Принципи та механізми функціонування нервової системи людини. Основні принципи діяльності нервової системи

Організм людини в процесі її життєдіяльності реагує на різноманітні сигнали, що надходять із зовнішнього та внутрішнього середовища, як єдине ціле. Це досягається завдяки тому, що регулює і спрямовує всю роботу організму центральна нервова система.

Основні принципи діяльності нервової системи такі:

принцип детермінізму — всі реакції організму мають свою причину, тобто зумовлюються дією подразників;

принцип аналізу і синтезу — вся діяльність організму здійснюється на основі аналізу і синтезу сигналів, які діють на нього;

принцип структурності — кожний нервовий процес відбувається в певних відділах мозку;

принцип системності — різноманітні функції організму об’єднуються для злагодженої взаємодії.

Рефлекс і рефлекторна дуга

Основу діяльності нервової системи, її елементарний акт становить рефлекс. Рефлекс — це реакція організму у відповідь на подразники зовнішнього або внутрішнього середовища, яка відбувається з обов’язковою участю центральної нервової системи. Рефлекс виявляється у виникненні або припиненні якоїсь діяльності.

Шлях, яким за допомогою основних фізіологічних процесів здійснюється рефлекс, називається рефлекторною дугою. Рефлекторна дуга складається з таких ланок:

рецептора, який сприймає подразнення;

аферентного нервового волокна, по якому передається збудження від рецептора в центральну нервову систему;

вставних нейронів і синапсів, які передають збудження від аферентних до еферентних нейронів;

еферентних нервових волокон, по яких передається збудження до робочих органів;

ефектора, або робочого органа.

Для здіснення рефлексу, або керування однією з функцій організму, група нейронів, розміщених у різних відділах центральної нервової системи, утворює нервовий центр. Нервовий центр — це функціональне об’єднання, в якому є головна частина (скупчення нейронів), без якої конкретна функція нездійсненна.

Властивості нервового центра такі:

одностороннє проведення збудження від аферентного нейрона до еферентного;

сповільнення проведення збудження в синапсах;

кумуляція збуджень — кілька слабких подразнень, кожне з яких не викликає жодного рефлексу, діючи одночасно на різні групи рецепторів або надходячи один за одним від одного й того самого рецептора, викликають рефлекс;

післядія — продовження рефлекторної реакції після припинення подразнення рецептора;

трансформація ритму — здатність змінювати частоту імпульсів;

втомлюваність — зменшення або припинення рефлекторної реакції в разі тривалої дії подразника;

фонова активність, яку створюють вставні нейрони та ретикулярна формація.

Принципи рефлекторної діяльності

Принципи рефлекторної діяльності такі:

принцип зворотного зв’язку. Під час здійснення рефлексу від робочих органів надходять сигнали до центральної нервової системи відносно ефективності реакції. Це явище названо зворотним зв’язком, а система сигналів — зворотною аферентацією. Сукупність нервових шляхів — рефлекторної дуги та шляхів отримання зворотної інформації про ефективність відповідної реакції — утворює рефлекторне кільце;

принцип загального кінцевого шляху. Кількісне переважання аферентних нейронів над еферентними є причиною того, що останні є загальним кінцевим шляхом для багатьох рефлексів від центральної нервової системи до робочих органів. Обмежений вихід на периферію є механізмом, завдяки якому організм відповідає рефлекторною реакцією лише на найважливіші подразники;

принцип домінанти — в кожний момент переважає певний рефлекс.

Безумовні та умовні рефлекси. Нижча та вища нервова діяльність

Існують безумовні та умовні рефлекси. Безумовні рефлекси є вродженими і передаються спадково. Вони характеризуються стереотипною формою прояву і забезпечують пристосування організму до постійних умов. Безумовні рефлекси поділяються на прості і складні. До простих належать зіничний, сухожильний, кашлевий і т. ін.; а до складних — харчовий, захисний, дослідницький, орієнтувальний тощо. Складні безумовні рефлекси становлять основу життєдіяльності організму.

Безумовні рефлекси виникають лише у відповідь на адекватні подразники і мають специфічне рецепторне поле. Центральна ланка рефлекторної дуги безумовного рефлексу знаходиться нижче від кори великих півкуль головного мозку. Це означає, щобезумовні рефлекси є результатом діяльності підкоркових утворень і нижніх відділів центральної нервової системи.

Функції підкоркових і нижніх відділів центральної нервової системи, які забезпечують прості стосунки організму із зовнішнім середовищем та злагоджену діяльність внутрішніх органів, становлять нижчу нервову діяльність.

Умовний рефлекс — це реакція організму, яка засвоюється за певних умов у процесі індивідуального розвитку. Біологічна роль умовних рефлексів полягає в розширенні діапазону пристосовних можливостей організму. Умовні рефлекси набуваються, змінюються залежно від умов, згасають, якщо потреби в них немає, виконують сигнальну (попереджувальну) функцію.

Утворення умовних рефлексів є функцією кори головного мозку, а умовний рефлекс — одиницею вищої нервової діяльності. Вища нервова діяльність — це об’єднана діяльність кори великих півкуль, підкоркових утворень і нижніх відділів центральної нервової системи, яка забезпечує складні стосунки організму із зовнішнім середовищем.

Утворення умовних рефлексів полягає у встановленні функціонального зв’язку в корі головного мозку між нервовими центрами умовного та безумовного подразників. Діяльність кори з утворення нових зв’язків виявляється в аналізі і синтезі. Корковий аналіз — це виокремлення інформації, яка закономірно збігається з іншими сигналами або діями організму. Корковий синтез — замикання зв’язку між центрами, які відповідають за сприймання різних сигналів або за різні дії організму.

Утворення умовних рефлексів можливе:

за наявності двох подразників — безумовного та індиферентного, який має стати умовним;

коли дія умовного подразника починається раніш, ніж безумовного;

за оптимальної сили подразників;

за достатнього рівня збудливості кори;

за багаторазового повторення поєднаної дії подразників.

Утворення умовного рефлексу в корі головного мозку супроводжується встановленням функціонального зв’язку між центрами збудження безумовного та умовного подразників. Незважаючи на те, що центральна ланка безумовного рефлексу міститься нижче від кори, збудження безумовного рефлексу поширюється в кору головного мозку, у своє коркове представництво.

Корковим представництвом називається сукупність коркових нейронів, які збуджуються під час стимулювання безумовного рефлексу. Воно є тим анатомічним мостом, за допомогою якого здійснюється вища нервова діяльність. Основу функціональної взаємодії кори та підкоркових утворень становлять нервові шляхи, які з’єднують коркове представництво з центральною ланкою рефлекторної дуги безумовного рефлексу.

Між корковим представництвом безумовного рефлексу і центральною ланкою умовного рефлексу, яка міститься в корі, виникає функціональний зв’язок, названий тимчасовим. Цей тимчасовий зв’язок є центральною ланкою дуги умовного рефлексу. Розрізняють рухові і вегетативні (серцеві, дихальні) умовні рефлекси. Умовні рефлекси можуть формуватися також на основі раніше набутих умовних рефлексів. Вони називаються умовними рефлексами вищого порядку і становлять фізіологічну основу навчання, формування трудових навичок і умінь.

У вищій нервовій діяльності підкоркові та нижні відділи центральної нервової системи виконують важливі функції.

По-перше, для кори великих півкуль вони є джерелом інформації щодо змін у зовнішньому та внутрішньому середовищах. Рецептори організму не мають прямого зв’язку з корковими клітинами. Нервові імпульси, виникнувши в рецепторах, спочатку надходять до підкоркових утворень, зазнають там фізіологічної переробки і лише після цього поширюються у відповідне коркове представництво.

По-друге, безумовні рефлекси створюють у мозку специфічну збудливість, тобто підвищену вибіркову чутливість клітин кори щодо тих чи інших безумовних подразників. Підкоркові утворення і нижні відділи центральної нервової системи створюють і підтримують високий рівень загальної збудливості кори головного мозку. Під загальною збудливістю кори розуміють тонус, напруження процесу збудження в коркових клітинах. Вона залежить від нервових імпульсів, які циркулюють між корковими клітинами, а також між корою і підкорковими утвореннями. Основну роль у підтриманні загальної збудливості кори на високому рівні відіграє ретикулярна формація.

По-третє, підкоркові утворення і нижні відділи центральної нервової системи є виконавчим відділом у творчій діяльності кори великих півкуль. Кора головного мозку не має прямих шляхів, які з’єднували б її з виконавчими органами, тому роль проміжної ланки між ними виконують підкоркові і нижні відділи мозку.

Перша і друга сигнальні системи

Вища нервова діяльність людини базується на двох сигнальних системах.

Перша сигнальна система —це діяльність великих півкуль головного мозку, за допомогою якої формуються і здійснюються умовні рефлекси на реальні матеріальні подразники.

Друга сигнальна система — це діяльність великих півкуль мозку людини, яка забезпечує формування й здійснення умовних рефлексів на словесні сигнали.

Анатомічною основою першої сигнальної системи є аналізатори, які нервовими шляхами пов’язані з органами чуттів.

Аналізатор — сукупність нервових клітин, які сприймають і переробляють інформацію із зовнішнього та внутрішнього середовища організму.

Аналізатор складається з трьох відділів; периферійного, провідникового і центрального. Периферійний відділ утворюють рецептори, функцією яких є сприймання подразнень, первинний їх аналіз і перетворення на процес збудження. Провідникова ланка представлена аферентними нервами, які передають збудження. Центральним відділом є клітини кори головного мозку, де відбувається вищий аналіз збуджень і виникають відчуття. Подразниками, які безпосередньо сприймаються органами чуттів, є реальні предмети, явища і зв’язки між ними.

Аналізаторні (сенсорні) системи характеризуються специфічністю, тобто високою збудливістю щодо тих подразників, для яких вони призначені, і здатністю адаптуватися до сили подразників, що діють на них. Збудливість сенсорних систем непостійна: вона знижується при дії сильних подразників і підвищується при дії слабких. Швидкість адаптації до сили діючих подразників неоднакова (від декількох секунд до декількох хвилин).

Основними характеристиками аналізаторів являються пороги — абсолютний (верхній і нижній), диференціальний та оперативний.

Нижнім абсолютним порогом чутливості є мінімальна величина подразника, яка викликає ледь помітні відчуття, а верхнім абсолютним порогом — максимально допустима величина подразника. Інтервал між нижнім і верхнім порогом називається діапазоном чутливості аналізатора. Диференціальний поріг — це мінімальна відмінність між двома подразниками. Оперативний поріг характеризується тією найменшою величиною відмінності між сигналами, за якої досягається максимальна точність і швидкість їх розпізнавання. Як правило, він у 10—15 разів перевищує диференціальний поріг, який характеризує граничні можливості аналізаторів. У процесі праці інтенсивність подразників повинна відповідати середнім значенням діапазону чутливості аналізаторів, а відмінність між сигналами — перевищувати оперативний поріг розпізнавання.

У діяльності сенсорних систем виявляються процеси індукції, коли збудження однієї сенсорної системи викликає гальмування іншої, та післядія, коли збудження їх не закінчується за умови припинення дії подразника, а затримується на деякий час. Останнє має велике значення, оскільки забезпечує неперервність відчуттів за умови дискретних подразників.

Анатомічною основою другої сигнальної системи є мовно-руховий аналізатор, тісно пов’язаний із зоровим і слуховим аналізаторами. Джерелом подразнень є слова. Слова — це абстракції реально існуючих предметів, явищ і подій. У словах та словосполученнях фіксуються зв’язки між предметами і явищами. Тому слова є сигналами сигналів, або сигналами другого ступеня. Встановлення зв’язку між словесними сигналами і реальними подразниками відбувається за законами утворення умовних рефлексів. Обидві сигнальні системи постійно взаємодіють і підпорядковуються загальним фізіологічним законам і механізмам.

Водночас друга сигнальна система має істотні відмінності.

У другосигнальній діяльності реалізується принцип моделювання дійсності за допомогою мови, а умовні рефлекси можуть формуватися без підкріплення безумовним сигналом, що є основою засвоєння знань. Фізіологічними засобами моделюються в мозку предмети і явища навколишнього середовища, дії та їх результат, встановлюються зв’язки і відносини між ними у вигляді понять, суджень, закономірностей, формул тощо. За допомогою цих моделей, тобто сигналів другого ступеня, людина має безмежні можливості для пізнання, творчої діяльності і прогнозування.

Мова підвищила здатність мозку відображати дійсність, забезпечила вищі форми аналізу й синтезу, абстрактне мислення, створила можливості для спілкування, нагромадження, використання і передачі життєвого досвіду, досягнень культури і мистецтва від покоління до покоління.

Центральна нервова система виконує рефлекторну, інтегративну та координаційну функції. Рефлекторна функція пов’язана з участю центральної нервової системи в реакціях організму на подразники. Виконуючи інтегративну функцію, центральна нервова система забезпечує злагоджену взаємодію всіх органів і систем організму, підтримання його стійкого внутрішнього стану. Підпорядкування багатьох рефлексів одному, який має в даний момент найважливіше значення для організму, здійснюється завдяки координаційній функції центральної нервової системи. Всі ці функції реалізуються в кожній конкретній реакції організму, забезпечуючи найбільш адекватний пристосовний ефект.

Література

1. Агапова Е. Г. Основы физиологии и психологии труда. — Самара, 1991. — 149 с.

2. Асеев В. Г. Преодоление монотонности труда в промышленности. — М.: Экономика, 1974. — 191 с.

3. Влияние условий труда на работоспособность и здоровье операторов / Под редакцией А. О. Навакатикяна. — К.: Здоров’я, 1984. — 144 с.

4. Горшков С. И., Золина З. М., Мойкин Ю. В. Методики исследований в физиологии труда. — М.: Медицина, 1974. — 311 с.

5. Зинченко В. П., Мунипов В. М. Основы эргономики. — М.: Экономика, 1980. — 343 с.

6. Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде (Метод. рекомендации) / Е. А. Деревянко, В. К. Хухлаев и др. — М.: Экономика, 1976. — 76 с.

7. Климов Е. А. Введение в психологию труда. Учебник для ВУЗов. — М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1998. — 350 с.

8. Количественная оценка тяжести труда. Межотраслевые методические рекомендации / Составители В. Г. Макушин и др. — М.: Экономика, 1988. — 116 с.

9. Косилов С. А. Очерки физиологии труда. — М.: Медицина, 1965. — 371 с.

10. Косилов С. А. Физиологические основы НОТ. — М.: Экономика, 1969. — 302 с.