Регуляция ЦНС работы сердечно-сосудистой системы человека

Регуляция работы сердца

Работа сердца регулируется как нервным путем, так и при помощи гуморальных механизмов, при ведущей роли центральной нервной системы. Так как сердцу присущ автоматизм, то нервной системе не приходится отдавать приказ для каждого сердечного сокращения, как это происходит в скелетной мускулатуре. Функции ЦНС сводятся только к регулированию сердечной деятельности и приспособлению ее к нуждам организма и изменениям внешних условий.

Основное влияние на сердечную деятельность оказывает вегетативная нервная система. Действие на сердце симпатических и парасимпатических нервов противоположно: блуждающий нерв замедляет и ослабляет сердечные сокращения, а симпатический – усиливает и учащает.

Рис.1. Схема регуляции работы сердца человека

Впервые действие блуждающего нерва на сердце было изучено в 1845 году братьями Эрнстом и Эдуардом Веберами. Они показали, что при сильном раздражении блуждающего нерва происходит увеличение мембранного потенциала – гиперполяризация мембраны мышечных волокон предсердий и сердце останавливается. Если продолжать раздражать блуждающий нерв, то сокращения сердца восстанавливаются. Это явление они назвали ускальзанием сердца из-под влияния блуждающего нерва.

Действие на сердце симпатических нервов впервые было изучено в 1867 году братьями Ильей и Моисеем Ционами, а затем уточнено И.П.павловым. Братья Ционы описали учащение сердечной деятельности при раздражении симпатических  нервов сердца, а И.П.Павлов в 1887 году обнаружил нервные волокна, вызывающие усиление сердечных сокращений без заметного учащения пульса, то есть являющимися усилителями сердечной деятельности. При раздражении симпатических нервов убыстряется спонтанная деполяризация клеток – водителей ритма, что ведет к учащению сердечных сокращений и увеличению амплитуды его сокращений. Влияние раздражения симпатического нерва наблюдается после большого латентного периода – 10 секунд и более – и длится  еще долго после прекращения раздражения нерва.

Схема иннервации сердца изображена на рисунке 2.

Рис.2. Схема иннервации сердца: Н – сердце; М – продолговатый мозг; Cl – ядро, вызывающее торможение сердца; СА – ядро, вызывающее учащение сердечной деятельности; HL – боковой рог спинного мозга; Д – нерв-депрессор (афферентные волокна блуждающего нерва); TS – симпатический ствол; V – эфферентные волокна блуждающего нерва; S – симпатические волокна; А – спинномозговые афферентные волокна; CS – каротидный синус; В – афферентные волокна от правого предсердия и полой вены.

Тела первых  нейронов, отростки которых  образуют блуждаюшие нервы, расположены  в продолговатом мозге. Кончаются отростки этих нейронов в интрамуральных ганглиях сердца. Здесь находятся вторые нейроны, отростки которых идут к предсердному узлу, мышечным волокнам предсердий, предсердно-желудочковому узлу и верхней части проводящей системы. Первые нейроны симпатической нервной системы, передающие импульсы к сердцу, расположены в боковых рогах пяти верхних сегментов грудного отдела спинного мозга. Отростки этих нейронов  заканчиваются в шейных и верхних грудных симпатических узлах. В этих узлах находятся вторые нейроны, отростки которых идут к сердцу.

Рис.3. Проводящая система сердца: 1- верхняя полая вена; 2 – синусный (синоатриальный) узел; 3 – правое предсердие; 4 – предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный) узел; 5 – пучок Гиса; 6 – ножки пучка Гиса; 7 – волокна Пуркинье; 8 – нижняя полая вена.

Сердечные рефлексы

Кроме центров продолговатого и спинного мозга в регуляции сердечной деятельности принимает участие: гипоталамус, мозжечок, кора больших полушарий. При участии всех перечисленных отделов ЦНС осуществляется рефлекторная регуляция сердечной деятельности. Рефлекторные реакции могут как тормозить, так и возбуждать (ускорять и усиливать) сердечные сокращения. Рефлекторные изменения работы сердца возникают при раздражении различных рецепторов. Особое значение в регуляции работы сердца имеют рецепторы, расположенные в некоторых участках сосудистой системы. Они возбуждаются изменением давления крови в сосудах или гуморальными раздражителями. Участки, где сосредоточены такие рецепторы, получили название сосудистых рефлексогенных зон. Значительная роль принадлежит рефлексогенным зонам, расположенным в дуге аорты и в области разветвления сонной артерии – в каротидном синусе. Здесь находятся окончания афферентных нервов, раздражение которых рефлекторно вызывает замедление сердечных сокращений. Эти нервные окончания представляют собой прессорецепторы. Естественным их раздражителем служит растяжение сосудистой стенки при повышении давления в тех сосудах, где они расположены. Поток афферентных нервных импульсов от прессорецепторов повышает тонус ядер блуждающего нерва, что приводит к замедлению сердечных сокращений.

Примером сердечного рефлекса является остановка сердца при ударе по животу. Афферентные пути этого рефлекса идут по чревному нерву в спинной мозг, а затем – к ядру блуждающего нерва в продолговатом мозге. Отсюда начинаются эфферентные пути рефлекса – по ветвям блуждающего нерва к сердцу. К подобным рефлексам относится рефлекс Ашнера: урежение сердцебиений при надавливании на глазные яблоки.

Влияние коры больших полушарий на работу сердца

Рефлекторное учащение и усиление сердечной деятельности наблюдается при болевых раздражениях и эмоциональных состояниях – гневе, страхе, радости, а также при мышечной работе. Изменения сердечной деятельности могут возникать при мыслях, воспоминаниях, и представлениях, даже при отсутствии реальных раздражителей, что указывает на большое значение коры больших полушарий в регуляции деятельности сердца. Доказательством этого является то, что изменения ритма и силы сердечных сокращений можно часто наблюдать у человека при одном упоминании о фактах, вызывающих у него определнные эмоции, или воспоминании неприятных событий, например при использовании техник нейролингвистического программирования.

Регуляция сосудистого тонуса

Давление крови должно поддерживаться на определенном уровне, который должен быть адекватен требованиям внешней и внутренней среды организма. Поэтому ЦНС постоянно осуществляет сложные регуляторные воздействия на работу сердца, емкость сосудистого русла и количество циркулирующей крови.

Артерии и артериолы иннервируются в основном симпатическими нервами, которые вызывают сужение сосудов – вазоконстрикцию. Доказательством этого является классический опыт К.Беранара: перерезка сосудосуживающих симпатических нервов вызывает расширение сосудов в той области, которая иннервируется этими нервами. То есть артерии и артериолы находятся по непрерывным сосудосуживающим влиянием симпатических нервов, которые поддерживают постоянный тонус мышц стенок данных сосудов. В некоторых органах, например, в скелетной мускулатуре, расширение артериол происходит при раздражении симпатических нервов, в составе которых находятся кроме вазоконстрикторов, также вазодилятаторы. В окончаниях нервных волокон вазоконстрикторов образуется норадреналин, а в окончаниях вазодилятаторов образуется медиатор ацетилхолин.

Сосудодвигательные центры

Сужение или расширение сосудов наступает под влиянием импульсов из ЦНС, в частности – из сосудодвигательного центра. Сосудодвигательный центр локализован в продолговатом мозге на дне IV желудочка. Он состоит из прессорного и депрессорного отделов и находится в состоянии тонуса, то есть в состоянии постоянного  длительного возбуждения. Раздражение прессорного отдела вызывет сужение артерий и подъем АД, а раздражение депрессрного – расширение артерий и падение АД. Депрессорный отдел сосудодвигательного центра вызывает сосудорасширение, понижая тонус прессорного отдела и снижая, таким образом, эффект сосудосуживающих нервов. Импульсы от сосудодвигательного центра продолговатого мозга поступают к нервным центрам симпатической нервной системы,  расположенным в боковых рогах спинного мозга. Они образуют сосудосуживающие ядра, связанные с сосудами отдельных участков тела. Кроме сосудодвигательных центров продолговатого и спинного мозга  на состояние сосудов оказывают влияние нервные центры промежуточного мозга и больших полушарий. Раздражение определенных участков гипоталамуса, в котором расположены высшие центры ВНС, вызывает сужение артерий и артериол и повышение АД.

Рефлекторная регуляция сосудистого тонуса

Тонус сосудодвигательного центра зависит от импульсов, приходящих с периферии от рецепторов, расположенных в некоторых сосдистых областях и на поверхности  тела, а также от влияния гуморальных раздражителей, непосредственно действующих на нервный центр. Сосудистые рефлексы  по классификации В.Н.Черниговского разделены на две группы: собственные и сопряженные рефлексы.

1. Собственные сосудистые рефлексы вызываются импульсами от рецепторов самих сосудов. Наиболее важное физиологическое значение имеют рецепторы сосудистых рефлексогенных зон, сосредоточенные в дуге аорты и в области разветвления  сонной артерии на внутреннюю и наружную ветви. Рецепторы, расположенные в дуге аорты, возбуждаются при повышении АД и рефлекторно повышают тонус ядра блуждающего нерва и угнетают тонус сосудосуживающего центра. В результате сердечная деятельность тормозится, а сосуды внутренних органов расширяются. Понижение АД ведет к тому, что прессорецепторы дуги аорты и сонных артерий раздражаются менее интенсивно, чем при нормальном давлении крови. Тормозящее действие депрессорных нервов на кровяное давление слабеет, сосуды суживаются, работа сердца усиливается, и давление крови несколько повышается. Рефлекторная регуляция кровяного давления осуществляется вследствие возбуждения не только сосудистых прессорецепторов, но и хеморецептров, чувствительных к изменениям химического состава крови.

2. Сопряженные сосудистые рефлексы, проявляющиеся преимущественно в повышении АД, можно вызвать раздражением поверхности тела. Так при болевых раздражениях, а также при действии холодом происходит сужение сосудов и повышение АД.

В регуляции тонуса сосудов человека принимают участие и высшие отделы ЦНС – промежуточный мозг и кора больших полушарий. Кортикальные сосудистые реакции у человека можно наблюдать при проведении исследования  по методу условных рефлексов. Например, можно пронаблюдать рефлекторное изменение состояния сосудов с помощью сочетания метода плетизмографии – измерение объема руки, опущенной в воду, и выработки условного рефлекса.

При эмоциональном стрессе изменения артериального давления в определенной мере зависят от личностных качеств человека. Для исследования можно применить шкалу «N» - «Наивность – проницательность»  опросника  16PF  Кеттела.