Из чего построена нервная система: нервная ткань - СТРОЕНИЕ И РАБОТА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ: КТО В ДОМЕ ГЛАВНЫЙ

Основа нервной системы — нервная ткань. Нервная ткань состоит из нервных клеток - нейронов и вспомогательных нейроглиальных клеток, или клеток-спутниц.

Нейрон - элементарная структурно-функциональная единица нервной ткани. Основные функции нейрона: генерация, проведение и передача нервного импульса, который является носителем информации в нервной системе. Нейрон состоит из тела и отростков, причем эти отростки различаются по строению и выполняемым функциям (рис. 14.2). Длина отростков у различных нейронов колеблется от нескольких микрометров до 1—1,5 м. Длинный отросток (нервное волокно) у большинства нейронов имеет миелиновую оболочку, состоящую из особого жироподобного вещества - миелина и образованную одним из типов нейроглиальных клеток - олигодендроцитами.

Рис. 14.2. Схема строения нейрона: 1 - дендриты и их отростки; 2 - комплекс Гольджи; 3 - микротрубочки; 4 - аксон; 5 - коллатерали аксона; 6 - ядро; 7 - гранулярная эндоплазматическая сеть; 8 - митохондрии

В зависимости от наличия или отсутствия миелиновой оболочки все волокна делятся соответственно на мякотные (миелинизированные) и безмякотные

(немиелинизированные). Последние погружены в тело специальной нейроглиальной клетки — нейролеммоцита.

Миелиновая оболочка имеет белый цвет, что позволило разделить вещество нервной системы на белое и серое. Тела нейронов и их короткие отростки образуют серое вещество мозга, а волокна - белое вещество. Миелиновая оболочка способствует изоляции нервного волокна. Нервный импульс проводится по такому волокну быстрее, чем по волокну, лишенному миелина. Миелин покрывает не все волокно: примерно на расстоянии в 1 мм в нем имеются промежутки - перехваты Ранвье, участвующие в быстром проведении нервного импульса.

Функциональное различие отростков нейронов связано с проведением нервного импульса. Отросток, по которому импульс идет от тела нейрона, всегда один и называется аксоном.Отросток нейрона, по которому импульс идет к телу клетки, именуют дендритом. Нейрон может иметь один или несколько дендритов. Дендриты отходят от тела клетки постепенно и ветвятся под острым углом.

Аксон практически не меняет диаметр на всем своем протяжении. У большинства нервных клеток это длинный отросток. Исключением являются нейроны чувствительных спинномозговых и черепных ганглиев, у которых аксон короче дендрита. Аксон на конце может ветвиться. В некоторых местах (у миелинизированных аксонов - в перехватах Ранвье) от аксонов могут перпендикулярно отходить тонкие ответвления — коллатерали.

Скопления нервных волокон в центральной нервной системе (ЦНС) называют трактами, или путями. Они осуществляют проводящую функцию в различных отделах головного и спинного мозга и образуют там белое вещество. В периферической нервной системе отдельные нервные волокна собираются в пучки, окруженные соединительной тканью, в которой проходят также кровеносные и лимфатические сосуды. Такие пучки образуют нервы - скопления длинных отростков нейронов, покрытых общей оболочкой.

Если информация по нерву идет от периферических чувствительных образований - рецепторов - в головной или спинной мозг, то такие нервы называются чувствительными, центростремительными или афферентными. Чувствительные нервы - нервы, состоящие из дендритов чувствительных нейронов и передающие возбуждение от органов чувств к ЦНС. Если информация по нерву идет из ЦНС к исполнительным органам (мышцам или железам), нерв называется центробежным, двигательным или эфферентным. Двигательные нервы - нервы, образованные аксонами двигательных нейронов и проводящие нервные импульсы от центра к рабочим органам (мышцам и железам). В смешанных нервах проходят как чувствительные, так и двигательные волокна.

В случае, когда нервные волокна подходят к какому-либо органу, обеспечивая его связь с ЦНС, принято говорить об иннервации данного органа волокном или нервом.

Тела нейронов с короткими отростками по-разному расположены относительно друг друга. Иногда они образуют достаточно плотные скопления, которые называются нервными ганглиями, или узлами (если они находятся за пределами ЦНС, т. е. в периферической нервной системе), и ядрами (если они находятся в ЦНС). Нейроны могут образовывать кору. В этом случае они расположены слоями, причем в каждом слое находятся нейроны, сходные по форме и выполняющие определенную функцию (кора мозжечка, кора больших полушарий). Кроме того, в некоторых участках нервной системы (ретикулярная формация) нейроны расположены диффузно, не образуя плотных скоплений и представляя собой сетчатую структуру, пронизанную волокнами белого вещества.

Передача сигнала от клетки к клетке осуществляется в особых образованиях - синапсах. Это специализированная структура, обеспечивающая передачу нервного импульса с нервного волокна на какую-либо клетку (нервную, мышечную). Как уже говорилось в главе 2, химическими передатчиками сигнала в синапсах между клетками, т. е. медиаторами, могут быть различные вещества. На периферии нашего организма медиаторами в большинстве случаев всего служат два вещества - ацетилхолин (нервно-мышечные синапсы и синапсы парасимпатического отдела вегетативной нервной системы) и норадреналин (синапсы симпатического отдела вегетативной нервной системы). А вот в центральной нервной системе возбуждение или, напротив, тормозный сигнал может передаваться с нейрона на нейрон при помощи многих медиаторов. Среди возбуждающих медиаторов чаще всего встречаются ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, глутамат. А среди тормозных - гамма- аминомасляная кислота и глицин. Но есть и довольно редко встречающиеся химические посредники, вырабатываемые в относительно малом числе нервных клеток. Считают, что медиаторами в нашем мозге являются не менее 35-40 различных веществ. Именно нарушение в выработке или, напротив, в распаде медиаторов является основной причиной множества нервных и психических расстройств.

Нейроны различаются по своим функциям и подразделяются на чувствительные, вставочные (релейные) и двигательные. Чувствительные нейроны - нервные клетки, воспринимающие раздражение из внешней или внутренней среды организма. Двигательные нейроны - моторные нейроны, иннервирующие мышечные волокна. Кроме того, некоторые нейроны иннервируют железы. Такие нейроны вместе с двигательными называют исполнительными. Часть вставочных нейронов (релейные, или переключательные, клетки) обеспечивают связь между чувствительными и двигательными нейронами. Все перечисленные нейроны формируют совокупности - нервные цепи и сети, проводящие, обрабатывающие и запоминающие информацию.

Общее направление эволюции ЦНС - увеличение числа вставочных нейронов. Из более чем 100 млрд нейронов человека не менее 70% составляют именно вставочные нервные клетки.

Одной из особенностей является то, что после развития в эмбриональном периоде из клеток предшественниц - нейробластов - нейроны существуют, не делясь, т. е. постоянно находясь в интерфазе. Это биологически оправдано, так как в течение всей жизни организма между нейронами постоянно образуются новые связи. Они утрачивались бы в случае деления нейрона, и, следовательно, терялся бы индивидуальный опыт особи, “записанный” на синапсах.

Необходимо также подчеркнуть высокую скорость обменных процессов в нервной ткани. Показателем этого в первую очередь является потребление кислорода. Установлено, что головной мозг человека, масса которого составляет 2-2,5% от массы тела, потребляет до 20% поступающего в организм кислорода. Таким образом, энергетическая мощность мозга составляет всего около 25 ватт. Для того чтобы мозг не перегрелся, необходимо постоянно отводить от него тепло. А это можно делать двумя путями: первый — конвекция через ткани черепа с рассеиванием тепла в среде, второй — вынос тепла кровью. Кровь, достигая слизистой оболочки дыхательного тракта и поверхности кожи, также отдает тепло в среду. Согласно многим данным, мозг человека сжигает около 12,4 ккал в час. При этом 3,9 ккал, или около 32%, переходит через слой тканей черепа путем кондукции и рассеивается в среде. Остальные калории уносятся из мозга кровью, а затем через систему кровообращения попадают в сосуды кожи, туловища и конечностей и отдают полученное тепло в среду.

Как уже отмечалось, в нервную ткань, кроме нейронов, входит и нейроглия — совокупность вспомогательных нервных тканей, спутница нейронов. Клетки нейроглии (астроциты, олигодендроциты, микроглия) заполняют все пространство между нейронами, защищая их от механических повреждений (опорная функция). Их примерно в 10 раз больше, чем нейронов, в отличие от последних, глиальные клетки сохраняют способность к делению в течение всей жизни. Кроме того, они образуют миелиновые оболочки вокруг нервных волокон. В ходе этого процесса олигодендроцит (в ЦНС) или его разновидность - шванновская клетка (в периферической нервной системе) обхватывает участок нервного волокна, формируя слои миелина (цитоплазма при этом выдавливается). Таким образом, слои миелина представляют собой, по сути, плотно спрессованную цитоплазматическую мембрану.

Нейроглия выполняет также защитную функцию. Она заключается, во-первых, в том, что глиальные клетки (в основном астроциты) вместе с эпителиальными клетками капилляров образуют барьер между кровью и нейронами, не пропуская к последним нежелательные (вредные) вещества. Такой барьер называют гематоэнцефалическим. Во-вторых, клетки микроглии выполняют в нервной системе функцию фагоцитов. Осуществляя трофическую функцию, нейроглия снабжает нейроны питательными веществами, управляет вводно-солевым обменом и т. п.