§ 40. Будова та функції вегетативної нервової системи

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: вегетативна, або автономна, нервова система, симпатична й парасимпатична нервова система, периферичні нервові вузли, симпатичні нервові стовбури, функціональний і трофічний вплив, норадреналін, ацетилхолін.

Значення вегетативної нервової системи полягає в регуляції обміну речовин у тканинах і органах з метою пристосування його до потреб діяльності всього організму й умов довкілля. Вона регулює діяльність внутрішніх (вегетативних) органів і впливає на інтенсивність обміну речовин у соматичній мускулатурі та в нервовій тканині. Оскільки діяльність вегетативної нервової системи майже не залежить від нашої волі та свідомості, її ще називають автономною (неможливо зусиллям волі викликати скорочення м’язів шлунка, підвищити або знизити артеріальний тиск крові, змінити розмір зіниці тощо).

Анатомічно та функціонально вегетативну нервову систему поділяють на симпатичну та парасимпатичну нервову систему (рис. 117).

Особливістю будови вегетативної нервової системи є те, що еферентний шлях від центральної нервової системи до робочого органа складається з двох нейронів. Тіло першого знаходиться в ЦНС, а його аксон за її межами передає збудження на нейрони, тіла яких містяться в периферичних нервових вузлах (гангліях). Завдяки цим вузлам має місце ефект розширення впливу нервового центру на робочий орган. Один нейрон, що приходить до ганглію (передвузловий), зазвичай передає збудження на декілька нейронів, що з нього виходять (післявузлові).

Нижчі центри симпатичної нервової системи розміщені в бічних рогах шийного, грудного й поперекового відділів спинного мозку. Аксони передвузлових нейронів після виходу із спинного мозку підходять до ланцюгів нервових вузлів, розміщених по обидва боки хребта, — симпатичних нервових стовбурів. Частина аксонів переключається на післявузлові нейрони в гангліях, що розміщені далі від хребта. Це шийні вузли, черевне (сонячне) сплетення та брижові вузли.

Центри парасимпатичної нервової системи розміщені в стовбурі головного мозку та в крижових сегментах спинного мозку. Парасимпатичні передвузлові волокна виходять із ЦНС у складі черепно- та спинномозкових нервів. Переключення на інший нейрон відбувається в нервових вузлах, що лежать безпосередньо в робочому органі. Найбільший парасимпатичний нерв організму людини — це черепномозковий нерв, який називають блукаючим. Він іннервує майже всі органи грудної та черевної порожнини.

Майже кожний внутрішній орган одночасно іннервується симпатичним і парасимпатичним нервами (рис. 117). Кровоносні судини та скелетні м’язи мають тільки симпатичну вегетативну іннервацію.

Функції вегетативної нервової системи. Автономна нервова система здійснює два види рефлекторних впливів — функціональні й трофічні.

Рис. 117. Автономна нервова система

Симпатична нервова система: 1 — війковий м’яз розслаблюється, кришталик фокусується на віддалені об’єкти, зіниця розширюється; 2 — слинні залози продукують густий секрет; 3 — трахея розширюється; 4 — бронхи розширюються; 5 — судини легень розширюються; 6 — частота й сила серцевих скорочень зростають; 7 — надниркові залози продукують гормони стресу; 8 — печінка вивільняє глюкозу; 9 — нирки зменшують виділення сечі; 10 — шлунок зменшує секрецію травних ферментів; 11 — рухи кишок сповільнюються; 12 — сфінктер сечового міхура скорочується; 13 — кровоносні судини шкіри звужуються, волосся підіймається, потові пори відкриваються; 14 — кровоносні судини розширюються

Парасимпатична нервова система: 15 — сльозові залози виділяють сльози; 16 — війковий м’яз ока скорочується, кришталик фокусується на близькі об’єкти, зіниця звужується; 17 — залози носа утворюють слиз; 18 — слинні залози виділяють рідкий секрет; 19 — м’язи трахеї та бронхів скорочуються; 20 — частота й сила серцевих скорочень зменшується; 21 — печінка накопичує глюкозу; 22 — шлунок продукує травні ферменти; 23 — підшлункова залоза виділяє інсулін і ферменти; 24 — рухи кишок пришвидшуються; 25 — сфінктер сечового міхура розслаблюється; 26 — статеві органи стимулюються, спричиняючи посилення виділень у жінок, ерекцію статевого члена та клітора

Леон Орбелі

Функціональний вплив на органи полягає в тому, що він або стимулює, або гальмує їх функцію. Трофічний — у зміні інтенсивності обміну речовин у робочих органах, чим визначається рівень їхньої функції.

Трофічний вплив на роботу органів описав російський учений Леон Орбелі (1882-1958). Прикладом такого впливу може бути дія симпатичного нерва на втомлений скелетний м’яз. Під цим впливом робота м’яза посилюється. Має місце відновлення його працездатності внаслідок інтенсифікації обміну речовин. З цим ефектом пов’язаний феномен активного відпочинку — зміна одного виду діяльності іншим, унаслідок підвищеної активності симпатичної нервової системи відбувається швидке відновлення працездатності втомленого органа.

Функціональний вплив. Симпатична нервова система загалом сприяє інтенсифікації діяльності організму (наприклад, у стресових ситуаціях), а парасимпатична забезпечує відновлення тих ресурсів, які були витрачені під час напруженої діяльності.

Так, при збудженні симпатичної нервової системи зростають частота й сила серцевих скорочень, підвищуються артеріальний тиск, рівень глюкози в крові внаслідок розщеплення глікогену печінки, збільшується працездатність скелетних м’язів, проте гальмуються функції травного шляху.

При збудженні парасимпатичної нервової системи, навпаки, гальмується функція серця, знижується артеріальний тиск, під впливом інсуліну знижується рівень глюкози в крові, проте зростає рухова й секреторна активність системи травлення.

Отже, дія двох відділів автономної нервової системи на будь-який внутрішній орган має протилежну направленість (антагоністичний вплив). Різна дія вегетативних нервів на робочі органи визначається хімізмом передавання збудження. Так, у закінченнях симпатичних нервів в органах виділяється медіатор норадреналін, а в закінченнях парасимпатичних — ацетилхолін.

Зміни в діяльності внутрішніх органів під впливом вегетативної нервової системи завжди спрямовані на збереження та поновлення відносної сталості внутрішнього середовища — гомеостазу.

Активність відділів автономної нервової системи перебуває під контролем вищого центру вегетативної регуляції — гіпоталамуса.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Визначте взаємозв’язок будови та функцій периферичної нервової системи. 2. Поясніть взаємоузгодженість центральної та периферичної нервових систем. 3. Користуючись текстом параграфа, визначте, як пов’язані між собою симпатична й парасимпатична нервові системи. 4. Поясніть механізм функціонування симпатичної нервової системи. 5. Поясніть механізм функціонування парасимпатичної нервової системи.

Домашнє завдання. Користуючись текстом параграфа, опишіть вплив вегетативної нервової системи на діяльність органів людини.

§ 34. Загальна будова та функції нервової системи. Збудження та гальмування. Передавання імпульсів у нервовій системі

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: функція інтеграції, нейрон, сіра та біла речовина головного й спинного мозку, дендрити, аксони, нейроглія, центральна та периферична нервова система, збудження, гальмування, нервові імпульси, синапси.

Із зоології ви знаєте, що нервова система формується, як тільки виникають багатоклітинні організми. Основною її функцією є об’єднання клітин тіла в єдину структурно-функціональну систему. Така функція називається інтеграторною (об’єднувальною). У зв’язку з виконанням цієї функції, клітини, що утворюють нервову систему, мають особливу будову: велику кількість відростків, завдяки яким з’єднуються між собою та з іншими клітинами організму. Таку клітину називають нейроном (з грецьк. жила, нерв) (рис. 102).

Нейрон — це високоспеціалізована клітина, яка вже втратила здатність до поділу. У ній обмежені й процеси регенерації. Тому при пошкодженні нервова клітина здебільшого гине. Для нормального функціонування ці клітини потребують велику кількість кисню, поживних речовин, мікроелементів тощо, тому кожна з них оточена, у середньому, десятьма клітинами-супутниками. Вони допомагають нейронам у виконанні трофічної функції та є для них опорою. Ці клітини утворюють нейроглію (з грецьк. нейрон і клей), яка разом із нейронами становить нервову тканину.

Людина має приблизно 10-15 млрд нервових клітин. Усі вони закладаються в нервовій системі в період ембріонального розвитку й після народження їх кількість не збільшується. Лише 10-15 млн нервових клітин утворюють спинний мозок і периферичні нервові сплетення (ганглії), а решта, тобто 99,9 %, зосереджена в головному мозку.

Тіла нейронів, як правило, розташовані в центральній нервовій системі — головному та спинному мозку, а також у мозкових ядрах, утворюючи сіру речовину. А відростки нервових клітин разом із клітинами нейроглії утворюють білу речовину.

Рис. 102. Схематична будова нейрона: 1 — дендрити; 2 — ядро; 3 — тіло нейрона; 4 — жироподібна оболонка; 5 — аксон; 6 — закінчення аксона

Основні функції нейрона — отримання інформації з різних ділянок організму та довкілля, її аналіз, зберігання та передавання у вигляді команд — нервових імпульсів — до робочого органа.

За своїм функціональним призначенням нейрони поділяються на: чутливі, які сприймають інформацію з рецепторів внутрішнього середовища організму та довкілля, рухові, які посилають нервові імпульси до робочих органів, і вставні, що зв’язують між собою чутливі нейрони з руховими.

Нервова клітина має два типи відростків — дендрити й аксони (рис. 102). Ті, що сприймають інформацію й передають її в напрямку до тіла нервової клітини, називають дендритами. Зазвичай вони короткі, їх багато, і вони утворюють дендритичне дерево. Дендрити чутливих клітин можуть бути дуже довгими.

Відросток, який передає інформацію до інших клітин, — це аксон. Здебільшого аксон довгий. Його кінець розгалужується, утворюючи аксональне дерево, що забезпечує контакт із великою кількістю клітин.

Відділи нервової системи. Нервова система поділяється на центральну нервову систему (ЦНС) — головний і спинний мозок — і периферичну нервову систему (рис. 104).

Периферична нервова система є частиною нервової системи, що розміщена поза головним і спинним мозком. Центральна нервова система через периферичну здійснює регуляцію функцій різних систем, органів і тканин. До периферичної нервової системи належать черепномозкові (12 пар) і спинномозкові (31 пара) нерви та периферичні нервові сплетення.

Периферична нервова система функціонально ділиться на соматичну й вегетативну.

Соматична нервова система (з латин. тіло) — це частина нервової системи, що забезпечує зв’язок центральної нервової системи з шкірою, м’язами, сухожиллями та зв’язками, з навколишнім середовищем завдяки шкірній і м’язовій чутливості, а також забезпечує керування довільними скороченнями скелетної мускулатури.

Вегетативна (автономна) нервова система керує роботою внутрішніх органів.

Нерви утворені відростками нервових клітин, тіла яких розміщені в головному та спинному мозку. Вони зібрані в пучки й укриті ззовні сполучнотканинною оболонкою. Кожне окреме нервове волокно вкрите жироподібною речовиною — мієліном, який виконує функцію електричного ізолятора (рис. 103).

Нерви, що несуть інформацію від рецепторів до центральної нервової системи, називаються чутливими, або аферентними. Ті, що проводять імпульс від центральної нервової системи до органів і тканин, — еферентними — руховими (іннервують м’язову тканину), або секреторними (іннервують залози). Відростки нейронів вегетативної нервової системи формують вегетативні, або живильні, нерви (забезпечують обмінні процеси в тканинах). Існують також мішані нерви, які одночасно містять чутливі й еферентні або інші нервові волокна.

Рис. 103. Схема будови нерва: 1 — жироподібна оболонка; 2 — нервові волокна; 3 — пучки нервових волокон; 4 — кровоносні судини

Рис. 104. Нервова система: 1 — головний мозок; 2 — зоровий нерв; 3 — вушно-скроневий нерв; 4 — лицевий нерв; 5 — надключичний нерв; 6 — плечове сплетення; 7 — ліктьовий нерв; 8 — серединний нерв; 9 — м’язовий нерв; 10 — променевий нерв; 11 — пахвовий нерв; 12 — дельтоподібний нерв; 13 — блукаючий нерв; 14 — діафрагмальний нерв; 15 — латеральний грудний нерв; 16 — латеральні шкірні гілки міжреберних нервів; 17 — міжреберні нерви; 18 — медіальні шкірні гілки міжреберних нервів; 19 — задні гілки міжреберних нервів; 20 — підреберний нерв; 21 — клубово-підчеревний нерв; 22 — клубово-пахвовий нерв; 23 — спинномозковий вузол; 24 — спинний мозок; 25 — сідничний нерв; 26 — кінцева нитка; 27 — стегновий нерв; 28 — соромітний нерв; 29 — великогомілковий нерв; 30 — загальний малогомілковий нерв; 31 — глибокий малогомілковий нерв; 32 — підшкірний нерв; 33 — міжкістковий нерв; 34 — поверхневий малогомілковий нерв

Збудження та гальмування. Нейрони продукують електричні нервові імпульси у відповідь на дію подразника із середини чи ззовні тіла. Здатність нейрона реагувати на подразник називається збудливістю. А сам нервовий імпульс є проявом збудження та відповіддю нервової клітини на дію подразника. Таку невидиму оком відповідь називають неврологічною.

Зниження чутливості нервових клітин до дії подразника називається гальмуванням. Гальмування викликають спеціальні гальмівні нейрони. Воно захищає нервову систему від надмірного збудження. Зниження чутливості нейронів до дії подразників може також бути результатом їх утоми або отруєння токсичними речовинами.

Нервовий імпульс — це короткочасна зміна електричного заряду мембрани нервової клітини (рис. 105). Амплітуда такого імпульсу становить приблизно 0,1 В, а тривалість — 0,001-0,004 с. У нервовій клітині за секунду може виникати до 1000 нервових імпульсів.

За рахунок цих імпульсів нервова система кодує (записує) інформацію. «Мова» мозку подібна до азбуки Морзе. Нервовий імпульс відповідає «точці», а його відсутність — «тире».

Нервовий імпульс поширюється відростками нейронів зі швидкістю від 0,5 до 120 м/с — тобто понад 400 км/год. Тому будь-яка відповідь за участю нервової системи дуже швидка. Найшвидше передаються сигнали до скелетних м’язів.

Синапс (рис. 106). Передавання нервових імпульсів з однієї клітини на іншу здійснюється за допомогою спеціальних контактів між ними — синапсів (з грецьк. з’єднання). Це мікроскопічне утворення, структуру якого можна побачити тільки під електронним мікроскопом (збільшення в мільйон разів). Воно складається з розширення на кінці аксона (пресинаптична колбочка) і ділянки мембрани клітини, на яку здійснюється передача збудження (постсинаптична мембрана). У пресинаптичній колбочці знаходяться пухирці з медіатором — хімічною речовиною, що передає збудження. Збудження аксона викликає вивільнення певної кількості медіатора. Він діє на постсинаптичну мембрану, і це спричиняє виникнення електричного імпульсу вже на мембрані іншої клітини.

Через синапси нервові імпульси проходять тільки в одному напрямку й значно повільніше, аніж поширюються нервовими волокнами.

Рис. 105. Потенціал дії нервової клітини

Рис. 106. Будова синапсу й передавання нервового імпульсу: а) стан спокою — медіатор знаходиться в пухирцях; б) стан збудження — медіатор виходить із пресинаптичного відділу й діє на постсинаптичну мембрану, викликаючи її збудження: 1 — пресинаптична колбочка; 2 — пухирці з медіатором; 3 — міжнейронна щілина; 4 — постсинаптична мембрана; 5 — медіатор, що вийшов у міжнейронну щілину; 6 — іони кальцію; 7 — рух іонів через відкриті пори постсинаптичної мембрани

Середньостатистичний нейрон утворює 1-2 тис. синапсів з іншими нервовими клітинами. Якщо кількість нервових клітин протягом життя не збільшується, то нові синапси утворюються постійно в процесі навчання й запам’ятовування.

Під впливом різних травмуючих факторів (нестача кисню, перенапруження, дія токсинів — нікотину, алкоголю, наркотиків тощо) відбувається руйнування синапсів. Нейрони, що втратили контакти з іншими клітинами, уже не виконують свої функції. На рівні особистості це проявляється в її деградації (наприклад, в алкоголіків).

Мільярди нейронів людини приймають і передають інформацію тисячами каналів, створюючи довільну електричну мережу в нервовій системі. Такі збудження забезпечують складну розумову поведінку, багатство відчуттів, емоцій, роблять людину людиною.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Користуючись додатковою літературою, поясніть, які системи організму належать до регулювальних і контролюючих. Обґрунтуйте відповідь прикладами. 2. Визначте взаємозв’язок будови та функцій нейрона. 3. Визначте особливості будови та функцій дендритів і аксонів. Які ви знаєте види нейронів? 4. Дайте визначення поняття «нерви». Наведіть приклади їх видів. 5. Назвіть, з яких відділів складається нервова система. 6. Поясніть біологічне значення процесів збудження та гальмування в роботі нервової системи. 7. Обґрунтуйте взаємозв’язок будови та функцій синапсів. 8. Поясніть, від чого залежить розумовий розвиток людини.

Самостійна робота з підручником. Намалюйте в зошиті схему передавання імпульсу по нервовій системі. Обґрунтуйте відповідь.

Запитання для допитливих. Використовуючи додаткову літературу, з’ясуйте, чому імпульси проходять по нервовій системі з різною швидкістю. Яке це має значення для організму людини?

Домашнє завдання. Порівняйте нервову систему тварин і людини. Запишіть дані в таблицю. Зробіть висновок.

Це треба знати. Постійне й навіть зростаюче розумове навантаження, наполеглива праця потрібні людині для створення нових синапсів.