Нервная система человека: как устроена и как передаёт сигналы

Что делает нервная система

Нервная система — это сеть управления организмом. Она делает три вещи: собирает сведения о мире и о теле через органы чувств и рецепторы, обрабатывает их и принимает решение, отдаёт команды мышцам и железам. Всё это происходит за доли секунды и чаще всего без нашего участия: мы не решаем сознательно ни как сузить зрачок, ни как ускорить сердце на лестнице.

Вторая система управления — гормоны, которые разносит кровь. Разница в скорости: нервный сигнал доходит за миллисекунды и точно по адресу, гормон — медленнее, но действует на многие органы сразу и дольше.

Из чего состоит нервная система

Её делят двумя способами: по тому, где лежат части, и по тому, чем они управляют.

По строению.

• Центральная нервная система — головной мозг в полости черепа и спинной мозг в канале позвоночника. Здесь сигналы обрабатываются и принимаются решения. Спинной мозг у взрослого — тяж толщиной с палец и длиной около 45 сантиметров.
• Периферическая нервная система — всё, что снаружи от них: нервы и нервные узлы. От головного мозга отходят двенадцать пар черепных нервов, от спинного — тридцать одна пара спинномозговых. Они ветвятся и доходят до каждой мышцы и каждого участка кожи.

По работе.

• Соматическая управляет скелетными мышцами и несёт ощущения от кожи, мышц и суставов. Ей мы командуем сознательно: поднять руку, сделать шаг.
• Вегетативная управляет сердцем, сосудами, кишечником, железами — тем, что работает само. В ней два отдела с противоположным действием: симпатический готовит тело к нагрузке и опасности, парасимпатический — к отдыху и перевариванию пищи. Главный нерв парасимпатического отдела — блуждающий нерв.

Отдел	Из чего состоит	Что делает
Головной мозг	большие полушария, промежуточный мозг, ствол, мозжечок	думает, помнит, управляет движениями и органами, обрабатывает ощущения
Спинной мозг	серое вещество в центре, белое по краям, корешки нервов	проводит сигналы между мозгом и телом, замыкает простые рефлексы
Черепные нервы	12 пар	обслуживают голову и шею: зрение, слух, вкус, мимику, жевание; блуждающий нерв идёт к органам груди и живота
Спинномозговые нервы	31 пара	несут команды мышцам туловища и конечностей и ощущения от них
Симпатический отдел	нервные узлы вдоль позвоночника и их ветви	учащает сердцебиение, расширяет зрачки, тормозит пищеварение
Парасимпатический отдел	ветви блуждающего и других нервов, узлы у органов	замедляет сердце, усиливает пищеварение, сужает зрачки

Более подробно о том, из каких отделов состоит головной мозг и чем занимается каждая доля коры, рассказывает статья о строении головного мозга.

Нейрон: как устроена нервная клетка

Нейрон — клетка, приспособленная для приёма и передачи сигналов. В нём три части.

• Тело с ядром — здесь собираются вещества, нужные клетке.
• Дендриты — короткие ветвистые отростки, как антенны. Они принимают сигналы от других клеток и ведут их к телу.
• Аксон — один длинный отросток, по которому сигнал уходит от тела к следующей клетке или к мышце. У многих нейронов аксон покрыт миелиновой оболочкой — жировой изоляцией с короткими промежутками. Импульс перескакивает от промежутка к промежутку и мчится намного быстрее: по толстым покрытым волокнам — до сотни метров в секунду, по тонким голым — около метра.

Тела нейронов вместе образуют серое вещество мозга, а покрытые миелином отростки — белое: светлым его делает жир оболочки.

Нейроны бывают трёх видов по работе. Чувствительные несут сведения от рецепторов в мозг. Вставочные лежат внутри мозга и связывают нейроны между собой — их больше всего. Двигательные несут команды от мозга к мышцам и железам.

Нерв и нейрон — не одно и то же. Нейрон — одна клетка. Нерв — пучок из тысяч отростков разных нейронов, упакованный в общую оболочку, как кабель из множества проводов. В одном нерве могут идти и чувствительные, и двигательные волокна.

Синапс: как сигнал переходит с клетки на клетку

Нейроны не срастаются друг с другом. Между окончанием аксона и следующей клеткой остаётся узкий зазор — синаптическая щель. Место контакта называется синапсом.

1. Электрический импульс добегает по аксону до окончания.
2. Окончание выбрасывает в щель порцию химического вещества — медиатора. Их много разных, например ацетилхолин передаёт команду с нерва на скелетную мышцу.
3. Медиатор пересекает щель и садится на рецепторы следующей клетки, как ключ в замок.
4. В следующей клетке возникает новый электрический сигнал — или, наоборот, её работа тормозится, если синапс тормозный.
5. Медиатор быстро разрушается или всасывается обратно, и синапс готов к новому сигналу.

Благодаря синапсам сигнал идёт только в одну сторону, а мозг может его усиливать, ослаблять и перенаправлять. Когда мы учимся, одни синапсы крепнут, другие ослабевают — на этом держится и память.

Рефлекторная дуга: что происходит, когда отдёргиваешь руку

Рефлекс — автоматический ответ организма на раздражение при участии нервной системы. Путь сигнала при рефлексе называют рефлекторной дугой. Разберём его на примере: вы коснулись горячего чайника.

1. Рецептор. Болевые и тепловые окончания в коже пальцев возбуждаются.
2. Чувствительный нейрон. Импульс бежит по его отростку в составе нерва руки к спинному мозгу.
3. Вставочный нейрон в сером веществе спинного мозга мгновенно переключает сигнал.
4. Двигательный нейрон получает команду и посылает импульс к мышцам руки.
5. Рабочий орган. Мышцы-сгибатели сокращаются, и рука отдёргивается.

Самое интересное — порядок событий. Рука уже отдёрнулась, и только потом вы чувствуете боль и понимаете, что случилось. Дело в том, что дуга замкнулась в спинном мозге, а копия сигнала ещё поднималась к головному. Такой короткий путь экономит доли секунды и спасает кожу от ожога.

Ещё проще коленный рефлекс, который проверяет невролог молоточком. Удар по сухожилию под коленной чашечкой растягивает мышцу бедра, чувствительный нейрон передаёт сигнал в спинной мозг прямо на двигательный, без вставочного, — и голень подпрыгивает. Если рефлекс слишком слабый или слишком сильный, врач понимает, на каком уровне может быть неполадка.

Есть рефлексы и сложнее — условные, выработанные опытом. Слюна при виде лимона, желание встать, когда звенит звонок с урока, — дуги этих рефлексов проходят через кору головного мозга.

Почему «пробегают мурашки»

Кожа покрывается мурашками от холода или от сильного волнения — от любимой песни, страшной истории. Это работа симпатического отдела: он сокращает крошечные мышцы у корней волос, и те приподнимаются. Нашим далёким предкам с густой шерстью это помогало держать тепло и казаться крупнее, а у нас от механизма осталась только «гусиная кожа». Сознательно вызвать её почти никто не может — вот хороший пример того, как вегетативная система работает без спроса.

Когда к неврологу

Вызывать скорую сразу — если внезапно онемела или ослабла рука, нога или половина лица, перекосилась улыбка, стала невнятной речь, резко упало зрение на один глаз, появилась внезапная очень сильная головная боль. Так проявляется инсульт, и счёт идёт на часы.

К неврологу планово — при частых головных болях, головокружениях, онемении и покалывании в руках или ногах, дрожании рук, боли в спине, которая отдаёт в ногу или руку, при нарушениях сна и памяти, которые мешают жить. Невролог проверит рефлексы, чувствительность и силу мышц и по ним поймёт, какой отдел мог пострадать.

Нервная система связывает все остальные системы организма. Как они устроены вместе, рассказывает обзор строения тела человека.