Механизм действия нервной системы
Теперь, вероятно, следует присмотреться к механизму действия этой сложной структуры, начав с простого примера. Если направить в глаза яркий свет, зрачок человека сужается. Эта реакция зависит от целой серии событий, которые начинаются в сетчатке глаза. Слой чувствительных к изменению освещенности клеток сетчатки связан с нервными волокнами, которые оканчиваются в мозгу и при возбуждении переносят импульсы (или «сообщения») в мозг. Там эти импульсы возбуждают клетки, волокна которых связаны с мышцами, окружающими зрачок. Импульсы, приносимые уже этими волокнами, вызывают сокращение мышц, что приводит к сужению зрачка.
Такая простая ответная реакция получила название безусловного рефлекса. Безусловный рефлекс отличается большим постоянством: в ответ на одно и то же раздражение в любых условиях возникает одна и та же физиологическая реакция. Не зависит он и от индивидуального опыта человека. К безусловным рефлексам относятся также слюноотделение (выделение слюны при попадании пищи в рот), сухожильные рефлексы, например коленный. Наряду со зрачковым коленный рефлекс играет немалую роль в распознавании ряда заболеваний центральной нервной системы.
В образовании рефлекса участвуют орган чувств, или рецептор (например, в зрачковом рефлексе — сетчатка), чувствительное нервное волокно, по которому импульсы идут к воспринимающим клеткам центральной нервной системы, двигательные нервные клетки и их волокна, по которым импульсы идут от центральной нервной системы, и рабочий орган (мышца или железа), который, собственно, и выполняет ответную реакцию.
При детальном изучении механизм безусловного рефлекса оказывается довольно сложным. Мы можем сравнить действие нервной системы с электрическими приспособлениями типа телефона, имеющими внешнее сходство со связями в нервной системе. То, что сходство это только внешнее, можно доказать, сославшись еще раз на пример с действием света на глаз. Предположим, что неожиданно для человека включили очень яркий свет, — ответная реакция будет уже другой: помимо того, что сократится зрачок, еще и зажмурятся глаза, возможно, повернется в сторону голова, а руки непроизвольно поднимутся и прикроют глаза. В этом случае возбудилось большее число чувствительных нервных волокон, а следовательно, и число импульсов, поступивших в центральную нервную систему, будет большим, чем в первом примере; возбуждение захватило больший участок мозга, и в действие включилось большее число мышц (не только мышцы зрачка).
Схема рефлекторной дуги
При повторных применениях необычно сильного раздражителя ответная реакция усложняется: человек либо попытается уклониться от этого испытания, либо войдет с уже зажмуренными глазами, либо наденет темные очки. Вследствие приобретенного опыта его поведение изменится. Процесс научения показывает, что не все связи в центральной нервной системе фиксированы; они должны быть очень подвижными и постоянно меняться на протяжении жизни, по крайней мере в деталях. Это как бы телефонная система, наращивающая в зависимости от обстоятельств новые провода.
Мы только теперь начинаем постепенно узнавать о способности нервной системы к образованию новых связей. Вызывает интерес предположение, что это в одинаковой степени свойственно как головному, так и спинному мозгу, ибо последний состоит только из пучков волокон, проводящих импульсы к головному мозгу или от него, и тел нервных клеток, образующих рефлекторные центры, связанные с безусловными рефлексами. Однако в последнее время в результате тщательных экспериментов ученые установили, что у животных, например у кошки, повторное раздражение чувствительных нервов, участвующих в такого рода рефлексах, вызывает усиление ответной реакции, то есть увеличение мышечных движений. Эта усиленная ответная реакция, несомненно, зависит от закрепления связи между чувствительными и двигательными нервными клетками в спинном мозге. Как показали микрохимические исследования недавних лет, тонкие, процессы в нервных клетках, благодаря которым происходит передача нервных импульсов от одной клетки к другой, при повторном употреблении усиливаются и тем самым становятся более эффективными. Установлено также, что неупотребление приводит к ослаблению функции. Однако изменения в типе ответа, как в условном рефлексе, в данном случае не происходят, а лишь усиливается уже существующая ответная реакция. Предполагают, что сходные изменения имеют место и в нервных клетках головного мозга, особенно в тех его областях, которые связаны с научением. Появление новых связей здесь может сильно повлиять на поведение. Другими словами, эти микроскопические изменения, возможно, являются частью химической основы памяти.
Синапс