Нервная система и органы чувств
Нейроны и рефлексы, палочки и колбочки, правило 20-20-20: как нервная система управляет телом и почему после телефона в глазах песок.
Вечер: полчаса в телефоне, откладываешь — а в глазах песок, изображение расплывается, голова тяжёлая. Никакой магии: глазные мышцы всё это время держали фокус на близком экране, а мозг разбирал поток картинок без перерыва. Нервная система — самая быстрая в теле, но и у неё есть лимиты. Сегодня — как она устроена и как её не изнашивать раньше срока.
Нейроны, рефлексы и органы чувств
В головном мозге около 86 млрд нейронов; весь он весит примерно 1,4 кг. Нейрон ловит сигналы короткими веточками-дендритами и передаёт дальше по длинному отростку — аксону: в толстых волокнах импульс бежит со скоростью до 100 м/с. Головной и спинной мозг образуют центральную нервную систему. Простые ответы уходят по рефлекторной дуге: дёрнул руку от горячего — сигнал прошёл через спинной мозг раньше, чем ты осознал жар. За зрение отвечает сетчатка: палочки ловят свет, колбочки — цвет; близкий экран держит глазные мышцы в постоянном напряжении, поэтому работает правило 20-20-20: каждые 20 минут — 20 секунд смотреть на предмет в шести метрах. Слух и равновесие живут во внутреннем ухе: вестибулярный аппарат — причина, по которой укачивает в транспорте.
Отделы мозга: кто за что отвечает
Головной мозг — не однородный шар, а стопка отделов, и у каждого своя вахта. Внизу — старые структуры, которые работают сами, наверху — кора, штаб, куда стекают все сообщения.
| Отдел | За что отвечает | Пример |
|---|---|---|
| продолговатый мозг | дыхание, сердцебиение, глотание | работает без участия сознания |
| мозжечок | равновесие и координация движений | велосипед, ловля мяча |
| промежуточный мозг | голод, жажда, температура тела | жажда в жару |
| большие полушария с корой | мышление, речь, память, воля | решение задачи, разговор |
- Рецептор кожи ловит горячее — сигнал пошёл.
- Чувствительный нейрон несёт его в спинной мозг.
- В спинном мозге сигнал переключается на двигательный нейрон.
- Команда уходит к мышце руки.
- Рука отдёргивается — и только потом ты осознаёшь жар.
- сон 8-10 часов: во сне мозг сортирует выученное за день
- прогулка и разминка: нейронам нужен кислород
- телефон отложить за час до сна: яркий свет сбивает внутренние часы
Синапс: где сигнал прыгает между клетками
Нейроны не срастаются друг с другом — между ними остаётся зазор, и сигнал перепрыгивает его химическим путём. Место встречи называется синапсом: конец аксона выбрасывает молекулы-нейромедиаторы, они проплывают щель и включают следующий нейрон. На скорость влияет миелиновая оболочка — жировая изоляция вокруг аксона: волокна с ней проводят импульс быстрее, до 100 м/с, без неё — в десятки раз медленнее. Через синапсы работают и утомление, и привычка: запас медиатора истощается, сигнал слабеет — вот почему после долгой концентрации внимание рассыпается и нужен перерыв. Сон на дистанции возвращает запасы: поэтому ночная подготовка к контрольной на утро работает лучше зубрёжки до трёх часов.
Нейроны делятся по должности. Чувствительные несут сигнал от рецепторов в спинной и головной мозг, двигательные — команды от мозга к мышцам и железам, вставочные соединяют первых со вторыми и живут только в центральной нервной системе. Из этих трёх сортов собирается любая рефлекторная дуга — от отдёргивания руки до сложного решения: рецептор — чувствительный нейрон — вставочные — двигательный нейрон — рабочий орган. Разница только в длине пути и числе вставочных: чем решение сложнее, тем больше посредников.
Соматическая и вегетативная: две системы под одним капюшоном
Нервную систему делят не только по расположению, но и по роду работы. Соматическая подчиняется воле: она ведает скелетными мышцами и кожей — ты решаешь поднять руку, и она поднимается. Вегетативная работает без приказа сознания: сердце, желудок, сосуды, зрачки. Внутри неё — два антагониста: симпатическая система, аварийная кнопка в стрессе, ускоряет сердце, расширяет зрачки, перегоняет кровь к мышцам; парасимпатическая, кнопка восстановления, замедляет пульс, возвращает пищеварение, сужает зрачки. Их вечный спор и держит тело в рабочем равновесии.
| Параметр | Симпатическая | Парасимпатическая |
|---|---|---|
| сердце | ускоряет | замедляет |
| зрачок | расширяет | сужает |
| пищеварение | тормозит | активирует |
| когда включается | стресс, бегство, борьба | покой и отдых |
Спинной мозг: 45 сантиметров прямых команд
Спинной мозг лежит в канале позвоночника и тянется от затылочного отверстия около 43-45 сантиметров: заканчивается на уровне первого-второго поясничных позвонков, хотя сам позвоночник длиннее. От него по обе стороны отходит тридцать одна пара нервов — к мышцам, коже и внутренним органам. У мозга две вахты: рефлекторная, здесь замыкаются дуги простых рефлексов — от отдёргивания руки до коленного удара, — и проводниковая: по восходящим путям сигнал идёт вверх в головной мозг, по нисходящим — команды уходят вниз. Травма спинного мозга поэтому так страшна: разрыв пути отрезает тело ниже места повреждения и от команд, и от ощущений.
Мозг ест четверть кислорода
Головной мозг весит около двух процентов массы тела, а кислорода и глюкозы съедает пятую часть — больше, чем любая мышца в покое. Снабжение прерывается быстро: без кислорода кора живёт считанные минуты, поэтому при обмороке человек укладывается так, чтобы кровь пошла к голове, а при болевом шоке прежде всего проверяют дыхание. Отсюда и практический вывод: душная комната и сидячий марафон сжигают голову быстрее, чем устают ноги, — проветривание и прогулка возвращают ясность дешевле любых энергетиков.
Ухо, язык и кожа: остальные сенсоры
Ухо делится на три части: наружное — раковина и слуховой проход до барабанной перепонки; среднее — молоточек, наковальня и стремя, три крошечные косточки, усиливающие звук в десятки раз; внутреннее — улитка с рецепторами звука и вестибулярный аппарат. Вкус распознают сосочки языка: сладкое, солёное, кислое и горькое чувствуются разными его участками, но настоящий вкус — союз вкуса с обонянием: простуженный нос гасит половину удовольствия от еды. Кожа несёт рецепторы тепла, холода, давления и боли — их миллионы, и по телу они разбросаны неравномерно: кончики пальцев чувствуют в разы тоньше, чем спина.
Глаз: как получается картинка
Глаз собран как камера: свет проходит роговицу, зрачок и хрусталик и падает на сетчатку, где ждут палочки и колбочки. Зрачок работает диафрагмой: на ярком солнце сужается, в темноте расширяется. Хрусталик умеет менять кривизну — настройка называется аккомодацией: смотришь вдаль, и он уплощается, читаешь книгу — округляется. Близкий экран держит хрусталик в округлом положении часами, глазная мышца устаёт, и изображение расплывается — это ещё не близорукость, но дорога к ней: у тех, кто годами смотрит только вблизи, глаз вытягивается в длину, и фокус навсегда смещается перед сетчаткой. Поэтому правило 20-20-20 — не суеверие, а способ дать хрусталику сменить позицию, а моргание и паузы спасают роговицу от высыхания.
Сон — не выключение, а вторая смена. За ночь мозг проходит несколько циклов по девяносто минут, внутри каждого чередуются фазы медленного и быстрого сна: в медленной тело восстанавливается и выделяется гормон роста, в быстрой мозг сортирует впечатления дня и переносит их в долговременную память. Не выспавшийся подросток теряет не только настроение: без быстрой фазы вчерашний материал так и остаётся хрупким. Отсюда правила гигиены сна: ложиться в одно время, спать в тишине и темноте, убирать экран за час — яркий свет вечером откладывает выработку мелатонина, гормона засыпания.
- Расстояние от рецептора пальца ноги до спинного мозга — примерно 1,2 метра.
- Скорость импульса в толстом волокне — около 100 м/с, значит, путь туда занимает 0,012 секунды.
- Обратный путь команды к мышце — ещё столько же: 0,024 секунды.
- Плюс задержки в синапсах — и вся реакция укладывается в десятые доли секунды.
- Вывод: осознание приходит позже команды — поэтому отдёргивание ноги от острого успевает сработать раньше боли.
- синапс#
- место встречи нейронов: сигнал пересекает щель химическим способом
- миелиновая оболочка#
- жировая изоляция аксона, ускоряет проведение импульса
- соматическая нервная система#
- ведает скелетными мышцами, подчиняется воле
- вегетативная нервная система#
- управляет внутренними органами без участия сознания
- аккомодация#
- изменение кривизны хрусталика для фокуса на разном расстоянии
- улитка#
- спиральная часть внутреннего уха, где звук превращается в нервный сигнал
Проверь себя
Клавиши 1–9 выбирают вариант, Enter — «Проверить»
1 Как называется клетка нервной системы?
2 По какому отростку нейрона сигнал уходит от тела клетки?
3 Руку от горячего ты отдёргиваешь раньше, чем осознал жар.
4 В чём смысл правила 20-20-20?
5 Соедини орган чувств и то, за что он отвечает.
Нажми на элемент слева, затем на его пару справа. Повторное нажатие отменяет связь.
6 Сколько примерно миллиардов нейронов в головном мозге человека?
7 Каждая часть глаза и уха ведает своим. Распредели их по задачам.
Разложи элементы по категориям: нажми на элемент, потом на категорию.
8 Дополни описание работы нейрона.
Выбери подходящее слово в каждом пропуске.
Сигналы к телу нейрона приносят , а от тела клетки сигнал уходит по .
Было понятно? Скажи — так мы видим, какие темы переписать.
Частые вопросы
Почему после телефона в глазах «песок»?
На близком экране глазные мышцы зажаты в фокусе, а моргание урежается почти вдвое — роговица подсыхает. Помогает правило 20-20-20 и паузы каждые полчаса.
Правда ли, что мы используем только 10% мозга?
Нет, это миф из старых журналов. Методы сканирования показывают активность практически во всех отделах, а даже простая задача включает сразу несколько зон мозга.
Почему укачивает в машине?
Вестибулярный аппарат во внутреннем ухе чувствует движение, а глаза видят неподвижный салон — мозг получает противоречивые сигналы. Лучше смотреть вперёд на дорогу, а не в телефон.
Можно ли натренировать память?
Да, память подчиняется тренировке, как мышца: повторение с перерывами работает лучше зубрёжки подряд. Главные помощники — сон, во время которого мозг переносит выученное в долговременную память, и связывание нового со знакомым.