Нервові клітини у стані спокою є поляризованими. Це означає, що з обох боків клітинної мембрани нейрона йони Натрію і Калію розподілені нерівномірно. У випадку, якщо клітина-рецептор сприймає подразник (світло, звук, хімічна речовина, механічний дотик), відбувається перерозподіл йонів з обох боків мембрани. Мембрана «збуджується» в певній ділянці. Виникає так званий потенціал дії, що спонукає електрони рухатися в певному напрямку. Сусідня ділянка мембрани виконує те саме, і потік електронів спрямовується в напрямку синапсу. Саме потік електронів являє собою нервовий імпульс. За допомогою нервових імпульсів у нервовій системі передається інформація від однієї клітини до іншої, сигнали — від нервів до м’язових або залозистих клітин. Нервовий імпульс розповсюджується по всій поверхні нервового волокна будь-якої довжини.

Безумовні та умовні рефлекси. Усі види рефлексів І. П. Павлов поділив на дві групи — безумовні й умовні.

Безумовні рефлекси — реакції організму за допомогою нервової системи у відповідь на вплив подразників. Ці рефлекси є однаковими у всіх представників одного виду, передаються від батьків потомству, генетично визначені. Безумовними їх називають тому, що для їхнього здійснення не потрібно якихось умов. Біологічна роль цих рефлексів полягає в тому, що вони забезпечують виконання основних життєвих функцій і починають діяти з моменту народження, зберігаючись упродовж усього життя. Безумовні рефлекси є основою для формування умовних рефлексів. Упродовж життя на основі безумовних рефлексів формуються тисячі умовних.

Безумовні рефлекси разом з умовними забезпечують пристосованість організмів до конкретних умов життя. Безумовними рефлексами є харчові, захисні, статеві, больові, блювання, чхання, кашлю, саморегуляція функцій органів і систем та інші. Відразу після народження в дитини виявляються дихальні рефлекси, ковтання, кліпання очима, смоктальний рефлекс. Під час медичного огляду для визначення стану здоров’я людей лікарі перевіряють дію таких рефлексів, наприклад, колінного, реакцію зіниць очей на світло, смоктального у новонароджених.

Умовні рефлекси — складні пристосувальні реакції, що виробляються в процесі життя на основі безумовних. Умовні рефлекси можуть утворюватися й зникати залежно від конкретних умов, їхня назва пов’язана з тим, що для їх формування потрібні певні умови. В утворенні умовних рефлексів бере участь кора півкуль головного мозку. Докази цього було отримано в результаті експериментів, під час яких піддослідним тваринам видаляли кору. У результаті вони майже втрачали здатність утворювати умовні рефлекси, але зберігали безумовні рефлекси й деякі умовні, що були вироблені раніше.

Утворення умовних рефлексів вивчав видатний учений І.П. Павлов за допомогою піддослідних собак. Найбільше дослідів було присвячено травній системі. Для цього на слинні протоки, органи травного тракту і залози собакам накладали фістули (мал. 83).

Крізь фістули під час дослідів у пробірки витікали слина, шлунковий та підшлунковий сік, жовч. Сутність експериментів полягає у встановленні зв’язку між різноманітними обставинами прийняття їжі та виділенням травних соків.

Вироблення умовного рефлексу проводилось так. З метою вивчення харчового рефлексу відібрану тварину з фістулою поміщали у спеціально сконструйовану клітку. Коли тварині давали їжу, можна було спостерігати, як виділяється з фістули, наприклад, слина. В одному з дослідів за 30 с до годування перед собакою вмикали світло. Тварина реагувала на спалах світла, повертаючи до нього голову, але слина у фістулу не виділялась доти, доки їжа не потрапляла в ротову порожнину. Вплив світла повторювали декілька разів, після чого слина виділялась вже після спалаху світла — до того, як їжа потрапляла в ротову порожнину.

Мал. 83. Фістула у собаки

Світло ставало умовним подразником, і у відповідь на цей подразник у фістулі з’являлася слина. В інших дослідах як умовні подразники використовували звук, механічні подразники, але завжди результат був однаковим: подразник умовний спонукав до виконання безумовного рефлексу — слиновиділення. Безумовний рефлекс слиновиділення виникає у відповідь на їжу, отже, їжа — безумовний подразник. Світло та інші подразники спочатку є байдужими, однак при повторних використаннях перед годуванням вони стають умовними подразниками.

Коли перед годуванням тварини вмикали світло, то подразнювались рецептори сітківки ока, від яких по доцентрових нервах збудження надходило в центри зору, де й виникало збудження. У відповідь на це у тварини виникав орієнтувальний безумовний рефлекс, що проявлялось у повертанні голови в бік джерела світла, та захисний рефлекс, що проявлялось у звуженні діаметра зіниці. При поєднанні світла й годування одночасно збуджувалися два центри — травлення й зору. Збудження поширювалось, і між центрами утворювався тимчасовий зв’язок. Завдяки такому зв’язку в пам’яті надовго фіксується виконання описаної функції (мал. 84).

Умовний рефлекс можна виробити лише тоді, коли умовний подразник діє перед безумовним і є слабкішим, ніж безумовний. В інших поєднаннях умовні рефлекси або не утворюються, або утворюються слабкі і швидко зникають. Умовним подразником може бути час. Якщо годування робити в один і той самий час, то за кілька діб у години годування підвищується виділення травних соків. Це один з факторів організації режиму харчування. Аналогічно варто оцінювати час відходу до сну чи виконання певного виду діяльності. Разом усі подібні закономірності визначають у людини ефективний розпорядок дня. Дотримання розпорядку сприяє дотриманню психічного й фізичного здоров’я.

Мал. 84. Вироблення умовного рефлексу в собаки

Умовні рефлекси можна виробляти не лише на базі безумовних, а й на базі раніше утворених умовних, які добре сформувались і є стійкими. У цьому разі раніше створений рефлекс виконує роль безумовного подразника. На базі такого умовного рефлексу можна утворювати наступний рефлекс. У людини можна виробити до 100 умовних рефлексів, що спираються один на одного. Наприклад, фахова робота операторів технологічних ліній, пілотів, музикантів передбачає багато рефлекторних дій, поєднаних між собою. Це можливо завдяки високорозвиненому абстрактному мисленню, яке властиве людині. Отже, абстрактне мислення обумовлюється здатністю людини формувати складні умовно-рефлекторні зв’язки.

Класифікація умовних рефлексів.

Зовнішні — виникають у відповідь на зорові, слухові, нюхові, смакові, шкірно-механічні подразники тощо.

Внутрішні — виробляються шляхом поєднання подразнення рецепторів внутрішніх органів з будь-яким безумовним рефлексом, утворюються значно повільніше за зовнішні.

Натуральні — виникають у відповідь на подразники, що є причиною виконання безумовних рефлексів, наприклад, виділення слини як реакція на вигляд або запах їжі.

Штучні — виникають у відповідь на різноманітні умовні подразники, що не є причиною виконання безумовних рефлексів. Наприклад, у час, близький до початку виступу актора на сцені, або близький до наближення потяга до потрібної зупинки в акторів та подорожніх піднімається артеріальний тиск, посилюється серцебиття.

Прості — виникають у відповідь на один подразник.

Складні — виникають у відповідь на кілька подразників; переважають серед умовних рефлексів. Серед них виділяють паралельні та послідовні комплекси подразників. Наприклад, у авіадиспетчерів формуються складні рефлекси у відповідь на паралельний вплив кількох факторів: час прильоту кількох літаків, їх місце знаходження в один і той самий час, відстань від летовища, напрямок руху та інші. Послідовні комплекси формуються, наприклад, у танцівників чи гімнастів, що виконують і повторюють багаторазово певну послідовність рухів.

Наукові експерименти показали, що вирішальне значення в утворенні умовних рефлексів має кінцевий мозок, а саме його кора. Навіть якщо рефлекс замикається на рівні нижчих відділів спинного мозку, початково його формування залежить від кінцевого мозку. Деякі прості рефлекси експериментально можна виробити без зв’язку з головним мозком, проте для цього потрібна величезна кількість повторів. Так само доведено, що після формування рефлексів за участі кори півкуль кінцевого мозку, з часом зменшується число елементів рефлекторної дуги. Тобто, доцентрові та відцентрові нерви починають замикатися на нижчих рівнях. Кожна людина після тривалого тренування може досягти такого стану, коли відпрацьовані рухи починають виконуватися автоматично. Наприклад, досвідчений музикант не контролює свідомістю кожен рух пальців під час гри на музичному інструменті. Лише при раптовій дії сторонніх подразників (наприклад, сильний звук під час виконання в тиші музичного твору) кора півкуль може затримати певні рухи і виконання твору припиниться.

Умовний рефлекс вважають однією з форм пам’яті. За її допомогою організми краще пристосовуються до змін середовища.

• 1. Опишіть механізм утворення нервового збудження.
• 2. Що таке потенціал дії?
• 3. Дайте визначення безумовного рефлексу.
• 4. Дайте визначення умовного рефлексу.
• 5. Опишіть механізм формування умовних рефлексів.
• 6. Наведіть приклади зовнішніх і внутрішніх рефлексів.
• 7. Порівняйте натуральні та штучні рефлекси.
• 8. Наведіть приклад складного рефлексу.