§ 22–23. Разумное управление организмом

Определения и обозначения

Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Раздражением может быть, например, прикосновение или яркий свет. Рефлекторный ответ помогает организму реагировать на изменения, не начиная каждый раз действие с долгого обдумывания.

Безусловный рефлекс — врождённая, обычно видоспецифичная реакция, возникающая без предварительного обучения. Слово «видоспецифичная» означает, что такая реакция характерна для представителей данного вида. Благодаря безусловным рефлексам организм с рождения способен выполнять некоторые важные действия и защищаться от опасности.

Условный рефлекс — приобретённая реакция, которая формируется при обучении и повторном сочетании сигналов. Например, нейтральный звук может начать вызывать реакцию, если много раз предшествовал кормлению. Такие рефлексы позволяют организму учиться и заранее отвечать на события, которые обычно связаны с важными последствиями.

Саморегуляция — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды и согласованную работу органов. Постоянство здесь не означает, что показатели совсем не меняются: организм корректирует их в допустимых пределах. Саморегуляция нужна, чтобы органы подстраивали свою работу под изменения и помогали сохранять нормальное состояние.

Как это устроено

Органы чувств и другие рецепторы воспринимают изменения: например, тепло, давление или звук. Рецептор — чувствительная структура, которая превращает воздействие в нервный сигнал. Сигнал поступает в нервную систему, где информация обрабатывается, а затем по нервным путям передаётся команда органу. Такая быстрая связь нужна, чтобы организм мог своевременно изменить своё действие или состояние.

Путь сигнала и ответа называют рефлекторной дугой. Сначала рецептор обнаруживает раздражение, затем сигнал направляется в нервную систему, после чего команда достигает рабочего органа — например, мышцы или железы. Рабочий орган выполняет ответ: мышца сокращается, а железа выделяет вещество. Если нарушено одно из звеньев этой цепи, обычная реакция может замедлиться или не состояться.

Безусловные рефлексы возникают без обучения, потому что их основы заложены врождёнными особенностями нервной системы. Организму не нужно сначала пробовать и запоминать, как отреагировать на каждое опасное воздействие. Это особенно полезно для защиты и поддержания жизненно важных процессов: ответ может начаться сразу, как только сработает соответствующий раздражитель.

Условная реакция формируется, когда новый сигнал много раз появляется вместе с событием, которое уже вызывает безусловную реакцию. Постепенно нервная система связывает эти события, и новый сигнал начинает заранее запускать ответ. Такая связь полезна, потому что помогает подготовиться к ожидаемому событию. Если подкрепление больше не появляется, связь ослабевает и реакция может угаснуть: сигнал перестаёт надёжно предсказывать событие.

Нервная регуляция передаёт сигналы по нервам и обычно позволяет быстро управлять отдельными органами. Гуморальная регуляция действует через вещества, переносимые кровью и другими жидкостями организма, и часто развивается медленнее. Эти способы не конкурируют, а дополняют друг друга: согласованная работа помогает органам подстраиваться к переменам. Осознанные привычки — посильная нагрузка, отдых и сон по режиму — дают организму условия для нормальной саморегуляции.

Сравнение безусловных и условных рефлексов

Сравнивай реакции по тому, как они возникают и нужно ли для них обучение, а не только по внешнему действию. Один и тот же вид ответа может быть связан с разными механизмами. Строки об устойчивости и значении помогают понять, почему организму нужны оба типа рефлексов.

Разбор задач

Задача 1. Человек отдёрнул руку, коснувшись горячего предмета. Нужно определить тип реакции и объяснить её причину. Важно отделить воздействие на кожу от действия самого человека: горячий предмет — раздражитель, а отдёргивание руки — ответ. Такая реакция защищает ткани от дальнейшего повреждения.

1. Определяем раздражитель: кожу коснулся горячий предмет.
2. Находим ответное действие: мышцы руки сократились, и рука отдёрнулась.
3. Проверяем, требовалось ли предварительно обучаться этой защитной реакции. Отдёргивание возникает без специального обучения, поэтому оно относится к безусловным рефлексам.

Ответ. Это безусловный защитный рефлекс. Он возник в ответ на действие горячего предмета и помогает уменьшить опасность повреждения.

Задача 2. Собаку много раз кормили после звонка, и со временем на один звонок у неё стала выделяться слюна. Объясним образование реакции и предскажем, что произойдёт, если кормление прекратится. В этой ситуации кормление — значимое событие, а звонок сначала лишь сопутствовал ему. Нужно выяснить, стала ли реакция врождённой или приобрела связь с новым сигналом.

1. Сначала кормление вызывает безусловную реакцию — выделение слюны.
2. При повторении сочетания звонка и кормления нервная система связывает сигнал с ожидаемой пищей.
3. После формирования связи звонок сам начинает вызывать слюноотделение. Это условный рефлекс, потому что он приобретён в опыте.
4. Если звонок больше не сопровождается кормлением, он перестанет подтверждать ожидание пищи. Реакция будет постепенно ослабевать и может угаснуть.

Ответ. Слюноотделение на звонок сформировалось как условный рефлекс благодаря повторному подкреплению кормлением. Без подкрепления условная реакция постепенно угаснет, но это не означает исчезновения врождённой реакции на пищу.

Задача 3. Во время тренировки у школьника учащаются дыхание и сердцебиение. Нужно объяснить изменения и назвать действия для безопасного восстановления. Физическая нагрузка заставляет мышцы работать активнее, поэтому им требуется больше кислорода и питательных веществ. Организм подстраивает работу органов под возросшую потребность.

1. Связываем изменения с нагрузкой: учащённое дыхание помогает усилить поступление кислорода, а более частое сердцебиение — быстрее доставлять кровь к работающим тканям.
2. Отмечаем, что это регулируемый ответ организма, а не случайная перемена. Нервные сигналы и вещества, переносимые кровью, участвуют в согласовании работы органов.
3. Для восстановления школьнику следует завершить упражнение без резкой перегрузки, отдохнуть и дать дыханию и пульсу постепенно вернуться к обычному уровню.
4. В дальнейшем полезно соотносить усилия со своей подготовкой, соблюдать питьевой режим и не пренебрегать сном.

Ответ. Дыхание и сердцебиение учащаются, чтобы организм обеспечивал мышцы во время работы. Посильная нагрузка, постепенное завершение тренировки, отдых и достаточный сон помогают безопасно восстановиться.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать условный рефлекс врождённым. Его путают с безусловным, потому что обе реакции могут выглядеть автоматическими. Проверь себя вопросом: нужно ли было повторение и обучение, чтобы связь возникла? Если да, реакция условная.

• Ошибка — называть раздражитель ответной реакцией. Их смешивают, потому что оба события входят в одну цепь. Проверь себя: раздражитель запускает процесс, а ответ — это действие организма, например сокращение мышцы.

• Ошибка — думать, что любой рефлекс выполняется сознательно. Автоматический ответ иногда кажется намеренным, потому что человек замечает его результат. Проверь себя: принимал ли человек отдельное решение перед каждым таким действием? Многие рефлексы возникают без осознанного выбора.

• Ошибка — считать, что угасание условного рефлекса уничтожает безусловный. Их путают, потому что обе реакции могут быть связаны с похожим событием. Проверь себя: исчезла ли врождённая реакция или только ответ на сигнал, переставший подкрепляться? Угасает приобретённая связь, а безусловный рефлекс не требует такого обучения.

Связь с другими темами

Чтобы понять рефлексы, нужно знать, как устроена нервная система, какую роль играют рецепторы и органы чувств и чем нервная регуляция отличается от гуморальной. Эти понятия помогают проследить путь от сигнала до ответа организма. Позже знания о рефлексах пригодятся при изучении головного мозга, поведения, обучения и влияния привычек на здоровье. Саморегуляция связывает тему с практическими вопросами: как нагрузка, отдых и режим сна отражаются на состоянии организма.

Что запомнить

• Рефлекс — ответ организма на раздражение при участии нервной системы.
• Рефлекторная дуга связывает рецептор, нервную систему и рабочий орган.
• Безусловные рефлексы врождённые и не требуют обучения.
• Условные рефлексы приобретаются и могут угасать без подкрепления.
• Нервная и гуморальная регуляция действуют совместно.
• Разумный режим нагрузки, отдыха и сна помогает поддерживать нормальную работу организма.