Строение и функции спинного и головного мозга

Спинной мозг находится в позвоночном канале. Вверху через большое затылочное отверстие спинной мозг переходит в. продолговатый мозг, а внизу заканчивается на уровне верхнего края 11 поясничного позвонка. В спинном мозге имеется канал, представляющий собой узкую щель. Серое вещество спинного мозга лежит в центре, а белое — на периферии. На горизонтальном разрезе спинного мозга серое вещество имеет вид бабочки. В нем различают два передних выступа — передние рога и два задних — задние рога. В передних рогах находятся двигательные нервные клетки, в задних — вставочные нервные клетки. Чувствительные нервные клетки расположены не в спинном мозге, а по ходу задних чувствительных корешков, в межпозвоночных отверстиях, где образуются скопления — спинномозговые узлы. На протяжении грудного отдела и в верхней части поясничного отдела в сером веществе спинного мозга имеются еще боковые рога, состоящие из симпатических нервных клеток.

От передних рогов к межпозвоночным отверстиям отходят пучки нервных волокон — передние корешки, к задним рогам спинного мозга подходят задние корешки. Передние корешки — двигательные, задние — чувствительные. В каждом межпозвоночном отверстии двигательный и чувствительный корешки соединяются, в результате чего образуется спинномозговой нерв. Участок спинного мозга, соответствующий одной паре спинномозговых нервов, называется сегментом, всего их 31: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и один копчиковый. Каждый сегмент посредством отходящей от него пары спинномозговых нервов осуществляет иннервацию определенных мышц и участка кожного покрова.

Белое вещество по длине спинного мозга в каждой его половине подразделяется на три части, называемые передним, боковым и задним канатиками. В составе канатиков проходят нервные волокна, соединяющие разные отделы самого спинного мозга и спинной мозг с головным мозгом. Волокна, соединяющие спинной и головной мозг, сгруппированы в пучки, называемые проводящими путями. Одни проводящие пути называются восходящими (чувствительными), другие — нисходящими (двигательными). Ниже уровня спинного мозга в позвоночном канале находится так называемый конский хвост, он состоит из корешков нижних спинномозговых сегментов.

Основными функциями спинного мозга являются рефлекторная деятельность и проведение нервных импульсов.

Рефлекторная деятельность спинного мозга обусловлена наличием в нем центров различных рефлексов. В шейных сегментах спинного мозга располагаются центры рефлекторных движений диафрагмы, мышц шеи, плечевого пояса, верхних конечностей; в грудных сегментах — центры мышц туловища; в поясничных и крестцовых сегментах — центры мышц таза и нижних конечностей. В грудных и поясничных отделах находятся также центры потоотделения и сосудодвигательные центры, а в крестцовом отделе — центры мочеиспускания, дефекации, центры деятельности половых органов и т. д.

Функция проведения нервных импульсов осуществляется проводящими путями. По восходящим проводящим путям в головной мозг передаются нервные импульсы, поступающие в спинной мозг с периферии от кожи, мышц и других органов по чувствительным волокнам спинномозговых нервов, эти импульсы воспринимаются различными отделами головного мозга. По нисходящим путям нервные импульсы передаются из головного мозга в спинной, а отсюда по двигательным волокнам спинномозговых нервов на периферию к мышцам и другим органам. Деятельность спинного мозга протекает не изолированно, а находится под регулирующим влиянием головного мозга и его коры.

Головной мозг (см. рис. 45)находится в полости черепа, вес его у взрослого человека составляет 1280—1380 г. В головном мозге различают пять основных отделов: продолговатый мозг, задний мозг (состоит из моста и мозжечка), средний мозг, промежуточный мозг и большие полушария. Все отделы мозга, за исключением больших полушарий, объединяются под названием стволовой части головного мозга. Все отделы головного мозга и спинной мозг связаны между собой, причем функции нижележащих отделов центральной нервной системы подчинены ее вышележащим отделам.

Функциями продолговатого мозга и моста заднего мозга являются рефлекторная деятельность и проведение возбуждения. Рефлекторная деятельность обусловлена наличием ядер, которые связаны между собой и образуют центры различных рефлексов. Каждый центр регулирует деятельность определенных органов. В продолговатом мозге заложены жизненно важные центры: дыхания, сердечной деятельности, сосудодвигательный, а также центры многих пищеварительных и защитных рефлексов. Центры продолговатого мозга и моста заднего мозга приходят в состояние возбуждения под влиянием нервных импульсов, поступающих по центростремительным волокнам черепно-мозговых нервов от рецепторов различных органов (язык, глотка, легкие и т. д.).

Основной функцией мозжечка является регуляция координированных движений и тонуса мышц, сохранение равновесия. По проводящим путям в мозжечок поступают импульсы от рецепторов мышц, суставов и вестибулярного аппарата внутреннего уха, а из мозжечка передаются сигналы в средний мозг.

Функции среднего мозга разнообразны: ядра ножек мозга участвуют в регуляции тонуса мышц, в бугорках четверохолмия заложены подкорковые центры, имеющие отношение к восприятию световых и звуковых раздражений, они связаны со спинным мозгом и являются центрами так называемых ориентировочных рефлексов.

К промежуточному мозгу относятся два зрительных бугра, подбугорпая область и две нары коленчатых тел. Зрительные бугры выполняют функцию подкорковых центров различных видов чувствительности. В подбугорной области заложены вегетативные центры, регулирующие обмен веществ, теплообра-.зование и теплоотдачу. Коленчатые тела являются подкорковыми зрительными и слуховыми центрами.

Больших полушарий два — правое и левое. Серое вещество образует их наружный слой толщиной 2—4 мм. Общая поверхность коры головного мозга из-за наличия борозд и извилин составляет около 22 м². В коре насчитывается около 14 миллиардов нервных клеток. Впервые обратил внимание на сложность строения коры русский ученый В. А. Бец (1874). Все отделы коры больших полушарий связаны между собой, однако они отличаются друг от друга не только по своему тонкому строению, но и в функциональном отношении. И. П. Павлов признал наличие в коре «воспринимающих зон» — анализаторов.

Рис. 45. Главные участки головного мозга. Строение головного мозга

Основные анализаторы расположены в следующих областях:

- двигательный анализатор — в лобной доле;

- анализатор кожной чувствительности — в теменной доле;

- анализатор обоняния и вкуса — в височной доле;

- зрительный анализатор — в затылочной доле.

Функция речи осуществляется при участии всей коры, особенно заднего отдела нижней лобной извилины.

Кора головного мозга связана с другими отделами нервной системы при помощи проводящих путей. По чувствительным путям нервные импульсы передаются в кору головного мозга, по двигательным — из коры.

Деятельность коры головного мозга названа И. П. Павловым высшей нервной деятельностью. В своей деятельности кора связана с ближайшими подкорковыми узлами. Как установил И. П. Павлов, основой высшей нервной деятельности являются условные рефлексы. В отличие от деятельности коры и ближайших подкорковых узлов, работа других отделов нервной системы носит название низшей нервной деятельности и протекает по принципу не условных, а безусловных рефлексов.

Безусловные рефлексы — это рефлексы врожденные, передающиеся по наследству. Сложные врожденные рефлексы называют также инстинктами. К числу безусловных рефлексов относится зрачковый, сосательный, глотательный и многие другие. Каждый безусловный рефлекс возникает в ответ на определенный раздражитель. Так, безусловный рефлекс слюноотделения проявляется только при действии пищи на вкусовые сосочки языка. Центры различных безусловных рефлексов располагаются в разных отделах спинного и головного мозга. По принципу безусловных рефлексов происходят непрерывная регуляция и согласование работы органов и систем органов, но только применительно к определенным изменениям среды, каким подвергались постоянно многие поколения данного вида животных. Рефлекторные дуги безусловных рефлексов постоянны, т. е. включают определенные рецепторы, нервы и центры.

Условные рефлексы это приобретенные рефлексы, возникающие на протяжении жизни человека, с их помощью организм приспосабливается к новым, постоянно меняющимся условиям среды. В отличие от безусловных, условные рефлексы возникают на любые раздражители. Так, если раздражителем при безусловном пищевом рефлексе является только действие пищи на вкусовые сосочки языка, то условный пищевой рефлекс возникает при виде и запахе пищи (без ее приема). Рефлекторные дуги условных рефлексов замыкаются в коре больших полушарий и подкорке и носят временный характер. При изменении условий жизни одни условные рефлексы исчезают, а другие появляются. Процесс образования условных рефлексов, особенно рефлексов высшего порядка, очень сложен. При этом возникают связи между разными отделами коры,, между корой и подкоркой и, другими отделами центральной и периферической нервной системы. В принципе каждый рефлекс включает несколько процессов. Первым из них является раздражение рецепторов. Возникшее возбуждение по чувствительным нервам передается в центральную нервную систему, где происходит сложный анализ полученной информации. В ответ из мозга импульсы уже по двигательным нервам передаются в рабочие органы (мышцы, железы и т. д.), вызывая в них соответствующие физиологические процессы (мышечное сокращение, секрецию железы и др.). Из органов обратно в мозг передается информация о ходе (состоянии) этих процессов. Такой принцип нервной регуляции функций организма носит название принципа обратной связи, при этом рефлекторные дуги имеют характер рефлекторных «колец» различной сложности.

Деятельность коры головного мозга, как и других отделов центральной нервной системы, осуществляется с помощью двух взаимосвязанных процессов — возбуждения и торможения. Внешне возбуждение коры проявляется возникновением или усилением условных рефлексов, а торможение — ослаблением или полным их исчезновением (прекращается деятельность соответствующих органов). Каждый из этих двух процессов способен одновременно вызывать и противоположный эффект: возбуждение может создавать в других участках коры торможение и наоборот. В одном и том же участке коры один из этих процессов может сменяться другим. Торможение имеет большое биологическое значение. В частности, оно лежит в основе выдержки человека, его самообладания, а также способности точного распознавания явлений и четкости производимых движений.

Изучая высшую нервную деятельность человека, И. П. Павлов ввел понятие о двух сигнальных системах — первой и второй. Первую сигнальную систему действительности составляют непосредственные, конкретные сигналы предметов и явлений внешнего мира, воспринимаемых головным мозгом. Эта система является общей и для человека, и для животных.

В отличие от животных, у человека существует и вторая сигнальная система действительности, связанная с функцией речи. Условно-рефлекторная деятельность коры человека связана не только с непосредственными сигналами и явлениями внешнего мира, но и со словами, обозначающими эти предметы и явления. По определению И. П. Павлова «слово для человека есть такой же реальный условный раздражитель, как и все остальные. Оно составило вторую, специально нашу, сигнальную систему действительности, будучи сигналом первых сигналов». Слово, речь лежат в основе способности человека к образованию общих понятий и представлений, к логическому мышлению, позволяющему открывать законы природы и общества и использовать их.

Рис. 46. Спинной мозг

Белое вещество находится под корой головного мозга, в нем, как сказано выше, располагаются отдельные скопления нервных клеток — ядра больших полушарий, которые являются подкорковыми двигательными центрами. Ядра полушарий составляют так называемую экстрапирамидную систему, которая автоматически (непроизвольно) регулирует деятельность скелетных мышц. Нервные волокна белого вещества полушарий соединяют различные отделы центральной нервной системы. Одни осуществляют связь между полушариями, другие— между разными отделами одного и того же полушария, третьи — между корой головного мозга и нижележащими отделами центральной нервной системы.

Головной мозг новорожденного весит около 400 г. В первые годы жизни происходит его интенсивный рост и развитие. К году жизни масса мозга удваивается, а к 5 годам — утраивается. После 9 лет отмечается медленное нарастание массы мозга, оно продолжается до 20 лет. Параллельно с увеличением массы мозга происходит развитие разных его отделов. Особенно интенсивно изменения происходят в больших полушариях: усложняется строение нейронов, резко возрастает количество синапсов и т. д. При этом наблюдается рост различных отделов коры, большого развития достигают отделы коры, связанные с речью.

Масса спинного мозга (см. рис. 46) в процессе развития увеличивается в 8—9 раз. При этом его нижняя граница поднимается с уровня III до I—II поясничного позвонка.