Психика и нервная система

Ранее мы говорили, что нервная система не является необходимой предпосылкой возникновения психики в филогенезе, скорее, с определенного момента психика формируется в ответ на требования активности живых существ. Однако уже на стадии элементарной сенсорной психики происходит неразрывное связывание психических явлений с нервным субстратом: сначала это сетевидная нервная система (кишечнополостные животные), потом – ганглиозная ("узловая" – плоские черви) и, в конце концов, нервная система, основным координирующим центром которой является мозг.

Головной мозг животных и человека значительно варьирует как по абсолютным, так и по относительным размерам. Например, самым большим мозгом среди млекопитающих обладает слон (5 кг), однако вес мозга составляет лишь 1/500 от веса его тела. Таким образом, абсолютная масса мозга не может служить критерием интеллектуального потенциала живого существа. Вес мозга человека равняется примерно 1400 г и составляет 1/40 веса его тела. Но относительный вес мозга мыши составляет 1/23, значит, и относительная величина мозга также не свидетельствует о психическом развитии организма. Скорее, самую важную роль играет сложность устройства этого органа. Однако прежде чем обратиться к описанию этого феноменального явления природы, рассмотрим более элементарные и филогенетически древние компоненты нервной системы.

Строение и функции нейронов

Нейроны являются базовыми структурными элементами нервной системы. По данным Д. Пауэлла, нервная система человека состоит приблизительно из 30 млрд нейронов (D. Powell, 1980). Количество нейронов само

по себе не определяет уровень сложности нервной системы. Например, никто не сомневается, что сообразительная ворона "умнее" глупого осьминога, однако в ее нервной системе "всего" десятки миллионов нервных клеток, а в примитивно организованной нервной системе осьминога – сотни миллионов нейронов. Но степень координации взаимодействия между нейронами, их способность организовывать нейронные сети и решать задачи совместно намного важнее, чем их количество. Общее число соединений между нейронами в мозгу человека достигает астрономической цифры – 10 в 15-й степени! Основными функциями нейронов являются передача и хранение информации. Важно отметить, что для отправления обеих функций важны не изолированные нейроны, а нейронная сеть, которая и является носителем информации (аналогично тому, как носителем содержания книги являются не отдельные буквы, а сложная организация букв в текст). Заслуга открытия этого факта принадлежит испанскому анатому С. Рамону-и-Кахалю (1852–1934).

Нейрон представляет собой клетку, состоящую из трех основных частей: тела, аксонов и дендритов (рис. 3.9). Тело нейрона имеет шарообразную форму и содержит все структурные элементы любой соматической клетки: ядро, митохондрии и т.д. От него отходит один или несколько отростков цилиндрической формы – аксонов, основная функция которых заключается в передаче электрического импульса. Аксон покрыт жировой оболочкой, препятствующей утечке импульса. Кроме аксона от тела нейрона отходит множество коротких отростков – дендритов. Длина аксона колеблется в пределах от долей миллиметра до метра и более, длина дендритов не превышает миллиметра. Вблизи своего окончания аксон разделяется на мелкие веточки, которые близко подходят к телам и дендритам других нейронов, но не соприкасаются с ними вплотную. Зазор между концевыми участками аксона и дендритами других клеток называется синаптической щелью, а сама эта область – синапсом (от греч. "застегивать"). Синапсы – это структурно и фукнционально оформленные области контактов между нейронами.

Внешний вид нейрона

Рис. 3.9. Внешний вид нейрона

Принцип передачи электрического импульса. Любые виды информации, которые циркулируют в нервной системе, передаются по нейронным сетям в виде электрических импульсов. Скорость передачи нервного импульса по аксону нервной клетки может превышать 100 м/с. При некоторых заболеваниях, например рассеянном склерозе, разрушается миелиновая оболочка аксонов, и скорость передачи снижается за счет утечки электрических зарядов. Удивительно, что независимо от того, какую информацию передают нервные импульсы, они ничем не отличаются друг от друга. Качественные различия между сигналами определяются не самими этими сигналами, а тем местом, куда они приходят. Условно говоря, если звук горна слышат в детском лагере, то дети выстраиваются на утреннюю линейку, а если в концертном зале – то раздаются аплодисменты слушателей. Как же происходит эта передача? Принцип передачи электрического импульса внутри нейрона был открыт в 1952 г. А. Ходжкином и А. Хаксли.

Нервный электрический импульс возникает в результате химических процессов в основании аксона. В спокойном состоянии жидкая среда внутри аксона содержит преимущественно отрицательно заряженные ионы (С1), а жидкая среда снаружи аксона – положительные (Na+, К+). Клеточная мембрана аксона пронизана особыми отверстиями – натриевыми и калиевыми каналами (первые избирательно пропускают ионы натрия, а вторьте – калия). В состоянии покоя большинство калиевых каналов открыто, а большинство натриевых каналов закрыто. При воздействии на тело клетки происходит деполяризация: натриевые "поры" мембраны небольшого участка аксона раскрываются и избирательно пропускают внутрь положительно заряженные ионы натрия. Участок жидкой среды вблизи активированного канала мгновенно становится электроотрицательным снаружи и электроположительным внутри (напряжение внутри клетки меняется примерно с +70 до -40 мВ). Результатом становится "выстрел" нейрона – генерация электрического импульса, его называют "потенциалом действия". Длительность единичного потенциала действия у позвоночных около 0,1 мс. Нейрон производит электрические импульсы по закону "все или ничего", т.е. сила и скорость импульса всегда постоянны. Интенсивность действия стимула кодируется с помощью частоты импульсации: при слабом воздействии электрические разряды образуются редко, а при сильном воздействии – часто.

Электрический разряд пробегает по аксону подобно пламени по бикфордову шнуру и достигает конечных разветвлений аксона. Достигнув окончания аксона в месте синаптического соединения с другим нейроном, импульс провоцирует высвобождение молекул специальных химических веществ – нейромедиаторов. Последние достигают поверхности соседнего нейрона и активизируют или тормозят его. Каждый нейрон способен образовывать около 1000 синапсов, так что он получает информацию от множества других нейронов.

В различных частях нервной системы используются специфические нейромедиаторы, в настоящее время их описано около 100. Такое разнообразие веществ, обеспечивающих "связь" в разных отделах нервной системы объясняет, в частности, влияние некоторых препаратов на психическое состояние. Например, наркотические препараты опиатной группы содержат морфин – вещество, близкое по составу к природному нейромедиатору эндорфину, который курсирует в областях мозга, ответственных за снятие боли и создание приятных ощущений. Поэтому употребление наркотика воздействует избирательно только на упомянутые зоны мозга, тогда как другие нейроны остаются к нему нейтральными. Беда заключается в том, что под воздействием искусственных морфинов организм перестает вырабатывать естественные эндорфины. Отсюда патологическая зависимость от наркотика и ужасающее состояние "ломки" при его отмене (см. гл. 4).

Нейроны, образующие нервную систему, неоднородны по своему составу. Различают аффекторные (сенсорные) нейроны, которые проводят информацию от мышц и органов чувств к спинному и головному мозгу; эффекторные (моторные) нейроны, которые посылают "инструкции" от спинного и головного мозга к периферии тела, и интернейроны (промежуточные), отвечающие за коммуникацию внутри центральной нервной системы. Аксоны нейронов объединяются в пучки, которые в рамках периферической нервной системы называются нервами, а в рамках центральной нервной системы – трактами.

Динамика функционирования нервной системы складывается из постоянно меняющихся и взаимодействующих друг с другом конфигураций нейронов, находящихся в состоянии возбуждения или торможения. Возбуждением называют активный процесс высвобождения собственной энергии нейрона в форме электрического импульса. Свойство возбудимости нервной ткани было открыто Э. Г. Дюбуа-Реймоном в 1843 г. Торможением называют активный процесс, в результате которого возбуждение нейрона прекращается или затрудняется. Явления торможения были открыты в 1862 г. И. М. Сеченовым . Взаимодействие нейронных групп в состояниях возбуждения и торможения связано с индукционными отношениями. Иными словами, нейрон, находящийся в одном из состояний, закономерно вызывает противоположный процесс в пространственно или структурно связанных с ним нейронах. Таким образом, образуются достаточно четко ограниченные очаги возбуждения и торможения, которые как бы "перетекают" друг в друга.

Одним из фундаментальных свойств нейронной сети является пластичность. В течение жизни организма за счет процессов созревания и научения постоянно возникают новые синаптические связи между нейронами, в то же время однажды сложившиеся связи могут разрушаться.

Рассмотрим теперь основные составляющие нервной системы.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >