Головной мозг человека – это 1,5-килограммовый орган мягкой губчатой плотности. Мозг состоит из 50-100 млрд. нервных клеток (), связанных более чем биллиардом соединений. Это делает человеческий головной мозг (ГМ) самой сложной и – в настоящее время – совершенной известной структурой. Его функция заключается в интеграции и управлении всей информацией, стимулами из внутренней и внешней среды. Основной компонент – липиды (около 60%). Питание осуществляется за счет снабжения кровью и обогащения кислородом. На вид ГМ человека напоминает грецкий орех.
Взгляд в историю и современность
Изначально органом мыслей и чувств считалось сердце. Однако с развитием человечества была определена связь между поведением и ГМ (в соответствии со следами проведения трепанации на найденных черепах). Эта нейрохирургия, вероятно, использовалась для лечения головных болей, переломов черепа, психических заболеваний.
С точки зрения исторического понимания, мозг в центр внимания попадает в древнегреческой философии, когда Пифагор, а позже Платон и Гален, понимали его, как орган души. Значительные продвижения в определении мозговых функций обеспечили выводы врачей, которые, исходя из вскрытий, исследовали анатомию органа.
Сегодня для исследования ГМ и его активности врачи используют ЭЭГ – устройство, записывающее мозговую активность посредством электродов. Метод также применяется для диагностики церебральной опухоли.
Для устранения новообразования современная медицина предлагает неинвазывный способ (без разреза) – стереохирургию. Но ее применение не исключает использование химической терапии.
Эмбриональное развитие
ГМ развивается во время эмбрионального развития от передней части нервной трубки, возникающей на 3-й неделе (20-27 день развития). В головном конце нейронной трубки формируются 3 первичные церебральные везикулы – передний, средний, задний. В то же время создаются затылочная, лобная область.
На 5-й неделе развития ребенка формируются вторичные мозговые везикулы, образующие основные части взрослого мозга. Фронтальный мозг разделяется на промежуточный и конечный, задний – на Варолиев мост, мозжечок.
В камерах образуется цереброспинальная жидкость.
Анатомия
ГМ как энергетический, контрольный, организационный центр нервной системы хранится в нейрокраниуме. У взрослых людей его объем (вес) составляет около 1500 г. Однако, специализированная литература показывает большую изменчивость массы ГМ (как у человека, так и у животных, например, у обезьян). Наименьший вес – 241 г и 369 г, а также самый большой вес – 2850 г были найдены у представителей популяции с тяжелой умственной отсталостью. Отличается и объем между полами. Вес мужского мозга примерно на 100 г больше, чем женского.
Расположение мозга в голове видно на срезе.
Головной мозг, наряду со спинным, образует ЦНС. Мозг расположен в черепе, защищен от повреждения жидкостью, которой заполнена черепная полость, цереброспинальной жидкостью. Строение головного мозга человека очень сложное – оно включает кору, делящуюся на 2 полушария, которые функционально различаются.
Функция правого полушария заключается в решении творческих задач. Оно отвечает за выражение эмоций, восприятие изображений, цветов, музыки, распознавание лиц, чувствительность, является источником интуиции. Когда человек впервые сталкивается с задачей, проблемой, начинает работать именно это полушарие.
Левое полушарие доминирует при задачах, с которыми человек уже научился справляться. Метафорически левое полушарие можно назвать научным, поскольку оно включает логическое, аналитическое, критическое мышление, подсчет и использование языковых навыков, интеллект.
В составе мозга имеются 2 вещества – серое и белое. Серое вещество на поверхности мозга производит кору. Белое вещество состоит из большого количества аксонов с миелиновыми оболочками. Оно находится под серым веществом. Связки белого вещества, проходящие через ЦНС, называются нервными трактами. Эти тракты обеспечивают передачу сигналов другим структурам ЦНС. В зависимости от функции пути делятся на афферентные и эфферентные:
- афферентные пути приносят сигналы к серому веществу из другой группы нейронов;
- эфферентные пути образуют аксоны нейронов, приводящие сигналы к другим клеткам ЦНС.
Защита мозга
Защита ГМ включает череп, оболочки (менинги), спинномозговую жидкость. Кроме ткани, нервные клетки ЦНС также защищены от воздействия вредных веществ из крови гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ). ГЭБ – это смежный слой эндотелиальных клеток, тесно связанных между собой, препятствующих прохождению веществ через межклеточные пространства. В патологических состояниях, таких как воспаление (менингит), целостность ГЭБ бывает нарушенной.
Оболочки
Головной и спинной мозг покрывают 3 слоя оболочек – твердая, паутинная, мягкая. Составляющие компоненты оболочек – соединительные ткани мозга. Общая их функция состоит в защите ЦНС, кровеносных сосудов, снабжающих ЦНС, сбор цереброспинальной жидкости.
Основные отделы мозга и их функции
ГМ разделяется на несколько частей – , выполняющих разные функции, но работающих вместе, образуя главный орган. Сколько отделов в ГМ и какой мозг отвечает за определенные способности организма?
Из чего состоит мозг человека – отделы:
- Задний мозг содержит продолжение спинного – и 2 другие части – Варолиев мост и мозжечок. Мост и мозжечок вместе образуют задний мозг в узком смысле.
- Средний.
- Передний содержит промежуточный и конечный мозг.
Сочетанием продолговатого, среднего мозга, моста образовывается мозговой ствол. Это – самый старый участок человеческого мозга.
Продолговатый мозг
Продолговатый мозг – это продолжение спинного мозга. Он расположен в задней части черепа.
- вход и выход черепных нервов;
- передача сигналов в центры ГМ, ход нисходящих и восходящих нейронных путей;
- место ретикулярной формации – координация деятельности сердца, содержание вазомоторного центра, центра безусловных рефлексов (икота, слюноотделение, глотание, кашель, чихание, рвота);
- при нарушении функции происходит расстройство рефлексов, сердечной деятельности (тахикардия и другие проблемы вплоть до инсульта).
Мозжечок
Мозжечок формирует 11% общей доли мозга.
- центр координации движений, контроля физической активности – координационный компонент проприорецептивной иннервации (руководство мышечным тонусом, точностью и координацией мышечных движений);
- поддержка баланса, осанки;
- при нарушении функции мозжечка (в зависимости от степени расстройства) происходит мышечная гипотония, медлительность при ходьбе, неспособность поддерживать равновесие, нарушения речи.
Контролируя активность движения, мозжечок оценивает информацию, полученную из статокинетического аппарата (внутреннее ухо), и проприорецепторов в сухожилиях, связанных с положением и движением тела в настоящий момент. Мозжечок также получает информацию о запланированных движениях от моторной коры ГМ, сравнивает ее с текущими движениями тела и, в конечном итоге, направляет сигналы в кору. Она затем наводит движения так, как они были запланированы. Используя такую обратную связь, кора может восстанавливать команды, отправлять их прямо в спинной мозг. В результате человек может делать хорошо скоординированные действия.
Варолиев мост
Он образует поперечную волну над продолговатым мозгом, связан с мозжечком.
- площадь выхода нервов головы и осаждение их ядер;
- передача сигналов в высокие и более низкие центры ЦНС.
Средний мозг
Это – самая маленькая мозговая часть, филогенетически старый мозговой центр, часть мозгового ствола. Верхнюю часть среднего мозга формирует четверохолмие.
Функции четверохолмия:
- верхние холмы участвуют в зрительных путях, работают как зрительный центр, участвуют в визуальных рефлексах;
- нижние холмы участвуют в слуховых рефлексах – обеспечивают рефлексивные реакции на звуки, громкость, рефлексивное обращение за звуком.
Промежуточный мозг (Diencephalon)
Промежуточный мозг в значительной степени закрыт конечным. Это – один из 4-х основных мозговых частей. Состоит из 3 пар структур – таламуса, гипоталамуса, эпиталамуса. Отдельные части ограничивают III желудочек. К гипоталамусу через воронку присоединен гипофиз.
Функция таламуса
Таламус составляет 80% от промежуточного мозга, является основой для боковых стенок желудочка. Ядра таламуса переориентируют сенсорную информацию от тела (спинного мозга) – боль, касание, визуальные или слуховые сигналы – в определенные мозговые области. Любая информация, направляющаяся в кору головного мозга, должна переориентироваться в таламусе – это ворота в мозговую кору. Информация в таламусе активно обрабатывается, меняется – он увеличивает или уменьшает сигналы, предназначенные для коры. Некоторые из ядер таламуса двигательные.
Функция гипоталамуса
Это нижняя часть промежуточного мозга, на нижней стороне которой находятся пересечения зрительных нервов (chiasma opticum), по направлению вниз расположен гипофиз, секретирующий большое количество гормонов. В гипоталамусе хранится большое количество ядер серого вещества, функционально он является главным центром для управления органами тела:
- контроль вегетативной нервной системы (parasympaticus и sympaticus);
- контроль эмоциональных ответов – часть лимбической системы включает в себя область для страха, гнева, сексуальной энергии, радости;
- регулирование температуры тела;
- регулирование голода, жажды – области концентрации восприятия питательных веществ;
- управление поведением – контроль мотивации для потребления пищи, определение количества съеденной пищи;
- контроль цикла сон-бодрствование – отвечает за время цикла сна;
- мониторинг эндокринной системы (гипоталамо-гипофизарная система);
- формирование памяти – получение информации из гиппокампа, участие в создании памяти.
Функция эпиталамуса
Это наиболее задняя часть промежуточного мозга, состоящая из шишковидной железы – эпифиза. Секретирует гормон мелатонин. Мелатонин сигнализирует телу о подготовке к циклу сна, влияет на биологические часы, наступление половой зрелости и т.д.
Функция гипофиза
Эндокринная железа, аденогипофиз – производство гормонов (СТГ, АКТГ, ТТГ, ЛГ, ФСГ, пролактин); нейрогипофиз – секреция гормонов, вырабатываемых в гипоталамусе: АДГ, окситоцин.
Конечный мозг
Этот элемент устройства мозга – самая большая часть человеческой ЦНС. Его поверхность состоит из серой коры. Ниже находится белое вещество и базальные ганглии.
Полушария:
- конечный мозг состоит из полушарий, составляющих 83% от общей мозговой массы;
- между 2 полушариями находится глубокая продольно ориентированная борозда (fissura longitudinalis cerebri), простирающаяся до мозговой мышцы (corpus callosum), соединяющей полушария и опосредующей между ними сотрудничество;
- на поверхности находятся бороздки и извилины.
Церебральная кора:
- контроль нервной системы – место человеческого сознания;
- формируется серым веществом – образуется из тел нейронов, их дендритов и аксонов; не содержит нервных путей;
- имеет толщину 2-4 мм;
- составляет 40% общего объема ГМ.
Области коры
На поверхности полушарий присутствуют постоянные борозды, делящие их на 5 долей. Лобная доля (lobus frontalis) лежит перед центральной бороздой (sulcus centralis). Затылочная доля простирается от центральной до теменно-затылочной борозды (sulcus parietooccipitalis).
Области лобной доли
Основная моторная область – расположена перед центральной бороздой, где находятся пирамидальные клетки, аксоны которых образуют пирамидальный (корковый) путь. Эти пути обеспечивают точные и удобные движения тела, особенно предплечий, пальцев, лицевых мышц.
Премоторная кора. Эта область расположена перед основной моторной областью, контролирует более сложные движения свободной активности, зависящие от сенсорной обратной связи – захват предметов, перемещение над препятствиями.
Центр речи Брока – находится в нижней части, как правило, левого или доминирующего полушария. Центр Брока в левом полушарии (если оно доминирует) контролирует речь, в правом полушарии – поддерживает эмоциональный окрас произносимого слова; эта область также участвует в кратковременной памяти слов и речи. Центр Брока связан с предпочтительным использованием одной руки для работы – левой или правой.
Зрительная область – это моторная часть, контролирующая требуемые быстрые движения глаз при просмотре движущейся цели.
Обонятельная область – находится на основании лобных долей, отвечает за восприятия запаха. Обонятельная кора соединяется с обонятельными областями в нижних центрах лимбической системы.
Префронтальная кора – большая область лобной доли, отвечающая за когнитивные функции: мышление, восприятие, сознательное запоминание информации, абстрактное мышление, самосознание, самоконтроль, упорство.
Области теменной доли
Чувствительная область коры – находится прямо за центральной бороздой. Отвечает за восприятие общих телесных ощущений – восприятие кожи (прикосновение, тепло, холод, боль), вкуса. Этот центр способен локализовать пространственное восприятие.
Соматочувствительная область – расположена за чувствительной. Участвует в признании предметов в зависимости от их формы, основываясь на предыдущем опыте.
Области затылочной доли
Основная зрительная область – расположена в конце затылочной доли. Она получает визуальную информацию от сетчатки глаза, обрабатывает информацию из обоих глаз вместе. Здесь воспринимается ориентация объектов.
Ассоциативная зрительная область – находится перед основной, содействует с ней для определения цвета, формы, движения объектов. Она также содействует с другими частями мозга через передние и задние пути. Передний путь проходит вдоль нижнего края полушарий, участвует в распознавании слов во время чтения, распознавании лиц. Задний путь проходит в теменную долю, участвует в пространственных связях между предметами.
Области височной доли
Зона слуха и вестибулярная область – расположены в височной доле. Различается основная и ассоциативная область. Основная – воспринимает громкость, высоту тона, ритм. Ассоциативная – основанная на запоминании звуков, музыки.
Речевая область
Область речи – обширная область, связанная с речью. Доминирует левое полушарие (у правшей). На сегодняшний день было идентифицировано 5 областей:
- зона Брока (формирование речи);
- зона Вернике (понимание речи);
- боковая префронтальная кора перед и под зоной Брока (анализ речи);
- область височной доли (координация слуховых и зрительных аспектов речи);
- внутренняя доля – артикуляция, распознавание ритма, озвученного слова.
Правое полушарие не участвует в речевом процессе у правшей, но работает над интерпретацией слов и их эмоциональной окраской.
Латеральность полушарий
Существуют различия в функционировании левого и правого полушарий. Оба полушария координируют противоположные части тела, имеют разные когнитивные функции. У большинства людей (90-95%) левое полушарие контролирует, в особенности, языковые навыки, математику, логику. Напротив, правое полушарие управляет визуальными пространственными способностями, мимикой, интуицией, эмоциями, художественными и музыкальными способностями. Правое полушарие работает с большим изображением, а левое – с небольшими деталями, которые затем логически объясняет. У остальной части населения (5-10%) функции обоих полушарий противоположны, или оба полушария имеют одинаковую степень когнитивной функции. Функциональные различия между полушариями, как правило, выше у мужчин, чем у женщин.
Базальные ганглии
Базальные ганглии находятся глубоко в белом веществе. Они работают как сложная нервная структура, содействующая с корой для контроля движений. Они начинают, останавливают, регулируют интенсивность свободных движений, контролируемы корой головного мозга, могут выбирать соответствующие мышцы или движения для определенной задачи, тормозить противостоящие мышцы. При нарушении их функции развивается болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона.
Цереброспинальная жидкость
Цереброспинальная жидкость – это прозрачная жидкость, окружающая мозг. Объем жидкости составляет 100-160 мл, состав похож на плазму крови, из которой она возникает. Однако цереброспинальная жидкость содержит больше ионов натрия и хлорида, меньше белков. В камерах содержится лишь небольшая часть (около 20%), наибольший процент находится в субарахноидальном пространстве.
Что является носителем сознания – клетки мозга или электрические сигналы, генерируемые ими? Откуда появляются и куда уходят сознание и личность человека в конце его пути? Эти вопросы волнуют многих.
Человеческий мозг – один из самых загадочных органов человеческого организма. Учёные до сих пор не могут до конца понять механизма мыслительной деятельности, функционирования сознания и подсознания.
Структура
В ходе эволюции вокруг человеческого мозга сформировалась прочная черепная коробка, предохраняющая этот уязвимый к физическим воздействиям орган. Мозг занимает более 90% пространства черепа. Он состоит из трёх основных частей:- большие полушария;
- ствол мозга;
- мозжечок.
Также принято выделять пять разделов головного мозга:
- передний мозг (большие полушария);
- задний мозг (мозжечок, Варолиев мост);
- продолговатый мозг;
- средний мозг;
- промежуточный мозг.
Далее идёт Варолиев мост – это валик из нервных поперечных волокон и серого вещества. Через него проходит главная артерия, питающая мозг. Начинается выше продолговатого мозга и переходит в мозжечок.
Мозжечок состоит из двух маленьких полушарий, соединённых «червячком», а также белого вещества и серого вещества, покрывающего его. Этот отдел соединён парами «ножек» с продолговатым мостом, мозжечком и средним мозгом.
Средний мозг состоит из двух зрительных бугров, и двух слуховых (четверохолмие). От этих бугров отходят нервные волокна, связывающие головной мозг со спинным.
Большие полушария мозга разделены глубокой щелью с мозолистым телом внутри, которое соединяет эти два раздела головного мозга. Каждое полушарие имеет лобную, височную, теменную и затылочную. Полушария покрывает кора головного мозга, в которой и происходят все мыслительные процессы.
Кроме того, выделяют три оболочки головного мозга:
- Твёрдую, представляющую собой надкостницу внутренней поверхности черепа. В этой оболочке сконцентрировано большое количество болевых рецепторов.
- Паутинную, которая тесно прилегает к коре мозга, однако не выстилает извилины. Пространство между ней и твёрдой оболочкой заполнено жидкостью серозного характера, а пространство между ней и корой головного мозга заполнено спинномозговой жидкостью.
- Мягкую, состоящую из системы кровеносных сосудов и соединительной ткани, контактирующую со всей поверхностью вещества мозга, и питающую его.
Функции и задачи
Наш мозг принимает участие в обработке информации, поступающей от всей совокупности рецепторов, управляет движениями человеческого тела, а также осуществляет высшую функцию человеческого организма – мышление. Каждый отдел головного мозга отвечает за выполнение определённых функций.
Продолговатый мозг содержит в себе нервные центры, обеспечивающие нормальную работу защитных рефлексов – чихание, кашель, моргание, рвота. Также он «рулит» дыхательным и глотательным рефлексами, слюновыделением и выделением желудочного сока.
Варолиев мост отвечает за нормальное движение глазных яблок и координацию работы мимических мышц.
Мозжечок осуществляет контроль над согласованностью и координацией движения.
Средний мозг обеспечивает регулятивную функцию по отношению к остроте слуха и чёткости зрения. Этот отдел мозга управляет расширением-сужением зрачка, изменением кривизны хрусталика глаза, отвечает за мышечный тонус глаза. Также он содержит нервные центры рефлекса ориентации в пространстве.
Промежуточный мозг включает в себя:
- Таламус – своеобразный «коммутатор», который обрабатывает и формирует ощущения из информации от температурных, болевых, вибрационных, мышечных, вкусовых, тактильных, слуховых, обонятельных рецепторов, один из подкорковых зрительных центров. Также данный участок отвечает за смену состояний сна и бодрствования в организме.
- Гипоталамус – этот маленький участок выполняет важнейшую задачу контроля сердечного ритма, терморегуляции тела, кровяного давления. Также он «заведует» механизмами эмоционального регулирования – влияет на эндокринную систему с целью выработки необходимых для преодоления стрессовых ситуаций гормонов. Гипоталамус регулирует чувство голода, жажды и насыщения. Это центр удовольствия и сексуальности.
- Гипофиз – этот мозговой придаток вырабатывает гормоны роста полового созревания, развития и функционирования.
- Эпиталамус – включает в себя эпифиз, который осуществляет регуляцию суточных биологических ритмов, выделяя ночью гормоны для нормального засыпания и продолжительного, а днём – для нормального режима бодрствования и активности. Непосредственно с регуляцией режимов сна и бодрствования связан контроль приспосабливания организма к условиям освещённости. Эпифиз способен улавливать колебания световых волн даже через черепную коробку, и реагировать на них выделением необходимых гормонов. Также этот маленький участок мозга регулирует темпы обмена веществ в организме (метаболизма).
Левое большое полушарие мозга – осуществляет контроль над речевыми функциями организма, осуществлением аналитической деятельности, математическими вычислениями. Здесь формируется абстрактное мышление, контролируется движение левых конечностей.
Каждое из полушарий головного мозга делятся на 4 доли:
1. Лобные доли – их можно сравнить со штурманской рубкой корабля. Они обеспечивают поддержание вертикального положения тела человека. Также этот участок ответственен за то, насколько человек активен и любознателен, инициативен и самостоятелен в принятии решений.
В лобных долях происходят процессы критической самооценки. Любые нарушения в лобных долях приводят к проявлению неадекватности в поведении, бессмысленности поступков, апатии и резким сменам настроения. Также «рубка» осуществляет управление поведением человека и контроль над ним – предотвращение девиаций, социально неприемлемых поступков.
Действия произвольного характера, их планирование, освоение навыков и умений также зависят от лобных долей. Здесь часто повторяемые действия доводятся до автоматизма.
В левой (доминантной) доле осуществляется контроль над речью человека, обеспечение абстрактного мышления.
2. Височные доли – это хранилище долговременной . Левая (доминантная) доля хранит информацию о конкретных названиях предметов, связями между ними. Правая доля отвечает за зрительную память и образы.
Немаловажной их функцией является также распознавание речи. Левая доля расшифровывает для сознания смысловую нагрузку сказанных слов, а правая обеспечивает понимание их интонационной окраски и мимического рисунка лица, разъясняя настроение говорящего и степень его доброжелательности к нам.
Височные доли также обеспечивают восприятие обонятельной информации.
3. Теменные доли – участвуют в восприятии болевых ощущений, чувства холода, тепла. Функции правой и левой долей отличаются.
Левая (доминантная) доля обеспечивает процессы синтезирования информационных фрагментов, объединение их в единую систему, позволяет человеку читать и считать. Эта доля отвечает за усвоение определённого алгоритма движений, приводящих к конкретному результату, ощущение отдельных частей собственного тела и чувства его целостности, определения правой и левой сторон.
Правая (недоминантная) доля осуществляет преобразование всей совокупности информации, поступающей из затылочных долей, формируя трёхмерную картину мира, обеспечивает ориентацию в пространстве, определение расстояния между объектами и до них.
4. Затылочные доли – занимаются обработкой зрительной информации. воспринимают объекты окружающего мира как совокупность раздражителей, по-разному отражающих свет на сетчатку. Затылочные доли преобразуют световые сигналы в информацию о цвете, движении и форме объектов, понятные теменным долям, которые и формируют трёхмерные образы в нашем сознании.
Заболевания головного мозга
Перечень заболеваний головного мозга довольно велик, приведём наиболее распространённые и опасные из них.Условно их можно разделить на:
- опухолевые;
- вирусные;
- сосудистые;
- нейродегенеративные.
Опухолевые заболевания. Количество опухолей головного мозга весьма разнообразно. Они могут носить злокачественный и доброкачественный характер. Возникают опухоли в результате сбоя в репродукции клеток, когда клетки должны умирать и уступать место другим. Вместо этого они начинают бесконтрольно и быстро размножаться, вытесняя здоровую ткань.
Симптомами могут являться: приступы тошноты,
ГОЛОВНОЙ МОЗГ ЧЕЛОВЕКА
орган, координирующий и регулирующий все жизненные функции организма и контролирующий поведение. Все наши мысли, чувства, ощущения, желания и движения связаны с работой мозга, и если он не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние: утрачивается способность к каким-либо действиям, ощущениям или реакциям на внешние воздействия. Данная статья посвящена мозгу человека, более сложному и высокоорганизованному, чем мозг животных. Однако существует значительное сходство в устройстве мозга человека и других млекопитающих, как, впрочем, и большинства видов позвоночных. Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Она связана с различными частями тела периферическими нервами - двигательными и чувствительными.
См. также
НЕРВНАЯ СИСТЕМА . Головной мозг - симметричная структура, как и большинство других частей тела. При рождении его вес составляет примерно 0,3 кг, тогда как у взрослого он - ок. 1,5 кг. При внешнем осмотре мозга внимание прежде всего привлекают два больших полушария, скрывающие под собой более глубинные образования. Поверхность полушарий покрыта бороздами и извилинами, увеличивающими поверхность коры (наружного слоя мозга). Сзади помещается мозжечок, поверхность которого более тонко изрезана. Ниже больших полушарий расположен ствол мозга, переходящий в спинной мозг. От ствола и спинного мозга отходят нервы, по которым к мозгу стекается информация от внутренних и наружных рецепторов, а в обратном направлении идут сигналы к мышцам и железам. От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов. Внутри мозга различают серое вещество, состоящее преимущественно из тел нервных клеток и образующее кору, и белое вещество - нервные волокна, которые формируют проводящие пути (тракты), связывающие между собой различные отделы мозга, а также образуют нервы, выходящие за пределы ЦНС и идущие к различным органам. Головной и спинной мозг защищены костными футлярами - черепом и позвоночником. Между веществом мозга и костными стенками располагаются три оболочки: наружная - твердая мозговая оболочка, внутренняя - мягкая, а между ними - тонкая паутинная оболочка.
Пространство между оболочками заполнено спинномозговой (цереброспинальной) жидкостью, которая по составу сходна с плазмой крови, вырабатывается во внутримозговых полостях (желудочках мозга) и циркулирует в головном и спинном мозгу, снабжая его питательными веществами и другими необходимыми для жизнедеятельности факторами. Кровоснабжение головного мозга обеспечивают в первую очередь сонные артерии; у основания мозга они разделяются на крупные ветви, идущие к различным его отделам. Хотя вес мозга составляет всего 2,5% веса тела, к нему постоянно, днем и ночью, поступает 20% циркулирующей в организме крови и соответственно кислорода. Энергетические запасы самого мозга крайне невелики, так что он чрезвычайно зависим от снабжения кислородом. Существуют защитные механизмы, способные поддержать мозговой кровоток в случае кровотечения или травмы. Особенностью мозгового кровообращения является также наличие т.н. гематоэнцефалического барьера. Он состоит из нескольких мембран, ограничивающих проницаемость сосудистых стенок и поступление многих соединений из крови в вещество мозга; таким образом, этот барьер выполняет защитные функции. Через него не проникают, например, многие лекарственные вещества.
КЛЕТКИ МОЗГА
Клетки ЦНС называются нейронами; их функция - обработка информации. В мозгу человека от 5 до 20 млрд. нейронов. В состав мозга входят также глиальные клетки, их примерно в 10 раз больше, чем нейронов. Глия заполняет пространство между нейронами, образуя несущий каркас нервной ткани, а также выполняет метаболические и другие функции.
Нейрон, как и все другие клетки, окружен полупроницаемой (плазматической) мембраной. От тела клетки отходят два типа отростков - дендриты и аксоны. У большинства нейронов много ветвящихся дендритов, но лишь один аксон. Дендриты обычно очень короткие, тогда как длина аксона колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Тело нейрона содержит ядро и другие органеллы, такие же, как и в других клетках тела (см. также КЛЕТКА).
Нервные импульсы.
Передача информации в мозгу, как и нервной системе в целом, осуществляется посредством нервных импульсов. Они распространяются в направлении от тела клетки к концевому отделу аксона, который может ветвиться, образуя множество окончаний, контактирующих с другими нейронами через узкую щель - синапс; передача импульсов через синапс опосредована химическими веществами - нейромедиаторами. Нервный импульс обычно зарождается в дендритах - тонких ветвящихся отростках нейрона, специализирующихся на получении информации от других нейронов и передаче ее телу нейрона. На дендритах и, в меньшем числе, на теле клетки имеются тысячи синапсов; именно через синапсы аксон, несущий информацию от тела нейрона, передает ее дендритам других нейронов. В окончании аксона, которое образует пресинаптическую часть синапса, содержатся маленькие пузырьки с нейромедиатором. Когда импульс достигает пресинаптической мембраны, нейромедиатор из пузырька высвобождается в синаптическую щель. Окончание аксона содержит только один тип нейромедиатора, часто в сочетании с одним или несколькими типами нейромодуляторов (см. ниже Нейрохимия мозга). Нейромедиатор, выделившийся из пресинаптической мембраны аксона, связывается с рецепторами на дендритах постсинаптического нейрона. Мозг использует разнообразные нейромедиаторы, каждый из которых связывается со своим особым рецептором. С рецепторами на дендритах соединены каналы в полупроницаемой постсинаптической мембране, которые контролируют движение ионов через мембрану. В покое нейрон обладает электрическим потенциалом в 70 милливольт (потенциал покоя), при этом внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной. Хотя существуют различные медиаторы, все они оказывают на постсинаптический нейрон либо возбуждающее, либо тормозное действие. Возбуждающее влияние реализуется через усиление потока определенных ионов, главным образом натрия и калия, через мембрану. В результате отрицательный заряд внутренней поверхности уменьшается - происходит деполяризация. Тормозное влияние осуществляется в основном через изменение потока калия и хлоридов, в результате отрицательный заряд внутренней поверхности становится больше, чем в покое, и происходит гиперполяризация. Функция нейрона состоит в интеграции всех воздействий, воспринимаемых через синапсы на его теле и дендритах. Поскольку эти влияния могут быть возбуждающими или тормозными и не совпадать по времени, нейрон должен исчислять общий эффект синаптической активности как функцию времени. Если возбуждающее действие преобладает над тормозным и деполяризация мембраны превышает пороговую величину, происходит активация определенной части мембраны нейрона - в области основания его аксона (аксонного бугорка). Здесь в результате открытия каналов для ионов натрия и калия возникает потенциал действия (нервный импульс). Этот потенциал распространяется далее по аксону к его окончанию со скоростью от 0,1 м/с до 100 м/с (чем толще аксон, тем выше скорость проведения). Когда потенциал действия достигает окончания аксона, активируется еще один тип ионных каналов, зависящий от разности потенциалов, - кальциевые каналы. По ним кальций входит внутрь аксона, что приводит к мобилизации пузырьков с нейромедиатором, которые приближаются к пресинаптической мембране, сливаются с ней и высвобождают нейромедиатор в синапс.
Миелин и глиальные клетки.
Многие аксоны покрыты миелиновой оболочкой, которая образована многократно закрученной мембраной глиальных клеток. Миелин состоит преимущественно из липидов, что и придает характерный вид белому веществу головного и спинного мозга. Благодаря миелиновой оболочке скорость проведения потенциала действия по аксону увеличивается, так как ионы могут перемещаться через мембрану аксона лишь в местах, не покрытых миелином, - т.н. перехватах Ранвье. Между перехватами импульсы проводятся по миелиновой оболочке как по электрическому кабелю. Поскольку открытие канала и прохождение по нему ионов занимает какое-то время, устранение постоянного открывания каналов и ограничение их сферы действия небольшими зонами мембраны, не покрытыми миелином, ускоряет проведение импульсов по аксону примерно в 10 раз. Только часть глиальных клеток участвует в формировании миелиновой оболочки нервов (шванновские клетки) или нервных трактов (олигодендроциты). Гораздо более многочисленные глиальные клетки (астроциты, микроглиоциты) выполняют иные функции: образуют несущий каркас нервной ткани, обеспечивают ее метаболические потребности и восстановление после травм и инфекций.
КАК РАБОТАЕТ МОЗГ
Рассмотрим простой пример. Что происходит, когда мы берем в руку карандаш, лежащий на столе? Свет, отраженный от карандаша, фокусируется в глазу хрусталиком и направляется на сетчатку, где возникает изображение карандаша; оно воспринимается соответствующими клетками, от которых сигнал идет в основные чувствительные передающие ядра головного мозга, расположенные в таламусе (зрительном бугре), преимущественно в той его части, которую называют латеральным коленчатым телом. Там активируются многочисленные нейроны, которые реагируют на распределение света и темноты. Аксоны нейронов латерального коленчатого тела идут к первичной зрительной коре, расположенной в затылочной доле больших полушарий. Импульсы, пришедшие из таламуса в эту часть коры, преобразуются в ней в сложную последовательность разрядов корковых нейронов, одни из которых реагируют на границу между карандашом и столом, другие - на углы в изображении карандаша и т.д. Из первичной зрительной коры информация по аксонам поступает в ассоциативную зрительную кору, где происходит распознавание образов, в данном случае карандаша. Распознавание в этой части коры основано на предварительно накопленных знаниях о внешних очертаниях предметов. Планирование движения (т.е. взятия карандаша) происходит, вероятно, в коре лобных долей больших полушарий. В этой же области коры расположены двигательные нейроны, которые отдают команды мышцам руки и пальцев. Приближение руки к карандашу контролируется зрительной системой и интерорецепторами, воспринимающими положение мышц и суставов, информация от которых поступает в ЦНС. Когда мы берем карандаш в руку, рецепторы в кончиках пальцев, воспринимающие давление, сообщают, хорошо ли пальцы обхватили карандаш и каким должно быть усилие, чтобы его удержать. Если мы захотим написать карандашом свое имя, потребуется активация другой хранящейся в мозге информации, обеспечивающей это более сложное движение, а зрительный контроль будет способствовать повышению его точности. На приведенном примере видно, что выполнение довольно простого действия вовлекает обширные области мозга, простирающиеся от коры до подкорковых отделов. При более сложных формах поведения, связанных с речью или мышлением, активируются другие нейронные цепи, охватывающие еще более обширные области мозга.
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Головной мозг можно условно разделить на три основные части: передний мозг, ствол мозга и мозжечок. В переднем мозгу выделяют большие полушария, таламус, гипоталамус и гипофиз (одну из важнейших нейроэндокринных желез). Ствол мозга состоит из продолговатого мозга, моста (варолиева моста) и среднего мозга. Большие полушария - самая большая часть мозга, составляющая у взрослых примерно 70% его веса. В норме полушария симметричны. Они соединены между собой массивным пучком аксонов (мозолистым телом), обеспечивающим обмен информацией.
Каждое полушарие состоит из четырех долей: лобной, теменной, височной и затылочной. В коре лобных долей содержатся центры, регулирующие двигательную активность, а также, вероятно, центры планирования и предвидения. В коре теменных долей, расположенных позади лобных, находятся зоны телесных ощущений, в том числе осязания и суставно-мышечного чувства. Сбоку к теменной доле примыкает височная, в которой расположены первичная слуховая кора, а также центры речи и других высших функций. Задние отделы мозга занимает затылочная доля, расположенная над мозжечком; ее кора содержит зоны зрительных ощущений.
Области коры, непосредственно не связанные с регуляцией движений или анализом сенсорной информации, именуются ассоциативной корой. В этих специализированных зонах образуются ассоциативные связи между различными областями и отделами мозга и интегрируется поступающая от них информация. Ассоциативная кора обеспечивает такие сложные функции, как научение, память, речь и мышление.
Подкорковые структуры. Ниже коры залегает ряд важных мозговых структур, или ядер, представляющих собой скопление нейронов. К их числу относятся таламус, базальные ганглии и гипоталамус. Таламус - это основное сенсорное передающее ядро; он получает информацию от органов чувств и, в свою очередь, переадресует ее соответствующим отделам сенсорной коры. В нем имеются также неспецифические зоны, которые связаны практически со всей корой и, вероятно, обеспечивают процессы ее активации и поддержания бодрствования и внимания. Базальные ганглии - это совокупность ядер (т.н. скорлупа, бледный шар и хвостатое ядро), которые участвуют в регуляции координированных движений (запускают и прекращают их). Гипоталамус - маленькая область в основании мозга, лежащая под таламусом. Богато снабжаемый кровью, гипоталамус - важный центр, контролирующий гомеостатические функции организма. Он вырабатывает вещества, регулирующие синтез и высвобождение гормонов гипофиза (см. также ГИПОФИЗ). В гипоталамусе расположены многие ядра, выполняющие специфические функции, такие, как регуляция водного обмена, распределения запасаемого жира, температуры тела, полового поведения, сна и бодрствования. Ствол мозга расположен у основания черепа. Он соединяет спинной мозг с передним мозгом и состоит из продолговатого мозга, моста, среднего и промежуточного мозга. Через средний и промежуточный мозг, как и через весь ствол, проходят двигательные пути, идущие к спинному мозгу, а также некоторые чувствительные пути от спинного мозга к вышележащим отделам головного мозга. Ниже среднего мозга расположен мост, связанный нервными волокнами с мозжечком. Самая нижняя часть ствола - продолговатый мозг - непосредственно переходит в спинной. В продолговатом мозгу расположены центры, регулирующие деятельность сердца и дыхание в зависимости от внешних обстоятельств, а также контролирующие кровяное давление, перистальтику желудка и кишечника. На уровне ствола проводящие пути, связывающие каждое из больших полушарий с мозжечком, перекрещиваются. Поэтому каждое из полушарий управляет противоположной стороной тела и связано с противоположным полушарием мозжечка. Мозжечок расположен под затылочными долями больших полушарий. Через проводящие пути моста он связан с вышележащими отделами мозга. Мозжечок осуществляет регуляцию тонких автоматических движений, координируя активность различных мышечных групп при выполнении стереотипных поведенческих актов; он также постоянно контролирует положение головы, туловища и конечностей, т.е. участвует в поддержании равновесия. Согласно последним данным, мозжечок играет весьма существенную роль в формировании двигательных навыков, способствуя запоминанию последовательности движений.
Другие системы. Лимбическая система - широкая сеть связанных между собой областей мозга, которые регулируют эмоциональные состояния, а также обеспечивают научение и память. К ядрам, образующим лимбическую систему, относятся миндалевидные тела и гиппокамп (входящие в состав височной доли), а также гипоталамус и ядра т.н. прозрачной перегородки (расположенные в подкорковых отделах мозга). Ретикулярная формация - сеть нейронов, протянувшаяся через весь ствол к таламусу и далее связанная с обширными областями коры. Она участвует в регуляции сна и бодрствования, поддерживает активное состояние коры и способствует фокусированию внимания на определенных объектах.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА
С помощью электродов, размещенных на поверхности головы или введенных в вещество мозга, можно зафиксировать электрическую активность мозга, обусловленную разрядами его клеток. Запись электрической активности мозга с помощью электродов на поверхности головы называется электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Она не позволяет записать разряд отдельного нейрона. Только в результате синхронизированной активности тысяч или миллионов нейронов появляются заметные колебания (волны) на записываемой кривой.
При постоянной регистрации на ЭЭГ выявляются циклические изменения, отражающие общий уровень активности индивида. В состоянии активного бодрствования ЭЭГ фиксирует низкоамплитудные неритмичные бета-волны. В состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами преобладают альфа-волны частотой 7-12 циклов в секунду. О наступлении сна свидетельствует появление высокоамплитудных медленных волн (дельта-волн). В периоды сна со сновидениями на ЭЭГ вновь появляются бета-волны, и на основании ЭЭГ может создаться ложное впечатление, что человек бодрствует (отсюда термин "парадоксальный сон"). Сновидения часто сопровождаются быстрыми движениями глаз (при закрытых веках). Поэтому сон со сновидениями называют также сном с быстрыми движениями глаз (см. также СОН). ЭЭГ позволяет диагностировать некоторые заболевания мозга, в частности эпилепсию
(см. ЭПИЛЕПСИЯ). Если регистрировать электрическую активность мозга во время действия определенного стимула (зрительного, слухового или тактильного), то можно выявить т.н. вызванные потенциалы - синхронные разряды определенной группы нейронов, возникающие в ответ на специфический внешний стимул. Исследование вызванных потенциалов позволило уточнить локализацию мозговых функций, в частности связать функцию речи с определенными зонами височной и лобной долей. Это исследование помогает также оценить состояние сенсорных систем у больных с нарушением чувствительности.
НЕЙРОХИМИЯ МОЗГА
К числу самых важных нейромедиаторов мозга относятся ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, глутамат, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), эндорфины и энкефалины. Помимо этих хорошо известных веществ, в мозге, вероятно, функционирует большое количество других, пока не изученных. Некоторые нейромедиаторы действуют только в определенных областях мозга. Так, эндорфины и энкефалины обнаружены лишь в путях, проводящих болевые импульсы. Другие медиаторы, такие, как глутамат или ГАМК, более широко распространены.
Действие нейромедиаторов. Как уже отмечалось, нейромедиаторы, воздействуя на постсинаптическую мембрану, изменяют ее проводимость для ионов. Часто это происходит через активацию в постсинаптическом нейроне системы второго "посредника", например циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Действие нейромедиаторов может видоизменяться под влиянием другого класса нейрохимических веществ - пептидных нейромодуляторов. Высвобождаемые пресинаптической мембраной одновременно с медиатором, они обладают способностью усиливать или иным образом изменять эффект медиаторов на постсинаптическую мембрану. Важное значение имеет недавно открытая эндорфин-энкефалиновая система. Энкефалины и эндорфины - небольшие пептиды, которые тормозят проведение болевых импульсов, связываясь с рецепторами в ЦНС, в том числе в высших зонах коры. Это семейство нейромедиаторов подавляет субъективное восприятие боли. Психоактивные средства - вещества, способные специфически связываться с определенными рецепторами в мозгу и вызывать изменение поведения. Выявлено несколько механизмов их действия. Одни влияют на синтез нейромедиаторов, другие - на их накопление и высвобождение из синаптических пузырьков (например, амфетамин вызывает быстрое высвобождение норадреналина). Третий механизм состоит в связывании с рецепторами и имитации действия естественного нейромедиатора, например эффект ЛСД (диэтиламида лизергиновой кислоты) объясняют его способностью связываться с серотониновыми рецепторами. Четвертый тип действия препаратов - блокада рецепторов, т.е. антагонизм с нейромедиаторами. Такие широко используемые антипсихотические средства, как фенотиазины (например, хлорпромазин, или аминазин), блокируют дофаминовые рецепторы и тем самым снижают эффект дофамина на постсинаптические нейроны. Наконец, последний из распространенных механизмов действия - торможение инактивации нейромедиаторов (многие пестициды препятствуют инактивации ацетилхолина). Давно известно, что морфин (очищенный продукт опийного мака) обладает не только выраженным обезболивающим (анальгетическим) действием, но и свойством вызывать эйфорию. Именно поэтому его и используют как наркотик. Действие морфина связано с его способностью связываться с рецепторами эндорфин-энкефалиновой системы человека (см. также НАРКОТИК). Это лишь один из многих примеров того, что химическое вещество иного биологического происхождения (в данном случае растительного) способно влиять на работу мозга животных и человека, взаимодействуя со специфическими нейромедиаторными системами. Другой хорошо известный пример - кураре, получаемое из тропического растения и способное блокировать ацетилхолиновые рецепторы. Индейцы Южной Америки смазывали кураре наконечники стрел, используя его парализующее действие, связанное с блокадой нервно-мышечной передачи.
ИССЛЕДОВАНИЯ МОЗГА
Исследования мозга затруднены по двум основным причинам. Во-первых, к мозгу, надежно защищенному черепом, невозможен прямой доступ. Во-вторых, нейроны мозга не регенерируют, поэтому любое вмешательство может привести к необратимому повреждению. Несмотря на эти трудности, исследования мозга и некоторые формы его лечения (прежде всего нейрохирургическое вмешательство) известны с древних времен. Археологические находки показывают, что уже в древности человек производил трепанацию черепа, чтобы получить доступ к мозгу. Особенно интенсивные исследования мозга проводились в периоды войн, когда можно было наблюдать разнообразные черепно-мозговые травмы. Повреждение мозга в результате ранения на фронте или травмы, полученной в мирное время, - своеобразный аналог эксперимента, при котором разрушают определенные участки мозга. Поскольку это единственно возможная форма "эксперимента" на мозге человека, другим важным методом исследований стали опыты на лабораторных животных. Наблюдая поведенческие или физиологические последствия повреждения определенной мозговой структуры, можно судить о ее функции. Электрическую активность мозга у экспериментальных животных регистрируют с помощью электродов, размещенных на поверхности головы или мозга либо введенных в вещество мозга. Таким образом удается определить активность небольших групп нейронов или отдельных нейронов, а также выявить изменения ионных потоков через мембрану. С помощью стереотаксического прибора, позволяющего ввести электрод в определенную точку мозга, исследуют его малодоступные глубинные отделы. Другой подход состоит в том, что извлекают небольшие участки живой мозговой ткани, после чего ее существование поддерживают в виде среза, помещенного в питательную среду, или же клетки разобщают и изучают в клеточных культурах. В первом случае можно исследовать взаимодействие нейронов, во втором - жизнедеятельность отдельных клеток. При изучении электрической активности отдельных нейронов или их групп в различных областях мозга вначале обычно регистрируют исходную активность, затем определяют эффект того или иного воздействия на функцию клеток. Согласно другому методу, через имплантированный электрод подается электрический импульс, с тем чтобы искусственно активировать ближайшие нейроны. Так можно изучать воздействие определенных зон мозга на другие его области. Этот метод электрической стимуляции оказался полезен при исследовании стволовых активирующих систем, проходящих через средний мозг; к нему прибегают также и при попытках понять, как протекают процессы научения и памяти на синаптическом уровне. Уже сто лет назад стало ясно, что функции левого и правого полушарий различны. Французский хирург П.Брока, наблюдая за больными с нарушением мозгового кровообращения (инсультом), обнаружил, что расстройством речи страдали только больные с повреждением левого полушария. В дальнейшем исследования специализации полушарий были продолжены с помощью иных методов, например регистрации ЭЭГ и вызванных потенциалов. В последние годы для получения изображения (визуализации) мозга используют сложные технологии. Так, компьютерная томография (КТ) произвела революцию в клинической неврологии, позволив получать прижизненное детальное (послойное) изображение структур мозга. Другой метод визуализации - позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) - дает картину метаболической активности мозга. В этом случае человеку вводится короткоживущий радиоизотоп, который накапливается в различных отделах мозга, причем тем больше, чем выше их метаболическая активность. С помощью ПЭТ было также показано, что речевые функции у большинства обследованных связаны с левым полушарием. Поскольку мозг работает с использованием огромного числа параллельных структур, ПЭТ дает такую информацию о функциях мозга, которая не может быть получена с помощью одиночных электродов. Как правило, исследования мозга проводятся с применением комплекса методов. Например, американский нейробиолог Р.Сперри с сотрудниками в качестве лечебной процедуры производил перерезку мозолистого тела (пучка аксонов, связывающих оба полушария) у некоторых больных эпилепсией. В последующем у этих больных с "расщепленным" мозгом исследовалась специализация полушарий. Было выявлено, что за речь и другие логические и аналитические функции ответственно преимущественно доминантное (обычно левое) полушарие, тогда как недоминантное полушарие анализирует пространственно-временные параметры внешней среды. Так, оно активируется, когда мы слушаем музыку. Мозаичная картина активности мозга свидетельствует о том, что внутри коры и подкорковых структур существуют многочисленные специализированные области; одновременная активность этих областей подтверждает концепцию мозга как вычислительного устройства с параллельной обработкой данных. С появлением новых методов исследования представления о функциях мозга, вероятно, будут видоизменяться. Применение аппаратов, позволяющих получать "карту" метаболической активности различных отделов мозга, а также использование молекулярно-генетических подходов должны углубить наши знания о протекающих в мозгу процессах.
См. также НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ .
СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ
У различных видов позвоночных устройство мозга удивительно схоже. Если проводить сопоставление на уровне нейронов, то обнаруживается отчетливое сходство таких характеристик, как используемые нейромедиаторы, колебания концентраций ионов, типы клеток и физиологические функции. Фундаментальные различия выявляются лишь при сравнении с беспозвоночными. Нейроны беспозвоночных значительно крупнее; часто они связаны друг с другом не химическими, а электрическими синапсами, редко встречающимися в мозгу человека. В нервной системе беспозвоночных выявляются некоторые нейромедиаторы, не свойственные позвоночным. Среди позвоночных различия в устройстве мозга касаются главным образом соотношения отдельных его структур. Оценивая сходство и различия мозга рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих (в том числе человека), можно вывести несколько общих закономерностей. Во-первых, у всех этих животных строение и функции нейронов одни и те же. Во-вторых, весьма сходны устройство и функции спинного мозга и ствола головного мозга. В-третьих, эволюция млекопитающих сопровождается ярко выраженным увеличением корковых структур, которые достигают максимального развития у приматов. У земноводных кора составляет лишь малую часть мозга, тогда как у человека - это доминирующая структура. Считается, однако, что принципы функционирования мозга всех позвоночных практически одинаковы. Различия же определяются числом межнейронных связей и взаимодействий, которое тем выше, чем более сложно организован мозг. См. также АНАТОМИЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ .
ЛИТЕРАТУРА
Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. М., 1988
Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .
Смотреть что такое "ГОЛОВНОЙ МОЗГ ЧЕЛОВЕКА" в других словарях:
Головной мозг взрослого мужчины в разрезе. Головной мозг человека (лат. encephalon) является о … Википедия
На протяжении долгого времени, ученые исследуют структуру, развитие и деятельность головного мозга человека. Головной мозг - это орган человеческой системы жизнедеятельности, являющийся ключевым органом в теле человека.
Именно он координирует все основные процессы, происходящие в организме. На сегодняшний день существует множество открытий, которые раскрыли особенности его нейронов и их связей, однако как происходит взаимодействие этих клеток и функционирование головного мозга, до сих пор до конца не изучено.
Рассмотрим подробнее строение и функции этого органа.
Масса головного мозга занимает практически все черепное пространство. Кости черепа позволяют дополнительно защитить мозговое вещество от механических повреждений. Цвет головного мозга имеет розоватый оттенок, а его структура гелеобразную консистенцию. Сам мозг образован нервными и глиальными клетками, а также сосудами.
Состав головного мозга главным образом составляют нервные клетки мозга, которые выполняют функции генерирования и передачи импульсов.
Внутри мозга локализуются желудочковые полости. Также от него в различные отделы отходят парные нервы. Функции, которые выполняют отделы, различны, так как каждая область обладает своей структурной характерностью.
Масса мозга у взрослых мужчин составляет в среднем 1350 г, а женщин – 1225г. Показатели веса редко превышают отметку в 2000г. Однако известны случаи, когда вес достигал 2850г. Также ученым не удалось обнаружить зависимость размера головы и мозга между интеллектуальными способностями человека. Поэтому чаще всего, если весовая отметка снижается ниже 1000 г или превышает 2000г, то это говорит о наличии патологического процесса в мозговых отделах.
Оболочки и основные отделы
Система мозга окружается 3 оболочками – твердой, паутинной и сосудистой. Каждая оболочка выделяется определенным назначением и исходя из выполняемых ими функций. Выделяют следующие виды оболочек мозга:
- Твердая оболочка срастается с костью черепа и выполняет дополнительную защитную роль головного мозга. Ее прочность обуславливается тем, что в ее состав входят особенные клетки и также коллагеновые волокна
- Паутинная. Эта оболочка имеет в своем составе ликвор, который обеспечивает амортизирующий эффект, сохраняя мозговое тело от незначительных травм
- Сосудистая. Характеризуется наличием плотного скопления сосудистых сплетений, которые обеспечивают мозг и окружающие его ткани питательными веществами
В целях доступного понимания из чего состоит головной мозг, принято выделять 5 отделов:
- Продолговатый
- Задний
- Средний
- Промежуточный
- Конечный (большие полушария)
Продолговатый
Данный отдел головы и мозга является продолжением спинномозгового отдела. Функции и структуры данных тканей во многом схожи, единственное явное отличие наблюдается в сером веществе.
Продолговатый отдел выступает посредником, который организует передачу данных с организма в ЦНС и наоборот. Кроме данной функции отдел отвечает за ряд рефлексов, например, кашель, чихание, а регулирует дыхание и пищеварительные функции.
Задний
Задний отдел головы и мозга включает в себя 2 основные части:
- Варолиев мост
- Мозжечок
Варолиев мост является продолжением проводниковой части и позволяет сформировать связь между отделами. Кроме того, что мост выполняет функции передатчика, он также участвует в регуляции артериального давления, а также контролирует рефлексы.
Мозжечок располагается с боковой стороны от продолговатого участка и моста. Мозжечок имеет практически идентичную анатомическую структуру, что и головной мозг. То есть его структура составляет 2 маленьких полушария, которая покрывается корой. Выполняет такие функции, как:
- Координация двигательных возможностей
- Регулирование последовательности функционирования мышечных групп
Средний
Этот отдел головы и мозга представляется скоплением специфических ядер, именующиеся буграми четверохолмия. Данные маленькие холмики отвечают за возможность первичного восприятия от органов слуха и зрения.
Также выделяют передние бугры, которые связываются со зрительными рецепторами и задние бугры, перенаправляющие информацию в слуховой и зрительный отделы, где она впоследствии перерабатывается в характерные сигналы.
Также существует прямая связь между средним мозгом и мышечным тонусом, реакциями двигательной активности глаз, а также средний отдел отвечает за возможность ориентироваться в пространстве.
Промежуточный
Данный отдел головы и мозга характеризуется наличием нескольких ключевых частей, а именно:
- Таламус. Является ключевым посредником передачи информации в другие мозговые отделы. Его ядра обрабатывают и передают сигналы, получаемые от различных чувствительных органов, исключение составляет обонятельная система. Слуховые, тактильные и другие ощущения перерабатываются данной частью промежуточного участка и направляются в полушария
- Гипоталамус. В этой области сконцентрирован ряд рефлекторных систем, регулирующих чувства жажды и голода. Сигнал о том, что необходимо успокоить свой организм, информация о наступлении сна или бодрствования полностью ложиться на плечи гипоталамуса
- Гипофиз. Занимает ключевое значение в формировании и регуляции эндокринной системы, а также его деятельность влияет на репродуктивные функции и обменные процессы
Большие полушария
Данные крупные полушария представляются тканями, с расположением серого вещества внутри белого. Эти полушария занимают 80% всего черепного пространства. Анатомическое устройство головного мозга выделяется сложной (послойной) структурной тканью – корой, которая обволакивает большие полушария. Скопление нервных клеток в этой коре составляет примерно 18 млрд.
Многочисленные исследования показывают, что большие полушария и кора являются наиболее развитыми частями головного мозга. Выделяют следующие виды мозга, а именно его корковой части:
- Древняя
- Старая
- Новая
Первые 2 типа отвечают за инстинкты, эмоции, врожденные поведенческие качества, гомеостаз. Именно такие реакции, как радость, испуг и ряд других чувств исходит из этих корковых частей. Новая кора главным образом формирует типичные отличия человеческого мозга от других живых существ, у которых данный тип коры не развивается. Речь, интеллект, а также сознательное мышление формируются новой корой.
Кора конечного мозга ограничивается тремя бороздами, которые подразделяют кору на зоны и доли.
Вследствие этого специалисты выделяют доли, которые входят в корковый состав мозга, головного мозга:
- Затылочная. Выступает как главный зрительный анализирующий центр. Также принимает поступающие сведения, которые перерабатываются и незамедлительно посылаются в гиппокамп, где образовывается в память. Благодаря этому процессу мы запоминаем увиденное и происходящее вокруг
- Височная. Этот участок ответственен за преобразование слуховой информации, а ее внутреннее устройство мозга позволяет ориентироваться во вкусе
- Теменная. Область, находящаяся рядом с теменной бороздой. Регулирует кожную чувствительность, а также осязание и вкусовую восприимчивость
- Лобная. Данная область отвечает за возможность усвоения новых навыков и запоминанию. Умственные способности образованы именно в этой доле
Головной мозг человека до сегодняшнего дня полностью не изучен, хотя и существует представление о его строении и общей функциональности. Если мозг представлять единым органом, то его можно назвать регулирующей системой всего организма, так как практически все процессы в той или иной степени зависят от сигналов, поступающих от серого вещества или 25 млрд нейронов. Если опираться на медицинскую формулировку, то головной мозг – часть нервной центральной системы переднего отдела, расположенного в черепной коробке.
Средний вес мозга взрослого человека составляет от 1100-2000 грамм и эти параметры абсолютно никак не влияют на умственные способности обладателя. Установлено, что у женщин масса этого отдела центральной нервной системы меньше, но это связано исключительно с тем, что средний вес мужчины больше, а не в интеллектуальных возможностях слабого пола.
Интересные факты: самый тяжелый головной мозг — 2850 грамм, но этот человек страдает идиотизмом или слабоумием. Самым «легким» мозгом (1100 грамм) обладает абсолютно успешный человек, с состоявшейся карьерой и имеющий семью. Есть данные о массе головного мозга великих и известных во всем мире людей, например, у Тургенева вес головной нервной системы составлял 2012 грамм, а Менделеева всего 1650 грамм.
Строение головного мозга и как все работает
Из чего состоит головной мозг в несколько словах объяснить затруднительно, так как это целый комплекс тканей, в основном нейронов, соединений и структур, разделенных на отделы, части и области. Для общего понимания строения принято выделять пять отделов:
- Продолговатый;
- Мост;
- Средний мозг;
- Промежуточный мозг;
- Большие полушария и кора головного мозга.
Все отделы имеют особенности строения, расположения и назначения.
Продолговатый отдел является продолжением спинного мозга и по функциональности и структуре у этих тканей также много общего, только есть отличия в сером веществе. Оно представляет собой скопление ядер. Продолговатый мозг является своеобразным посредником, то есть он передает информацию с организма в общую часть ЦНС, а также и наоборот. Кроме этой функции отдел отвечает за некоторые рефлексы, к которым можно отнести чихание и кашель, а также контролирует дыхательную систему и пищеварительный комплекс, в том числе глотание.
Интересные факты: рефлекс глотания срабатывает только при раздражении слизистой оболочки, языка. Например, очень сложно сглотнуть 4 раза подряд, если во рту нет жидкости или другого раздражителя.
Мост
Мост относится к продолжению проводниковой части и помогает организовывать взаимосвязь между спинным мозгом, продолговатым и дальше в другие отделы, которые включает головной мозг. Представляет собой скопление волокон, которые можно встретить под названием Варлиев мост. Кроме передачи информации, мост учавствует в регулировании артериального давления, отвечает за рефлекторные действия, в том числе моргание, глотание, чихание и кашель. Мост переходит в следующую часть – средний мозг, который уже выполняет немного другие функции.
Средний мозг
Средний отдел представляет собой скопление особенных ядер, имеющих название бугры четверохолмия. Именно они отвечают за первичное восприятие информации через слух и зрение. Разделяют передние бугры, связанные со зрительными рецептарами, а также задние, несущие информацию, которая поступает через органы слуха и перерабатывается в определенные сигналы. Также есть взаимосвязь между средним мозгом и тонусом мышц, глазодвигательной реакцией, а также способностями человека ориентироваться в пространстве.
Интересные факты: средний отдел позволяет вспомнить предметы, которые человек видел, но не акцентировал на них внимание.
Промежуточный мозг
Если рассматривать промежуточный головной мозг более подробно, то его условно можно разделить на несколько частей, именуемых:
- Таламус считается основным посредником передачи информации в другие отделы головного мозга. Таламус, в частности, ядра, обрабатывает и отправляет сигналы, полученные от различных органов чувств, кроме обонятельной системы. Зрительные данные, все, что воспринимает слуховой аппарат, тактильные ощущения перерабатываются этой частью промежуточной области и перенаправляются в большие полушария;
- Гипоталамус. В этом участке концентрируется ряд рефлекторных систем, которые регулируют чувство голода, жажды. Сигнал о том, что нужно отдохнуть, чувство сна, а также информация о наступлении бодрствования обрабатывается и посылается именно гипоталамусом. Организм стремится поддерживать практически одинаковую среду, регулируя прохождение множества реакций, что происходит с участием этой части промежуточного отдела;
- Гипофиз головного мозга, как бы «подвешен на ножке» под гипоталамусом и является железой внутренней секреции. Принимает непосредственное участие в формировании и регулировании эндокринной системы, а также его работа отражается на репродуктивной функции, обменных процессах всего организма.
Мозжечок находится с боку от моста и продолговатой области, часто его называют вторым или малым мозгом. Он имеет две части в виде полушария, поверхность которых полностью покрыта серым веществом или корой, поверхность имеет специфические борозды. Внутри располагается белое вещество или тело.
Координация движения напрямую зависит от работоспособности мозжечка, регулирующего последовательность функционирования групп мышц. Именно нарушения этого сравнительно небольшого отдела (средний вес 110-145гр) не позволяет нормально двигаться и сопоставить желаемое действие с координацией конечностей. Очевидным нарушением работы мозжечка является человек в алкогольном опьянении. В нормальном состоянии регулирование всех движений происходит практически автоматически. Установлено, что сознанием корректировать функции мозжечка невозможно.
Существует определение ствол, под которым понимается такие отделы головного мозга, как продолговатый мозг, мост, средний и промежуточный мозг. В зависимости от интерпретации строения, могут отличаться наименования областей, объединенных по тем или иным назначениям, функциям или другим характеристикам. От него выделяют отхождение 12 пар черепно-мозговых нервов, соединяющих железы, мышцы, рецепторы чувств, а также другие ткани, находящиеся на голове.
Большие полушария и кора
Большие полушария являются тканями, а именно серым веществом внутри белого, и занимает около 80% всей поверхности. Строение головного мозга предусматривает наличие сложного структурного слоя тканей, окружающего большие полушария и его принято называть корой. Скопление нейронов в головной коре составляет около 17 млрд, а наличие бороздок и извилин компенсирует площадь этого слоя, которая может составлять 2,5 м2. Ученые доказали, что именно головной мозг человека имеет особенно развитые большие полушария и кору, что лежит в основе отличий деятельности и чувств людей и животных.
По структуре кора содержит шесть слоев, которые в комплексе составляют около 3 мм. Каждый из них отличается по количеству нейронов, расположению и некоторым другим параметрам, поэтому кора полушарий обладает множественными функциями. Существуют определенные разграничения, относительно них кора подразделяется на древнюю, старую и новую. Первые два вида отвечает за инстинктивное поведение человека, восприятие ситуации в эмоциональном аспекте, врожденные поведенческие характеристики, гомеостаз. Испуг, радость и другие чувства идут именно от этих частей. Новая кора формирует основные отличия человека от других млекопитающих, так как у них она только намечается, но не имеет развития. Считается, что сознательное мышление, речь и другие интеллектуальные проявления людей формируются именно благодаря тому, что развита новая кора.
Кора больших полушарий делится основными тремя бороздами на отдельные зоны или доли, отвечающие за различные функции мозга. Борозды носят название: центральная, боковая, теменно-затылочная.
В связи с этим существует специфическое разделение и выделяют следующие доли:
- Затылочная доля. Эту часть иногда называют центром зрительного анализатора, так как именно она участвует в сложном преобразовании всего увиденного;
- Височная доля. Область несет ответственность за слуховое преобразование информации, а ее внутренняя часть помогает человеку ориентироваться во вкусовых данных, обоняние также относится к регулированию этой доли;
- Теменная доля. Участок, находящийся вблизи теменной борозды. Кожно-мышечное чувство, а также способность к осязанию, вкусовая восприимчивость;
- Лобная доля. Считается областью, от которой зависит способность человека к обучению и запоминанию. Интеллектуальная способность скрывается именно в лобной доли, так как она отвечает за качество и структуру мышления.
Головной мозг изучается и по сегодняшний день, так как все еще существует множество вопросов и предположений относительно взаимосвязей личности человека, физиологических, половых, возрастных и эмоциональных особенностей.
Как работает левое и правое полушарие
Каждое из полушарий имеет свои отличия относительно функционирования и что характерно для левого, то не соответствует правому. Анализируя определенные явления можно выделить следующие особенности левого полушария, отвечающего за: аналитическое и логическое мышление, лингвистические способности, последовательность. Левое полушарие контролирует манипуляции организма с правой стороны.
Для правого полушария характерно пространственное мышления, оно отвечает за музыкальные способности человека, развитость фантазии, эмоциональность, секс. За деятельность всей левой части организма отвечает правое полушарие.
Интересные факты: кора головного мозга у мужчин позволяет им лучше ориентироваться в пространстве, прокладывать маршруты, но труднее выразить свои мысли и освоиться в непривычной обстановке.
Головной мозг имеет полости, которые называются желудочками. Всего их четыре и они наполнены спинномозговой жидкостью, которая выполняет определенную амортизирующую роль, поддерживает оптимальную жидкую среду, ионный состав, участвует в удалении метаболитов.
Питание головного мозга
Кора больших полушарий и вся часть нервной системы функционирует за счет сосудов, через которые и происходит питание. Любые нарушения и сбои в системе питания приводят к нарушениям мозговой деятельности и инсульту, когда происходит мгновенное кровоизлияние. Если у человека уже имеются проблемы с сосудами, то вполне вероятно, то есть риск того, что кора головного мозга недополучает должного питания.
Если сравнивать всю истраченную энергию организмом, то около 25% тратиться именно на мозговую деятельность. Это подтверждает, что, если человек занят трудом, связанным с мыслительным процессом, то есть вероятность сжигания энергии без физических усилий.
Оболочки головного мозга
Мозговая система окружена тремя оболочками, а именно твердой, паутинной, мягкой. Каждая из них имеет свое назначение и по отдельности его можно представить следующим образом:
- Твердая оболочка имеет срастание с черепом и является в некоторой степени защитной. Ее прочность объясняется содержанием особенных клеток, в том числе коллагеновых волокон;
- Паутинная или средняя оболочка. Характеризуется наличием спинномозговой жидкости, обеспечивающей амортизирующий эффект, спасая мозговое тело от умеренных травм;
- Мягкая оболочка. Имеет скопление кровеносных сосудов, обеспечивающих питание мозга и окружающих тканей.
Строение головного мозга имеет сложнейшую структуру, ее подробное изучение требует уже особых профессиональных знаний. Ученые во всем мире не упускают возможности провести исследования на людях, обладающих нестандартными умственными способностями, особой деятельностью, выдающимися поступками, открытиями. Для кого то такие опыты покажутся негуманными, но именно они могут приоткрыть тайны головного мозга относительно многих психических и физиологических заболеваний, неординарных личностей и их талантов.
Чтение укрепляет нейронные связи:
doctor