Іррадіація з6удження — це активне поширення збудження в ЦНС, особливо при сильному і тривалому подразненні. Іррадіація в ЦНС зумовлена наявністю в ній численних відгалужень відростків (аксонів, дендритів) нервових клітин і ланцюгів інтернейронів. Назву іррадіації отримало поширення збудження певними шляхами і з певною послідовністю завдяки можливості з’єднування між собою різних нервових центрів. Важливу роль в іррадіації збудження в структурах мозку відіграє ретикулярна формація.
Посилення подразнення або підвищення збудливості ЦНС супроводжується посиленням іррадіації збудження в ній. Гальмівні нейрони і синапси перешкоджають іррадіації збудження або обмежують її. При введенні стрихніну, що блокує постсинаптичне гальмування, виникає сильне збудження ЦНС, яке супроводжується судомою всіх скелетних м’язів. Іррадіація може стати патологічною у зв’язку з виникненням сильного осередку збудження та зі зміною властивостей нервової тканини, що посилює поширення збудження. Це буває при епілепсії.
Реверберація збудження. Циркуляція збудження замкнутими нейронами та їх ланцюгами в ЦНС називається реверберацією. Збудження одного з нейронів, які входять до цього ланцюга, передається на інший (або інші), а колатералями аксонів знову повертається до нервової клітини і т. д. Завдяки існуванню таких зв’язків, які, власне, є ланцюгами позитивного зворотного зв’язку, збудження може довго циркулювати (зберігатися) в ЦНС, доки не стомляться синапси або не виникне гальмування.
Реверберація збудження спостерігається у так званій рефлекторній післядії, коли рефлекторний акт закінчується не одразу після припинення, а через деякий (іноді тривалий) період, а також відіграє певну роль у механізмах короткочасної (оперативної) пам’яті. До неї також належить кірково-підкіркова реверберація, яка відіграє важливу роль у вищій нервовій діяльності (поведінці) людини і тварин.
Реципрокна іннервація. В основі цього явища лежить уявлення про те, що збудження центру однієї групи м’язів (наприклад, мотонейронного «пулу» м’язів-згиначів) супроводжується з цього боку реципрокним (поєднаним) гальмуванням центрів м’язів-антагоністів (розгиначів). Одночасно з протилежного боку (в симетричних кінцівках) збуджуються центри розгиначів і гальмуються мотонейрони м’язів-згиначів. Лише за цієї умови можливий точний рух згинання чи розгинання. Реципрокні взаємовідношення між групами мотонейронів і вставних нейронів лежать в основі так званих «ритмічних рефлексів», які характеризуються правильним чергуванням протилежних за своїм функціональним значенням м’язових скорочень, наприклад згинання і розгинання. Прикладом таких ритмічних рефлексів у ссавців можуть бути рефлекси чухання та кроковий, які виникають загалом при подразненні рецепторних полів довгим і слабким подразненням.
74
Механізм реципрокних взаємовідношень полягає в тому, що аферентні нервові волокна (наприклад, групи Аα від м’язових веретен) утворюють у спинному мозку розгалуження. Одні з гілок утворюють збуджувальні синапси на мотонейронах м’язів-згиначів, а інші за допомогою вставних гальмівних нейронів — гальмівні синапси на мотонейронах м’язів-розгиначів. Тому подразнення аферентного нерва викликає одночасне збудження мотонейронів м’язів-згиначів і гальмування мотонейронів м’язів-розгиначів. Реципрокне гальмування має найкоротшу рефлекторну дугу з-поміж відомих.
Проте було б помилкою вважати, що між центрами існують назавжди фіксовані антагоністичні відношення. Вони мають динамічний характер, можуть визначатися різними умовами. Немає також підстав обмежувати реципрокні відношення ділянкою іннервації анатомічних анастомозів. У такі самі реципрокні відношення можуть вступати й інші, відокремлені один від одного центри, коли вони регулюють певні стани якого-небудь органа або системи. Подібні реципрокні взаємовідношення спостерігаються між центрами вдиху і видиху, голоду і насичення, дихання і ковтання тощо. Однак реципрокні відношення між різними центрами не є постійними, вони можуть змінюватися (припинятися) під впливом кіркових і підкіркових структур великого мозку.
Принцип загального кінцевого шляху. Ch. S. Cherrington (1906) увів поняття про мотонейрон як загальний кінцевий шлях рухової системи, тобто шлях, яким здійснюється переробка й інтегрування всіх численних і різнорідних збуджень, що одночасно надходять до нього, в єдине (аксонне) збудження, яке йде до ефектора (м’яза). Структурною основою загального кінцевого шляху є значне перевищення в більшості нейронів ЦНС кількості аферентних «входів» над еферентним «виходом»
— наявність своєрідної «лійки», розширена частина якої символізує кількість аферентних волокон, розгалуження яких конвергуються на γ-мотонейроні, інтернейрони, β-мотонейрони, а звужена частина — загальний мотонейрон, кінцевий шлях, яким є аксон мотонейрона.
Нейрон інтегрує як збуджувальні, так і гальмівні процеси. Потенціал дії виникає лише в тому разі, коли переважають збуджувальні явища, тобто коли ЗПСП у ділянці аксонного горбика внаслідок сумації досягає критичного рівня. Інакше кажучи, ці впливи конкурують за оволодіння загальним кінцевим шляхом. Результат цієї «боротьби» за загальний кінцевий шлях залежить від сили діючих подразнень, їх біологічного значення в даній ситуації, від стану нервових центрів, особливо домінантного. Рефлекси, дуги яких мають загальний кінцевий шлях, можуть взаємно підсилюватися (у разі так званих союзних рефлексів) або послаблюватися (у разі антагоністичних рефлексів).
Принцип домінанти. Відомий російський фізіолог О. О. Ухтомський (1875–1942) сформулював принцип домінанти, який є одним з основних принципів діяльності ЦНС. Домінанта (від лат. dominare — пану-
75
вати) — це головні в ЦНС осередки збудження, які змінюють і «підпорядковують» собі в даний момент діяльність інших центрів. Домінанта формується під впливом різноманітних адекватних стимулів зовнішнього і внутрішнього середовищ організму (виснаження поживних речовин, нагромадження в крові статевих гормонів тощо). Всі ці стимули підвищують збудливість відповідних нервових центрів (харчового, статевого тощо). За рахунок сумації зі сторонніми (індиферентними) стимулами різної модальності в даному центрі формується стійке й тривале збудження, поєднане з гальмуванням інших, пов’язаних з ним центрів. Так виникають харчова, статева, оборонна та інші домінанти, які значною мірою визначають здійснення саме даного рефлексу, поведінку людини і тварин у даний момент.
Чи можна будь-який осередок збудження, що виникло в ЦНС, розглядати як домінантний? Які характерні риси домінанти? Домінантний осередок збудження (будь-який центр) характеризується такими властивостями: 1) підвищення збудливості нервових клітин; 2) стійкість збудження; 3) здатність до сумації збудження (накопичувати збудження за рахунок сторонніх подразнень); 4) здатність гальмувати інші нервові центри і системи рефлексів; 5) здатність тривалий час утримувати збудження після закінчення подразнення, яке його зумовило (інерція домінанти).
Прикладами домінанти можуть бути подальші спостереження. Подразнення у тварин деяких ділянок кіркової речовини великого мозку, яке звичайно супроводжується згинанням кінцівок, під час акту дефекації або сечовипускання такої реакції не спричинює. Навпаки, відбувається посилення цих рефлекторних актів. Це зумовлюється тим, що в даний момент центри дефекації або сечовипускання перебувають у стані домінантного збудження, який «притягує» до себе сторонні збудження і виявляє поєднане гальмування інших нервових центрів.
Домінантний стан може виникати і під впливом гормонів, які підвищують збудливість відповідних центрів. Наприклад, у жаб-самців у весняний період відчутно посилюється статевий (охоплювальний) рефлекс під впливом сторонніх (для статевого центру) подразнень (наприклад, при щипанні лапки). У той же час не виникає захисного згинального рефлексу цієї кінцівки.
Явища, які нагадують домінанту, доводиться спостерігати і в клінічній практиці, коли джерела збудження, які виникли в ЦНС, подібно до магніту, «притягують» до себе різноманітні сторонні подразнення, посилюючись за їхній рахунок. Так, при виразковій хворобі шлунка та дванадцятипалої кишки в стадії домінантного збудження перебуває харчовий центр, при гіпертонічній хворобі — судиноруховий, внаслідок чого різноманітні збудження (особливо емоційні) призводять до підвищення шлункової секреції або рівня системного кров’я- ного тиску. Після травми нервових стовбурів нерідко в стані домінант-
76
ного збудження перебувають центри больової чутливості в таламокортикальних структурах мозку, внаслідок чого посилюється біль у пораненій кінцівці (каузалгія) при різних сторонніх подразненнях (сильному свербежі, доторкуванні до будь-якої частини тіла тощо). Припинятися домінанта може різними шляхами: 1) внаслідок усунення подразнення або задоволення потреб (біологічної, соціальної), на підставі яких сформувалася домінанта; 2) при виникненні в ЦНС сильнішої домінанти, що гальмує ту, яка є; 3) внаслідок розвитку в домінантному центрі вторинного гальмування.
Завдяки домінанті в ЦНС створюються не стабільні, а динамічні координаційні відношення між нервовими центрами і системами рефлексів. Домінанта відіграє важливу роль у психічній діяльності людини і тварин, значною мірою визначає поведінкові акти в певний момент.
Полегшення рефлексів. Якщо подразнення двох рецепторних полів настільки слабке, що кожне з них (хоч і збуджує еферентні волокна) всетаки не викликає розряд нейронів і рефлекторну відповідь, то при одночасному їх подразненні може виникнути чітка рефлекторна реакція, яка перевищить за інтенсивністю відповіді на кожний з окремих подразників. Це явище отримало назву полегшення рефлексів. В його основі лежить сумація ЗПСП при просторовій сумації, яка відбувається в нейронах підпорогової зони нервового центру і спричинює виникнення в них ПД.
Оклюзія рефлексу. При одночасному сильному подразненні двох аферентів рефлекторна відповідь може бути значно меншою, ніж сума таких відповідей на кожне з подразнень, або однаковою з нею. Це явище зменшення відповіді отримало назву оклюзії (закупорювання) і нічого спільного з гальмуванням не має. В основі цього явища лежить спільність (перекриття) зон розряду двох або кількох аферентних входів нервового центру. Так, при подразненні нервового волокна А розряджуються 11 нейронів, а при подразненні нервового волокна Б — 9 нейронів, 5 з яких уже втягнулися в імпульсну реакцію при подразненні нервового волокна. Тому загальна кількість нейронів, які розряджаються, буде при одночасному подразненні двох аферентних входів меншою від арифметичної суми нейронів, які генерують ПД на кожне з подразнень окремо. Так, нанесення подразнень на два нервових волокна (А і Б) спричинює імпульсну реакцію тільки у 16 нейронів, а не у 20, як це повинно бути при простій сумації активності нейронів, що розряджаються на кожне з подразнень (А або Б).
Принцип зворотного зв’язку. Роль «зворотного зв’язку» або «зворотної аферентації» в механізмах координації рефлекторної діяльності ви-
вчали П. К. Анохін (1945), Н. О. Бернштейн (1966), Ch. S. Cherrington (1906).
Суть принципу зворотного зв’язку полягає в тому, що при здійсненні будь-якого рефлекторного акту процес не обмежується робочим ефек-
77
том (наприклад, м’язовим рухом), а супроводжується збудженням рецепторів робочого органа (м’яза тощо), від яких інформація про наслідки дії надходить аферентними провідниками в ЦНС, там вона порівнюється із запрограмованим, очікуваним результатом. Тому аферентні сигнали, які надходять у ЦНС від рецепторів виконавчих органів, що належать до тієї чи іншої рефлекторної дуги, отримали назву зворотної, або вторинної, аферентації (на відміну від тих сигналів, які первинно викликали рефлекторний акт).
Роль зворотної аферентації в механізмах координації дуже велика. Завдяки зворотному зв’язку інтенсивність і послідовність включення різних груп нейронів стають суворо узгодженими, координованими з результатом дії (м’язовий рух, зміна рівня кров’яного тиску, виділення секрету тощо), тобто здійснюється контроль за ефективністю реакції. Тим самим створюється можливість для внесення поправок, корекції здійснення рефлекторного акту. Тому не дивно, що при ушкодженні м’я- зової чутливості рухи, особливо при ходьбі, стають неточними, некоординованими, уривчастими. Це відбувається внаслідок втрати контролю над рухами з боку ЦНС, що зумовлено ушкодженням каналів зворотної аферентації.
78