Помимо обычных сенсорных систем, которые обращены во внешнюю среду, мы вооружены внутренней чувствительностью — датчиками и рецепторами, которые направлены внутрь организма и обрабатывают информацию от разных его частей. К внутренним рецепторам относят и мышечную чувствительность, но сейчас речь пойдет о тех рецепторах, которые связаны с внутренними органами: кишечником, или стенкой сосудов, или мочевым пузырем. И кроме того, поговорим о тех рецепторах, которые встроены прямо внутрь нашего мозга. Они анализируют химический состав и температуру крови.

Внутренняя чувствительность, интерорецепция, — это способ оценить состояние нашего организма. Это нужно для поддержания гомеостаза. Мы теплокровные существа, нам нужно поддерживать постоянную температуру тела. Кроме того, есть масса параметров, которые тоже должны быть стабильны, чтобы мы хорошо себя чувствовали и чтобы хорошо чувствовал себя наш мозг — самая нежная часть организма. Это постоянное давление крови, постоянная концентрация кислорода, углекислого газа, глюкозы, натрий хлор в крови и целый ряд других параметров. Для этого нужны сначала рецепторы, а потом некие исполнительные механизмы, которые бы поддерживали гомеостаз, то есть постоянство внутренней среды организма.

Существуют рецепторы, которые оценивают температуру крови, — терморецепторы. Существуют рецепторы, которые оценивают концентрацию NaCl — осморецепторы. Есть механорецепторы: растяжение стенок внутренних органов, рецепторы давления, рецепторы глюкозы. Их достаточно много. В большинстве случаев это либо свободные нервные окончания, похожие на болевые рецепторы, либо рецепторы в капсулах, похожие на кожные рецепторы. Они встречаются в стенках внутренних органов, а еще прямо в центральной нервной системе. Речь идет о головном мозге, где интерорецепторов большое количество, во-первых, в гипоталамусе и, во-вторых, в ромбовидной ямке.

Гипоталамус — нижняя часть промежуточного мозга — настроен на то, чтобы постоянно следить за нашим организмом. В гипоталамусе находятся центры эндокринной регуляции и центры вегетативной регуляции — как раз то, что связано с гомеостазом.

Рекомендуем по этой теме:
9160
Мозг и сенсорные системы

Наиболее известны терморецепторы гипоталамуса, которые постоянно анализируют температуру крови. И вот эти 36,6, которые должны поддерживаться, — это в основном заслуга гипоталамуса, дающего, если кровь остывает, команду на то, чтобы сжимать сосуды кожи — это реакция симпатической нервной системы. А если кровь слишком горячая, то, наоборот, идет сигнал на расширение сосудов кожи, на потоотделение.

Кроме того, в гипоталамусе находится основная часть осморецепторов и глюкорецепторов. Осморецепторы реагируют на концентрацию NaCl. Она должна быть на уровне где-то 0,8% в плазме. Это сигналы для центра жажды. Если начинает подниматься концентрация, значит, мы потеряли слишком много воды и нужно где-то искать водопой. Кроме того, идет сигнал к почкам, чтобы они производили более концентрированную мочу и чтобы мы на уровне системы выделения экономили воду. Делается это с помощью специального гормона вазопрессина. Это отдельная очень важная система. Глюкорецепторы связаны с центром голода. Идеальная концентрация глюкозы в плазме — где-то 0,1%, и если она начинает падать, то возникает пищевая потребность, гипоталамус начинает наверх, в большие полушария, посылать сигналы о том, что неплохо бы подкрепиться.

В ромбовидной ямке находятся более базовые центры, связанные с врожденными витальными потребностями, такими как дыхание, управление работой сердца. Ромбовидная ямка — это задняя часть нашего головного мозга, верхняя поверхность продолговатого мозга и моста. Там много рецепторов внутренней чувствительности, которые реагируют на концентрацию углекислого газа в крови и кислорода в крови. Такие же рецепторы есть в еще кое-каких крупных сосудах, например в аорте, сонных артериях.

Зачем нужно следить за концентрацией кислорода и углекислого газа? Это абсолютно необходимые для нас вещества, прежде всего кислород. В основном концентрация кислорода падает, когда идет физическая нагрузка: поработали мышцы, вы поднялись по ступенькам на третий этаж, и уже кислорода стало меньше, углекислого газа больше. Нужно дышать более интенсивно. И нужно, чтобы сердце билось тоже чаще и сильнее. Для этого следует постоянно детектировать концентрацию кислорода и углекислого газа. Прямо в ромбовидную ямку вставлены нейроны, реагирующие на сам углекислый газ и на те ионы водорода, которые возникают при растворении углекислого газа в плазме крови. Углекислый газ растворяется, получается остаток угольной кислоты HCO3, и образуется ион водорода, то есть происходит небольшое закисление, снижение pH. На это и реагируют данные рецепторы.

Рекомендуем по этой теме:
6659
Общение клеток

Кроме того, отдельно детектируется кислород. Казалось бы, достаточно реагировать только на углекислый газ, поскольку изменение концентрации кислорода, углекислого газа идет в противофазе. Но тем не менее отдельно существуют рецепторы к кислороду. Дело в том, что есть очень важная ситуация, когда кислород падает, а углекислый газ не повышается. И тогда нужно дыхание сделать глубже, интенсивнее, чтобы сердце билось почаще и посильнее. Это ситуация высокогорья. Когда мы поднимаемся в гору, когда от уровня моря все больше и больше метров, атмосфера становится более разреженной, и нужно на это реагировать. На высоте пять километров уже в два раза меньше воздуха, углекислый газ тоже не добавляется, а кислорода вместо 20% осталось 10%. Для этого и нужны рецепторы кислорода. Они очень важны. В целом это регулирует работу и дыхательной, и сердечно-сосудистой системы. Они пользуются зачастую одними и теми же рецепторами, чтобы поддерживать гомеостаз.

Очень важны рецепторы крупных сосудов. Особенно это дуга аорты и место разветвления общей сонной артерии. Дуга аорты — аорта отходит от сердца и загибается на левую сторону. Дальше от аорты вверх идут две сонные артерии. Здесь на входе в нижнюю челюсть они разветвляются на наружную и внутреннюю сонную артерию. В этом разветвлении находится очень важная область — каротидный синус. Здесь много рецепторов и углекислого газа, и кислорода, и растяжения. Растяжение стенок крупных сосудов — это очень важный показатель, который говорит о давлении крови. А давление крови жизненно важная штука. «120 на 80 миллиметров ртутного столба» — это не просто так. Это оптимальный уровень для того, чтобы все органы снабжались нужными газами и питательными веществами и чтобы отходы уходили с правильной скоростью. Следить за кровяным давлением — это очень важная задача. Поэтому нужны рецепторы растяжения, которые похожи на кожные рецепторы, рецепторы давления. Через блуждающий нерв или через языкоглоточный нерв подают сигналы в ромбовидную ямку, чтобы влиять на работу сосудодвигательного центра, на частоту и силу сердечных сокращений.

Что может случаться с дугой аорты или с каротидным синусом? Если давление вдруг падает, в ответ нужно активировать работу сердца, то есть включать симпатическую нервную систему. Если давление вдруг повышается, нужно, наоборот, включать парасимпатическую систему и тормозить работу сердца. Когда давление может упасть? Например, вы спокойно лежите, спите, вдруг звонит будильник, и вы понимаете, что вам уже через 10 минут нужно выскочить из дома. Вы вскакиваете, побежали — что в этот момент происходит? Вся кровь, которая раньше шла по горизонтали, вдруг опускается в ноги. И пока она поднимется и заполнит всю кровеносную систему, вы попадаете в ситуацию сниженного давления. У некоторых в этот момент кружится голова, а кто-то может вообще в обморок грохнуться. От сердца требуется оперативно усилить сокращения, чтобы поднять давление и приспособиться к прямохождению. Потому что с точки зрения гидродинамики это совершенно разные задачи: гнать пять литров крови по горизонтали или гнать через полтора, а то и два метра по вертикали. Как только мы вскочили, кровь ушла в нижнюю половину туловища, давление в аорте упало, и рецепторы растяжения на это реагируют и через сосудодвигательный центр делают сокращения сердца сильнее и чаще.

Обратная ситуация: вы согнулись и что-то подбираете с пола или окучиваете клубнику у себя на грядке на даче. В этот момент многие чувствуют, как кровь прилила к голове, то есть реально растет кровяное давление. Это, кстати, довольно рискованная ситуация: если у вас слабые сосуды, можно получить и нехорошие изменения в сосудистом русле. В этот момент давление повышается, и эта система, которая в дуге аорты, в каротидном синусе, запускает реакции парасимпатической системы, чтобы немного притормозить сердце и бороться за оптимальный уровень кровяного давления.

Очень много интерорецепторов находится в стенках желудочно-кишечного тракта. Наш желудочно-кишечный тракт — это особая империя, очень автономная внутри организма. Где-то шесть метров тонкого кишечника, почти два метра толстого кишечника, а еще желудок, печень с желчным пузырем, а еще поджелудочная железа, слюнные железы, пищевод. Это огромное хозяйство, которое во многом управляется автономно. Головной мозг и даже спинной мозг не очень заботятся о том, как, например, продвигать пищу по кишечнику или в какой момент выделять пищеварительные соки из поджелудочной железы, а в какой момент выбрасывать желчь из желчного пузыря. Это во многом решается за счет местных нейронных сетей, которые расположены прямо в стенках кишечника.

Рекомендуем по этой теме:
23928
Что такое гуморальная регуляция?

Когда стали анализировать стенки кишечника, прежде всего тонкого, то обнаружили там целых три нервных сплетения, которые находятся на разных уровнях и образуют подобие диффузной нервной системы, отчасти напоминающей самые примитивные нервные системы животных, например кишечнополостных или плоских червей. Академик Александр Данилович Ноздрачев назвал это метасимпатической системой. Эта часть нашей нервной системы весьма автономна. А когда подсчитали нейроны, которые там находятся, оказалось, что их примерно столько же, сколько в спинном мозге. Это огромное скопление, миллионы нервных клеток. И в этой метасимпатической системе мы обнаруживаем настоящие рефлекторные дуги, которые начинаются с нейронов внутренней чувствительности, с интерорецепторов, а дальше запускают сокращения кишечника или выделение пищеварительных соков. При этом есть еще вставочные нейроны, учитывающие сигналы сверху от спинного мозга, от головного мозга, реагирующие на стресс. Существуют внутренние встроенные рефлекторные дуги, которые позволяют кишечнику работать самостоятельно и не загружать ЦНС своими проблемами.

Важна роль симпатической и парасимпатической системы для регуляции гомеостаза. Именно симпатика и парасимпатика учитывают сигналы от интерорецепторов. Выходное звено этих систем включает два нейрона. Один находится в спинном или головном мозге, а второй в ганглии. И только тот нейрон, который в ганглии, дотягивается до внутренних органов. Но оказывается, что сигналы от интерорецепторов приходят в эти же самые ганглии. И дальше рефлекторные дуги могут замыкаться через ганглионарные клетки, не доходя до спинного мозга, не доходя до головного мозга. Возникают быстрые реакции. И при этом ЦНС не загружается какими-то «низменными» проблемами, связанными с гомеостазом, потому что у нашей ЦНС очень много других задач. Нужно думать, прогнозировать, испытывать эмоции, совершать произвольные движения. И если на уровне периферии с помощью интерорецепторов можно что-то делать независимо, самостоятельно, то это прекрасно. Пусть метасимпатическая система управляет нашим кишечником, и это к всеобщему благу и позволяет эффективно поддерживать гомеостаз.