Соединить центральную нервную систему с остальной частью организма достаточно сложно. Здесь, как и в системе кровообращения, нужна крупная сеть специальных структур, разветвляющихся в каждый сантиметр тела. ПНС делает это с помощью 43 пар нервов.
Черепные нервы
12 из 43 пар нервов приходится на черепные нервы. Они отходят от нижней части мозга и иннервируют органы чувств и мышцы головы. Исключение составляет X пара — блуждающий нерв, или вагус, который проходит по телу и соединяет дыхательные пути, сердце и пищеварительную систему. Одни черепные нервы относятся к категории двигательных, другие — чувствительных, а третьи являются и тем, и другим.
Существует 12 пар черепных нервов.
Спинно-мозговые нервы
31 пара спинномозговых нервов служит переносчиком как сенсорных, так и моторных сигналов. Эти нервы иннервируют соматические и вегетативные отделы ПНС в областях ниже шеи. Некоторые нервы объединяются, образуя нервную сеть под названием «сплетение». Начиная со второго поясничного нерва и до самого конца позвоночника спинномозговые нервы свободно плавают в СМЖ, образуя пряди, похожие на конский хвост. Их так и называют — конский хвост.
Периферические нервы выходят из спинного мозга.
Ветви и корешки
Первую часть нерва, выходящего из ЦНС, называют нервным корешком. В основном корешки черепных нервов образуются из ствола головного мозга, за исключением обонятельных и зрительных нервов, которые отходят из головного мозга. Корешки спинномозговых нервов, напротив, отходят от спинного мозга. У них есть двигательные или чувствительные отростки, которые впадают в передние или задние рога серого вещества переднего мозга либо выходят из них. Двигательные (эфферентные) нервы выходят из спинного мозга вертикально — с передней стороны, или антериально. Их чувствительные собратья (афферентные нервы) входят в спинной мозг дорсально — с задней стороны, или постериально. Смешанные спинномозговые нервы появляются, когда вентральные и дорсальные корешки сливаются чуть дальше от спинного мозга. Затем они снова разделяются и образуют ветви, каждая из которых переносит моторные и сенсорные нервные сигналы. Эти нервы продолжают ветвиться, формируя в организме нервную сеть.
Ганглии
Ганглии — это скопления клеточных тел нейронов, чем-то похожих на ядра в головном мозге. В отличие от мозговых ядер, ганглии рассредоточены по всей площади ПНС. Сенсорные, или корешковые, ганглии располагаются в дорсальных корешках спинномозговых нервов. Вегетативные ганглии (см. «Вегетативные ганглии» на стр. 221) связывают вегетативную и соматическую системы. Для этого они формируют вертикальные цепи, которые с помощью нервных ветвей прикрепляются к спинномозговым нервам.
Это автоматика
У ПНС есть не только соматическая (телесная) часть, но и вегетативная (автономная), которая помогает телу осуществлять ряд действий (например, дышать) без сознательных усилий с нашей стороны. Вегетативную нервную систему (ВНС) регулирует гипоталамус.
Соматическая часть ПНС состоит из двигательных и чувствительных нервов. Они соединяют головной мозг с органами чувств, которые получают информацию о внешнем мире и позволяют нам осмысленно решать, как лучше отреагировать на происходящее. ВНС состоит из двигательных, или эфферентных, нервов. Обычно эти нервы отходят от спинного мозга, но часть выходит из ствола головного мозга. Эфферентные нервы иннервируют кровеносные сосуды, железы и такие органы, как сердце, легкие, желудок, кишечник, мочевой пузырь и половые органы.
Симпатика и парасимпатика
Как только гипоталамус получает информацию об изменении, к примеру сердечного ритма или артериального давления, он активирует соответствующие центры в стволе мозга (продолговатый и средний мозг). Мозговые центры стимулируют АНС, чтобы вернуть организм в состояние баланса. В этой обратной цепной реакции задействовано две части АНС — как инь и янь. Симпатическая нервная система готовит нас ко встрече с любыми угрозами и выдает быструю реакцию, помогающую выйти из сложных ситуаций. Парасимпатической нервной системе, наоборот, требуется некоторое время на принятие решений. Можно сказать, что она является стандартным режимом нашего организма, поскольку занимается более рутинными и не угрожающими жизни задачами. Парасимпатика побуждает нас либо «есть и размножаться», либо «отдыхать и переваривать». В реальности отношения между этими двумя системами не столь однозначны. Тем не менее они обе работают на благо баланса и гомеостаза в тех случаях, когда что-то идет не так.
Симпатические нервы отвечают за возбуждение, но само половое возбуждение находится во власти парасимпатических нервов. Из-за притока крови к артериям половой член увеличивается в размерах, а клиторальная область — расширяется. (Симпатические нервы сужают кровеносные сосуды, чтобы направить кровь в такие органы, которые при стрессе больше всего нуждаются в ней, например в головной мозг.) Но в сексе симпатические нейроны выполняют совершенно иную роль: они отвечают за эякуляторный оргазм.
Энтерическую нервную систему иногда относят к АНС. Энтерическая система представляет собой скопление нейронов в брюшной полости. Она управляет пищеварительной системой и чем-то похожа на мини-копию мозга у нас в кишечнике.
Вегетативные ганглии
Вегетативные ганглии во многом отличаются от чувствительных ганглиев соматической ПНС. Ганглии симпатической нервной системы располагаются рядом со спинным мозгом (для оперативной реакции на изменения) и образуют паравертебральную сеть по обеим сторонам от позвоночника. Парасимпатические ганглии, наоборот, располагаются ближе к иннервируемым органам и тканям.
Вегетативные пути также отличаются от эфферентных путей соматической системы. Вегетативный нейрон в конце ганглия разделяется на два сегмента, а не образует синапс с органом-мишенью. Участок между ЦНС и ганглием называют преганглионарным нейроном. Он образует синаптическую связь с эффекторным постганглионарным нейроном.
Пре- и постганглионарные нейроны
Пре- и постганглионарные нейроны симпатических и парасимпатических систем отличаются. Симпатические преганглионарные нейроны короче парасимпатических, а постганглионарные волокна — наоборот, длиннее. Симпатические и парасимпатически преганглионарные нейроны вырабатывают ацетилхолин (АЦХ). Он выступает в роли нейромедиатора, который связывается с Н-холинорецептором постганглионарного нейрона для передачи нервного импульса. В эффекторном участке постганглионарные нейроны симпатической системы вырабатывают норадреналин (он же норэпинефрин), который связывается с адренорецепторами органа-мишени. Постганглионарные нейроны парасимпатической системы высвобождают АЦХ, который связывается с другим рецептором АЦХ (М-холинорецептор) органа-мишени.
Симпатические нервы выходят из позвоночника (тораколюмбальный отток) и соединяются с шейным и грудным путями спинномозгового нерва. Эти нервы используются для иннервации структур в груди и животе. Области головы и шеи иннервируются верхним шейным ганглием.
Парасимпатические нервы отходят от верхнего и нижнего концов позвоночного столба (краниосакральный отток). Большая их часть выходит из ствола головного мозга и поясничного отдела. Такие нервы иннервируют области головы (черепные нервы) и таза (крестцовые нервы). Блуждающий нерв иннервирует области груди и брюшной полости.
Надпочечники сидят на вершине почек, и каждый из них является модифицированным симпатическим ганглием. Дело в том, что некоторые клетки надпочечника похожи на постганглионарные нейроны, поэтому, получив стимуляцию от симпатических преганглионарных нейронов, надпочечник высвобождает гормоны адреналин (эпинефрин) и норадреналин. Затем эти гормоны попадают в кровоток, где помогают сгладить последствия симпатической реакции.
Надпочечники играют важную роль в реакции «бей или беги».
Пять органов чувств
Все наши органы чувств, кроме тактильных, расположены в голове — и неспроста. Информация, передаваемая по черепным нервам, идет в обход спинного мозга и поступает для обработки сразу в головной мозг. По пути к коре головного мозга информация проходит через различные подкорковые структуры, включая лимбическую систему, которая снабжает увиденное толикой эмоций или воспоминаний.
Зрение
Стимул: свет. Орган чувств: глаза, которые определяют яркость (интенсивность) и цвет (длину волны) света, проникающего через зрачок. Рецепторы: фоторецепторы на сетчатке (см. «Многообразие клеток» на стр. 38–40). Нерв: зрительный нерв. Обрабатывающий центр: зрительная кора в затылочной доле.
Слух
Стимул: звуковые волны. Орган чувств: уши, которые определяют высоту и интенсивность звука. Наружное ухо направляет звуковые волны во внутреннее ухо. Барабанная перепонка, или тимпаническая мембрана, начинает вибрировать, вызывая вибрацию крошечных слуховых косточек среднего уха. Это приводит к пульсации жидкости в раковинообразной структуре уха — улитке. Кстати, наше чувство равновесия тоже возникает за счет движения жидкости в полукружных каналах уха, когда эта информация передается в мозг по вестибулярному нерву. Рецепторы: слуховые рецепторы или волосковые клетки в улитке. Нерв: слуховой нерв. Обрабатывающий центр: слуховая кора в височной доле.
Обоняние
Стимул: химические вещества. Орган чувств: нос, который обнаруживает химические вещества, растворенные в слизи носа. Вредные запахи могут вызывать чихание. Рецепторы: обонятельные рецепторы (хеморецепторы) в носовой полости. Они передают сигналы в нервные волокна обонятельной луковицы. Нерв: слуховой нерв. Обрабатывающий центр: обонятельная кора в височной доле.
Осязание
Стимул: давление, вибрация, холод, жара или боль. Орган чувств: кожа, особенно на ладонях и ступнях. Рецепторы: осязательные тельца Мейснера в дерме (см. рисунок на стр. 61). Нерв: спинномозговые и черепные нервы. Обрабатывающий центр: соматосенсорная кора в теменной доле.
Вкус
Стимул: химические вещества. Орган чувств: язык, который определяет химические вещества, растворенные в слюне. На представление о вкусе также влияет запах. Рецепторы: вкусовые рецепторы (хеморецепторы) во вкусовых сосочках. Нерв: языкоглоточный и блуждающий нервы. Обрабатывающий центр: вкусовая кора в лобной доле и островковая область между лобной и височной долями.
Выбрать самое важное чувство практически невозможно, ведь все ответы будут субъективными. С физиологической точки зрения в глазу содержится бóльшая часть всех чувствительных нейронов нашего тела (как минимум 70 %). С этой точки зрения зрение будет самым важным чувством. Но если опираться на неподтвержденные данные от специалистов по паллиативной помощи, то самыми важными чувствами будут слух и осязание. Видимо, это последние чувства, которых лишается умирающий.