Процессы в организме человека и животных регулируются нервной системой. Важнейшим активатором и координатором поведения человека являются большие полушария его головного мозга. Благодаря деятельности нервной системы мы получаем всю необходимую нам информацию из окружающей среды и о процессах, происходящих в организме. Нервная система посылает импульсы в различные жизненно важные системы организма и регулирует их деятельность. В мозговых центрах создаются программы действий, планы на будущее, идеи и предусматриваются и поощряются способы их реализации.
Важнейшим свидетельством значения нервной системы и особенно головного мозга для психики человека является то, что при нарушении их деятельности нарушается его поведение, изменяются психические процессы, состояния и даже особенности личности, парализуются движения и т. д. Когда мозг полностью перестает функционировать, человек умирает.
Это показывает, что связи между деятельностью нервной системы и психикой очень тесные, поэтому знание особенностей нервной системы может помочь лучше понять закономерности психической деятельности.
Простейшей является диффузная нервная система. Она напоминает сетчатую ткань и имеет: 1) рецепторы, воспринимающие воздействия окружающей среды; 2) эффекторы, реагирующие на воздействие; 3) нервные волокна, передающие импульсы от рецепторов к эффекторам. Узловая (сегментарная) нервная система устроена сложнее. Характеризуется концентрацией нейронов в узлах, или ганглиях, расположенных в сегментах тела. Отдельные сегменты червя работают автономно, но имеют взаимосвязи. В нервной системе насекомых, паукообразных и ракообразных преобладает головной мозг. Наиболее сложной является трубчатая нервная система позвоночных, в том числе человека (см. рис. 6).
Нервная система всех животных состоит из нервных клеток, то есть нейронов. Человеческий мозг сложнее, чем у животных, но работает по тем же принципам. Нервная система выполняет коммуникативные функции (общение, сообщения).
Каждая нервная клетка состоит из своего тела и одного или нескольких разветвленных отростков: дендритов и аксона (нейрита) (см. рис. 7). Дендриты получают возбуждение от сенсорных рецепторов и других нейронов. Они короткие и их количество может сильно варьироваться. Аксональные импульсы передаются другим нейронам. Это один из отростков нейрона, который может быть коротким или даже длиной 1-1,5 м. Нейроны разветвляется по всему телу. При них возбуждение распространяется от периферического аппарата к центру и наоборот. Скорость распространения зависит от типа нервного волокна и может составлять от 2 до 320 км в час. Скорость распространения импульса не зависит от его силы.
Нейрональные отростки переплетаются, дендриты одной клетки соединяются и сливаются с аксонами другой клетки, образуя нервные волокна. На конце аксона нейрона есть очень маленькая щель, называемая синаптической щелью. Концы отростков аксонов выделяют химические вещества в синаптическую щель, которые взаимодействуют с мембраной другого нейрона, когда он проходит через щель. В другом нейроне вследствие этого воздействия возникают электрические заряды и биохимические изменения, которые, достигнув предела, вызывают возбуждение и распространяются дальше по нервным волокнам.
Нервная система работает по рефлекторному принципу. Рефлекс – это ответ организма на раздражитель, определяемый нервной системой. Нервный механизм, посредством которого осуществляется рефлекс, называется рефлекторной дугой. Он начинается с сенсорной линзы
у телок (рецепторы), которые при их раздражении по центральным нервам идут к центрам головного мозга, а отсюда — по центробежным нервам к исполнительным органам (мышцам, сосудам, железам и др.).
Русский ученый И. Павлов изучал рефлексы и различал их три вида: безусловные, условные и ориентировочные.
Безусловный рефлексявляется наследственным. Это стереотипный ответ на биологически значимые воздействия внешнего мира или внутренние изменения в организме. Например, внезапное механическое раздражение рецепторов сухожилий в области коленного сустава (удар молотком) вызывает коленный рефлекс, получение пищи — слюноотделение, неожиданное освещение прожектора в глазах вызывает сужение зрачка (см. рис. 8).
Условный рефлекс- реакция организма на биологически незначимый (индифферентный) раздражитель, а также на значимый, когда они несколько раз совпадают по времени, то есть появляется незначительный раздражитель и сразу после него появляются значимый раздражитель и реакция на него. Когда такие пары стимулов повторяются через небольшие промежутки времени, первый стимул (нерелевантный) воспринимается как безусловный. Например, животные реагируют на пищу выделением слюны. Это безусловный рефлекс. Если пищу давать после звонка в колокольчик, вызывающего безусловный рефлекс — слюноотделение, и это повторяется много раз, то через некоторое время, как только прозвучит звоночек, будет выделяться слюна, хотя еды уже не будет.
Безусловный раздражитель (звук) превращается в сигнал о пище и вызывает соответствующую реакцию, т. е. условный рефлекс. Условные рефлексы могут быть очень разнообразными и сложными. Для животных такими условными раздражителями являются различные предметы и явления. Это называется первой сигнальной системой. Для человека таким раздражителем может быть слово, являющееся сигнальным сигналом. И. Павлов назвал ее второй сигнальной системой.
Условные рефлексы образуются, когда в мозгу возникает связь между безусловными и условными раздражителями, вызываемыми двумя очагами возбуждения.
А -безусловный раздражитель вызывает возбуждение в соответствующем центре коры головного мозга, и организм отвечает выделением слюны. Б — световой раздражитель вызывает возбуждение в зрительном центре коры головного мозга, где формируется изображение лампочки. В — световой раздражитель вызывает возбуждение в зрительном центре, видна лампочка, затем подается пища и ответ — выделением слюны По мере распространения возбуждения в упомянутых центрах между ними возникает связь, которая, как и процедура повторяется, становится сильнее, поэтому, как только возникает возбуждение в зрительном центре, оно переходит в пище принимающий центр и организм реагирует слюноотделением. Так формируется условный рефлекс.
Животные и человек часто сталкиваются с неизвестными, неожиданными, непонятными явлениями. Реакцией на такие раздражения является ориентировочный рефлекс, названный И. Павловым рефлексом «что это такое?». Этот ответ важен, потому что он создает лучшие условия для восприятия стимула. Такие состояния возникают при общей заторможенности, изменении активации центральной нервной системы. Например, у собаки выделяется слюна во время кормления. При входе в помещение невидимого человека или неслыханных ранее звуках прекращается выделение слюны, собака поднимает голову, поворачивает ее в сторону раздражителя, поднимает уши и т. д. Это ориентировочный рефлекс.
Нервная система позвоночных, в том числе и человека, состоит из двух частей: периферической (далее — ПНС) и центральной (далее — ЦНС) (.
Периферическая нервная системасостоит из разветвленных нервных волокон по всему телу. Они соединяют центральную нервную систему с сенсорными клетками, мышцами и железами в организме.
Периферическая нервная система состоит из двух частей: соматической и вегетативной.
соматическийнервная система передает импульсы от чувствительных клеток в ЦНС и от ЦНС к исполнительным органам — мышцам.
Автономная нервная системадействует самостоятельно (автономно) и регулирует деятельность внутренних органов: сердца, пищеварения, желез и др.
Одна часть вегетативной нервной системы, симпатическая нервная система, подготавливает нас к самозащите: она заставляет сердце биться быстрее и расширяет артерии, повышает уровень глюкозы в крови, увеличивает потоотделение, замедляет пищеварение и, таким образом, подготавливает нас к действию. Другая часть, парасимпатическая нервная система, делает обратное. Успокаивает, замедляет сердцебиение, снижает уровень глюкозы в крови и т.д. Симпатическая и парасимпатическая системы работают вместе, чтобы помочь телу поддерживать постоянное внутреннее состояние.
ЦНС включает спинной и головной мозг.
Спинной мозг,расположенная в полой полости задних позвонков, наподобие трубки, регулирует работу отдельных групп мышц и внутренних органов.
Мозг головыначинается там, где спинной мозг входит в череп и утолщается. Они заполняют всю внутреннюю полость черепа. Череп надежно защищает головной мозг от возможных повреждений. У всех животных, включая самых маленьких колибри и гигантских китов, есть мозг, который помогает им выживать. Они бывают разных размеров и веса: самый тяжелый мозг — у слона (5000 г), а самый легкий и маленький — у колибри. Мозг колибри составляет 1/12 массы тела, слона — 1/500, а кита — 1/40 000 ).
Человеческий мозг весит в среднем 1400 г и составляет 1/40 от общей массы тела (см. рисунки 10 и 11), но масса мозга у разных людей разная. В 2012 г. был взвешен мозг известного русского писателя И. Тургенева, Ж. Кюивье, французский естествоиспытатель, основавший несколько университетов — 1820, английский поэт Дж. Байрон — 1807 г., немецкий философ И. Кант — 1650 г., математик К. Гаусс — 1492 г., французский государственный деятель Л. Гамбетта и американский поэт В. Витман — 1070 г., а французский писатель А. Франс — только 1017 г. Интересно, что самый тяжелый мозг, весом 2850 г, и самый легкий, весом массой 241 г обладали люди с тяжелой степенью умственной отсталости — идиотией.
Способности животных определяются путем изучения строения головного мозга. Мозг примитивных позвоночных в основном регулирует основные жизненные функции: дыхание, отдых, питание. Низшие млекопитающие имеют более сложную мозговую деятельность, связанные с ними эмоции и лучшую память. Мозг высших млекопитающих обрабатывает больше информации, поэтому человек может действовать, предвидя будущее.
Мозг позвоночных, в том числе человека, состоит из трех основных частей: ствола, лимбической системы и коры больших полушарий. По мере развития каждой последующей части мозга жесткий генетический контроль ослабевает, а способность организма к адаптации возрастает.
Мозговой стволявляется древнейшей структурой в центре мозга. Это мозговое вещество, которое регулирует работу сердца и дыхание. В этом месте переплетается большинство нервов, соединяющих обе стороны тела.
К задней части ствола мозга прикреплен мозжечок, который важен для обучения и памяти. Важнейшей функцией мозжечка является контроль мышечной активности. Они координируют произвольные движения. Повреждение мозжечка может затруднить ходьбу, поддержание равновесия и плавное выполнение других действий.
В верхней части ствола мозга находятся две взаимосвязанные части, называемые извилинами. Сюда поступает информация от сенсорных нейронов. Он направляется в высшие области мозга, отвечающие за зрение, слух, вкус и осязание. В бугорок также поступают импульсы от высших отделов головного мозга, которые направляются в мозжечок и продолговатый мозг.
К внутренней стороне ствола головного мозга прикрепляется так называемая ретикулярная формация. Эта нейронная сеть помогает контролировать бдительность и внимание. Ретикулярная формация также сортирует поступающие сюда раздражители. Он передает стимулы, которые обеспечивают наиболее важную информацию, в другие части мозга. Таким образом, наш мозг может обрабатывать информацию и управлять жизненно важными функциями практически без участия сознания. Жизнедеятельность одинаково успешно управляется как во время сна, так и в состоянии бодрствования. В это время мышление, запоминание языка и другие психические процессы могут происходить в высших областях мозга.
На стыке ствола головного мозга и больших полушарий находится лимбическая система. Это важно для памяти, эмоций и удовлетворения основных потребностей в питании и сексе. Две ветви лимбической системы влияют на агрессию и страх. После повреждения этой части мозга игривая обезьяна становилась очень покорным животным (Х. Клювер и П. Бьюси) и сохраняла спокойствие, даже когда ее били и щипали. Однако это не единственная структура, которая регулирует эмоции. Агрессивное поведение и страх зависят от активности ствола мозга, лимбической системы и коры головного мозга.
Другая часть лимбической системы называется гипоталамус. Одни группы нейронов в гипоталамусе регулируют чувство голода, другие — жажду, а также температуру тела и половое поведение. Ученые обнаружили в этой части образование, которое при раздражении вызывает приятные ощущения. Исследователи вживляли в такой центр электрод и раздражали его, тем самым вызывая у крыс приятные ощущения. Крысы, обученные ученым Олдсом нажимать на рычаг, чтобы стимулировать эти области электрическим током, повторяли это действие до 7000 раз в час, прежде чем рухнуть от истощения. Подобные центры удовольствия также были обнаружены в нижней части живота серебристых спин, дельфинов и обезьян.
Гипоталамус управляет человеческим телом, электрохимически активируя нервную систему и высвобождая гормоны. Гормоны влияют на половое влечение, потребность в еде, агрессивность и заботу о детях. Их секретируют железы эндокринной системы. Их гормоны регулируют многие важные для нас процессы. Они влияют на рост и размножение, обмен веществ и настроение, сохраняют равновесие при эмоциональном напряжении, когда требуется терпение, возникают внутренние противоречия. Например, при опасности вегетативная нервная система посылает импульсы в надпочечники, которые выделяют адреналин и норадреналин. Эти гормоны заставляют сердце биться быстрее, повышают артериальное давление, уровень глюкозы в крови и таким образом обеспечивают организм энергией. Это состояние сохраняется некоторое время даже после того, как опасность миновала.
Важнейшей эндокринной железой является гипофиз. Гормоны этой железы регулируют рост: когда ее не хватает, человек низкий, а когда ее слишком много, человек слишком высокий. Кроме того, вещества, выделяемые гипофизом, влияют на работу других желез эндокринной системы, что делает его одной из важнейших желез. Нервная система контролирует железы эндокринной системы, которые в свою очередь влияют на саму нервную систему.
Наибольшее значение имеет кора больших полушарий головного мозга животных. Он неодинаково развит у разных животных и этим определяется их приспособление к условиям жизни.
У низших животных, например у рыб, мозг вообще еще слабо развит. Их полушария — это только начало. Земноводные (лягушки, жабы) уже имеют большие полушария, но они маленькие и примитивные по строению. Кора головного мозга еще не полностью развита. Кора головного мозга рептилий уже дифференцирована, хотя еще тонка и состоит из небольшого числа клеток.
Большие полушария головного мозга млекопитающих и их кора более развиты, в них значительно больше клеток, составляющих кору, строение и устройство которой сложнее. Поверхность коры полушарий кролика или мыши гладкая, а у собаки уже морщинистая. Изменения мозга у обезьян еще более выражены. Мозг обезьяны наиболее похож на мозг человека по своей внешней форме и строению.
Большие полушария человеческого мозга являются наиболее сложными и изощренными. Левое полушарие обслуживает правую сторону человеческого тела, а правое полушарие – левую (см. рис. 13). Их кора толщиной всего 3 мм и очень морщинистая. Морщины увеличивают площадь его поверхности. Считается, что кора головного мозга содержит около 1015 миллиардов нейронов, которые связаны друг с другом. Каждое полушарие состоит из четырех частей, или долей: лобной, височной, затылочной и височной.
Кора головного мозга — мощный аппарат, анализирующий и синтезирующий раздражения, поступающие от различных органов чувств и моторики. Это очень важно для определения баланса между телом и окружающей средой.
Различные отделы коры головного мозга выполняют разные функции. Возбуждение от нейронов поступает в определенный участок коры головного мозга: возбуждения от зрительного аппарата поступают в затылочную область, от слухового — в височную, от кожи — в головной мозг, от мышечных суставов — в переднюю часть головной мозг и др. Некоторые авторы выделяют в коре головного мозга 11 таких областей и 52 и даже более полей, состоящих из нейронов разного строения. На рис. 14 показаны основные области клеток органов чувств.
Органы чувств и двигательные органы человека регулируются разными областями коры головного мозга. Чем больше значение того или иного вида раздражителей для жизни животного или человека и чем тоньше должен быть анализ этих раздражителей, тем большая площадь коры головного мозга заботится об этом. Самые большие области человеческого мозга регулируют области пальцев, особенно большого пальца, ладони, губ, языка и глаз; наименьшие — туловище, пальцы ног, икры и т. д.
Рисунок 13Асимметрия тела и мозга (из RL Atkinson et al. Introduction to Psychology, 1990).
Импульсы от левого глаза идут в правое полушарие, а от правого — в левое. Левое полушарие управляет движениями правой руки, правое — левой. Иначе обстоит дело со слухом и действиями.Левое полушарие управляет устной и письменной речью, математическими расчетами. Правое полушарие контролирует только простую речь, пространственные образы и чувства.
Отдельные органы чувств не работают изолированно. Для зрительного восприятия предмета необходима не только информация от возбуждений, возникающих в сетчатке глаза, но и глазные мышцы, координирующие направление взгляда, сужение или расширение зрачка, степень выпуклости зрачка. Объектив. Таким образом, необходима тесная кооперация зрительного и двигательного аппаратов и взаимодействие регулирующих их мозговых центров. Для того чтобы назвать предмет словом, необходимо тесное взаимодействие раздражителей зрения, слуха и движения органов речи, поэтому области мозга находятся в тесной связи.
Кора головного мозга выполняет сложные и разнообразные функции. В соответствии с этим различают сенсорную, моторную и ассоциативную области головного мозга.
Сенсорная зонаполучает информацию от различных сенсорных клеток нашего тела. Здесь эта информация проверяется, обрабатывается и хранится.
Зона движенияформируются нервные волокна и посылают команды исполнительным органам. Он включает в себя координацию движений человека путем отправки сигналов в соответствующие группы мышц и суставов.
Области ассоциацииоценивает, комбинирует и воздействует на информацию, обрабатываемую сенсорными областями. Ассоциативные области в лобных долях позволяют нам оценивать и планировать ситуации. Они также участвуют в рассуждениях. Если эта зона нарушается, человек становится нелюдимым, грубым и даже непредсказуемым. Они также участвуют в выполнении умственных действий.
Сложные способности человека определяются согласованной деятельностью многих областей мозга. Было показано, что повреждение любой из нескольких областей коры, таких как лобная и височная области, ухудшает речь. Имеются различные нарушения речи. Например, один человек может бегло говорить, но не может читать, другой может читать и понимать, но не может писать, или может распознавать цифры, но не буквы. Это зависит от характера нарушений. Но это также предполагает, что сложные способности человека зависят от скоординированной деятельности различных областей коры головного мозга.
Как только мозговая ткань повреждена, она обычно не восстанавливается. Однако со временем часть функций пораженного участка могут взять на себя другие участки. Такая переносимость функций более характерна для детского возраста, когда мозг наиболее пластичен.