第4节 神经系统的分级调节
当物体在你眼前突然出现时,你迅速眨眼,这是一个由脊髓参与的眨眼反射,不需要位于大脑中的中枢参与也能够完成;但战士却可以练成长时间不眨眼,这是因为大脑也可以参与这个反射活动。就像这样,中枢神经系统的不同部位,存在着控制同一生理活动的中枢。那么,它们是如何分工、合作,从而协调地进行调节的呢?
神经系统对躯体运动的分级调节
研究表明,躯体的运动,如膝跳反射、缩手反射等,不仅受到脊髓的控制,也受到大脑的调节。通过前面对反射和反射弧内容的学习,你已经知道,膝跳反射的神经中枢位于脊髓;那么,大脑中的神经中枢是如何控制躯体运动的呢?这要从大脑的结构说起。
大脑的表面覆盖着主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构——大脑皮层。人的大脑有着丰富的沟回(沟即为凹陷部分,回为隆起部分),这使得大脑在有限体积的颅腔内,可以具有更大的表面积。据测算,如果将大脑的沟和回全部展开,一个成年人大脑皮层的总面积可达2200 cm2。大脑通过脑干与脊髓相连,大脑发出的指令可以通过脑干传到脊髓。
大脑皮层的某些区域与躯体运动的功能是密切相关的。科学家发现,刺激大脑皮层中央前回的顶部,可以引起下肢的运动;刺激中央前回的下部,则会引起头部器官的运动;刺激中央前回的其他部位,则会引起其他相应器官的运动。这表明,躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的代表区,而且皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。
实际上,躯体的运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共同调控,脊髓是机体运动的低级中枢,大脑皮层是最高级中枢,脑干等连接低级中枢和高级中枢(图2-10)。脑中的相应高级中枢会发出指令对低级中枢进行不断调整,就这样,机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加有条不紊与精准。
神经系统对内脏活动的分级调节
神经系统对内脏活动的调节与它对躯体运动的调节相似,也是通过反射进行的。在中枢神经系统的不同部位(如脊髓、脑干、下丘脑和大脑),都存在着调节内脏活动的中枢,下面我们以排尿反射为例进行分析。
思考讨论 神经系统不同中枢对排尿发射的控制
资料1 尿在肾中不断生成,经输尿管流入膀胱暂时储存。当膀胱储尿达到一定程度时,引起尿意。控制排尿的低级中枢在脊髓。
资料2 一般成年人可以有意识地控制排尿,你也可以“憋尿”。例如,上课的时候如果你有了尿意但不是很急,你可以憋到下课再去上厕所;课间,即使你没有尿意,但为了避免上课时去厕所,你可能会选择去排一次尿。
资料3 婴儿常尿床。有些人由于外伤等使意识丧失,出现像婴儿那样尿床的情况。
排尿不仅受到脊髓的控制,也受到大脑皮层的调控。脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的:交感神经兴奋,不会导致膀胱缩小;副交感神经兴奋,会使膀胱缩小(图2-11)。而人之所以能有意识地控制排尿,是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。
不只是膀胱,其他内脏的活动也受到神经系统的分级调节。脊髓是调节内脏活动的低级中枢,通过它可以完成简单的内脏反射活动,如排尿、排便、血管舒缩等。但脊髓对这些反射活动的调节是初级的,并不能很好地适应正常生理活动的需要,如果没有高级中枢的调控,排尿反射可以进行,但排尿不完全,也不能受意识控制。脑干中也有许多重要的调节内脏活动的基本中枢,如调节呼吸运动的中枢,调节心血管活动的中枢等,一旦受到损伤,各种生理活动即失调,严重时呼吸或心跳会停止。下丘脑是调节内脏活动的较高级中枢,它也使内脏活动和其他生理活动相联系,以调节体温、水平衡、摄食等主要生理过程。大脑皮层是许多低级中枢活动的高级调节者,它对各级中枢的活动起调整作用,这就使得自主神经系统并不完全自主。