Одна из главных задач регуляции дыхания — организация сокращения дыхательных мышц с определенно силой, частотой и продолжительностью таким образом, чтобы в результате возникали ритмические дыхательные движения. Нижняя часть дыхательного центра, или инспираторный центр, отвечает за стимуляцию вдоха, а верхняя (дорсальная) и боковые (латеральные), вкупе представляющие собой экспираторный центр, — за стимуляцию выдоха.
Дыхательный центр связан с межреберными мышцами межреберными нервами, а с диафрагмой — диафрагмальными. Ритмично повторяющиеся нервные импульсы, направляющиеся к диафрагме и межреберным мышцам, обеспечивают осуществление дыхательных движений.
Посредством дыхания осуществляется доставка кислорода (O2) из атмосферного воздуха к тканям организма и удаление углекислого газа (CO2) из организма в атмосферу. Поддержание в крови нормального уровня кислорода и углекислого газа достигается управлением легочной вентиляцией — изменением частоты и глубины дыхания.
Главным фактором, регулирующим частоту дыхания, служит концентрация в крови не кислорода, а именно углекислого газа (CO2). Когда его уровень повышается (например, при физической нагрузке), имеющиеся в кровеносной системе хеморецепторы посылают нервные импульсы в инспираторный центр. В самом продолговатом мозге также имеются хеморецепторы. От инспираторного центра через диафрагмальные и межреберные нервы поступают импульсы в диафрагму и наружные межреберные мышцы, что ведет к их более частому сокращению, а следовательно, к увеличению частоты дыхания.
Важное биологическое значение имеют также защитные дыхательные рефлексы — чихание и кашель. В слизистой оболочке гортани и глотки имеются рецепторы, которые при их раздражении посылают в дыхательный центр импульсы, тормозящие дыхание. Благодаря этому попавшие в верхние дыхательные пути вредные вещества — например, аммиак или пары кислот — не проникают в легкие. Точно так же, когда в гортань случайно попадает пища, она раздражает рецепторы слизистой оболочки этого органа. Дыхание мгновенно приостанавливается, и пища, не проходит в легкие.
Обменные процессы, происходящие в организме, тоже регулируются нервной системой. Тесная взаимосвязь работы нервной и эндокринной систем объясняется наличием в организме нейросекреторных клеток. Нейросекреция (отлат. secretio — отделение) — свойство некоторых нервных клеток вырабатывать и выделять особые активные продукты — нейрогормоны. Распространяясь (подобно гормонам эндокринных желез) по организму с током крови, нейрогормоны способны оказывать влияние на деятельность различных органов и систем. Они регулируют функции эндокринных желез, которые, в свою очередь, выбрасывают гормоны в кровь и осуществляют регуляцию активности других органов.
Нейросекреторные клетки, как и обычные нервные клетки, воспринимают сигналы, поступающие к ним от других отделов нервной системы, но далее передают полученную информацию уже гуморальным путем (не по аксонам, а по сосудам) — посредством нейрогормонов. Таким образом, совмещая свойства нервных и эндокринных клеток, нейросекреторные клетки объединяют нервные и эндокринные регуляторные механизмы в единую нейроэндокринную систему. Этим обеспечивается, в частности, способность организма адаптироваться к изменяющимся условиям внешней среды.
Объединение нервных и эндокринных механизмов регуляции осуществляется на уровне гипоталамуса и гипофиза.
Психосоматические заболевания
Доказано, что стрессы, депрессии, тягостное настроение оказывают сильное влияние на продукцию гормонов, работу нервной и иммунной систем.
Первым ученым, который высказал мысль о взаимосвязи сознания и мышления человека с рефлекторной деятельностью головного мозга, был И. М. Сеченов («Рефлексы головного мозга», 1863). Впоследствии его идею развил и подтвердил экспериментальным путем И. П. Павлов.
В ответ на раздражение специфических рецепторов центральная нервная система формирует соответствующие импульсы, определяющие деятельность всех органов и систем и обеспечивающие реакции нашего организма на изменяющиеся условия внешней среды. Наиболее совершенное приспособление (поведение) высокоорганизованных животных и человека к окружающей среде обуславливается деятельностью коры больших полушарий головного мозга и ближайших к ней подкорковых образований (высшей нервной деятельностью, далее — ВНД).
Согласно данным научной работы П. П. Павлова, основой высшей нервной деятельности являются условные и безусловные рефлексы. Безусловные рефлексы осуществляются низшими отделами ЦНС — спинным мозгом, стволом и подкорковыми ядрами головного мозга. Они являются врожденными и относительно постоянными, образующимися в ответ на действие определенных раздражителей (например, сосательный, глотательный, зрачковый рефлексы, кашель, чихание и т. д.).
Условныерефлексы возникают только при участии больших полушарий головного мозга. Они не являются врожденными, а образуются в течение жизни на базе безусловных рефлексов под воздействием определенных факторов внешней среды. Именно они обеспечивают сохранение жизнедеятельности организма и приспособительное поведение. В отличие от безусловных, условные рефлексы строго индивидуальны и помогают в изменяющихся условиях окружающей среды избегать опасности, находить пишу, ориентироваться во времени и пространстве и т. д.
При изменении условий происходит торможение выработанного ранее условного рефлекса и выработка нового. И. П. Павлов опытным путем выявил два вида торможения условных рефлексов — внешнее и внутреннее.
Внешнее торможение происходит в результате воздействия какого-либо сильного раздражителя, не связанного с данным условным рефлексом (например, боль приводит к торможению пищевого условного рефлекса). Внутреннее торможение развивается в том случае, если условный раздражитель перестает подкрепляться безусловным (например, при зажигании лампочки в кормушке животного не появляется пища, как это происходило ранее).
Такие типы ВНД являются общими для животных и человека, однако у человека значительно лучше развита способность к дифференцировке раздражителей по степени их значимости. Синтетическая деятельность коры больших полушарий головного мозга человека проявляется в связывании, объединении возбуждений, возникающих в разных зонах коры, что формирует сложные формы поведения человека. По мнению И. П. Павлова, в основе этого различия лежит степень развития первой и второй сигнальной систем.
Первая сигнальная система имеется и у животных, и у человека. Это способность воспринимать сигналы из внешнего мира посредством различных органов чувств (зрения, обоняния и т. д.). Но только у людей в процессе жизни в социуме развивается вторая сигнальная система, основанная на вербальных (словесных) раздражителях и позволяющая человеку воспринимать абстрактные, не относящиеся непосредственно к данной ситуации понятия.
Таким образом, человек может оперировать не только чувственными образами, составляющими основу первой сигнальной системы, но и связанными с ними мыслями, формирующими понятия.
Средством и формой выражения мыслей является речь, причем как устная, так и письменная. Речь дает человеку возможность обобщать и накапливать имеющийся опыт предыдущих поколений, создавать научные понятия, формулировать законы и строить умозаключения на основе использования многозначной (вероятностной) логики.
Но самое главное в данном случае — это то, что при помощи речи подготовленный и имеющий определенные навыки человек вполне может управлять деятельностью различных органов и систем своего организма. Словесные раздражители являются очень сильными факторами, способными воздействовать на интенсивность обменных процессов, мышечную и сенсорную функции. Отечественные и зарубежные физиологи экспериментально доказали, что вызванные словом импульсы второй сигнальной системы способны кардинально перестраивать жизнедеятельность внутренних органов и тканей, причем это воздействие сохраняется в течение длительного времени. В зависимости от типа высшей нервной деятельности разные люди обладают различными формами мышления (образная, логическая, смешанная) и различными типами нервной системы (слабый — меланхолик; сильный, уравновешенный, подвижный — сангвиник; сильный, уравновешенный, инертный — флегматик; сильный, неуравновешенный с преобладанием процессов возбуждения — холерик).
Неврозы
В норме поведение человека полностью регулируется высшей нервной деятельностью в соответствии с его темпераментом и является адекватным раздражителям, поступающим из внешней среды. Однако зачастую под воздействием различных факторов в деятельности нервной системы происходит срыв, который может выражаться в резком преобладании процессов возбуждения или торможения. Такие состояния называются неврозами.
