Центральная нервная система (central nervous system)

ЦНС — это та часть НС, к-рая находится внутри черепа и позвоночного столба, получает нервные импульсы от расположенных по всему телу сенсорных рецепторов, регулирует происходящие в организме процессы, организует и направляет поведение. Анатомически ЦНС состоит из головного и спинного мозга, «плавающих» внутри полости черепа и позвоночного канала в вязкой среде, называемой спинномозговой жидкостью, или ликвором. Ликвор заполняет полости головного и спинного мозга и служит в качестве защитной подушки, предохраняющей их от повреждений. Ткань ЦНС, кроме того, защищена тремя оболочками, называемых мозговыми. Наружная и самая прочная, твердая мозговая оболочка (dura mater) прикреплена к внутренней поверхности черепа и позвоночного канала и, наподобие кожуха, окружает довольно тонкую мембрану из эластичной волокнистой ткани — паутинную оболочку (arachnoid), внутри к-рой циркулирует ликвор. Мягкая мозговая оболочка (pia mater), являясь внутренней, плотно соединена с поверхностью головного и спинного мозга.

Основной структурной единицей нервной ткани яв-ся нервная клетка, или нейрон, — специализированная клетка удлиненной формы (длиной от нескольких микрон до нескольких футов [С учетом длины аксона. — Примеч. науч. ред.]), чья повышенная реактивность и проводимость позволяет ей распространять, или проводить, электрический импульс вдоль своей протяженной части, а также хим. путем возбуждать соседние нейроны, к-рые передают возбуждение дальше в точках специализированных переходов, наз. синапсами. НС состоит из миллиардов нейронов, к-рые связывают между собой все части организма, контролируя и регулируя его работу. Нейроны-рецепторы, подобно ветвям дерева, ведут внутрь, к более крупным ответвлениям, а от них к большим стволам, называемым нервами, к-рые входят в ЦНС и направляются вверх к головному мозгу, образуя восходящие пути. Нейроны-эффекторы дают начало нисходящим путям, к-рые выходят из ЦНС в виде многократно разветвляющихся нервов, чье назначение — регулировать работу всех мышечных тканей и, следовательно, деятельность всего организма. Двенадцать билатеральных пар черепных нервов выходят непосредственно из ствола головного мозга. От спинного мозга отходит 31 билатеральная пара спинномозговых нервов, к-рые выходят из ЦНС через отверстия между соседними позвонками. Каждый спинномозговой нерв состоит из входящих (рецепторных) и выходящих (эффекторных) волокон, но в месте соединения со спинным мозгом разделяется на задние (сенсорные) и передние (моторные) корешки.

Т. о., спинной мозг яв-ся общей шинной структурой для восходящих и нисходящих нервных путей, но свойством ЦНС яв-ся связность. Поэтому мы находим здесь третий тип нейронов — вставочные нейроны. Они соединяют эффекторные и рецепторные нейроны и за счет разветвления своих окончаний могут образовывать синапсы на каждом из своих концов с сотнями др. нейронов. Функциональной единицей НС яв-ся рефлекторная дуга, к-рая связывает нейроны — рецепторы и эффекторы — т. о., что раздражитель рецептора, способный вызвать в нем нервный разряд, автоматически инициирует разряд в нейроне-эффекторе, к-рый вызывает определенную реакцию к.-л. мышцы или железы. Нек-рые рефлексы крайне просты, большинство же имеют довольно сложное строение. ЦНС организована иерархическим образом: высшие центры стимулируются низшими и воздействуют на последние, так что постепенно усложняющиеся рефлексы занимают в ЦНС все более высокое положение. В спинном мозге находятся рефлекторные центры мускулатуры туловища, конечностей и шеи. Рефлекторный центр дыхания локализован в основном в стволовой части головного мозга, прилегающей к спинному мозгу. Гомеостатические реакции зависят от рефлексов еще более высокого уровня, центры к-рых находятся в гипоталамусе, к-рый может вызывать определенные мотивационные состояния, такие как чувство голода и жажды. Предполагают, что посредством постепенно усложняющихся рефлексов (нек-рые из них яв-ся врожденными, но большинство приобретается путем научения) осуществляются все функции ЦНС, включая высшие психич. функции, локализованные в структурах головного мозга. Принцип симметрии — еще один принцип организации ЦНС. Структуры, имеющие среднюю линию, такие как спинной мозг, состоят из двух симметричных половин. Др. структуры удвоены, подобно двум полушариям головного мозга. Большинство волокон в них пересекают среднюю линию (напр., левое полушарие управляет правой рукой).

Головной мозг — это орган, отличающийся исключительной сложностью своих составных частей и функций, — реальность, часто ускользающая от внимания при его кратком описании. Тем не менее многое уже известно об организации его проводящих (восходящих и нисходящих) путей. Значительную часть ЦНС составляет белое вещество, представляющее собой заключенные в оболочку отростки или продолжения нервных клеток, короче говоря — нервные волокна, пучки к-рых служат признаком проводящих путей (трактов). Тела нервных клеток не покрыты оболочкой и предстают в виде серого вещества, скопления к-рого указывают на центры активности, называемые ядрами.

С макроанатомической т. зр., головной мозг можно условно разделить на три части: а) мозговой ствол, части к-рого (продолговатый мозг, мост, средний мозг) содержат ядра ретикулярной формации ствола мозга, имеющей жизненно важное значение для функционирования сознания и обеспечения уровня возбуждения верхних отделов головного мозга; б) мозжечок, или малый мозг, — центр тонкой регуляции и координации двигательной активности; в) большой мозг, или собственно головной мозг, представляющий для психологии наибольший интерес в силу его организующей роли в осуществлении высших психич. функций и проявлении эмоций. Между стволом мозга и большим мозгом находятся таламус и гипоталамус. Таламические ядра преимущественно выполняют функции интеграции и передачи сенсорных импульсов высшим структурам большого мозга. Ядра гипоталамуса, напротив, играют важную роль в регулировании гомеостатических реакций и в интегрировании рефлексов ядер лимбической системы, расположенных в глубоких структурах большого мозга и отвечающих за переживание и выражение эмоций.

Глубоко испещренная извилистыми бороздами серая наружная поверхность головного мозга — кора больших полушарий — яв-ся конечной станцией сенсорных путей и местом начала двигательных трактов. Значительная часть этой области отведена ассоциативным зонам вставочных нейронов, сложные взаимосвязи между к-рыми дают начало памяти, речи, целенаправленному поведению и, в целом, высшим психич. функциям.

Карты проводящих путей, передаточных («релейных») станций, сенсорных и моторных зон головного мозга были составлены преимущественно с помощью физ. и физиолог. методов. Но природа высших психич. процессов чел. остается неуловимой, поскольку их невозможно нанести на карту подобным образом. Как заметил Дж. Минклер, структура и функции нервной ткани столь переплетены, что должны изучаться вместе. На нек-рых уровнях ЦНС соответствующие им функциональные элементы яв-ся физиолог. Др. уровни лучше всего изучать через обособленные поведенческие акты. Однако еще более сложные функции головного мозга требуют тщательного исслед. сложных структур или стилей поведения, а изучение наивысших уровней функционирования головного мозга перерастает в поиск ответов на вопросы, касающиеся интеллекта, логики, воли и сознания, к-рые сами столь же трудно постижимы, как и головной мозг.

Т. о., исслед. ЦНС у людей — это изучение деятельности головного мозга и отношений между мозгом и психикой (душой), область, к-рой интенсивно занимается психология. Связь между головным мозгом и психикой надежно установлена и была подмечена еще в далеком прошлом. Ч. Дж. Голден указывает, что Пифагор, за 500 лет до н. э., связывал головной мозг и мышление человека. А во II в. н. э. Гален из Пергама наблюдал, как повреждение мозга у гладиаторов отражается на сознании, и описал, как животные полностью теряли чувствительность при сдавливании их головного мозга.

Гален ошибался, приписывая психич. функции заполненным жидкостью полостям (желудочкам) головного мозга, — взгляд, к-рый тем не менее продержался до эпохи Возрождения. Совр. концепции функционирования головного мозга начали возникать не раньше XIX в. Столь поздний срок их появления — следствие виталистских и ошибочных взглядов как на мозг, так и на психику, к-рые сохранялись до тех пор, пока не стал формироваться более научный и редукционистский подход к деятельности мозга и поведению. В конце XIX в. Сантьяго Рамон-и-Кахаль выдвинул нейронную теорию, за которую он получил Нобелевскую премию в области физиологии в 1906 г., в том самом году, когда Ч. С. Шеррингтон, разработавший концепцию рефлекторной дуги, опубликовал сообщение об интегративных механизмах НС. Труды Галена по поведенческой оценке индивидуальных различий внесли большой вклад в зарождающуюся науку об измерении психич. явлений — психометрию (психометрику). Дж. Б. Уотсон переориентировал психологию на изучение поведения вместо ментальных состояний; он и Б. Ф. Скиннер внесли вклад в теорет. и прикладную науку о поведении, к-рая тесно переплелась с биологией в том, что касается проведения исслед. головного мозга и поведения.

НС, такая простая, если рассматривать по отдельности ее осн. элементы, имеет очень сложное устройство. Как заметил Дж. И. Хаббард, легко представить себе нейронные структуры, способные заставлять мышцы сокращаться, а железы выделять секрет, но трудно вообразить подобные структуры, позволявшие стареющему Бетховену сочинять произведения, к-рые он не мог более слышать. Абсолютная сложность взаимосвязей, к-рая могла бы позволить реализацию столь сложных поведенческих актов, поистине бросает вызов челов. разуму. К примеру, под одним квадратным сантиметром поверхности мозга могут помещаться около 5 млн нейронов, каждый из к-рых имеет синаптические контакты примерно с 600 другими нейронами. Фактически в любом конкретном поведенческом акте может участвовать буквально вся толща и поверхность головного мозга: «хотя можно локализовать основные, элементарные навыки, все наблюдаемое поведение являет собой сложное взаимодействие множества таких элементарных форм, так что головной мозг как единое целое принимает участие в большинстве поведенческих актов».

Чтобы понять, как работает мозг (и, возможно, вся ЦНС), необходимо осмыслить его как единое целое. Однако в силу ограничений теории, накопленных знаний и, быть может, пределов наших способностей мы должны приближаться к пониманию целого через изучение его составных частей, рассматривая их на разных уровнях и с разных т. зр. Т. о., полное понимание устройства и работы ЦНС лежит за рамками какой-то одной дисциплины. Психологи предложили и развили ряд моделей сознания (mind), совместимых с известными фактами о функционировании мозга. Пользуясь открытиями в области нейронауки, они разрабатывают модели поведения чел. и, как правило, вносят вклад в понимание связей между мозгом и поведением путем исслед. в области эксперим. и клинической нейропсихологии.

Нейропсихологи-экспериментаторы давно уже изучают такие проблемы, как расстройства поведения, вызванные контролируемыми разрушениями и др. повреждениями ткани ЦНС у животных. Нейропсихологи-клиницисты все чаще принимают во внимание качественные и количественные аспекты поведения при выполнении специальных заданий, чтобы определить (дедуктивно или индуктивно) вероятное место и характер поражений мозговой ткани у людей. Точность таких оценок достигла весьма высокого уровня, и поведенческое картирование различных форм прочности и недостаточности находит все большее применение в лечении и реабилитационных мероприятиях.

См. также Гипоталамус, Головной мозг, Лимбическая система, Ретикулярная активизирующая система, Черепные нервы

Р. Энфилд