Парасимпатическая и симпатическая функции нервной системы являются двумя основными ветвями автономной нервной системы. Симпатическая функция активируется в стрессовых ситуациях, вызывая увеличение сердечного ритма, расширение дыхательных путей и высвобождение энергии. Парасимпатическая функция, наоборот, способствует релаксации и восстановлению организма, уменьшая сердечный ритм, сужая дыхательные пути и стимулируя пищеварительную систему.
В следующих разделах статьи мы погрузимся в подробное рассмотрение механизмов работы парасимпатической и симпатической функций, узнаем о влиянии каждой из них на организм и выясним, какие внешние факторы могут влиять на их активацию. Также мы рассмотрим методы регуляции работы автономной нервной системы и изучим последствия дисбаланса между симпатической и парасимпатической функциями для здоровья человека. В конце статьи вы найдете полезные советы по поддержанию баланса в работе автономной нервной системы и улучшению общего состояния организма.
Отличие между парасимпатической и симпатической функцией нервной системы
Нервная система человека играет решающую роль в регуляции организма и поддержании его равновесия. Основными подсистемами нервной системы являются симпатическая и парасимпатическая системы.
Симпатическая система активируется в условиях стресса или при физической нагрузке. Она ответственна за реакцию «борьба или бегство», ускоряет сердечный ритм, повышает артериальное давление, расширяет диафрагму и увеличивает выделение адреналина.
Парасимпатическая система, напротив, снижает активность организма и восстанавливает его после стресса. Она ответственна за пищеварение, отдых и восстановление, снижает сердечный ритм, сокращает диафрагму и уменьшает уровень адреналина.
Главное отличие между симпатической и парасимпатической системами заключается в их функциях: симпатическая система активируется в условиях стресса для мобилизации организма, а парасимпатическая — для восстановления и отдыха.
Парасимпатические ганглии (к примеру, ресничатый, крылонебный, ушной, тазовый и блуждающий ганглии) находятся внутри эффекторных органов, следовательно, длина постганглионарных волокон составляет от 1 до 2 мм. Таким образом, парасимпатическая система имеет возможность вызывать специфические, ограниченные реакции в эффекторных органах, таких как:
- Кровеносные сосуды головы, шеи и внутренних органов грудной и брюшной полостей;
- Слезные и слюнные железы;
- Гладкая мускулатура внутренних желез и органов, таких как печень, селезенка, толстая кишка, почки, мочевой пузырь, половые органы;
- Мышцы зрачка.
Функции вегетативной нервной системы
Вегетативная (или автономная) нервная система – это компонент периферической нервной системы, который автоматически, без участия сознания, регулирует активность внутренних органов и органовых систем – таких как сердечный ритм, артериальное давление, дыхание, пищеварение, глотание, сексуальное возбуждение и другие. Некоторые из ее функций взаимодействуют с соматической нервной системой.
Вегетативная нервная система состоит из симпатической и парасимпатической частей; они воздействуют в противоположных направлениях и ответственны за различные функции в организме. Вместе они образуют сложную систему, дополняющую друг друга. Эта система связана с участками мозга, которые регулируют эмоции, поведение и гормональное равновесие в организме.
Поэтому при различных психических расстройствах, когда меняется эмоциональный фон, неизбежно происходит изменение в работе вегетативной нервной системы, которая начинает функционировать неправильно – либо слишком активно (что проявляется повышением пульса, артериального давления, частоты дыхания, моторики кишечника), либо наоборот замедленно.
Основная функция вегетативной нервной системы заключается в адаптации к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды организма и поддержании постоянства внутренней среды (гомеостаз).
Далее приведены основные функции симпатической и парасимпатической нервной системы (НС).
Симпатическая нервная система
- способствует активации реакции «бей или беги», повышает энергетический уровень организма, тормозит процесс пищеварения;
- направляет кровь от желудочно-кишечного тракта и кожи, вызывая сокращение сосудов;
- повышает кровоток к скелетным мышцам (до 1200%) и к легким;
- расширяет бронхиолы в легких, обеспечивая большее насыщение крови кислородом;
- увеличивает частоту и силу сокращений сердца;
- расширяет зрачок и расслабляет мышцу хрусталика, позволяя проникать большему количеству света, что способствует улучшению зрения вдали;
- сокращает все сфинктеры желудочно-кишечного тракта и мочевого тракта;
У описанной ранее реакции «бей или беги», которая возникает в ситуациях острой угрозы для здоровья или жизни человека (также в случае панической атаки, когда возникает иллюзия опасности), характерны следующие состояния:
- учащенное сердцебиение (ЧСС, А.Д.) и работа легких (Ч.Д.);
- бледность или покраснение, или чередование обоих реакций;
- замедление активности желудочно-кишечного тракта;
- сужение кровеносных сосудов во многих областях организма, за исключением органов, ответственных за активное движение (мышцы, легкие, сердечно-сосудистая система, определенные области мозга);
- высвобождение энергетических ресурсов организма (в особенности жира и гликогена), прежде всего для скелетной мускулатуры;
- расширение сосудов в скелетной мускулатуре;
- подавление активности слезных и слюнных желез;
- расслабление мочевого пузыря;
- временная и частичная потеря слуха;
- сужение поля зрения (потеря периферического зрения);
- разблокирование позвоночных рефлексов;
- дрожание, тремор (тела, конечностей).
Таким образом, можно понять, что симптомы панических атак и фобий происходят из-за возбуждения симпатической части нервной системы, а все остальное — это вымышленная опасность.
Парасимпатическая нервная система:
- расширяет сосуды пищеварительного тракта;
- сужает бронхиолы, если не требуется больше кислорода;
- во время процесса аккомодации сокращает зрачок и мышцу хрусталика, что помогает видеть близко;
- стимулирует пищеварительные железы и перистальтику (сокращение кишечника);
- стимулирует сексуальное возбуждение и улучшает эрекцию;
Вегетативная нервная система контролирует артериальное давление, частоту сердечных сокращений, температуру тела, массу тела, пищеварение, уровень метаболизма, водно-электролитный баланс, потоотделение, мочеиспускание, дефекацию, сексуальную функцию и другие процессы. Многие органы подчиняются преимущественно либо симпатической, либо парасимпатической системе, хотя получают импульсы от обоих отделов. В некоторых случаях влияние этих двух отделов на функцию органа противоположно друг другу (например, симпатическая нервная система увеличивает частоту сердечных сокращений, а парасимпатическая – снижает ее).
В автономной нервной системе присутствуют два основных медиатора:
- Ацетилхолин: холинергическим волокнам (выделяющим ацетилхолин) принадлежат все преганглионарные, постганглионарные парасимпатические и некоторые постганглионарные симпатические волокна (иннервирующие мышцы, поднимающие волосы, потовые железы и кровеносные сосуды).
- Норадреналин: норадренергическим (выделяющим норадреналин) принадлежат большинство постганглионарных симпатических волокон. В определенной степени потовые железы на ладонях и подошвах также реагируют на адренергическую стимуляцию.
Существуют несколько подтипов адренорецепторов норадреналина и холинорецепторов ацетилхолина, которые имеют различную локализацию.
В настоящий момент, вся автономная нервная система делится на симпатическую, парасимпатическую и метасимпатическую. Метасимпатическая нервная система находится внутри органа и состоит из интрамурального ганглия с нервными волокнами.
Высшим отделом симпатической и парасимпатической иннервации является гипоталамус.
Те же медиаторы, что и в центральной нервной системе, такие как адреналин, норадреналин, ацетилхолин, вещество Р, гамма-амино-масляная кислота, гистамин, серотонин и другие, являются медиаторами автономной нервной системы.
Существуют определенные различия в морфофункциональной организации симпатического и парасимпатического отделов автономной иннервации.
1. Отличие проявляется в расположении центральных зон симпатической и парасимпатической иннервации: центры симпатической нервной системы располагаются главным образом в боковых рогах тораколюмбального отдела спинного мозга, в то время как центры парасимпатической иннервации находятся в стволе мозга и в поясничном отделе спинного мозга. Таким образом, преганглионарные волокна парасимпатической нервной системы, иннервирующие глазные мышцы и головные железы, покидают ствол мозга в составе трех пар черепно-мозговых нервов – III (глазодвигательный), VII (лицевой) и IX (языкоглоточный). Органам грудной и брюшной полости подходят преганглионарные волокна в составе пары Х (блуждающий нерв), а органам таза – парасимпатические волокна поясничного отдела спинного мозга.
2. Признаки различаются у ганглиев. Для симпатической нервной системы характерны ганглии, расположенные параллельно позвоночнику и ганглии, расположенные перед позвоночником, а для парасимпатической нервной системы — перед позвоночником и внутри стенок органов.
3. Эти разделы также отличаются по длине пре- и постганглионарных волокон. Так, у симпатической нервной системы преганглионарные волокна в большинстве случаев короче постганглионарных волокон. В случае с парасимпатической нервной системой, наоборот, длина преганглионарных волокон может значительно превышать длину постганглионарных.
4. Существует различие в медиаторах, которые передают сигналы в синапсах между иннервируемым органом и постганглионарным волокном. В вегетативных ганглиях медиатором является единый для симпатического и парасимпатического отделов ацетилхолин, который оказывает свое влияние через Н-холинорецепторы. В синапсах между постганглионарным волокном и эффекторным органом эти медиаторы различаются. Для симпатической иннервации медиаторами являются адреналин и норадреналин, которые связываются с α- и β-адренорецепторами на постсинаптической мембране эффекторного органа. Для парасимпатической иннервации это ацетилхолин, который осуществляет свое влияние через М-холинорецепторы на постсинаптической мембране эффекторного органа.
5. При возбуждении симпатических или парасимпатических волокон у органов, которые иннервируются двумя способами, наблюдаются противоположные физиологические эффекты. Например, при стимуляции блуждающего нерва, который иннервирует сердце, возникают четыре негативных реакции: снижение силы сокращения (инотропный эффект), снижение частоты сокращения (хронотропный эффект), снижение возбудимости (батмотропный эффект) и снижение проводимости (дромотропный эффект). При стимуляции симпатических волокон, иннервирующих сердце, наблюдаются положительные эффекты. Блуждающий нерв выполняет главную и секреторную, а также моторную функцию для желудка: его активация приводит к увеличению моторной и секреторной активности желудка. Активация симпатической нервной системы оказывает тормозящий эффект на секреторную и моторную функцию желудка.
Необходимо отметить, что эффекты, вызываемые стимуляцией симпатических волокон, зависят от рецепторов, расположенных на мембране эффекторного органа после синапса. Например, адреналин, воздействуя на α-рецепторы, вызывает сужение артерий и артериол скелетных мышц, а его действие на β-рецепторы в сердечной мышце расширяет сосуды в сердце. Механизм функционирования адренергических синапсов представлен на приведенных ниже схемах.
Основные физиологические эффекты:
1) увеличение диаметра зрачка (в результате сокращения радиальной мышцы радужки);
2) сокращение кровеносных сосудов.
Механизм активации α1-адренорецепторов
Основные воздействия:
· стимуляция работы сердца:
1) увеличение силы сокращений;
2) увеличение частоты сокращений;
3) улучшение проводимости между предсердиями и желудочками;
4) увеличение автоматизма проводящей системы.
Механизм активации β1-адренорецепторов
Главные эффекты:
1) расслабление внутренних кровеносных сосудов;
2) уменьшение напряжения гладких мышц бронхов;
3) уменьшение активности сокращения маточного миометрия;
Механизм стимуляции β2-адренорецепторов.
Основным эффектом является сужение кровеносных сосудов.
Механизм активации α2-адренорецепторов.
Центральная нервная система, состоящая из отдельных нейронов, связанных синаптическими контактами, представляет собой единственное образование. Благодаря морфофункциональным особенностям нейронов, процессам торможения и различным медиаторным системам, создаются направленные потоки возбуждения в ЦНС по принципу доминанты, что позволяет целостно и одновременно дифференцированно активировать мозг в любой из его форм активности.
Строение вегетативной нервной системы
Периферический и центральный отделы симпатической части вегетативной нервной системы обладают различными компонентами. К центральному отделу относятся нервные клетки, находящиеся в боковых рогах грудных и верхнепоясничных сегментов спинного мозга, а к периферическому отделу — симпатические стволы, которые расположены справа и слева вдоль позвоночного столба, а также симпатические нервы и симпатические сплетения.
Симпатические стволы представляют собой набор связанных между собой узлов. У каждого ствола соответствующего отдела позвоночного столба есть шейный, грудной, поясничный и крестцовый отделы. Шейный отдел находится на глубоких мышцах шеи и состоит из трех узлов: верхнего, среднего и нижнего. Самым крупным является верхний узел, от которого отходят ветви к сонным артериям, ко всем их ветвям и мышце, расширяющей зрачок. От всех трех узлов отходят ветви к сердцу — верхний, средний и нижний сердечные нервы и ветви к органам шеи.
Грудной отдел состоит из 10 — 12 узлов. От них отходят ветви к легким, аорте, пищеводу. Самыми крупными ветвями являются большой и малый внутренние нервы, которые проходят через диафрагму и участвуют в формировании брюшного (солнечного) сплетения.
Поясничный отдел состоит из 3-5 узлов, от которых отходят ветви к сосудам и органам брюшной полости.
Крестцовый отдел содержит от 4 до 5 узлов. От них отходят ветви, направленные к сосудам и органам таза.
Симпатические сплетения и узлы находятся вдоль сосудов брюшной полости. Самым крупным сплетением является чревное (солнечное) сплетение. Оно расположено на уровне первого поясничного позвонка и состоит из двух полулунных узлов, окружающих чревную артерию. В образовании чревного сплетения участвуют большой и малый внутренние нервы и правый блуждающий нерв. От чревного сплетения (как лучи от солнца) идут ветви вдоль сосудов к органам брюшной полости.
При попадании ударов в область живота, пострадает солнечное сплетение. У боксеров, получивших нокаут, нервные сигналы передаются в симпатический ствол, в спинной мозг и продолговатый мозг, в центры блуждающего нерва. В результате происходит спазм кровеносных сосудов мозга, что может сопровождаться потерей сознания, изменением дыхания и сердечной активности.
К большим симпатическим узлам относятся верхний и нижний брыжеечные узлы, которые находятся в местах отхождения соответствующих артерий. Ветви этих узлов направлены к органам животной полости.
Парасимпатическая часть автономной нервной системы, также как и симпатическая, состоит из центрального и периферического отделов.
В состав центрального отдела парасимпатической нервной системы входят парасимпатические центры, которые находятся в среднем мозге (в ядре глазодвигательного нерва), в продолговатом мозге (в ядрах лицевого, языко-глоточного и блуждающего нервов) и в боковых рогах крестцовых сегментов спинного мозга. Таким образом, центральный отдел парасимпатической нервной системы включает головной и крестцовый отделы.
Периферическим отделом парасимпатической нервной системы являются нервы, которые отходят от головного и крестцового отделов центральной нервной системы, а также парасимпатические терминальные узлы (конечные).
От головного отдела продолговатого мозга идут парасимпатические волокна, которые проходят в составе глазодвигательного, лицевого, языко-глоточного и блуждающего нервов головного мозга. Волокна глазодвигательного нерва направляются к мышце, которая сужает зрачок через ресничный узел. Лицевой нерв передает парасимпатические волокна к слезной железе через крылонебный узел, а также ко всем слюнным железам, за исключением околоушной. Околоушная слюнная железа получает парасимпатические волокна от языко-глоточного нерва. Блуждающий нерв содержит парасимпатические волокна, которые направляются к органам шеи, грудной и брюшной полостей, вплоть до нисходящей ободочной кишки.
От крестцового отдела отходит внутренностный тазовый нерв, который имеет ветви к нисходящей и сигмовидной ободочным кишкам, прямой кишке и другим органам малого таза.
Терминальными узлами, связанными с ветвями тройничного нерва, являются узлы, относящиеся к парасимпатическим системам, также узлы, образующие небольшие сплетения в стенках некоторых внутренних органов.
Интуиция подвела
Со времен классического исследования Уолтера Гаскелла, британского физиолога, считалось, что длинные черепные нервы (глазодвигательный, лицевой, языкоглоточный и блуждающий) играют роль в парасимпатической иннервации. Эти нервы берут свое начало в ядрах среднего и промежуточного мозга и регулируют работу глаз, слизистой оболочки носа, желез и внутренних органов до нижних отделов толстой кишки. Кроме того, работу тазовых органов регулируют крестцовые чревные нервы, которые начинаются в ядрах боковых рогов крестцового отдела спинного мозга.
Причиной этого являются определенные особенности крестцовых нервов. Анатомически они имеют меньше ветвлений, чем симпатические нервы грудного и поясничного отделов, их ганглии находятся дальше от позвоночника, и они иннервируют внутренние органы, которые не достигаются ветвями блуждающего нерва. Физиологически крестцовые нервы действуют противоположно грудным и поясничным на некоторые органы. И, наконец, фармакологически органы, иннервируемые ими, чувствительны к блокаторам постганглионарных рецепторов ацетилхолина.
Вопрос о том, принадлежат ли крестцовые чревные нервы к парасимпатической системе, уже был подвергнут сомнению из-за того, что волокна черепных нервов и крестцовых чревных нервов отходят от ЦНС с разных сторон — черепные нервы отходят сзади, а крестцовые чревные нервы — спереди (со стороны груди и живота), так же, как и симпатические волокна. Это указывает на разные источники их развития в эмбриональном периоде. Однако такие сомнения не привели к переписыванию учебников.
Полная власть парасимпатики
Спустя 130 лет после публикации статьи Гаскелла, исследователи Парижского исследовательского университета естественных и гуманитарных наук и Лондонского университетского колледжа предоставили убедительные доказательства подобным сомнениям, изучив развитие преганглионарных и постганглионарных нейронов у мышей.
Они установили, что в отличие от предшественниц парасимпатических нейронов, которые проявляют факторы транскрипции Sox10, Phox2b, Tbx20, Tbx2 и Tbx3, будущие клетки тазовых ганглиев проявляют Sox10 и FoxP1, как и симпатические нейроны. Кроме того, формирование тазовых ганглиев независимо от преганглионарных нервных волокон и происходит даже в их отсутствие, что необычно для парасимпатических ганглиев. Образование этих нервных узлов в присутствии и без преганглионарных крестцовых волокон показано на видео вверху и внизу соответственно.
Во время 14-го дня эмбрионального развития происходит синтез ацетилхолинового переносчика (VAChT) в ядрах блуждающих нервов нейронов, а синтаза оксида азота (NOS) отсутствует. В то же время, в спинномозговых ядрах грудных, поясничных и крестцовых нервов наблюдается обратная ситуация.
Также было показано, что нейроны тазовых ганглиев и клетки симпатических ганглиев экспрессируют факторы транскрипции Isl1, Gata3 и Hand1, но не производят маркеры парасимпатических ганглионарных нейронов — Hmx2 и Hmx3.
Полученные результаты ясно свидетельствуют о принадлежности крестцовых чревных нервов и тазовых ганглиев к симпатической нервной системе. Таким образом, все парасимпатическое внутреннее иннервационное воздействие исходит только от черепных нервов, и тазовым органам оно не присуще.
