О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Глава 20
Нейроны и нервные сети
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ. Главная функция нервной системы — переработка и быстрая передача сигналов от органов чувств к эффекторам, в основном мышцам. Нервная система состоит из клеток с длинными отростками — нейронов. Нейроны проводят электрические импульсы, но от нейрона к нейрону сигналы передаются через особое соединение (синапс) с помощью химических посредников. Одни сигналы могут тормозить передачу других через синапс, поэтому нейроны способны осуществлять логические функции (“и”, “или”). Именно это делает возможным выполнение мозгом вычислительных операций.
Функциональной единицей нервной системы является рефлекторная дуга. Стимул вызывает с помощью такой дуги однозначный, “автоматический” ответ. Но одна рефлекторная дуга может взаимодействовать с другой, что приводит к большему разнообразию ответов.
Простейший тип нервной системы — это диффузная нервная сеть, свойственная кишечнополостным и плоским червям. Она состоит из нейронов, расположенных непосредственно под покровами тела. Простая на первый взгляд, она может служить основой для многих форм вполне целесообразного поведения. Тем не менее животные с диффузной нервной сетью почти не способны обучаться и что-либо запоминать.
(жотюосжтооонжжжожштооооотхштоюжштжоожштоишжооооиж
Функция, или “назначение”, нервной системы состоит в том, чтобы координировать активность организма, и делать это быстро. Например, многие кольчатые черви живут в трубках и выставляют свои перистые щупальца в морскую воду для отлавливания добычи (рис. 20-1). Конечно, и сами щупальца — желанная пища для таких хищников, как рыбы. Поэтому, когда тень от рыбы падает на световые рецепторы, сигнал передается по нервам к соответствующим мышцам, и щупальца втягиваются в трубку с такой быстротой, что наш глаз не успевает это уловить.
Рис. 20-1. Живущие в трубках черви выпускают свои щупальца наружу, чтобы захватывать мелкие организмы, которыми они питаются. Если на щупальца падает тень, они немедленно втягиваются обратно. Это происходит очень быстро, так как имеется прямой и короткий нервный путь между фоторецепторами и соответствующими мышцами. Сигналы не подвергаются дальнейшему анализу, и реакция совершается автоматически. Такого рода ответ называют рефлексом.
У кольчатых червей сигнал передается от сенсорного органа к мышце довольно-таки прямым путем; природа стимула в цепи не анализируется с целью распознать, опасен ли его источник. Любая неожиданная тень вызывает ответную реакцию, что делает ее быстрой, но “машинальной”. Мы называем такую реакцию простым рефлексом.
Однако не каждая реакция представляет собой простой рефлекс. Например, мозг лягушки получает от глаз информацию, что поблизости что-то движется. Тогда мозг, производя сложные выкладки на основе доступных данных, решает, что это: насекомое, которое следует атаковать, или опасный хищник, от которого нужно поспешно прыгнуть в пруд.
Структура нервной системы
Нервная система состоит из двух частей — центральной и периферической. Центральная нервная система (ЦНС) в основном занята переработкой сигналов. У позвоночных это головной и спин-
ной мозг. Те части, которые проводят сигналы от органов чувств к центральной нервной системе и от нее к органам-эффекторам (т. е. исполнителям определенных действий — мышцам, железам), образуют периферическую нервную систему. Часто удобно бывает рассматривать органы чувств, откуда берут свое начало многие сигналы, как часть периферической нервной системы.
Нервная система состоит из соединенных между собой нервных клеток, или нейронов. “Нервы” — это пучки отростков многих нейронов, своего рода многожильные кабели. Типичный нейрон представляет собой клетку с длинными отростками, способную передавать сигналы (рис. 20-2). Утолщенная центральная часть клетки, где находится клеточное ядро, называется телом нейрона. В принципе сигналы могли бы передаваться в пределах одной клетки в любом направлении, но, как правило, этого не происходит, так как импульс возникает только в одном конце нейрона. Отросток, который обычно проводит сигналы по направлению к телу нервной клетки, называется дендритом, а от тела — аксоном.
Функционирование нервной системы
В изучении работы нервной системы можно выделить два аспекта.
A. Первый аспект касается передачи сигналов в нервной системе. Это вопрос о том, как сигналы проходят по отдельным нейронам и как они передаются с одного нейрона на другой.
B. Второй аспект касается схем соединения нейронов в целостные функциональные механизмы. Как, например, обеспечивается то, что мы, увидев красный свет, нажимаем на тормоз?
Рис. 20-2. Нейрон — клетка с длинными отростками, специально приспособленная для передачи сигналов. Он состоит из тела клетки и отходящих от него отростков двух типов: дендриты передают входные сигналы телу нейрона, а аксон — выходные сигналы от тела. А. Типичная нервная клетка — двигательный нейрон, который проводит импульсы к мышечным волокнам, заставляя их сокращаться. У очень крупных животных двигательные нейроны могут достигать нескольких метров в длину. Б. В центральной нервной системе нейроны часто бывают небольшими, но сильно разветвленными; они образуют множество соединений с другими нейронами. В. Синапсы — соединения между нервными клетками. Очень тонкие отростки одного (пресинапт инее кого) нейрона образуют концевые расширения с мельчайшими пузырьками внутри. Когда сюда приходят нервные импульсы, здесь выделяется нейромедиатор — вещество, которое воздействует на другой (постсинаптииеский) нейрон, стимулируя или же подавляя его активность.
