Управление и координация в организме - главные функции нервной системы - КАК ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ ОРГАНИЗМА - ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА КАК САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ

Постановка проблемы урока

Факт 1. Человек отдёргивает руку от горячего предмета.

Факт 2. Это происходит быстрее, чем человек успевает понять, что предмет горячий.

• Сравните факты. Предложите свой вариант основного вопроса к уроку и сравните с формулировкой авторов (с. 332).

Повторение необходимых знаний

• Вспомните строение нервной системы различных беспозвоночных и позвоночных животных. (7 класс)

• Что такое ганглии? (7 класс)

Решение проблемы

Рефлекс

• Что такое рефлекс?

Ответная реакция организма на раздражитель, осуществляемая и контролируемая нервной системой, называется рефлекторной реакцией, или рефлексом. Можно привести множество примеров действия простых рефлексов: схватившись за горячее, мы отдёргиваем руку, попадание соринки в глаз заставляет нас моргнуть, а прикосновение пищи к задней стенке глотки вызывает глотание.

Давайте разберёмся, каков физиологический механизм осуществления рефлекторной реакции.

Управление и координация в процессе отдергивания руки от горячего предмета

• Почему мы отдёргиваем руку от горячего раньше, чем понимаем причину этого?

Управление предполагает одностороннюю передачу приказа (управляющего сигнала) от “командира” к исполнителю. Но для отдачи правильной команды “командиру” необходимо знать, что происходит “внутри и вовне его войска”, поэтому управляющая система должна получать информацию от органов чувств о состоянии внешней и внутренней среды организма.

Так, приказ отдёрнуть руку от горячего предмета отдаёт спинной мозг. Но для этого он должен предварительно получить сигнал от руки.

Для того чтобы сигналы управления (отдёрнуть руку) и координация управляющей системы с органами чувств (сигнал от руки) не мешали

друг другу, их необходимо осуществлять по разным, независимым каналам связи. Какие же нейроны обеспечивают эти связи?

Типы нейронов

• Как различаются функции нейронов разных типов?

По функциям нейроны разделяют на чувствительные, вставочные и двигательные. У чувствительных (приносящих) нейронов один отросток воспринимает внешние сигналы, а другой — передаёт информацию нейронам спинного или головного мозга. Двигательные (выносящие) нейроны передают сигналы клеток мозга мышцам или железам. Вставочные нейроны обеспечивают связь между чувствительными и двигательными нейронами. Обычно они находятся внутри спинного и головного мозга.

Самый простой путь, по которому может идти нервный импульс в организме, состоит из двух нейронов: одного чувствительного и одного двигательного. Но чаще между чувствительным и двигательным нейронами находится очень много вставочных. Большая часть нашей нервной системы — огромная сеть вставочных нейронов. Они собирают, анализируют информацию, полученную от чувствительных нейронов, принимают решение о том, каким образом отреагировать на изменившиеся условия, хранят значительное количество информации. Это позволяет нашей нервной системе очень точно отвечать на изменение внешних условий, обучаться, формировать сложное поведение.

Рефлекторная дуга - путь нервного импульса

• Каков путь нервного импульса в рефлекторной дуге?

Чувствительный и двигательный нейроны вместе с рецептором, воспринимающим изменения во внешней или внутренней среде организма, отделом центральной нервной системы в спинном или головном мозге и органом, исполняющим приказ, составляют рефлекторную дугу. Это и есть путь, проходимый нервным импульсом при осуществлении рефлекса. Он может осуществляться очень быстро. Действительно, отдёргивание руки от горячего предмета происходит ещё до того, как мы осознаём боль.

Рецептором может быть группа клеток, окончание нейрона или специальная клетка. Рецепторы преобразуют сигналы об изменениях во внешней или внутренней среде в нервные импульсы — электрические сигналы нервной системы.

От рецептора по чувствительному нейрону импульсы идут к центральной нервной системе (спинному и головному мозгу). Там расположены вставочные нейроны, которые участвуют в оценке поступившей информации и формировании управляющего сигнала, а он отправляется по двигательному нерву к исполнительному органу.

Простейшая рефлекторная дуга

• Что такое коленный рефлекс?

В состав простейшей рефлекторной дуги входят только два нейрона: воспринимающий раздражение чувствительный нейрон и заставляющий мышцу

сокращаться двигательный нейрон. Такова рефлекторная дуга знакомого многим коленного рефлекса, действие которого проверяют врачи на медосмотре (рис. 16.1). Доктор постукивает молоточком по сухожилию ниже коленной чашечки, четырёхглавая мышца слегка растягивается, о чём в мозг сообщают рецепторы растяжения. Двигательные нейроны приказывают мышце сократиться, и нога “подпрыгивает”. Таким образом, ответная реакция организма осуществляется вследствие распространения по рефлекторной дуге сигнала, возникающего при раздражении рецептора. Это происходит очень быстро.

16.1. Рефлекторная дуга коленного рефлекса: А - тело чувствительного нейрона; Б - задний рог спинного мозга; В - передний рог спинного мозга; Г - тело двигательного нейрона; Д - синапс

Усложнение рефлекторной дуги

• В чём смысл усложнения рефлекторной дуги в процессе эволюции?

В результате эволюционного развития простая рефлекторная дуга, лежащая в основе деятельности нервной системы, сильно усложнилась, и в каждой её части вместо одного нейрона образовались сложные сети нервных клеток. Кроме того, каждый нейрон может быть включён в несколько рефлекторных дуг, которые имеют очень непростое строение. Полученная рецепторами информация обрабатывается огромной сетью вставочных нейронов, а затем по двигательным нейронам поступает в рабочие органы и приводит их в действие. В ответ на раздражение осуществляется согласованное рефлекторное изменение деятельности многих систем органов.

Возбуждение и торможение - основные процессы управления

• В чём биологический смысл возбуждения и торможения?

Любое движение воз можно только при сокращении одних мышц и расслаблении других, что обусловлено взаимодействием возбуждения одних двигательных нейронов и торможения других.

С возбуждением связаны проведение и обработка информации в нервной системе, её запоминание, запуск ответных реакций организма. Торможение лежит в основе привыкания нервной системы к повторно действующим несущественным сигналам; защищает ткани и органы от перевозбуждения; позволяет нам сосредоточить внимание на важном для нассобытии или предмете, когда из множества действующих на организм раздражителей мы выделяем только самые значительные и не реагируем на остальные. Совокупность торможения и возбуждения обеспечивает нормальную деятельность всех органов, тканей и организма в целом.

“Региональное” управление организма

• Зачем нужны ганглии и нервные центры?

Управление таким огромным “государством” клеток, как наш организм, — задача непростая. Мозг не может контролировать все события, происходящие в клетках, органах и тканях.

Тела нейронов не разбросаны по нашему телу беспорядочно, а образуют скопления. Скопления нейронов, расположенных вне головного или спинного мозга, называют нервными узлами (ганглиями), а если они находятся в головном или спинном мозге — нервными центрами. Нервные центры и узлы образованы телами и дендритами нервных клеток, и телами клеток глии, которые имеют серый оттенок, поэтому такие участки нервной ткани называют серым веществом (рис. 16.2). Оно располагается в центре спинного мозга и на поверхности некоторых структур головного мозга в виде тонкого слоя — коры — или в форме округлых скоплений — ядер. Нервные центры и нервные узлы, управляющие каким - либо органом, получают информацию от расположенных в нём органов чувств и других нервных центров. Информацию перерабатывают нейроны нервного центра и формируют команды, управляющие работой “подчинённого” им органа.

16.2. Поперечный разрез мозга

Миелин, образованный клеточной мембраной глиальных клеток, состоит из липидов и белков. При достаточной толщине их слоя он обусловливает белую окраску аксонов, и их скопления выглядят более светлыми на фоне серого вещества. Скопления аксонов, покрытых миелиновыми оболочками, образуют белое вещество нервной ткани.

Что такое нервы?

• Сформулируйте ответ на вопрос рубрики.

Большое число аксонов нервных клеток, идущих в одном направлении и покрытых общей соединительнотканной оболочкой, образуют нерв. Нервы, состоящие из аксонов чувствительных клеток, называются чувствительными, а нервы, состоящие из аксонов двигательных нейронов, — двигательными. Чаще в состав нерва входят оба типа аксонов. В этом случае нерв называют смешанным, а движение нервных сигналов по нему становится двухсторонним.

Формулирование вывода

Любая ответная реакция организма на раздражитель, осуществляемая и контролируемая нервной системой, называется рефлекторной реакцией, или рефлексом. Основу рефлекса составляет рефлекторная дуга - цепь нейронов, идущая от рецептора клетки, воспринимающего внешнее раздражение, через центральную нервную систему к рабочему органу.

Тела нейронов образуют скопления: нервные центры и ганглии. Пучки аксонов, связанных с управлением определёнными частями тела, образуют нервы.

Чувствительные, двигательные и вставочные нейроны, нервные центры, нервные узлы (ганглии), серое и белое вещество, рефлекс, рефлекторная дуга, рецептор, возбуждение и торможение

Применение знаний

1. Что такое рефлекс и рефлекторная дуга?

2. На какие типы делят нейроны по их функциям?

3. Что такое нервы, ганглии и нервные центры?

4. Что такое серое и белое вещество нервной ткани? Чем обусловлен их цвет?

5. На какие части делится нервная система?

6. Понаблюдайте за собой и приведите примеры рефлексов.

7. Почему рефлекторная дуга представляет собой замкнутый контур?

8. Используя понятия “возбуждение” и “торможение”, объясните, почему после обеда не следует заниматься тяжёлым физическим трудом; почему перед сном не рекомендуется много есть.

9. К смешанному нерву приложили электрод и подали электрический импульс. Мышца, к которой идёт этот нерв, сократилась дважды. Почему?

10. Разные люди обладают разной чувствительностью к боли. Можно ли, на ваш взгляд, обвинять человека, если он выдал тайну под пытками?