Regulácia nervovej aktivity je proces excitácie a inhibície v centrálnom nervovom systéme. Spočiatku sa vyskytuje ako elementárna reakcia na podráždenie. V procese evolúcie sa neurohumorálne funkcie stali zložitejšími, čo viedlo k vytvoreniu hlavných divízií nervového a endokrinného systému. V tomto článku budeme študovať jeden z hlavných procesov - inhibíciu v centrálnom nervovom systéme, typy a mechanizmy jej implementácie.
Nervové tkanivo, jeho štruktúra a funkcie
Jedna z odrôd živočíšnych tkanív, nazývaná nervová, má špeciálnu štruktúru, ktorá zabezpečuje proces excitácie a spúšťa funkcie inhibície v centrálnom nervovom systéme. Nervové bunky pozostávajú z tela a procesov: krátke (dendrity) a dlhé (axón), ktoré zabezpečujú prenos nervových impulzov z jedného neurocytu do druhého. Koniec axónu nervovej bunky sa dotýka dendritov nasledujúceho neurocytu v miestach nazývaných synapsie. Zabezpečujú prenos bioelektrických impulzov cez nervové tkanivo. A to vzrušeniesa vždy pohybuje jedným smerom - z axónu do tela alebo dendritov iného neurocytu.
Ďalšou vlastnosťou, okrem excitácie, ktorá sa vyskytuje v nervovom tkanive, je inhibícia v centrálnom nervovom systéme. Je to reakcia tela na pôsobenie dráždidla, čo vedie k zníženiu alebo úplnému zastaveniu motorickej alebo sekrečnej aktivity, na ktorej sa podieľajú odstredivé neuróny. Inhibícia v nervovom tkanive môže nastať aj bez predchádzajúcej excitácie, ale len pod vplyvom inhibičného mediátora, ako je GABA. Je to jeden z hlavných vysielačov brzdenia. Tu môžete pomenovať aj látku ako glycín. Táto aminokyselina sa podieľa na posilňovaní inhibičných procesov a stimuluje produkciu molekúl kyseliny gama-aminomaslovej v synapsiách.
I. M. Sechenov a jeho práca v neurofyziológii
Vynikajúci ruský vedec, tvorca teórie reflexnej aktivity mozgu, dokázal prítomnosť špeciálnych bunkových komplexov schopných inaktivovať bioelektrické procesy v centrálnych častiach nervového systému. Objav inhibičných centier v centrálnom nervovom systéme sa stal možným vďaka použitiu troch typov experimentov I. Sechenova. Patria sem: rezanie úsekov kôry v rôznych oblastiach mozgu, stimulácia jednotlivých ložísk šedej hmoty fyzikálnymi alebo chemickými faktormi (elektrický prúd, roztok chloridu sodného), ako aj spôsob fyziologického nabudenia mozgových centier. I. M. Sechenov bol vynikajúci experimentátor, ktorý robil ultra presné rezy v oblasti medzi zrakovými tuberkulami a priamo vsamotný žabí talamus. Pozoroval zníženie a úplné zastavenie motorickej aktivity končatín zvieraťa.
Neurofyziológ teda objavil špeciálny typ nervového procesu – inhibíciu v centrálnom nervovom systéme. V nasledujúcich častiach sa budeme podrobnejšie zaoberať typmi a mechanizmami jeho vzniku a teraz sa opäť zameriame na túto skutočnosť: v takých oddeleniach, ako je predĺžená miecha a zrakové tuberkulózy, existuje miesto nazývané inhibičné alebo Sechenov“centrum. Vedec tiež dokázal jeho prítomnosť nielen u cicavcov, ale aj u ľudí. Okrem toho I. M. Sechenov objavil fenomén tonickej excitácie inhibičných centier. Pod týmto procesom pochopil miernu excitáciu v odstredivých neurónoch a svaloch s nimi spojených, ako aj v samotných nervových centrách inhibície.
Dochádza k interakcii nervových procesov?
Výskum významných ruských fyziológov I. P. Pavlova a I. M. Sechenova dokázal, že pre prácu centrálneho nervového systému je charakteristická koordinácia reflexných reakcií tela. Interakcia procesov excitácie a inhibície v centrálnom nervovom systéme vedie ku koordinovanej regulácii funkcií tela: motorická aktivita, dýchanie, trávenie, vylučovanie. Bioelektrické procesy prebiehajú súčasne v nervových centrách a môžu sa v priebehu času neustále meniť. Tým je zabezpečená korelácia a včasný prechod reakčných reflexov na signály z vnútorného a vonkajšieho prostredia. Početné experimenty neurofyziológov potvrdili skutočnosť, že excitácia a inhibícia v centrálnom nervovom systéme súkľúčové nervové javy, ktoré vychádzajú z určitých zákonitostí. Poďme sa im venovať podrobnejšie.
Nervové centrá mozgovej kôry sú schopné distribuovať oba typy procesov do celého nervového systému. Táto vlastnosť sa nazýva ožarovanie excitácie alebo inhibície. Opačným javom je zmenšenie alebo obmedzenie oblasti mozgu, ktorá šíri bioimpulzy. Volá sa to koncentrácia. Vedci pozorujú oba typy interakcií pri tvorbe podmienených motorických reflexov. V počiatočnom štádiu formovania motoriky dochádza v dôsledku ožarovania excitácie súčasne k kontrakcii niekoľkých svalových skupín, ktoré sa nemusia nevyhnutne podieľať na vykonávaní vznikajúceho motorického aktu. Až po opakovanom opakovaní vytvoreného komplexu fyzických pohybov (korčuľovanie, lyžovanie, bicyklovanie) sa v dôsledku koncentrácie excitačných procesov v špecifických nervových ložiskách kôry stávajú všetky pohyby človeka vysoko koordinované.
V dôsledku indukcie môže dôjsť aj k prepínaniu v práci nervových centier. Prejaví sa pri splnení nasledujúcej podmienky: najprv dochádza ku koncentrácii inhibície alebo excitácie a tieto procesy musia byť dostatočne silné. Vo vede sú známe dva typy indukcie: S-fáza (centrálna inhibícia v centrálnom nervovom systéme zvyšuje excitáciu) a negatívna forma (excitácia spôsobuje proces inhibície). Nechýba ani sekvenčná indukcia. V tomto prípade je nervový proces obrátený v samotnom nervovom centre. Výskumneurofyziológovia dokázali, že správanie vyšších cicavcov a ľudí je determinované fenoménmi indukcie, ožiarenia a koncentrácie nervových procesov excitácie a inhibície.
Bezpodmienečná inhibícia
Uvažujme podrobnejšie o typoch inhibície v centrálnom nervovom systéme a zastavme sa pri jej forme, ktorá je vlastná zvieratám aj ľuďom. Samotný termín navrhol I. Pavlov. Vedec považoval tento proces za jednu z vrodených vlastností nervového systému a vyčlenil dva jeho typy: slabnúci a konštantný. Poďme sa im venovať podrobnejšie.
Predpokladajme, že v kôre je ohnisko excitácie, ktoré generuje impulzy pre pracovný orgán (svaly, sekrečné bunky žliaz). V dôsledku zmien v podmienkach vonkajšieho alebo vnútorného prostredia vzniká ďalšia excitovaná oblasť mozgovej kôry. Produkuje bioelektrické signály väčšej intenzity, čo inhibuje excitáciu v predtým aktívnom nervovom centre a jeho reflexnom oblúku. Doznievajúca inhibícia v centrálnom nervovom systéme vedie k tomu, že intenzita orientačného reflexu postupne klesá. Vysvetlenie je nasledovné: primárny stimul už nespôsobuje proces excitácie v receptoroch aferentného neurónu.
Ďalší druh inhibície pozorovaný u ľudí aj u zvierat demonštruje experiment, ktorý v roku 1904 uskutočnil nositeľ Nobelovej ceny IP Pavlov. Pri kŕmení psa (s odstránenou fistulou z líca) experimentátori zapli ostrý zvukový signál – uvoľňovanie slín z fistuly sa zastavilo. Vedec nazval tento typ inhibície transcendentálny.
Vrodená vlastnosť, inhibícia v centrálnom nervovom systémeprebieha bezpodmienečným reflexným mechanizmom. Je dosť pasívny a nespôsobuje spotrebu veľkého množstva energie, čo vedie k zastaveniu podmienených reflexov. Neustála bezpodmienečná inhibícia sprevádza mnohé psychosomatické ochorenia: dyskinézy, spastická a ochabnutá paralýza.
Čo je slabnúca brzda
Pokračovaním v štúdiu mechanizmov inhibície v centrálnom nervovom systéme sa zamyslime nad jedným z jeho typov, ktorý sa nazýva hasiaca brzda. Je dobre známe, že orientačný reflex je reakciou tela na dopad nového vonkajšieho signálu. V tomto prípade sa v mozgovej kôre vytvorí nervové centrum, ktoré je v stave excitácie. Vytvára reflexný oblúk, ktorý je zodpovedný za reakciu tela a nazýva sa orientačný reflex. Tento reflexný akt spôsobuje inhibíciu podmieneného reflexu, ktorý práve prebieha. Po opakovanom opakovaní vonkajšieho podnetu sa reflex, nazývaný indikatívny, postupne znižuje a nakoniec zmizne. To znamená, že už nespôsobuje inhibíciu podmieneného reflexu. Tento signál sa nazýva slabnúca brzda.
Vonkajšia inhibícia podmienených reflexov je teda spojená s vplyvom vonkajšieho signálu na telo a je vrodenou vlastnosťou centrálneho a periférneho nervového systému. Náhly alebo nový podnet, napríklad pocit bolesti, cudzí zvuk, zmena osvetlenia, spôsobuje nielen orientačný reflex, ale prispieva aj k oslabeniu alebo dokonca úplnému zastaveniu podmienenéhoreflexný oblúk, ktorý je práve aktívny. Ak cudzí signál (okrem bolesti) pôsobí opakovane, inhibícia podmieneného reflexu sa prejavuje menej. Biologickou úlohou bezpodmienečnej formy nervového procesu je uskutočniť reakciu tela na podnet, ktorý je v súčasnosti najdôležitejší.
Vnútorné brzdenie
Jeho ďalší názov používaný vo fyziológii vyššej nervovej aktivity je podmienená inhibícia. Hlavným predpokladom pre vznik takéhoto procesu je nedostatočné posilnenie signálov prichádzajúcich z vonkajšieho sveta s vrodenými reflexmi: tráviacimi, slinnými. Procesy inhibície v centrálnom nervovom systéme, ktoré vznikli za týchto podmienok, vyžadujú určitý časový interval. Zvážte ich typy podrobnejšie.
Napríklad k diferenciálnej inhibícii dochádza ako reakcia na signály prostredia, ktoré sa amplitúdou, intenzitou a silou zhodujú s podmieneným stimulom. Táto forma interakcie medzi nervovým systémom a okolitým svetom umožňuje telu jemnejšie rozlišovať medzi stimulmi a izolovať z ich súhrnu ten, ktorý dostáva posilnenie prostredníctvom vrodeného reflexu. Napríklad na zvuk volania o sile 15 Hz podporený kŕmidlom s krmivom sa u psa vyvinula podmienená slinná reakcia. Ak je na zviera aplikovaný ďalší zvukový signál o sile 25 Hz, bez jeho posilnenia potravou, v prvej sérii pokusov sa z fistuly u psa uvoľnia sliny na oba podmienené podnety. Po určitom čase zviera tieto signály rozlíši a sliny z fistuly prestanú vylučovať zvuk so silou 25 Hz, tj.vyvinie sa diferenciálna inhibícia.
Oslobodte mozog od informácií, ktoré stratili svoju životne dôležitú úlohu pre telo – túto funkciu presne vykonáva inhibícia v centrálnom nervovom systéme. Fyziológia empiricky dokázala, že podmienené motorické reakcie, dobre fixované rozvinutými schopnosťami, môžu pretrvávať počas celého života človeka, napríklad korčuľovanie, bicyklovanie.
V súhrne môžeme povedať, že procesy inhibície v centrálnom nervovom systéme sú oslabením alebo zastavením určitých reakcií tela. Majú veľký význam, pretože všetky reflexy tela sú korigované v súlade so zmenenými podmienkami a ak podmienený signál stratil svoju hodnotu, môžu dokonca úplne zmiznúť. Rôzne typy inhibície v centrálnom nervovom systéme sú základom pre také schopnosti ľudskej psychiky, ako je udržiavanie sebakontroly, rozlišovanie podnetov a očakávanie.
Oneskorený pohľad na nervový proces
Empiricky môžete vytvoriť situáciu, v ktorej sa reakcia tela na podmienený signál z vonkajšieho prostredia prejaví ešte pred vystavením nepodmienenému podnetu, akým je napríklad jedlo. S predlžujúcim sa časovým intervalom medzi začiatkom vystavenia podmienenému signálu (svetlo, zvuk, napríklad údery metronómu) a momentom zosilnenia až na tri minúty sa uvoľňovanie slín na vyššie uvedené podmienené podnety zvyšuje a zvyšuje. oneskorené a prejaví sa až v momente, keď sa pred zverou objaví kŕmidlo s potravou. Oneskorenie reakcie na podmienený signál charakterizuje procesy inhibície v centrálnom nervovom systéme, nazývané oneskorenéforma, v ktorej čas toku zodpovedá intervalu oneskorenia nepodmieneného stimulu, ako je jedlo.
Hodnota inhibície v centrálnom nervovom systéme
Ľudské telo je, obrazne povedané, „pod pištoľou“obrovského množstva faktorov vonkajšieho i vnútorného prostredia, na ktoré je nútené reagovať a vytvárať si mnohé reflexy. Ich nervové centrá a oblúky sa tvoria v mozgu a mieche. Preťaženie nervového systému obrovským množstvom excitovaných centier v mozgovej kôre negatívne ovplyvňuje duševné zdravie človeka a tiež znižuje jeho výkonnosť.
Biologický základ ľudského správania
Oba typy aktivity nervového tkaniva, excitácia aj inhibícia v CNS, sú základom vyššej nervovej aktivity. Určuje fyziologické mechanizmy duševnej činnosti človeka. Doktrínu vyššej nervovej aktivity sformuloval IP Pavlov. Jeho moderná interpretácia je nasledovná:
Excitácia a inhibícia v centrálnom nervovom systéme, ktoré sa vyskytujú v interakcii, poskytujú komplexné duševné procesy: pamäť, myslenie, reč, vedomie a tiež vytvárajú komplexné reakcie ľudského správania
Na zostavenie vedecky podloženého spôsobu štúdia, práce, odpočinku vedci aplikujú poznatky o zákonoch vyššej nervovej aktivity.
Biologický význam takého aktívneho nervového procesu, akým je inhibícia, možno určiť nasledovne. Zmeny v podmienkach vonkajšieho a vnútorného prostredia (nedostatok spevneniapodmienený signál vrodeným reflexom) má za následok primerané zmeny v adaptačných mechanizmoch v ľudskom tele. Preto je získaný reflexný akt inhibovaný (vyhasnutý) alebo úplne zmizne, pretože sa stáva nevhodným pre telo.
Čo je spánok?
I. P. Pavlov vo svojich prácach experimentálne dokázal, že procesy inhibície v centrálnom nervovom systéme a spánku sú rovnakého charakteru. Počas obdobia bdelosti tela sú na pozadí všeobecnej činnosti mozgovej kôry stále diagnostikované jej jednotlivé úseky pokryté vnútornou inhibíciou. Počas spánku vyžaruje po celom povrchu mozgových hemisfér, pričom sa dostáva do podkôrových útvarov: zrakové tuberkuly (talamus), hypotalamus, retikulárny útvar a limbický systém. Ako zdôraznil vynikajúci neurofyziológ P. K. Anokhin, všetky vyššie uvedené časti centrálneho nervového systému, zodpovedné za sféru správania, emócie a inštinkty, znižujú svoju aktivitu počas spánku. To má za následok zníženie tvorby nervových impulzov vychádzajúcich spod kôry. Aktivácia kôry je teda znížená. To poskytuje možnosť odpočinku a obnovy metabolizmu ako v neurocytoch veľkého mozgu, tak v celom tele ako celku.
Skúsenosti iných vedcov (Hess, Economo) vytvorili špeciálne komplexy nervových buniek, ktoré sú súčasťou nešpecifických jadier zrakových tuberkul. U nich diagnostikované excitačné procesy spôsobujú zníženie frekvencie kortikálnych biorytmov, čo možno považovať za prechod z aktívneho stavu.(bdenie) spať. Štúdie takých častí mozgu, ako je Sylviov akvadukt a tretia komora, podnietili vedcov k myšlienke centra regulácie spánku. Anatomicky súvisí s časťou mozgu zodpovednou za bdelosť. Porážka tohto ložiska kôry v dôsledku traumy alebo v dôsledku dedičných porúch u ľudí vedie k patologickým stavom nespavosti. Zaznamenali sme tiež skutočnosť, že reguláciu tak životne dôležitého procesu inhibície pre telo, akým je spánok, vykonávajú nervové centrá diencefala a subkortikálnych jadier: chvostové, mandľové, plotové a šošovkovité.
