Нервный импульс рефлекторной дуги. Рефлексы. Рефлекторная дуга
омеостаз поддерживается, например, рефлекторным учащением дыхания при избытке углекислого газа в крови. Практически каждая часть тела и каждый орган участвует в рефлекторных реакциях.
.2 Условные рефлексы
н показал, что новый раздражитель (стимул) может начать рефлекторную реакцию, если он постоянно некоторое время совпадает вместе с безусловным стимулом.
Основной формой нервной деятельности является рефлекс. Рефлекс - причинно-обусловленная реакция организма на изменения внешней или внутренней среды, осуществляемая при обязательном участии центральной нервной системы в ответ на раздражение рецепторов. За счет рефлексов происходит возникновение, изменение или прекращение какой-либо деятельности организма.
Нервный путь, по которому распространяется возбуждение при осуществлении рефлексов, называют рефлекторной дугой .
Рефлекторные дуги состоят из пяти компонентов: 1) рецептор; 2) афферентный нервный путь; 3) рефлекторный центр; 4) эфферентный нервный путь; 5) эффектор (рабочий орган).
Рецептор - это чувствительное нервное окончание, воспринимающее раздражение. В рецепторах энергия раздражителя превращается в энергию нервного импульса. Различают: 1) экстерорецепторы - возбуждаются под влиянием раздражений из окружающей среды (рецепторы кожи, глаза, внутреннего уха, слизистой оболочки носа и ротовой полости); 2) интерорецепторы - воспринимают раздражения из внутренней среды организма (рецепторы внутренних органов, сосудов); 3) проприорецепторы - реагируют на изменение положения отдельных частей тела в пространстве (рецепторы мышц, сухожилий, связок, суставных сумок).
Афферентный нервный путь представлен отростками рецепторных нейронов, несущих возбуждения в центральную нервную систему.
Рефлекторный центр состоит из группы нейронов, расположенных на различных уровнях центральной нервной системы и передающих нервные импульсы с афферентного на эфферентный нервный путь.
Эфферентный нервный путь проводит нервные импульсы от центральной нервной системы к эффектору.
Эффектор - исполнительный орган, деятельность которого изменяется под влиянием нервных импульсов, поступающих к нему по образованиям рефлекторной дуги. Эффекторами могут быть мышцы или железы.
Рефлекторные дуги могут быть простыми и сложными. Простая рефлекторная дуга состоит из двух нейронов - воспринимающего и эффекторного, между которыми имеется один синапс. Схема такой двухнейронной рефлекторной дуги приведена на рис. 71.
Рис. 71. Схема двухнейронной рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса. 1 - рецептор; 2 - эффектор (мышца); Р - рецепторный нейрон; М - эффекторный нейрон (мотонейрон)
Примером простой рефлекторной дуги являются рефлекторные дуги сухожильных рефлексов, например рефлекторная дуга коленного рефлекса.
Рефлекторные дуги большинства рефлексов включают не два, а большее количество нейронов: рецепторный, один или несколько вставочных и эффекторный. Такие рефлекторные дуги называют сложными, многонейронными. Схема сложной (трехнейронной) рефлекторной дуги приведена на рис. 72.
Рис. 72. Схема трехнейронной рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса. Р - рецепторный нейрон; В - вставочный нейрон; М - мотонейрон
В настоящее время установлено, что во время ответной реакции эффектора возбуждаются многочисленные нервные окончания, имеющиеся в рабочем органе. Нервные импульсы теперь уже от эффектора вновь поступают в центральную нервную систему и информируют ее о правильности ответа рабочего органа. Таким образом, рефлекторные дуги являются не разомкнутыми, а кольцевыми образованиями.
Рефлексы отличаются большим многообразием. Их можно классифицировать по ряду признаков: 1) по биологическому значению (пищевые, оборонительные, половые); 2) в зависимости от вида раздражаемых рецепторов: экстероцептивные, интероцептивные и проприоцептивные; 3) по характеру ответной реакции: двигательные или моторные (исполнительный орган - мышца), секреторные (эффектор - железа), сосудодвигательные (сужение или расширение кровеносных сосудов).
Все рефлексы целостного организма могут быть разделены на две большие группы: безусловные и условные. Различия между ними будут разобраны в главе XII.
Понятие о нервных центрах
От рецепторов нервные импульсы по афферентным путям поступают в нервные центры. Следует различать анатомическое и физиологическое понимание нервного центра.
Анатомическое определение нервного центра . Нервный центр - это совокупность нейронов, расположенных в определенном отделе центральной нервной системы. За счет работы такого нервного центра осуществляется несложная рефлекторная деятельность, например коленный рефлекс. Нервный центр этого рефлекса располагается в поясничном отделе спинного мозга (II-IV сегменты).
Физиологическое понимание нервного центра . Нервный центр - это сложное функциональное объединение нескольких анатомических нервных центров, расположенных на разных уровнях центральной нервной системы и обусловливающих за счет своей активности сложнейшие рефлекторные акты. Например, в осуществлении пищевых реакций участвуют многие органы (железы, мышцы, кровеносные и лимфатические сосуды и т. д.). Деятельность этих органов регулируется нервными импульсами, поступающими из нервных центров, располагающихся в различных отделах центральной нервной системы. При пищевых реакциях различные анатомические нервные центры функционально объединяются для получения определенного полезного результата. А. А. Ухтомский эти функциональные объединения назвал "созвездиями" нервных центров.
Физиологические свойства нервных центров . Нервные центры обладают рядом характерных функциональных свойств, зависящих от наличия синапсов и большого количества нейронов, входящих в их состав. Основными свойствами нервных центров являются: 1) одностороннее проведение возбуждения; 2) задержка проведения возбуждения; 3) суммация возбуждений; 4) трансформация ритма возбуждений; 5) рефлекторное последействие; 6) быстрая утомляемость.
Одностороннее проведение возбуждения . В центральной нервной системе возбуждение распространяется только в одном направлении - от рецепторного нейрона к эффекторному. Это обусловлено наличием в нервных центрах синапсов, в которых передача возбуждения возможна только в одном направлении - от нервного окончания, выделяющего медиатор, к постсинаптической мембране.
Задержка проведения возбуждения в нервных центрах также связана с наличием большого количества синапсов. На выделение медиатора, его диффузию через синаптическую щель, возбуждение постсинаптической мембраны требуется больше времени, чем на распространение возбуждения по нервному волокну.
Суммация возбуждений в нервных центрах возникает или при нанесении слабых, но повторяющихся (ритмичных) раздражений, или при одновременном действии нескольких подпороговых раздражений Механизм этого явления связан с накоплением медиатора на постсинаптической мембране и повышением возбудимости клеток нервного центра. Примером суммации возбуждения может служить рефлекс чихания. Этот рефлекс возникает только при длительном раздражении рецепторов слизистой оболочки носа. Впервые явление суммации возбуждений в нервных центрах описано И. М. Сеченовым в 1863 г.
Трансформация ритма возбуждений . Центральная нервная система на любой ритм раздражения, даже медленный, отвечает залпом импульсов. Частота возбуждений, поступающих из нервных центров на периферию к рабочему органу, колеблется от 50 до 200 в 1 с. Этой особенностью центральной нервной системы объясняется то, что все сокращения скелетных мышц в организме являются тетаническими.
Рефлекторное последействие . Рефлекторные акты заканчиваются не одновременно с прекращением вызвавшего их раздражения, а через некоторый, иногда сравнительно длительный период. Это явление получило название рефлекторного последействия. Установлены два механизма, обусловливающие последействие. Первый связан с тем, что возбуждение в нервных клетках исчезает не сразу после прекращения раздражения. В течение некоторого времени (сотые доли секунды) нервные клетки продолжают давать ритмические разряды импульсов. Этот механизм может обусловить лишь сравнительно кратковременное последействие. Второй механизм является результатом циркуляции нервных импульсов по замкнутым нейронным цепям нервного центра и обеспечивает более длительное последействие. На рис. 73 показана такая замкнутая цепь нейронов.
Рис 73. Кольцевые связи нейронов в нервном центре
Возбуждение одного из нейронов передается на другой, а по ответвлениям его аксона вновь возвращается к первой нервной клетке и т. д. Циркуляция нервных импульсов в нервном центре будет продолжаться до тех пор, пока не наступит утомление одного из синапсов или же активность нейронов не будет приостановлена приходом тормозных импульсов.
Утомление нервных центров . Нервные центры в отличие от нервных волокон легко утомляемы. При продолжительном раздражении афферентных нервных волокон утомление нервного центра проявляется постепенным снижением, а затем и полным прекращением рефлекторного ответа.
Эта особенность нервных центров доказывается следующим образом. После прекращения мышечного сокращения в ответ на раздражение афферентных нервов начинают раздражать эфферентные волокна, иннервирующие мышцу. В этом случае мышца вновь сокращается. Следовательно, утомление развилось не в эфферентных путях; а в нервном центре.
В многочисленных исследованиях установлено, что наиболее утомляемыми являются воспринимающие нейроны (чувствительные и промежуточные) по сравнению с эфферентными нервными клетками рефлекторной дуги. В настоящее время считают, что утомление нервных центров связано прежде всего с нарушением передачи возбуждения в синапсах. Такое нарушение может быть обусловлено уменьшением запасов медиатора или снижением чувствительности к медиатору постсинаптической мембраны нервной клетки.
Рефлекторный тонус нервных центров . В состоянии относительного покоя, без нанесения дополнительных раздражений из нервных центров на периферию к соответствующим органам и тканям поступают разряды нервных импульсов. В покое частота разрядов и количество одновременно работающих нейронов очень небольшие. Редкие импульсы, непрерывно поступающие из нервных центров, обусловливают тонус (умеренное напряжение) скелетных мышц, гладких мышц кишечника и сосудов. Такое постоянное возбуждение нервных центров носит название тонуса нервных центров. Он поддерживается афферентными импульсами, непрерывно поступающими от рецепторов (особенно проприорецепторов), и различными гуморальными влияниями (гормоны, углекислый газ и др.).
Похожая информация.
Коленный рефлекс по-другому называется пателлярным. Безусловный рефлекс, который относится к группе рефлексов растяжения, вызывается легким ударом по сухожилию четырехглавой мышцы бедра под надколенником. При ударе происходит растяжение сухожилия, что заставляет мышцу привести голень к разгибанию.
Рефлекторная дуга
Рефлекс – это ответная реакция нервной системы организма на раздражение извне. Рефлекторная дуга колена включает элементы:
- Рецепторы . Концы аксонов или тельца эпителиальных клеток. Нервное волокно сигнализирует в направлении центра. После принятия сигнала раздражения, происходит возбуждение. Рецепторы размещены в коже, органах. Они являются строительным материалом органов чувств.
- Нервное волокно . Проводит сигнал к центру. Тела нейронов расположены возле головного мозга, в нервных сплетениях в области спинного мозга.
- Нервный центр . Место, откуда сигнал передается с афферентных нейронов эфферентным.
- Эфферентное волокно . Представляет собой длинный отросток центробежного нейрона.
- Эффектор . Орган, реагирующий на раздражение рецептора.
Этапы прохождения нервного импульса
В механизме действия коленного рефлекса характерна одна связь нейронов. Импульс берет свое начало в области проприорецепторов четырехглавой мышцы бедра, которые выполняют функции чувствительных сенсоров. Затем импульс передается в область поясничного отдела.
Замыкание рефлекторной дуги коленного рефлекса происходит на уровне L2-L4, откуда импульс идет на моторные нейроны, которые располагаются возле передних рогов спинного мозга. После этого двигательные волокна передают импульс четырехглавой мышце, разгибающей голень.
Схема рефлекторной дуги коленного рефлекса
Физиология коленного рефлекса такова. Когда действует раздражитель, чувствительные волокна фиксируют импульс. После этого он передается в эфферентные центры спинного мозга, откуда после мгновенной обработки информации идет обратный сигнал. При достижении мышц сигнал приводит их к сокращению, происходит движение части тела. Если реакция отсутствует, значит, пациент подвержен патологии ткани мышц, мозга, отделов нервной системы.
Причиной отсутствия коленного рефлекса может быть тяжелое эмоциональное состояние пациента.
Описание приемов проверки коленного рефлекса
Проверяет коленный рефлекс невролог, выполняя действия при следующих расположениях пациента:
- Пациента усаживают на стул, при этом одна его нога закинута на другую.
- Врач держит ногу пациента, лежащего на столе под тупым углом.
- Пациент сидит на стуле, ноги опущены.
- Пациент размещается на кушетке в положении лежа, одна нога находится на колене другой.
Невролог легко ударяет неврологическим молоточком по связке надколенника, такое действие приводит к разгибанию голени. В это время пациент должен отключить сознательное контролирование движениями. С этой целью врач может предложить ему выполнение мысленных операций. Оценивают коленный рефлекс по величине отклонения нижней конечности. Какой способ проверки рефлекса колена применить, выбирает врач.
Отклонения
В норме рефлекс коленного сустава характеризуется усредненной степенью реакций сухожилия, что получило название норморефлексия. При нарушениях функций нервной системы наблюдается сбой прохождения сигнала, что ведет к развитию следующих состояний:
Гиперрефлексия
Проверка фиксирует максимальный разгиб голени. Подобное явление часто бывает результатом отклонений, сопровождающихся раздражением двигательных волокон:
- Интоксикаций.
- Полиневритов.
- Радикулитов.
Также гиперрефлексия наблюдается у здоровых людей невротического склада.
Гипорефлексия
Характеризуется слабой реакцией колена на раздражитель по причине сбоя проводимости рефлекторной дуги. Резкое снижение веса человека, инфекционные болезни провоцируют истощение нейронов и сбой функций клеток. Причиной исчезновения реакции также является перенесенный наркоз.
К отсутствию рефлекса могут привести патологии головного мозга
Арефлексия
Наиболее часто встречается при патологиях центральной нервной системы. При арефлексии реакция на раздражитель не проявляется. Причиной ее отсутствия часто является паралич. Временная арефлексия появляется, если пережата бедренная артерия, при наркозе, во время приступа эпилепсии. Изменение силы рефлекса колена является свидетельством патологии нервной системы.
Составные компоненты рефлексов растяжения
Характеристикой рефлексов растяжения являются динамический и статический компоненты. Статистический компонент оказывает действие во время растяжения мышцы. Длительность динамического компонента – краткосрочна, возникает в результате изменения длины мышцы.
Виды мышечных волокон
Мышечные волокна, принимающие участие в коленном рефлексе:
- Ядерные цепочечные волокна. Благодаря своему строению, обеспечивают статический компонент. Тонкие длинные волокна характеризуются равномерным растяжением. При их растянутости окончания нейронов дуги значительно повышают частотность сигналов, что является механизмом статического компонента.
- Ядерные сумчатые волокна. Посередине имеют выпуклость, вокруг которой обвиты окончания нервов, несущих сигнал о наступившем растяжении. Середина волокна способна быстро удлиняться при его растягивании. Боковые стороны волокна оказывают сопротивление быстрому растягиванию, но растягивание все-таки происходит при нахождении волокна в растянутом виде на протяжении короткого времени.
Из этого следует, что если на волокна оказать воздействие быстрым растяжением, середина возьмет на себя львиную долю растяжения, при растягивании боковых частей, произойдет сокращение середины. Нервное окончание вначале подает интенсивные сигналы, затем частотный поток импульсов снижается по причине растяжения боковых частей, а середина опять становится короче.
Растяжение сухожилия как обязательное условие проявления коленного рефлекса
Можно провести эксперимент с целью раскрытия особенности рефлексов спинного мозга. Известно, что растяжение сухожилия приводит к разгибанию нижней конечности в колене. При демонстрации рефлекс ослабеет, если нога будет зажата испытуемым. Для отвлечения ему предлагают сжать руки в замок.
При проведении опыта производят удар медицинским молоточком по сухожилию. Если удар не приводит к растяжению сухожилия, реакция не проявится. Из этого можно сделать выводы: рефлекс колена происходит лишь в том случае, если присутствует сухожильное растягивание, когда импульсы поступают в спинной мозг, после чего по двигательным нейронам поступают в спинной мозг.
Нужно ли лечить отклонения?
Гиперрефлексия, гипорефлексия не являются самостоятельными болезнями, они только сигнализируют о поражении ЦНС. Устранить нарушения функции каждого звена коленного рефлекса возможно следующими способами:
- При поражении инфекцией головного мозга проводят лечение антибиотиками.
- Если проявляются психические расстройства, применяются блокаторы психики.
- При диагностировании радикулита, проводят лечение противовоспалительными стероидами.
- При параличе ног, вызванном кровоизлиянием, проводят постинсультную терапию.
- При наличии интоксикации показана очистка организма.
Установить причину нарушения коленного рефлекса важно для соответствия последовательности лечения заболевания, вызвавшего патологию. Изучение причин после обозначения нарушений коленного рефлекса включает аппаратные исследования и лабораторную диагностику.
При разрыве нервных волокон, что привело к параличу, выполняется хирургическое сшивание
Особым методом лечения нарушений рефлекса колена является массаж, а также лечебная гимнастика. Полезны занятия в бассейне. При сбое чувствительности колена требуется постоянное наблюдение, так как повышен риск наличия скрытых патологий. Ведение здорового образа жизни, устранение стрессовых ситуаций способствуют получению положительного результата при лечении нарушений коленного сустава, который сохраняется на всю жизнь.
Рефлекс. Рефлекторная дуга и кольцо.
Функциональным проявлением нервной системы является рефлекс.
Рефлекс - это ответная реакция организма на изменения внешней или внутренней среды при обязательном участии нервной системы .
По природе возникновения рефлексы бывают:
1) Безусловные (врожденные) рефлексы - это наследуемая, неизменная реакция организма на раздражители (из внешней или внутренней среды), осуществляемые при участии подкорковых структур.
2) Условный (приобретенный) рефлекс - это приспособительная деятельность организма, осуществляемая при участии высших отделов ЦНС. Он является благоприобретенным, свойственный отдельному индивидууму.
Благодаря рефлекторной деятельности организм способен быстро реагировать на различные изменения внешней и внутренней среды.
Структурной основой рефлекса - являются рефлекторная дуга и рефлекторное кольцо.
Структурными элементами рефлекторной дуги и кольца являются нейроны, которые контактируют друг с другом с помощью синапсов. Рефлекторная дуга - это путь, по которому проходит возбуждение при осуществлении рефлекса.
Любая рефлекторная дуга состоит из 5 звеньев:
1.Рецепторы - это чувствительные нервные окончания, которые выполняют 2 основные функции: а) воспринимающую - воспринимают раздражение; б) кодирующую - любая Е внешнего раздражителя трансформируется в электрическую.
Условно они разделяются на:
А) экстерорецепторы- реагируют на изменения внешней среды (кожные, зрительные, слуховые, обонятельные),
Б) интерорецепторы- на изменения внутренней среды организма (хеморецепторы, барорецепторы, механорецепторы и т.д.).
В) проприерецепторы- рецепторы мышц, сухожилий и суставов
2. Афферентный путь (центростремительный, чувствительный )- представлен чувствительным нейроном и его отростками, по которым возбуждение проходит от рецепторов в ЦНС.
3. Нервный центр - это совокупность нейронов, расположенных на разных этажах ЦНС и объединенные выполнением специфических функций. Регуляция одной и той же функции может осуществляться несколько нервными центрами.
Функции : а) воспринимающая; б) проводниковая; в) обеспечивает обработку информации. г) определяет программу будущего рефлекторного акта
4.Эфферентный (центробежный, двигательный) путь – представлен волокнами двигательного нейрона, по которым возбуждение от н.ц. поступает к рабочему органу.
5.Рабочий орган - осуществляет специфическую ответную реакцию.
Функции р.д. - запускающая. Приспособление идет сразу или постепенно- информация от рабочего органа направляется вновь в н.ц., там корректируется и вновь отправляется на рабочий орган, поэтому представление о рефлекторной дуге расширено до понятия рефлекторного кольца.
Рефлекторное кольцо с остоит из 7 звеньев: 5 из них- это звенья р.д.;
6) рецепторы рабочего органа- функции: воспринимающая и кодирующая.
и 7) Обратно-афферентный путь- путь, по которому информация от рецепторов рабочего органа передается вновь в ЦНС (проводниковая функция).
Рефлекторное кольцо - это путь, по которому проходит возбуждение от внешних рецепторов через ЦНС к рабочему органу, и от рецепторов рабочего органа вновь в ЦНС.
Р.К . замыкается в ЦНС и обеспечивает и запускающую функцию (прямые связи) и контролирующую (обратные связи) . Р.К. работает всегда.
В пределах рефлекторного кольца имеются 2 механизма передачи информации:
1.Электрический механизм (рефлекторный, нервный) – с помощью нервных импульсов по мембранам нервных клеток.
2. Химический (гуморальный) механизм - с помощью веществ переносимых кровью.
Схема рефлекторной дуги и кольца
Структуры нервного центра:
1. Спинной мозг- это центр, который отвечает за работу (движение) всех мышц тела, за исключением мышц головы и шеи.
2. Продолговатый мозг- это вегетативный центр, который обеспечивает безусловные жизненно-важные рефлексы (работу сердца, частоту дыхания, здесь находятся центры защитных рефлексов (чихания, кашля, рвоты) и т.д.).
3. Мозжечок- обеспечивает координацию движений и стабилизирует работу пищеварительного тракта, сердечно-сосудистой системы и дыхания.
4. Варолиев мост- здесь находится главный пневмотаксический центр, регулирующий работу продолговатого мозга, его центр регуляции дыхания.
5. Средний мозг- он является двигательным центром, но управляет только мышцами шеи и головы.
6. Промежуточный мозг - является главным координирующим центром работы ВНС; через железы внутренней секреции регулирует обмен веществ; здесь располагаются рецепторы, улавливающие изменения температуры (терморецепторы), осмотического давления (осморецепторы) и состава крови (глюкорецепторы); он участвует в эмоциональном поведении; здесь находятся центры жажды и голода.
7. Кора больших полушарий мозга - здесь находятся центры, контролирующие все безусловные рефлексы, а также те, которые участвуют в образовании условных рефлексов.
Вся деятельность нервной системы имеет рефлекторный характер, т.е. складывается из огромного количества разнообразных рефлексов разного уровня сложности. Рефлекс - это ответная реакция организма на любое внешнее или внутреннее воздействие с участием нервной системы. Рефлекс - это приспособительная реакция организма, обеспечивающая тонкое, точное и совершенное уравновешивание организма с состоянием внешней или внутренней среды. "Если отключить все рецепторы, то человек должен заснуть мертвым сном и никогда не проснуться" (И.М. Сеченов). Т.о. нервная система работает по принципу отражения: стимул - ответная реакция. Авторами рефлекторной теории являются выдающиеся отечественные физиологи И.П. Павлов и И.М. Сеченов.
Для осуществления любого рефлекса необходимо особое анатомическое образование - рефлекторная дуга. Рефлекторная дуга - это цепь нейронов, по которым проходит нервный импульс от рецептора (воспринимающей части) до органа, отвечающего на раздражение .
Рефлекторная дуга состоит из 5 звеньев:
1. рецептор , воспринимающий внешние или внутренние воздействия; рецепторы преобразуют воздействующую энергию в энергию нервного импульса; рецепторы обладают очень высокой чувствительностью и специфичностью (определенные рецепторы воспринимают только определенный вид энергии)
2. чувствительный (центростремительный, афферентный ) нейрон, образованный чувствительным нейроном, по которому нервный импульс поступает в ЦНС
3. вставочный нейрон, лежащий в ЦНС, по которому нервный импульс переключается на двигательный нейрон
4. двигательный нейрон (центробежный, эфферентный) , по которому нервный импульс проводится к рабочему органу, отвечающему на раздражение
5. нервные окончания - эффекторы , передающие нервный импульс на рабочий орган (мышцу, железу др.)
Рефлекторные дуги некоторых рефлексов не имеют вставочных нейронов, например коленный рефлекс.
Каждый рефлекс имеет:
- время рефлекса - время от нанесения раздражения до ответа на него
- рецептивное поле - определенный рефлекс возникает только при раздражении определенной рецепторной зоны
- нервный центр - определенная локализация каждого рефлекса в центральной нервной системе.
