📌 Мозок людини - це ... 🎓 Що таке Мозок людини?

1. Головний мозок як орган хребетних
2. тканини мозку
3. клітини мозку
4. функції
5. відділи мозку
6. пластичність
7. ембріональний розвиток
8. Методи дослідження
9. електрофізіологія
10. електрична стимуляція
11. інші методики
12. Поразки і захворювання
13. Див. також
14. посилання

Головний мозок ( лат. cerebrum, грец. ἐγκέφαλον) - частина центральної нервової системи переважної більшості хордових , Її головний кінець; у хребетних знаходиться всередині черепа . В анатомічній номенклатурі хребетних , в тому числі людини , Мозок в цілому найчастіше позначається як encephalon - латинська форма грецького слова; спочатку латинське cerebrum стало синонімом великого мозку ( telencephalon ).

Головний мозок як орган хребетних

Головний мозок людини (фіксований у формаліні)

Головний мозок - центральний орган нервової системи . Говорити про наявність головного мозку в строгому сенсі можна тільки стосовно до хребетним , починаючи з риб . Однак, кілька вільно цей термін використовують для позначення аналогічних структур високоорганізованих безхребетних - так, наприклад, у комах «Головним мозком» називають іноді скупчення гангліїв окологлоточного нервового кільця. [1] . При описі більш примітивних організмів говорять про головних гангліях, а не про мозок.

Вага головного мозку у відсотках від маси тіла становить у сучасних хрящових риб 0,06-0,44%, у кісткових риб 0,02-0,94%, у хвостатих земноводних 0,29-0,36%, у безхвостих 0, 50-0,73% [2] У ссавців відносні розміри головного мозку значно більше: у великих китоподібних 0,3%; у дрібних китоподібних - 1,7%; у приматів 0,6-1,9%. У людини відношення ваги головного мозку до ваги тіла максимально - 3%. [3]

Найбільші розміри має головний мозок ссавців загонів китоподібні , хоботні , примати . Найбільш складним і функціональним мозком можна вважати мозок людини .

тканини мозку

Головний мозок укладений в надійну оболонку черепа (за винятком простих організмів). Крім того, він покритий оболонками ( лат. meninges) з сполучної тканини - твердої ( лат. dura mater) і м'якою ( лат. pia mater), між якими розташована судинна, або павутинна ( лат. arachnoidea) оболонка. Між оболонками і поверхнею головного і спинного мозку розташована цереброспинальная (часто її називають спинномозкова) рідина - ліквор ( лат. liquor). цереброспинальная рідина також міститься в шлуночках головного мозку . Надлишок цієї рідини називається гідроцефалією . Гідроцефалія буває вродженою (частіше), зустрічається у новонароджених дітей, і придбаної.

Головний мозок вищих хребетних організмів складається з ряду структур: кори великих півкуль, базальних гангліїв, таламуса, мозочка, стовбура мозку. Ці структури з'єднані між собою нервовими волокнами (провідні шляхи). Частина мозку, що складається переважно з клітин, називається сірою речовиною, з нервових волокон - білою речовиною. Білий колір - це колір мієліну , Речовини, що покриває волокна. Демієлінізація волокон призводить до важких порушень (в спинному мозку - аміотрофічний бічний склероз, в головному - розсіяний склероз ).

клітини мозку

Клітини мозку включають нейрони (Клітини, які генерують і передають нервові імпульси) і гліальні клітини, що виконують важливі додаткові функції. (Можна вважати, що нейрони є паренхімою мозку, а гліальні клітини стромой ). Нейрони поділяються на збуджуючі (Тобто активують розряди інших нейронів) і гальмівні (Що перешкоджають порушення інших нейронів).

Комунікація між нейронами відбувається за допомогою синаптичної передачі. Кожен нейрон має довгий відросток, званий аксоном , За яким він передає імпульси іншим нейронам. Аксон розгалужується і в місці контакту з іншими нейронами утворює синапси - на тілі нейронів і дендритах (Коротких відростках). Значно рідше зустрічаються аксо-аксональні і дендро-дендрітіческіе синапси. Таким чином, один нейрон приймає сигнали від багатьох нейронів і в свою чергу посилає імпульси до багатьох інших.

У більшості синапсів передача сигналу здійснюється хімічним шляхом - за допомогою нейромедіаторів . Медіатори діють на постсинаптичні клітини, зв'язуючись з мембранними рецепторами , Для яких вони є специфічними лигандами . Рецептори можуть бути ліганд-залежними іонними каналами, їх називають ще іонотропнимі рецепторами, або можуть бути пов'язані з системами внутрішньоклітинних вторинних месенджерів (такі рецептори називають метаботропнимі). Токи іонотропних рецепторів безпосередньо змінюють заряд клітинної мембрани, що веде до її порушення або гальмування. Прикладами іонотропних рецепторів можуть служити рецептори до ГАМК (Гальмівний, являє собою хлорідний канал), або глутамату (Збудливий, натрієвий канал). Приклади метаботропних рецепторів - мускаринові рецептор до ацетилхоліну , Рецептори до норадреналіну , ендорфінів , серотоніну . Оскільки дія іонотропних рецепторів безпосередньо веде до гальмування або збудження, їх ефекти розвиваються швидше, ніж в разі метаботропних рецепторів. (1-2 мілісекунди проти 50 мілісекунд-кількох хвилин).

Форма і розміри нейронів головного мозку дуже різноманітні, в кожному його відділі різні типи клітин. Розрізняють принципові нейрони, аксони яких передають імпульси іншим відділам, і інтернейрони , Які здійснюють комунікацію всередині кожного відділу. Прикладами принципових нейронів є пірамідні клітини кори великих півкуль і клітини Пуркіньє мозочка . Прикладами интернейронов є кошикові клітини кори.

Активність нейронів в деяких відділах головного мозку може модулюватися так само гормонами .

Функціонування нейронів мозку вимагає значних витрат енергії, яку мозок отримує через мережу кровопостачання. Всього кровопостачанням головного мозку займаються 4 артерії - 2 сонні і 2 хребетні, по їх руслу до мозку транспортується до 20% всього обсягу крові. Уже в порожнині черепа сонна артерія має продовження у вигляді передньої і середньої мозкових артерій, хребетні артерії зливаються на рівні стовбура головного мозку в основну артерію , Яка далі продовжується вже в якості двох задніх мозкових артерій. Перераховані три пари артерій (передня, середня, задня) анастомозируя між собою утворюють Віллізіев коло . Для цього передні мозкові артерії з'єднуються між собою передній сполучної артерією, а між середньою і задньою мозковою артерією, з кожного боку, є задня сполучна артерія. Подібне, «нормальне» будова зустрічається в 25% випадків. Відсутність анастомозів між артеріями стає помітним при розвитку судинної патології (інсультів), коли через відсутність замкнутого кола анастомозів, область поразки збільшується. Якщо активність нейронів в одному з відділів посилюється, збільшується і кровопостачання цієї області. Така регуляція кровообігу мозку використовується в сучасних методах сканування, таких як функціональний магнітний резонанс, що дозволяє визначати, які відділи активуються при різних видах розумової діяльності.

Між кров'ю і тканинами мозку є гематоенцефалічний бар'єр , Який затримує великі молекули. Цей бар'єр захищає мозок від багатьох видів інфекції. У той же час, багато лікарських препаратів, ефективні в інших органах, не можуть проникнути в мозок через бар'єр.

функції

Функції мозку включають обробку сенсорної інформації, що надходить від органів чуття, планування , прийняття рішень , Управління рухами, позитивні і негативні емоції , увага , пам'ять . Мозок людини виконує вищу функцію - мислення. Однією з найважливіших функцій мозку людини є сприйняття і генерація мови .

відділи мозку

Основні відділи головного мозку людини

• довгастий
• задній
  • міст (містить головним чином проекційні нервові волокна і групи нейронів, є проміжною ланкою контролю мозочка)
  • мозочок (складається з черв'яка і півкуль, на поверхні мозочка нервові клітини утворюють кору)
  • частина четвертого мозкового шлуночка (на дні є спеціальний отвір, яке з'єднує порожнину шлуночка з кровоносною системою)
• середній
  • четверохолмие
  • Сільвією водопровід
  • ніжки мозку
• передній
  • проміжний (через цей відділ відбувається перемикання всієї інформації, яка йде з нижлежащий відділів мозку в великі півкулі)
    • таламус
    • епіталамус
      • епіфіз
      • поводок
      • сіра смужка
    • гіпоталамус (центр вегетативної нервової системи)
      • гіпофіз
      • воронка гіпофіза
      • сірий бугор
      • сосковидні тіла
  • кінцевий
    • плащ (кора)
    • підкірковіцентри (стриатум)
      • хвостате ядро
      • сочевицеподібне ядро
      • огорожа
      • мигдалина
    • «Нюховий мозок»
      • нюхова цибулина (проходить нюховий нерв)
      • нюховий тракт

Потік сигналів до головного мозку і від нього здійснюється через спинний мозок , Керуючий тілом, і через черепномозкові нерви . Сенсорні (або аферентні) сигнали надходять від органів почуттів в підкіркові (тобто попередні корі півкуль) ядра, потім в таламус , А звідти в вищийвідділ - кору великих півкуль.

Кора складається з двох півкуль, з'єднаних між собою пучком нервових волокон (corpus callosum). Ліва півкуля відповідально за праву половину тіла, праве - за ліву. У людини, праве і ліве півкуля мають різні функції.

Зорові сигнали надходять в зоровий відділ кори (в тім'яній ділянці), тактильні в соматосенсорную кору (в тім'яній ділянці), нюхові - в нюхову кору і т. Д. В асоціативних же областях кори відбувається інтеграція сенсорних сигналів різних типів ( модальностей ).

Моторні області кори (первинна моторна кора і інші області лобових часток) відповідальні за регуляцію рухів.

Префронтальна кора (розвинена у приматів) відповідає за розумові функції.

Області кори взаємодіють між собою і з підкірковими структурами - таламуса, базальними гангліями, ядрами стовбура мозку і спинним мозком. Кожна з цих структур, хоч і нижча в ієрархії, виконує важливу функцію, а також може діяти автономно. Так, в управлінні рухами задіяні базальні ганглії, червоне ядро ​​стовбура мозку, мозочок і інші структури, в емоціях - амигдала, в управлінні увагою - ретикулярна формація, в короткостроковій пам'яті - гіпокамп.

З одного боку, існує локалізація функцій у відділах головного мозку, з іншого - всі вони з'єднані в єдину мережу.

пластичність

Мозок має властивість пластичності. Якщо вражений один з його відділів, інші відділи через деякий час можуть компенсувати його функцію. Пластичність мозку грає роль і в навчанні новим навичкам.

ембріональний розвиток

Ембріональний розвиток мозку є одним з ключів до розуміння його будови і функцій.

Головний мозок розвивається з ростральної частини нервової трубки . Велика частина головного мозку (95%) є похідною крилоподібні пластинки .

Ембріогенез мозку проходить через кілька стадій.

• Стадія трьох мозкових міхурів - у людини на початку четвертого тижня внутрішньоутробного розвитку ростральними кінець нервової трубки формує три міхура: Prosencephalon ( передній мозок ), Mesencephalon ( середній мозок ), Rhombencephalon (ромбоподібний мозок, або первинний задній мозок).

У процесі формування другої стадії (з третьої по сьому тижні розвитку) головний мозок людини набуває три вигину: среднемозговой, шийний і мостовий. Спочатку одночасно і в одному напрямку формуються среднемозговой і мостовий вигини, потім - і в протилежному напрямку - шийний. В результаті лінійний мозок зигзагоподібно «складається».

Методи дослідження

аблации

Одним з найстаріших методів дослідження мозку є методика абляції, яка полягає в тому, що один з відділів мозку видаляється, і вчені спостерігають за змінами, до яких призводить така операція.

Не всяку область мозку можна видалити, не вбивши організм. Так, багато відділів стовбура мозку відповідальні за життєво важливі функції, такі, як дихання , І їх поразка може викликати негайну смерть . Проте, ураження багатьох відділів, хоча і відбивається на життєздатності організму, несмертельно. Це, наприклад, відноситься до областей кори великих півкуль. великий інсульт викликає параліч або втрату мови , Але організм продовжує жити. вегетативний стан , При якому велика частина мозку мертва, можна підтримувати за рахунок штучного харчування.

Дослідження із застосуванням аблацією мають давню історію і тривають в даний час. Якщо вчені минулого видаляли області мозку хірургічним шляхом, то сучасні дослідники використовують токсичні речовини, вибірково вражають тканини мозку (наприклад, клітини в певній галузі, але не проходять через неї нервові волокна).

Після видалення відділу мозку якісь функції губляться, а якісь зберігаються. Наприклад, кішка, мозок якої розсічений вище таламуса, зберігає багато позні реакції і спинномозкові рефлекси . Тварина, мозок якого розсічений на рівні стовбура мозку (децеребрированійі), підтримує тонус м'язів-розгиначів, але втрачає позні рефлекси.

Проводяться спостереження і за людьми з ураженнями мозкових структур. Так, багату інформацію для дослідників дали випадки вогнепальних поранень голови під час Другої Світової війни. Також проводяться дослідження хворих, уражених інсультом, і з ураженнями мозку в результаті травми.

електрофізіологія

електрофізіології реєструють електричну активність мозку - за допомогою тонких електродів , Що дозволяють записувати розряди окремих нейронів , Або за допомогою електроенцефалографії (Методики відведення потенціалів мозку з поверхні голови).

Тонкий електрод може бути зроблений з металу (покритого ізоляційним матеріалом, що витягають лише гострий кінчик) або зі скла. скляний електрод являє собою тонку трубочку, заповнену всередині сольовим розчином. Електрод може бути настільки тонкий, що проникає всередину клітини і дозволяє записувати внутрішньоклітинні потенціали. Інший спосіб реєстрації активності нейронів - позаклітинний.

У деяких випадках тонкі електроди (від одного до кілька сотень) імплантуються в мозок, і дослідники реєструють активність тривалий час. В інших випадках електрод вводиться в мозок тільки на час експерименту, а після закінчення запису витягується.

За допомогою тонкого електрода можна реєструвати як активність окремих нейронів, так локальні потенціали (local field potentials), що утворюються в результаті активності багатьох сотень нейронів. За допомогою ЕЕГ електродів, а також поверхневих електродів, накладених безпосередньо на мозок, можна реєструвати тільки глобальну активність великої кількості нейронів. Вважають, що реєструється таким чином активність складається як з нейронних потенціалів дії (тобто нейронних імпульсів), так і підпорогових деполяризації і гіперполяризації.

При аналізі потенціалів мозку часто виробляють їх спектральний аналіз, причому різні компоненти спектра мають різні назви: дельта (0.5 - 4 Гц), тета 1 (4 - 6 Гц), тета 2 (6 - 8 Гц), альфа (8 - 13 Гц ), бета 1 (13 - 20 Гц), бета 2 (20 - 40 Гц), гамма хвилі (включає частоту бета 2 ритму і вище).

електрична стимуляція

Одним з методів вивчення функцій мозку є електрична стимуляція окремих областей. За допомогою цього методу був, наприклад, досліджений «моторний гомункулус» - було показано, що, стимулюючи певні точки в моторній корі, можна викликати рух руки, стимулюючи інші точки - руху ніг і т. Д. Отриману таким чином карту і називають гомункулуса. Різні частини тіла представлені розрізняються за розміром ділянками кори мозку. Тому у гомункулуса велике обличчя, великі пальці і долоні, але маленьке тулуб і ноги.

Якщо ж стимулювати сенсорні області мозку, то можна викликати відчуття. Це було показано як на людину (в знаменитих дослідах Пенфилда ), Так і на тварин.

В даний час для стимуляції мозку широко використовується неінвазивний метод фокальної магнітної стимуляції. Проблема з цим методом полягає в тому, що він активує досить великі ділянки мозку, а в деяких випадках потрібно стимулювати локальні ділянки.

Застосовується електрична стимуляція і в медицині - від електрошоку, показаного в багатьох кінофільмах про жахи психіатричних клінік, до стимуляції структур в глибині мозку, що стала популярним методом лікування хвороби Паркінсона.

інші методики

Для дослідження анатомічних структур головного мозку застосовуються рентгенівська КТ і МРТ . Також при анатомо-функціональних дослідженнях головного мозку застосовуються ПЕТ , Однофотонная емісійна комп'ютерна томографія (ОФЕКТ), функціональна МРТ . Можлива візуалізація структур головного мозку методом ультразвукової діагностики (УЗД) при наявності ультразвукового "вікна" - дефекту черепних кісток, наприклад, велике тім'ячко у дітей раннього віку.

Поразки і захворювання

Вивченням і лікуванням уражень і захворювань мозку відноситься до ведення біології ( нейрофізіологія ), Медицини ( психіатрія , неврологія , нейрохірургія і психології).

Запалення мозкових оболонок називається менінгітом (Відповідно трьом оболонок - пахіменінгіт, лептоменингит і арахноидит).

Див. також

Примітки

1. ↑ Butler, Ann B. (2000). «Chordate Evolution and the Origin of Craniates: An Old Brain in a New Head». The Anatomical Record 261: 111-125.
2. ↑ http://medbiol.ru/medbiol/pozvon1/00071059.htm Головний мозок земноводних
3. ↑ Головний мозок ссавців

посилання

Wikimedia Foundation. 2010 року.