Nervous System

Nervous System (нервная система) — это совокупность специализированных клеток (нейронов) и вспомогательных клеток (глии), образующих единую сеть, которая обеспечивает восприятие внешних и внутренних раздражителей, обработку информации, регуляцию функций организма и координацию его взаимодействия с окружающей средой. Нервная система является основой высшей нервной деятельности, психических процессов (мышления, памяти, эмоций) и рефлекторной регуляции работы всех органов и систем.

Строение и классификация

Нервная система человека и позвоночных животных подразделяется на два основных отдела по анатомическому и функциональному принципу: центральную нервную систему (ЦНС) и периферическую нервную систему (ПНС).

Центральная нервная система (ЦНС)

ЦНС состоит из головного и спинного мозга, защищённых костными структурами (черепом и позвоночником) и оболочками (твёрдой, паутинной и мягкой). Она выполняет функции высшего анализатора, центра обработки информации и источника команд.

• Головной мозг — главный орган ЦНС, расположенный в полости черепа. У человека он состоит из нескольких отделов: продолговатого мозга, моста, среднего мозга, мозжечка, промежуточного мозга и больших полушарий. Кора больших полушарий (неокортекс) отвечает за высшие психические функции, речь, сознание и произвольные движения.
• Спинной мозг — цилиндрический тяж нервной ткани, расположенный в позвоночном канале. Он выполняет проводниковую функцию (передаёт сигналы от головного мозга к телу и обратно) и является центром спинномозговых рефлексов (например, коленного рефлекса).

Периферическая нервная система (ПНС)

ПНС включает все нервные структуры, расположенные за пределами головного и спинного мозга: нервы, нервные узлы (ганглии) и нервные окончания. Она соединяет ЦНС с органами, тканями и внешней средой. ПНС делится на соматическую и вегетативную (автономную) системы.

• Соматическая нервная система — управляет произвольными движениями скелетных мышц и воспринимает сенсорную информацию от органов чувств (зрение, слух, осязание, вкус, обоняние). Она состоит из афферентных (чувствительных) и эфферентных (двигательных) нейронов.
• Вегетативная (автономная) нервная система — регулирует работу внутренних органов, желез, гладких мышц, обмен веществ и поддержание гомеостаза. Её активность в значительной степени не подчиняется сознательному контролю. Вегетативная система делится на три отдела:
• Симпатическая нервная система — мобилизует организм в стрессовых ситуациях («реакция борьбы или бегства»): учащает сердцебиение, расширяет бронхи, сужает сосуды, тормозит пищеварение.
• Парасимпатическая нервная система — обеспечивает восстановление и покой («отдых и переваривание»): замедляет сердцебиение, стимулирует пищеварение, сужает зрачки.
• Энтеральная нервная система — сеть нейронов в стенках желудочно-кишечного тракта, иногда называемая «вторым мозгом». Она способна функционировать автономно, регулируя перистальтику и секрецию.

Клеточный состав

Основными клетками нервной системы являются нейроны и нейроглия.

• Нейрон — структурно-функциональная единица нервной системы, специализированная на приёме, обработке и передаче электрических и химических сигналов. Типичный нейрон состоит из тела (сомы), дендритов (отростков, принимающих сигналы) и аксона (длинного отростка, передающего сигнал другим клеткам). Место контакта между нейронами называется синапсом.
• Нейроглия (глия) — совокупность вспомогательных клеток, которые выполняют опорную, питательную, защитную, изолирующую и регенеративную функции. Клетки глии (астроциты, олигодендроциты, микроглия и другие) значительно превосходят нейроны по численности и обеспечивают нормальную работу нервной ткани.

Принципы работы

Нервная система функционирует на основе двух основных механизмов: рефлекторной дуги и передачи нервного импульса.

• Рефлекторная дуга — путь, по которому проходит нервный импульс от рецептора (чувствительного окончания) до эффектора (органа, выполняющего ответную реакцию). Простейшая рефлекторная дуга включает: рецептор → чувствительный нейрон → вставочный нейрон (в ЦНС) → двигательный нейрон → эффектор. Рефлексы делятся на безусловные (врождённые, например, отдёргивание руки от горячего) и условные (приобретённые в течение жизни, например, выделение слюны на звонок).
• Нервный импульс — электрический сигнал, распространяющийся по мембране нейрона. В основе его лежит изменение проницаемости мембраны для ионов натрия и калия, что приводит к возникновению потенциала действия. Передача сигнала между нейронами происходит через синапсы с помощью нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина, серотонина, глутамата и других).

Развитие и эволюция

В процессе эволюции нервная система прошла несколько стадий усложнения:

1. Диффузная (сетевидная) нервная система — характерна для кишечнополостных (гидр, медуз). Нейроны образуют равномерную сеть, не имеющую центрального органа.
2. Стволовая (ортогональная) нервная система — появляется у плоских червей. Нервные клетки концентрируются в продольные стволы, соединённые перемычками.
3. Узловая (ганглионарная) нервная система — характерна для кольчатых червей, членистоногих и моллюсков. Нейроны образуют скопления — ганглии, которые объединяются в нервную цепочку. У некоторых групп (головоногие моллюски, насекомые) формируется подобие головного мозга.
4. Трубчатая (централизованная) нервная система — свойственна хордовым животным и человеку. Нервная трубка, расположенная на спинной стороне, дифференцируется на головной и спинной мозг. У позвоночных происходит прогрессивное развитие переднего мозга, особенно коры больших полушарий.

У человека нервная система закладывается на третьей неделе эмбрионального развития из эктодермы (наружного зародышевого листка). Формирование нервной трубки и её последующая дифференцировка завершаются к моменту рождения, однако созревание отдельных структур (например, лобных долей коры) продолжается до 20–25 лет.

Значение и нарушения

Нервная система играет ключевую роль в жизнедеятельности организма. Она обеспечивает:

• Интегративную функцию — объединение работы всех органов и систем в единое целое.
• Связь с внешней средой — восприятие и анализ раздражителей, формирование ответных реакций.
• Высшие психические функции — сознание, мышление, память, речь, эмоции, обучение.
• Регуляцию гомеостаза — поддержание постоянства внутренней среды (температуры, pH, уровня глюкозы и т.д.).

Нарушения в работе нервной системы могут быть вызваны различными причинами: инфекциями, травмами, генетическими мутациями, сосудистыми патологиями, дегенеративными процессами, воздействием токсинов или аутоиммунными реакциями. К числу распространённых заболеваний нервной системы относятся:

• Нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз).
• Цереброваскулярные заболевания (инсульт, транзиторная ишемическая атака).
• Инфекционные поражения (менингит, энцефалит, полиомиелит).
• Травмы (черепно-мозговая травма, повреждение спинного мозга).
• Психические расстройства (шизофрения, депрессия, тревожные расстройства) — связаны с нарушением нейрохимического баланса.
• Эпилепсия — хроническое заболевание, проявляющееся повторными судорожными припадками.

Интересные факты

• Головной мозг человека потребляет около 20 % всей энергии организма, хотя составляет лишь 2 % от его массы.
• Общее количество нейронов в нервной системе человека оценивается примерно в 86 миллиардов, а количество глиальных клеток — в несколько раз больше.
• Скорость проведения нервного импульса по миелинизированным волокнам может достигать 120 м/с, а по безмиелиновым — не превышает 1–2 м/с.
• Нервная система способна к нейропластичности — изменению структуры и функций под влиянием опыта, обучения или повреждений. Это свойство лежит в основе восстановления после травм и обучения новым навыкам.

Источники

• Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология. — М.: Логосфера, 2008.
• Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. — М.: Мир, 2005.
• Синельников Р. Д., Синельников Я. Р. Атлас анатомии человека. — М.: Медицина, 1996.
• Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. — М.: Мир, 1988.
• Kandel E. R., Schwartz J. H., Jessell T. M. Principles of Neural Science. — McGraw-Hill, 2013.