Regulace nervové aktivity je procesem excitace a inhibice v centrálním nervovém systému. Zpočátku se vyskytuje jako elementární reakce na podráždění. V procesu evoluce se neurohumorální funkce staly složitějšími, což vedlo k vytvoření hlavních oddělení nervového a endokrinního systému. V tomto článku budeme studovat jeden z hlavních procesů - inhibici v centrálním nervovém systému, typy a mechanismy jejího provádění.
Nervová tkáň, její struktura a funkce
Jedna z odrůd živočišných tkání, zvaná nervová, má speciální strukturu, která zajišťuje jak proces excitace, tak aktivuje funkce inhibice v centrálním nervovém systému. Nervové buňky se skládají z těla a procesů: krátké (dendrity) a dlouhé (axon), které zajišťují přenos nervových vzruchů z jednoho neurocytu na druhý. Konec axonu nervové buňky se dotýká dendritů dalšího neurocytu v místech zvaných synapse. Zajišťují přenos bioelektrických impulsů nervovou tkání. A to vzrušeníse vždy pohybuje jedním směrem - z axonu do těla nebo dendritů jiného neurocytu.
Další vlastností, kromě excitace, ke které dochází v nervové tkáni, je inhibice v centrálním nervovém systému. Jde o reakci těla na působení dráždidla, vedoucí k poklesu nebo úplnému zastavení motorické nebo sekreční aktivity, na níž se podílejí odstředivé neurony. K inhibici v nervové tkáni může dojít i bez předchozí excitace, ale pouze pod vlivem inhibičního mediátoru, jako je GABA. Je to jeden z hlavních vysílačů brzdění. Zde můžete také pojmenovat takovou látku jako glycin. Tato aminokyselina se podílí na posílení inhibičních procesů a stimuluje produkci molekul kyseliny gama-aminomáselné v synapsích.
I. M. Sechenov a jeho práce v neurofyziologii
Významný ruský vědec, tvůrce teorie reflexní aktivity mozku, prokázal přítomnost speciálních buněčných komplexů schopných inaktivovat bioelektrické procesy v centrálních částech nervového systému. Objev inhibičních center v centrálním nervovém systému se stal možným díky použití tří typů experimentů I. Sechenova. Patří sem: řezání řezů kůry v různých oblastech mozku, stimulace jednotlivých ložisek šedé hmoty fyzikálními nebo chemickými faktory (elektrický proud, roztok chloridu sodného), dále metoda fyziologické excitace mozkových center. I. M. Sechenov byl vynikající experimentátor, prováděl ultra přesné řezy v oblasti mezi zrakovými tuberkulami a přímo vsamotný žabí thalamus. Pozoroval pokles a úplné zastavení motorické aktivity končetin zvířete.
Neurofyziolog tak objevil zvláštní typ nervového procesu – inhibici v centrálním nervovém systému. V následujících částech se budeme podrobněji zabývat typy a mechanismy jeho vzniku a nyní se znovu zaměříme na tuto skutečnost: na takových odděleních, jako je prodloužená míše a zrakové tuberkuly, existuje místo zvané inhibiční nebo Sechenov“centrum. Vědec také prokázal její přítomnost nejen u savců, ale také u lidí. Navíc I. M. Sechenov objevil fenomén tonické excitace inhibičních center. Tímto procesem pochopil mírnou excitaci v odstředivých neuronech a svalech s nimi spojených, stejně jako v samotných nervových centrech inhibice.
Dochází k interakci neurálních procesů?
Výzkumy významných ruských fyziologů I. P. Pavlova a I. M. Sechenova prokázaly, že pro práci centrálního nervového systému je charakteristická koordinace reflexních reakcí těla. Interakce procesů excitace a inhibice v centrálním nervovém systému vede ke koordinované regulaci tělesných funkcí: motorická aktivita, dýchání, trávení, vylučování. Bioelektrické procesy probíhají současně v nervových centrech a mohou se v průběhu času neustále měnit. Tím je zajištěna korelace a včasný průchod reakčních reflexů na signály z vnitřního a vnějšího prostředí. Četné experimenty provedené neurofyziology potvrdily skutečnost, že excitace a inhibice v centrálním nervovém systému jsouklíčové nervové jevy, které vycházejí z určitých zákonitostí. Pojďme se jim věnovat podrobněji.
Nervová centra mozkové kůry jsou schopna distribuovat oba typy procesů do celého nervového systému. Tato vlastnost se nazývá ozařování excitace nebo inhibice. Opačným jevem je zmenšení nebo omezení oblasti mozku, která šíří bioimpulzy. Říká se tomu koncentrace. Vědci pozorují oba typy interakcí při vytváření podmíněných motorických reflexů. V počáteční fázi utváření motoriky dochází vlivem ozařování vzruchu současně ke kontrakci několika svalových skupin, které se nemusí nutně podílet na provádění vznikajícího pohybového aktu. Teprve po opakovaném opakování vytvořeného komplexu fyzických pohybů (bruslení, lyžování, cyklistika), v důsledku koncentrace vzrušovacích procesů ve specifických nervových ložiskách kůry, se všechny lidské pohyby stávají vysoce koordinovanými.
K přepínání v práci nervových center může dojít také v důsledku indukce. Projevuje se při splnění následující podmínky: nejprve dochází ke koncentraci inhibice nebo excitace a tyto procesy musí být dostatečně silné. Ve vědě jsou známy dva typy indukce: S-fáze (centrální inhibice v centrálním nervovém systému zvyšuje excitaci) a negativní forma (excitace způsobuje proces inhibice). Nechybí ani sekvenční indukce. V tomto případě je nervový proces obrácený v samotném nervovém centru. Výzkumneurofyziologové dokázali, že chování vyšších savců a lidí je dáno jevy indukce, ozařování a koncentrace nervových procesů excitace a inhibice.
Bezpodmínečná zábrana
Podívejme se podrobněji na typy inhibice v centrálním nervovém systému a zastavme se u její formy, která je vlastní zvířatům i lidem. Samotný termín navrhl I. Pavlov. Vědec považoval tento proces za jednu z vrozených vlastností nervového systému a vyčlenil dva jeho typy: blednutí a konstantní. Pojďme se jim věnovat podrobněji.
Předpokládejme, že v kortexu je ohnisko vzruchu, které generuje impulsy do pracovního orgánu (svaly, sekreční buňky žláz). V důsledku změn podmínek vnějšího nebo vnitřního prostředí vzniká další excitovaná oblast mozkové kůry. Produkuje bioelektrické signály větší intenzity, což inhibuje excitaci v dříve aktivním nervovém centru a jeho reflexním oblouku. Doznívající inhibice v centrálním nervovém systému vede k tomu, že intenzita orientačního reflexu postupně klesá. Vysvětlení je následující: primární stimul již nezpůsobuje proces excitace v receptorech aferentního neuronu.
Další druh inhibice, pozorovaný jak u lidí, tak u zvířat, demonstruje experiment, který provedl nositel Nobelovy ceny v roce 1904 IP Pavlov. Při krmení psa (s píštělí odstraněnou z tváře) experimentátoři zapnuli ostrý zvukový signál – uvolňování slin z píštěle se zastavilo. Vědec nazval tento typ inhibice transcendentální.
Být vrozenou vlastností, inhibice v centrálním nervovém systémuprobíhá bezpodmínečným reflexním mechanismem. Je poměrně pasivní a nezpůsobuje spotřebu velkého množství energie, což vede k zastavení podmíněných reflexů. Neustálá bezpodmínečná inhibice doprovází mnoho psychosomatických onemocnění: dyskineze, spastická a ochablá paralýza.
Co je slábnoucí brzda
Pokračováním ve studiu mechanismů inhibice v centrálním nervovém systému se podívejme na jeden z jeho typů, který se nazývá hasicí brzda. Je dobře známo, že orientační reflex je reakcí těla na dopad nového vnějšího signálu. V tomto případě se v mozkové kůře tvoří nervové centrum, které je ve stavu excitace. Tvoří reflexní oblouk, který je zodpovědný za reakci těla a nazývá se orientační reflex. Tento reflexní akt způsobí inhibici podmíněného reflexu, který právě probíhá. Po opakovaném opakování vnějšího podnětu se reflex, nazývaný indikativní, postupně snižuje a nakonec mizí. To znamená, že již nezpůsobuje inhibici podmíněného reflexu. Tento signál se nazývá brzda slábnoucí.
Vnější inhibice podmíněných reflexů je tedy spojena s vlivem vnějšího signálu na tělo a je vrozenou vlastností centrálního a periferního nervového systému. Náhlý nebo nový podnět, například pocit bolesti, cizí zvuk, změna osvětlení, nejen způsobí orientační reflex, ale také přispívá k oslabení nebo dokonce úplnému zastavení podmíněnéhoreflexní oblouk, který je právě aktivní. Pokud cizí signál (kromě bolesti) působí opakovaně, inhibice podmíněného reflexu se projevuje méně. Biologická role bezpodmínečné formy nervového procesu spočívá v provedení reakce těla na podnět, který je v tuto chvíli nejdůležitější.
Vnitřní brzdění
Jeho další název používaný ve fyziologii vyšší nervové aktivity je podmíněná inhibice. Hlavním předpokladem pro vznik takového procesu je nedostatečné posílení signálů přicházejících z vnějšího světa vrozenými reflexy: trávicími, slinnými. Procesy inhibice v centrálním nervovém systému, které za těchto podmínek vznikly, vyžadují určitý časový interval. Zvažte jejich typy podrobněji.
Například k diferenciální inhibici dochází jako reakce na signály prostředí, které se amplitudou, intenzitou a silou shodují s podmíněným podnětem. Tato forma interakce mezi nervovým systémem a okolním světem umožňuje tělu jemněji rozlišovat mezi podněty a izolovat z jejich celku ten, který dostává zesílení vrozeným reflexem. Například na zvuk volání o síle 15 Hz podpořený krmítkem s jídlem se u psa vyvinula podmíněná slinná reakce. Pokud je na zvíře aplikován další zvukový signál, o síle 25 Hz, aniž by bylo zesíleno potravou, dojde v první sérii pokusů k uvolnění slin z píštěle u psa na oba podmíněné podněty. Po nějaké době zvíře tyto signály odliší a sliny z píštěle se přestanou vylučovat na zvuk o síle 25 Hz, tzn.vyvine se diferenciální inhibice.
Osvoboďte mozek od informací, které ztratily svou životně důležitou roli pro tělo - tato funkce je přesně vykonávána inhibicí v centrálním nervovém systému. Fyziologie empiricky prokázala, že podmíněné motorické reakce, dobře fixované rozvinutými dovednostmi, mohou přetrvávat po celý život člověka, například bruslení, jízda na kole.
Shrneme-li, můžeme říci, že procesy inhibice v centrálním nervovém systému jsou oslabením nebo zastavením určitých reakcí těla. Jsou velmi důležité, protože všechny reflexy těla jsou korigovány v souladu se změněnými podmínkami, a pokud podmíněný signál ztratil svou hodnotu, mohou dokonce úplně zmizet. Různé typy inhibice v centrálním nervovém systému jsou základem pro takové schopnosti lidské psychiky, jako je udržení sebekontroly, rozlišování podnětů a očekávání.
Zpožděný pohled na nervový proces
Empiricky můžete vytvořit situaci, kdy se reakce těla na podmíněný signál z vnějšího prostředí projeví ještě před vystavením nepodmíněnému podnětu, jako je jídlo. S prodlužováním časového intervalu mezi začátkem expozice podmíněnému signálu (světlo, zvuk, například údery metronomu) a okamžikem zesílení až na tři minuty je uvolňování slin na výše uvedené podmíněné podněty stále více zpožděné a projeví se až v okamžiku, kdy se před zvířetem objeví krmítko s potravou. Zpoždění v reakci na podmíněný signál charakterizuje procesy inhibice v centrálním nervovém systému, nazývané zpožděnéforma, ve které jeho doba toku odpovídá intervalu zpoždění nepodmíněného podnětu, jako je jídlo.
Hodnota inhibice v centrálním nervovém systému
Lidské tělo je, obrazně řečeno, „pod palbou“obrovského množství faktorů vnějšího i vnitřního prostředí, na které je nuceno reagovat a vytvářet si mnoho reflexů. Jejich nervová centra a oblouky se tvoří v mozku a míše. Přetížení nervového systému velkým množstvím excitovaných center v mozkové kůře negativně ovlivňuje duševní zdraví člověka a také snižuje jeho výkonnost.
Biologický základ lidského chování
Oba typy aktivity nervové tkáně, jak excitace, tak inhibice v CNS, jsou základem vyšší nervové aktivity. Určuje fyziologické mechanismy duševní činnosti člověka. Doktrínu vyšší nervové aktivity formuloval IP Pavlov. Jeho moderní výklad je následující:
Excitace a inhibice v centrálním nervovém systému, ke kterým dochází v interakci, zajišťují komplexní mentální procesy: paměť, myšlení, řeč, vědomí a také tvoří složité reakce lidského chování
K sestavení vědecky podloženého způsobu studia, práce, odpočinku vědci aplikují znalosti zákonů vyšší nervové aktivity.
Biologický význam takového aktivního nervového procesu, jako je inhibice, lze určit následovně. Změny podmínek vnějšího a vnitřního prostředí (nedostatek výztužepodmíněný signál vrozeným reflexem) má za následek adekvátní změny v adaptačních mechanismech v lidském těle. Proto je získaný reflexní akt inhibován (vyhasen) nebo úplně zmizí, protože se stává pro tělo nevhodným.
Co je spánek?
I. P. Pavlov ve svých dílech experimentálně prokázal skutečnost, že procesy inhibice v centrálním nervovém systému a spánku jsou stejné povahy. V období bdělosti těla jsou na pozadí celkové činnosti mozkové kůry stále diagnostikovány její jednotlivé úseky pokryté vnitřní inhibicí. Během spánku vyzařuje po celém povrchu mozkových hemisfér, dostává se do podkorových útvarů: zrakových tuberkul (thalamus), hypotalamu, retikulární formace a limbického systému. Jak upozornil vynikající neurofyziolog P. K. Anokhin, všechny výše uvedené části centrálního nervového systému, zodpovědné za sféru chování, emoce a instinkty, snižují svou aktivitu během spánku. To má za následek snížení tvorby nervových impulsů přicházejících zpod kůry. Aktivace kortexu je tedy snížena. To poskytuje možnost odpočinku a obnovení metabolismu jak v neurocytech velkého mozku, tak v celém těle jako celku.
Zkušenosti jiných vědců (Hess, Economo) vytvořily speciální komplexy nervových buněk obsažených v nespecifických jádrech zrakových tuberkul. U nich diagnostikované excitační procesy způsobují pokles frekvence kortikálních biorytmů, což lze považovat za přechod z aktivního stavu(bdění) spát. Studie takových částí mozku, jako je Sylviův akvadukt a třetí komora, přiměly vědce k myšlence centra regulace spánku. Anatomicky souvisí s částí mozku odpovědnou za bdělost. Porážka tohoto ložiska kůry v důsledku traumatu nebo v důsledku dědičných poruch u lidí vede k patologickým stavům nespavosti. Všimli jsme si také skutečnosti, že regulace tak životně důležitého procesu inhibice pro tělo, jakým je spánek, je prováděna nervovými centry diencefala a subkortikálních jader: ocasatým, mandlovým, plotovým a lentikulárním.
