Что такое рефлекс и рефлекторная дуга?

Виды рефлексов

Все рефлекторные акты принято разделять на безусловные и условные. Безусловные передаются наследственным путем, они свойственны каждому биологическому виду. Рефлекторные дуги для безусловных рефлексов формируются еще до рождения организма и сохраняются в таком виде до конца его жизнедеятельности (если отсутствует влияние негативных факторов и болезней).

Условные рефлексы возникают в процессе развития и накопления определенных навыков. Новые временные связи вырабатываются в зависимости от условий. Они формируются из безусловных, при участии высших мозговых отделов.

Все рефлексы классифицируют по разным признакам. По биологическому значению разделяют пищевые, половые, оборонительные, ориентировочные, локомоторные (передвижение), позно-тонические (положение). Благодаря этим рефлексам живой организм способен обеспечивать главные условия жизнедеятельности.

В каждом рефлекторном акте в той или иной степени учувствуют все отделы ЦНС, поэтому любая классификация будет условной.

В зависимости от расположения рецепторов раздражения, рефлексы бывают:

• экстерорецептивными (внешняя поверхность тела);
• висцеро- или интерорецептивными (внутренние органы и сосуды);
• проприорецептивные (скелетные мышцы, суставы, сухожилия).

По месту размещения нейронов, рефлексы бывают:

• спинальными (спинной мозг);
• бульбарными (продолговатый мозг);
• мезенцефальными (средний мозг);
• диэнцефальными (промежуточный мозг);
• кортикальными (кора больших полушарий мозга).

В рефлекторных актах, осуществляемых нейронами высших отделов ЦНС, также участвуют волокна низших отделов (промежуточный, средний, продолговатый и спинной мозг). При этом рефлексы, которые производятся нижними отделами ЦНС, обязательно доходят до высших. По этой причине представленную классификацию нужно считать условной.

В зависимости от ответной реакции и участвующих органов, рефлексы бывают:

• моторными, двигательными (мышцы);
• секреторными (железы);
• сосудодвигательными (кровеносные сосуды).

Однако эта классификация применима лишь к простым рефлексам, которые объединяют некоторые функции внутри организма. Когда происходят сложные рефлексы, раздражающие нейроны высших отделов ЦНС, в процесс вовлекаются разные органы. Так меняется поведение организма и его соотношение с внешней средой.

К простейшим спинальным рефлексам относят сгибательный, который позволяет устранить раздражитель. Сюда также можно отнести рефлекс почесывания или натирания, коленный и подошвенный рефлексы. Самые простые бульбарные рефлексы: сосательный и корнеальный (смыкание век при раздражении роговицы). К мезенцефальным простым относят зрачковый рефлекс (сужение зрачка при ярком освещении).

Как работает рефлекторная дуга коленного рефлекса?

Статический элемент рефлекса работает пока мышца находится в растянутом состоянии. Динамический элемент функционирует несколько мгновений, проявляясь как ответ на резкое преображение протяженности мышцы. Основа двухкомпонентности рефлекса заключена в наличии двух типов интрафузальных мышечных волокон:

1. Отвечающие за статический момент, называемые цепочечными и способные тянуться равномерно. В растянутом состоянии они позволяют увеличить частоту сигналов.
2. Ответственные за компонент движения, сумчатые волокна, имеют выпуклость в центре, за счет которой более эластичны. При воздействии быстрым растягиванием сначала растягивается середина, затем боковые части, расширение которых может сопровождать сжатие центральной части. В итоге импульс от нервного окончания сначала говорит о растягивании, а затем о сжатии, то есть о колебании длины мышцы.

Рефлекторная моносинаптическая дуга коленного рефлекса схематично

Наличие рефлекторных импульсов обеспечивает безопасность человека и нормальную реакцию на преображения в окружающей среде.

Обратные пути принимают участие в создании осознанных движений, обеспечивая произвольное сокращение одних мышц и расслабление других. Соответственно, рефлексы имеют тесную взаимосвязь с центрами головного мозга, которые размещены в коре и других зонах.

Три типа нарушений коленного рефлекса:

1. Гиперрефлексия – преобладание реакции возбуждения над реакцией торможения.
2. Гипорефлексия – ситуация, обратная предыдущей, торможение преобладает.
3. Арефлексия – реакция (какая либо) отсутствует полностью.

Мышцы сокращаются подобным образом на верхней паре конечностей и в других местах организма. Но значение коленного рефлекса в том, что его нарушение считается важным симптомом отклонений в работе головного и спинного мозга. Дуга коленного рефлекса постоянна. Лишь в редких вариантах здоровый человек может не иметь коленного рефлекса, при этом, скорее всего, детское заболевание повредило его работу.

При наличии болезней он может отсутствовать или, напротив, чрезмерно усиливаться. Это объясняется тем, что центр коленного рефлекса находится в поясничном отделе спинного мозга, а точнее во II-IV сегменте. Для некоторых заболеваний есть конкретные отклонения в проявлении коленного рефлекса. К примеру, церебральные поражения вызывают маятниковообразный коленный рефлекс.

Дуга коленного рефлекса задействует три отдела спины, со второго по четвертый. При этом четвертый отдел наиболее важен в процессе.

Рефлекторная дуга коленного рефлекса имеет пять составляющих:

1. Рецепторы. Они принимают сигнал раздражителя и в ответ возбуждаются. Это концы аксонов или же находящиеся в клетках эпителия тельца. Рецепторы находятся повсюду в человеческом организме, в органах, в коже, из них состоят органы чувств;
2. Нервное волокно чувствительное, афферентное или же центростремительное. Оно передает сигнал к центру. Нейронные тела располагаются вне ЦНС, а именно возле головного мозга и в нервных узлах около спинного мозга.
3. Нервный центр — место, где сигнал транслируется с афферентных нейронов эфферентным. Центры эфферентных нейронов находятся в спинном мозге.
4. Нервное волокно двигательное, центробежное или эфферентное. Как следует из названия, возбуждение по нему идет от ЦНС к конкретному органу. Эфферентное волокно собой представляет аксон (или же длинный отросток) центробежного нейрона.
5. Эффектор. Орган, который проявляет реакцию на раздражение конкретного рецептора. Это мышца, которая сокращается после обработки сигнала из центра, железа, которая источает сок из-за нервного возбуждения, и другое.

Виды рефлекторных дуг с примерами

Выделяют соматическую и дугу вегетативной нервной системы.

Первая начинается с возбуждения рецепторов болевой чувствительности, от которых импульс поступает по спинно-мозговому нерву в чувствительный узел, расположенный на заднем корешке.

Затем — на вставочный нейрон, где в составе переднего рога серого вещества импульс направляется вниз по двигательным волокнам к соответствующим мышцам.

При вегетативной иннервации раздражение поступает с внутренних органов, направляется в симпатический узел, спинномозговой чувствительный узел, задний рог, далее в боковой (в отличие от соматической) рог.

Там становится эфферентным, достигает предпозвоночного узла, затем исполнительного органа.

Важно знать: в чем отличие вегетативной рефлекторной дуги от соматической? Вегетативные реакции осуществляются только от внутренних органов и являются периферическими (замыкаются вне центральной нервной системы), проходят в боковом роге спинного мозга.

Простые

В физиологии под ними понимают рефлексы двухнейронной рефлекторной дуги.

Простейший спинно-мозговой рефлекс осуществляется по этому механизму, без дополнительного переключения нервных волокон. Так, если раздражитель действует на механорецепторы языка и близлежащих к нему структур, запускается механизм глотательного рефлекса.

Раздражение с рецепторов передается на ветви тройничного, языкоглоточного, блуждающего нервов, затем в глотательный центр головного мозга. Далее по двигательным волокнам возбуждение передается на мышцы верхнего отдела пищеварительного тракта.

Сложные

Представлены трехнейронными дугами за счет включения вставочных нейронов. Количество последних может варьировать, достигая трех и четырех.

Сюда относятся следующие рефлексы:

1. Рефлекс слюноотделения развивается при непосредственном соприкосновении пищи с рецепторами ротовой полости, а также запахом еды или воспоминании о ней. После этого раздражение передается на чувствительные волокна, идущие в составе ветвей лицевого, языкоглоточного, тройничного, блуждающего нервов. Обработка информации происходит в продолговатом мозге, что ведет к активации волокон парасимпатической нервной системы и симпатического отдела верхней трети спинного мозга.
2. Роговичный или мигательный рефлекс происходит во время прикосновения к роговице. Это приводит к активации афферентных рецепторов пятого черепного нерва (тройничный нерв), импульс передается в ретикулярную формацию. Далее по эфферентному пути лицевого нерва достигает мотонейрона круговой мышцы глаза. Происходит смыкание век, параллельно выделяется слеза (обусловлено анатомической близостью проходящих путей).
3. При изменении освещенности можно проследить дугу зрачкового рефлекса. Свет раздражает рецепторы сетчатки, импульс с них передается на восходящие волокна зрительного нерва. Далее импульсация расщепляется: часть идет в таламус, часть — в средний мозг, после чего импульс по нисходящим волокнам черепных нервов достигает цилиарной мышцы и заканчивается на ней, зрачок изменяет свой диаметр. Яркий свет ведет к сужению, низкая освещенность — к расширению.

Также в эту группу будут входить реакции, координирующие работу внутренних органов, например, мочеиспускательный рефлекс.

Моносинаптические двухнейронные

Данная группа представлена единичным соединением нейронов в центре дуги. Представителями данной группы служат сгибательный-локтевой, коленный рефлексы.

Первый проявляется при раздражении рецепторов двуглавой мышцы плеча, второй чаще исследуют при неврологическом осмотре, оценивая сокращение квадрицепса бедра (который оканчивается под коленной чашечкой). Это глубокие рефлексы мышечно-сухожильного чувства.

Полисинаптические

Включают более двух синапсов (соединений нейронов). Большинство рефлексов принадлежат к этой группе. Чихательный и кашлевой рефлексы контролируются дыхательным центром продолговатого мозга, относятся к сложным реакциям. Оба акта имеют сходные компоненты, возникают при механическом раздражении.

Чихание происходит при открытой голосовой щели, кашель при закрытой (что ведет к повышению внутригрудного давления, вовлечению к процессу межреберных мышц и диафрагмы).

Исполнительные мотонейроны дуги чихания располагаются на волокнах последних трех пар черепных нервов, нейроны кашлевой дуги на ветви вагуса (блуждающего нерва), спинальных и нервах, иннервирующих верхнюю треть передней брюшной стенки (живота).

Виды рефлексов

Глобально рефлексы делятся на условные и безусловные. Первые возникают у человека в процессе жизни и связаны, по большей части, с тем, чем он занимается. Некоторые из приобретенных навыков со временем исчезают, и их место занимают новые, более необходимые в данных условиях. К ним относятся езда на велосипеде, танцы, игра на музыкальных инструментах, ремесленное дело, вождение автомобиля и многое другое. Такие рефлексы ее иногда называют «динамический стереотип».

Бессознательные же рефлексы заложены во всех людях одинаково и имеются у нас с момента рождения. Они сохраняются в течение всей жизни, так как именно они поддерживают наше существование. Люди не задумываются о том, что им нужно дышать, сокращать сердечную мышцу, держать свое тело в пространстве в определенной позе, моргать, чихать и т.д. Это происходить автоматически, потому что природа позаботилась о нас.

Виды рефлекторных дуг

Стереотипные реакции возникают не только на внешнем уровне, но и внутри организма. Они обеспечивают нормальную работу большинства систем (сердечно-сосудистой, пищеварительной, эндокринной и других). В зависимости от назначения виды нервных дуг классифицируются на вегетативные и соматические. Еще один вариант дифференциации – по количеству звеньев в цепи. Дуга условного рефлекса может включать всего 2 нейрона, в таком случае она моносинаптическая. Для сложных реакций требуется более 3-х звеньев. Такой вид нейронного пути называется полисинаптическим.

Вегетативная рефлекторная дуга

Данная форма цепей координирует функционирование внутренних органов. Автономная или вегетативная нервная дуга необходима для правильной работы иммунитета, сосудов, эндокринной системы, корректного пищеварения и других жизненно важных процессов. Примеры – замедление деятельности сердца на фоне воздействия на рецепторы желудка, снижение температуры тела вследствие засыпания. Автономная рефлекторная дуга контролирует и железы внутренней секреции. В цепи таких нейронных путей всегда присутствует вегетативный ганглий, ответственный за передачу импульсов.

Соматическая рефлекторная дуга

Описываемый тип предназначен для регулировки двигательных реакций. Каждая рефлекторная дуга соматической нервной системы имеет 2 направления – от рецепторов к нейрону и обратное. Самым простым примером рассматриваемого вида стереотипных реакций является одергивание руки от горячей поверхности, укола. На рисунке ниже представлена рефлекторная соматическая дуга и ее отличие от вегетативной. Наглядно показано, что в данном случае связь между рецепторами и нейронами осуществляется без ганглиев.

Моносинаптическая рефлекторная дуга

Указанный вид цепи включает только 2 нейрона – афферентный (принимает возбуждение) и эфферентный (передает обработанный сигнал). Моносинаптическая дуга представляет собой простой вариант пути. Между нейронами сформирован только один синапс, отсутствуют сторонние связи и ганглии. Такая рефлекторная дуга часто отвечает за простейшие безусловные рефлексы. Они преимущественно врожденные и не требуют образования многочисленных нейронных связей.

Полисинаптическая рефлекторная дуга

Рассматриваемый тип состоит из нескольких клеток мозга, от 3-х и более. Данная нервная дуга включает много синапсов, а передача импульса осуществляется по сложной схеме. Такие варианты цепей формируются для ответа на условные раздражители, например, рука одергивается и от огня, и от укола, и от льда. Рефлекторная дуга полисинаптического вида представляет собой последовательность:

1. Рецептор получает импульс.
2. Он передается к афферентному (восприимчивому) нейрону, клеточное тело которого локализуется в спинальном ганглии.
3. Нервная клетка отправляет сигнал в спинной мозг.
4. В его сером веществе располагается аксон, который объединен синаптически со вставочными нейронами.
5. Они по дендритам передают импульс к эфферентному нейрону.
6. По его аксону обработанный сигнал поступает к мышцам, органам или железам.

Рефлекторная дуга

В основе деятельности нервной системы лежат рефлексы (лат. reflexus — отражённый). Рефлекс – ответная реакция организма на действие раздражителя.

Любой рефлекс существует на базе рефлекторной дуги – совокупности соединенных друг с другом нервных элементов, через которые последовательно проводится нервный импульс при осуществлении рефлекса. Самый прострой пример – коленный рефлекс, который часто проверяет невролог, что позволяет быстро сделать вывод о сохранности элементов рефлекторной дуги.

Нейроны соединяются друг с другом с помощью отростков: аксонов и дендритов, на конце которых находятся специальные контакты – синапсы, которые мы подробно изучили в статье про нервные ткани.

Устройство рефлекторных дуг

Рефлекторные дуги могут быть устроены очень просто: состоять из двух нейронов, подобно рефлекторной дуге коленного рефлекса (отсутствует вставочный нейрон), а могут включать десятки различных нейронов.

Рефлекторная дуга может подразделяться на 3 звена:

• Чувствительное (афферентное, центростремительное)

Состоит из рецептора (может быть расположен в коже, внутренних органах, сосудах) чувствительного нейрона и идущего от этого нейрона чувствительного волокна, которое проникает в спинной мозг через задние рога.Тело чувствительного нейрона находится в задних корешках (!) спинного мозга. Представили? А теперь представьте дендрит, идущий от кончика вашего указательного пальца до самого спинного мозга. Именно поэтому неверно считать, что дендрит – всегда “короткий” отросток, а аксон – “длинный”. Данный вопрос мы обсуждали в статье про нервные ткани.

Вставочное (ассоциативное, промежуточное)

Состоит из вставочного нейрона и его отростков. Вставочный нейрон осуществляет связь между чувствительным и двигательным звеном рефлекторной дуги. Вставочные нейроны могут осуществлять связь с другими отделами ЦНС.Тела вставочных нейронов находятся в задних рогах спинного мозга.

Двигательное (эфферентное, центробежное)

Представлено двигательным нейроном (эфферентным, исполнительным, мотонейроном), от которого нервные волокна идут к рабочему органу (эффектору, органу-исполнителю).В зависимости от того, чем представлен эффектор – мышца, железа – при поступлении к нему нервных импульсов его работа активируется: мышца начинает сокращаться, железа – выделять секрет.Двигательные нейроны лежат в передних рогах спинного мозга, откуда и выходят их отростки.

Рассмотрим схему рефлекторной дуги, на базе которой осуществляется рефлекс отдергивания руки от горячего предмета. Попробуйте сами описать путь, который проходит нервный импульс и вспомнить 3 звена рефлекторной дуги. Назовите локализацию каждого из нейронов.

Это может показаться очевидным, но необходимо подчеркнуть, что афферентные нервные волокна входят в спинной мозг через задние корешки. Эфферентные нервные волокна выходят из спинного мозга через передние корешки.

Нервная регуляция

Рефлекторная дуга – фундамент, на котором осуществляется рефлекс. В нервной системе возникают не только процессы возбуждения, но и торможения, о которых мы подробнее поговорим в теме, посвященной высшей нервной деятельности. Торможение заключается в ослаблении или задержке уже возникшего возбуждения.

Таким образом, координация и регулирования процессов возбуждения и торможения – основа согласованной работы органов и систем органов, составляющих единый организм.

Заболевания

Парез (греч. πάρεσις – ослабление) – неврологический синдром, обусловленный поражением двигательного (эфферентного) пути и слабостью в конечности, или в другом органе, который данный нервный путь иннервировал. Парез проявляется снижением мышечной силы, движения в неполном объеме сохраняются.

Паралич (греч. παράλυσις – расслабление) – полное отсутствие произвольных движений, обусловленное теми же причинами, что и парез.

При переохлаждении может возникнуть парез лицевого нерва. Причиной этому служит воспаление тканей, в результате чего в узком костном канале нерв сдавливается воспаленными тканями. Нервные импульсы частично, либо полностью перестают поступать к мышцам лица, что делает невозможным для пациента движение ими.

Значение торможения рефлекса

Так как нервное волокно способно долго сохранять возбуждение, то торможение является важным приспособительным механизмом организма. Благодаря ему, нервные клетки не испытывают постоянного перевозбуждения и усталости. Обратная афферентация, благодаря которой и реализуется торможение, участвует в образовании условных рефлексов и снимает с ЦНС необходимость анализировать второстепенные задачи. Это обеспечивает координацию рефлексов, например, движений.

Обратная афферентация так же предотвращает распространение нервных импульсов на другие структуры нервной системы, сохраняя их работоспособность.

Как ее определить?

Для того чтобы правильно определить наличие коленного рефлекса нужно выполнить следующие этапы:

1. Размещают пациента в такой позе на стуле, чтобы он смог свободно закинуть ногу на ногу или чтобы конечности не касались пола.
2. Затем доктор ударяет неврологическим молотком по коленной чашечке, вызывая ее ответную реакцию. Перечисленные меры помогут специалисту определить рефлекторную дугу колена.

Отсутствие и снижение дуги

Корешки серого вещества могут соприкасаться с иными нейронами. После чего они вступают в контакт с центральными нейронами, формируя звенья проводящего пути. Рефлекторная дуга при этом может давать сбой, в результате присоединения нейронов к спинному рефлексу. Стремительные возбуждения нервной системы могут передаваться к коре головного мозга и спровоцировать новые рефлексы. Вследствие, раздражение может возвратиться к периферическому нейрону, результатом чего окажется полное отсутствие коленного рефлекса (арефлексия).

Снижаться рефлекс может через интоксикацию организма, инфекцию, эпилептический припадок. В состоянии покоя дуга колена находится по причине патологии нервной системы, личной особенности пациента. Патологические изменения нервной системы, проявляющихся в коленном рефлексе могут иметь последующий характер: гипорефлексию, гиперрефлексию и арефлексию.

Гипорефлексия

• Раздражительная реакция при данной патологии снизится. Характерной особенностью такого явления является то, что колено слабо реагирует на раздражитель. Возникает отклонение из-за нарушения проводимости и целостности рефлекторной дуги при передаче импульса по нейронах.
• Отсутствие рефлекса может свидетельствовать о заболевании центров головного мозга. Потеря массы тела, инфекция приводят к истощению нейронов и неправильному функционированию клеток. Реакция исчезает после наложения жгута, наркоза.

Гиперрефлексия

• Малейшее воздействие на конечность приводит к повышенному коленному рефлексу. Очень часто наблюдается в отделении спинного мозга. Так как эти строения блокируют импульсы, в ответной реакции на раздражение.
• Возникает у личностей невротического типа, при неврите, плексите, радикулите. Кроме всего, патологические движения, с быстрым сокращением мышц растянутого сухожилия выступают усилением рефлекса. Зачастую они поражают стопу и коленную чашечку.

Арефлексия

• Она является особым типом патологии рефлекса колена, проявляется в итоге наличия серьезной болезни центральной нервной системы. При таком патологическом процессе вообще отсутствует раздражительная реакция на подражающий фактор.
• Арефлексия происходит в случае неврита, полиомиелита, полиневрита, табеса. Наблюдается поражение проводящего нейрона либо двигательного нейрона, чувствительных волокон. Снижаются рефлекторные функции, сопряженные с повреждениями нервных участков головного и спинного мозга, угасают мышечные рефлексы.

Отделы рефлекторной дуги

Строение рефлекторной дуги включает в себя пять отделов.

Первый – это рецептор, который воспринимает информацию. Он может быть расположен как на поверхности тела (кожа, слизистые), так и в его глубине (сетчатка, сухожилья, мышцы). Морфологически рецептор может выглядеть, как длинный отросток нейрона или скопление клеток.

Второй отдел – чувствительное нервное волокно, которое передает возбуждение дальше по дуге. Тела этих нейронов располагаются за пределами центральной нервной системы (ЦНС), в спинномозговых узлах. Их функция подобна стрелке на железнодорожной колее. То есть данные нейроны распределяют информацию, которая к ним поступает, на разные уровни ЦНС.

Третий отдел – место переключения чувствительного волокна на двигательное. Для большинства рефлексов оно находится в спинном мозге, но некоторые сложные дуги проходят сразу через головной мозг, например защитный, ориентировочный, пищевой рефлексы.

Четвертый отдел представлен двигательным волокном, который доставляет нервный импульс от спинного мозга к эффектору или мотонейрону.

Последний, пятый отдел — это орган, который осуществляет рефлекторную деятельность. Как правило, это мышца или железа, например зрачок, сердце, половые или слюнные железы.

Полисинаптические дуги

К полисинаптическим относится трехнейронная дуга, в которой между рецептором и эффектором располагается нервный центр. Такую дугу наглядно иллюстрирует отдергивание руки в ответ на боль.

Полисинаптические дуги имеют особое строение. Такая цепь обязательно проходит через мозг. В зависимости от локализации нейронов, обрабатывающих сигнал, выделяют:

• спинномозговые;
• бульбарные;
• мезэнцефальные;
• кортикальные.

Если рефлекс обрабатывается в верхних частях центральной нервной системы, то в его обработке принимают участие и нейроны нижних отделов. Отделы ствола головного мозга и спинной мозг также участвуют в формировании рефлексов высокого уровня.

Какой бы ни был рефлекс, если нарушается непрерывность рефлекторной дуги, то происходит исчезновение рефлекса. Чаще всего такой разрыв происходит в результате травмы либо болезни.

В сложных рефлексах для реакции на раздражитель в звенья цепи включаются различные органы, что может изменять поведение организма и его систем.