Monenlaisesta hermostollisesta toiminnasta on olemassa yksi yksinkertainen laji, jossa ärsyke johtaa välittömään toimintaan. Tämä on refleksitoimintaa. Sanan refleksi (latinan sanasta reflexus, ”heijastus”) toi biologiaan 1800-luvun englantilainen neurologi Marshall Hall, joka muokkasi sanan, koska hän ajatteli lihasten heijastavan ärsykettä samaan tapaan kuin seinä heijastaa sitä vastaan heitettyä palloa. Refleksillä Hall tarkoitti lihaksen tai useamman lihaksen automaattista vastetta ärsykkeeseen, joka kiihottaa afferenttia hermoa. Nykyään termiä käytetään kuvaamaan toimintaa, joka on synnynnäistä keskushermoston toimintaa, johon ei liity tietoisuutta ja jossa tietty ärsyke herättämällä afferenttia hermoa saa aikaan stereotyyppisen, välittömän vasteen lihaksessa tai rauhasessa.
Refleksin anatomista reittiä kutsutaan refleksikaareksi. Se koostuu afferentista (tai sensorisesta) hermosta, tavallisesti yhdestä tai useammasta keskushermostossa olevasta interneuronista ja efferentistä (motorisesta, erittävästä tai sekretomotorisesta) hermosta.
Useimmissa reflekseissä on useita synapseja refleksikaaressa. Venytysrefleksi on sikäli poikkeuksellinen, että koska kaaressa ei ole interneuronia, siinä on vain yksi synapsi afferentin hermosäikeen ja motoneuronin välillä (ks. jäljempänä Liike: Lihassupistuksen säätely). Fleksiorefleksissä, joka irrottaa raajan haitallisesta ärsykkeestä, on vähintään kaksi interneuronia ja kolme synapsia.
Tunnetuin refleksi on luultavasti pupillin valorefleksi. Jos valoa väläytetään toisen silmän lähellä, molempien silmien pupillit supistuvat. Valo on ärsyke, impulssit kulkeutuvat aivoihin näköhermon kautta, ja vaste välittyy pupillin lihaksistoon silmää syöttävien autonomisten hermojen kautta. Toinen silmään liittyvä refleksi tunnetaan nimellä kyynelrefleksi. Kun jokin ärsyttää silmän sidekalvoa tai sarveiskalvoa, kyynelrefleksi saa aikaan sen, että hermoimpulssit kulkevat viidettä aivohermoa (kolmoishermo) pitkin keskiaivoihin. Tämän refleksikaaren efferentti raaja on autonominen ja pääasiassa parasympaattinen. Nämä hermosäikeet stimuloivat silmäkuopan kyynelrauhasia aiheuttaen kyynelten vuotamisen. Muita keskiaivojen ja medulla oblongatan refleksejä ovat yskä- ja aivastusrefleksit. Yskänrefleksin aiheuttaa henkitorvessa oleva ärsyttävä aine ja aivastusrefleksin nenässä oleva ärsyttävä aine. Molemmissa refleksivasteeseen osallistuu monia lihaksia; tähän kuuluu hengityksen tilapäinen keskeytyminen ärsykkeen karkottamiseksi.
© /Thinkstock
Ensimmäiset refleksit kehittyvät kohdussa. Seitsemän ja puolen viikon kuluttua hedelmöityksestä voidaan havaita ensimmäinen refleksi; sikiön suun ympärillä oleva ärsyke saa huulet kääntymään ärsykettä kohti. Syntymään mennessä imemis- ja nielemisrefleksit ovat valmiina. Vauvan huulten koskettaminen saa aikaan imemisen ja kurkun takaosan koskettaminen nielemisen.
Vaikka edellä olevassa määritelmässä käytetäänkin sanaa stereotyyppinen, se ei tarkoita, että refleksivaste olisi muuttumaton ja muuttumaton. Kun ärsykettä toistetaan säännöllisesti, refleksivasteessa tapahtuu kaksi muutosta – herkistyminen ja tottuminen. Herkistyminen on vasteen lisääntymistä; yleensä se tapahtuu 10-20 ensimmäisen vasteen aikana. Tottuminen on vasteen vähenemistä; se jatkuu, kunnes vaste lopulta häviää. Kun ärsykettä toistetaan epäsäännöllisesti, tottumista ei tapahdu tai se on vähäistä.
Refleksissä on myös pitkäaikaisia muutoksia, joita voidaan havaita kissanpennuille tehdyissä kokeellisissa selkäydinleikkauksissa. Vauriotason alapuolella olevan ihon toistuva stimulaatio, kuten saman alueen hierominen 20 minuutin ajan joka päivä, aiheuttaa tiettyjen refleksien latenssin (ärsykkeen ja vasteen alkamisen välinen aika) muuttumisen, jolloin vaste vähenee ja lopulta sammuu. Vaikka tämä menettely kestää useita viikkoja, se osoittaa, että päivittäisellä stimulaatiolla yksi refleksivaste voidaan muuttaa toiseksi. Synapsien toistuva aktivointi lisää niiden tehokkuutta, mikä aiheuttaa pysyvän muutoksen. Kun tämä toistuva stimulaatio loppuu, synaptiset toiminnot taantuvat, ja refleksivasteet palaavat alkuperäiseen muotoonsa.
Refleksivasteet ovat usein nopeita; esimerkiksi neuronit, jotka välittävät signaaleja asennosta, raajojen asennosta tai kosketuksesta, voivat laukaista signaaleja 80-120 metrin sekuntinopeudella (noin 180-270 mailia tunnissa). Vaikka monien refleksivasteiden sanotaan olevan nopeita ja välittömiä, joidenkin refleksien, joita kutsutaan rekrytoiviksi reflekseiksi, voidaan kuitenkin hädin tuskin saada aikaan yhdellä ärsykkeellä. Sen sijaan ne vaativat lisääntyvää ärsykettä vasteen aikaansaamiseksi. Esimerkiksi virtsarakon reflektorinen supistuminen vaatii lisääntyvää virtsamäärää lihaksen venyttämiseksi ja lihassupistuksen aikaansaamiseksi.
Refleksiä voidaan muuttaa keskushermoston ylemmiltä tasoilta tulevilla impulsseilla. Esimerkiksi yskänrefleksi voidaan helposti tukahduttaa, ja jopa nielurisaleikkausrefleksi (nielun seinämän mekaanisesta ärsytyksestä johtuvat alkavan oksentamisen liikkeet) voidaan tukahduttaa harjoittelulla.
Ns. ehdollistetut refleksit eivät ole lainkaan refleksejä vaan monimutkaisia opittuja käyttäytymistapoja. Syljeneritys on yksi tällainen ehdollistunut refleksi; se tapahtuu vain silloin, kun ihminen on tietoinen ruoan läsnäolosta tai kun hän kuvittelee ruokaa.