Нервна система и рефлекси

В процесa на продължителна еволюция на организмите нервната система се развива и усложнява правопропорционално на променящата се околна среда. Тя е една от най-сложните системи в човешкия организъм, но за съжаление най-слабо изучената. В нервната система се извършва интеграция на информацията от многобройни източници и на нейна основа се формира адекватна биологична реакция. Тази реакция е позната като рефлекс. Рефлексната дейност е универсален принцип на функциите на ЦНС. С помощта на рефлексите и тяхното съгласуване от ЦНС, организмът бързо се приспособява към промените на средата.

Еволюция на нервната система

Според руския невролог Е. К. Сеп развитието на нервната система преминава през три основни етапа:

• мрежеста (дифузна) нервна система - най-просто устроена. За първи път нервна система се появява при мешестите, представлява разпръснати по тялото нервни клетки, които са свързани в мрежи чрез синапси или преминават една в друга, както е при хидрите. Мрежестата нервна система осигурява бързо разпространение на възбуждането във всички посоки, което е в основата на жизнено важни поведенчески реакции. Този тип нервна система се среща при медузите и коралите.
• ганглийна (верижна) нервна система - съставена от ганглии и връзки по между си, с помощта на които се образуват нервни вериги. При някои червеи, раци и насекоми ганглиите в предната част на тялото се разрастват и образуват нервни струпвания - надглътъчни, подглътъчни ганглии и коремна нервна верига. Среща се при червеи, членестоноги, мекотели и бодлокожи.
• тръбеста нервна система - тя е най-сложно устроена и е характерна за гръбначните животни. Съставена е от две части: централна и периферна нервна система. Централната нервна система включва главен и гръбначен мозък, като при различните групи гръбначни животни частите на главния мозък са различно развити, а периферната - обединява всички гръбначномозъчни, черепномозъчни и вегетативни нерви, както и нервните възли (ганглий).

При висшите гръбначни животни и човека, нервната система се разделя условно на два дяла:

• вегетативна нервна система
• соматична нервна система

Те са свързани помежду си морфологично и функционално и са само части на единната нервна система. Вегетативната нервна система инервира всички вътрешни органи - дихателна, храносмилателна, пикочо-полова, ендокринна и сърдечно-съдова система, а също и гладките мускули, като допринася за поддържането на хомеостазата - относителното постоянство на вътрешната течна среда на организма. Соматичната нервна система осъществява възприемането на сигналите от заобикалящата ни среда и регулира волевите движения на скелетните мускули. Вегетативната нервна система, поради своите анатомични и функционални особености, се разделя на два дяла: симпатиков и парасимпатиков. Първият дял инервира почти цялото тяло, а вторият - само определени области.

Какво е неврон?

За първи път испанският анатом Сантяго Рамон и Кахал определя неврона като структурна и функционална единица в началото на 20 век. Той изказва хипотезата, че невроните са отделни клетки, които комуникират с другите такива по специализирани възли. Именно това предположение се превръща в една от основните догми на съвременната невробиология.

Невроните са тясно специализирани клетки с две основни функции - възбудимост и проводимост, като устройството им се различава от това на останалите клетки. Те са изградени от звездовидно тяло, няколко къси израстъци (дендрити) и един по-дълъг, наречен аксон. Звездовидното тяло заема централно място в клетката, в него е разположено клетъчното ядро, заобиколено от цитоплазма, като там се извършва синтеза на по-голяма част от белтъците. Дендритите образуват гъста мрежа с дървовидна структура, като се смята, че тази мрежа доставя информацията на неврона.

Аксонът, който представлява най-дългия израстък, провежда импулсите от клетъчното тяло на неврона към друга клетка, но също така пренася информация и в другата посока. Дължината на дендритите рядко надминава 1 mm, докато най-дългите аксони надхвърлят 1 m. Много неврони имат само по един аксон, но той се разклонява в много направления и така прави възможна комуникацията с много други клетки. Разклоненията на аксона завършват с многобройни окончания, които наподобяват колба с размер 1 - 3 µm. Те се допират до дендритите и до телата на следващите неврони или до клетка от друга тъкан. Това място на контакт, чрез което се предава нервния импулс, се нарича синапс. Когато нервният импулс достигне до окончанията на аксона се отделя минимално количество вещество - невромедиатор (посредник), което предава импулса на следващата клетка.

Известни са повече от 30 вещества, които изпълняват ролята на невромедиатори. Такива са ацетилхолин, норадреналин, серотонин, гама - аминомаслена киселина, много пептиди. Най-разпространеният медиатор е ацетилхолинът. Той е медиатор в невро-мускулните синапси на напречнонабраздените мускули, в парасимпатиковия дял на вегетативната нервна система и между невроните в централната нервна система.

Класификация на невроните

Според функцията:

• аферентни
• еферентни

Според структурата:

• униполарни
• биполарни
• мултиполарни

Основната функция на нервната система е осъществяването на връзки и обмяната на информация в самия организъм или с външната среда. Тези процеси се осъществяват с помощта на рефлексите. Те са основно средство за приспособяване на организмите към промените на външната и вътрешната среда и основен механизъм на функциониране на нервната система при животните и човека.

Какво представлява рефлексът?

Понятието рефлекс (reflexio, лат. - отражение, отговор) е въведено от Рене Декарт (1596 - 1650). През 1890 год. английският учен Чарлз Шерингтън, изследвайки гръбначномозъчните рефлекси, установява тяхната анатомична основа, която нарича рефлексна дъга. През 1863 год. излиза книгата на руският учен И. М. Сеченов „Рефлекси на главния мозък", която поставя началото на изследване на рефлексния принцип на функциите на главния мозък.

Всеки рефлекс е неволев, закономерен и стереотипен двигателен или секреторен отговор на определено сетивно дразнене. Рефлексите са най-простите форми на двигателна активност, чрез които се осъществяват най-елементарните приспособителни функции на организма. По същество рефлекторната реакция е винаги двигателна, защото и секреторната реакция изисква съкращаване на гладки мускули. Осъществяването на даден рефлекс се извършва чрез точно определени нервни пътища и структури, които формират неговата рефлексна дъга. Всяка рефлексна дъга е съставена от пет задължителни елемента:

• рецептор - това е малък прибор - органел, който може да преобразува физическата енергия на сетивното дразнене в нервен импулс.
• аферентно рамо - представлява сетивни нервни проводници, които провеждат нервния импулс от рецепторите на съответния сетивен орган към централната нервна система.
• превключване в централната нервна система - главно в гръбначния мозък или мозъчния ствол към еферентен неврон било директно, било чрез междинни неврони (т. нар. моносинаптични или полисинаптични рефлекси).
• еферентно рамо - това са двигателни проводници, които инервират определени напречнонабраздени или гладки мускули.
• ефектор - тук се включват мускулните групи, които осъществяват специфичната двигателна реакция на даден рефлекс.

Увреждането на който и да е от петте елемента на рефлексната дъга блокира осъществяването на съответния рефлекторен отговор. Всяка рефлексна дъга има свое „представителство" в определен участък ЦНС - център на съответния рефлекс. Съществуват един или няколко междинни неврона, които осъществяват връзката между сетивните и двигателните неврони. Аксоните на двигателните нерви достигат до съответния изпълнителен орган, който може да бъде скелетен мускул, кръвоносен съд или жлезиста клетка. Съществуват рефлексни дъги с различна сложност, различават се главно по броя на междинните неврони. Например: двуневронна верига, състояща се само от сетивен и двигателен неврон, известна като моносинаптична верига, защото връзката между двата нервни елемента се състои от един синапс. В други случаи връзката е дву- и полисинаптична.

Особености при провеждането на нервния импулс

• Провеждането на нервния импулс е винаги еднопосочно - от рецептивното поле към изпълнителния орган, като информацията се обработва частично по целия път на рефлекса.
• Провеждането на импулс по рефлексната дъга е по-бавно - т.е. времето от началото на дразненето на рецепторите до началото на рефлекса се нарича „рефлексно време", като при по-силен дразнител рефлексното време е по-кратко.
• Рефлексните реакции продължават по-дълго време от предизвикалото ги дразнене, поради наличието на т. нар. осцилиращи кръгове в нервните центрове.
• Скоростта и големината на рефлексната реакция зависят не само от вида на дразнителя, но и от предхождащи дразнения.
• При повтаряне на един рефлекс в нервните центрове по-бързо настъпва умора, дължи се на намаляване на отделянето на медиатор в пресинаптичните окончания, което води до намаляване на трефлексната реакция.
• Задържане при рефлексните реакции - напр., съществуват два вида мускули - сгъвачи и разгъвачи. Те са антагонисти и не могат да се задействат едновременно, следователно механизмите на реципрочната инервация осигуряват последователното сгъване и разгъване на крайника.
• Принцип на обратната връзка - информацията по канала на обратната връзка може не само да корегира или да прекрати даден рефлекс, но да послужи и като начало на нов рефлекс. Това са т. нар. верижни рефлекси.

Класификация на рефлексите

Класифицирането на рефлексите се извършва на базата на различни принципи:

• Според вида и локализацията на рецепторите, чиято стимулация отключва рефлекса - екстероцептивни (от рецептори в кожата и лигавицата), проприоцептивни (от рецептори в самия двигателен апарат - мускули, стави и сухожилия), интероцептивни (от рецептори във вътрешните органи).
• Според мястото на превключване в ЦНС - спинални, стволови.
• Според вида на ефекторната реакция - соматични, вегетативно - двигателни, вегетативно - секреторни.
• Според формирането на рефлексите във филогенезата или онтогенезата, т. е. с вродена или анатомичнонеизменна рефлексна дъга или изменчива рефлексна дъга, с придобито в индивидуалния живот аферентно рамо, т. нар. безусловни и условни рефлекси. Безусловните рефлекси са насочени към удовлетворяване на определена биологична потребност (глад, жажда, съхраняване целостта и живота на индивида). Те от своя страна имат своя класификация:
• В зависимост от възприемащия апарат - те са зрителни, слухови, обонятелни и вкусови рефлекси.
• Според вида на реакцията - двигателни, отделителни, вегетативни (промяна на функциите на вътрешните органи), съдодвигателни (свиване и разширяване на кръвоносните съдове) рефлекси.
• В зависимост от биологичното значение - хранителни, отбранителни, полови, ориентировъчни рефлекси.

Условният рефлекс представлява биологична приспособителна реакция, при която ролята на безусловното дразнене се заменя от условен дразнител (сигнал). Тези рефлекси са елемент от придобитото поведение, което е сложна съвкупност от придобитите през индивидуалния живот опит, навици и умения. Типичен пример за условен рефлекс е опита на И. П. Павлов с куче, което слюноотделя при вида и мириса на храната. Тази реакция се означава като „психичен рефлекс" или „слюноотделяне от разстояние". Тук храната не е непосредствен дразнител за вкусовите рецептори, а сигнал за предстоящо хранене.

Всеки безусловен рефлекс може да се превърне в условен в резултат на обучение. При генетични дефекти или органични и други увреждания на нервната система, се проявяват патологични рефлекси, по които специалистите съдят за характера и мястото на увреждане.

Изследване на рефлексите

За неврологията, която се занимава с изучаване на структурата и функционирането на нервната система както в нормални, така и в патологични отклонения, от особена важност са елементарните безусловни спинални и стволови рефлекси, защото са свързани с постоянни и еднакви за всички хора структури. Те са свързани с точно определени нива на превключване, отговарящи на определен отрязък (сегмент) от гръбначния мозък или мозъчния ствол. Следователно това са спинални и стволови рефлекси.

За неврологичната клинична практика e най-полезно рефлексите да се класифицират според мястото на прилаганото дразнене, т. е. според вида на рецепторите. Така по отделно се изследват екстероцептивните и проприоцептивните сегментни рефлекси, като се върви последователно от главата към краката. Например, кожните и лигавичните рефлекси включват т. нар. корнеален рефлекс - докосването на роговицата на едното око предизвиква двустранно мигане. Тук спада и коремният рефлекс - при дразнене на кожата на корема се съкращават подлежащите коремни мускули. При сухожилните и надкостните рефлекси се наблюдават т. нар. мандибуларен и бицепсов рефлекс. При първия рефлекс при почукване върху брадичката се съкращават дъвкателните мускули, а при втория се наблюдава свиване на предмишницата.

В заключение можем да обобщим, че колкото по-развита е нервната система , толкова по-сложни и по-резултатни ще бъдат биологичните реакции на даден организъм.