Рефлексы — основной акт нервной системы. Это ответная реакция организма на раздражение рецепторов, вызываемая посредством нервной системы (см. статью «Строение нервной системы»).
В осуществлении любых рефлексов участвуют: 1) раздражаемая группа рецепторов, или рецептивное поле, 2) афферентные (рецепторные) нейроны, передающие импульсы с этого рецептивного поля в нервную систему, 3) вставочные нейроны, передающие импульсы в пределах нервной системы, 4) эфферентные нейроны, передающие импульсы из нервной системы на рабочий орган, 5) афферентные нейроны, передающие импульсы из рецепторов рабочего органа о характере и интенсивности его деятельности, и 6) эфферентные нейроны, передающие из нервной системы импульсы, регулирующие обмен веществ в рецептивном поле, рецепторах рабочего органа и в специфических клетках самого рабочего органа (симпатические). Таким образом, начало рефлекса — раздражение рецептивного поля, затем нервные импульсы проходят по рефлекторному кольцу до момента прекращения поступления эфферентных импульсов в рабочий орган.
Врожденные (безусловные) и приобретенные (условные) рефлексы
И. П. Павлов предложил делить рефлексы на две группы: безусловные и условные.
Рефлексы, существующие уже при рождении, называются безусловными, или инстинктами. Например, только что родившийся щенок сосет, вылупившийся из яйца цыпленок клюет.
Условные рефлексы основаны на образовании в высшем отделе нервной системы временных нервных связей. Они приобретаются в течение жизни путем обучения в определенных условиях. В отличие от безусловных рефлексов условные рефлексы могут быть вызваны любыми изменениями, происходящими вне и внутри организма. Они индивидуальны и характеризуются своим временным характером.
Благодаря различным условным рефлексам разнообразные изменения в окружающем мире заранее, на расстоянии, сигнализируют животному об опасности, о наличии пищи и о других существенно важных для сохранения жизни факторах внешней среды.
Роль рефлекторной саморегуляции физиологических процессов в поддержании относительного постоянства внутренней среды
Клетки организмов живут в относительно постоянной среде, так как они омываются кровью, лимфой и тканевой жидкостью, которые имеют относительно постоянный состав благодаря саморегуляции (осуществляемой посредством нервной системы) обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологических процессов. Кровь, лимфа, тканевая и спинномозговая жидкости образуют внутреннюю среду организма, в которой функционируют клетки, ткани и органы. Способность поддерживать относительное постоянство внутренней среды (гомеостазис) появляется на относительно высоких ступенях развития мира животных. «Постоянство внутренней среды есть условие свободной жизни» (К. Бернар). Уже у акуловых рыб концентрация солей в организме независима от ее изменения во внешней, водной среде. У ганоидных и костистых рыб также поддерживается постоянство внутренней среды.
У человека и высокоорганизованных животных относительное постоянство внутренней среды поддерживается нервно-гуморальными физиологическими механизмами, регулирующими деятельность сердечнососудистой и дыхательной систем, функции почек, потовых желез и пищеварительного канала, которые обеспечивают удаление из организма продуктов обмена веществ.
Процесс кровообращения обусловливает как доставку веществ к органам и тканям, так и доставку остаточных продуктов обмена веществ к органам выделения. Поступление в организм газообразных веществ и их удаление обеспечивается органами дыхания. Поглощение жидких и твердых веществ и превращение питательных веществ в водные растворы, поступающие затем во внутреннюю среду организма, осуществляется органами пищеварительного канала. Органы пищеварительного канала выполняют также функцию удаления неусвоенных и остаточных продуктов обмена веществ. Особенно важную роль в поддержании относительного постоянства состава внутренней среды играют почки, через которые из крови удаляется избыток воды, солей, остаточные продукты обмена веществ и другие вещества, нарушающие постоянство состава крови.
Системы органов кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и другие обладают способностью рефлекторного саморегулирования. Эта саморегуляция важнейших физиологических процессов происходит благодаря тому, что в низшие отделы нервной системы из расположенных во внутренних органах специальных нервных окончаний, воспринимающих раздражения, — рецепторов — поступают центростремительные, афферентные, нервные импульсы. Приток импульсов по афферентным нервным волокнам вызывает в центральной нервной системе возбуждение и торможение. При этом из центральной нервной системы исходят по нервным волокнам центробежные, эфферентные, пусковые импульсы, которые вызывают деятельность внутренних органов или тормозят ее, а также регуляторные, или корригирующие, импульсы, которые, регулируя питание внутреннего органа, определяют тот или иной уровень его работоспособности.
Этот нервный процесс саморегуляции называется рефлекторным, а изменение деятельности органа и регуляция его работоспособности нервной системой в ответ на раздражения воспринимающих нервных окончаний называется рефлексом.
Закрепление и наследование условных рефлексов как важнейший фактор развития мира животных
Формирование инстинктов, как и временных нервных связей, происходило под воздействием внешней среды и в соответствии с изменяющимися условиями жизни.
Безусловные рефлексы, или инстинкты, — это развивающиеся и передаваемые по наследству рефлексы, которые в далекие времена были условными рефлексами. Можно предполагать, что изменения обмена веществ в одних нервных элементах сочетались с изменениями обмена веществ в других нервных элементах, вызванных воздействиями внешней среды. Это приводило к образованию временных нервных связей, которые при повторении переходили в постоянные. По мере развития нервной системы постоянные нервные связи как основа врожденных рефлексов все более закреплялись в нижних отделах нервной системы, а функция формирования временных нервных связей переходила к высшим ее отделам. Под влиянием временных нервных связей постоянные становились сложными и превращались в основу инстинктов, обеспечивающих жизнь в относительно постоянных условиях существования. В процессе эволюции на базе инстинктов образовывались все более сложные временные нервные связи. В результате усложнялись и разнообразились формы поведения животных организмов, адекватные изменяющимся условиям существования разных видов.
Но не все временные нервные связи превращались в безусловные рефлексы. Наследовались только те временные связи, которые соответствовали условиям существования многих поколений, многократно повторялись в процессе естественного отбора и изменяли обмен веществ воспроизводящих половых клеток.
Безусловные рефлексы в подавляющем большинстве биологически целесообразны, т. е. соответствуют условиям жизни. Например, пчела строит соты с максимальной вместимостью. Но так как внешняя среда может изменяться быстро, а безусловные рефлексы изменяются очень медленно, то имеется немало фактов, убеждающих в крайней нецелесообразности некоторых безусловных рефлексов.
Некоторые приобретенные рефлексы при сохранности одних II тех же условий жизни в ряде последовательных поколений переходят в безусловные. Вместе с тем в процессе эволюции происходит изменение некоторых инстинктов, они теряют безусловно-рефлекторный характер. При вмешательстве человека инстинкты животных могут переделываться в короткие сроки в направлении, нужном человеку, благодаря воспитанию животных в определенных условиях жизни. Именно так происходило одомашнивание животных и их акклиматизация.