Нервові процеси та їх динаміка

Людина відчуває на собі вплив факторів зовнішнього середовища. У самому організмі відбуваються зміни, на які вона також реагує. Фактори зовнішнього і внутрішнього середовища є матеріальною причиною всіх процесів і явищ, які виникають в організмі, оскільки є для нього подразниками. Всі подразнення, що сприймаються орга­нізмом, несуть різноманітну інформацію, яка переробляється на різ­них рівнях нервової системи і втілюється в одному й тому самому фізіологічному процесі — збудженні.

Збудження — це біологічний процес, який складається з нер­вових імпульсів і приводить в дію той чи інший орган або еле­мент. Процес збудження виникає в усіх органах, які складаються з нервової і м'язової тканини, та в залозах. Специфічною ознакою збудження м'яза є його скорочення. У нервових клітинах під час збудження генеруються нервові імпульси, залозові клітини виділя­ють секрет.

Специфічною властивістю збудження є здатність передаватися по нервових волокнах, що забезпечує фізіологічний зв'язок між усі­ма системами та елементами організму, їх функціональну єдність.

Процес збудження супроводжується витратами енергетичних ре­сурсів тканини. Тому неспецифічні ознаки збудження такі:

• прискорення обміну речовин у клітині;

• посилення теплопродукції;

• зміни електричного стану.

Чим більше навантаження у вигляді процесу збудження здатні витримати елементи мозку або нервова тканина, тим вищою є їх працездатність.

Для виникнення збудження мають значення сила подразника, швидкість наростання подразнення і час дії. За силою подразники поділяються на підпорогові, порогові і надпорогові. Підпорогові подразники характеризуються силою, якої недостатньо для збуд­ження. Пороговою називається мінімальна сила подразника, достат­ня для виникнення збудження. Надпорогові подразники мають ве­лику силу і призводять до значніших функціональних змін.

Між силою подразника і тривалістю його дії існує обернено про­порційна залежність: чим більша сила подразника, тим меншою є тривалість його дії, що необхідна для виникнення збудження, і нав­паки.

Діяльність нервової системи, за висловом І. П. Павлова, характе­ризується процесом збудження і гальмування.

Гальмування — складний біологічний процес, який послаблює або припиняє діяльність того чи іншого органа, знижує рівень активності фізіологічних систем. На відміну від збудження, га­льмування відбувається переважно усередині клітин і не поширює­ться по нервових провідниках до інших органів.

У фізіологічних системах, які працюють, процеси збудження і гальмування тісно пов'язані з процесами виснаження і відновлення. Під виснаженням розуміють витрати матеріальних ресурсів клітин, насамперед клітин центральної нервової системи, під час їх актив­ного стану, тобто під час збудження. Гальмування забезпечує віднов­лення нормального стану протоплазми клітини та її функціональних ресурсів. Коли виснаження матеріальних ресурсів клітини досягає певного кількісного значення, включається процес гальмування, який припиняє подальше використання функціональних ресурсів. Отже, виснаження є подразником гальмівного процесу, а гальмуван­ня — подразником відновлювальних процесів у клітинах.

У стані гальмування нервова клітина не відповідає на імпульси, що надходять, і активно відновлює свої ресурси.

В кожній нервовій клітині процеси збудження і гальмування за­кономірно змінюються, являючи собою різні фази її діяльності. При дії подразника надмірної сили або багаторазового його повторення у нервових клітинах замість збудження виникає процес гальмування. Таке гальмування отримало назву охоронного, біологічного за сут­тю і безумовного за походженням.

Закономірності взаємодії процесів збудження і гальмування такі:

• іррадіація;

• індукція.

Іррадіація — це поширення нервового процесу з місця, де він виник, на навколишні нервові центри.

Індукція — це наведення протилежного процесу на навколишні нервові центри за умови концентрації збудження чи гальмування на місці свого виникнення.

Концентрація збудження в нервових клітинах, що працюють, та індукція гальмування на навколишні нервові центри у процесі праці виключають непотрібні дії та зайві рухи працівника.

Отже, гальмування у процесі праці:

• виключає реакції працівника на побічні подразники;

• захищає нервову систему від перенапруження та функціональ­ного виснаження.

Основними властивостями нервових процесів є їх сила, врівно­важеність і рухливість.

Силою нервових процесів називають здатність нервових клітин розвивати і тривалий час витримувати значні напруження збудження і гальмування. Врівноваженість нервових процесів — це їх співвідно­шення за силою. Рухливість нервових процесів — це швидкість пере­ходу збудження у гальмування, і навпаки.

Рівень збудливості характеризує функціональний стан тканини. Мірою збудливості є мінімальна сила подразника, яка викликає збуд­ження.

М. Є. Введенський сформулював поняття про функціональну рухливість, або лабільність, збудливої тканини (нерва, м'яза).

Лабільність — це здатність збудливої тканини до відтво­рення нервових імпульсів відповідно до ритму подразнення. Мі­рою лабільності є найбільша кількість імпульсів, що їх тканина здат­на відтворити за 1 с відповідно до частоти дії подразника, тобто без трансформації ритму. Для кожної тканини характерний певний мак­симальний ритм збудження, що характеризує її функціональну рух­ливість. Так, для нерва він становить 500—800, а для м'яза — 200— 300 імпульсів за секунду.

Лабільність — величина непостійна, її можна підвищити трену­ваннями. Здатність збудливої тканини підвищувати свою лабіль­ність О. О. Ухтомський назвав засвоєнням ритму. За несприятливих умов лабільність тканини знижується, зменшується кількість від­творюваних імпульсів, порушується ритм збуджень. Цей стан зниження функціональної рухливості (лабільності) отримав назву па­рабіозу.

М. Є. Введенський відкрив у нервових структурах під час подраз­нення дві фази зрушель:

• продромічну, що характеризується зниженням збудливості, підвищенням лабільності й працездатності;

• парабіотичну, що характеризується підвищенням збудливості, зниженням лабільності й працездатності.

Він експериментальне довів, що подразнення надмірної сили і частоти викликають у нервово-м'язовому з'єднанні особливий вид збудження, яке не здатне поширюватися і з подальшим поглиб­ленням переходить у гальмування. Скорочення м'яза при цьому спочатку зменшується, а зі збільшенням сили і частоти дії под­разника м'яз починає розслаблятися. Це означає, за висловом М. Є. Введенського, що існують оптимум і песимум частоти і си­ли подразника. Оптимальними (найкращими) є такі частота і си­ла подразнення, які викликають максимальне скорочення м'яза. Оптимальний ритм збудження у 2—3 рази менший за макси­мальний.

Частота і сила подразнення, які призводять до послаблення відповідної реакції тканини, називаються песимальними (най­гіршими).

Песимум виникає в синапсах, оскільки нерв проводить значно більшу кількість імпульсів, ніж дозволяє лабільність нервово-м'язо­вого з'єднання. Внаслідок цього змінюється провідність ділянки нерва, тобто виникає парабіоз.

Парабіоз — це особливий стан стійкого збудження в певній ділянці збудливої тканини, який змінює її провідність. Виявля­ється як гальмування.

Перехід збудження в гальмування під час дії подразнень надмір­ної сили і частоти є загальним законом життєдіяльності збудливих клітин і тканин, законом парабіозу. Парабіоз має три фази:

• рівноважну, яка характеризується тим, що і сильні і слабкі по­дразники викликають однакову реакцію (наприклад, м'язове скорочення однакової сили);

• парадоксальну, коли сильні подразники викликають слабку ре­акцію, а слабкі, навпаки, — сильне збудження;

• гальмівну (ультрапарадоксальну), коли немає чіткої реакції ні на слабкі, ні на сильні подразнення.

Виникнення і розвиток усіх фаз парабіозу характеризує знижен­ня лабільності і працездатності. У процесі роботи парабіоз виявляє­ться в неадекватних діях працівника або у їх відсутності тоді, коли особливо необхідні активні дії. Отже, парабіоз може призводити до помилок та аварій на виробництві.