§ 3. Значение нервной системы в управлении движениями и регуляции систем организма

Определения и обозначения

Нервная система — система органов и нервных клеток, которая управляет деятельностью организма и согласует работу его частей. Она получает сигналы, обрабатывает их и передаёт команды. Благодаря этому органы действуют согласованно, а движения можно начинать и менять.

Центральная нервная система, или ЦНС, включает головной и спинной мозг. В них поступающая информация сопоставляется и обрабатывается, а затем формируются команды или ответные реакции. Это помогает организму выбрать подходящее действие.

Периферическая нервная система — нервы, которые связывают головной и спинной мозг с органами, тканями и мышцами. По одним нервным путям сигналы поступают к нервным центрам, по другим команды идут обратно. Без этой связи мозг не мог бы получать сведения о теле и управлять им.

Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение, происходящая при участии нервной системы. Например, прикосновение к горячему предмету может вызвать быстрое отдёргивание руки. Рефлексы помогают отвечать на некоторые воздействия без долгого обдумывания.

Как это устроено

Чтобы управлять движением, нервная система сначала должна получить сведения о ситуации. Органы чувств и рецепторы воспринимают звук, свет, прикосновение, положение тела и другие изменения. Нервные импульсы передают эти сведения в нервные центры, где организм получает возможность выбрать нужный ответ. Во время движения новая информация тоже поступает непрерывно, поэтому действие можно подправить.

Головной мозг участвует в подготовке и управлении движениями: человек определяет цель и запускает нужную последовательность действий. Спинной мозг проводит сигналы между головным мозгом и телом, а также участвует в некоторых быстрых ответах. Если положение тела меняется или движение отклоняется от нужного, поступившие сигналы позволяют нервным центрам изменить команды. Поэтому движение не просто начинается, но и корректируется по ходу выполнения.

Команда от нервного центра идёт по периферическим нервам к мышце в виде нервного импульса. Когда сигнал достигает мышечных волокон, они сокращаются, то есть развивают усилие и тянут связанные с ними части тела. Для движения часто нужно согласовать работу нескольких мышц: одни сокращаются, а другие расслабляются. Нервная система регулирует эту согласованность, а мышцы непосредственно выполняют движение.

Рефлекторная реакция начинается с раздражения, которое воспринимает рецептор. От него сигнал проходит по нервному пути к нервному центру, где обрабатывается; затем команда направляется к мышце или другому органу-исполнителю. Мышца отвечает сокращением, и возникает движение. Значит, реакция не сводится к прямому переходу сигнала от рецептора к мышце: в ней участвуют нервные пути и центры.

Во время физической работы мышцам требуется больше кислорода и энергии, поэтому меняются дыхание и кровообращение. Вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов, в том числе дыхание и сердцебиение, обычно без сознательного решения. Одновременно соматическая нервная система управляет скелетными мышцами, выполняющими упражнение. Согласование этих процессов помогает организму продолжать движение при возросшей нагрузке.

Участие нервной системы в управлении движениями и регуляции организма

В таблице показано, какие задачи решают разные части нервной системы и как они связаны с движением. Соматическая и вегетативная нервные системы относятся к периферической нервной системе по выполняемым функциям, а ЦНС координирует их работу. Используйте столбцы «Связь с движением» и «Пример», чтобы сравнить управление мышцами и регуляцию внутренних органов.

Разбор задач

Условие: ученик услышал стартовый сигнал и побежал. Нужно определить, как нервная система обеспечивает начало движения. Проследим путь информации от звука до работающих мышц, не забывая, что звук сам по себе не сокращает мышцы. Ответ: сигнал обрабатывается нервными центрами, после чего команды поступают к мышцам ног.

1. Орган слуха воспринимает звук стартового сигнала. Рецепторы превращают воздействие звука в нервные импульсы, которые направляются к головному мозгу.
2. Головной мозг обрабатывает сигнал и запускает нужное действие. Команды от нервных центров идут по периферическим нервам к мышцам, которые должны включиться в движение.
3. Мышцы ног получают импульсы и сокращаются в согласованной последовательности. Поэтому ученик отталкивается от земли и начинает бежать, а дальнейшие сигналы помогают корректировать шаги.

Условие: человек случайно касается горячего предмета и быстро отдёргивает руку. Требуется объяснить последовательность реакции и роль нервных центров. Быстрый ответ защищает организм от опасного воздействия, но он всё равно проходит по нервным путям. Ответ: раздражение воспринимает рецептор, нервный центр участвует в передаче ответа, а мышца руки сокращается.

1. Рецепторы кожи воспринимают сильное тепло и передают информацию по чувствительным нервным путям к нервному центру. Так нервная система получает сведения о воздействии.
2. Нервный центр обрабатывает поступивший сигнал и организует ответную реакцию. Команда проходит по двигательным нервным путям к мышцам руки.
3. Мышцы сокращаются, и рука отдёргивается от горячего предмета. Такая ответная реакция называется рефлексом; её скорость не означает, что нервные центры не участвовали.

Условие: при интенсивном беге учащаются дыхание и сердцебиение, а мышцы продолжают выполнять движения. Нужно различить управление движениями и регуляцию внутренних органов. Ответ: соматическая нервная система связана с работой скелетных мышц, а вегетативная регулирует внутренние органы; их деятельность согласуется при нагрузке.

1. Нервные центры посылают сигналы к мышцам, чтобы поддерживать беговые движения. Работа мышц требует кислорода и энергии, поэтому организму нужно изменить работу внутренних органов.
2. Вегетативная нервная система регулирует дыхание и сердцебиение в соответствии с возросшей потребностью организма. Эти изменения обычно происходят без сознательной команды человека.
3. Обе части регуляции действуют согласованно: мышцы выполняют упражнение, а внутренние органы подстраиваются к нагрузке. Поэтому дыхание и сердцебиение учащаются одновременно с продолжением движений.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что движением управляют только мышцы. Так думают, потому что именно мышцы заметно сокращаются и перемещают части тела. Но без нервного импульса мышца не получает команду: проверьте себя, спросив, кто запускает и согласует её сокращение.

Ошибка — смешивать центральную и периферическую нервную систему. Обе участвуют в передаче информации, поэтому их функции легко спутать. Проверка простая: головной и спинной мозг относятся к ЦНС, а нервы, связывающие мозг с органами и мышцами, — к периферической системе.

Ошибка — считать любой ответ организма произвольным. Некоторые действия человек выбирает сознательно, но рефлексы и изменения работы внутренних органов могут происходить автоматически. Чтобы проверить себя, выясните, нужно ли человеку принимать решение, чтобы учащались сердцебиение при беге или рука отдёрнулась от горячего.

Ошибка — думать, что при рефлексе сигнал сразу идёт от рецептора к мышце. Реакция может быть быстрой, поэтому промежуточные этапы незаметны. Вспомните путь: рецептор воспринимает раздражение, сигнал проходит по нервным путям к нервному центру, затем команда направляется к мышце.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать строение нервной клетки и общее устройство головного и спинного мозга: нервные импульсы передают информацию между частями организма. Тема связана с опорно-двигательной системой, поскольку нервные сигналы управляют скелетными мышцами, а мышцы обеспечивают движения. Знание нервной регуляции помогает объяснить, почему при физической нагрузке меняются дыхание, сердцебиение и работоспособность: организм приспосабливает работу органов к потребностям мышц.

Что запомнить

• Нервная система управляет движениями и регулирует работу органов.
• Центральная нервная система включает головной и спинной мозг.
• Периферическая нервная система связывает нервные центры с органами и мышцами.
• Нервные импульсы передают команды от нервных центров к мышцам.
• Рефлекс — ответ организма на раздражение при участии нервной системы.
• При физической нагрузке нервная система согласует движения и работу внутренних органов.