Човешкият мозък, органът, който координира и регулира всички жизнени функции на тялото и контролира поведението. Всички наши мисли, чувства, усещания, желания и движения са свързани с работата на мозъка и ако тя не функционира, човек отива в вегетативно състояние: способността за всякакви действия, усещания или реакции към външни влияния се губи. Тази статия се фокусира върху човешкия мозък, по-сложен и високо организиран от мозъка на животните. Въпреки това, съществуват значителни сходства в структурата на човешкия мозък и други бозайници, както, всъщност, повечето видове гръбначни животни.
Централната нервна система (ЦНС) се състои от мозъка и гръбначния мозък. Тя е свързана с различни части на тялото чрез периферни нерви - двигателни и сетивни. Виж също НЕРВНА СИСТЕМА.
Мозъкът е симетрична структура, както повечето други части на тялото. При раждане теглото му е около 0,3 кг, докато при възрастен е около. 1,5 кг. При външен преглед на мозъка вниманието привличат две големи полукълба, които крият по-дълбоките образувания. Повърхността на полукълба е покрита с жлебове и витки, които увеличават повърхността на кората (външния слой на мозъка). Зад малък мозък е поставена, повърхността на която е по-тънко нарязана. Под големите полукълба се намира мозъчният ствол, който преминава в гръбначния мозък. Нервите напускат ствола и гръбначния мозък, по които се предава информация от вътрешните и външните рецептори към мозъка и сигналите към мускулите и жлезите протичат в обратна посока. 12 чифта черепни нерви се отдалечават от мозъка.
Вътре в мозъка се различава сивото вещество, състоящо се главно от тела на нервните клетки и образуващи кора, и бяла материя - нервните влакна, които образуват проводящи пътища (тракти), свързващи различни части на мозъка, и също образуват нерви, които излизат извън централната нервна система и отиват на различни органи.
Мозъкът и гръбначният мозък са защитени от костни случаи - черепа и гръбначния стълб. Между веществото на мозъка и костните стени има три черупки: външната - дура матер, вътрешната - мека, а между тях - тънката арахноида. Пространството между мембраните е изпълнено с цереброспинална (цереброспинална) течност, която е сходна по състав с кръвната плазма, произведена в интрацеребралните кухини (вентрикули на мозъка) и циркулира в мозъка и гръбначния мозък, снабдявайки я с хранителни вещества и други фактори, необходими за жизнената дейност.
Кръвоснабдяването на мозъка се осигурява предимно от каротидните артерии; в основата на мозъка, те са разделени на големи клони, които отиват в различните му раздели. Въпреки че теглото на мозъка е само 2,5% от телесното тегло, то постоянно, ден и нощ, получава 20% от кръвта, циркулираща в тялото и съответно кислород. Енергийните резерви на самия мозък са изключително малки, така че е изключително зависим от снабдяването с кислород. Има защитни механизми, които могат да поддържат мозъчния кръвоток в случай на кървене или нараняване. Особеност на мозъчното кръвообращение е и наличието на т.нар. кръвно-мозъчна бариера. Състои се от няколко мембрани, ограничаващи пропускливостта на съдовите стени и потока на много съединения от кръвта в веществото на мозъка; по този начин тази бариера изпълнява защитни функции. Например, много лекарствени вещества не проникват през нея.
МЕХАНИЧНИ КЛЕТКИ
ЦНС клетките се наричат неврони; тяхната функция е обработка на информация. В човешкия мозък от 5 до 20 милиарда неврони. Структурата на мозъка включва също глиални клетки, има около 10 пъти повече от невроните. Глия запълва пространството между невроните, оформяйки поддържащата рамка на нервната тъкан, и също изпълнява метаболитни и други функции.
Невронът, както всички други клетки, е заобиколен от полупропусклива (плазмена) мембрана. От клетъчното тяло се отклоняват два вида процеси - дендрити и аксони. Повечето неврони имат много разклоняващи се дендрити, но само един аксон. Дендритите обикновено са много къси, а дължината на аксона варира от няколко сантиметра до няколко метра. Тялото на неврона съдържа ядрото и другите органели, също както и в други клетки на тялото (виж също CELL).
Нервни импулси.
Предаването на информация в мозъка, както и на нервната система като цяло, се извършва чрез нервни импулси. Те се разпространяват по посока от тялото на клетката до крайната част на аксона, която може да се разклони, образувайки набор от завършвания в контакт с други неврони през тесен процеп, синапса; предаването на импулси през синапса се медиира от химични вещества - невротрансмитери.
Нервният импулс обикновено произхожда от дендрити - тънки разклонителни процеси на неврон, които се специализират в получаването на информация от други неврони и го предават на тялото на неврон. На дендритите и в по-малък брой има хиляди синапси върху клетъчното тяло; тя е чрез синапсите на аксоните, пренасящи информация от тялото на неврона, предаваща я на дендритите на други неврони.
Краят на аксона, който формира пресинаптичната част на синапса, съдържа малки везикули с невротрансмитер. Когато импулсът достигне пресинаптичната мембрана, невротрансмитерът от везикула се освобождава в синаптичната цепнатина. Краят на аксона съдържа само един вид невротрансмитер, често в комбинация с един или няколко вида невромодулатори (виж по-долу Мозъчна неврохимия).
Невротрансмитерът, освободен от пресинаптичната мембрана на аксона, се свързва с рецепторите на дендритите на постсинаптичния неврон. Мозъкът използва различни невротрансмитери, всеки от които е свързан с неговия специфичен рецептор.
Рецепторите на дендритите са свързани с канали в полупропусклива постсинаптична мембрана, която контролира движението на йони през мембраната. В покой, невронът има електрически потенциал от 70 миливолта (потенциал за почивка), докато вътрешната страна на мембраната е отрицателно заредена по отношение на външната. Въпреки че има различни медиатори, всички те имат стимулиращ или инхибиторен ефект върху постсинаптичния неврон. Стимулиращият ефект се осъществява чрез повишаване на потока на определени йони, главно натрий и калий, през мембраната. В резултат на това отрицателният заряд на вътрешната повърхност намалява - настъпва деполяризацията. Спирачният ефект възниква главно чрез промяна в потока на калий и хлорид, в резултат на което отрицателният заряд на вътрешната повърхност става по-голям, отколкото в покой, и се появява хиперполяризация.
Функцията на неврона е да интегрира всички влияния, възприемани чрез синапсите върху тялото и дендритите. Тъй като тези влияния могат да бъдат възбудителни или инхибиторни и да не съвпадат във времето, невронът трябва да изчисли общия ефект на синаптичната активност като функция на времето. Ако възбудителният ефект преобладава над инхибиторния и деполяризацията на мембраната надвишава праговата стойност, се активира определена част от невронната мембрана - в областта на основата на своя аксон (аксонов туберкул). Тук, в резултат на отварянето на канали за натриеви и калиеви йони, възниква потенциал за действие (нервен импулс).
Този потенциал се простира по протежение на аксона до края му със скорост от 0.1 m / s до 100 m / s (колкото по-дебел е аксонът, толкова по-висока е скоростта на провеждане). Когато потенциалът за действие достигне края на аксона, се активира друг вид йонни канали, в зависимост от потенциалната разлика, калциевите канали. Според тях, калций влиза в аксона, което води до мобилизиране на везикули с невротрансмитер, който се приближава до пресинаптичната мембрана, слива се с него и освобождава невротрансмитера в синапса.
Миелинови и глиални клетки.
Много аксони са покрити с миелинова обвивка, която се образува от многократно усукана мембрана на глиалните клетки. Миелинът се състои главно от липиди, което придава характерен вид на бялото вещество на мозъка и гръбначния мозък. Благодарение на миелиновата обвивка се увеличава скоростта на действие на потенциала на действие по аксона, тъй като йони могат да се движат през аксонната мембрана само на места, които не са покрити с миелин - т.нар. прихващания Ранвие. Между прихващанията импулсите се провеждат по протежение на миелиновата обвивка, както чрез електрически кабел. Тъй като отварянето на канала и преминаването на йони през него отнема известно време, премахването на постоянното отваряне на каналите и ограничаването на техния обхват до малки мембранни участъци, които не са покрити от миелин, ускорява провеждането на импулси по аксона с около 10 пъти.
Само част от глиалните клетки участват в образуването на миелиновата обвивка на нервите (клетки на Schwann) или нервните пътища (олигодендроцити). Много по-многобройни глиални клетки (астроцити, микроглиоцити) изпълняват други функции: формират поддържащия скелет на нервната тъкан, осигуряват неговите метаболитни нужди и се възстановяват от наранявания и инфекции.
КАК РАБОТИ МОЗЪК
Обмислете един прост пример. Какво става, когато вземем молив на масата? Светлината, отразена от молива, се фокусира в окото с лещата и се насочва към ретината, където се появява изображението на молива; тя се възприема от съответните клетки, от които сигналът отива към главните сензорни предавателни ядра на мозъка, разположени в таламуса (зрителния тубур), главно в тази част, която се нарича странично геникулиращо тяло. Има активирани многобройни неврони, които отговарят на разпределението на светлината и тъмнината. Аксоните на невроните на латералното коляно тяло отиват в първичната зрителна кора, разположена в тилния дял на големите полукълба. Импулсите, които идват от таламуса към тази част на кората, се трансформират в сложна последователност от изхвърляния на кортикални неврони, някои от които реагират на границата между молива и масата, други към ъглите в моливния образ и т.н. От първичната зрителна кора информацията за аксоните навлиза в асоциативния визуален кортекс, където се извършва разпознаване на образи, в този случай молив. Разпознаването в тази част на кората се основава на предварително натрупаното познание за външните очертания на обектите.
Планирането на движението (т.е. вземане на молив) вероятно се случва в кората на предните дялове на мозъчните полукълба. В същата област на кората се намират моторните неврони, които дават команди на мускулите на ръката и пръстите. Подходът на ръката към молива се контролира от зрителната система и интерорецепторите, които възприемат положението на мускулите и ставите, информацията от която влиза в централната нервна система. Когато вземем молив в ръка, рецепторите на върха на пръстите, които възприемат натиска, ни казват дали пръстите държат молива добре и какво усилие трябва да бъде задържането му. Ако искаме да напишем името си с молив, трябва да активираме друга информация, съхранявана в мозъка, която осигурява това по-сложно движение, а визуалният контрол ще помогне да се увеличи точността му.
В примера по-горе, може да се види, че извършването на сравнително просто действие включва обширни области на мозъка, простиращи се от кората до подкорковите области. С по-сложни поведения, свързани с реч или мислене, се активират други невронни вериги, обхващащи дори по-обширни области на мозъка.
ОСНОВНИ ЧАСТИ НА МОЗГА
Мозъкът може да бъде разделен на три основни части: предния мозък, мозъчния ствол и малкия мозък. В предния мозък се отделят мозъчните полукълба, таламусът, хипоталамусът и хипофизната жлеза (една от най-важните невроендокринни жлези). Мозковият ствол се състои от продълговатия мозък, моста (pons) и средния мозък.
Големи полукълба
- най-голямата част от мозъка, компонентът при възрастни около 70% от теглото му. Обикновено полукълбите са симетрични. Те са взаимосвързани с масивен сноп от аксони (corpus callosum), осигуряващ обмен на информация.
Всяко полукълбо се състои от четири лоба: предна, теменна, темпорална и тилна. Кортексът на предните дялове съдържа центрове, които регулират локомоторната активност, както и, вероятно, центрове за планиране и предвиждане. В кората на теменните дялове, разположени зад фронта, има зони на телесни усещания, включително усещане за допир и чувство на ставите и мускулите. Встрани от теменния дял се присъединява временното, в което се намира първичната слухова кора, както и центровете на речта и други по-високи функции. Задната част на мозъка заема тилната част, разположена над малкия мозък; кората му съдържа зони на зрителни усещания.
Зоните на кората, които не са пряко свързани с регулирането на движенията или анализа на сензорната информация, се наричат асоциативен кортекс. В тези специализирани зони се формират асоциативни връзки между различни области и части на мозъка и информацията, която идва от тях, е интегрирана. Асоциативната кора осигурява такива сложни функции като учене, памет, реч и мислене.
Подкоркови структури.
Под кората се намират редица важни мозъчни структури или ядра, които са групи от неврони. Те включват таламуса, базалните ганглии и хипоталамуса. Таламусът е основното сензорно предаващо ядро; той получава информация от сетивата и от своя страна го препраща към подходящите части на сетивната кора. Съществуват и неспецифични зони, които са свързани с почти целия кортекс и вероятно осигуряват процесите на неговото активиране и поддържане на будност и внимание. Базалните ганглии са съвкупност от ядра (така наречената черупка, бледа топка и опашното ядро), които участват в регулирането на координирани движения (започват и спират).
Хипоталамусът е малка област в основата на мозъка, която се намира под таламуса. Богат на кръв, хипоталамусът е важен център, който контролира хомеостатичните функции на тялото. Той произвежда вещества, които регулират синтеза и отделянето на хипофизни хормони (виж също ХИПОФИЗА). В хипоталамуса има много ядра, които изпълняват специфични функции, като регулиране на метаболизма на водата, разпределение на съхранените мазнини, телесна температура, сексуално поведение, сън и будност.
Мозъчен ствол
разположени в основата на черепа. Той свързва гръбначния стълб с предния мозък и се състои от продълговатия мозък, моста, средата и междинен мозък.
През средния и междинен мозък, както и през целия ствол, преминават моторните пътища, водещи до гръбначния мозък, както и някои чувствителни пътеки от гръбначния стълб до горните части на мозъка. Под средния мозък има мост, свързан с нервни влакна с малкия мозък. Най-долната част на тялото - медулата - директно преминава в гръбначния мозък. В продълговатия мозък се намират центрове, които регулират активността на сърцето и дишането, в зависимост от външните обстоятелства, както и контролират кръвното налягане, стомашната и чревната подвижност.
На нивото на ствола пътищата, свързващи всяко мозъчно полукълбо с малкия мозък, се пресичат. Следователно, всяко от полукълбите контролира противоположната страна на тялото и е свързано с противоположното полукълбо на малкия мозък.
малък мозък
намира се под тилната част на мозъчните полукълба. Чрез пътеките на моста той е свързан с горните части на мозъка. Малък мозък регулира фините автоматични движения, координирайки дейността на различни мускулни групи при извършване на стереотипни поведенчески действия; той също постоянно контролира положението на главата, торса и крайниците, т.е. поддържане на баланса. Според последните данни, малкият мозък играе много важна роля в формирането на двигателни умения, спомагайки за запаметяването на последователността на движенията.
Други системи.
Лимбичната система е широка мрежа от взаимосвързани области на мозъка, които регулират емоционалните състояния, както и осигуряват учене и памет. Ядрата, формиращи лимбичната система, включват амигдалата и хипокампа (включени в темпоралния лоб), както и хипоталамуса и така нареченото ядро. прозрачен септум (разположен в субкортикалните области на мозъка).
Ретикуларната формация е мрежа от неврони, простиращи се по целия ствол до таламуса и допълнително свързани с обширни области на кората. Участва в регулирането на съня и будността, поддържа активното състояние на кората и допринася за фокусирането на вниманието върху определени обекти.
МОЗКОВА ЕЛЕКТРИЧЕСКА ДЕЙНОСТ
С помощта на електроди, поставени на повърхността на главата или въведени в веществото на мозъка, е възможно да се фиксира електрическата активност на мозъка, дължаща се на отделянето на клетките. Записването на електрическата активност на мозъка с електроди върху повърхността на главата се нарича електроенцефалограма (ЕЕГ). Това не позволява да се запише разтоварването на отделен неврон. Само в резултат на синхронизираната активност на хиляди или милиони неврони, на записаната крива се появяват забележими колебания (вълни).
При постоянна регистрация на ЕЕГ се откриват циклични промени, отразяващи общото ниво на активност на индивида. В състояние на активно будност, ЕЕГ улавя нискоамплитудни неритмични бета вълни. В състояние на спокойна будност със затворени очи, преобладават алфа вълни с честота 7–12 цикъла в секунда. Появата на сън се индикира от появата на бавно вълни с висока амплитуда (делта вълни). По време на сънища на ЕЕГ се появяват бета вълни и на основата на ЕЕГ може да се създаде фалшиво впечатление, че човекът е буден (оттук и терминът "парадоксален сън"). Сънищата често са съпроводени с бързи движения на очите (със затворени клепачи). Затова сънуването се нарича също сън с бързи движения на очите (виж също SLEEP). ЕЕГ ви позволява да диагностицирате някои заболявания на мозъка, по-специално епилепсия (вижте ЕПИЛЕПСИЯ).
Ако регистрирате електрическата активност на мозъка по време на действието на даден стимул (визуален, слухов или тактилен), можете да идентифицирате така наречените. предизвикани потенциали - синхронни разряди на определена група неврони, възникващи в отговор на специфичен външен стимул. Изследването на евокираните потенциали дава възможност да се изясни локализацията на мозъчните функции, по-специално да се свърже функцията на речта с определени участъци от темпоралния и фронталния дял. Това изследване също помага да се оцени състоянието на сензорните системи при пациенти с нарушена чувствителност.
МОЗЪЧНА НЕВРОХИМИЯ
Най-важните невротрансмитери на мозъка са ацетилхолин, норепинефрин, серотонин, допамин, глутамат, гама-аминомаслена киселина (GABA), ендорфини и енкефалини. В допълнение към тези добре известни вещества, голям брой други, които все още не са проучени, вероятно функционират в мозъка. Някои невротрансмитери действат само в определени области на мозъка. По този начин ендорфините и енкефалините се откриват само в пътищата, водещи до импулси на болка. Други медиатори, като глутамат или GABA, са по-широко разпространени.
Действието на невротрансмитерите.
Както вече беше отбелязано, невротрансмитерите, действащи върху постсинаптичната мембрана, променят неговата проводимост за йони. Често това се случва чрез активиране в постсинаптичния неврон на втората "медиаторна" система, например, цикличен аденозин монофосфат (сАМР). Действието на невротрансмитерите може да се модифицира под влияние на друг клас неврохимични вещества - пептидни невромодулатори. Освободени от пресинаптичната мембрана едновременно с медиатора, те имат способността да усилват или по друг начин да променят ефекта на медиаторите върху постсинаптичната мембрана.
Наскоро откритата система ендорфин-енкефалин е важна. Енкефалини и ендорфини са малки пептиди, които инхибират провеждането на болкови импулси чрез свързване към рецепторите в ЦНС, включително в по-високите зони на кората. Това семейство невротрансмитери потиска субективното усещане за болка.
Психоактивни лекарства
- вещества, които могат специфично да се свързват с определени рецептори в мозъка и да причиняват промени в поведението. Идентифицирани са няколко механизма на тяхното действие. Някои влияят на синтеза на невротрансмитерите, други - на тяхното натрупване и освобождаване от синаптичните везикули (например амфетаминът причинява бързо освобождаване на норепинефрин). Третият механизъм е да се свързва с рецепторите и да имитира действието на естествен невротрансмитер, например, ефектът на LSD (диетиламид на лизергинова киселина) се обяснява с неговата способност да се свързва със серотониновите рецептори. Четвъртият тип лекарствено действие е блокада на рецепторите, т.е. антагонизъм с невротрансмитери. Такива широко използвани антипсихотици като фенотиазини (например, хлорпромазин или аминазин) блокират допаминовите рецептори и по този начин намаляват ефекта на допамина върху постсинаптичните неврони. И накрая, последният общ механизъм на действие е инхибирането на инактивирането на невротрансмитери (много пестициди предотвратяват инактивирането на ацетилхолин).
Отдавна е известно, че морфинът (пречистен продукт от опиев мак) има не само изразен аналгетичен (аналгетичен) ефект, но и способността да причинява еуфория. Затова се използва като лекарство. Действието на морфина е свързано с неговата способност да се свързва с рецепторите на човешката ендорфин-енкефалинова система (вж. Също DRUG). Това е само един от многото примери за това, че химично вещество от различен биологичен произход (в случая от растителен произход) може да повлияе върху функционирането на мозъка на животните и хората, взаимодействайки със специфични невротрансмитерни системи. Друг добре известен пример е кураре, получен от тропическо растение и способен да блокира ацетилхолиновите рецептори. Индианците от Южна Америка са намазали главите на кураре, като използват парализиращия му ефект, свързан с блокадата на невромускулната трансмисия.
ИЗСЛЕДВАНИЯ НА МОЗГА
Изследването на мозъка е трудно поради две основни причини. Първо, мозъкът, безопасно защитен от черепа, не може да бъде достъпен директно. Второ, невроните на мозъка не се регенерират, така че всяка намеса може да доведе до необратими щети.
Въпреки тези трудности, мозъчните изследвания и някои форми на нейното лечение (предимно неврохирургична интервенция) са известни още от древността. Археологическите находки показват, че още в древността човекът е разбил черепа, за да получи достъп до мозъка. Особено интензивно изследване на мозъка е проведено по време на войни, когато е било възможно да се наблюдават различни наранявания на главата.
Увреждането на мозъка в резултат на нараняване на фронта или увреждане в мирно време е вид експеримент, при който някои части на мозъка са унищожени. Тъй като това е единствената възможна форма на "експеримент" върху човешкия мозък, друг важен метод за изследване е експерименти върху лабораторни животни. Наблюдавайки поведенческите или физиологичните последствия от увреждането на дадена мозъчна структура, може да се прецени неговата функция.
Електрическата активност на мозъка при опитни животни се записва, използвайки електроди, поставени на повърхността на главата или мозъка или въведени в веществото на мозъка. По този начин е възможно да се определи активността на малки групи от неврони или отделни неврони, както и да се идентифицират промените в йонните потоци през мембраната. С помощта на стереотаксично устройство, което ви позволява да влезете в електрода в определена точка в мозъка, се изследват неговите недостъпни дълбочини.
Друг подход е да се отстранят малки участъци от жива мозъчна тъкан, след което съществуването му се поддържа като парче, поставено в хранителна среда, или клетките се разделят и изследват в клетъчни култури. В първия случай можете да изследвате взаимодействието на невроните, а във втория - активността на отделните клетки.
Когато се изследва електрическата активност на отделните неврони или техните групи в различни участъци на мозъка, първоначално се регистрира първоначалната активност, след което се определя ефектът от определен ефект върху функцията на клетките. Съгласно друг метод, чрез имплантирания електрод се прилага електрически импулс, за да се активира изкуствено най-близките неврони. Така можете да изучавате ефектите на някои области на мозъка върху другите му области. Този метод на електрическа стимулация е полезен при изследването на системи за активиране на стъбло, преминаващи през средния мозък; използва се и когато се опитва да разбере как процесите на учене и памет се осъществяват на синаптично ниво.
Преди сто години стана ясно, че функциите на лявото и дясното полукълбо са различни. Френски хирург П. Брок, който наблюдава пациенти с мозъчно-съдов инцидент (инсулт), установява, че само пациенти с увреждане на лявото полукълбо страдат от речево нарушение. Продължават проучванията на специализацията на полукълбите, като се използват други методи, например запис на ЕЕГ и предизвикани потенциали.
През последните години се използват сложни технологии за получаване на изображения (визуализации) на мозъка. Така компютърната томография (КТ) революционизира клиничната неврология, позволявайки in vivo да се получи детайлно (пластово) изображение на мозъчни структури. Друг метод на изобразяване - позитронна емисионна томография (PET) - дава картина на метаболитната активност на мозъка. В този случай в човек се въвежда краткотраен радиоизотоп, който се натрупва в различни части на мозъка, и колкото повече, толкова по-висока е тяхната метаболитна активност. С помощта на PET се установи също, че речевите функции на по-голямата част от изследваните се свързват с лявото полукълбо. Тъй като мозъкът работи с огромен брой паралелни структури, PET предоставя такава информация за мозъчните функции, които не могат да бъдат получени с единични електроди.
По правило изследванията на мозъка се провеждат с помощта на комбинация от методи. Например, американският невробиолог R. Sperri, със служители, се използва като процедура за лечение, за да се съкрати corpus callosum (сноп от аксони, свързващи двете полукълба) при някои пациенти с епилепсия. Впоследствие, при тези пациенти с "разцепен" мозък се изследва полусферична специализация. Установено е, че за речта и други логически и аналитични функции доминиращото господстващо (обикновено ляво) полукълбо е отговорно, докато доминантното полукълбо анализира пространствено-времевите параметри на външната среда. Така се активира, когато слушаме музика. Мозаичната картина на мозъчната активност предполага, че има много специализирани области в кората и подкорковите структури; едновременната активност на тези области потвърждава концепцията за мозъка като изчислително устройство с паралелна обработка на данни.
С появата на нови изследователски методи, идеите за мозъчните функции вероятно ще се променят. Използването на устройства, които ни позволяват да получим "карта" на метаболитната активност на различни части на мозъка, както и използването на молекулярни генетични подходи, трябва да задълбочат познанията ни за процесите, протичащи в мозъка. Виж също невропсихология.
СРАВНИТЕЛНА АНАТОМИЯ
При различни видове гръбначни, мозъкът е забележително подобен. Ако направим сравнения на нивото на невроните, ние откриваме различно сходство на такива характеристики като използваните невротрансмитери, флуктуации в йонните концентрации, клетъчни типове и физиологични функции. Фундаменталните различия се разкриват само в сравнение с безгръбначните. Невроните безгръбначни са много по-големи; често те са свързани помежду си не чрез химикали, а с електрически синапси, които рядко се срещат в човешкия мозък. В нервната система на безгръбначните се откриват някои невротрансмитери, които не са характерни за гръбначните животни.
Сред гръбначните, разликите в структурата на мозъка се отнасят главно до съотношението на отделните му структури. Оценявайки приликите и разликите в мозъка на рибите, земноводните, влечугите, птиците, бозайниците (включително хората), е възможно да се изведат няколко общи модела. Първо, всички тези животни имат еднаква структура и функции на невроните. Второ, структурата и функциите на гръбначния мозък и мозъчния ствол са много сходни. Трето, еволюцията на бозайниците е придружена от ясно изразено увеличение на кортикалните структури, които достигат максимално развитие при приматите. При земноводните кортексът представлява само малка част от мозъка, докато при хората тя е доминираща структура. Смята се обаче, че принципите на функциониране на мозъка на всички гръбначни животни са почти еднакви. Разликите се определят от броя на интерневроновите връзки и взаимодействия, което е по-високо, толкова по-сложен е мозъкът. Вж. Също СРАВНЕНИЕ НА АНАТОМИЯТА.
Човешкият мозък
Човешкият мозък (лат. Encephalon) е орган на централната нервна система, състоящ се от много взаимосвързани нервни клетки и техните процеси.
Човешкият мозък заема почти цялата кухина на мозъчната черевна област, костите на които предпазват мозъка от външни механични увреждания. В процеса на растеж и развитие, мозъкът приема формата на череп.
Съдържанието
Мозъчна маса [редактиране]
Масата на мозъка на нормалните хора варира от 1000 до повече от 2000 грама, което средно е около 2% от телесното тегло. Мозъкът на мъжете е със средно тегло 100-150 грама повече от мозъка на жените [1]. Широко разпространено е мнението, че умствените способности на човека зависят от масата на мозъка: колкото по-голяма е мозъчната маса, толкова по-надарена е човекът. Очевидно е, че това не винаги е така [2]. Например мозъкът на И. С. Тургенев претегля през 2012 г., а мозъкът на Анатол Франция - 1017 г. Най-тежкият мозък - 2850 г - е открит при индивид, страдащ от епилепсия и идиотизъм [3]. Мозъкът му беше функционално по-нисък. Така че няма пряка връзка между масата на мозъка и умствените способности на индивида. Въпреки това, в големи проби многобройни изследвания показват положителна корелация между масата на мозъка и умствените способности, както и между масата на някои мозъчни области и различните когнитивни способности [4] [5].
Степента на развитие на мозъка може да бъде оценена по-специално чрез съотношението на масата на гръбначния мозък към мозъка. Така че, при котките е 1: 1, при кучетата е 1: 3, при долните маймуни е 1:16, при хората това е 1:50. В хората от горния палеолит мозъкът е забележимо (10–12%) по-голям от мозъка на съвременния човек [6] - 1: 55–1: 56.
Структура на мозъка [редактиране]
Обемът на човешкия мозък е 91-95% от капацитета на черепа. В мозъка има пет дивизии: медула, задната част, която включва моста и малкия мозък, епифизата, средния, междинен и преден мозък, представени от големите полукълби. Наред с разделянето на дадените по-горе разделения, целият мозък е разделен на три големи части:
- Мозъчни полукълба;
- малкия мозък;
- Мозъчен ствол.
Мозъчната кора покрива двете полукълба на мозъка: дясната и лявата.
Мозъчни черупки [редактиране]
Мозъкът, подобно на гръбначния мозък, е покрит с три мембрани: мека, арахноидна и твърда.
Меката или съдова мембрана на мозъка (лат. Pia mater encephali) е в непосредствена близост до веществото на мозъка, преминава във всички канали, покрива всички конволюции. Състои се от разхлабена съединителна тъкан, в която се разклоняват многобройни съдове до мозъка. Тънките процеси на съединителната тъкан, които навлизат дълбоко в мозъчната маса, се отдалечават от хориоидеята.
Арахноидната мембрана на мозъка (лат. Arachnoidea encephali) е тънка, полупрозрачна, няма съдове. Приляга плътно към намотките на мозъка, но не попада в жлебовете, в резултат на което се образуват субарахноидални цистерни, пълни с цереброспинална течност между съдовите и арахноидните мембрани, поради което се хранят арахноидите. Най-голямата церебеларна продълговата цистерна е разположена в задната част на четвъртата камера, като в нея се отваря централният отвор на четвъртия вентрикул; цистерната на страничната ямка се намира в страничния жлеб на големия мозък; междинно острие - между краката на мозъка; пресечка на резервоара - на мястото на визуалната хиазма (пресечка).
Dura mater на мозъка (лат. Dura mater encephali) е надкостницата за вътрешната мозъчна повърхност на костите на черепа. В тази мембрана се наблюдава най-високата концентрация на болкови рецептори в човешкото тяло, докато в самия мозък няма болкови рецептори.
Твърдата мозъчна обвивка е изградена от плътна съединителна тъкан, облицована от вътрешната страна на плоски, навлажнени клетки, плътно слети с костите на черепа в областта на вътрешната му основа. Между твърдите и арахноидните черупки има субдурално пространство, изпълнено със серозна течност.
Структурни части на мозъка [редактиране]
Дълъг мозък [редактиране]
Медулата продълговата (лат. Medulla oblongata) се развива от петата мозъчна везикула (допълнителна). Продълговатият мозък е продължение на гръбначния мозък с нарушена сегментация. Сивото вещество на продълговатия мозък се състои от отделни ядра на черепните нерви. Бялата материя е пътят на гръбначния мозък и мозъка, които се изтеглят в мозъчния ствол и оттам в гръбначния мозък.
На предната повърхност на продълговатия мозък има предна средна цепнатина, от всяка страна на която се намират удебелени бели влакна, наречени пирамиди. Пирамидите се стесняват поради факта, че част от техните влакна преминават в противоположната страна, образувайки кръстопът на пирамиди, формиращи странична пирамидална пътека. Някои бели влакна, които не се пресичат, образуват прав пирамидален път.
Мост [редактиране]
Мостът (лат. Pons) се намира над продълговатия мозък. Това е удебелена ролка с напречни влакна. В центъра му е основният жлеб, в който лежи главната артерия на мозъка. От двете страни на браздата има значителни подобрения, образувани от пирамидални пътеки. Мостът се състои от голям брой напречни влакна, които образуват неговото бяло вещество - нервни влакна. Между влакната има много групи от сиво вещество, което формира ядрото на моста. Продължавайки до малкия мозък, нервните влакна образуват неговите средни крака.
Cerebellum [редактиране]
Малък мозък (lat. Cerebellum) лежи на задната повърхност на моста и продълговатия мозък в задната черепна ямка. Състои се от две полукълба и червей, който свързва полукълбите помежду си. Масата на малкия мозък 120-150 g.
Малък мозък се отделя от големия мозък с хоризонтален процеп, в който дура матерът образува палатка от малкия мозък, простряна върху задната ямка на черепа. Всяка церебеларна полусфера се състои от сиво и бяло вещество.
Сивото вещество на малкия мозък се съдържа на върха на бялото под формата на кора. Нервните ядра се намират в рамките на малките полукълба, масата на които е представена главно от бяла материя. Кората на полукълба образува успоредни жлебове, между които има извивки с еднаква форма. Бръстовете разделят всяка полусфера на малкия мозък на няколко части. Една от частиците - скрап, в непосредствена близост до средните крака на малкия мозък, се откроява повече от други. Филогенетично е най-старата. Клапът и нодулът на червея се появяват вече при по-ниските гръбначни и са свързани с функционирането на вестибуларния апарат.
Мозъчната полусфера се състои от два слоя нервни клетки: външен молекулен и гранулиран. Дебелината на кората е 1-2,5 мм.
Сивото вещество на малкия мозък е разклонено в бяло (в средната част на малкия мозък може да се разглежда като клонче на вечнозелено туя), така че се нарича дърво на малкия мозък на живота.
Малък мозък е свързан с три чифта крака към мозъчния ствол. Краката са представени чрез снопове влакна. Долните (опашни) крака на малкия мозък отиват до продълговатия мозък и се наричат също тела на въжетата. Те включват задния спинално-мозъчен път.
Средните (мостови) крака на малкия мозък са свързани с моста, в който напречните влакна преминават към невроните на мозъчната кора. През средните крака минава кортикално-мостовия път, поради което мозъчната кора действа върху малкия мозък.
Горните крака на малкия мозък под формата на бели влакна отиват в посока на средния мозък, където са разположени по протежение на краката на средния мозък и се доближават до тях. Горните (краниалните) крака на малкия мозък се състоят главно от влакната на нейните ядра и служат като основни пътища, които провеждат импулси към оптичните мостове, хипогастричния регион и червените ядра.
Краката са разположени отпред, а гумата - отзад. Между гумата и краката протича водоснабдяването на средния мозък (водоснабдителната система на Силвиев). Той свързва четвъртия вентрикул с третия.
Основната функция на малкия мозък е рефлексната координация на движенията и разпределението на мускулния тонус.
Мидресец [редактиране]
Покритието на средния мозък (лат. Mesencephalon) се намира над покрива и покрива над акведукта на средния мозък. Капакът съдържа плоча от гума (cheliflow). Двата горни хълма са свързани с функцията на зрителния анализатор, действат като центрове за ориентиране на рефлексите към визуални стимули и затова се наричат визуални. Двата долни туберкули са слухови, свързани с приблизителни рефлекси към звукови стимули. Горните хълмове са свързани с латералните коленни тела на междинния мозък с помощта на горните дръжки, долните хълмове са свързани с долните дръжки с междинните коленни тела.
От табелата на гумата започва цереброспиналната пътека, която свързва мозъка с гръбначния мозък. Ефектните импулси преминават през него в отговор на зрителни и слухови стимули.
Полукълба [редактиране]
Мозъчни полукълба на мозъка. Те включват дяловете на полукълба, мозъчната кора (мантията), базалните ганглии, обонятелния мозък и страничните вентрикули. Хемисферите на мозъка са разделени от надлъжен процеп, в чиято вдлъбнатина има корпус callosum, който ги свързва. На всяко полукълбо се разграничават следните повърхности:
- горната страна, изпъкнала, обърната към вътрешната повърхност на черепния свод;
- долната повърхност, разположена върху вътрешната повърхност на основата на черепа;
- медиална повърхност, през която полукълбите са свързани помежду си.
Във всяко полукълбо има части, които са най-изпъкнали: отпред - предния полюс, зад - тилния полюс, от страната - темпоралния стълб. В допълнение, всяко мозъчно полукълбо е разделено на четири големи лопасти: предна, теменна, тилна и темпорална. В нишата на страничната ямка на мозъка е малка част - островът. Полусферата е разделена на части на браздите. Най-дълбоката от тях е странична или странична и се нарича още силвиева сулук. Страничният жлеб разделя темпоралния лоб от фронталния и теменния. От горния край на полукълба централният жлеб или жлебът на Роланд слиза. Той разделя предния лоб на мозъка от париеталния. Тилната част е отделена от париеталната само от медиалната повърхност на полусферите - париетално-тилната суруска.
Мозъчните полукълба отвън са покрити със сиво вещество, образуващо мозъчната кора или наметалото. В кората има 15 милиарда клетки и ако вземем, че всяка от тях има от 7 до 10 хиляди връзки със съседни клетки, можем да заключим, че функциите на кората са гъвкави, стабилни и надеждни. Повърхността на кората се увеличава значително поради браздите и извивките. Филогенетичната кора е най-голямата структура на мозъка, нейната площ е приблизително 220 хил. Мм 2.
Сексуални разлики [редактиране]
Методите за томографско сканиране позволяват експериментално да се определят разликите в структурата на мозъка на жените и мъжете [7] [8]. Установено е, че мъжкият мозък има повече връзки между зоните в полукълбото и женската между полукълбите. Предполага се, че мозъкът на мъжете е по-оптимизиран за двигателни умения, а жените за аналитично и интуитивно мислене. Изследователите отбелязват, че тези резултати трябва да се прилагат за населението като цяло, а не за индивидите. Тези разлики в структурата на мозъка са най-силно изразени при сравняване на групи на възраст между 13.4 и 17 години. Въпреки това, с възрастта в мозъка при жените, броят на връзките между зоните в хемисферите се увеличава, което намалява досега различните структурни разлики между половете [8].
В същото време, въпреки наличието на различия в анатомичната и морфологична структура на мозъка на жените и мъжете, няма никакви решаващи признаци или техните комбинации, които да ни позволяват да говорим за специфично "мъжки" или специфично "женски" мозък [9]. Има особености на мозъка, които са по-чести сред жените, и по-често се наблюдават при мъжете, но и двете могат да се проявяват в противоположния пол, а всички стабилни ансамбли на този вид признаци на практика не се наблюдават.
Развитие на мозъка [редактиране]
Пренатално [10] развитие [редактиране]
Развитие, настъпило в периода преди раждането, вътрематочно развитие на плода. В пренаталния период се наблюдава интензивно физиологично развитие на мозъка, неговите сензорни и ефекторни системи.
Natal [10] условие [редактиране]
Диференцирането на системите на мозъчната кора се извършва постепенно, което води до неравномерно узряване на отделните мозъчни структури.
Когато детето се роди, подкорковите образувания са практически формирани и проекционните области на мозъка са близки до крайния етап на съзряване, при което крайните нервни връзки, идващи от рецепторите на различни сензорни органи (анализаторни системи) и моторните пътеки [11].
Тези области действат като конгломерат от всичките три мозъчни блока. Но сред тях най-високото ниво на съзряване се постига чрез структурата на блока на регулиране на мозъчната дейност (първият блок на мозъка). Във втория (блок на приемане, обработка и съхранение на информация) и третия (блок на програмиране, регулиране и контрол на активността) блокират само онези участъци от кората, които са свързани с първичните лобове, които получават входяща информация (втори блок) и формират изходящи моторни импулси. (3-ти блок) [12].
Други области на мозъчната кора по време на раждането не достигат достатъчно ниво на зрялост. Това се доказва от малкия размер на клетките, малката ширина на горните им слоеве, които изпълняват асоциативна функция, относително малкия размер на площта, която заемат, и недостатъчната миелинизация на техните елементи.
Период от 2 до 5 години [редактиране]
На възраст от две до пет години настъпва узряването на вторичните, асоциативни мозъчни полета, някои от които (вторичните гностични зони на анализаторните системи) са разположени във втория и третия блок (премоторната област). Тези структури осигуряват процесите на възприятие и изпълнение на поредица от действия [11].
Период от 5 до 7 години [редактиране]
Следващите са третични (асоциативни) мозъчни полета. Първо се развива задното асоциативно поле - парието-темпорално-тилната област, а след това - предната асоциативна област - префронталната област.
Третичните области заемат най-високата позиция в йерархията на взаимодействието на различни мозъчни зони, като тук се извършват най-сложните форми на обработка на информацията. Задният асоциативен регион осигурява синтез на цялата входяща мултимодална информация в свръхмодалното холистично отражение на заобикалящата същност на реалността в съвкупността от нейните връзки и връзки. Предната асоциативна област е отговорна за произволното регулиране на сложни форми на умствена дейност, включително избора на необходимата информация, необходима за тази дейност, формирането на програми за дейността на нейната основа и контрола на правилния им курс.
По този начин всеки от трите функционални блока на мозъка достига пълна зрялост в различно време и съзряването протича в последователност от първия до третия блок. Това е пътят отдолу нагоре - от подлежащите формирания до горния, от субкортикалните структури до първичните полета, от първичните полета до асоциативните. Увреждането по време на образуването на някое от тези нива може да доведе до отклонения в съзряването на следващия поради липсата на стимулиращи ефекти от основното увредено ниво [11].