Прошло немногим более ста лет с появления книги И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863), а физиологическая наука, взявшая на вооружение объективный метод исследования механизмов деятельности высших отделов мозга, сделала огромный скачок вперед в познании закономерностей деятельности и поведения животного и человека.
Рис. Схема движения сигнала от воспринимающего аппарата — до исполнительного (рефлекторная дуга).
Работа нервной системы представляет собой миллиарды клеток, имеющих многочисленные, порой очень длинные ответвления (корешки), которые протянулись ко всем органам и системам организма. К нервной системе относятся и те образования (рецепторы), которые в процессе развития животных и человека обрели способность воспринимать внешние и внутренние раздражения, например, аппарат слуха или зрения, температурной или тактильной чувствительности, мышечно-суставного чувства (проприоцепторы) и др.
С клетками нервной системы связана наша работоспособность, периодизация и жизненные ритмы функционирования всех органов и систем человека.
Именно нервные клетки на протяжении всей нашей жизни работают с большим напряжением. Они легко ранимы и быстро истощаются. Поврежденные же клетки практически не восстанавливаются. Все это и заставляет относиться к ним с большой бережливостью, искать, путей сохранения оптимальной работоспособности нервных клеток и расширения функциональных возможностей нервной системы в целом.
Из рецепторного (воспринимающего) аппарата, нервного проводящего пути и определенных групп мозговых клеток состоит анализатор, через который поступает в центральную нервную систему информация о состоянии наших органов, положении тела в пространстве, окружающих нас предметах, температуре воздуха, атмосферном давлении и т. п.
А — кора головного мозга; Б—подкорковые образования; В — гормональная система; Г — мышечная система.
Удивительной особенностью нервной системы является способность не только воспринимать различные раздражения, но и подвергать их анализу, кумулировать в определенных звеньях, передавать на исполнительные «инстанции».
Многочисленные преемники замечательных отечественных физиологов И. М. Сеченова, И. П. Павлова, Н. Е. Веденского, А.А. Ухтомского в своих исследованиях показали многообразие и сложную архитектуру взаимосвязей организма с внешней и внутренней средой, основанную на условно-рефлекторных реакциях. Последние способны совершенствоваться и закрепляться.
Современные представления об образовании условных рефлексов чрезвычайно сложны и не могут рассматриваться изолированно, вне учета роли особых нервных образований — ретикулярной формации желез внутренней секреции, принципов обратной связи и др. Например, академик П. К. Анохин, развивая идеи рефлекторной деятельности, показал, что рефлекс осуществляется не по дуге, а является производным определенного замкнутого физиологического цикла. Такой переход от структурной схемы дуги к схеме «кольца» является не только признанием принципа обратной связи, но, главным образен, изменением точки зрения на рефлекторную деятельность. На смену представлениям о рефлекторной деятельности как цепочке элементарных рефлексов пришла точка зрения, что реагирование на окружающую среду — это непрерывный циклический процесс. Именно такого взгляда на физиологическую схему условного рефлекса сейчас придерживаются отечественные и зарубежные ученые, такие, как Н. А. Беренштейн, Ф. П. Ведяев, И. М. Гольдфанд, Ю. И. Данько, Б. Ф. Сергеев, Хнггннс, Холланд, Конорский, Ландаль, Мэгун и др. (рис. 2).
Сложнейшие механизмы рефлекторной деятельности, конечно, не могут оставаться вне контроля корковых отделов центральной нервной системы. «Верховная» координация функций со всеми свойственными для нее процессами остается за корой головного мозга.
В настоящее время каждый значительный акт реактивной деятельности рассматривают как «решение (или попытку решения) определенной задачи действия, то есть выработки программы действия». При этом оба процесса: программирование и осуществление действия, по выражению Н. А. Беренштейна, — протекают в условиях «жизненного цейтнота».
В повседневной жизни человека: в труде, быту, при занятиях спортом, — центральным вопросом остается возможность срочной переработки обильной информации, поступающей с рецепторного аппарата, и тех путей решения, которые возникают перед организмом (его нервной системой) в связи со складывающейся ситуацией в его деятельности.
Современному культурному человеку хорошо известно, что его поведение, деятельность, черты характера обусловлены особенностями функционирования нервной системы, ее биологическими свойствами.
Еще Гиппократ делил всех людей на сангвиников, холериков, меланхоликов и флегматиков, имея в виду, что одни горячи, как кровь, другие легко возбудимы, третьи, наоборот, трудно возбудимы, а четвертым присуща уравновешенность характера.
Один из основоположников современного учения о нервизме И. П. Павлов считал, что свойства нервной системы обусловлены такими качествами, как сила нервного процесса, его подвижность и соотношение возбудительных и тормозных процессов.
Работа нервной системы, сила нервного процесса, или степень истощаемости нервной системы, имеет общебиологическое значение и определяет предел работоспособности нервных клеток. Сила нервного процесса определяет способность человека выполнять большой объем работы с сохранением заданного ритма и темпа. Наоборот, при слабости нервного процесса наступает быстрое истощение деятельности, она становится неустойчивой, затухающей, аритмичной.
Второе свойство — подвижность нервных процессов — проявляется в быстроте замыкательных реакций, в скорости смены возбуждения торможением и возврата к первоначальному состоянию. Это скорость распространения (иррадиация) возбудительного процесса по нервной системе, его концентраций; в тех или иных отделах, группах клеток. Функциональная подвижность нервных процессов определяет скорость ответной реакции человека или его различных систем на поступающие сигналы раздражения. Она характеризует перестройку и приспособление организма к меняющимся условиям деятельности быта. От подвижности нервных процессов зависит диапазон устойчивости организма, широта его приспособительных реакций.
Э. Б. Коссовская видит проявление подвижности нервных процессов в том, как быстро человек, его органы и системы могут перестроить свое функционирование от уровня покоя к рабочему состоянию. Или, наоборот, от рабочего уровня перейти к состоянию покоя. Скорость протекания восстановительных процессов в период отдыха также определяется подвижностью нервных процессов.
Человек с высокой подвижностью нервных процессов быстро приспосабливается к новой обстановке, легко овладевает навыками.
Что касается соотношения тормозно-возбудительных процессов, то они могут быть уравновешенными или представлены преобладанием возбуждения над торможением.
По мнению И. П. Павлова, обратного соотношения у бодрствующего организма не может существовать, оно не является биологически оправданным. Вместе с тем в последнее время отдельные исследователи, в частности С. Д. Амром, выделяют лиц с преобладанием именно торможения над возбуждением.
Все эти качества (сила, подвижность и возбудительно-тормозные соотношения) взаимосвязаны, взаимообусловлены и имеют самое прямое отношение к пластическим свойствам нервной системы. Их можно сравнить со скульптором или художником и материалом, из которого создается произведение искусства.
Могут быть прекрасные руки ваятеля и совершенно негодный к творению материал или, наоборот, замечательные краски, глина, камень, но отсутствие таланта у художника. И в том и другом случае возможности к созданию произведения искусства остаются весьма и весьма ограниченными, а могут быть и обреченными на неудачу. Всегда торжествует лишь соединение этих двух факторов. Так и с человеком. Когда его нервная система характеризуется высокими пластическими свойствами (строительный материал!) и большой подвижностью нервных процессов (ваятель!), он быстро ориентируется в окружающей обстановке, легко и хорошо приспосабливаетсяк условиям работы, в короткий промежуток времени и четко переключается с одной деятельности на другую. В организме такого человека быстрее развиваются механизмы защиты против переохлаждения и перегревания, вредного действия различных микробов и т. п.
«Функциональная активность» к образованию условно-рефлекторных связей прошла длительный путь филогенетического (видового) совершенствования и теперь зависит не только от степени «зрелости» нервной системы, но и проявляется по-разному. Она зависит от условий, в которых организм существует и развивается.
По поводу взаимоотношений между функциональными «возможностями» и их реализацией в процессе именно индивидуального развития академик Л. А. Орбели писал, что чем больше остается свободы для выработки приобретенных форм поведения и для переплетения их с врожденными, тем шире открываются возможности данного вида.
В работах М. М. Кольцовой, В. Я. Кряжева, А. А. Логинова, В. М. Минаевой, И. Н. Филимонова, Минковского и др. показано, что у человека в первые дни и месяцы его жизни начинают развиваться и дифференцироваться те корковые отделы, которые обеспечивают соответствующее функционирование двигательного и кожного анализаторов. Это лишний раз подтверждает роль функции в развитии нервной системы.
Совершенствование условно рефлекторной деятельности идет по пути развития и шлифовки отдельных качеств, лежащих в основе поведения человека, силы, подвижности и уравновешенности нервных процессов, усиления значения второй сигнальной системы (слова, мышления) и уточнения взаимодействия ее с первой. Для процесса старения организма характерно нарушение деятельности нервной системы. При этом происходящие изменения обусловлены не столько анатомическими, сколько функциональными изменениями основных нервных процессов. С возрастом, когда в силу специфики работы, условий жизни, заболеваний, двигательная активность ухудшается, снижается и деятельность нервной системы: нарушается возбудительно-тормозной баланс, нервные процессы становятся более инертными, сила их падает, страдает замыкательная функция. В поведении такого человека появляется стремление к сохранению сложившихся условий быта, работы. Он менее охотно воспринимает различные реорганизации, внедрение нового, с большим трудом отказывается от привычек и переучивается.
Возрастной процесс совершенствования деятельности нервной системы и последующей ее инволюции при старении показали в своих исследованиях В, И. Великжанина, Н. Н. Заслина, Л. А. Новикова, А. Я- Кудряшова, Н. С. Мирзоянц, Хилла, Монниери и др.
Не будет преувеличением сказать, что бесконечное разнообразие связей организма со средой, непрерывное уравновешивание его функций с последней происходит посредством мышечной деятельности. Правда, в настоящее время такие связи не всегда внешне проявляются достаточно ярко. Это обусловлено эволюцией функций отдельных систем и организма в целом, развитием второй сигнальной системы. И все же работу мышц И. М. Сеченов рассматривает как определенное деятельное состояние мозга.
Единение нервных процессов и мышечных двигательных проявлений, с одной стороны, и подверженность их направленной тренировке, с другой, открывают пути к расширению функциональных возможностей центральной нервной системы.
Еще в 1929 г. Л. А. Орбели выдвигал идею создания широкой функциональной основы жизнедеятельности организма, предлагая в воспитании и обучении широко использовать упражнения на ловкость. Последние, оказывая влияние на пластические свойства центральной нервной системы, создают широкую функциональную базу к условно рефлекторной деятельности организма. По его мнению, это значит «…тренировать тренируемость организма».
Неоднократно И. П. Павлов возвращался к вопросам совершенствования высшей нервной деятельности. По его мнению, посредством повторных упражнений можно достигнуть многого. «…Ничто не остается неподвижным,— говорил он,— неподатливым, лишь бы были осуществлены соответствующие условия».
В разное время Н. А. Грациановым, Р. В. Силлай, Джонесом, Олсоном, Портером, Терманом и другими исследователями обращалось внимание на взаимосвязь между физическим развитием и умственными способностями.
Профессора 3. И. Бирюкова, М. Я. Горкин, В. В. Розен-блат, А. Д. Слоним, Г. Ф. Фольтборт, Матеев указывают, что определенное чередование повышения нервной деятельности с понижением ее работы, которое бывает при выполнении физических упражнений, оказывает тренирующее влияние на нервные процессы.
Лица, систематически занимающиеся физической культурой и спортом, отличаются уравновешенностью и хорошей подвижностью нервных процессов. В этом плане интересны данные, полученные сотрудниками нашей кафедры. Специально проведенное исследование показало, что работа нервной системы при занятиях спортом происходят положительные изменения в функциональном состоянии всех «этажей» нервной системы: коры головного мозга, подкорковых отделов и периферического нервно-мышечного аппарата. Функциональное состояние нервной системы спортсменов, по нашим данным, отличает возрастающая сила и подвижность нервных процессов и большая их уравновешенность. Причем эти характеристики четко коррелируются со стажем занятий и спецификой упражнений, преобладающих в тренировке спортсмена.
Возрастающая функциональная активность нервной системы неразрывно связана и с совершенствованием деятельности наших анализаторов: улучшается глазомер, ориентация в пространстве, точность движений и т. п.
Доказано также, что физические упражнения повышают эффективность последующей работы — особенно сложной, с умственным компонентом.
Физические упражнения и массаж являются эффективными средствами активного отдыха, восстановления работоспособности в первую очередь нервной системы. Влияние активного отдыха на утомленный организм человека сложно и многообразно.
Всякий труд, физический или умственный, неизбежно связан с утомлением, которое проявляется в снижении работоспособности. Утомление же рассматривается физиологами как защитная реакция в первую очередь нервной системы против перегрузки. Оно носит временный характер.
Профессором В. Э. Нагорным в лаборатории здорового режима Московского университета было установлено, что под воздействием умственных перегрузок во многих случаях наблюдается значительное повышение тонуса крупных и средних артериальных сосудов головного мозга и увеличение периферического сопротивления мелких сосудов. Данное обстоятельство заставило искать пути улучшения именно мозгового кровообращения в период отдыха.
М. И. Виноградовым, А. Ф. Вербовым, 3. М. Золиной, А. В. Коробковым, И. М. Саркизовым-Серазини, В. Э. Нагорным доказано, что работа нервной системы под влиянием различных физических упражнений массажа эти состояния могут быть в определенных границах изменены в лучшую сторону. А это оказывает существенное влияние на функцию головного мозга, способствует восстановлению его работоспособности.
По мнению В. Э. Нагорного, такими упражнениями являются;
а) циклические, выполняемые в медленном и среднем темпе: ходьба, бег и т. п.;
б) вовлекающие в работу мышцы плечевого пояса. Это поднимание рук вперед, в стороны, вверх; дуговые и круговые движения руками и др.;
в) связанные с умеренным раздражением вестибулярного аппарата. Например, наклоны или повороты головы, туловища;
г) все виды упражнений с произвольным расслаблением мышц;
д) вызывающие изменение гидростатического давления крови в сосудах головы (при отсутствии противопоказаний). Имеются в виду переходы от горизонтального положения к положению сидя, стоя, наклоны и др.;
е) различные варианты дыхательных упражнений. Следует иметь в виду, что на мозговое кровообращение оказывает влияние не только характер самих упражнений, но и последовательность их выполнения в комплексе, интенсивность, объем и место их в режиме дня.
Многие исследователи отмечают весьма благоприятное влияние массажа так называемой «воротниковой» зоны, шеи и головы.
Однако было бы глубоко ошибочным думать, что стимулирующая роль мышц для мозговой деятельности состоит в чисто механическом увеличении притока крови к мозгу. Мозг и мышцы представляют собой функциональное единство. Мышцы не могут сокращаться без нервных импульсов, а мозг, изолированный от влияния мышц, быстро теряет свою возбудимость даже при наличии достаточного кровоснабжения. По мнению М. Р. Могендовича, психический тонус в значительной мере определяется мышечным тонусом, так как у них одна основа — проприоцепция.
Физические упражнения создают мощный поток импульсов в центральную нервную систему. Возникают множественные очаги возбуждения. Отсутствие же или недостаток такой импульсации с мышц ведет к ухудшению работы мозга.
По мнению М. И. Виноградова, Н. В. Зимкина, Ю. К. Заморенова и Б. К. Заморенова, В. В. Розенблата, Г. В. Фольборта, работа нервной системы, а именно важнейшим механизмом улучшения работоспособности после выполнения физических упражнений является углубление торможения уже заторможенных нервных клеток и усиление возбудительного процесса в неработавших участках коры.
Работа нервной системы и положительный эффект активного отдыха во многом обусловлен характером самой работы, вызывающей утомление, то есть соотношением между глубиной торможения в утомленном «центре» и интенсивностью действия процесса утомления как раздражителя. Иначе говоря, при малой интенсивности утомления под влиянием активного отдыха процессы восстановления идут более эффективно, чем при пассивном отдыхе. При значительном же развитии утомления преимущество остается за пассивным отдыхом.
Интересно и то обстоятельство, что когда при активном отдыхе упражнения выполняются в медленном темпе, восстановительные процессы идут медленнее., чем при выполнении тех же комплексов, но в среднем или быстром темпе.
Таким образом, физические упражнения, мышечная работа — неизменный спутник нашей жизни. Это орудие развития организма, совершенствования его функций, приспособления к условиям существования.
С понижением двигательной активности связаны многий заболевания, старение.
Упражнения помогают нам бороться с усталостью, сохранять высокий уровень работоспособности и совершенствовать интеллект.
Статья на тему Работа нервной системы