Принципы координации рефлекторной деятельности: реципрокности, общего конечного пути, доминанта, обратные связи. Ретикуля

     При одновременном поступлении двух афферентных волн возбуждающие постсинаптические потенциалы возникают отчасти в одних и тех же мотонейронах; области синаптического возбуждения как бы накладываются одна на другую. Когда в таких общих мотонейронах возникают два синаптических действия, то, как уже указывалось выше, они суммируются; в результате синаптическое возбуждение может достичь такого уровня, при котором генерируется распространяющийся импульс. Поэтому два рефлекторных влияния, которые сами по себе были неэффективными в отношении вызова разряда мотонейронов, теперь вызывают его и приводят к сокращению соответствующей мышцы.

     Наличие взаимного облегчения рефлексов  ясно говорит о том, что в двигательном ядре (как и в любом другом) происходит перекрытие участков, синаптически возбуждаемых импульсами от различных рецептивных полей. Иначе можно сказать, что облегчение возможно в том случае, когда на какой-то части нейронов сходятся (конвергируют) пресинаптические волокна из различных афферентных источников. 

     При рассмотрении общих принципов рефлекторной деятельности необходимо, в первую очередь, определить, чем же обусловлен характер рефлекторной реакции, создаваемой мозгом при том или ином раздражении. В первую очередь характер рефлекторной реакции обуславливается типом рецепторов, которые раздражаются внешним воздействием (совокупность этих рецепторов называют его рецептивным полем в это поле могут входить как схожие, так  и различные по строению рецепторы. Например, сгибательный рефлекс может быть вызван раздражением не только кожных рецепторов, но и рецепторов, расположенных в глубжележащих тканях, в том числе в мышцах). Характер рефлекса может зависеть и от того, какое раздражение попадает на данные рецепторы (усиление раздражения приводит к распространению активности на большее количество центральных структур, это явление получило название иррадиации возбуждения). Так же характер рефлекторной реакции может в значительной степени изменяться в зависимости от состояния тех центральных образований, через которые она осуществляется. Изменение их возбудимости может изменить рефлекторную реакцию не только количественно, но и привести к определенным качественным изменениям в ее характере. Ярким примером такого изменения может быть явление доминанты, открытое и подробно изученное А. А. Ухтомским. Развитие в нервной системе очага, в котором по той или иной причине возможность активации нейронов существенно повышена (доминантного очага), приводит к тому, что раздражение самых различных рецептивных полей начинает вызывать рефлекторную деятельность, характерную для структур именно этого очага; последний как бы «притягивает» к себе посторонние влияния. 

     Принципы, лежащие  в основе координационной  деятельности ЦНС.

1. Принцип  доминанты был сформулирован  в 1923 г. А. А. Ухтомским как  основной принцип работы нервных  центров. Согласно этому принципу для деятельности нервной системы характерно наличие в ЦНС доминирующих (господствующих) в данный период времени очагов возбуждения, в нервных центрах, которые и определяют направленность и характер функций организма в этот период. Термином доминанта был обозначен господствующий очаг возбуждения в центральной нервной системе, определяющий текущую деятельность организма. Доминирующий (господствующий) очаг может возникнуть лишь при определенном функциональном состоянии нервных центров. Одним из условий его образования является повышенный уровень возбудимости нервных клеток, который обусловливается различными гуморальными и нервными влияниями (длительными афферентными импульсациями, гормональными перестройками в организме, воздействиями фармакологических веществ, сознательным управлением нервной деятельностью у человека и пр.).

     Установившаяся  доминанта может быть длительным состоянием, которое определяет поведение  организма на тот или иной срок. Способность стойко поддерживать возбуждение  во времени — характерная черта доминанты. Однако далеко не всякий очаг возбуждения становится доминантным. Повышение возбудимости нервных клеток и их функционального значения определяется способностью суммировать возбуждение при поступлении любого случайного импульса.

     Важным  свойством доминанты является инерция. Однажды возникшая доминанта  может длительное время поддерживаться и после удаления первоначального  стимула, например при осуществлении  цепных двигательных рефлексов. Инерция  выражается также в том, что доминанта может надолго сохраняться как следовое состояние (потенциальная доминанта). При возобновлении прежнего состояния или прежней внешней ситуации доминанта может возникнуть снова. Такое воспроизведение доминанты происходит в организме спортсмена условно рефлекторно в предстартовом состоянии когда в известной мере активизируются все те нервные центры, которые входили в рабочую систему во время предыдущих тренировок. Это проявляется в усилении всего комплекса функций, связанных с мышечной работой: центральных, мышечных, выделительных, сосудистых и др. Мысленное выполнение физических упражнений также воспроизводит (актуализирует) доминирующую систему центров, что обеспечивает тренирующий эффект представления движений и является основой так называемой идеомоторной тренировки.

     В норме в нервной системе редко  отсутствуют какие-либо доминанты. Бездоминантное состояние—это очень  слабое возбуждение, разлитое более  или менее равномерно по различным  нервным центрам. Сходное состояние  возникает у спортсменов в  процессе полного расслабления, при аутогенной тренировке. Путем такого расслабления добиваются устранения мощных рабочих доминант и восстановления работоспособности нервных центров.

     Как фактор поведения доминанта связана  с высшей нервной деятельностью, с психологией человека. Доминанта является физиологической основой акта внимания. Она определяет характер восприятия раздражении из внешней среды, делая его односторонним, но зато более целеустремленным. При наличии доминанты многие влияния внешней среды остаются вне внимания, но зато более интенсивно улавливаются и анализируются те, которые особенно интересуют человека. Доминанта — мощный фактор отбора биологически и социально наиболее значимых раздражении.

     Возникновение в коре больших полушарий доминантных  состояний наблюдается в начале образования временных связей. Условный рефлекс образуется, когда доминантный очаг возбуждения начинает отвечать не на любое афферентное раздражение, а лишь на специфическое раздражение, ставшее сигнальным.

     Поскольку доминанта связана с определенной реакцией, она определяет одностороннее выражение поведения. Чем выраженное доминанта, тем больше она тормозит другие текущие рефлексы. Таким образом, из многих степеней свободы выбирается одна — при наличии в определенных двигательных центрах доминанты работает интенсивно лишь та часть мускулатуры, которая управляется этими центрами, а остальная выключена из сферы деятельности в результате сопряженного торможения. При этом заторможены также многие вегетативные центры. В начальный момент интенсивной мышечной работы почти полностью могут исчезать условные рефлексы: слюноотделительные, мигательные и др. Это обеспечивает Целесообразность движений и экономичность энерготрат. Мощная Двигательная доминанта при статических усилиях за счет сопряженного торможения приводит к задержке дыхания и угнетению деятельности сердечно-сосудистой системы.

     По  мере формирования двигательного навыка система доминирующих нервных центров  совершенствуется. Из нее исключаются  все лишние нервные центры, остаются лишь те, которые необходимы и достаточны для осуществления двигательной задачи.

  Доминантный очаг возбуждения характеризуется следующими свойствами:

• повышенной возбудимостью;

• стойкостью возбуждения (инертностью) во времени, т. к. трудно подавить другим возбуждением;

• способностью к суммации субдоминантных  возбуждений;

• способностью тормозить субдоминантные очаги  возбуждения, в функционально различных  нервных центрах.

     Доминантный очаг может возникнуть под действием  гормональных факторов, примером может быть изменение рефлекторной деятельности самца лягушки в период спаривания, когда любое раздражение начинает вызывать вместо обычного рефлекса усиление тонического обнимательного рефлекса. Он может также возникнуть в результате локальных химических влияний, резко повышающих возбудимость нервных клеток или подавляющих в них процессы торможения. Впечатление, что доминантный очаг «притягивает» к себе возбуждение из других мозговых структур, является, конечно, кажущимся; такое возбуждение в обычных условиях имело возможность достичь его, однако вызываемые им синаптические эффекты были настолько слабыми, что не могли проявиться в конечном результате. При образовании доминантного очага эффективность тех же влияний настолько повышается, что они получают возможность воспроизвести характерную для него рефлекторную реакцию. В свою очередь, влияния, распространяющиеся из доминантного очага, также отличаются большой эффективностью они могут резко изменять рефлекторную деятельность смежных структур. 

     2. Принцип пространственного облегчения. Он проявляется в том, что суммарный ответ организма при одновременном действии двух относительно слабых раздражителей будет больше суммы ответов, полученных при их раздельном действии. Причина облегчения связана с тем, что аксон афферентного нейрона в ЦНС синаптирует с группой нервных клеток, в которой выделяют центральную (пороговую) зону и периферическую (подпороговую) "кайму". Нейроны, находящиеся в центральной зоне, получают от каждого афферентного нейрона достаточное количество синаптических окончаний (например, по 2) , чтобы сформировать потенциал действия. Нейрон подпороговой зоны получает от тех же нейронов меньшее число окончаний (по 1), поэтому их афферентные импульсы будут недостаточны, чтобы вызвать в нейронах "каймы" генерацию потенциалов действия, а возникает лишь подпороговое возбуждение. Вследствие этого, при раздельном раздражении афферентных нейронов 1 и 2 возникают рефлекторные реакции, суммарная выраженность которых определяется только нейронами центральной зоны (3) . Но при одновременном раздражении афферентных нейронов потенциалы действия генерируются и нейронами подпороговой зоны. Поэтому выраженность такого суммарного рефлекторного ответа будет больше. Это явление получило название центрального облегчения. Оно чаще наблюдается при действии на организм слабых раздражителей.

     3. Принцип окклюзии. Этот принцип  противоположен пространственному  облегчению и он заключается  в том, что два афферентных  входа совместно возбуждают меньшую  группу мотонейронов по сравнению  с эффектами при раздельной их активации. Причина окклюзии состоит в том, что афферентные входы в силу конвергенции отчасти адресуются к одним и тем же мотонейронам, которые затормаживаются при активации обоих входов одновременно. Явление окклюзии проявляется в случаях применения сильных афферентных раздражении.

     4. Принцип обратной связи. Процессы  саморегуляции в организме аналогичны  техническим, предполагающим автоматическую  регуляцию процесса с использованием  обратной связи. Наличие обратной  связи позволяет соотнести выраженность изменений параметров системы с ее работой в целом. Связь выхода системы с ее входом с положительным коэффициентом усиления называется положительной обратной связью, а с отрицательным коэффициентом - отрицательной обратной связью. В биологических системах положительная обратная связь реализуется в основном в патологических ситуациях. Отрицательная обратная связь улучшает устойчивость системы, т. е. ее способность возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения влияния возмущающих факторов.

     Обратные  связи можно подразделять по различным  признакам. Например, по скорости действия - быстрая (нервная) и медленная (гуморальная) и т. д.

Можно привести множество примеров проявления эффектов обратной связи. Например, в  нервной системе так осуществляется регулирование активности мотонейронов. Суть процесса заключается в том, что импульсы возбуждения, распространяющиеся по аксонам мотонейронов, достигают не только мышц, но и специализированных промежуточных нейронов (клеток Реншоу), возбуждение которых тормозит активность мотонейронов. Данный эффект известен как процесс возвратного торможения.

     В качестве примера с положительной  обратной связью можно привести процесс  возникновения потенциала действия. Так при формировании восходящей части ПД деполяризация мембраны увеличивает ее натриевую проницаемость, которая, в свою очередь, увеличивая натриевый ток, увеличивает деполяризацию мембраны.

     Велико  значение механизмов обратной связи  в поддержании гомеостаза. Так, например, поддержание константного уровня кровяного давления осуществляется за счет изменения импульсной активности барорецепторов сосудистых рефлексогенных зон, которые измененяют тонус вазомоторных симпатических нервов и таким образом нормализуют кровяное давление.