Морфофункциональные закономерности в деятельности нервной системы

Деятельность ЦНС основана на вертикальной организации управления и строится по рефлекторному принципу. Рефлекс — это реакция организма на раздражение рецепторов при обязательном участии ЦНС. Рефлекс является функциональной единицей деятельности нервной системы. Совокупность образований, участвующих в осуществлении рефлекса, называется рефлекторным кольцом (ранее некорректно обозначалась как рефлекторная дуга (обычно это более или менее сложные нейронные цепи). Часть дуги, которая воспринимает раздражение и приводит импульсы в ЦНС, называется афферентной, а часть дуги, которая отводит ответный импульс к рабочему органу, — эфферентной.
В настоящее время принцип рефлекторной дуги дополняется понятием об обратной связи. Обратная связь — это система передачи информации от исполнительного органа к командным центрам (обратная афферентация). Благодаря ей центры регуляции постоянно получают сведения о том, как выполняются посылаемые ими команды. Сведения сличаются с намеченной программой действий. Это позволяет осуществлять автоматизированную саморегуляцию различных функций, вносить поправки в производящиеся действия.
Различают поверхностные рефлексы, которые вызываются со слизистых оболочек (корнеальный, рефлекс с мягкого неба) и с поверхности кожи (брюшные, подошвенные), и глубокие рефлексы (сухожильные, надкостничные, глубокие брюшные рефлексы).

Нервные центры

Комплекс нейронов, участвующих в регуляции какой-либо функции и функционально объединенных для этой цели, обозначается как нервный центр. Нейроны нервного центра могут находиться друг от друга на значительном расстоянии, на различных «этажах» нервной системы. Следует учесть, что хотя и существуют понятия «дыхательный центр головного мозга», «центр терморегуляции», «центр мочеиспускания», в реализации имеющихся у центров задач участвуют и многие иные образования нервной системы.

Функциональные системы. Принципы системогенеза

Функциональная система (ФС) — объединение различных "нервных элементов в целях обеспечения какой-либо функции. ФС всегда имеет большие возможности, нежели простая сумма возможностей каждого отдельного образования, входящего в ФС. У ребенка созревание ФС происходит в определенной последовательности.
Важнейшими ФС, например, являются зрительная и слуховая. Еще более сложны интеллектуальная сфера и нервные механизмы, ее обеспечивающие. Основы учения о системогенезе заложены выдающимся отечественным физиологом П. К. Анохиным.
Существует общая последовательность образования различных отделов нервной системы в процессе эмбрионального развития: сначала эволюционно более древние, затем — более молодые. Вместе с тем отдельные компоненты ФС, иногда принадлежащие к различным филогенетическим уровням, могут формироваться примерно одновременно. Посистемное созревание нервных элементов, в том числе принадлежащих к разным филогенетическим уровням, обозначается как системогенез.
Имеются несколько важнейших принципов системогенеза.

Первый: ФС формируются не одновременно, а по мере жизненной необходимости, обусловленной условиями существования организма. Так, сначала системы реализации сосания, глотания, дыхания, затем — зрения, слуха и проч.

Второй: меж- и внутрисистемная гетерохрония. Межсистемная гетерохрония — неодновременные закладка и формирование разных ФС (например, сосание и зрительный или слуховой контроль). Внутрисистемная гетерохрония — постепенное усложнение формирующейся функции. У новорожденного любое раздражение ладони вызывает сжимание кисти в кулачок, но затем схватывание становится более избирательным. Внутрисистемная гетерохрония связана с дозреванием элементов данной функциональной системы и установлением связей между различными системами. Так возникает зрительно-моторная координация: от поначалу автоматической фиксации взгляда на предмете, случайно попавшем в поле зрения, ребенок переходит к активному зрительному поиску.
К б-7-му месяцам жизни ребенок приобретает способность разглядывать предмет, и разглядывание становится важнейшим способом изучения окружающего мира. Вскоре появляется возможность взять интересующий предмет в руки, добраться до него, перекладывать его из одной руки в другую (в 9-10 месяцев). Это требует координации активности зрительного и моторного центров.
Концепция системогенеза позволяет понять причины строгой последовательности и преемственности этапов нервно-психического развития: сначала становится возможным удерживать голову и только затем — сидеть, на следующем этапе — стоять, затем — ходить.

По различным причинам возможно равномерное недоразвитие целостной ФС или недоразвитие отдельных ее звеньев с установлением аномальных связей между нервными центрами.

Головной мозг как интегратор различных функциональных систем

Головной мозг выступает как интегратор совокупности различных ФС. Нервно-психическое развитие ребенка совершается неравномерно как в целом, так и в отношении отдельных нервно-психических функций. Обычно наиболее радикальные изменения «привязаны» к определенным возрастным этапам: некоторые функциональные системы уже практически полностью сформированы, другие только начинают формироваться. На следующем этапе лидеры и аутсайдеры могут поменяться местами (принцип гетерохронии). Так, зрение и слух как функции уже осуществляются, а речевая функция еще не развита.
На разных возрастных этапах каждая ФС развиваются в соответствии с собственными генетически обусловленными «графиками». При этом нежелательно как преждевременное угасание элементарных форм деятельности, так и запоздалая их инволюция — это помешает становлению новых, более совершенных реакций.
Редукция примитивных форм может протекать в форме их включения в более сложные варианты деятельности. Задержка развития требует адекватного врачебного и/или педагогического вмешательства для коррекции.

Компенсаторные возможности мозга. Динамическая локализация функций в коре больших полушарий

Системная организация работы мозга, системность в обеспечении мозговых функций приводит к тому, что в условиях взаимосвязи и взаимозависимости различных отделов и образований мозга недоразвитие или нарушение одной из функций сопровождается недоразвитием другой или даже нескольких функций. Вместе с тем компенсаторные возможности мозга, в том числе детского мозга, весьма значительны.
В частности, отсутствие 100% специализации нейронов коры в детском возрасте предопределяет широчайшие возможности образования ассоциативных связей. Поэтому разрушение участка мозга не ведет к стабильному дефекту функции, так как сохраненные участки коры могут взять на себя выполнение функции разрушенных нейронов.
Компенсаторные возможности мозга очень велики. Так, объем информации, которую может усвоить мозг человека, достигает примерно 1020 единиц. Это соответствует информации миллионов книг. Как известно, из имеющихся в мозге 15 млрд клеток человек использует лишь 4%, однако это не повод упрекать мозг и его обладателя в лености. Во-первых, мозг работает рационально: в каждый конкретный момент избирательно активизирована именно та функция и та система, которые необходимы для выполнения имеющейся задачи. Это дает минимизацию затрат энергии. Во-вторых, избыток числа клеток необходим для обеспечения их асинхронной работы: это уменьшает опасность синхронного разряда как причины эпилептического припадка. В-третьих, избыточное число клеток мозга эволюционно обусловлено и предназначено, по-видимому, для возможной компенсации функций при повреждениях мозга. В-четвертых, судя по всему, избытка нейронов в функциональном отношении, несмотря на их огромное количество, нет, так как степень компенсации функций при страдании мозга часто малоудовлетворительна, и это диссонирует с заложенным в мозге «запасом прочности». Так что формальные представления о 4% работающих клеток поверхностны.
Известно, что неполноценность механизмов мозга нарушает процесс развития и обучения. При этом нарушения касаются различных уровней нервной системы: расстройства могут касаться ввода информации, или ее приема, или переработки, или всех этих уровней.
Большие резервы, скрывающиеся в компенсаторных механизмах нервной системы, используются в процессе реабилитации лиц с особенностями развития.

Периоды наибольшей ранимости мозга

При формировании функциональных систем существуют определенные критические периоды, когда система максимально готова для развития и установления межсистемных отношений. Периоды, ограниченные по времени, когда происходит оформление функциональных ансамблей, называют критическими периодами развития. Максимальная ранимость формируемой функции в этот период сочетается с наибольшей эффективностью корригирующих мероприятий.
Так, для формирования речевой функции отпущен определенный отрезок времени. При поражении речевых центров у ребенка со сформированной речью возможна достаточная компенсация, но в сроки до 8-10 лет. Механизмы для формирования речи (опережающее обеспечение функции) активизированы уже на первом году жизни ребенка, но при отсутствии подкрепления они постепенно угасают. Дефекты слуховой функции (например, недиагностированная врожденная тугоухость) приводят к концу 1-го года жизни ребенка к угнетению предречевых действий (гуление, лепет).

Задержки формирования ФС, межсистемной интеграции, наличие минимальной мозговой дисфункции затрудняют процесс обучения и воспитания. Неверно подобные случаи ассоциировать с неспособностью или интеллектуальной недостаточностью; эти расстройства поддаются хорошей коррекции.