Головной мозг человека
Содержание:
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.
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.
Функции
Все части мозгового ствола одинаково необходимы. Они обеспечивают людей возможностью почувствовать запах, услышать звук, понять речь, подумать о любых серьезных вещах. Если бы не они, то человечество навсегда могло остаться в каменном веке.
Функции ствола мозга сводятся к распределению информации между мозгом и центральной нервной системой. Они обеспечиваются ядрами и нервными окончаниями. При этом ствол является физиологической соединительной ступенью между спинным и головным мозгом. Если он будет поврежден, то сигналы из мозга не смогут дойти до конечной точки, что полностью исключит нормальное функционирование человеческого организма.
Выделяют несколько групп функций, которые свойственны стволу мозга. Среди них:
- Двигательная. К ней относятся все действия, связанные с мышцами глаз и век. Функция также отвечает за рефлексы глазных яблок и управляет жевательной мускулатурой.
- Чувствительная. Обеспечивает работу вкусовых рецепторов, а также всех рефлексов, которые касаются пищеварительной системы. Помогает передавать сигналы для глотания и многих других действий, включая даже рвоту. Дополнительно отвечает за чихание.
- Парасимпатическая. Воздействует на движения и расширение зрачков, управляет ресничными мышцами. Управляется ядрами, обеспечивая выполнение блоковой функции.
- Верхняя слюноотделительная. Оказывает влияние на слюнные железы, обеспечивая своевременное и необходимое образование слюны.
- Вестибулярная. Отвечает за функционирование вестибулярного аппарата, что помогает управлять равновесием тела и держаться на ногах.
- Глотательная. Обеспечивает работу глотательного рефлекса. Дополняет работу чувствительной функции.
- Слуховая. Передает информацию для мозжечка, отвечает за слух, а также распознавание услышанных звуков.
- Сенсорная. Придает коже на лице чувствительность, анализирует вкус и звук, распознает вестибулярные раздражители.
У ствола головного мозга важнейшие функции. Он дает каждому человеку возможность слышать, чувствовать, видеть, двигаться, думать. Все они являются необходимыми для полноценной жизни.
Если распределять отдельные функции по частям ствола мозга, то получится следующее:
| Отдел ствола мозга | Функции |
| Средний мозг | · Функционирование зрительных и слуховых органов;
· Управление соответствующими органами; · Ориентация в пространстве. |
| Продолговатый мозг | · Рефлексы, связанные с кашлем, рвотой, чиханием;
· Контролирование дыхания; · Управление сердечно-сосудистой системой; · Функционирование пищеварительного тракта. |
| Варолиев мост | · Обеспечение кровоснабжения мозга;
· Быстрая передача сигналов между мозгом и ЦНС. |
| Мозжечок | · Координация движений, равновесие;
· Тонус мышечных тканей. |
| Промежуточный мозг | · Работа щитовидной железы;
· Контроль над надпочечниками. |
Важность таких функций заставляет серьезнее относиться к состоянию ствола мозга. Он не является исключением и может подвергаться различным заболеваниям, представляющим опасность для жизни
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.
Высшие функции головного мозга
Базовыми функциями являются:
- Двигательная активность. Такая возможность человеческого организма реализуется с помощью теменных долей в центральной передней извилине, данная область контролирует функциональность всех групп скелетных мышц.
- Чувствительность. Данная функция подконтрольна центральной задней извилине, расположенной в теменной доле коры головного мозга. Кроме чувствительности кожного покрова, включая тактильную, болевую, температурную, барорецепторную, в этой области расположен центр проприоцептивной чувствительности, контролирующий пространственное ощущение положение тела и его отдельных частей.
- Слух. За данную функцию отвечает область височных долей коры.
- Зрение. Локализация зрительного центра характерна для затылочного участка коры.
- Вкус и обоняние. Центр, контролирующий данные функции, расположен между лобной и височной долями, в глубине извилин.
- Речь. Представляет собой моторную и сенсорную функции, за счет чего человек произносит и понимает слова. Отвечают за данные возможности центры Борока и Вернике, расположенные в больших полушариях.
- Жизненно важные центры, включая дыхание, сердцебиение, регуляцию просвета сосудов, пищевые рефлексы, защитные рефлексы в виде кашля, чихания, рвотных движений, слезотечения, контроль состояния гладких мышечных волокон внутренних органов, находятся в продолговатом отделе мозга.
- Равновесие и координация движений осуществляются за счет работы заднего отдела мозга, который состоит из множества путей, служащих для транспортировки информации в высшие и нижние центры мозга.
- Зрительные, слуховые, двигательные функции, характерные для нижнего уровня, контролируются средним мозгом.
- Чувствительность достигается с помощью функционирования промежуточного мозга, а точнее, таламуса.
- Преображение нервных сигналов в эндокринные и контроль параметров вегетативной нервной системы осуществляются с помощью гипоталамуса.
Мозг обрабатывает сенсорную информацию, которая поступает от органов чувств.
К его функциям также относится:
Планирование.
Принятие решений.
Координация.
Управление движениями.
Позитивные и негативные эмоции.
Внимание.
Память.
Мышление.
Письмо.
Счет.
Музыкальные способности.
Формирование характера.
Ощущение раздражения.
Способность различать цвета.
Аппетит и другие возможности человеческого организма.
Интересные факты
- Многие пропагандисты здорового образа жизни говорят, что алкоголь убивает мозговые клетки, но на самом деле это ложь.
- Однажды венгерский солдат получил пулю, и его лобная доля сильно пострадала. Он выжил, но до конца жизни не мог уснуть.
- Существует очень распространенное заблуждение о том, что люди используют только небольшую часть мозга. Это в корне неверно. Наш мозг работает круглосуточно и на полную мощность.
- Также существует мнение, согласно которому люди с более развитой творческой стороной имеют более развитое правое полушарие, а люди с аналитическим мышлением — более развитое левое. Это не совсем так, на самом деле они развиты одинаково, просто одно в результате проявляет бОльшую активность.
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.
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.
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.
Другие отделы ГМ и их функции
В строении головного мозга человека выделяют несколько отделов.
Формирование мозговой активности происходит во время внутриутробного развития благодаря ромбовидному, среднему, переднему мозгу.
Отделы нашего головного мозга отвечают за различные задачи, характеризуются конечным и продолговатым, промежуточным и средним, а также задним мозгом, варолиевым мостом и мозжечком.
Их функции показывает таблица:
| Продолговатый мозг | Другое название этой зоны— бульбус, находится в задней части черепа, между мозжечковой областью, варолиевым мостом и спинным сегментом. Бульбус — это продолжение спинного мозга. Белое вещество головного мозга этой области представлено нейронами, а серое — ядрами:
Если нарушена работа этого отдела, возникнут проблемы с сердцем, нарушится передача импульсов к мозговым центрам. |
| Промежуточный мозг | Этот мозговой отдел «фильтрует» импульсы нейронов. Он примет все поступившие данные и решит, куда и как они попадут дальше. В его состав входит нижняя зона и задняя, состоящая из эпиталамуса, таламуса. Этот отдел ответственен за работу эндокринной системы.
Гипоталамус входит в состав нижней области. Этот уплотненный нейронный пучок регулирует температуру тела, цикличность бодрствования и сна. Он синтезирует гормональные соединения, которые «подсказывают» человеку когда надо попить или поесть. Это зона удовольствия, ответственна за интерес к противоположному полу. Мозговая зона связана с гипофизом, которым регулируются все железы. Импульсы поступают из гипоталамусной зоны к гипофизарной, «выполняется» приказ синтеза или прекращения выделения гормонов. Таламусом обрабатываются импульсы от рецепторов, отвечающих за зрение, вкус, слух, тактильную чувствительность. Происходит распределение сигналов по соответствующим мозговым участкам. Эпиталамусом синтезируется мелатониновый гормон, ответственный за циклические процессы бодрствования, эмоциональную сферу, половое созревание. |
| Средний мозг | Отдел мозга маленького размера, состоит из двух половин: на крыше в подкорке находятся центры слуха, зрения, на ножках размещены проводящие пути. В состав этого мозгового сегмента входит черная субстанция с красными ядрами.
Имеется височно-теменной узел и ядра нейронов, контролирующих глазные миоволокна и височные зоны, которыми обрабатываются звуковые эффекты, трансформирующиеся в узнаваемые звуки. Контролируется рефлекторная активность и реакция с раздражителем. Этот орган ответственен за пространственную ориентацию. |
| Конечный мозг | Это самый молодой мозговой отдел, основная часть ГМ, ответственен за высшую нервную деятельность, имеет многочисленные борозды с извилинами. Мозолистым телом разделяется правая, левая полушарная зона. Каждое полушарие снабжено ядром, мантией, обонятельным мозгом. |
| Варолиев мост | Это анатомическое образование входит в состав заднего мозга, содержащего мозжечковую область. Функции моста похожи с его наименованием, он состоит из нервных волокон. Через него идут импульсы, проходящие из тела к ГМ и наоборот. Он составляет мозговой ствол, находящийся между средним и продолговатым мозгом. В нем расположены ядра нервов, управляющие жеванием, мимикой, некоторыми глазными миоволокнами. К нему поступают сигналы от рецепторов, ответственных за органы чувств, кожи, внутреннее ухо. Человек благодаря этому отделу ощущает вкус, держит баланс, слышит звуки. |
| Мозжечок | Состоит из 2 полушарных областей и соединяющих их непарного формирования. Мозжечковую поверхность покрывает кора, которая в толще полушарных зон формирует 2 ядра. В глубинных слоях дольки состоят из белой субстанции, соединяющей мозжечковый сегмент тремя парами ножек со спинномозговым стволом и ГМ.
Ответственен за координацию и регулирование движений миоволокон, мышечную память. Благодаря ему человек удерживает определенную позицию тела. |
Анатомические, физиологические параметры ГМ изучаются учеными не один десяток лет, у каждого человека они различные, ведь не существует даже двух людей, думающих одинаково. Эти и другие тайны мозга экспертам со временем предстоит раскрыть.
Промежуточный мозг
Специфика строения головного мозга сказывается на структуре его основных отделов. К примеру, промежуточный мозг также состоит из двух основных частей: вентральной и дорсальной. Дорсальный отдел включает в себя эпиталамус, таламус, метаталамус, а вентральная – гипоталамус. В структуре промежуточной зоны принято различать эпифиз и эпиталамус, которые регулируют приспособление организма к перемене биологического ритма.
Таламус является одной из важнейших частей, потому что он необходим человеку для обработки и регуляции различных внешних раздражителей и возможности приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Основное предназначение – сбор и анализ разных чувственных восприятий (за исключением обоняния), передача соответствующих импульсов в большие гемисферы.
Учитывая особенности строения и функции головного мозга, стоит отметить гипоталамус. Это специальный отдельный подкорковый центр, полностью сосредоточенный на работе с различными вегетативными функциями организма человека. Воздействие отдела на внутренние органы и системы осуществляется с помощью ЦНС и желез внутренней секреции. Гипоталамус выполняет также следующие характерные функции:
- создание и поддержка режимов сна и бодрствования в повседневной жизни.
- терморегуляция (поддержка нормальной температуры тела);
- регулирование сердечного ритма, дыхания, давления;
- контроль работы потовых желез;
- регулирование перистальтики кишечника.
Также гипоталамус обеспечивает начальную реакцию человека на стресс, несет ответственность за сексуальное поведение, поэтому его можно охарактеризовать в качестве одного из наиболее важных отделов. При совместной работе с гипофизом гипоталамус оказывает стимулирующее воздействие на формирование гормонов, помогающих нам адаптировать организм к стрессовой ситуации. Тесно связан с работой эндокринной системы.
Гипофиз имеет сравнительно малые размеры (примерно с семечко подсолнуха), но отвечает за продукцию огромного количества гормонов, в том числе за синтез половых гормонов у мужчин и женщин. Располагается за носовой полостью, обеспечивает нормальный обмен веществ, контролирует функционирование щитовидной, половой желез, надпочечников.
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.
Выводы
Строение головного мозга очень сложное. Конечно, вышеуказанные отделы и функции – это только основы знаний об этой системе. На самом деле в головном мозге намного больше элементов, а их связи куда сложнее. Длительный процесс эволюции, за время которого менялись функции мозга, его размеры и форма, привел к тому, что мозг стал самым мощным «компьютером» на Земле.
Ни одна машина не обладает столь серьезными возможностями, ни одно устройство не может настолько быстро справляться с поставленными задачами. Это настолько сложная система, что даже в век невероятного прогресса во всех областях знаний людям не удалось до конца изучить мозг, и никто не может с уверенностью сказать, что когда-то удастся.
