Биологическая роль рефлексов

Биологическая роль рефлексов

План:

1. Определение и описание рефлекса.

2. Механизм формирования условных рефлексов.

3. Рефлекторная дуга.

4. Безусловные рефлексы.

5. Классификация рефлексов по биологической значимости.

6. Примеры рефлексов человека.

                    Кретов М. А.          

                           
1. Определение и описание рефлекса.

Рефлекс (лат. reflexus повёрнутый назад, отражённый) - это ответная реакция организма на внешнее или внутреннее раздражение (стимул), осуществляющаяся через нервную систему, обеспечивающая возникновение, изменение или прекращение функциональной активности отдельных органов, тканей или целостного организма. Они лежат в основе всей деятельности нервной системы. Всякое изменение, возникающее в любом органе тела, вызывает возбуждение соответствующих окончаний центростремительных нервов, что и влечет за собой рефлекторные реакции органов. Термин «рефлекс» был введен чешским учёным Иржи Прохазкой (конец XVIII в.).

Рефлекс является элементарной единицей нервного действия. В естественных условиях рефлексы осуществляются не изолированно, а объединяются (интегрируются) в сложные рефлекторные акты, имеющие определенную биологическую направленность.

Биологическое значение рефлекторных механизмов заключается в регуляции работы органов и координации их функционального взаимодействия для обеспечения постоянства внутренней среды организма, сохранения его целостности и возможности приспособления к меняющимся условиям окружающей среды.

По способу образования различают:

- безусловные (врождённые) рефлексы;

- условные рефлексы (приобретённые организмом в течение жизни).

По биологической значимости рефлексы можно разделить на:

1.      Оборонительные (защитные),

2.      Пищеварительные,

3.      Ориентировочные,

4.      Половые.

Путь рефлекса в организме - это цепочка последовательно связанных между собой нейронов, передающих раздражение от рецептора в центральную нервную систему, а оттуда - к эффектору (исполнительному органу). Путь нервных импульсов, вызывающих ответную реакцию, называется рефлекторной дугой.

Каждый вид нейронов в рефлекторной дуге выполняет свою функцию. Среди нейронов можно выделить три вида:

1. Афферентный (сенсорный или центростремительный) нейрон, или рецептор;

2. Эфферентный (центробежный) нейрон (мотонейрон);

3. Вставочный (контактный, ассоциативный нейрон или интернейрон).

Афферентные нейроны проводят нервные импульсы от своих дендритов в центральную нервную систему.

Эфферентные нейроны получают информацию от вставочных нейронов (в исключительных случаях от афферентных нейронов) и передают рабочим органам.

Группа вставочных нейронов осуществляет связь между эфферентными и афферентными нейронами.

Возбуждение проводится по направлению к эфферентному нейрону (от сенсорного нейрона). Вставочные нейроны находятся только в центральной нервной системе. Подавляющая часть нейронов ЦНС является вставочными нейронами.

Термин «условный рефлекс» был предложен И.П. Павловым. Условные рефлексы возникают в ходе индивидуального развития и накопления новых навыков. Выработка новых временных связей между нейронами зависит от условий внешней среды. Условные рефлексы формируются на базе безусловных при участии высших отделов мозга.

2. Механизм образования условных рефлексов.

При действии индифферентного раздражителя возникает возбуждение в соответствующих рецепторах, и импульсы из них поступают в мозговой отдел анализатора. При воздействии безусловного раздражителя возникает специфическое возбуждение соответствующих рецепторов, и импульсы через подкорковые центры идут в кору головного мозга (корковое представительство центра безусловного рефлекса, которое является доминантным очагом). Таким образом, в коре головного мозга одновременно возникают два очага возбуждения: В коре головного мозга между двумя очагами возбуждения по принципу доминанты образуется временная рефлекторная связь. При возникновении временной связи изолированное действие условного раздражителя вызывает безусловную реакцию. В соответствии с теорией Павлова, формирование временной рефлекторной связи происходит на уровне коры головного мозга, а в его основе лежит принцип доминанты.

Механизм формирования условного рефлекса заключается в образовании связи между условным раздражителем и безусловным раздражителем. Таким образом, при воздействии нейтрального (условного) раздражителя наблюдается аналогичная реакция, как при воздействии лишь безусловного раздражителя. Условные рефлексы, в отличие от безусловных, могут угасать и восстанавливаться в зависимости от частоты возникновения условного раздражителя. Сначала реакция постепенно ослабевает, а затем исчезает. В основе такого угасания лежит процесс коркового торможения.

Различают два вида условных рефлексов:

1)     классические условные рефлексы;

2)     инструментальные (оперантные) условные рефлексы – при их выработке безусловное подкрепление даётся лишь после возникновения определённой двигательной реакции.

Условный рефлекс в трактовке И. П. Павлова, в первую очередь, — реакция адаптивного характера. И. П. Павлов уже в 1903 году в своей программной речи «Экспериментальная психология и психопатология на животных», на Международном медицинском конгрессе в Мадриде, впервые оповестил об открытии условных рефлексов, представив их как воплощение общебиологического закона приспособления организма к среде. В этом феномене, подчёркивал он, нет «ничего… кроме точной связи элементов сложной системы между собой и всего их комплекса с окружающей обстановкой». Условные рефлексы служат для приспособления к изменяющимся условиям окружающего мира. Если при выработке условного рефлекса применяется подкрепление, соответствующее имеющейся мотивации (например, пищевое подкрепление в состоянии голода в экспериментах с собаками), то оно называется положительным и вырабатываемый условный рефлекс также называется положительным.

На основе изучения слюнных условных рефлексов у собак И. П. Павлов сформулировал основные общие правила образования условных рефлексов:

- условный сигнал должен предшествовать безусловному раздражению, но не наоборот;

- действие условного и безусловного раздражителей должно частично перекрываться во времени;

- сочетание условного и безусловного раздражителей должно повторяться многократно.

При образовании условных рефлексов может возникать генерализация. Данный феномен обычно возникает на начальных этапах формирования условного рефлекса, когда требуемая реакция вызывается не только подкрепляемым стимулом, но и другими, близкими к нему. Существует и генерализация эффекторной части ответа: например, при выработке у животного условно-рефлекторного сгибания одной конечности в реакцию могут вовлекаться и другие.

Со временем может произойти и специализация, состоящая в том, что после первичной генерализации условной реакции по мере повторения она приурочивается к строго определённому сигналу и осуществляется только требуемым  способом. Нейрофизиологический механизм этого заключается в локализации активности в тех структурах мозга, которые обеспечивают данную реакцию.

Процесс иррадиации играет положительную роль при формировании новых реакций организма (ориентировочных реакций, условных рефлексов). Активация большого количества различных нервных центров позволяет отобрать из их числа наиболее нужные для последующей деятельности, т. е. совершенствовать ответные действия организма. Благодаря иррадиации возбуждения между различными нервными центрами возникают новые функциональные связи — условные рефлексы. На этой основе возможно, например, формирование новых двигательных навыков.

Вместе с тем иррадиация возбуждения может оказать и отрицательное воздействие на состояние и поведение организма. Так, иррадиация возбуждения в центральной нервной системе нарушает тонкие взаимоотношения, сложившиеся между процессами возбуждения и торможения в нервных центрах, и приводит к расстройству двигательной деятельности.

Как Павлов изучал условный рефлекс.

Павлов начал изучать условные рефлексы на примере пищевой реакции в опытах с собаками. Он показал, что если сочетать во времени любое воспринимаемое животными изменение внешней среды (звонок, вспышка электрической лампочки и т. д.) с кормлением, то спустя некоторое время все эти сигналы, ранее не имевшие никакого отношения к пище, будут вызывать пищевую реакцию – слюноотделение, поворот головы к кормушке, облизывание.

Павлов назвал звонок условным сигналом (УС), пищу он назвал безусловным раздражителем (или стимулом), реакцию животного (слюноотделение) в ответ на предъявление пищи – безусловным рефлексом (БР), а в ответ на звонок – условным рефлексом (УР).

И. П. Павлов обнаружил так называемое «психическое слюноотделение». Феномен заключался в выделении у животного слюны, которая стекала в пробирку через фистулу на щеке ещё до попадания пищи в рот, т.е. заранее, «в опережающем режиме», как только собаку приводили в экспериментальную комнату и помещали в специальный станок.

3. Рефлекторная дуга.

В любых рефлексах присутствует рефлекторная дуга. Рефлекс – это закономерная реакция организма на действие раздражителя (если такового нет – значит, эта реакция не является рефлексом) при обязательном участии ЦНС. Различаются также рефлексы, реализующиеся через клетки нервных ганглиев.

Простейшая рефлекторная дуга у человека образована двумя нейронами — сенсорным и двигательным (мотонейрон). Простая рефлекторная дуга позволяет человеку автоматически (непроизвольно) адаптироваться к изменениям окружающей среды, например, отдёргивать руку от болевого раздражителя, изменять размеры зрачка в зависимости от условий освещённости. Также она помогает регулировать процессы, протекающие внутри организма. Величина рефлекторной реакции находится в прямой зависимости от силы раздражения. На пороговое раздражение сокращение мышцы минимально, при усилении раздражения  в известных пределах сила сокращения увеличивается.

Самая простая рефлекторная дуга – моносинаптическая (двухнейронная). Она состоит из афферентного и эфферентного нейронов. Обычно латентный период, т.е. время от момента воздействия раздражителя до конечного эффекта (время рефлекса) – достигает в таком случае 50–100 мс, а центральное время – промежуток времени, в течение которого импульс проходит по структурам мозга, составляет около 3 мс. Известно, что для прохождения 1 синапса в среднем требуется около 1,5 мс. Таким образом, центральное время рефлекса косвенно указывает на число синаптических передач, имеющих место в рефлексе.

Рефлекторные дуги, состоящие более чем из двух нейронов, называются полисинаптическими.

На основе рефлекторной деятельности нервной системы обеспечивается функциональное единство организма и определяется его взаимодействие с внешней средой — его поведение.

Рефлекторное кольцо (рефлекторный круг) – совокупность структур нервной системы, участвующих в осуществлении рефлекса и передаче информации о характере и силе рефлекторного действия в центральной нервной системе.

Рефлекторное кольцо включает в себя:

- рефлекторную дугу;

- обратную афферентацию от эффекторного органа в центральную нервную систему.

4. Безусловные рефлексы.

Безусловный рефлекс – наследственно закреплённая стереотипная форма реагирования на биологически значимые воздействия внешней среды или на изменения внутренней среды организма. Термин, введённый И. П. Павловым, обозначает качественно своеобразный класс врождённых рефлексов – основу прижизненного формирования условнорефлекторных связей. Безусловные (врождённые) рефлексы, в отличие от условных, служащих для приспособления организма к изменяющимся условиям окружающего мира, обеспечивают приспособление к относительно постоянным условиям (поддержание гомеостаза / постоянства внутренней среды) и не зависят от наличия подкрепления. Согласно И. П. Павлову, безусловные рефлексы филогенетически возникают как условные, а впоследствии (при сохранении одних и тех же условий жизни в ряде поколений) в процессе эволюции закрепляются и переходят во врождённые. Однако в чистом виде безусловных рефлексов не существует. В онтогенезе на их основе надстраиваются сложные системы условных рефлексов, определяющих в единстве с безусловными рефлексами гибкость и динамику поведения. Гомеостаз поддерживается, например, рефлекторным учащением дыхания при избытке углекислого газа в крови. Практически каждая часть тела и каждый орган участвует в рефлекторных реакциях.

Безусловные рефлексы:

- относительно постоянны;

- обладают родовой специфичностью;

- обеспечивают приспособление организма к постоянным условиям окружающей среды;

- служат основой и подкрепляющим фактором для образования условных рефлексов;

- подразделяются на простые и сложные.

В соответствии с характером раздражителя и биологическим смыслом ответной реакции безусловные рефлексы подразделяются на пищевые, половые, оборонительные, ориентировочные и т.д.

У человека рефлекторные центры безусловных рефлексов находятся на уровне спинного мозга, в стволе головного мозга, в нервных узлах.