Регулирующая функция нервной системы

Организм человека — сложнейшее образование, состоящее из миллиардов клеток, объединенных в ткани и органы. Органы объединяются в функциональные системы, в результате деятельности которых достигается единство организма и среды — слаженная координация множества физиологических процессов. В основе оптимального управления сложными внутренними функциями нашего организма лежит деятельность центральной нервной системы. Между ее структурами, находящимися на различных «этажах» организации, существуют определенные субординационные взаимоотношения. Можно выделить три основных уровня системы управления вегетативными процессами и двигательными реакциями человека.

Первый уровень управления (низший) включает нейронные структуры спинного мозга и ствола головного мозга. Здесь осуществляется первичная обработка афферентной информации из внутренней среды организма и расположены центры рефлексов, поддерживающих ее относительное постоянство. Этот уровень управления обеспечивает работу сердца, дыхания, органов пищеварения и т. д., но может регулировать работу лишь отдельных структур.

Первый уровень регуляции филогенетически является наиболее древним, соответственно к моменту рождения он наиболее зрелый и способен обеспечивать приспособление организма к внеутробным условиям существования. В дальнейшем первый уровень регуляции вступает в сложные подчиненные отношения со вторым и третьим уровнями регуляции.

Второй уровень управления контролирует функционирование первого и осуществляет корреляцию вегетативных процессов, соединяя деятельность всех структурных компонентов нашего организма в единое целое. К этому уровню относятся наиболее древние в филогенетическом отношении нервные структуры коры головного мозга и гипоталамус, объединяемые в лимбическую систему (см. Головной мозг). Лимбический уровень управления осуществляет регуляцию функций внутренних органов и эндокринных желез, а также вегетативные реакции, сопровождающие эмоциональные и поведенческие реакции у животных и человека (например, покраснение кожи лица при смущении, повышение артериального давления при волнении и т. п.).

Онтогенез структур лимбической системы изучен недостаточно. Имеются данные, свидетельствующие о том, что морфологически эти структуры приближаются к уровню взрослого организма уже в первые годы постнатального развития. Функционально лимбические структуры созревают также значительно быстрее филогенетически молодых отделов коры головного мозга, и в раннем возрасте они играют важную роль в регуляции вегетативных функций и поведения ребенка.

Третий, высший уровень управления регулирует работу двух нижележащих уровней в соответствии с информацией, поступающей из внешней среды, и включает функции коры головного мозга. Высший уровень управления обеспечивает наилучшую адаптацию деятельности внутренних органов к условиям и требованиям окружающей среды. Формирование произвольных движений также требует участия третьего уровня управления. Кроме того, он является основным в организации высшей формы нервной деятельности — психической.

Полноценная деятельность трех основных уровней управления вегетативными функциями, двигательной сферой и психической деятельностью человека возможна только при их взаимодействии и на основе постоянного притока информации о текущих событиях внутри и вне организма. Свои управляющие влияния спинной и головной мозг реализуют через отделы периферической нервной системы или опосредованно, через гуморальные факторы. Гуморальная регуляция осуществляется через гипофиз, тесно связанный со стороны нервной системы с гипоталамусом, со стороны эндокринной системы — со всеми железами внутренней секреции. Таким способом осуществляется единое нервно-гуморальное управление вегетативными и двигательными функциями нашего организма.

Важнейшей функциональной структурой, регулирующей деятельность нервной системы и соответственно всего организма в целом, является ретикулярная формация — скопление нервных клеток, расположенных в центральной части ствола головного мозга (рис. 11.15).

Рис. 11.15. Топографическая локализация ретикулярной формации.

В настоящее время установлено важное значение ретикулярной формации в деятельности всех отделов нервной системы. Это своеобразный «аккумулятор» мозговых импульсов, которые из ретикулярной формации поднимаются к коре больших полушарий и способны подавлять или стимулировать ее деятельность (восходящие влияния). Нисходящие влияния ретикулярной формации могут изменять интенсивность двигательных реакций и вегетативных функций организма.

Обеспечение психической деятельности требует участия трех основных структурно-функциональных блоков головного мозга (А. Р. Лурия, 1963), схематично представленных на рис. 11.16:

Рис. 11.16. Три структурно-функциональных блока головного мозга.

• — энергетического блока, поддерживающего тонус для нормальной работы высших отделов коры головного мозга; расположен в верхних отделах мозгового ствола (включает в себя ретикулярную формацию); функциональное значение I блока состоит в поддержании общего тонуса мозга, необходимого для любой психической деятельности, в регуляции психических функций, в частности активного внимания; уровень сформированности структур, входящих в этот блок, в значительной мере определяет возможность человека сохранять стабильную активность, требуемую для решения текущих задач деятельности;
• — блока приема, переработки и хранения информации, который включает задние отделы обоих полушарий, теменные, затылочные и височные отделы коры головного мозга; этот блок является ответственным за процессы модально специфического восприятия, межмодального взаимодействия, памяти и использования зафиксированной памятью информации, осознания, усвоения и актуализации сложных навыков, в том числе учебных навыков чтения и письма;
• — блока, обеспечивающего программирование, регуляцию и контроль деятельности; представлен лобными отделами коры головного мозга; III блок отвечает за формирование произвольной организации и регуляции деятельности, в частности за формирование серийных последовательных движений, управление вниманием, мотивационный компонент психической активности; с деятельностью отделов III блока связывают также формирование социальных чувств и мотиваций.

Развитие регулирующей функции нервной системы в онтогенезе. Ребенок рождается со всеми функциями, необходимыми ему для жизни на данном этапе онтогенеза. Но многие мозговые структуры являются незрелыми, поэтому на первых этапах онтогенеза организм способен лишь на поддержание примитивных физиологических процессов жизнедеятельности. Характерной особенностью детского организма является относительная автономность в деятельности различных функциональных систем, слабое взаимодействие центральных нервных структур, низкий уровень дублирования функций и, как следствие этого, их низкие резервные возможности.

Деятельность целостного организма всегда связана со сложной координацией безусловно-рефлекторных и условно-рефлекторных реакций и их двигательных и вегетативных компонентов. Особое значение имеет координация вегетативных функций, выражающаяся в согласованных изменениях дыхания, работы сердца и всей сердечно-сосудистой системы, деятельности желез внутренней секреции и т. д. Вся совокупность этих изменений связана с энергетическим обеспечением рефлекторных реакций ребенка и необходима для достижения полезного организму результата в кратчайший срок и с наименьшей энергетической издержкой.

Ребенок рождается с несовершенной координацией рефлекторных реакций. Ответная реакция у новорожденного и маленького ребенка всегда связана с обилием ненужных движений и избыточными вегетативными сдвигами. Обусловлено это тем, что к моменту рождения ребенка многие периферические и центральные нервные волокна не имеют миелиновой оболочки, обеспечивающей изолированное проведение нервных импульсов. В результате процесс возбуждения с одного нерва легко переходит на соседний. Миелинизация большинства нервных волокон заканчивается к 3 годам постнатального развития, но в некоторых продолжается до предпубертатного возраста.

Дети по сравнению со взрослыми имеют более высокую возбудимость нервной ткани, меньшую специализацию нервных центров, более распространенные явления конвергенции и более выраженные явления индукции нервных процессов. Доминантный очаг у ребенка возникает быстрее и легче, чем у взрослого, с чем в значительной степени связана неустойчивость внимания детей. Новые раздражители легко вызывают и новую доминанту в мозге ребенка. На первых этапах постнатального развития ведущее значение в регуляции рефлекторной деятельностью имеет не кора, а подкорковые структуры головного мозга. Все вместе эти факторы обусловливают низкий уровень функциональной надежности детского организма, под которой понимается способность поддерживать оптимальный режим жизнедеятельности, несмотря на изменяющиеся внешние воздействия. В процессе развития все недостатки координации рефлекторных процессов у детей и подростков сглаживаются. Несовершенство систем регуляции в детском возрасте обусловлено также несформированностью эндокринной системы, которая созревает только к концу пубертатного периода.

Формирование структурно-функциональных блоков в онтогенезе также имеет свои закономерности. Наиболее сформированным к моменту рождения оказывается I блок, отвечающий за процессы жизнеобеспечения. Интенсивное формирование второго блока приходится на дошкольное детство и первые годы школьного обучения. Именно в эти возрастные периоды формируется значительное количество межмодальных и ассоциативных связей, ребенок накапливает колоссальные знания, приобретает и закрепляет учебные навыки. Блок, отвечающий за целенаправленность и последовательность деятельности, достигает относительной функциональной зрелости, позволяющей осознанно управлять своим поведением, только к возрасту 7−9 лет. С его формированием в значительной степени связана готовность к школьному обучению, требующему от ребенка высокого уровня произвольности.

Окончательное завершение морфологического и функционального формирования всех уровней регуляции завершается к 20−22 годам. Надежность их функционирования к этому возрасту достигает своей высшей степени и обеспечивает широкие адаптационные возможности всем физиологическим процессам.