Нервные клетки имеют предел или потолок работоспособности. Когда действуют раздражители, вызывающие возбуждение или работу этих клеток выше предела их работоспособности, создающие в них перенапряжение и опасность глубокого функционального их разрушения, в клетках возникает запредельное торможение в качестве физиологической меры самозащиты, как нормальный прием физиологической борьбы против болезнетворного агента. Этот предел сравнительно высок в нервных клетках подкорковых центров и нижележащих отделов центральной нервной системы. Самый низкий предел работоспособности у клеток коры большого мозга; отсюда и особенно быстрое и легкое развитие в них запредельного торможения по сравнению с клетками других отделов центральной нервной системы. Предел работоспособности нервных клеток не является чем-то постоянным: он меняется в зависимости от состояния здоровья, возраста, интоксикации, продолжительности и интенсивности работы, степени утомления и т. п. Если под влиянием одного или комплексов этих факторов предел работоспособности значительно снижается, то запредельное торможение возникает особенно легко. «Клетки больших полушарий,— писал Павлов,— в высшей степени чувствительны к малейшим колебаниям внешней среды и должны быть тщательно оберегаемы от перенапряжения, чтобы не дойти до органического разрушения. Таким охранительным средством для клеток больших полушарий и является торможение» [89 И. П. Павлов. Физиология и патология..., стр. 15.].
Таким образом, в данном случае роль торможения — не в организации (совместно с возбуждением) согласованной деятельности нервных центров, а значит, и связанных с ними внешних и внутренних органов, а в защите ослабленных и умеренно истощенных нервных клеток коры большого мозга. Не сводя возникшее в подобных условиях торможение к истощению нервных клеток коры большого мозга, Павлов считал, однако, что начинающееся утомление и истощение этих клеток играет значительную роль в возникновении запредельного торможения, стимулирует его развитие. «Истощение,— считает Павлов,— есть один из главнейших физиологических импульсов к возникновению тормозного процесса» [90 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. III, стр. 410.]. Торможение дает утомленным и истощенным клеткам то, в чем они больше всего нуждаются,— отдых, полный покой и восстановление нормального состояния и предотвращает угрозу их порчи; «оно предохраняет корковые клетки против угрожающего разрушения вследствие непосильной работы» [91 Там же.].
Но торможение — это активный отдых, т. е. не полное бездействие и не прекращение основных жизненных процессов нервных клеток вроде питания, дыхания и т. п. Более того, торможение даже существенно не ослабляет общей активности этих процессов. Есть основание предполагать, что дело сводится к тому, что торможение активно блокирует эти клетки, прекращает их связь с другими центрами и органами, направляет активность клеток как бы по другому руслу — на устранение собственного утомления и других нежелательных изменений, вызванных длительной и интенсивной работой. «Этот процесс прекращает дальнейшее функциональное разрушение клетки и вместе способствует восстановлению истраченного вещества» — писал Павлов [92 Там же, стр. 363.].
Многочасовое бодрствование коры большого мозга, особенно напряженная и продолжительная работа ее клеток, нежных и хрупких, утомляет, ослабляет и истощает их и снижает предел их работоспособности. Есть уровень, ниже которого истощение этих хрупких нервных клеток может нанести им значительный вред, а то и погубить их. Эта угроза предотвращается своевременным развитием торможения, продолжительной активной задержкой их деятельности. Так, по теории Павлова, обычный периодический сон есть не что иное, как именно такое охранительное, или защитное, торможение основной, массы нервных клеток мозга. «Определенные корковые клетки, реагирующие на данный, длительно продолжающийся внешний агент, истрачиваясь, переходят в тормозное состояние, а при отсутствии противодействия со стороны других деятельных пунктов коры тормозной процесс, распространяясь, обусловливает сон» [93 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. IV, стр. 217.]. Торможение, возникшее в определенной группе кортикальных клеток в результате их утомления и истощения, может распространяться и на массы неутомленных и неистощенных нервных клеток других областей коры и даже подкорковых образований и тем самым создать состояние сна. Павлов считал, что при этом определенную роль могут играть специфические химические продукты, возникшие в первичном очаге торможения.