Нервная система: взгляд изнутри

Как работает мозг и почему важны ощущения

Мы не можем видеть, как работает нервная система, но вам об этом расскажут поведение и обучение вашего ребенка. Они служат зримыми показателями сенсорной интеграции. Для более глубокого понимания сенсорной интеграции требуются знания о строении и функциях нервной системы. Эта глава поможет вам лучше понять нервные процессы, определяющие поведение и обучение ребенка. В ее первой части («Как работает мозг») мы обсудим структуру и функции мозга. Во второй («Почему ощущения важны») мы рассмотрим сенсорные каналы, их значение и развитие.

Обучение и поведение - зримые показатели сенсорной интеграции.

Как работает мозг

Краткий обзор

Нервная система состоит из двух больших полушарий мозга, мозжечка, ствола головного мозга, спинного мозгаи огромного количества нервов во всех частях тела. Каждая из этих структур содержит множество нервных клеток, называемых нейронами. У каждого нейрона есть волокна, проводящие электрические импульсы. Нейроны, передающие импульсы от тела к мозгу или внутри самого мозга, называются сенсорными нейронами', а двигательные нейроны посылают импульсы от мозга к мышцам и внутренним органам.

Главная задача нейронов - рассказывать нам о нашем теле и окружающем мире, а также организовывать и направлять наши действия и мысли. Во всех частях тела расположены чувствительные органы, или рецепторы, которые «ловят» сигналы от своей части тела подобно тому, как радиоприемник ловит радиосигналы. Рецепторы глаз улавливают световые волны, рецепторы носа - запахи, рецепторы мышц чувствительны к сокращению и расслаблению мышц. Каждый рецептор превращает энергию в поток электрических импульсов, идущий через сенсорные нервные волокна к спинному и головному мозгу.

Поток электрической энергии, направляющийся к мозгу, называется сенсорным сигналом.

Более 80% нервной системы участвует в образовании или организации сенсорного сигнала.

Используя сенсорный сигнал от рецепторов, спинной мозг, ствол головного мозга, мозжечок и полушария мозга формируют понимание, восприятие и познание, влияют на положение тела, движения, планирование и координацию движений, эмоции, мысли, память и обучение. Более80% нервной системы участвует в образовании или организации сенсорного входа. Иными словами, мозг выступает в основном в роли обработчика сенсорной информации. Обработка сенсорной информации чрезвычайно сложна, потому что в мозгу взаимодействуют между собой разные виды сенсорных сигналов. Сложная сенсорная обработка формирует в мозгу своего рода сообщение, а двигательные нейроны передают его телу. Каждая мышца имеет множество двигательных нейронов, и электрические импульсы в них заставляют мышцы сокращаться. Перевести взгляд и повернуть голову, чтобы взглянуть на что-то, двигать рукой и пальцами, чтобы манипулировать предметом, переместиться с места на место, - все это требует целого комплекса мышечных сокращений.

Координация и эффективность мышечных сокращений зависят от степени организации мозга. Сенсорная интеграция и есть процесс организации сенсорных сигналов, благодаря которому мозг обеспечивает эффективную реакцию (ответ) тела и перцепцию, формирует эмоции и мысли. Интеграция сортирует, упорядочивает и затем собирает все сенсорные сигналы вместе, формируя тем самым мозговую функцию.

Сенсорная интеграция - это организация сенсорных сигналов, благодаря которой мозг обеспечивает эффективные реакции тела и перцепцию, формирует эмоции и мысли.

Когда функции мозга не нарушены и сбалансированы, мы хорошо управляем движениями тела, легко учимся и адекватно себя ведем.

Части нервной системы

Здесь мы детальнее рассмотрим структуру и функции мозга. На рисунке 1 представлены части мозга, о которых пойдет речь в этой главе.

Нейрон

Подсчитано, что за одну секунду импульс распространяется по миллионам нейронов в разных частях мозга.

Нейрон - это основной элемент нервной системы. У среднестатистического человека около 12 миллиардов (12 000 000 000) нейронов. Это количество, почти вдвое превышающее нынешнее число жителей Земли, дает нам некоторое представление о сложности нервных функций.

Каждый нейрон состоит из тела клетки и волокна, разветвляющегося на более мелкие волокна. «Отростки» одного нейрона соединяются с множеством других нейронов. Большинство нейронов имеют тысячи ответвлений и с их помощью они связываются с тысячами других нейронов. Отростки разных нейронов переплетаются, как ветви деревьев в густом лесу, однако их взаимодействие куда сложнее. В каждом нейроне сигналы идут только в одном направлении, однако некоторые импульсы могут в конце концов возвращаться к исходному нейрону. Протекание электрических импульсов по этой запутанной сети делает возможным обучение и определяет поведение.

В течение секунды нервные волокна передают сотни импульсов, которые распространяются сразу во многих направлениях. Подсчитано, что за одну секунду импульс распространяется по миллионам нейронов во многих частях мозга. Именно поэтому один-единственный звук или, скажем, прикосновение к пальцу могут породить осознание, значение, мысли, эмоции и определить поведение -все это одновременно и мгновенно. Процессы, идущие внашей нервной системе в данную секунду и на протяжении жизни, во много раз сложнее, чем мы способны вообразить. Их организация - великое достижение!

Наблюдая за ребенком, который едва справляется с завязыванием шнурков или перевозбужденно носится на своем дне рождения, вспомните о тех бесчисленных потоках электрических импульсов, из-за которых происходит то, что вы наблюдаете.

Многие нейроны организованы в длинные тонкие связки, называемые нервными путями. Большинство путей проводят лишь один вид сенсорных сигналов или двигательных ответов из одной области нервной системы в другую. Но некоторые передают сигналы нескольких видов. Упорядоченность путей не позволяет информации смешиваться: это отдаленно напоминает телефонные линии, где каждый разговор передается отдельно. У нас есть пути для зрительных ощущений, для слуховых, обонятельных и так далее.

Наблюдая за ребенком, который едва справляется с завязыванием шнурков или перевозбужденно носится на своем дне рождения, вспомните о тех бесчисленных потоках электрических импульсов, из-за которых и происходит то, что вы наблюдаете.

Ядра - это группы нервных клеток (точнее, тел клеток), играющие в сенсорных или двигательных процессах роль «бизнес-центров». Они воспринимают сенсорный сигнал, организуют и детализируют информацию, связывая ее в нервной системе с информацией другого рода. Например, зрительная информация от глаз проходит через ядра ствола мозга, который преобразует ее и интегрирует с другими видами сигналов, а затем отправляет интегрированное сообщение в определенные зоны мозговых полушарий. Полушария еще больше детализируют сообщение и отсылают его к двигательным или иным центрам, формирующим ответ. Каждая область собирает вместе много видов информации, генерируя более сложное сообщение.

Спинной мозг

В спинном мозге находится много нервных путей: одни несут информацию к мозгу, другие передают двигательные сообщения от мозга к нервам, а нервы, в свою очередь, - к мышцам и органам. Одни потоки сигналов, несущихся от головного мозга по спинному, управляют положением тела и его движениями, другие регулируют функции внутренних органов. В определенном объеме интеграция происходит и в спинном мозге, но, по большей части, все же в головном. Головной мозг лучше приспособлен для сенсорной интеграции, поскольку его нервы обладают наибольшим числом взаимосвязей. Нарушение интеграции происходит в голове, а не в спинном мозге.

Ствол мозга

Ствол мозга - это небольшое цилиндрическое образование, состоящее из нейронов и располагающееся между спинным мозгом и головным. Сенсорные пути спинного мозга уходят в мозговой ствол, но в дополнение к этим путям ствол содержит немало крайне важных и сложных ядер. Во многих из них встречаются два и более видов ощущений. Так, ощущения, полученные при прикосновении к апельсину (см. главу 2), сливаются в единое ощущение апельсина именно в стволе. Активность ствола мозга носит автоматический характер, то есть мы о ней не задумываемся и ее не контролируем.

Центральной частью ствола мозга является группа нейронов и ядер, которую можно сравнить с запутанной рыболовной сетью. Ученые, изучавшие нервную систему под сильными микроскопами, назвали ее ретикулярной формацией (слово «ретикулярная» означает «сетевидная»). Она гораздо сложнее и запутаннее, чем другие части мозга. Ее волокна соединяются со всеми сенсорными системами, множеством двигательных нейронов и с большинством других зон мозга. Благодаря этим связям ретикулярная формация играет важную роль в обработке и интеграции сенсомоторной активности.

Ретикулярная формация мозгового ствола содержит автономные или вегетативные ядра. Эти ядра обрабатывают информацию, полученную от сердца, сосудов и жизненно важных органов, и с их помощью регулируются сердцебиение, дыхание и пищеварение. Другие структуры ретикулярной формации служат «центрами возбуждения» всей нервной системы: они пробуждают нас, успокаивают или возбуждают в нас восторг. Кроме того, они играют главную роль в упорядочивании активности полушарий мозга: благодаря организации поступающей в мозг информации мы можем концентрироваться то на одном, то на другом. Если процессы, идущие в ретикулярной формации, плохо упорядочены или плохо организованы, человек не в состоянии концентрироваться, и ежедневные события, как правило, его перевозбуждают.

Осмысливая сенсорную интеграцию Вероятно, вы привыкли считать мозг чем-то «научным» и не задумываетесь о его роли в повседневной жизни. Но даже одна отдельно взятая ретикулярная формация дает нам наглядный пример мозговой функции, которую вы ежедневно используете. Она «включается» по утрам, когда вы просыпаетесь, и «выключается» вечером, когда вы засыпаете. Однако включают и выключают ее именно ощущения. Следовательно, люди будят сами себя - звуком будильника, холодной водой, шлепком по щеке, ходьбой, утренней пробежкой или иными формами сильной сенсорной стимуляции. С другой стороны, вечером нам хочется, чтобы ретикулярная формация отключилась, и мы ложимся в мягкую теплую постель в темной комнате, где нас не беспокоят звуки. Отсутствие сенсорной стимуляции позволяет нам заснуть.

* Строго говоря, ретикулярная формация никогда не «ложится спать», т.е. никогда не отключается полностью. Во время сна, когда количество поступающей в мозг сенсорной информации значительно меньше, чем днем, и большинство раздражителей не меняется в течение всей ночи, уровень возбуждения и активности мозга снижен. Но если произойдет что-то необычное, например за окном раздастся крик или в комнате включат свет, ретикулярная формация мгновенно пропустит этот сенсорный сигнал в полушария мозга, уровень активности тут же повысится, и мы проснемся. - Прим. науч. ред.