«Мозг и нервная система». Глава из книги

Рефлексы спинного мозга

Для понимания работы рефлексов нам необходимо объяснить понятие рефлекторной дуги. Это нервный путь, который проходят импульсы, начиная с возникновения стимула (раздражителя) и заканчивая ответной реакцией на него. Рефлекторная дуга образована несколькими нейронами. Рефлекторные реакции спинного мозга возникают в ответ на врождённо значимые стимулы. Вспомни, приходилось ли тебе когда-нибудь одёргивать руку от горячего утюга или сковородки, чтобы не обжечься. На самом деле, команду одёрнуть руку подал твой спинной мозг благодаря слаженному действию цепочки нейронов, которые не позволили тебе получить сильный ожог.

Прикосновение к горячему предмету — это сильный болевой стимул, в ответ на который в чувствительных нейронах возникает целая серия потенциалов действия. Они доходят до вставочных нейронов задних рогов спинного мозга, обрабатывающих информацию о случившемся. Оттуда мотонейронам передних рогов поступает команда одёрнуть руку. При принятии решения вставочные нейроны учитывают команды, полученные от головного мозга и других чувствительных нейронов.

Ты одёргиваешь руку в тот же момент, когда понимаешь, что тебе стало горячо. То есть вставочные нейроны одновременно воспринимают команды от мозга и импульсы от чувствительных нейронов, чтобы как можно скорее одёрнуть руку. Но если ты находишься на приёме у дантиста, где тебе собираются сверлить зуб, ты вряд ли станешь отталкивать врача. В этом случае мозг как бы понимает всю необходимость предстоящей боли и тормозит двигательную функцию.

Такой рефлекс, как одёргивание, называется сгибательным полисинаптическим, потому что в нём задействовано большое количество нейронов и связывающих их синапсов. «Поли» на латыни значит «много».

Из-за большого количества синапсов, а значит, длинного пути передачи информации полисинаптические рефлексы более медленные. Большое количество нейронов и синапсов позволяет эффективнее влиять на работу рефлекторной дуги. Именно поэтому возможен произвольный контроль — вспомни пример с дантистом.

Другой тип рефлексов — моносинаптические, которые реализуются значительно быстрее, потому что их рефлекторная дуга не содержит вставочных нейронов.

Пример моносинаптического рефлекса — коленный рефлекс. Также коленный рефлекс является частным случаем так называемых миотатических рефлексов, то есть рефлексов на растяжение.

Итак, коленный рефлекс позволяет нашей мышце возвращаться в исходное положение. Он, действительно, моносинаптический, в его реализации участвует всего один синапс. Рефлекторная дуга в этом случае образована всего двумя нейронами.

Первый из них находится в спинномозговом ганглии — это особая сенсорная система мышечной чувствительности. Это система, а значит, и этот нейрон анализирует движения мышц, в нашем случае — четырёхглавой мышцы бедра, которая участвует в коленном рефлексе. Дендриты этого нейрона оплетают четырёхглавую мышцу, самую крупную мышцу нашего организма, изнутри.

Второй нейрон — двигательный. В нём возникает потенциал действия в ответ на растяжения, и он посылает сигнал обратно в мышцу. Так что, когда доктор стучит молоточком по твоей коленке, он попадает по сухожилию, которое вызывает растяжение четырёхглавой мышцы, чувствительный нейрон передаёт сигнал о растяжении двигательному нейрону напрямую, а не через посредников, а двигательный нейрон подаёт в ту же мышцу сигнал о сокращении.

Таким образом, смешная на практике процедура проверки коленного рефлекса при более глубоком рассмотрении становится очень важной. Забавно проявляющийся в «отскакивании» ноги коленный рефлекс на самом деле отвечает в нашем организме за поддержание позы.

Когда ты едешь в метро и держишься за поручень, ты не думаешь об этом, твой мозг занят чтением книги или просматриванием ленты в твоём смартфоне. Стоит поезду начать тормозить, а тебе немного смещаться в сторону, и мышцы предплечья сократятся, и твои пальцы вцепятся в поручень сильнее, чтобы не дать тебе упасть. Всё потому, что в мышцы предплечья встроен такой же миотатический рефлекс.

В случае с миотатическим рефлексом мышца сокращается одновременно с тем, как мозг понимает, что поезд начал тормозить. Для наших предков, которые прыгали по деревьям, перемещаясь с ветки на ветку, поддержание позы было крайне важно. Это позволяло сохранять заданный уровень сокращения мышц при дополнительной нагрузке.

Не стоит забывать, что помимо возбуждающих нейронов рефлекторная дуга может включать в себя ещё и тормозные. С работой этих нейронов связан другой тип рефлексов — обратные миотатические рефлексы.

Обратные миотатические рефлексы направлены на расслабление мышцы в случае, если она растянута слишком сильно. Основная его функция — защита от травм, связанных с избыточным растяжением.

Сигнал, поступающий от чувствительных нейронов к вставочным, должен вызывать возбуждение одной группы двигательных нейронов (мотонейронов) и торможение другой.

Существует множество двигательных рефлексов, работа которых непосредственно связана со спинным мозгом.

Это чихание, кашель, зевота, глотание, мигание и другие. Травмы спинного мозга приводят к нарушениям в его работе, тогда рефлексы могут проявляться у человека совсем не так, как мы привыкли.

Рассмотренные выше рефлексы и рефлекторные дуги относятся к соматическим, то есть приводящим к сокращению или расслаблению скелетных мышц. Однако в спинном мозге замыкаются и вегетативные рефлексы.

В этом случае вставочные нейроны посылают команду не к двигательным нейронам в передние рога серого вещества, а к нейронам вегетативной нервной системы в боковые рога.

Так, например, переполнение предсердий кровью вызывает активацию рецепторов, лежащих в стенке. Результатом становится учащение работы сердца и снижение растяжения предсердий. Особенностью вегетативных рефлексов является тот факт, что мы можем не ощущать их протекание, соматические рефлексы, даже непроизвольные, мы, как правило, ощущаем.