Эти сигналы возникают в процессе восприятия информации из внешнего мира, и передаются в мозг через нейроны.
Различаются следующие виды рецепторов:
Зрительные рецепторы;
Слуховые рецепторы;
Рецепторы разных ощущений, в том числе вкус, запах, тактильные ощущения, ощущения положения тела в пространстве и так далее.
Взаимодействие сенсорных систем осуществляется на уровне ретикулярной формации, уровне лимбической системы и уровне коры головного мозга.
В 2000 году американский нейробиолог Эрик Кандель получил Нобелевскую премию «За открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе». В своей книге «В поисках памяти» Кандель описывает, как при изменении связей между нейронами происходит запоминание. Процесс запоминания происходит не в каком-то конкретном нейроне, а внутри устойчивых связей между двумя нейронами. Запоминание приводит к физиологическому изменению нервной системы. Память делится на кратковременную и долговременную. Кратковременная память это память, при которой, воспринимаемая информация за последние несколько минут, далее забывается. А то, что запоминается откладывается в долговременную память.
При формировании долговременной памяти нейроны:
Отращивают новые окончания;
Приобретают новые связи;
Усиливают старые связи.
На молекулярном уровне это выглядит следующим образом: Окончание сенсорного нейрона вырабатывает сигнальное вещество, которое активизирует регуляторный белок. Этот белок создаёт условия для выброса нейромедиатора глутамата, оказывающего возбуждающее действие в мозге. Пока эта реакция активна возникает эффект кратковременной памяти. Когда реакция повторяется несколько раз и регуляторного белка становится много, он проникает в ядро нейрона и включает в гене транскрипцию белка CREB. Этот белок регулирует экспрессию генов, меняя структуру нервных клеток на генетическом уровне. Так происходит рост новых нейронных окончаний, формируя долговременную память, что обеспечивает изменение поведения человека. Кандель также подчёркивает, что травмирующий или эмоциональный опыт позволяет быстро записывать всю картину воспоминаний.
Для формирования долговременной памяти (опыта) необходимо:
Неоднократное повторение;
или
Эмоциональное переживание.
В обоих случаях на физиологическом уровне происходит изменение нейронных связей.
На этом мы закончим рассмотрение нервной системы и посмотрим, что такое гормональная система.
Мозг излучает облако ионов под
чутким управлением гормонов.
Валерий Казанжанц
Когда на нашей планете только начинала зарождаться жизнь, тогда живые организмы представляли собой клетки, которым нужно было каким-нибудь образом общаться друг с другом и взаимодействовать со средой, чтобы поддерживать необходимые условия для своего существования. Со временем в процессе эволюции, наследуя те или иные стратегии поведения, которые оказывались более жизнеспособными, клетки находили способ для такого общения.
Существует четыре способа межклеточного общения:
Способ общения контакт клетка-клетка, когда одна клетка физически общается с другой;
Паракринный способ общения это общение с ближайшими соседями, когда нет прямого контакта;
Нейрональный способ общения это быстрая передача электрических импульсов от головного или спинного мозга до необходимой части тела;
Гормональный способ общения с помощью гормонов в крови.
Нейрональное общение происходит благодаря нейромедиаторам, а гормональное при помощи гормонов, растворённых в крови.
Разберём подробнее гормональное общение. Гормоны перемещаются по кровеносной и лимфатической системам, что занимает время, чтобы добраться до клетки-мишени, но это позволяет координировать работу многих элементов в организме одновременно.
В учебном пособии для ВУЗов «Биохимия гормонов» о гормоне сказано следующее: «Слово гормон происходит из греческого языка и означает возбуждать, приводить в движение. Гормоны это органические вещества, которые образуются в тканях одного типа (эндокринные железы, или железы внутренней секреции), поступают в кровь, переносятся по кровяному руслу в ткани другого типа (ткани-мишени), где оказывают своё биологическое действие».
Там же говорится о том, что гормон, попадая в кровь, добравшись до клетки-мишени, действует намного дольше, чем нейронный электрический импульс. Гормоны действуют до тех пор, пока находятся в крови минуты, часы и даже дни.
Нейромедиаторы перемещаются только в головном мозге и обеспечивают общение нейронов в синапсах. Гормоны в отличие от нейромедиаторов перемещаются по крови в качестве сигнала по всему телу.
Разберём, какие гормоны и нейромедиаторы в каких эндокринных железах вырабатываются:
гипоталамус нейромедиатор норадреналин;
эпифиз (шишковидное тело) гормон мелатонин;
щитовидная железа гормон териоид;
тимус нейропептиды;
поджелудочная железа гормон инсулин;
надпочечники гормоны кортизол и адреналин;
яичники/яички андрогенные гормоны.
Работа эндокринных желез регулируется в подкорковых структурах мозга гипоталамусом и гипофизом. Гипоталамус под влиянием нервных импульсов выделяет нейромедиаторы. Они стимулируют выработку гормонов гипофиза, и уже под их влиянием другие железы начинают секретировать свои гормоны.
Иерархически самая важная железа это гипоталамус. Гипоталамус контролирует выработку гормонов нижестоящими эндокринными железами. Мозг посылает информацию гипоталамусу, который посылает информацию в гипофиз, и остальные органы гормональной системы получают инструкции.
Важный элемент регуляции работы эндокринных желез отрицательная обратная связь. Гипофиз постоянно контролирует концентрацию каждого гормона в крови, и, когда какого-либо гормона становится слишком много, он дает команду нужной железе остановить выработку этого гормона.
Пример работы гипотоламо-гипофизарно-надпочечниковой оси, показывающий, как работает гормональная система: Гипоталамус вырабатывает нейромедиаторы, которые перемещаются по головному мозгу, до тех пор, пока не доберутся до нейронов гипофиза. После чего гипофиз активирует эндокринные клетки, которые выделяют необходимый гормон, и этот гормон распространяется по крови во всём организме. Клетки-мишени, реагирующие именно на этот гормон, располагаются, например, в надпочечниковой железе. Когда гормон по крови доходит до надпочечниковой железы, начинается выделение одного из гормонов стресса, например, кортизола. Кортизол, попадая в кровь, разносится по всему организму. В организме клетки-мишени, которые имеют рецепторы кортизола, начинают на него реагировать. Точно такие же клетки-мишени есть и в головном мозге в гипофизе и гипоталамусе, что в итоге позволяет гипофизу знать, сколько всего кортизола в организме. Гипоталамус, получая сигнал от кортизола в крови, даёт команду уменьшить выработку нейромедиаторов, которые включают работу всей этой оси. Такой процесс называется отрицательная обратная связь. Чем больше кортизола вырабатывается надпочечниками, тем меньше нейромедиаторов вырабатывает гипоталамус.
Таким образом, мы видим, как уровень гормона в крови влияет на то или иное поведение человека.
Пример: Стероидный гормон тестостерон может проникнуть в ДНК и изменить транскрипцию генов.
Гормоны формируют поведение через нейронные сети в мозге, где изменение поведения последствия работы этих сетей.