Следующий вопрос, требующий объяснений, почему нервные пути формируются именно так, а не иначе? Что это за божественный закон, определяющий, по какому нерву пойдет электрический ток? Такой закон действительно есть, и его формулировку знают все. Даже если больше ничего из курса физики электрического тока мы не помним. Это закон Ома, согласно которому, наибольший ток идет по пути наименьшего сопротивления. Этого вполне достаточно для понимания механизма формирования нервных путей.
Нервные отростки различных нервных клеток соединяются между собой на всех уровнях. Есть соединения дендро-дендритные, дендро-аксональные и есть аксо-аксональные. Дендриты это отростки, которые идут от рецептора к нервной клетке. Аксоны – отростки, идущие от нервной клетки к органам. Рецепторы генерируют электрический ток. От каждого рецептора идет волокно к нервной клетке. На одном дендрите может быть очень много рецепторов, они действительно напоминают ветви деревьев (дендрос (греч.) – дерево). Благодаря связям между дендритами, сигналы с рецепторов могут передаваться сразу нескольким нервным клеткам. И вот здесь срабатывает закон Ома. Сформировавшись на нескольких рецепторах, электрический импульс пойдет по тем волокнам, которые обладают наименьшим сопротивлением. Чем меньшее количество волокон будет участвовать в проведении импульса, тем меньшее сопротивление будет у электрической цепи.
Эффективность любой динамической системы зависит от минимизации затрат на получение и транспорт энергии. Что такое рефлексы с точки зрения электрофизиологии нервной системы? Это комплексы, состоящие из всех структур нервной системы, и выполняющие функцию генерации, транспорта и использования электроэнергии в организме. Поэтому при всех равных условиях предпочтение будет отдано тому рефлексу, который доставит максимальное количество энергии мозгу при минимальной генерации его рецепторами. По сути, мы говорим о коэффициенте полезного действия рефлексов.
Самая трудно повреждаемая часть нервной системы это рецепторный аппарат. Повредить его может разве, что только прямое травмирующее действие внешних факторов. Учитывая общее количество рецепторов в организме, даже это мало скажется на всех нервной системе. Поэтому, думаю можно утверждать, что генерация электрических импульсов в сложном рефлексе, это самый стабильный фактор.
С точки зрения физики нервные волокна различаются по скорости проведения импульсов и частотным характеристикам. Чем более миелинизировано нервное волокно, тем меньше сопротивление электрического тока и выше мощность тока, которую может пропустить нерв. Значит, чем больше в сложном рефлексе задействовано миелинизированных волокон, тем ниже потери при доставке электрического тока в ЦНС. От рождения нам даны только безусловные рефлексы. Все остальные рефлексы, обусловливающие нашу жизнь, вырабатываются, позже. Я думаю, не будет крамолой, допустить, что условные рефлексы вырабатываются с момента формирования нервной системы. С четырех недель внутриутробного развития. Чем больше органов чувств участвует в формировании сложного рефлекса, тем больше энергии вырабатывается различными рецепторами, тем больше энергии несет в себе рефлекс.
Как формируется рефлекс. При генерации электрических сигналов рецепторами, электрический ток идет по тем нервным волокнам, которым принадлежат эти рецепторы. Так как существуют связи между чувствительными волокнами, то и сигнал может пойти по любому из них. Ток идет по пути наименьшего сопротивления. Поэтому исходно, сигнал будет проходить по максимально миелинизированному волокну. Так достигается наивысший КПД для нервного пути. При увеличении импульсации в случае чрезмерного раздражения рецепторов, прохождение сигнала через синапс прерывается из-за истощения медиаторов (химических веществ, вырабатываемых в синапсах). Рецепторы продолжают вырабатывать электрический ток, который накапливается в нервном волокне, обладающего свойствами конденсатора. При накоплении критического напряжения и силы тока происходит пробой изолирующей оболочки нервного волокна, глии. По сути, она прожигается электрическим разрядом. То же самое происходит с глиальной оболочкой расположенных рядом нервов. Естественно, что легче пробить оболочку, обладающую меньшими изолирующими свойствами. Поэтому при прочих равных условиях шунтирование (сброс) электрического заряда, с большей вероятностью, произойдет на вегетативные волокна. Эти волокна способны перенести намного меньше электрического тока, чем исходное, высоко миелинизированное волокно. Поэтому будет происходить «пробой» за «пробоем», пока весь ток, проводимый по первичному волокну, не шунтируется на соседние волокна. Увеличивается количество нервных волокон, необходимых для доставки нервных импульсов в мозг, увеличивается количество синапсов, следовательно, увеличивается сопротивление электрического тока. КПД нервного проводящего пути снижается. Если увеличенная генерация импульсов сохраняется более 3 недель, то на месте «пробоя» формируется сначала электрохимический, а затем химический синапс. И теперь уже он становится участком наименьшего сопротивления, по которому будет проходить ток. Это полностью соответствует закону Ома для параллельных цепей. Количество электроэнергии, необходимое мозгу, величина, более-менее постоянная. Сопротивление новых проводящих путей выше исходного, значит либо мозг получит меньше энергии, либо рецепторам необходимо генерировать больше электрических сигналов. Центральная нервная система сделает все возможное, чтобы не дать «обесточить» себя. Чтобы этого добиться, мозг, по принципу обратной связи, изменяет состояние тканей так, чтобы рецепторы вырабатывали больше электроэнергии. Клинически это будет выражаться как воспаление, а в последующем как органические изменения тканей. Так в тканях образуются участки с нарушенной иннервацией. Почему я столько внимания обратил на этот механизм? Потому что в природе метод «кнута» наиболее распространен. Только этот метод ответственен за образование инстинкта самосохранения. Но, к сожалению, это еще и механизм образования хронических болезней.