Страница - 21

§39. Отделы головного мозга

Головной мозг всех позвоночных животных состоит из пяти отделов: передний, средний, промежуточный, задний и продолговатый (рис. 104). Передний мозг - это и есть большие полушария человека.

Промежуточный мозг находится сразу под корой шарий. Он управляет важнейшими процессами организма. Им регу­лируются температура тела, интенсивность обмена веществ, кровяное давление, выделение, сон и бодрствование, эмоции и эмоциональная окраска ощущений, настроение.

Доказано, что в промежуточном мозге расположены отдельные нервные центры. То есть каждая группа нейронов, находящаяся в определенном месте, контролирует один строго онределенный процесс. Учеными были выявлены центры, отвечающие за жажду, голод, уси­ление и замедление работы сердца и кишечника, а также центры боли, агрессивности и страха (находятся рядом); центры удовольствия и т. д.

В экспериментах ученые вживляли в отдельные центры электроды, ко­торые с помощью слабых электрических импульсов активизировали нерв­ные клетки. Стимулируя центр голода, можно было заставить сытое жи­вотное безудержно есть. Коза со стимулированным центром жажды могла выпить больше 10 л воды в сутки. Быки на корриде после стимуляции цен тра страха убегали от тореадоров. Кошки со стимулированным центром агрессивности шипели, выгибались дугой и бросались на любой движу­щийся предмет. Кролики, которым стимулировали центр терморегуляции, становились горячее на 3"С. Но если этот центр вообще разрушали, кроли­ки становились холоднокровиыми, как, например, пресмыкающиеся или земноводные. Крысы, которые нажатием на рычаг могли стимулировать у себя центр удовольствия, переставали заниматься чем-либо иным. Такие животные жали на рычаг до 14 тыс. раз за сутки и в конце концов погиба­ли от истощения, так как переставали пить, спать и принимать пищу. В то же время, когда животным вживляли электроды в центр неудовольствия, однажды нажав на рычаг, они никогда больше не повторяли этой попытки.

В промежуточном мозге происходит объединение всех видов чув­ствительности.

Средний мозг расположен между промежуточным мозгом, варолие­вым мостом и мозжечком. Он поддерживает мышечный тонус, т. е. его работа очень важна для контроля за положением тела при стоянии и ходьбе. Кошка с поврежденным средним мозгом так сильно напрягает мышцы конечностей, что не может их согнуть. Она способна стоять, но не может ходить.

В среднем мозге находятся также первичные центры зрения и слуха, хотя основную массу информации от этих органов анализируют затылоч­ная и височная доли коры больших полушарий. Средний мозг обеспечи­вает первичную обработку данных, изменения размеров зрачка, поворот головы на новый звук или появившийся предмет. Такие движения, когда животные или человек поворачиваются в сторону нового раздражителя, а также напрягаются мышцы, готовые переместить тело к раздражителю или от него, получили название ориентировочные рефлексы. Их еще на­зывают сторожевыми рефлексами, или рефлексами "Что такое?". Они подготавливают организм к быстрому ответному действию.

В среднем мозге находится важнейший орган, не являющийся частью нер­вной системы. Это главная железа организма человека гипофиз. Он вы­рабатывает и выделяет в кровь специальные активные вещества - гормоны. Они образуются в железах внутренней секреции и управляют различными процессами в организме. Например, адреналин способен активизировать многие процессы.

Задний мозг состоит из варолиева моста и мозжечка. Варолиев мост расположен между продолговатым мозгом и средним мозгом. Он проводит сигналы между выше- и нижележащими отделами. Его функции похожи на работу телевышки, которая принимает и транс­лирует сигналы от спинного и продолговатого мозга в мозжечок, в средний и передний мозг, и наоборот.

Мозжечок, как и большие полушария, тоже имеет кору, но только с более мелкими извилинами. Он управляет координацией движений. Впервые кора на мозжечке появляется у птиц в связи со сложностью полета. Если мозжечок повреждается у взрослого человека, то движе­ния постепенно восстанавливаются. Это происходит потому, что кора больших полушарий уже управляла точными движениями вместе с мозжечком. Ее клетки знают, как это делать. Нужно только научиться справляться без мозжечка. Но если этот отдел мозга поврежден у мла­денца, точные движения никогда не сформируются.

Продолговатый мозг является как бы продолжением спинного мозга. В нем даже серое и белое вещество расположены так же, как и в спинном мозге, т. е. снаружи находится белое вещество.

В продолговатом мозге находятся три важнейших центра: дыха ник, сердцебиения и пищеварения. Он управляет сердечными ритмами, сменой вдоха и выдоха (дыхательные рефлексы кашля, чихания), пи­щеварением (рефлексы глотания, выделения слюны, сокращения же­лудка, кишечника, а также рвота). При повреждении продолговатого мозга сразу же наступает смерть, так как прекращаются дыхание и сердцебиение.

Знание и понимание:

1. Расположите отделы головного мозга в правильном порядке от спинного и выше.
2. Опишите, какие части входят в передний, средний и задний мозг. Применение:
3. Опишите функции переднего мозга.
4. Какие функции выполняет средний мозг?
5. Опишите части и функции отделов заднего мозга.

Анализ:

1. Опишите особенности строения и функции отделов головного мозга, Представьте данные в виде таблицы или составьте опорную схему "Отделы мозга и их функции".
2. Проанализируйте роль рефлексов продолговатого мозга в поддержании жизни.

Синтез:

1. Обсудите рефлекторную и проводниковую функции отделов мозга. Как вы думаете, можно ли утверждать, в каких из них какая функция преобладает?
2. Предположите, как будет двигаться птица, у которой удален мозжечок. Оценка:

Оцените значение продолговатого мозга. Почему в результате его повреждения смерть человека наступает мгновенно?

Дискуссия:

Проанализируйте результаты экспериментов в области изучения функций разных отделов головного мозга, отвечающих за жажду, голод, напряженную работу сердца и кишечника, агрессивность, сон, страх; область наслаждения и неудовольствия. Можно ли управлять поведением млекопитающих через воздействие на данные центры? Будет ли это эффективно для человека? Обсудите возможные последствия и перспективы таких воздействий.

§40. Рефлекс и рефлекторная дуга

Рефлекс - это ответная реакция организма на раздражение с уча­стием центральной нервной системы. Рефлексы лежат в основе пове­дения животных, обладающих нервной системой со сформированным мозгом. Они есть уже у моллюсков и членистоногих.

Рефлексы помогают организмам выживать. Речь идет не только об ответных реакциях в виде движений в ту или иную сторону. Напри­мер, при похолодании у теплокровных животных осуществляется ряд рефлекторных реакций, направленных на сохранение тепла (схема 10).

Схема 10

Все эти реакции необходимы, чтобы кожа отдавала меньше тепла в окружающую среду.

Рефлекторная дуга - это путь, по которому проходит нервный импульс при осуществлении рефлекса. Она включает пять отделов (рис. 105):

¹ Эта реакция характерна для млекопитающих и человека. Птицы не имеют потовых желез, поэтому у них такой реакции не происходит.

• рецептор;
• чувствительный (центростремительный) нейрон;
• отдел ЦНС;
• двигательный (центробежный) нейрон;
• рабочий орган.

Рецептор - это первая нервная клетка, в которой нервный импульс возникает от воздействия какого-либо раздражителя или изменения условий окружающей среды. Так, вкусовые рецепторы чувствуют рас­творимые химические вещества.

Если рецептор, воспринимающий нужный раздражитель, отсутствует, то организм никогда его не почувствует. Данное изменение окружающей сре­ды останется незамеченным. Так, в коре больших полушарий нет болевых рецепторов. Именно это позволило проводить эксперименты на животных с вживленными электродами. Они не чувствовали боли и дискомфорта от вне­дренных в мозг проводков.

Чувствительный нейрон передает нервный импульс от рецепторов в мозг. Он несет информацию к ЦІІС, за это его еще называют центро­стремительным, так как он действительно «стремится к центру».

Как вы помните, в спинном мозге есть спинные и брюшные корешки серого вещества, переходящие в рога белого вещества. Выйдя из позвоноч­ника. задние и передние рога объединяются в парные спинномозговые цер­вы - по два из каждого позвонка (левый и правый). Именно задние рога и корешки содержат чувствительные нейроны. По ним информация поступает в мозг - сначала в спинной, затем, если это требуется, - в головной.

В центральной нервной системе происходит анализ полученной информации. Несколько нейронов сообщаются между собой через вставочные нейроны. То есть за осуществление рефлекса в мозгу отве­чают несколько взаимосвязанных нейронов - нервный центр данного рефлекса.

Двигательный нейрон передает нервный импульс (команду) от центральной нервной системы к рабочему (исполнительному) органу. Его еще называют центробежным, т. е. бегущим из центра, от мозга. Ведь именно после того, как нервный импульс пройдет по центробеж­ному нейрону, последует ответная реакция - сокращение мышцы или другой видимый ответ.

Как вы, наверное, догадались, имении передние рога и корешки содержат двигательные нейроны. По ним информация поступает от мозга (сначала го ловного, затем спинного) к рабочим органам - мышцам или железам.

В ответ на полученный нервный импульс рабочий орган совершает действие - ответную реакцию. Если это мышца, она сокращается. Примеры: отдергивание руки от горячего предмета или разгибание колена (коленный рефлекс). Если вместо мышцы рабочим органом была железа, она выделяет секрет. Примерами таких рефлексов могут служить выделение слюны от запаха пищи, выделение слез от прикосновения к глазу, выделение пота в жару.

Знание и понимание:

1. Дайте определения понятиям «рефлеке», «рефлекторная дуга».
2. Назоните в правильной последовательности отделы рефлекторной дуги. Сколько их?

Применение:

1. Изобразите все части рефлекторной дуги, указав их название, месторас­положение и функции.
2. Опишите роль задействованных структур ЦНС в осуществлении рефлекса.

Анализ:

1. Сгруппируйте рецепторы по раздражителям (функциям). Сделайте вывод о степени важности рецепторов внутри тела и рецепторов в органах чувств.
2. Проанализируйте, какой будет рефлекторная реакция на: а) холод; б) тепло.

Синтез:

1. Качество работы спинного мозга у новорожденных детей врачи проверяют так: проводят пальцем по стопе ребенка и наблюдают, как пальчики распрямляются. У взрослых невропатологи с этой же целью проверяют коленный рефлекс: ударяют резиновым молоточком по сухожилию под коленной чашечкой и наблюдают, как нога распрямляется. Используя свои знания, объясните, какую реакцию увидит врач, если пациент здоров, а какую - если болен. Почему?

Оценка:

Оцените значение каждого из отделов рефлекторной дуги. Напишите на эту тему эссе, указав, как изменится результат при повреждениях каждого из ее отделов.

№9. Коленный рефлекс. См. с. 239.

§41. Рефлексы условные и безусловные

Классификации рефлексов. Существует множество методик деле­ния рефлексов на группы. Так, по местонахождению нервного центра все рефлексы можно подразделить на спинномозговые и рефлексы головного мозга.

В зависимости от рецептора, который запускает рефлекс, их мож­но разделить на зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, кожные и т. д.

По системам органов рефлексы можно делить на пищевые (вы­деление слюны и желудочного сока, глотание и др.), дыхательные (вдох, кашель, чихание), двигательные (коленный, отдергивание руки от горячего предмета), сердечно-сосудистые (сужение и рас­ширение сосудов, учащение сердцебиения) и т. д. По самым важным является деление рефлексов на условные и безусловные.

Безусловные и условные рефлексы (табл. 3). До сих пор мы с вами изучали только самые простые рефлексы. Все они являются безусловными.

Безусловными называют врожденные рефлексы. Они одинаковы у всех организмов одного вида. Безусловные рефлексы позволяют орга­низму выжить в тот момент, когда у него еще нет жизненного опыта. Например, новорожденные младенцы обладают врожденным сосатель ным рефлексом. При прикосновении к коже щек, губ, подбородка ма­тери младенец инстинктивно пытается найти грудь, чтобы получить пищу. Подобный рефлекс характерен для всех млекопитающих.

К безусловным рефлексам относятся поддержание температуры тела, дыхательные рефлексы и др.

Центры безусловных рефлексов могут находиться как в спинном (коленный рефлекс, выделительные рефлексы), так и в головном моз­ге (вдох - продолговатый мозг, терморегуляция - промежуточный мозг). Все безусловные рефлексы - это генетически заложенная про­грамма поведения. Они помогают выживать, а не приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, чему служат услов­ные рефлексы.

Условные рефлексы - приобретенные. Они возникают в течение жизни, и у всех особей одного вида они разные. Для их формирова­ния обязательно необходимо сочетание условного и безусловного раз­дражителей.

Изучением выработки условных рефлексов у собак занимался академик И. П. Павлов. Он включал свет или звонок и одновременно кормил собаку (рис. 106) или подавал оба сигнала - звуковой и зрительный.

В данном эксперименте безусловный раздражитель - пища. При виде и запахе еды у животного выделяется слюна. Центр безусловного слюноот­делительного рефлекса находится в продолговатом мозге. Рабочим органом является слюнная железа. Условный раздражитель - свет и (или) звонок.

После того как сочетание условного и безусловного раздражителей по­вторилось несколько раз. у собак начинала выделяться слюна уже только на свет или звонок в отсутствие пищи. Следовательно, у собак выработался условный слюноотделительный рефлекс на производимые сигналы.

Условные рефлексы имеют огромное значение. Они помогают жи­вотным приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Условные рефлексы не существуют бесконечно долго. Без безус­ловного подкрепления они постепенно угасают. Чтобы условный реф­лекс постепенно не исчез, необходимо периодически подкреплять его безусловным раздражителем.

Таблица 3. Сравнительная характеристика рефлексов

Знание и понимание:

1. Перечислите нее возможные способы классификации рефлексов.
2. Что такое условные и безусловные рефлексы?

Применение:

1. Назовите характерные особенности и приведите примеры условных рефлексов.
2. Почему условные рефлексы без подкрепления угасают? Обоснуйте рекомендации диетологов принимать пищу в одно и то же время с точки зрения формирования условных рефлексов.

Анализ:

1. Проанализируйте признаки условных и безусловных рефлексов. Какие сходства и различия можно выделить?
2. Составьте схему «Виды рефлексов», используя все возможные подходы к их классификации.

Синтез:

1. Если бы вы видели, как кто-то выложил кирпичную стену, смогли бы вы сделать то же самое?
2. Каким образом молодые пчелы-рабочие, не наблюдавшие за работой других пчел над строительством сот. выполняют аналогичную работу?

Оценка:

Оцените роль условных и безусловных рефлексов в выживании орга­низмов.

Дискуссия:

Обсудите роль условных рефлексов в формировании привычек человека. воспитании и дрессировке домашних животных. Как вы считаете, где их роль будет решающей?