Любой живой организм, находящийся в определенной среде обитания, постоянно взаимодействует с ней. Из внешней среды живой организм получает необходимые для жизнедеятельности продукты питания. Во внешнюю среду происходит выделение ненужных для организма веществ. Внешняя среда оказывает на организм благоприятное или неблагоприятное воздействие. На эти воздействия и изменения внешней среды живой организм реагирует путем изменения своего внутреннего состояния. Ре­акция живого организма может проявляться в виде роста, уси­ления или ослабления процессов, движений или секреции.

Простейшие одноклеточные организмы не имеют нервной системы. Все отмеченные реакции у них — это проявления дея­тельности одной клетки.

У многоклеточных организмов нервная система состоит из клеток, которые связаны друг с другом отростками, способными воспринимать раздражение от любых участков поверхности тела и посылать импульсы другим клеткам, регулируя их деятель­ность. Воздействия внешней среды многоклеточные организмы воспринимают наружными эктодермальными клетками. Такие клетки специализируются на восприятии раздражения, транс­формации его в биоэлектрические потенциалы и проведении возбуждения. Из эктодермальных клеток, погружающихся в глубь тела, возникает примитивно устроенная нервная система многоклеточных организмов. Такая наиболее просто образован­ная сетевидная, или диффузная, нервная система имеется у ки­шечнополостных, например у гидры. У этих животных различа­ют два вида клеток. Один из них — рецепторные клетки — рас­положены между клетками кожных покровов (эктодермы). Дру­гие — эффекторные клетки находятся в глубине организма, свя­заны друг с другом и с клетками, обеспечивающими ответную реакцию. Раздражение любого участка поверхности тела гидры приводит к возбуждению глубжележащих клеток, в результате чего живой многоклеточный организм проявляет двигательную активность, захватывает пищу или уходит от противника.

У более высокоорганизованных животных нервная система характеризуется концентрацией нервных клеток, которые фор­мируют нервные центры, или нервные узлы (ганглии), с отходя­щими от них нервными стволами. На этом этапе развития жи­вотного мира возникает узловая форма нервной системы. У пред­ставителей сегментированных животных (например, у кольча­тых червей) нервные узлы расположены вентральнее пищевари­тельной трубки и соединяются поперечными и продольными нервными стволами. От этих узлов отходят нервы, разветвления которых заканчиваются также в пределах данного сегмента. По-сегментно расположенные ганглии служат рефлекторными центрами соответствующих сегментов тела животных. Продольные нервные стволы соединяют друг с другом узлы разных сег­ментов на одной половине тела и образуют две продольные брюшные цепочки. У головного конца тела, дорсальнее глотки, расположена одна пара более крупных надглоточных узлов, ко­торая окологлоточным кольцом нервов соединяется с парой узлов брюшной цепочки. Эти узлы развиты более других и явля­ются прообразом головного мозга позвоночных животных. Такое сегментарное строение нервной системы позволяет при раздражении определенных участков поверхности тела живот­ного не вовлекать в ответную реакцию все нервные клетки тела, а использовать только клетки данного сегмента.

Следующий этап развития нервной системы состоит в том, что нервные клетки расположены уже не в виде отдельных узлов, а формируют продолговатый непрерывный нервный тяж, внутри которого имеется полость. На этой стадии нервная сис­тема называется трубчатой нервной системой. Строение нерв­ной системы в виде нервной трубки характерно для всех пред­ставителей хордовых — от наиболее просто устроенных бесче­репных до млекопитающих животных и человека.

В соответствии с метамерностью тела хордовых животных единая трубчатая нервная система состоит из ряда однотипных повторяющихся структур, или сегментов. Отростки нейронов, входящих в состав данного нервного сегмента, разветвляются, как правило, в определенном, соответствующем данному сег­менту участке тела и его мускулатуре.

Таким образом, совершенствование форм движения живот­ных (от перистальтического способа у простейших многокле­точных до передвижения с помощью конечностей) привело к необходимости совершенствования строения нервной системы. У хордовых туловищный отдел нервной трубки — это спинной мозг. В спинном мозге и в стволовой части формирующегося головного мозга у хордовых в вентральных отделах нервной трубки располагаются «двигательные» клетки, аксоны которых формируют передние («двигательные») корешки, а в дорсаль­ных — нервные клетки, с которыми вступают в связь аксоны «чувствительных» клеток, расположенных в спинномозговых узлах.

У головного конца нервной трубки в связи с развивающими­ся в передних отделах туловища органами чувств и наличием здесь жаберного аппарата, начальных отделов пищеварительной и дыхательной систем сегментарное строение нервной трубки хотя и сохраняется, однако претерпевает значительные измене­ния. Эти отделы нервной трубки являются зачатком, из которо­го развивается головной мозг. Утолщение передних отделов нервной трубки и расширение ее полости — это начальные этапы дифференциации головного мозга. Такие процессы на­блюдаются уже у круглоротых. На ранних стадиях эмбриогенеза почти у всех черепных животных головной конец нервной труб­ки состоит из трех первичных нервных пузырей: ромбо­видного (rhombencephalon), расположенного ближе всех к спин­ному мозгу, среднего (mesencephalon) и переднего (prosencephalon). Развитие головного мозга происходит параллельно с усо­вершенствованием спинного мозга. Появление новых центров в головном мозге ставит как бы в подчиненное положение уже су­ществующие центры спинного мозга. В тех участках головного мозга, которые относятся к заднему мозговому пузырю (ром­бовидный мозг), происходит развитие ядер жаберных нервов (X пара — блуждающий нерв), возникают центры, регулирую­щие процессы дыхания, пищеварения, кровообращения. Несо­мненное влияние на развитие заднего мозга оказывают появ­ляющиеся уже у низших рыб рецепторы статики и акустики (VIII пара — преддверно-улитковый нерв). В связи с этим на данном этапе развития головного мозга преобладающим над другими отделами является задний мозг (мозжечок и мост мозга). Появление и совершенствование рецепторов зрения и слуха обусловливают развитие среднего мозга, где закладывают­ся центры, отвечающие за зрительную и слуховую функции. Все эти процессы происходят в связи с приспособляемостью орга­низма животных к водной среде обитания.

У животных в новой среде обитания — в воздушной среде происходит дальнейшая перестройка как организма в целом, так и его нервной системы. Развитие обонятельного анализатора вызывает дальнейшую перестройку переднего конца нервной трубки (переднего мозгового пузыря, где закладываются цент­ры, регулирующие функцию обоняния), появляется так назы­ваемый обонятельный мозг (rhinencephalon).

Из трех первичных пузырей за счет дальнейшей дифференцировки переднего и ромбовидного мозга выделяются следующие 5 отделов (мозговые пузыри): конечный мозг, промежуточный мозг, средний мозг, задний мозг и продолговатый мозг. Централь­ный канал спинного мозга в головном конце нервной трубки пре­вращается в систему сообщающихся друг с другом полостей, по­лучивших название желудочков головного мозга. Дальнейшее раз­витие нервной системы связано с прогрессивным развитием пе­реднего мозга и возникновением новых нервных центров. Эти центры на каждом последующем этапе занимают положение, все более близкое по отношению к головному концу, и подчиняют своему влиянию ранее существовававшие центры.

Более старые нервные центры, сформировавшиеся на ранних этапах развития, не исчезают, а сохраняются, занимая подчинен­ное положение по отношению к более новым: Так, наряду с впе­рвые возникшими в заднем мозге центрами слуха (ядрами) на более поздних этапах центры слуха появляются в среднем, а затем и в конечном мозге. У амфибий в переднем мозге уже формирует­ся зачаток будущих полушарий, однако, как и у рептилий, почти все их отделы относятся к обонятельному мозгу. В переднем (конечном) мозге у амфибий, рептилий и птиц различают подкор­ковые центры (ядра полосатого тела) и кору, которая имеет при­митивное строение. Последующее развитие головного мозга свя­зано с возникновением новых рецепторных и эффекторных цент­ров в коре, которые подчинают себе нервные центры низшего по­рядка (в стволовой части головного мозга и спинном мозге). Эти новые центры координируют деятельность других отделов мозга, объединяя нервную систему в структурное функциональное целое. Этот процесс получил название кортиколизации функций. Усиленное развитие конечного мозга у высших позвоночных жи­вотных (млекопитающих) приводит к тому, что этот отдел преоб­ладает над всеми остальными и покрывает все отделы в виде плаща, или коры большого мозга. Древняя кора (раleocortex), а затем и старая кора (archeocortex), занимающие у рептилий дорсальную и дорсолатеральную поверхности полуша­рий, заменяются новой корой (neocortex). Старые отделы оттесняются на нижнюю (вентральную) поверхность полушарий и в глубину, как бы свертываются, превращаются в гиппокамп (ам- монов рог) и в прилежащие к нему отделы мозга.

Одновременно с этими процессами происходят дифференцировка и усложнение всех других отделов мозга: промежуточ­ного, среднего и заднего, перестройка как восходящих (чувстви­тельных, рецепторных), так и нисходящих (двигательных, эф­фекторных) путей. Так, у высших млекопитающих нарастает масса волокон пирамидных путей, связывающих центры коры полушарий большого мозга с двигательными клетками передних рогов спинного мозга и двигательными ядрами стволовых отде­лов головного мозга.

Наибольшего развития кора полушарий достигает у челове­ка, что объясняется его трудовой деятельностью и возникнове­нием речи как средства общения между людьми. И.П.Павлов, создавший учение о второй сигнальной системе, материальным субстратом последней считал сложно устроенную кору полуша­рий большого мозга — новую кору.

Развитие мозжечка и спинного мозга тесно связано с изме­нением способа перемещения животного в пространстве. Так, у пресмыкающихся, не имеющих конечностей и перемещающих­ся за счет движений туловища,спинной мозг не имеет утолще­ний и состоит из примерно одинаковых по величине сегментов. У животных, передвигающихся при помощи конечностей, в спинном мозге появляются утолщения, степень развития кото­рых соответствует функциональной значимости конечностей. Если сильнее развиты передние конечности, например у птиц, то более выражено шейное утолщение спинного мозга. В моз­жечке у птиц имеются боковые выпячивания — клочок — самая древняя часть полушарий мозжечка. Формируются полушария мозжечка, высокой степени развития достигает червь мозжечка. Если преобладающими являются функции задних конечностей, например у кенгуру, то значительнее выражено поясничное утолщение. У человека диаметр шейного утолщения спинного мозга больше, чем поясничного. Это объясняется тем, что рука, являющаяся органом труда, способна производить более слож­ные и разнообразные движения, чем нижняя конечность.

В связи с развитием высших центров управления деятель­ностью всего организма в головном мозге спинной мозг попада­ет в подчиненное положение. В нем сохраняется более старый сегментарный аппарат собственных связей спинного мозга и развивается надсегментарный аппарат двусторонних связей с головным мозгом. Развитие головного мозга проявилось в со­вершенствовании рецепторного аппарата, усовершенствовании механизмов приспособления организма к окружающей среде путем изменения обмена веществ, кортиколизации функций. У человека вследствие прямохождения и в связи с усовершенст­вованием движений верхних конечностей в процессе трудовой деятельности полушария мозжечка развиты гораздо сильнее, чем у животных.

Кора полушарий большого мозга является совокупностью корковых концов всех видов анализаторов и представляет собой материальный субстрат конкретно наглядного мышления (по И.П. Павлову, первая сигнальная система действительности). Дальнейшее развитие мозга у человека определяется его созна­тельным использованием орудий труда, что позволило человеку не только приспосабливаться к меняющимся условиям среды, как это делают животные, но и самому влиять на внешнюю среду. В процессе общественного труда возникла речь как необ­ходимое средство общения между людьми. Так, у человека по­явилась способность к абстрактому мышлению и сформирова­лась система восприятия слова, или сигнала, — вторая сигналь­ная система, по И.П.Павлову, материальным субстратом кото­рой является новая кора большого мозга.