Что мозг и его функции. Как устроен мозг человека: отделы, строение, функции

Головной мозг - это главный контролирующий орган центральной нервной системы (ЦНС), над изучением его строения и функций уже более 100 лет трудятся большое количество специалистов различных направлений, таких как психиатрия, медицина, психология и нейрофизиология. Несмотря на хорошее изучение его структуры и составляющих, остается еще много вопросов о работе и процессах, проходящих ежесекундно.

Головной мозг относится к центральной нервной системе и расположен в полости черепной коробки. Снаружи он надежно защищен костями черепа, а внутри заключен в 3 оболочки: мягкую, паутинную и твердую. Между этими оболочками циркулирует спинномозговая жидкость - ликвор, которая служит амортизатором и предотвращает сотрясение этого органа при небольших травмах.

Головной мозг человека представляет собой систему, состоящую из связанных между собой отделов, каждая часть которых отвечает за выполнение конкретных задач.

Для понимания функционирования недостаточно кратко описать головной мозг, поэтому, чтобы понять как он работает, для начала нужно детально изучить его строение.

За что отвечает головной мозг

Этот орган, как и спинной мозг, относятся к центральной нервной системе и исполняет роль посредника между окружающей средой и организмом человека. С его помощью осуществляется самоконтроль, воспроизведение и запоминание информации, образное и ассоциативное мышление, и другие когнитивные психологические процессы.

Согласно учению академика Павлова, образование мысли - функция мозга, а именно коры больших полушарий, которые является высшими органами нервной деятельности. За разные виды памяти отвечают мозжечок, лимбическая система и некоторые участки коры головного мозга, но так как память бывает разной, невозможно выделить какой-то определенный участок, отвечающий за эту функцию.

Он отвечает за управление вегетативных жизненно важных функций организма: дыхание, пищеварение, эндокринная и выделительная системы, контроль температуры тела.

Чтобы ответить на вопрос какую функцию выполняет головной мозг, для начала следует условно поделить его на участки.

Специалисты выделяют 3 основные части головного мозга: передний, средний и ромбовидный (задний) отдел.

1. Передний выполняет высшие психиатрические функции, такие как способность к познанию, эмоциональная составляющая характера человека, его темперамент и сложные рефлекторные процессы.
2. Средний отвечает за сенсорные функции и обработку поступившей информации от органов слуха, зрения и осязания. Центры, находящиеся в нем, способны регулировать степень болевых ощущений, так как серое вещество при определенных условиях, способно вырабатывать эндогенные опиаты, которые повышают или понижают болевой порог. Также он играет роль проводника между корой и нижележащими отделами. Эта часть управляет телом посредством различных врожденных рефлексов.
3. Ромбовидный или задний отдел, отвечает за тонус мышц, координацию тела в пространстве. Через него осуществляется целенаправленное движение различных групп мышц.

Устройство головного мозга нельзя просто кратко описать, поскольку каждая из его частей включает несколько отделов, каждый из которых выполняет определенные функции.

Как выглядит мозг человека

Анатомия головного мозга сравнительно молодая наука, так как длительное время находилась под запретом из-за законов, запрещающих вскрытие и исследование органов и головы человека.

Изучение топографической анатомии мозгового отдела в области головы, нужно для точной диагностики и успешной терапии различных топографических анатомических нарушений, например: травм черепа, сосудистых и онкологических заболеваний. Чтобы представить, как выглядит ГМ человека, для начала необходимо изучить их внешний вид.

По внешнему виду ГМ представляет собой студенистую массу желтоватого цвета, заключенную в защитную оболочку, как и все органы человеческого тела, они состоят на 80% из воды.

Большие полушария занимают практически объем этого органа. Они покрыты серым веществом или корой - высшим органом нервно психической деятельности человека, а внутри - из белого вещества, состоящего из отростков нервных окончаний. Поверхность полушарий имеет сложный рисунок, из-за идущих в разные стороны извилин и валиков между ними. По этим извилинам принято делить их на несколько отделов. Известно, что каждая из частей выполняет определенные задачи.

Для того чтобы понять, как выглядят мозги человека, недостаточно исследовать их внешний вид. Существует несколько методик изучения, которые помогают изучить головной мозг изнутри в разрезе.

• Сагиттальный разрез. Представляет собой продольный разрез, который проходит через центр головы человека и делит его на 2 части. Является наиболее информативным методом исследования, с его помощью диагностируют различные заболевания этого органа.
• Фронтальный разрез головного мозга выглядит как поперечный разрез больших долей и позволяет рассмотреть свод, гиппокамп и мозолистое тело, а также гипоталамус и таламус, контролирующие жизненно важные функции организма.
• Горизонтальный разрез. Позволяет рассмотреть строение этого органа в горизонтальной плоскости.

Анатомия мозга, также как анатомия головы и шеи человека, достаточно трудный объект для изучения по ряду причин, в том числе из-за того, что для их описания требуется изучить большое количество материала и иметь хорошую клиническую подготовку.

Как устроен мозг человека

Ученые всего мира изучают головной мозг, его строение и функции, которые он выполняет. За последние несколько лет сделано много важных открытий, однако, эта часть тела остается изученной не до конца. Это явление объясняется сложностью изучения строения и функций головного мозга отдельно от черепной коробки.

В свою очередь, строение структур мозга обуславливает функции которые выполняют его отделы.

Известно, что этот орган состоит из нервных клеток (нейронов), соединенных между собой пучками нитевидных отростков, но как происходит одномоментно их взаимодействие в качестве единой системы непонятно до сих пор.

Исследовать отделы и оболочки поможет схема строения головного мозга, основанная на изучении сагиттального разреза черепной коробки. На этом рисунке можно рассмотреть кору, медиальную поверхность больших полушарий, структуру ствола, мозжечка и мозолистого тела, которое состоит из валика, ствола, колена и клюва.

ГМ надежно защищен снаружи костями черепа, а внутри 3 мозговыми оболочками: твердой паутинной и мягкой. Каждая из них имеет собственное устройство и выполняет определенные задачи.

• Глубокая мягкая оболочка охватывает и спинной, и головной мозг, при этом заходит во все щели и борозды больших полушарий, а в ее толще находятся кровеносные сосуды, питающие этот орган.
• Паутинная оболочка отделена от первой подпаутинным пространством, заполненным ликвором (цереброспинальная жидкость), в нем также расположены кровеносные сосуды. Эта оболочка состоит из соединительной ткани, от которой отходят нитевидные ветвистые отростки (тяжи), они вплетаются в мягкую оболочку и с возрастом их количество увеличивается, тем самым упрочняя связь. Между ними. Ворсинистые выросты паутинной оболочки выпячиваются в просвет синусов твердой мозговой оболочки.
• Твердая оболочка или пахименинкс, состоит соединительно-тканного вещества и имеет 2 поверхности: верхнюю, насыщенную кровеносными сосудами и внутреннюю, которая гладкая и блестящая. Этой стороной пахименинкс прилегает к мозговому веществу, а внешней – черепной коробке. Между твердой и паутинной оболочкой существует узкое пространство, заполненное незначительным количеством жидкости.

В мозгах здорового человека циркулирует около 20% всего объема крови, которая поступает через задние мозговые артерии.

Мозг визуально можно разделить на 3 основные части: 2 большие полушария, ствол и мозжечок.

Серое вещество образует кору и покрывает поверхность больших полушарий, а его небольшое количество в виде ядер находится в продолговатом мозге.

Во всех мозговых отделах есть желудочки, в полости которых перемещается ликвор, который образуется в них. При этом жидкость из 4 желудочка попадает в подпаутинное пространство и омывает его.

Развитие мозга начинается еще во время внутриутробного нахождения плода, а окончательно он формируется к 25-летнему возрасту.

Основные отделы головного мозга

картинка кликабельна

Из чего состоит головной мозг и изучить состав мозга обычного человека можно по картинкам. Строение головного мозга человека можно рассматривать несколькими способами.

Первый делит его на составляющие, из которых состоит головной мозг:

• Конечный, представлен 2 большими полушариями, объединенных мозолистым телом;
• промежуточный;
• средний;
• продолговатый;
• задний граничит с продолговатым мозгом, от него отходит мозжечок и мост.

Также можно выделить основной состав мозга человека, а именно в него входят 3 большие структуры, которые начинают развиваться еще во время эмбрионального развития:

1. ромбовидный;
2. средний;
3. передний мозг.

В некоторых учебных пособиях кору головного мозга принято делить на отделы, так, чтобы каждый из них играла определенную роль в высшей нервной системе. Соответственно выделяют следующие отделы переднего мозга: лобную, височную, теменную и затылочную зону.

Большие полушария

Для начала рассмотрим строение полушарий головного мозга.

Конечный мозг человека руководит всеми жизненно важными процессами и разделен центральной бороздой на 2 больших полушария головного мозга, покрытых снаружи корой или серым веществом, а внутри состоят из белого вещества. Между собой в глубине центральной извилины они объединены мозолистым телом, которое служит соединяющим и передающим информацию звеном между другими отделами.

Строение серого вещества сложно составное и в зависимости от участка состоит из 3 или 6 слоев клеток.

Каждая доля отвечает за выполнение определенных функций и координирует движение конечностей со своей стороны, например, правая часть обрабатывает невербальную информацию и отвечает за пространственную ориентацию, когда как левая специализируется на мыслительной деятельности.

В каждом из полушарий специалисты выделяют 4 зоны: лобную, затылочную, теменную и височную, они выполняют определенные задачи. В частности, теменная часть коры больших полушарий отвечает за зрительную функцию.

Наука, изучающая детальное строение коры больших полушарий головного мозга, называется архитектоникой.

Продолговатый мозг

Этот отдел входит в состав ствола головного мозга и служит связующим звеном спинного с мостом конечного отдела. Так как является переходным элементом, сочетает в себе черты спинного и особенности строения головного мозга. Белое вещество этого отдела представлено нервными волокнами, а серое - в виде ядер:

• Ядро оливы, является дополняющим элементом мозжечка, отвечает за равновесие;
• Ретикулярная формация связывает все органы чувств с продолговатым мозгом, частично отвечает за работу некоторых отделов нервной системы;
• Ядра нервов черепа, к ним относятся: языкоглоточный, блуждающий, добавочный, подъязычный нервы;
• Ядра дыхания и кровообращения, которые связаны с ядрами блуждающего нерва.

Такое внутреннее строение обусловлено функциями ствола головного мозга.

Он отвечает за защитные реакции организма и регулирует жизненно важные процессы, такие как сердцебиение и кровообращение, поэтому повреждение этой составляющей приводит к мгновенной смерти.

Варолиев мост

В состав головного мозга входит варолиев мост, он служит связующим звеном между корой больших полушарий, мозжечком и спинным мозгом. Состоит из нервных волокон и серого вещества, кроме того, мост служит проводником главной артерии, питающей головной мозг.

Средний мозг

Эта часть имеет сложное строение и состоит из крыши, среднемозговой части покрышки, Сильвиева водопровода и ножек. В нижней части граничит с задним отделом, а именно с варолиевым мостом и мозжечком, а вверху его расположен промежуточный мозг, соединенный с конечным.

Крыша состоит из 4 холмов, внутри которых расположены ядра, они служат центрами восприятия информации полученной от глаз и органов слуха. Таким образом, эта часть входит в зону, отвечающую за получение информации, и относится к древним структурам, составляющих строение мозга человека.

Мозжечок

Мозжечок занимает практически всю заднюю часть и повторяет основные принципы строения мозга человека, то есть состоит из 2 полушарий и непарного образования соединяющего их. Поверхность долек мозжечка покрыта серым веществом, а внутри они состоят из белого, кроме этого, серое вещество в толще полушарий образует 2 ядра. Белое вещество с помощью трех пар ножек соединяет мозжечок со стволом головного и спинного мозга.

Этот мозговой центр является ответственным за координацию и регулировку двигательной активности мышц человека. Также с его помощью осуществляется поддержание определенной позы в окружающем пространстве. Отвечает за мышечную память.

Кора

Строение коры головного мозга достаточно неплохо изучено. Так, она представляет собой сложную слоистую структуру 3-5 мм в толщину, которая покрывает белое вещество больших полушарий.

Кору образуют нейроны с пучками нитевидных отростков, афферентные и эфферентные нервные волокна, глии (обеспечивают передачу импульсов). В ней выделяют 6 слоев, разных по структуре:

1. зернистый;
2. молекулярный;
3. наружный пирамидальный;
4. внутренний зернистый;
5. внутренний пирамидальный;
6. последний слой состоит из веретено видных клеток.

Она занимает около половины объема полушарий, а ее площадь у здорового человека составляет около 2200 кв. см. Поверхность коры испещрена бороздами, в глубине которых залегает треть всей ее площади. Величина и форма борозд обоих полушарий строго индивидуальна.

Кора сформировалась сравнительно недавно, но является центром всей высшей нервной системы. Специалисты выделяют в ее составе несколько частей:

• неокортекс (новая) основная часть охватывает более 95%;
• архикортекс (старая)– около 2%;
• палеокортекс (древняя) – 0,6%;
• промежуточная кора, занимает 1,6% от всей коры.

Известно, что локализация функций в коре зависит от места расположения нервных клеток, улавливающих один из видов сигналов. Поэтому выделяют 3 основные области восприятия:

1. Сенсорная.
2. Двигательная.
3. Ассоциативная.

Последний район занимает более 70% коры, а ее центральное предназначение - согласовывать активность двух первых зон. Также она отвечает за получение и переработку данных из сенсорной зоны, и целенаправленное поведение, вызванное этой информацией.

Между корой больших полушарий и продолговатым мозгом находится подкорка или по-другому - подкорковые структуры. В ее состав входят зрительные бугры, гипоталамус, лимбическая система и другие нервные узлы.

Основные функции отделов головного мозга

Главные функции головного мозга заключаются в переработке данных полученных из окружающей среды, а также контроле движений тела человека и его мыслительной деятельности. Каждый из отделов мозга отвечает за выполнение определенных задач.

Продолговатый мозг контролирует выполнение защитных функций организма, таких как моргание, чиханье, кашель и рвота. Также он управляет другими рефлекторными жизненно важными процессами - дыхание, секреция слюны и желудочного сока, глотание.

С помощью Варолиева моста осуществляется скоординированное движение глаз и мимических морщин.

Мозжечок контролирует двигательную и координационную активность организма.

Средний мозг представлен ножкой и четверохолмием (два слуховых и два зрительных бугра). С его помощью осуществляется ориентации в пространстве, слух и четкостью зрения, отвечает за мышцы глаз. Отвечает за рефлекторный поворот головы в сторону раздражителя.

Промежуточный мозг состоит из нескольких частей:

• Таламус отвечает за формирование чувств, например, боль или вкус. Кроме того, он заведует тактильными, слуховыми, обонятельными ощущениями и ритмами жизнедеятельности человека;
• Эпиталамус состоит из эпифиза, который контролирует суточные биологические ритмы, разделяя световой день на время бодрствования и время здорового сна. Обладает способностью обнаруживать световые волны сквозь кости черепа, в зависимости от их интенсивности, вырабатывает соответствующие гормоны и контролирует обменные процессы в организме человека;
• Гипоталамус отвечает за работу сердечных мышц, нормализацию температуры тела и артериального давления. С его помощью дается сигнал на выделение стрессовых гормонов. Отвечает за чувство голода, жажды, удовольствия и сексуальности.

Задняя доля гипофиз находится в области гипоталамуса и отвечает за выработку гормонов, от которых зависит половое созревание и работа репродуктивной системы человека.

Каждое полушарие отвечает за выполнение своих особенных задач. Например, правое большое полушарие накапливает в себе данные об окружающей среде и опыт общения с ней. Контролирует движение конечностей с правой стороны.

В левом большом полушарии находится речевой центр, отвечающий за речь человека, также оно контролирует аналитическую и вычислительную деятельность, а в его коре формируется абстрактное мышление. Аналогично правой части контролирует движение конечностей со своей стороны.

Строение и функция коры головного мозга напрямую зависят друг от друга, так извилины условно делят ее на несколько частей, каждая из которых выполняет определенные операции:

• височная доля, контролирует слух и обаяние;
• затылочная часть регулирует за зрение;
• в теменной формируются осязание и вкус;
• лобные части отвечают за речь, движение и сложные мыслительные процессы.

Лимбическая система состоит из обонятельных центров и гиппокампа, который отвечает за адаптацию организма к переменам и регулировку эмоциональной составляющей организма. С ее помощью создаются устойчивые воспоминания благодаря ассоциации звуков и запахов с определенным периодом времени, в течение которого происходили чувственные потрясения.

Кроме того, она контролирует за спокойный сон, сохранение данных в краткосрочной и долгосрочной памяти, за интеллектуальную деятельность, управление эндокринной и вегетативной нервной системой, участвует в образовании инстинкта размножения.

Как работает мозг человека

Работа головного мозга человека не прекращается даже во сне, известно, что у людей, находящихся в коме тоже функционируют некоторые отделы, о чем свидетельствуют их рассказы.

Основная работа этого органа производится с помощью больших полушарий, каждое из которых отвечает за определенную способность. Замечено, что полушария неодинаковы по размеру и функциям - правая часть отвечает за визуализацию и творческое мышление обычно больше левой части, отвечающей за логику и техническое мышление.

Известно, у мужчин масса мозга больше чем у женщин, но эта особенность не влияет на умственные способности. Например, этот показатель у Эйнштейна был ниже среднего, но его теменная зона, которая отвечает за познание и создание образов, была больших размеров, что позволило ученому разработать теорию относительности.

Некоторые люди наделены сверх способностями, это тоже заслуга этого органа. Эти особенности проявляются в высокой скорости письма или чтения, фотографической памяти и других аномалий.

Так или иначе, деятельность этого органа имеет огромное значение в осознанном управлении телом человека, а присутствие коры отличает человека от других млекопитающих.

Что, по мнению ученых постоянно возникает в головном мозге человека

Специалисты, изучающие психологические возможности мозга считают, что выполнение познавательных и мыслительных функций происходит в результате биохимических токов, однако, эта теория на настоящий момент подвергается сомнению, потому что этот орган - биологический объект и принцип механического действия не позволяет познать его природу окончательно.

Головной мозг является своеобразным штурвалом всего организма, выполняя ежедневно огромное количество задач.

Анатомо-физиологические особенности строения головного мозга является предметом изучения уже много десятилетий. Известно, что этот орган занимает особое место в строении ЦНС (центральной нервной системе) человека, а его характеристики для каждого человека разные, поэтому нельзя найти 2 абсолютно одинаково мыслящих людей.

Видео

Он находится в мозговом отделе черепа, который защищает его от механических повреждений. Снаружи мозг покрыт тремя мозговыми оболочками. Масса мозга у взрослого человека обычно составляет около 1400-1600 г (у новорожденных его масса 330-400 г).

По строению и функциям головной мозг подразделяют на пять отделов: передний, промежуточный, средний, мозжечок и продолговатый (рис.2). Все отделы головного мозга, исключая передний мозг, составляют ствол мозга, состоящий из белого вещества, в котором имеются скопления серого вещества - ядра, являющиеся центрами различных рефлекторных актов. В соответствии с выполняемыми функциями выделяют различные чувствительнее центры, центры вегетативных функций, двигательные центры, центры психических функций и т. п.

Рис.2 . Продольный разрез головного мозга: 1 - продолговатый мозг; 2 - варолиев мост; 3 - средний мозг; 4 - промежуточный мозг; 5 - гипофиз; 6 - четверохолмие; 7 - мозолистое тело; 8 - полушарие; 9 - мозжечок; 10 - червь.

От скоплений серого вещества разных отделов головного мозга отходит 12 пар черепно-мозговых нервов: обонятельный, зрительный, лицевой, слуховой и др. Все части головного мозга связаны друг с другом и со спинным мозгом проводящими путями, благодаря чему обеспечивается функционирование центральной нервной системы как единого целого. Спинномозговой канал продолжается в головном мозге, в котором он образует четыре расширения (желудочка), заполненных жидкостью.

Продолговатый мозг - жизненно важный отдел ЦНС, представляющий собой продолжение спинного мозга. Здесь расположены центры регуляции дыхания (центры вдоха и выдоха), сердечно-сосудистой деятельности, а также центры пищеварительных (слюноотделения, отделения желудочного и поджелудочного сока, жевания, сосания, глотания и др.) и защитных рефлексов (чихания, кашля, рвоты и др.). Повреждение продолговатого мозга приводит к мгновенной смерти в результате прекращения дыхания и остановки сердца.

Проводниковая функция продолговатого мозга заключается в передаче импульсов от спинного мозга в головной и в обратном направлении.

Мозжеиок и варолиев мост образуют задний мозг. Через мост проходят нервные пути, связывающие передний и средний мозг с продолговатым и спинным. Мозжечок состоит из двух полушарий, соединенных небольшим образованием - червем. Серое вещество мозга располагается на поверхности, образуя извилистую кору, а белое вещество находится внутри мозжечка, под корой. Ядра мозжечка обеспечивают координацию движений, сохранение равновесия и позы тела, регуляцию мышечного тонуса. Поражение мозжечка сопровождается понижением тонуса мышц, исчезновением точности и направленности движений. Деятельность мозжечка связана с осуществлением безусловных рефлексов и контролируется корой больших полушарий мозга.

Средний мозг размешен между варолиевым мостом, в который переходит продолговатый мозг, и промежуточным мозгом. На верхней стороне среднего мозга лежат две пары бугорков четверохолмия, в толще которых расположено серое вещество, а на поверхности - белое. В передней паре бугорков четверохолмия находятся первичные (подкорковые) рефлекторные центры зрения, а в задней паре бугорков - первичные рефлекторные центры слуха. Они обеспечивают ориентировочные рефлекторные реакции на световые и слуховые раздражители, выражающиеся в различных движениях тела, головы, глаз в сторону нового звукового или слухового раздражителя, В среднем мозге находятся также скопления тел нервных клеток (красное ядро), принимающие участие в регуляции тонуса скелетных мышц.

Промежуточный мозг расположен над средним мозгом и под большими полушариями переднего мозга. Он имеет два главных отдела: зрительные бугры (таламус) и подбугровую область (гипоталамус). В зрительных буграх находятся нейроны, отростки которых идут к коре больших полушарий мозга. С другой стороны к ним подходят волокна проводящих путей от всех центростремительных нейронов. Поэтому ни один центростремительный импульс, откуда бы он ни шел, не может пройти к коре больших полушарий, минуя зрительные бугры. Таким образом, через эту часть ствола мозга осуществляется связь всех рецепторов с корой больших полушарий. При разрушении таламуса наблюдается полная потеря чувствительности.

В гипоталамусе находятся центры, регулирующие все виды обмена веществ (белковый, жировой, углеводный, водно-солевой), теплопродукцию и теплоотдачу (центр терморегуляции), деятельность желез внутренней секреции. В гипоталамусе расположены подкорковые центры регуляции вегетативных функций, поддержания постоянства параметров внутренней среды организма (гомеостаза). В гипоталамусе находятся также центры насыщения, голода, жажды, удовольствия. Ядра гипоталамуса участвуют в регуляции чередования сна и бодрствования.

Передний мозг - самый крупный и развитый отдел головного мозга. Он представлен большими полушариями , миндалиной, гиппокампом, базальными ганглиями и перегородками . Снаружи полушария покрыты корой - слоем серого вещества мозга, толщина которого 1,5-4,5 мм. Около 16 млрд. клеток коры полушарий размещены в шесть слоев. Они различны по форме, размерам и выполняемым функциям.

Передний мозг, prosencephalon, развивается в связи с обонятельным рецептором и вначале (у водных животных) является чисто обонятельным мозгом, rhinencephalon. С переходом животных из водной среды в воздушную роль обонятельного рецептора возрастает, так как с его помощью определяются содержащиеся в воздухе химические вещества, сигнализирующие животному о добыче, опасности и других жизненно важных явлениях природы с далекого расстояния, - дистантный рецептор. Поэтому, а также благодаря развитию и совершенствованию других анализаторов передний мозг у наземных животных сильно разрастается и превосходит другие отделы центральной нервной системы, превращаясь из обонятельного мозга в орган, управляющий всем поведением животного.

Соответственно двум основным формам поведения: 1) инстинктивному, основанному на опыте вида (безусловные рефлексы), и 2) индивидуальному, основанному на опыте индивида (условные рефлексы), в переднем мозге развиваются две группы центров: 1) базальные, или подкорковые, ядра полушарий большого мозга; 2) кора большого мозга. В эти две группы центров переднего мозга поступают все нервные импульсы и к ним протягиваются все афферентные чувствительные пути, которые (за немногими исключениями) предварительно проходят через один общий центр - таламус, thalamus. Приспособление организма к среде путем изменения обмена веществ обусловило возникновение в переднем мозге высших центров, ведающих вегетативными процессами (гипоталамус, hypothalamus).

Одни из них являются чувствительными, воспринимающими возбуждение, приходящее с периферии от разных органов. Возбуждение двигательных клеток передается через спинной мозг соответствующим органам, например мышцам. Ассоциативные клетки связывают своими отростками разные участки коры, обеспечивая связь между чувствительными и двигательными зонами коры. В результате формируется адекватная форма ответной реакции человека.

Кора больших полушарий имеет извилины и борозды, которые значительно увеличивают ее поверхность - примерно до 1700-2500 см 2 . Три самые глубокие борозды делят каждое полушарие на четыре доли: лобную, теменную, височную й затылочную. Клетки коры трех разных видов и функций размещены неравномерно в разных ее участках, благодаря чему образуются так называемые зоны (поля) коры.

Так, слуховая зона коры расположена в височных долях и воспринимает импульсы от слуховых рецепторов.

Зрительная зона лежит в затылочных долях. Она воспринимает зрительные сигналы и формирует зрительные образы.

Обонятельная зона расположена на внутренней поверхности височных долей.

Чувствительная зона (болевой, температурной, тактильной чувствительности) размещена в теменных долях; ее поражение ведет к потере чувствительности.

Двигательный центр речи лежит в лобной доле левого полушария. Самая передняя часть лобных долей коры имеет центры, участвующие в формировании личностных качеств, творческих процессов и влечений человека. В коре замыкаются условнорефлекторные связи, поэтому она является органом приобретения и накопления жизненного опыта и приспособления организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Таким образом, кора больших полушарий переднего мозга - это высший отдел ЦНС, регулирующий и координирующий работу всех органов. Он является также материальной основой психической деятельности человека.

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

мозг человека - орган массой 1,3-1,4 кг, расположенный внутри черепной коробки. Мозг человека состоит из более ста миллиардов клеток-нейронов, образующих серое вещество или кору мозга - его обширный внешний слой. Отростки нейронов (нечто вроде проводов) - это аксоны, из которых состоит белое вещество мозга. Аксоны связывают нейроны друг с другом через дендриты.
Мозг взрослого человека потребляет около 20% всей энергии, которая необходима организму, в кто время как детский мозг потребляет около 50%.

Как мозг человека обрабатывает информацию?

Сегодня считается доказанным, что человеческий мозг одновременно может обрабатывать в среднем около 7 бит информации. Это могут быть отдельные звуки или визуальные сигналы, различаемые сознанием оттенки эмоций или мыслей. Минимальное время , необходимое для того, чтобы отличить один сигнал от другого составляет 1/18 секунды.
Таким образом, предел восприятия составляет 126 бит в секунду.
Условно, можно посчитать, что в течение жизни 70 лет человек обрабатывает 185 млрд бит информации, включая каждую мысль, воспоминание, действие.
Информация записывается в мозг посредством формирования нервных сетей (своего рода маршрутов).

Функции правого и левого полушария мозга

В мозгу человека существует своего рода «разделение труда» между полушариями.
Полушария работают параллельно. Например, левое отвечает за восприятие звуковой информации, а правое - зрительной.
Полушария соединяются волокнами, которые называются мозолистое тело

Как видно из картинки, все операции на рынке делает левое полушарие. Естественно, для получения профита с рынка, встает вопрос о достижении максимальной производительности функционирования левого полушария.
Существует несколько простых способов развития полушарий. Самый простой из них - увеличение объема работы, на которой ориентировано полушарие. Например, для развития логики Вам необходимо решать математические задачи, отгадывать кроссворды, а для развития воображения посещать кхудожественную галерею и т.п.
Как только вы нажали мышку правой рукой- значит сигнал к вам поступил из левого полушария.

Обработка эмоциональной информации происходит в правом полушарии.

Эмоции

За всеми греховными делами стоит нейротрансмиттер Допамин, от работы которого зависит удовольствие, которое мы получаем. . Измены, страсть, похоть, азарт, вредные привычки , гэмблинг , алкоголизм, мотивация - все это так или иначе связано с работой допамина в мозгу. Допамин передает информацию от нейрона к нейрону.

Допамин влияет на многие сферы нашей жизни: мотивация, память, способность к познанию, сон, настроение и т.д.

Любопытно, но допамин повышается в моменты стрессовых ситуаций.

Люди с пониженнным допамином в полосатом теле и префронтальной коре менее мотивированы, чем люди у которых допамин выше. Это доказано экспериментами на крысах .

Строение мозга человека

триединство мозга

Идею о триединстве мозга (Triune Brain) предложил в 60-е годы американский нейробиолог Пол Маклин. В соответствии с ней, мозг условно делится на три части:

• R-комплекс (древний, рептильный мозг). Состоит из ствола и мозжечка. Рептильный мозг управляет мышцами, равновесией и такими автономными функциями организма, как дыхание и сердцебиение. Он отвечает за бессознательное поведение, нацеленное на выживание, и реагирует непосредственно на определенные стимулы.
• Лимбическая система (мозг древних млекопитающих). Секция состоит из отделов, расположенных вокруг ствола мозга: мозжечковая миндалина, гипоталамус, гиппокамп. Лимбическая система отвечает за эмоции и чувства.
• Неокортекс (новая кора или мозг новых млекопитающих). Эта часть имеется только у млекопитающих. Некортекс - это тонкий слой, состоящий из 6 слоев нейронных клеток, которые окружают весь остальной мозг. Неокортекс отвечает за мышление высшего порядка.

белое и серое вещество

Серое вещество образовано телами нейронов. Белое вещество - это аксоны.
Белое и серое вещество мозга отвечают за память и мышление, логику, чувства и сокращения мышц.

префронтальная кора

Эту часть мозга также называют лобные доли.
Именно развитие префронтальной коры отличает человека от животного.
Префронтальная кора мозга человека отвечает за логику, за самоконтроль, за целеустремленность и концентрацию внимания.
На протяжении почти всей эволюционной истории человека, эта часть мозга отвечала за физические действия: хотьба, бег, хватание и т.п. (первичный самоконтроль). Но в процессе эволюции префронтальная кора увеличивалась в размерах, а связи с другими частями мозга разрастались.
Сейчас кора склоняет человека делать то, что сложнее, выходить из зоны комфорта. Если вы заставляете себя отказаться от сладкого, подняться с дивана и пойти побегать - это результат работы именно лобных долей. Вы бегаете и не едите сладкое, потому что у вас есть логические причины для этого, которые обрабатываются именно в этой части мозга.

Повреждения префронтальной коры приводят к потери силы воли. В психологии известен случай Финеаса Гейджа (1848), личность которого резко изменилась после повреждения мозга. Он стал ругаться, он стал импульсивен, стал неуважительно обращаться с друзьями, стал неприемлить ограничения и советы, придумывает массу планов и мгновенно теряет к ним интерес.

левая лобная доля - отвечает за положительные эмоции

«Левосторонние дети», т.е. те, у которых изначально левая часть более активна чем правая, более позитивны, чаще улыбаются и т.д. Такие младенцы активнее исследуют окружающий мир.
Интересно также и то, что левая часть коры отвечает за задачи «я буду», например, заставляет подняться с дивана и пойти побегать.

правая лобная долая - отвечает за негативные эмоции. Повреждение правого полушария (отключение правой доли) может вызывать эйфории.

Эксперимент: при просмотре приятных картинок, импульсный томограф фиксирует изменения в потреблении глюкозы мозгом и записывает их как светлые пятна на фотографиях левой стороны мозга.
Правая часть коры отвечает за задачи «я не буду», например позволяет вам справляться с желанием выкурить сигарету, съесть пирожное и т.п.

центр префронтальной коры - «следит» за целями и устремлениями человека. Решает, чего вы на самом деле хотите.

мозжечковая миндалина - защитные эмоциональные реакции (в т.ч. «эгобарьер»). Находится в глубине мозга. ММ. человека не слишком отличается от ММ низших млекопитающих и работает бессознательно.

Включает центр управления, мобилизующий тело в ответ на страх.

базальное ядро - отвечат за привычки, на которые мы полагаемся в повседневной жизни.

срединная височная доля - отвечает за познавательные доли.

гиппокамп

гиппокамп - это структура в медиальном височном отделе мозга, похожая на пару подков. Гиппокамп позволяет усваивать и запоминать новую информацию. Исследования ученых показали, что размер гиппокампа напрямую связан с уровнем самооценки человека и чувством контроля над собственной жизнью.

Повреждение гиппокампа может вызывать припадки

Прослушивание музыки задействует: слуховую зону коры мозга, таламус, переднюю часть теменной доли коры.

островок Рейля

островок Рейля - один из ключевых участков мозга, анализирует физиологическое состояние организма и трансформирует результаты этого анализа в субъективные ощущения, которые заставляют нас действовать, например говорить или мыть машину. Передняя часть островка Рейля превращает сигналы организма в Эмоции. Исследования мозга на МРТ показали, что запахи, вкус, осязательные ощущения, боль и усталость возбуждают островок Рейля .

зона Брока

Зона Брока - область, которая контролирует органы речи. У правшей зона Брока расположена в левом полушарии, у левшей - в правом.

Система поощрения мозга

Когда мозг замечает возможность награды, он выделяет нейромедиатор дофамин.
Дофамин - основа системы подкрепления (вознаграждения) человека.
Дофамин сам по себе не вызывает счастья - он, скорее, возбуждает (Это доказал в 2001 году ученый Брайан Кнутсон).
Выделение дофамина дает резвость, бодрость, увлечение - в общем, мотивирует.
Дофамин побуждает к действию, но не вызывает счастье.
Соблазнительная еда, запах кофе, - все чего мы желаем - все запускает систему подкрепления.
Дофамин - основа всех зависимостей человека (алкоголизм, никотиновая, игровая, лудомания и т.п.)
Нехватка допамина приводит к депрессиям. Болезнь Паркинсона приводит к недостатку дофамина.

Различие мозга у мужчин и женщин

Мозг мужчины и женщины различаются:

Мужчины имеют лучшую двигательную функцию и пространственную функцию, лучше концентрируются на одной мысли, лучше обрабатывают зрительные стимулы.
У женщин лучше память, они более социально адаптированы и лучше справляются с несколькими делами одновременно. Женщины лучше распознают чужое настроение и проявляют больше эмпатии.
Эти различия обусловлены разным устройством связей в головном мозгу (см. картинку)

Старение мозга человека

С годами работа работа мозга ухудшается. Мышление замедляется, а память ухудшается. Это связано с тем, что нейроны выходят на связь друг с другом уже не так быстро. Уменьшается концентрация нейротрансмиттеров и число дендритов, и из-за этого нервные клетки хуже улавливают сигналы от соседей. Удерживать подолгу информацию становится все затруднительнее. Пожилые люди дольше обрабатывают информацию, чем молодые.

Тем не менее мозг поддается тренировке. Исследования показали, что 10 занятий по часу в неделю, в ходе которых люди тренируют память или упражняются в рассуждениях, заметно усиливают когнитивные способности .

В то же время, в период 35-50 лет мозг бывает особенно эластичен. Человек упорядочивает информацию, накопленную за долгие годы жизни. К этому времени в мозгу разрастаются глиальные клетки (мозговой клей), - белое вещество, покрывающее аксоны, которое обеспечивает связь между клетками. Количество белого вещества максимально в период 45-50 лет. Это объясняет почему в этом возрасте люди рассуждают лучше тех, кто младше или старше.

Продолговатый мозг можно спутать с функциями спинного мозга! В ядрах серого вещества (скопление дендритов) находятся центры защитных рефлексов - мигательного и рвотного, кашель, чихание, а также продолговатые мозг позволяет делать вдох и выдох, выделять слюну (на автоматизме, контролировать данный рефлекс мы не можем), глотать, выделять желудочный сок - тоже на автоматизме. Продолговатый мозг выполняет рефлекторную и проводящую функции.

Мост отвечает за движение глазных яблок и мимику.

Мозжечок отвечает за координацию движения.

Средний мозг отвечает за четкость зрения и слуха. Он регулирует величину зрачка, кривизну хрусталика. Регулирует мышечный тонус. В нём находятся центры ориентировочного рефлекса

Передний мозг - самый большой отдел головного мозга, который делится на две половины.

1) Промежуточный мозг , который делится на три части:

a) Верхняя

б) Нижняя (она же гипотоламус) - регулирует обмен веществ и энергии, то есть: голодание - насыщение, жажда - утоление.

в) Центральная (таламус) - тут происходит первая обработка информации от органов чувств.

2) Большие полушария головного мозга

а) Левое полушарие - у правшей здесь находятся центры речи, а также левое полушарие отвечает за движение правой ноги, правой руки и т.д

б) Правое полушарие - у правшей здесь воспринимается обстановка в целов (на каком расстоянии забор, какого он объёма и т.д), а так же отвечает за движение левой ноги, левой руки и т.д

Затылочная доля - местонахождение зрительных зон, образованных нейронами.

Височная доля - местонахождение слуховых зон.

Теменная доля - отвечает за кожно-мышечную чувствительность.

Внутренняя поверхность височных долей - обонятельные и вкусовые зоны.

Лобные доли передней части - активное поведение.

Впереди центральной извилины - двигательная зона.

Вегетативная нервная система. По своему строению и свойствам вегетативная нервная система(ВНС) отличается от соматической (СНС) следующими особенностями:

1. Центры ВНС расположены в разных отделах ЦНС: в среднем и продолговатом отделах головного мозга, грудино-поясничных и крестцовых сегментах спинного мозга. Нервные волокна, отходящие от ядер среднего и продолговатого мозга и из крестцовых сегментов спинного мозга, образуют парасимпатический отдел ВНС. Волокна, выходящие из ядер боковых рогов грудино-поясничных сегментов спинного мозга, образуютсимпатический отдел ВНС.

2. Нервные волокна, выйдя из ЦНС, не доходят до иннервируемого органа, а прерываются и вступают в контакт с дендритом другой нервной клетки, нервное волокно которой уже доходит до иннервируемого органа. В местах контакта скопления тел нервных клеток образуют узлы, или ганглии, ВНС. Таким образом, периферическая часть двигательных симпатических и парасимпатических нервных путей построена из двух последовательно идущих друг за другом нейронов (рис. 13.3). Тело первого нейрона находится в ЦНС, тело второго - в вегетативном нервном узле (ганглии). Нервные волокна первого нейрона называютпреганглионарны-ми, второго -постганглионарными

.

Рис.3. Схема рефлекторной дуги соматического (а) и вегетативного (6) рефлексов: 1 - рецептор; 2 - чувствительный нерв; 3 - центральная нервная система; 4 - двигательный нерв; 5 -рабочий орган -мышца, железа; К - контактный (вставочный) нейрон; Г - вегетативный ганглий; 6,7 - пред- и постганглионарное нервное волокно.

3. Ганглии симпатического отдела ВНС располагаются по обе стороны позвоночника, образуя две симметричные цепи нервных узлов, соединенные друг с другом. Ганглии парасимпатического отдела ВНС находятся в стенках иннервируемых органов или вблизи них. Поэтому в парасимпатическом отделе ВНС пост-ганглионарные волокна в отличие от симпатических короткие.

4. Нервные волокна ВНС в 2-5 раз тоньше волокон СНС. Их диаметр составляет 0,002-0,007 мм, поэтому скорость проведения возбуждения по ним меньшая, чем по волокнам СНС, и достигает лишь 0,5- 18 м/с (для волокон СНС - 30-120 м/с). Большинство внутренних органов обладает двойной иннервацией, т. е. к каждому из них подходят нервные волокна как симпатического, так и парасимпатического отделов ВНС. Они оказывают противоположное воздействие на работу органов. Так, возбуждение симпатических нервов учащает ритм сокращений сердечной мышцы, сужает просвет кровеносных сосудов. Обратное действие связано с возбуждением парасимпатических нервов. Смысл двойной иннервации внутренних органов кроется в непроизвольности сокращений гладкой мускулатуры стенок. В этом случае надежную регуляцию их деятельности может обеспечить только двойная иннервация, оказывающая противоположный эффект.