Нервная система принимает сведения о внешней среде и состоянии самого организма, быстро передаёт их по нервным волокнам, обрабатывает в головном и спинном мозге и формирует ответ. Благодаря ей человек видит, двигается, поддерживает равновесие, ощущает боль, запоминает события и автоматически регулирует дыхание, сердцебиение и работу внутренних органов.
Из каких частей она состоит
Нервную систему условно делят на центральную и периферическую. К центральной относятся головной и спинной мозг. Здесь сравниваются сигналы, хранятся программы действий и принимаются решения разной сложности. Периферическую часть образуют нервы и небольшие скопления нервных клеток за пределами мозга. Они связывают центральные структуры с кожей, мышцами, органами чувств и внутренними органами.
Такое деление удобно для изучения, но в живом организме обе части действуют как единая сеть. Если человек касается горячей поверхности, рецепторы кожи замечают опасное изменение температуры, чувствительные волокна несут сигнал к спинному мозгу, двигательные пути запускают отдёргивание руки, а головной мозг создаёт осознанное ощущение и запоминает ситуацию.
Подробно о строении проводящих пучков рассказывает материал «Что такое нервы?». Нерв нельзя считать одним длинным проводом: внутри него проходит множество волокон с разными задачами.
Как нейроны передают информацию
Основная сигнальная клетка нервной системы – нейрон. У него есть тело, короткие принимающие отростки и длинный аксон, по которому возбуждение распространяется к другим клеткам. Мембрана нейрона поддерживает разницу электрических зарядов. Когда сумма входящих воздействий достигает порога, возникает короткое изменение напряжения – потенциал действия.
Импульс движется по аксону без постепенного ослабления. Многие аксоны покрыты миелином – многослойной изоляцией, созданной вспомогательными клетками. Между участками миелина остаются промежутки, поэтому возбуждение как бы перескакивает от одного участка к следующему и распространяется быстрее.
В месте контакта двух клеток находится синапс. Чаще всего пришедший импульс вызывает выделение вещества-посредника. Оно пересекает очень узкую щель и меняет состояние соседней клетки. Одни связи повышают вероятность её возбуждения, другие подавляют его. Поведение возникает из совместной работы огромного количества таких контактов, а не из команды одного изолированного нейрона.
Как сигнал попадает в центральную систему
Рецепторы превращают физическое или химическое воздействие в нервный сигнал. Фоторецепторы сетчатки реагируют на свет, волосковые клетки внутреннего уха – на движение жидкости, рецепторы кожи – на давление, растяжение и температуру. Сведения поступают по чувствительным, или афферентным, волокнам.
На пути сигнал может переключаться несколько раз. Спинной мозг не является пассивным кабелем между телом и головой. Он сортирует потоки, участвует в рефлексах и координирует некоторые движения. Его устройство подробнее разобрано в статье «Что такое спинной мозг?».
Головной мозг объединяет данные разных источников. Например, для уверенной ходьбы нужны зрение, вестибулярные сигналы и сведения от мышц и суставов. Если один источник временно становится ненадёжным, мозг может сильнее опираться на другие.
Как нервная система управляет движением
Команды от центральной системы идут по двигательным, или эфферентным, волокнам. Они достигают мышц и вызывают сокращение определённых групп волокон. Даже простое движение требует согласования: пока одни мышцы напрягаются, другие должны вовремя расслабиться, а сенсорная обратная связь постоянно уточняет положение конечности.
Произвольное действие обычно начинается с цели, но большая часть его выполнения автоматизирована. Человек решает взять чашку, а мозг рассчитывает направление, силу хвата и коррекцию движения без отдельного сознательного приказа каждой мышце. Мозжечок, кора, подкорковые ядра, ствол и спинной мозг вносят в это разные части работы. Общая анатомия этих отделов раскрыта в материале «Из чего состоит головной мозг?».
Соматическая и вегетативная регуляция
Соматическая система связывает центральные структуры с кожей, суставами и скелетными мышцами. С ней связаны осознанные ощущения и произвольные движения. Вегетативная система регулирует сердце, сосуды, пищеварение, железы и другие внутренние процессы, которые обычно не требуют сознательного контроля.
В вегетативной системе выделяют несколько взаимодействующих отделов. Симпатический помогает мобилизовать ресурсы при нагрузке: ускоряет сердцебиение, меняет распределение кровотока и готовит тело к действию. Парасимпатический особенно важен для восстановления, пищеварения и экономного режима. Они не являются простыми кнопками «стресс» и «покой»: итог зависит от органа, ситуации и сочетания сигналов.
Почему мы не замечаем большую часть её работы
Каждую секунду нервная система получает гораздо больше сведений, чем может попасть в сознание. Она отбирает изменения, важные для текущей задачи, и подавляет повторяющийся фон. Поэтому через некоторое время человек почти перестаёт ощущать одежду на коже, но сразу замечает новую боль или неожиданное движение.
Сознательное восприятие тоже является обработанным результатом. Органы чувств не отправляют в мозг готовую фотографию мира. Они кодируют отдельные свойства, после чего нервные сети объединяют их с вниманием и прежним опытом. Эта цепочка подробнее начинается в статье «Что такое органы чувств?».
Может ли нервная система меняться
Связи между нейронами изменяются при обучении и повторении. Некоторые контакты усиливаются, другие ослабевают, а сети начинают выполнять знакомую задачу экономнее. Эту способность называют пластичностью. Она особенно заметна в детстве, но сохраняется и у взрослого человека.
Восстановление зависит от места и характера повреждения. Периферическое волокно при благоприятных условиях иногда способно отрасти по сохранённому пути, тогда как сложные повреждения головного или спинного мозга восстанавливаются значительно хуже. Пластичность может помочь другим сетям частично взять на себя функцию, но не означает, что мозг без ограничений заменяет любую утраченную ткань.
Таким образом, нервная система работает как непрерывный цикл: обнаружить изменение, передать сигнал, сопоставить его с другими данными, выбрать ответ, выполнить действие и оценить результат. Именно этот цикл связывает ощущения, движения, внутреннюю регуляцию, обучение и память в одну систему.
