Вступ. 
Будова, функціональний стан та розвиток основних систем організму дітей

В цьому розділі розглянуто вікові особливості анатомії та функціонального стану систем організму дітей, в тому числі тих, які найбільш задіяні в процесі фізичного виховання.

Фізичне виховання має за мету стимулювати, прискорювати та вдосконалювати природний хід фізичного розвитку дітей. В процесі фізичного виховання найбільший вплив здійснюється на розвиток регулюючих систем та на вдосконалення опорно-рухового (м'язового) апарату. Але, згідно закономірності «енергетичне правило скелетних м’язів» (див. розділ 1), фізичне вдосконалення безумовно впливає на розвиток всіх інших функціональних систем організму і особливо на нервову, ендокринну, серцево-судинну, дихальну, видільну, травну та систему обміну речовин. Тому, враховуючи напрямок запропонованого посібника, доцільно зосередитись на уважному розгляданні особливостей розвитку та функціонування саме названих систем організму дітей.

Розвиток нервової системи у дітей і підлітків

Нервова система — це сукупність клітин та створених ними структур організму, що в процесі еволюції живих істот досягли високої спеціалізації в регуляції адекватної життєдіяльності організму у постійно змінних умовах навколишнього середовища. Структури нервової системи здійснюють прийом та аналіз різноманітної інформації зовнішнього та внутрішнього походження, а також формують відповідні реакції організму на цю інформацію. Нервова система також регулює та координує взаємну діяльність різноманітних органів організму в будь-яких умовах життя, забезпечує фізичну і психічну діяльність, та створює феномени пам’яті, поведінки, сприйняття інформації, мислення, мови та ін.

У функціональному відношенні вся нервова система поділяється на анімальну (соматичну), вегетативну та інтрамуральну. Анімальна нервова система у свою чергу поділяється на дві частини: центральну та периферійну.

Центральна нервова система (ЦНС) представлена головним та спинним мозком. Периферійна нервова система (ПНС) центрального відділу нервової системи об'єднує рецептори (органи чуття), нерви, нервові вузли (сплетіння) та ганглії, розташовані по всьому тілу. Центральна нервова система і нерви ЇЇ периферійної частини забезпечують сприйняття всієї інформації від зовнішніх органів чуття (екстерорецепторів), а також від рецепторів внутрішніх органів (інтерорецепторів) та від рецепторів м’язів (проріорецепторів). Отримана інформація у ЦНС аналізується та у вигляді імпульсів моторних нейронів передається виконуючим органам або тканинам і, перш за все, скелетним руховим м’язам та залозам. Нерви, що здатні передавати збудження з периферії (від рецепторів) у центри (у спинний або головний мозок), називаються чутливими, доцентровими або аферентними, а такі, що передають збудження від центрів до виконуючих органів називаються моторними, центробіжними, руховими, або еферентними.

Вегетативна нервова система (ВИС) іннервує роботу внутрішніх органів, стан кровообігу та лімфообігу, трофічні (обмінні) процеси у всіх тканинах. Ця частина нервової системи включає два відділи: симпатичний (прискорює життєві процеси) і парасимпатичний (переважно знижує рівень життєвих процесів), а також периферійний відділ у вигляді нервів вегетативної нервової системи, які найчастіше об'єднуються з нервами периферійного відділу ЦНС в єдині структури.

Інтрамуральна нервова система (ІНС) представлена окремими сполученнями нервових клітин в певних органах (наприклад, клітини Ауербаха в стінках кишок).

Як відомо, структурною одиницею нервової системи є нервова клітина — нейрон, який має тіло (сому), короткі (дендрити) та один довгий (аксон) відростки. Мільярди нейронів організму (18−20 млрд.) утворюють безліч нейронних ланцюгів та центрів. Між нейронами у структурі мозку є також мільярди клітин макрота мікронейроглії, які виконують для нейронів опорну та трофічну функції. Новонароджена дитина має таку ж кількість нейронів, як і доросла людина. Морфологічний розвиток нервової системи у дітей включає збільшення кількості дендритів і довжини аксонів, наростання числа кінцевих нейронних відростків (шипиків) і між нейронних сполучних структур — синапсів. Відбувається також інтенсивне вкриття відростків нейронів мієліновою оболонкою, що називається процесом мієлінізації тіла і всі відростки нервових клітин первинно вкриті шаром дрібних ізолюючих клітин, що мають назву шваннівських, так як були свого часу вперше відкриті фізіологом І. Шванном. Якщо відростки нейронів мають тільки ізоляцію із шваннівських клітин то вони називаються безм’якітними і мають сірий колір. Такі нейрони найчастіше зустрічаються у вегетативній нервовій системі. Відростки нейронів, особливо аксони, центральної нервової системи додатково до шваннівських клітин вкриваються мієлиновою оболонкою, яка утворюється тонкими волосками — нейролемами, що проростають від шваннівських клітин і мають білий колір. Нейрони, що мають мієлінову оболонку називаються мякітними. М’якіті нейрони, на відміну від безм’якітних, мають не тільки кращу ізольованість проведення нервових імпульсів, а ще і значно більшу швидкість їх проведення (до 120−150 м за сек, тоді як по безм’якітним нейронам ця швидкість не перебільшує 1−2 м за сек.). Останнє обумовлено тим, що мієлинова оболонка не суцільна, а через кожні 0,5−15 мм має так звані перехвати Ранв'є, де мієлін відсутній і через які нервові імпульси перескакують по принципу розряду конденсатора. Процеси мієлінізації нейронів найбільш інтенсивні у перші 10−12 років життя дитини. Розвиток між нейронних структур (дендритів, шипиків, синапсів) сприяє розвитку розумових здібностей дітей: зростає об'єм пам’яті, глибина і всебічність аналізу інформації, виникає мислення, в тому числі абстрактне. Мієлінізація нервових волокон (аксонів) сприяє підвищенню швидкості І точності (ізольованості) проведення нервових імпульсів, що покращує координацію рухів, дає можливість ускладнювати трудові і спортивні рухи, сприяє формуванню остаточного почерку письма. Мієлінізація нервових відростків відбувається у наступній послідовності: спочатку мієлінізуються відростки нейронів, що формують периферійну частину нервової системи, потім відростки власних нейронів спинного мозку, довгастого мозку, мозочка, а пізніше всіх відростки нейронів великих півкуль головного мозку. Відростки рухових (еферентних) нейронів мієлінізуються раніше чутливих (аферентних).

Нервові відростки багатьох нейронів зазвичай об'єднуються у спеціальні структури, що мають назву нерви і які за будовою нагадують багато провідний провід (кабель). Найчастіше нерви змішані, тобто містять відростки як чутливих так і рухових нейронів або відростки нейронів центральної та вегетативної частин нервової системи. Відростки окремих нейронів ЦНС у складі нервів дорослих людей ізольовані один від другого мієліновою оболонкою, що обумовлює ізольоване проведення інформації. Нерви на базі мієлінізованих нервових відростків, так як і відповідні нервові відростки, називаються м’якітними. Разом з цим зустрічаються і безм’якітні нерви та змішані коли у складі одного нерву проходять як мієлінізовані так і не мієлінізовані нервові відростки.

Найважливішими властивостями та функціями нервових клітин та в цілому всієї нервової системи є ЇЇ подразливість та збудливість. Подразливість характеризує здатність елементі в нервової системи сприймати зовнішні або внутрішні подразнення, що можуть бути створені подразниками механічної, фізичної, хімічної, біологічної та іншої природи. Збудливість характеризує здатність елементів нервової системи переходити від стану спокою до стану активності, тобто відповідати збудженням на дію подразника порогового, або більшого рівня).

Збудження характеризується комплексом функціональних та фізико-хімічних змін, що відбуваються у стані нейронів або інших збудливих утворень (м'язів, секреторних клітин та ін.), а саме: змінюється проникливість клітинної мембрани для іонів Nа, К змінюється концентрація іонів Nа, К в середині та зовні клітини, міняється заряд мембрани (якщо в стані спокою в середині клітини він був від'ємним то при збудженні стає позитивним, а зовні клітини — навпаки). Збудження, що виникає, здатне розповсюджуватись вздовж нейронів та їх відростків і, навіть, переходити за їх межі на інші структури (найчастіше у вигляді електричного біопотенціалу). Порогом подразника вважається такий рівень його дії, що здатний змінювати проникливість клітинної мембрани для іонів Na* і К* з усіма наступними проявленнями ефекту збудження.

Наступна властивість нервової системи — здатність до проведення збудження між нейронами завдяки елементів, що їх зв’язують і мають назву синапсів. Під електронним мікроскопом можна розглянути будову синапсу (рисі), який складається з розширеного закінчення нервового волокна, що має форму лійки, всередині якої є пухирці овальної або круглої форми, які здатні виділяти речовину, що має назву медіатор. Потовщена поверхня лійки має пресинаптичну мембран, а постсинаптична мембрана міститься на поверхні іншої клітини і має багато складок з рецепторами, які чутливі до медіатора. Між цими мембранами є синоптична щілина. Залежно від функціональної спрямованості нервового волокна медіатор буває збуджувальним (наприклад, ацетілхолін), або гальмівним (наприклад, гаммааміномаслянакислота). Через це синапси поділяються на збуджувальні та гальмівні. Фізіологія синапсу полягає у наступному: коли збудження 1 -го нейрону досягає пресинаптичної мембрани, її проникливість для синаптичних пухирців значно зростає і вони виходять у синаптичну щілину, лопаються та виділяють медіатор, який діє на рецептори постсинаптичної мембрани і визиває збудження 2-го нейрону, а сам медіатор при цьому швидко розпадається.

Таким чином здійснюється передача збудження з відростків одного нейрону на відростки чи тіло іншого нейрону або на клітини м’язів, залоз та ін. Швидкість спрацьовування синапсів дуже висока і сягає 0,019 мс. З тілами та відростками нервових клітин завжди контактують не тільки збуджуючі синапси, але і гальмівні, що створює умови диференційованих відповідей на сприйнятий сигнал. Синаптичний апарат ЦИС формується у дітей до 15−18 років постнатального періоду життя. Найважливіший вплив на формування синаптичних структур створює рівень зовнішньої інформації. Першими в онтогенезі дитини дозрівають збуджуючи синапси (найбільш інтенсивно в період від 1 до 10 років), а пізніше — гальмівні (в 12−15 років). Ця нерівномірність проявляється особливостями зовнішньої поведінки дітей; молодші школярі мало здатні стримувати свої дії, не вгамовані, не здатні до глибокого аналізу інформації, до концентрації уваги, підвищено емоційні і так далі.

Основною формою нервової діяльності є рефлекторні акти, матеріальною основою яких виступає рефлекторна дуга (рис. 2). Найпростіша двонейронна, моносинаптична рефлекторна дуга складається мінімум з п’яти елементів: рецептора, аферентного нейрону, ЦНС, еферентного нейрону та виконуючого органу (ефектора). У схемі полісинаптичних рефлекторних дуг між аферентними та еферентними нейронами є один і більше вставних нейронів (рис. 2). В багатьох випадках рефлекторна дуга замикається у рефлекторне кільце за рахунок чутливих нейронів зворотного зв’язку, які починаються від інтероабо пропріорецепторів робочих органів і сигналізують про ефект (результат) виконаної дії.

Центральну частину рефлекторних дуг утворюють нервові центри, які фактично є сукупністю нервових клітин, що забезпечують певний рефлекс або регуляцію певної функції, хоча локалізація нервових центрів в багатьох випадках умовна. Нервові центри характеризуються низкою властивостей, серед яких найважливіші: однобічність проведення збудження; затримка проведення збудження (за рахунок синапсів, кожен з яких затримує імпульс на 1,5−2 мс, завдяки чому швидкість руху збудження скрізь синапс у 200 разів нижча, ніж вздовж нервового волокна); сумація збуджень; трансформація ритму збудження (часті подразнення не обов’язково викликають часті стани збудження); тонус нервових центрів (постійна підтримка певного рівня їх збудження); післядія збудження, тобто продовження рефлекторних актів після припинення дії збудника, що пов’язано з рециркуляцією імпульсів на замкнутих рефлекторних або нейронних ланцюгах; ритмічна активність нервових центрів (здатність до спонтанних збуджень); стомлюваність; чутливість до хімічних речовин та нестачі кисню. Особливою властивістю нервових центрів є їх пластичність (генетично обумовлена здатність компенсувати втрачені функції одних нейронів і, навіть, нервових центрів, іншими нейронами). Наприклад, після хірургічної операції по видаленню окремої частини мозку згодом поновлюється іннервація частин тіла за рахунок проростання нових провідних шляхів, а функції втрачених нервових центрів можуть взяти на себе сусідні нервові центри.

Нервові центри, та проявлення на їх базі процесів збудження і гальмування, забезпечує найважливішу функціональну якість нервової системи-координацію функцій діяльності усіх систем організму, у тому числі при змінних умовах зовнішнього середовища. Координація досягається взаємодією процесів збудження та гальмування^ які у дітей до 13−15 років, як вказувалось вище, не врівноважені з переважанням збуджуючих реакцій. Збудження кожного нервового центру майже завжди поширюється на сусідні центри. Цей процес називається іррадіацією і обумовлений безліччю нейронів, що зв’язують окремі частини мозку. Іррадіація у дорослих людей обмежується гальмуванням, тоді як у дітей, особливо в дошкільному та молодшому шкільному віці, іррадіація мало обмежується, що проявляється нестриманістю їх поведінки. Наприклад, при появі гарної іграшки діти одночасно можуть розкривати рота, кричати, стрибати, сміятися та ін.

Завдяки наступної вікової диференціації і поступового розвитку гальмівних якостей у дітей з 9−10 років формуються механізми і здатність до концентрації збудження, наприклад, здатність до концентрації уваги, до адекватних дій на конкретні подразнення і так далі. Це явище має назву від'ємної індукції. Розсіювання уваги під час дії сторонніх подразників (шуму, голосів) слід розглядати як послаблення індукції і поширення іррадіації, або як результат індуктивного гальмування завдяки виникнення ділянок збудження в нових центрах. У деяких нейронах після припинення збудження виникає гальмування і навпаки. Це явище називається послідовною індукцією, і саме воно пояснює, наприклад, посилену рухову активність школярів під час перерв після рухового гальмування впродовж попереднього уроку. Таким чином, гарантією високої працездатності дітей на уроках є їх активний руховий відпочинок на перервах, а також чергування теоретичних та фізично активних занять.

Функція координації у ЦНС забезпечує різноманітність зовнішньої діяльності організму в тому числі рефлекторні рухи, які міняються і з’являються у різних сполуках, а також найдрібніші м’язові рухові акти під час роботи, письма, в спорті та ін. Координація у ЦНС забезпечує також виконання усіх актів поведінки та психічної діяльності. Здатність до координації є вродженою якістю нервових центрів, але в значній мірі її можна тренувати, що фактично і досягається різноманітними формами навчання, особливо в дитячому віці.

Важливо виділити основні принципи координації функцій в організмі людини:

• * принцип загального кінцевого шляху полягає в тому, що з кожним ефекторним нейроном контактують не менше 5 чутливих нейронів від різних рефлексогенних зон. Таким чином, різні стимули можуть викликати однакову відповідну реакцію, наприклад, відведення руки і все залежить тільки від того, яке подразнення буде сильнішим;
• * принцип конвергенції (сходження імпульсів збудження) схожий з попереднім принципом і полягає в тому, що імпульси, які приходять у ЦНС по різним аферентним волокнам, можуть сходитись (конвертувати) до одних і тих самих проміжних або ефекторних нейронів, що обумовлено тим, що на тілі і дендритах більшості нейронів ЦНС закінчується безліч відростків інших нейронів, що дозволяє аналізувати імпульси за значенням, здійснювати однотипні реакції на різні подразники та ін.;
• * принцип дивергенції полягає в тому, що збудження, яке приходить навіть до одного нейрону нервового центру, миттєво розповсюджується по всім ділянкам цього центру, а також передається у центральні зони, або в інші, функціонально залежні нервові центри, у чому полягає основа всебічного аналізу інформації.
• * принцип реципроктної іннервації м’язів-антагоністів забезпечується тим, що при збудженні центру скорочення м’язів-згиначів однієї кінцівки гальмується центр розслаблення тих же м’язів та збуджується центр м’язів розгиначів другої кінцівки. Ця якість нервових центрів обумовлює циклічні рухи під час праці, ходьби, бігу та ін.;
• * принцип віддачі полягає в тому, що при сильному подразненні будь якого нервового центру відбувається швидка зміна одного рефлексу іншим, протилежного значення. Наприклад, після сильного згинання руки відбувається швидке і сильне її розгинання і так далі. Здійснення цього принципу лежить в основі ударів рукою або ногою, в основі багатьох трудових актів;
• * принцип іррадіації полягає в тому, що сильне збудження будь якого нервового центру визиває розповсюдження цього збудження через проміжні нейрони на сусідні, навіть неспецифічні центри, що здатне охоплювати збудженням весь мозок;
• * принцип оклюзії (закупорки) полягає в тому, що при одночасному подразненні нервового центру однієї групи м’язів від двох і більше рецепторів, виникає рефлекторний ефект, який за своєю силою менше, ніж арифметична сума величин рефлексів цих м’язів від кожного рецептора окремо. Це виникає за рахунок наявності спільних нейронів для обох центрів;
• * принцип домінанти полягає у тому, що в ЦНС завжди є пануючий очаг збудження, який підкорює та змінює роботу інших нервових центрів і, перш за все, гальмує активність інших центрів. Цей принцип обумовлює цілеспрямованість дій людини;
• * принцип послідовної індукції обумовлений тим, що біля ділянок збудження завжди є нейроні структури гальмування і навпаки. Завдяки цьому після збудження завжди виникає гальмування {від'ємна або негативна послідовна індукція), а після гальмування — збудження (позитивна послідовна індукція).

Як вказувалося раніше, ЦНС складається із спинного та головного мозку.

Спинний мозок (див. рис. З) розташовується у порожнині хребетного каналу, має форму довгого тяжа (до 45 см з діаметром 10−13 мм), який в продовж своєї довжини умовно поділяється на 3І сегменти, від кожного з яких відходить одна пара спинномозкових нервів (всього 31 пара). У центрі спинного мозку знаходиться спинномозковий канал та сіра речовина (скопичення тіл нервових клітин), а на периферії - біла речовина, представлена відростками нервових клітин (аксонами, вкритими мієліновою оболонкою), які утворюють висхідні та низхідні провідні шляхи спинного мозку між сегментами самого спинного мозку, а також між спинним та головним мозком.

Основні функції спинного мозку це рефлекторна та провідна. У спинному мозку знаходяться рефлекторні центри м’язів тулуба, кінцівок та шиї (рефлексів на розтягування м’язів, рефлексів м’язів-антагоністів, сухожилкових рефлексів), рефлексів підтримки пози (ритмічних і тонічних рефлексів), та вегетативних рефлексів (сечовиділення та дефекації, статевої поведінки). Провідна функція здійснює взаємозв'язок діяльності спинного та головного мозку і забезпечується висхідними (від спинного до головного мозку) та низхідними (від головного мозку до спинного) провідними шляхами спинного мозку.

Спинний мозок у дитини розвивається раніше головного, але його ріст та диференціація продовжуються до юнацького віку. Найбільш інтенсивно спинний мозок росте у дітей в період перших 10 років життя. Моторні (еферентні) нейрони розвиваються раніше, ніж аферентні (чутливі), впродовж всього періоду онтогенезу. Саме з цієї причини дітям значно легше копіювати рухи інших, ніж виробляти власні рухові акти.

У перші місяці розвитку зародка людини довжина спинного мозку співпадає з довжиною хребта, але пізніше спинний мозок відстає у рості від хребта і у новонародженого нижній кінець спинного мозку знаходиться на рівні Ш, а у дорослих — на рівні 1 поперекового хребця. На цьому рівні спинний мозок переходить у конус та кінцеву нитку (складається частково із нервової, а в основному із сполучної тканини), яка тягнеться вниз і закріплюється на рівні JJ куприкового хребця). Внаслідок вказаного корінці поперекових, крижових та куприкових нервів мають довгу протяжність у каналі хребта навколо кінцевої нитки, утворюючи цим так званий кінський хвіст спинного мозку. В верхній частині (на рівні основи черепа) спинний мозок сполучається з головним мозком.

Головний мозок (рис. 4) керує всією життєдіяльністю цілісного організму, містить вищі нервові аналітико-синтетичні структури, які координують життєво важливі відправлення організму, забезпечують пристосувальну поведінку і психічну діяльність людини. Головний мозок умовно поділяється на такі відділи: довгастий мозок (місце приєднання спинного мозку); задній мозок, який об'єднує варолієв міст і мозочок; середній мозок (ніжки мозку та дах середнього мозку); проміжний мозок, основною частиною якого є зоровий горб або таламус та під горбкові утворення (гіпофіз, сірий горб, перехрест зорових нервів, епіфіз та ін.); кінцевий мозок (дві великі півкулі, вкриті корою мозку). Проміжний та кінцевий мозок іноді об'єднують у передній мозок.

Довгастий мозок, міст, середній та частково проміжний мозок разом утворюють стовбур мозку, з яким пов’язаний мозочок, кінцевий та спинний мозок. У середині головного мозку розташовані порожнини, що є продовженням спинномозкового каналу і називаються шлуночками. На рівні довгастого мозку розташований IV-й шлуночок; порожниною середнього мозку є сільвієва протока (водопровід мозку); проміжний мозок містить III шлуночок, від якого в сторону правої і лівої великих півкуль відходять протоки та бокові шлуночки.

Як і спинний, головний мозок складається із сірої (тіл нейронів та дендритів) і білої (із відростків нейронів, вкритих мієліновою оболонкою) речовини, а також із клітин нейроглії. У стволовій частині головного мозку сіра речовина розташована окремими плямами, утворюючи цим нервові центри та вузли.

У кінцевому мозку сіра речовина переважає у корі великих півкуль, де розташовані найвищі нервові центри організму та в деяких підкоркових відділах. Решта тканин великих півкуль та стволової частини головного мозку білого кольору, що представляє собою висхідні (до зон кори), низхідні (від зон кори) та внутрішні нервові провідні шляхи головного мозку.

Головний мозок має XII пар черепно-мозкових нервів (рис. 5). На дні (основі) IV-ro шлуночка розташовані центри (ядра) ІХ-ХІІ пари нервів, на рівні варолієва моста V-XIII пари; на рівні середнього мозку III-IV пари черепно-мозкових нервів. 1 пара нервів розташована в області нюхових цибулин, що містяться під лобними долями півкуль головного мозку, а ядра II пари — в області проміжного мозку.

Окремі частини головного мозку мають наступну будову:

* Довгастий мозок фактично є продовженням спинного мозку, має довжину до 28 мм і спереду переходить у вароліїв міст мозку. Ці структури в основному складаються з білої речовини, що утворює провідні шляхи. Сіра речовина (тіла нейронів) довгастого мозку і моста міститься в товщі білої речовини окремими острівцями, що називаються ядрами. Центральний канал спинного мозку, як вказувалось, в області довгастого мозку і моста розширюється утворюючи IV-й шлуночок, задня сторона якого має заглибину — ромбовидну ямку, яка у свою чергу переходить у сільвіів водопровід мозку, що з'єднує IV-й і ІІІй шлуночки. Більшість ядер довгастого мозку і мосту розташовані в стінках (на дні) IV-ro шлуночка, чим досягається їх найкраще забезпечення киснем та споживчими речовинами. На рівні довгастого мозку і мосту розташовані найголовніші центри вегетативної і, частково, соматичної регуляції, а саме: центри іннервації м’язів язика і шиї (під'язиковий нерв, XII пара черепно-мозкових нервів); центри іннервації м’язів шиї та плечового поясу, м’язів горла і гортані (додатковий нерв, XI пара). Іннервацію органів шиї. грудної клітини (серця, легень), черева (шлунку, кишок), залоз внутрішньої секреції здійснює блукаючий нерв (X пара), який? головним нервом парасимпатичного відділу вегетативної нервової системи. Іннервацію язика, смакових рецепторів, актів ковтання, певних частин слинних залоз здійснює язикоглотковий нерв (IX пара). Сприйняття звуків та інформації про положення тіла людини в просторі від вестибулярного апарату здійснює присінково-завитковий нерв (VIII пара). Іннервацію слізних та частини слинних залоз, мімічних м’язів лиця забезпечує лицьовий нерв (VII пара). Іннервацію м’язів ока і повік здійснює відвідний нерв (VI пара). Іннервацію жувальних м’язів, зубів, слизової ротової порожнини, ясен, губ, деяких мімічних м’язів та додаткових утворень ока здійснює трійчастий нерв (V пара). Більшість ядр довгастого мозку дозрівають у дітей до 7−8 років. Мозочок є відносно відокремленою частиною головного мозку, має дві півкулі, з'єднані черв’ячком. За допомогою провідних шляхів у вигляді нижніх, середніх та верхніх ніжок мозочок сполучається з довгастим мозком, варолієвим мостом І середнім мозком. Аферентні шляхи мозочка йдуть від різних відділів головного мозку та від вестибулярного апарату. Еферентні імпульси мозочка спрямовані до рухових відділів середнього мозку, зорових горбів, кори великих півкуль, і до рухових нейронів спинного мозку.

Мозочок є важливим адаптаційно-трофічним центром організму, приймає участь у регуляції серцево-судинної діяльності, дихання, травлення, терморегуляції, іннервує гладенькі м’язи внутрішніх органів, а також відповідає за координацію рухів, підтримку пози, тонус м’язів тулуба. Після народження дитини мозочок інтенсивно розвивається, і вже у віці 1,5−2 роки його маса та розміри досягають розмірів дорослої людини. Остаточна диференціація клітинних структур мозочка завершується у 14−15 років: з’являється здатність до довільних тонко координованих рухів, закріплюється почерк письма та ін.

Середній мозок складається з двох ніжок мозку, що виходять із моста і чотиригорбикової пластинки даху (рис. 6). В області ніжок мозок містить ядро чорної субстанції (багатої на меланін) та червоне ядро.

Дах середнього мозку складається з двох верхніх та двох нижніх горбиків, ядра яких пов’язані з орієнтувальними рефлексами на зорові (верхні горбики) та слухові (нижні горбики) подразнення. Горбики середнього мозку називають, відповідно, первинними зоровими та слуховими центрами (на їх рівні відбувається переключення з других на треті нейрони відповідно зорового та слухового трактів, за якими зорова інформація далі направляється у зоровий центр, а слухова інформація — у слуховий центр кори головного мозку). Центри середнього мозку тісно пов’язані з мозочком і забезпечують виникнення «сторожових» рефлексів (повернення голови, орієнтація в темноті, в новій обстановці і таке інше). Чорна субстанція та червоне ядро беруть участь у регуляції пози і рухів тіла, підтримують тонус м’язів, координують рухи під час їжі (жування, ковтання). Важлива функція червоного ядра полягає в рецепроктній (з'ясованій) регуляції роботи м’язів антагоністів, що обумовлює узгоджену дію згиначів і розгиначів опорно-рухового апарату. Таким чином, середній мозок разом з мозочком є основним центром регуляції рухів та підтримки нормального положення тіла. Порожниною середнього мозку є сільвієва протока (водопровід мозку), на дні якої розташовані ядра блокового (IV пара) та окорухового (III пара) черепно-мозкових нервів, які іннервують м’язи ока.

Проміжний мозок складається з епіталамусу (надгір'я), таламусу (згір'я), мезаталамусу та гіпоталамусу (підзгір'я). Епітапамус сполучається з залозою внутрішньої секреції, що називається епіфізом, або шишкоподібною залозою, яка врегульовує внутрішні біоритми людини з оточуючим середовищем. Ця залоза є також своєрідним хронометром організму, що визначає зміну періодів життя, активність в продовж доби, в продовж сезонів року, стримує до певного періоду статеве дозрівання таке ін. Таламус, або зорові горби об'єднує близько 40 ядер, які умовно поділяються на 3 групи: специфічні, неспецифічні та асоціативні. Специфічні (або ті що переключають) ядра призначені передавати висхідними проекційними шляхами зорову, слухову, шкіряно-м'язово-суглобну та іншу (крім нюхової) інформацію у відповідні сенсорні зони кори великих півкуль. Низхідними шляхами скрізь специфічні ядра передається інформація від моторних зон кори до нижче розташованих відділів головного та спинного мозку, наприклад, до рефлекторних дуг, керуючих роботою скелетних м’язів. Асоціативні ядра передають інформацію від специфічних ядр проміжного мозку в асоціативні відділи кори великих півкуль. Неспецифічні ядра утворюють загальний фон активності кори великих півкуль, що підтримує бадьорий стан людини. При зменшенні електричної активності неспецифічних ядр людина засинає. Крім того, вважається, що неспецифічні ядра таламусу регулюють процеси не довільної уваги, приймають участь у процесах формування свідомості людини. Аферентні імпульси від усіх рецепторів організму (за винятком нюхових), перш ніж досягнути кори великих півкуль, потрапляють у ядра таламусу. Тут інформація первинно обробляється та кодується, отримує емоційне забарвлення і далі направляється в кору великих півкуль. В таламусі розташований також центр больової чутливості і є нейрони, які координують складні рухові функції з вегетативними реакціями (наприклад, координацію м’язової активності з активізацією роботи серця та дихальної системи). На рівні таламусу здійснюється частковий перехрест зорових і слухових нервів. Перехрест (хіазма) здорових нервів (рис. 6) розташований попереду гіпофіза і сюди приходять від очей чутливі зорові нерви (II пара черепно-мозкових нервів). Перехрест полягає в тому, що нервові відростки світлочутливих рецепторів лівої половини правого і лівого ока об'єднуються далі в лівий зоровий тракт, що на рівні латеральних колінчастих тіл таламуса переключається на другий нейрон, який через зорові пагорбки середнього мозку направляється у центр зору, розташований на медіальній поверхні потиличної долі кори правої півкулі головного мозку. В одно час нейрони від рецепторів правих половин кожного ока створюють правий зоровий тракт, який направляється у центр зору лівої півкулі. Кожен зоровий тракт містить до 50% зорової інформації відповідної сторони лівого і правого ока (детальніше див. підрозділ 4.2).

Перехрест слухових шляхів здійснюється аналогічно зоровим але реалізується на базі медіальних колінчастих тіл таламуса. Кожен слуховий тракт містить 75% інформації від вуха відповідної сторони (лівого чи правого) і 25% інформації від вуха протилежної сторони.

Підзгір'я (гіпоталамус) є частиною проміжного мозку, що керує вегетативними реакціями, тобто здійснює координативно-інтеграційну діяльність симпатичного та парасимпатичного відділів вегетативної нервової системи, а також забезпечує взаємодію нервової та ендокринної регулюючих систем. В межах гіпоталамусу нараховують 32 нервових ядра, більшість із яких, використовуючи нервові та гуморальні механізми, здійснюють своєрідну оцінку характеру та ступеню порушень гомеостазу (сталості внутрішнього середовища) організму, а також утворюють «команди», що здатні впливати на виправлення можливих зрушень гомеостазу як шляхом змін у вегетативній нервовій та ендокринній системах, так і (через ЦНС) шляхом змін поведінки організму. Поведінка, в свою чергу, базується на відчуттях з числа яких ті, що пов’язані з біологічними потребами, називаються мотиваціями. Відчуття голоду, спраги, ситості, болю, фізичного стану, сили, статевої потреби пов’язані з центрами, розташованими в передніх і задніх ядрах гіпоталамуса. Одне із найбільших ядр гіпоталамуса (сірий горбик, рис. 6) приймає участь у регуляції функцій багатьох ендокринних залоз (через гіпофіз), та у регуляції обміну речовин, в тому числі обміну води, солей-та вуглеводів. У гіпоталамусі розташований також центр регуляції температури тіла.

Гіпоталамус щільно пов’язаний з залозою внутрішньої секреції - гіпофізом, утворюючи гіпоталамо-гіпофізарний шлях, за рахунок якого здійснюється, як вказувалось вище, взаємодія та координація нервової та гуморальної систем регуляції функцій організму.

На момент народження більша частина ядер проміжного мозку добре розвинута. В подальшому розміри таламусу зростають за рахунок росту розмірів нервових клітин і розвитку нервових волокон. Розвиток проміжного мозку також полягає в ускладненні його взаємодії з іншими мозковими утвореннями, що вдосконалює загальну координаційну діяльність. Остаточно диференціація ядр таламусу та гіпоталамусу закінчується у період статевого дозрівання.

V центральній частині стовбура мозку (від довгастого до проміжного) знаходиться нервове утворення — сітчастий утвір (ретикулярна формація). Ця структура налічує 48 ядр і велику кількість нейронів, що утворюють безліч контактів один з одним (явище полі сенсорної конвергенції). Через колатеральний шлях у ретикулярну формацію надходить вся чутлива інформація від рецепторів периферії. Встановлено, що сітчастий утвір приймає участь у регуляції дихання, діяльності серця, судин, процесів травлення та ін. Особлива роль сітчастого утвору полягає у регуляції функціональної активності вищих відділів кори головного мозку, що забезпечує стан бадьорості (разом з імпульсами від неспецифічних структур таламусу). У сітчастому утворі відбувається взаємодія аферентних та еферентних імпульсів, циркуляція їх по кільцевим шляхам нейронів, що необхідно для підтримки певного тонусу або ступеню готовності всіх систем організму до змін стану або умов діяльності. Низхідні шляхи ретикулярної формації здатні передавати імпульси від вищих відділів ЦНС до спинного мозку, регулюючи швидкість проходження рефлекторних актів.

Кінцевий мозок включає підкоркові базальні ганглії (ядра) та дві великі півкулі, вкриті корою головного мозку. Обидві півкулі, з'єднані між собою пучком нервових волокон, утворюючих мозолисте тіло.

Серед базальних ядр слід назвати бліду кулю (палідум) де розташовані центри складних рухових актів (письма, спортивних вправ) та мімічних рухів, а також смугасте тіло яке контролює бліду кулю і діє на неї гальмуючи. Такий самий вплив смугасте тіло здійснює і на кору мозку, викликаючи сон. Встановлено також, що смугасте тіло приймає участь у регуляції вегетативних функцій, таких як обмін речовин, судинні реакції та теплоутворення.

Над мозковим стовбуром в товщі півкуль розташовані структури, які обумовлюють емоційний стан, спонукають до дії, приймають участь у процесах навчання і запам’ятовування. Ці структури утворюють лімбічну систему. До складу вказаних структур належать такі зони головного мозку, як закрутка морського коника (гіппокамп), поясна закрутка, нюхова цибулина, нюховий трикутник, мигдалеподібне тіло (мигдалина) і передні ядра таламуса та гіпоталамуса. Поясна закрутка разом з закруткою морського коника і нюховою цибулиною утворюють лімбічну кору, де формуються акти поведінки людини під впливом емоцій. Встановлено також, що нейрони, розташовані у закрутці морського коника, приймають участь у процесах навчання, пам’яті, пізнання, тут же утворюються емоції гніву та страху. Мигдалеподібне тіло впливає на поведінку та активність при задоволенні потреб харчування, статевого зацікавлення та ін. Лімбічна система тісно пов’язана з ядрами основи півкуль, а також з лобними та скроневими долями кори мозку. Нервові імпульси, які передаються по низхідним шляхам лімбічної системи координують вегетативні та соматичні рефлекси людини відповідно до емоційного стану, а також здійснюють зв’язок біологічно значущих сигналів із зовнішнього середовища з емоційними реакціями організму людини. Механізм цього полягає в тому, що інформація зовнішнього середовища (від скроневих та інших сенсорних зон кори) та від гіпоталамусу (про стан внутрішнього середовища організму), конвертує на нейронах мигдалини (частині лімбічної системи), здійснюючи синаптичні зв’язки. Це формує відбитки короткочасної пам’яті, які порівнюються з інформацією, що міститься у довгостроковій па-м'яті та з мотиваційними задачами поведінки, що, нарешті, і обумовлює виникнення емоцій.

Кора великих півкуль представлена сірою речовиною товщиною від 1,3 до 4,5 мм. Площа кори досягає 2600 см 2за рахунок великої кількості борозен та завитків. В корі нараховується до 18 млрд. нервових клітин, утворюючих безліч взаємних контактів.

Під корою розташована біла речовина, в якій виділяють асоціативні, комісуральні та проекційні провідні шляхи. Асоціативні провідні шляхи зв’язують між собою окремі зони (нервові центри) в межах однієї півкулі; комісуральні шляхи зв’язують симетричні нервові центри та частини (закрутки і борозни) обох півкуль, проходячи через мозолисте тіло. Проекційні шляхи виходять за межі півкуль та з'єднують нижче розташовані відділи ЦНС з корою півкуль. Ці провідні шляхи поділяються на низхідні (від кори на периферію) та висхідні (із периферії до центрів кори).

Вся поверхня кори умовно ділиться на 3 типи корових зон (областей): сенсорні, моторні і асоціативні.

Сенсорні зони є частками кори, в яких закінчуються аферентні шляхи від різних рецепторів. Наприклад, 1 сомато-сенсорна зона, що сприймає інформацію від зовнішніх рецепторів усіх частин тіла, розташована в області задньоцентральної закрутки кори; зорова сенсорна зона розташована на медіальній поверхні потиличних долів кори; слухова — в скроневих долях і т. д. (детальніше див. підрозділ 4.2).

Моторні зони забезпечують еферентну іннервацію робочих м’язів. Ці зони локалізовані в області передньоцентральної закрутки і мають тісні зв’язки з сенсорними зонами.

Асоціативні зони є значними областями кори півкуль, які за допомогою асоціативних провідних шляхів пов’язані з сенсорними та моторними зонами інших частин кори. Ці зони складаються в основному із полісенсорних нейронів, які здатні сприймати інформацію із різних сенсорних зон кори. В цих зонах розташовані центри мови, в них здійснюється аналіз всієї поточної інформації, а також формуються абстрактні уявлення, приймаються рішення що до виконання інтелектуальних задач, створюються складні програми поведінки на підставі попереднього досвіду та передбачень на майбутнє.

V дітей на момент народження кора великих півкуль має таку ж будову, як і у дорослих людей, однак ЇЇ поверхня з розвитком дитини збільшується за рахунок формування дрібних закруток та борозен, що триває до 14−15 років. У перші місяці життя кора півкуль росте дуже швидко, дозрівають нейрони, йде інтенсивна мієлінізація нервових відростків. Мієлін виконує ізоляційну роль та сприяє зростанню швидкості проведення нервових імпульсів, тому мієлінізація оболонок нервових відростків сприяє підвищенню точності та локалізації проведення тих збуджень, що потрапляють у мозок, або команд, які йдуть на периферію. Процеси мієлінізації найбільш інтенсивно відбуваються у перші 2 роки життя. Різні коркові зони мозку у дітей дозрівають нерівномірно, а саме: сенсорні та моторні зони завершують дозрівання у 3−4 роки, тоді як асоціативні зони лише з 7 років починають інтенсивно розвиватись і цей процес триває до 14−15 років. Найбільш пізно дозрівають лобні долі кори, відповідальні за процеси мислення, інтелекту та розуму.

Периферійна частина нервової системи в основному іннервує посмуговані м’язи опорно — рухового апарату (за виключенням серцевого м’яза) та шкіру, а також відповідає за сприйняття зовнішньої і внутрішньої інформації та за формування всіх актів поведінки та психічної діяльності людини. На відміну від цього вегетативна нервова система іннервує всі гладенькі м’язи внутрішніх органів, м’язи серця, кровоносні судини та залози. Слід пам’ятати, що це ділення достатньо умовне, так як вся нервова система в організмі людини не роздільна і цілісна.

Периферійна частина соматичної нервової системи складається із спинномозкових і черепно-мозкових нервів, рецепторних закінчень органів чуття, нервових сплетінь (вузлів) та гангліїв. Нерв є ниткоподібним утворенням переважно білого кольору у якому об'єднані нервові відростки (волокна) багатьох нейронів. Між пучків нервових волокон розташовані сполучна тканина та кровоносні судини. Якщо нерв містить лише волокна аферентних нейронів, то він має назву чутливого нерву; якщо волокна еферентних нейронів — то має назву моторного нерву; якщо містить волокна аферентних і еферентних нейронів — то має назву змішаного нерву (таких в організмі найбільше). Нервові вузли та ганглії розміщені в різних частинах тіла організму (поза ЦНС) і представляють собою місця розгалуження одного нервового відростку на багато інших нейронів або місця переключення одного нейрона на інший з метою продовження нервових шляхів. Дані щодо рецепторних закінчень органів чуття дивись у підрозділі 4.2.

Виділяють 31 пару спинномозкових нервів: 8 пар шийних, 12 пар грудних, 5 пар поперекових, 5 пар крижових і 1 пара куприкових. Кожен спинномозковий нерв утворюється передніми та задніми корінцями спинного мозку, дуже короткий (3−5 мм), займає проміжок міжхребетного отвору і зразу ж за межами хребця розгалужується на дві гілки: задню і передню. Задні гілки усіх спинномозкових нервів метамерно (тобто невеличкими зонами) іннервують м’язи і шкіру спини. Передні гілки спинномозкових нервів мають декілька розгалужень (відвідну гілку, що йде до вузлів симпатичного відділу вегетативної нервової системи; оболонкову гілку, що іннервує оболонку самого спинного мозку та основну передню гілку). Передні гілки спинномозкових нервів мають назву нервових стволів і, за винятком нервів грудного відділу, йдуть до нервових сплетінь де переключаються на другі нейрони, що направляються до м’язів і шкіри окремих частин тіла. Виділяють: шийне сплетіння (утворюють 4 пари верхніх шийних спинномозкових нервів, а від нього йде іннервація м’язів і шкіри шиї, діафрагми, окремих частий голови і так далі); плечове сплетіння (утворюють 4 пари нижніх шийних 1 пара верхніх грудних нервів, іннервують м’язи і шкіру плечей та верхніх кінцівок); 2−11 пара грудних спинномозкових нервів іннервують дихальні міжреберні м’язи та шкіру грудної клітини; поперекове сплетіння (утворюють 12 пара грудних та 4 пари верхніх поперекових спинномозкових нервів, іннервують нижню частину черева, м’язи стегна та сідничні м’язи); крижове сплетіння (утворюють 4−5 пари крижових та 3 верхніх пари куприкових спинномозкових нервів, іннервують органи малого тазу, м’язи та шкіру нижньої кінцівки; серед нервів цього сплетіння найбільший в організмі - сідничний нерв); соромітне сплетіння (утворюють 3−5 пара куприкових спинномозкових нервів, іннервують статеві органи, м’язи малого та великого тазу).

Черепно-мозкових нервів, як вказувалося раніше, виділяють дванадцять пар і їх поділяють на три групи: чутливі, рухові та змішані. До чутливих нервів належать: І пара — нюховий нерв, II пара — зоровий нерв, VJIJ пара — присінково-завитковий нерв.

До рухових нервів належать: IV пара-блоковий нерв, VI пара — відвідний нерв, XI пара — додатковий нерв, XII пара — під'язиковий нерв.

До змішаних нервів належать: III пара-окоруховий нерв, V пара — трійчастий нерв, VII пара — лицевий нерв, IX пара — язикоглотковий нерв, X пара — блукаючий нерв. Периферійна нервова система у дітей розвивається в основному до 14−16 років (паралельно з розвитком ЦНС) і це полягає у рості довжини нервових волокон та їх мієлінізації, а також в ускладненні міжнейронних зв’язків.

Вегетативна (автономна) нервова система (ВНС) людини регулює роботу внутрішніх органів, обмін речовин, пристосовує рівень роботи організму до поточних потреб існування. Ця система має два відділи: симпатичний та парасимпатичний, які мають паралельні нервові шляхи до всіх органів та судин організму і найчастіше діють на їх роботу з протилежним ефектом. Симпатичні іннервації звично прискорюють функціональні процеси (збільшують частоту і силу серцевих скорочень, розширюють просвіт бронхів легень та усіх кровоносних судин і т. д.), а парасимпатичні іннервації гальмують (знижують) хід функціональних процесів. Виключенням є дія ВНС на гладенькі м’язи шлунку і кишок та на процеси сечоутворення: тут симпатичні іннервації гальмують скорочення м’язів та утворення сечі тоді як парасимпатичні - навпаки прискорюють. В деяких випадках обидва відділи можуть підсилювати один * одного у своєму регулюючому впливі на організм (наприклад, при фізичних навантаженнях обидві системи можуть підсилювати роботу серця). В перші періоди життя (до 7 років) у дитини перебільшує активність симпатичної частини ВНС, що обумовлює дихальні та серцеві аритмії, підвищену пітливість та ін. Переважання симпатичної регуляції у дитячому віці обумовлено особливостями дитячого організму, що розвивається і потребує підвищеної активності всіх процесів життєдіяльності. Остаточний розвиток вегетативної нервової системи та встановлення балансу активності обох відділів цієї системи завершується у 15−16 років. Центри симпатичного відділу ВНС (рис. 7) розташовані з обох боків вздовж спинного мозку на рівні шийного, грудного та поперекового відділів. Парасимпатичний відділ має центри у довгастому, середньому та проміжному мозку, а також у крижовому відділі спинного мозку. Найвищий центр вегетативної регуляції розташований в області гіпоталамуса проміжного мозку.

Периферійна частина ВНС представлена нервами та нервовими сплетіннями (вузлами). Нерви вегетативної нервової системи звично сірого кольору, так як відростки нейронів, що їх формують, не мають мієлінової оболонки. Дуже часто волокна нейронів вегетативної нервової системи включаються до складу нервів соматичної нервової системи, утворюючи змішані нерви.

Аксони нейронів центральної частини симпатичного відділу ВНС входять спочатку до складу корінців спинного мозку, а потім відвідною гілочкою ідуть до превертебральних вузлів периферичного відділу, що розташовані ланцюгами (рис. 7) з обох боків спинного мозку. Це так звані передвузлові волокна. У вузлах збудження переключаються на інші нейрони і йде після вузловими волокнами до робочих органів. Низки вузлів симпатичного відділу ВНС утворюють вдовж спинного мозку лівий та правий симпатичні стовбури. Кожен стовбур має три шийних симпатичних вузли, 10−12 грудних, 5 поперекових, 4 крижових і 1 куприковий. У куприковому відділі обидва стовбури з'єднуються між собою. Парні шийні вузли поділяються на верхні (найбільші), середні і нижні. Від кожного з цих вузлів відгалужуються серцеві гілки, які доходять до серцевого сплетення. Від шийних вузлів ідуть також гілочки до кровоносних судин голови, шиї, грудної клітини та верхніх кінцівок, утворюючи навколо них судинні сплетення. Уздовж судин симпатичні нерви доходять до органів (слинних залоз, глотки, гортані та зіниць ока). Нижній шийний вузол часто об'єднується з першим грудним, внаслідок чого утворюється великий шийно-грудний вузол. Шийні симпатичні вузли зв’язані з шийними спинномозковими нервами, які утворюють шийне та плечове сплетення.

Від вузлів грудного відділу відходять два нерви: великий нутрощевий (від 6−9 вузлів) і малий нутрощевий (від 10−11 вузлів). Обидва нерви проходять крізь діафрагму в черевну порожнину і закінчуються в черевному (сонячному) сплетенні, від якого відходять численні нерви до органів черевної порожнини. З черевним сплетенням з'єднується правий блукаючий нерв. Від грудних вузлів також відходять гілки до органів заднього середостіння, аортального, серцевого і легеневого сплетень.

Від крижового відділу симпатичного стовбура, який складається з 4 пар вузлів, відходять волокна до кризових і куприкових спинномозкових нервів. У ділянці малого таза є підчеревне сплетення симпатичного стовбура, від якого відходять нервові волокна до органів малого тазу.

Парасимпатична частина автономної нервової системи складається з нейронів, які розташовані в ядрах окорухового, лицьового, язикоглоткового і блукаючих нервів головного мозку, а також з нервових клітин, розміщених у ІІ-IV крижових сегментах спинного мозку (рис. 7). У периферійній частині парасимпатичного відділу автономної нервової системи не дуже чітко виражені нервові вузли і тому іннервація в основному здійснюється за рахунок довгих відростків центральних нейронів. Схеми парасимпатичної іннервації в більшості своїй паралельні таким же схемам від симпатичного відділу, але є і особливості. Наприклад, парасимпатична іннервація роботи серця здійснюється гілочкою блукаючого нерву через сіноатріальний вузол (водій ритму) провідникової системи серця, а симпатична іннервація здійснюється багатьма нервами, що йдуть від грудних вузлів симпатичного відділу вегетативної нервової системи і підходять безпосередньо до м’язів пересердь та шлуночків серця.

Найважливішими парасимпатичними нервами є правий та лівий блукаючі нерви, багато чисельні волокна яких іннервують органи шиї, грудної клітини, черева. У багатьох випадках гілочки блукаючих нервів утворюють сплетення з симпатичними нервами (серцеві, легеневі, черевні та інші сплетення). У складі III пари черепно-мозкових нервів (окорухового) є парасимпатичні волокна, що йдуть до гладеньких м’язів очного яблука і при збудженні визивають звуження зіниці, тоді як збудження симпатичних волокон — розширює зіницю. У складі VII пари черепно-мозкових нервів (лицьових) парасимпатичні волокна іннервують слинні залози (знижують виділення слини). Волокна крижового відділу парасимпатичної нервової системи приймають участь в утворенні підчеревного сплетіння, від якого ідуть гілочки до органів малого тазу, чим регулюють процеси сечовиділення, дефекації, статевих відправлень, тощо.