Основные части головного мозга человека. Головной мозг: строение и функции, общее описание. Необходим ли нам сон

На протяжении долгого времени, ученые исследуют структуру, развитие и деятельность головного мозга человека. Головной мозг - это орган человеческой системы жизнедеятельности, являющийся ключевым органом в теле человека.

Именно он координирует все основные процессы, происходящие в организме. На сегодняшний день существует множество открытий, которые раскрыли особенности его нейронов и их связей, однако как происходит взаимодействие этих клеток и функционирование головного мозга, до сих пор до конца не изучено.

Рассмотрим подробнее строение и функции этого органа.

Масса головного мозга занимает практически все черепное пространство. Кости черепа позволяют дополнительно защитить мозговое вещество от механических повреждений. Цвет головного мозга имеет розоватый оттенок, а его структура гелеобразную консистенцию. Сам мозг образован нервными и глиальными клетками, а также сосудами.

Состав головного мозга главным образом составляют нервные клетки мозга, которые выполняют функции генерирования и передачи импульсов.

Внутри мозга локализуются желудочковые полости. Также от него в различные отделы отходят парные нервы. Функции, которые выполняют отделы, различны, так как каждая область обладает своей структурной характерностью.

Масса мозга у взрослых мужчин составляет в среднем 1350 г, а женщин – 1225г. Показатели веса редко превышают отметку в 2000г. Однако известны случаи, когда вес достигал 2850г. Также ученым не удалось обнаружить зависимость размера головы и мозга между интеллектуальными способностями человека. Поэтому чаще всего, если весовая отметка снижается ниже 1000 г или превышает 2000г, то это говорит о наличии патологического процесса в мозговых отделах.

Оболочки и основные отделы

Система мозга окружается 3 оболочками – твердой, паутинной и сосудистой. Каждая оболочка выделяется определенным назначением и исходя из выполняемых ими функций. Выделяют следующие виды оболочек мозга:

• Твердая оболочка срастается с костью черепа и выполняет дополнительную защитную роль головного мозга. Ее прочность обуславливается тем, что в ее состав входят особенные клетки и также коллагеновые волокна
• Паутинная. Эта оболочка имеет в своем составе ликвор, который обеспечивает амортизирующий эффект, сохраняя мозговое тело от незначительных травм
• Сосудистая. Характеризуется наличием плотного скопления сосудистых сплетений, которые обеспечивают мозг и окружающие его ткани питательными веществами

В целях доступного понимания из чего состоит головной мозг, принято выделять 5 отделов:

• Продолговатый
• Задний
• Средний
• Промежуточный
• Конечный (большие полушария)

Продолговатый

Данный отдел головы и мозга является продолжением спинномозгового отдела. Функции и структуры данных тканей во многом схожи, единственное явное отличие наблюдается в сером веществе.

Продолговатый отдел выступает посредником, который организует передачу данных с организма в ЦНС и наоборот. Кроме данной функции отдел отвечает за ряд рефлексов, например, кашель, чихание, а регулирует дыхание и пищеварительные функции.

Задний

Задний отдел головы и мозга включает в себя 2 основные части:

• Варолиев мост
• Мозжечок

Варолиев мост является продолжением проводниковой части и позволяет сформировать связь между отделами. Кроме того, что мост выполняет функции передатчика, он также участвует в регуляции артериального давления, а также контролирует рефлексы.

Мозжечок располагается с боковой стороны от продолговатого участка и моста. Мозжечок имеет практически идентичную анатомическую структуру, что и головной мозг. То есть его структура составляет 2 маленьких полушария, которая покрывается корой. Выполняет такие функции, как:

• Координация двигательных возможностей
• Регулирование последовательности функционирования мышечных групп

Средний

Этот отдел головы и мозга представляется скоплением специфических ядер, именующиеся буграми четверохолмия. Данные маленькие холмики отвечают за возможность первичного восприятия от органов слуха и зрения.

Также выделяют передние бугры, которые связываются со зрительными рецепторами и задние бугры, перенаправляющие информацию в слуховой и зрительный отделы, где она впоследствии перерабатывается в характерные сигналы.

Также существует прямая связь между средним мозгом и мышечным тонусом, реакциями двигательной активности глаз, а также средний отдел отвечает за возможность ориентироваться в пространстве.

Промежуточный

Данный отдел головы и мозга характеризуется наличием нескольких ключевых частей, а именно:

• Таламус. Является ключевым посредником передачи информации в другие мозговые отделы. Его ядра обрабатывают и передают сигналы, получаемые от различных чувствительных органов, исключение составляет обонятельная система. Слуховые, тактильные и другие ощущения перерабатываются данной частью промежуточного участка и направляются в полушария
• Гипоталамус. В этой области сконцентрирован ряд рефлекторных систем, регулирующих чувства жажды и голода. Сигнал о том, что необходимо успокоить свой организм, информация о наступлении сна или бодрствования полностью ложиться на плечи гипоталамуса
• Гипофиз. Занимает ключевое значение в формировании и регуляции эндокринной системы, а также его деятельность влияет на репродуктивные функции и обменные процессы

Большие полушария

Данные крупные полушария представляются тканями, с расположением серого вещества внутри белого. Эти полушария занимают 80% всего черепного пространства. Анатомическое устройство головного мозга выделяется сложной (послойной) структурной тканью – корой, которая обволакивает большие полушария. Скопление нервных клеток в этой коре составляет примерно 18 млрд.

Многочисленные исследования показывают, что большие полушария и кора являются наиболее развитыми частями головного мозга. Выделяют следующие виды мозга, а именно его корковой части:

• Древняя
• Старая
• Новая

Первые 2 типа отвечают за инстинкты, эмоции, врожденные поведенческие качества, гомеостаз. Именно такие реакции, как радость, испуг и ряд других чувств исходит из этих корковых частей. Новая кора главным образом формирует типичные отличия человеческого мозга от других живых существ, у которых данный тип коры не развивается. Речь, интеллект, а также сознательное мышление формируются новой корой.

Кора конечного мозга ограничивается тремя бороздами, которые подразделяют кору на зоны и доли.

Вследствие этого специалисты выделяют доли, которые входят в корковый состав мозга, головного мозга:

• Затылочная. Выступает как главный зрительный анализирующий центр. Также принимает поступающие сведения, которые перерабатываются и незамедлительно посылаются в гиппокамп, где образовывается в память. Благодаря этому процессу мы запоминаем увиденное и происходящее вокруг
• Височная. Этот участок ответственен за преобразование слуховой информации, а ее внутреннее устройство мозга позволяет ориентироваться во вкусе
• Теменная. Область, находящаяся рядом с теменной бороздой. Регулирует кожную чувствительность, а также осязание и вкусовую восприимчивость
• Лобная. Данная область отвечает за возможность усвоения новых навыков и запоминанию. Умственные способности образованы именно в этой доле

Человеческий организм - это очень сложная система, которой управляет невероятно мощный компьютер - мозг. Он посылает сигналы всем органам и всему телу, он отвечает за то, что мы чувствуем, как мы воспринимаем окружающий мир и как с ним взаимодействуем. Минули века эволюции, а люди все еще не смогли до конца понять весь механизм работы головного мозга. Он является основной составной частью ЦНС.

Кратко о главном

Строение головного мозга человека обусловлено его функциями. Мозг покрыт тремя видами оболочек и в целом состоит из 25 миллиардов нейронов, которые в совокупности называются серым веществом. Мозг женщины весит немногим меньше, чем мозг мужчины, но это обусловлено эволюционным процессом, а не степенью развитости. В среднем, его масса достигает 2% от массы всего тела. Уровень умственного развития не зависит ни от размеров мозга, ни от размеров тела.

Строение коры головного мозга

В первую очередь следует рассказать о коре. Ее толщина составляет 3 мм, она покрывает основные отделы мозга. У коры очень сложное строение, она состоит из шести горизонтальных слоев, которые различаются по размерам, плотности и т. д. У нее также есть свои специфические функции. Некоторые ее доли отвечают за обоняние, осязание, речь и др.

Строение головного мозга

Эта сложная система имеет несколько отделов, каждый из которых обладает своими собственными функциями. Различают такие главные отделы:

1. Конечный - составляет приблизительно 80% от массы всего мозга.
2. Промежуточный - здесь находятся таламус и гипоталамус, которые отвечают за связь человека со средой.
3. Задний - он состоит из моста и мозжечка, функции которых тесно связаны.
4. Средний - это самый «бедный» по части функций отдел.
5. Продолговатый - напрямую связан со спинным мозгом.

Кроме этого, головной мозг также можно разделить на следующие отделы:

• большие полушария;
• ствол;
• мозжечок.

Конечный мозг

Этот отдел является, наверное, самым сложным как по строению, так и по функциям. Он состоит из двух отделов: левого и правого полушарий, которые разделены бороздой. Внутри борозды же, в свою очередь, находятся свод и мозолистое тело, объединяющие полушария. Конечный мозг - это наиболее функциональная часть всей системы.

Левое полушарие отвечает за абстрактное мышление, а правое - за конкретное. Кроме этого, конечный мозг отвечает за речь, эмоциональное и аналитическое восприятие, получение информации об окружающей среде и многое другое.

Промежуточный мозг

Таламус напрямую отвечает за связь с внешним миром, он реагирует на раздражители и передает информацию о них в полушария. Гипоталамус регулирует вегетативные функции, взаимодействует с нервной системой. Под ним расположен гипофиз, к функциям которого относятся регуляция сна и бодрствования, обмен веществ, контроль над температурой тела.

Задний мозг

Функции мозжечка и моста тесно связаны. Строение головного мозга помогает понять, каким образом происходит «общение» между отделами. Мозжечок находится сзади моста, который отчасти является проводником. Мозжечок состоит из серого и белого вещества, он отвечает за координацию движений.

Средний мозг

Диапазон функций этого отдела небольшой, но, тем не менее, они очень важны. Строение спинного мозга человека таково, что он напрямую связан с головным мозгом через средний. По нему проходят импульсы, которые вызываются слуховыми и зрительными раздражителями. Кроме того, он отвечает за так называемое скрытое зрение и поворот тела в сторону шума.

Продолговатый мозг

Он напрямую связан со спинным мозгом. В строении этих двух отделов нервной системы есть много общего. Здесь находится белое вещество, которое служит каналом связи, проходящим от спинного до головного мозга.

Оболочки

Головной мозг покрыт несколькими слоями оболочек.

1. Мягкая оболочка непосредственно взаимодействует с головным мозгом, она покрывает все извилины и борозды. Кроме того, она разветвляется в сам мозг и питает его.
2. Паутинная оболочка самая тонкая, она соприкасается с извилинами, но не заполняет их.
3. Твердая оболочка состоит из очень плотной ткани и соединена с черепом. Пространство между паутинной и твердой оболочками заполнено серозной жидкостью.

• Многие пропагандисты здорового образа жизни говорят, что алкоголь убивает мозговые клетки, но на самом деле это ложь.
• Однажды венгерский солдат получил пулю, и его лобная доля сильно пострадала. Он выжил, но до конца жизни не мог уснуть.
• Существует очень распространенное заблуждение о том, что люди используют только небольшую часть мозга. Это в корне неверно. Наш мозг работает круглосуточно и на полную мощность.
• Также существует мнение, согласно которому люди с более развитой творческой стороной имеют более развитое правое полушарие, а люди с аналитическим мышлением — более развитое левое. Это не совсем так, на самом деле они развиты одинаково, просто одно в результате проявляет бОльшую активность.

Выводы

Строение головного мозга очень сложное. Конечно, вышеуказанные отделы и функции - это только основы знаний об этой системе. На самом деле в головном мозге намного больше элементов, а их связи куда сложнее. Длительный процесс эволюции, за время которого менялись функции мозга, его размеры и форма, привел к тому, что мозг стал самым мощным «компьютером» на Земле.

Ни одна машина не обладает столь серьезными возможностями, ни одно устройство не может настолько быстро справляться с поставленными задачами. Это настолько сложная система, что даже в век невероятного прогресса во всех областях знаний людям не удалось до конца изучить мозг, и никто не может с уверенностью сказать, что когда-то удастся.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Головной мозг. Строение и функции. Видеоурок по биологии 8 класс

✪ Урок биологии №45. Строение и функции отделов головного мозга.

✪ Строение и функции головного мозга

✪ Анатомия человека. Мозг.

✪ Как устроен головной мозг

Субтитры

Масса мозга

Масса мозга нормальных людей колеблется от 1000 до более чем 2000 грамм, что в среднем составляет приблизительно 2 % массы тела. Мозг мужчин имеет массу в среднем на 100-150 граммов больше, чем мозг женщин . Широко распространено мнение, что от массы мозга зависят умственные способности человека: чем больше масса мозга, тем одарённее человек. Однако очевидно, что это далеко не всегда так . Например, мозг И. С. Тургенева весил 2012 г , а мозг Анатоля Франса - 1017 г . Самый тяжёлый мозг - 2850 г - был обнаружен у индивида, который страдал эпилепсией и идиотией (Что могло быть результатом повреждения или травмы полученной из-за слабости черепа). Мозг его в функциональном отношении был неполноценным. Поэтому прямой зависимости между массой мозга и умственными способностями отдельного индивида нет.

Однако на больших выборках в многочисленных исследованиях обнаруживается положительная корреляция между массой мозга и умственными способностями, а также между массой определённых отделов мозга и различными показателями когнитивных способностей . Ряд учёных, однако, предостерегают от использования этих исследований для обоснования вывода о низких умственных способностях некоторых этнических групп (таких как австралийские аборигены), у которых средний размер мозга меньше . Согласно Ричарду Линну , расовые различия в размере мозга объясняют около четверти разницы в интеллекте .

Степень развития мозга может быть оценена, в частности, по соотношению массы спинного мозга к головному. Так, у кошек оно - 1:1, у собак - 1:3, у низших обезьян - 1:16, у человека - 1:50. У людей верхнего палеолита мозг был заметно (на 10-12 %) крупнее мозга современного человека - 1:55-1:56.

Строение головного мозга

Объём мозга большинства людей находится в пределах 1250-1600 кубических сантиметров и составляет 91-95 % ёмкости черепа. В головном мозге различают пять отделов: продолговатый мозг , задний , включающий в себя мост и мозжечок , эпифиз , средний , промежуточный и передний мозг , представленный большими полушариями . Наряду с приведённым выше делением на отделы, весь мозг разделяют на три большие части:

• полушария большого мозга;
• мозжечок;
• ствол мозга.

Кора большого мозга покрывает два полушария головного мозга: правое и левое.

Оболочки головного мозга

Головной мозг, как и спинной, покрыт тремя оболочками: мягкой, паутинной и твердой.

Твердая мозговая оболочка построена из плотной соединительной ткани, выстланной изнутри плоскими увлажненными клетками, плотно срастается с костями черепа в области его внутренней основы. Между твердой и паутинной оболочками находится субдуральное пространство, заполненное серозной жидкостью.

Структурные части мозга

Продолговатый мозг

Указанные области выступают конгломератом всех трех блоков мозга . Но среди них наибольшего уровня созревания достигают структуры блока регуляции активности мозга (первого блока мозга). Во втором (блоке приема, переработки и хранения информации) и третьем (блоке программирования, регуляции и контроля деятель­ности) блоках наиболее зрелыми оказываются только те участки коры, которые относятся к первичным долям, осуществляющим при­ём приходящей информации (второй блок) и формирующие исходящие двигательные импульсы (3-й блок) .

Другие зоны коры головного мозга к моменту рождения ребенка не достигают достаточного уровня зрелости. Об этом свидетельствует небольшой размер входящих в них клеток, малая ширина их верхних слоев, выполняющих ассоциативную функцию, относительно небольшой размер занимаемой ими площади и недостаточная миелинизация их элементов.

Период от 2 до 5 лет

В возрасте от двух до пяти лет происходит созревание вторичных, ассоциативных полей мозга, часть которых (вторичные гностические зоны анализаторных систем) находится во втором и третьем блоке (премоторная область). Эти структуры обеспечивают процессы перцепции и выполне­ние последовательности действий .

Период от 5 до 7 лет

Следующими созревают третичные (ассоциативные) поля мозга. Снача­ла развивается заднее ассоциативное поле - теменно-височно-затылочная область, затем, переднее ассоциативное поле - префронтальная область.

Третичные поля занимают наиболее высокое положение в иерархии взаимодействия различных мозговых зон, и здесь осуществляются са­мые сложные формы переработки информации. Задняя ассоциативная область обеспечивает синтез всей входящей разномодальной информа­ции в надмодальное целостное отражение окружающей субъекта дей­ствительности во всей совокупности её связей и взаимоотношений. Передняя ассоциативная область отвечает за произвольную регуля­цию сложных форм психической деятельности, включающую выбор необходимой, существенной для этой деятельности информации, фор­мировании на её основе программ деятельности и контроль за пра­вильным их протеканием.

Таким образом, каждый из трех функциональных блоков мозга до­стигает полной зрелости в разные сроки и созревание идет в последо­вательности от первого к третьему блоку. Это путь снизу вверх - от нижележащих образований к вышележащим, от подкорковых струк­тур к первичным полям, от первичных полей к ассоциативным. Повреж­дение при формировании какого-либо из этих уровней может приводить к отклонениям в созревании следующего в силу отсутствия стимулирую­щих воздействий от нижележащего поврежденного уровня .

Примечания

1. Евгения Самохина «Прожигатель» энергии // Наука и жизнь . - 2017. - № 4. - С. 22-25. - URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/31009/
2. Чей мозг весит больше? // samoeinteresnoe.com
3. Paul Brouardel. Procès-verbal de l"autopsie de Mr. Yvan Tourgueneff. - Paris, 1883.
4. W. Ceelen, D. Creytens, L. Michel (2015). “The Cancer Diagnosis, Surgery and Cause of Death of Ivan Turgenev (1818-1883)” . Acta chirurgica Belgica . 115 (3): 241–246. DOI :10.1080/00015458.2015.11681106 .
5. Guillaume-Louis, Dubreuil-Chambardel (1927). “Le cerveau d"Anatole France” . Bulletin de l"Académie nationale de médecine . 98 : 328–336.
6. Elliott G. F. S. Prehistoriuc Man and His Story . - 1915. - P. 72.
7. Кузина С., Савельев С. От веса мозга зависит вес в обществе (неопр.) . Наука: тайны мозга . Комсомольская правда (22 июля 2010). Дата обращения 11 октября 2014.
8. Neuroanatomical Correlates of Intelligence
9. Intelligence and brain size in 100 postmortem brains: sex, lateralization and age factors. Witelson S.F., Beresh H., Kigar D.L. Brain. 2006 Feb;129(Pt 2):386-98.
10. Размер мозга и интеллект человека (из книги Р.Линна «Расы. Народы. Интеллект»)
11. Вклад расовых различий размера мозга в различия в интеллекте (из книги Р.Линна «Расы. Народы. Интеллект»)
12. Дробышевский С. В. Глупеем ли мы? О причинах уменьшения мозга (неопр.) . Архивировано 6 сентября 2012 года.
13. Микадзе Ю.В. Нейрофизиология детского возраста. - Питер, 2008.
14. Лурия А. Р., 1973

Литература

• Саган, Карл. Драконы Эдема. Рассуждения об эволюции человеческого разума = Sagan, Carl . The Dragons of Eden. Speculations on the evolution of human intelligence / пер. с англ. Н. С. Левитина (1986). - СПб. : ТИД Амфора, 2005. - С. 265.
• Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. - М., 1988.

Лобная доля	Верхнелатеральная

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.

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.

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.

10 главных загадок человеческого мозга Мозг человека по версии журнала Live Science

10. Сноведения

Если спросить 10 человек, из чего созданы сны, можно получить 10 абсолютно разных ответов. А все потому, что ученые до сих пор не раскрыли эту тайну. Возможно, сны тренируют человеческий мозг, стимулируя движение синапсов между клетками мозга. По другой теории человеку снятся какие-то задачи, которые он не выполнил в течение дня или «непрочувствованные» им днем эмоции. Но все ученые сходятся на том, что сны снятся, когда человек очень глубоко погружен в сон.

Во сне мы проводим практически половину нашей жизни. Но до сих пор «сонная» загадка не разгадана учеными. Но одно ученые знают наверняка: сон - это жизненно необходимый элемент для всех млекопитающих. Длительная бессонница может привести к частым перепадам настроения, галлюцинациям, а в редких случаях даже к смерти.

Существует две фазы сна:

первая фаза сна, признаком которой являются медленные движения глазных яблок;

вторая характеризующаяся повышенной активностью головного мозга, ее признаком являются быстрые движения глазных яблок.

Ученые полагают, что первая фаза дает нашему телу передышку сохраняя, таким образом энергию, а вторая фаза способствует организации памяти. Но это однако еще не доказано.

8. Призрачные чувства

Установлено, что около 80% людей с ампутированными конечностями испытывают такие ощущения, как тепло, зуд, давление и боль именно в ампутированных частях тела. У них возникает чувство, как будто отсутствующая конечность снова становится частью их тела. Согласно одному из объяснений, нервные окончания, находящиеся на ампутированной конечности, создают новые соединения со спинным мозгом и продолжают посылать определенные сигналы мозгу. По другой теории мозг сохраняет информацию абсолютно обо всех частях тела и поэтому продолжает посылать импульсы даже к ампутированной конечности.

7. Центр контроля

Находящеется в гипоталамусе мозга супрахиазматическое ядро или, другими словами, биологические часы заставляют тело человека подчиняться 24-часовому ритму жизни. Биологические часы влияют на пищеварение, температуру тела, кровяное давление и выделение гормонов. Ученые обнаружили, что интенсивность света может «перевести» часы вперед или назад посредством регулирования гормона мелатонина.

6. Воспоминания

Некоторые события в жизни трудно забыть. Но как человек запоминает эти необыкновенные события? Используя специальные методы, ученые стараются выявить механизм, отвечающий за создание и хранение воспоминаний. Они обнаружили, что расположенный в человеческом мозге гиппокампус может выступать в роли некоего хранилища этих самых воспоминаний.

5. Головоломки мозга

Смех является наименее изученной человеческой поведенческой реакцией. Ученые обнаружили, что во время смеха активизируются сразу три отдела мозга: та часть мозга, благодаря которой человек понимает шутку, та часть, которая приводит в движение мускулы и эмоциональная часть, благодаря которой человек получает положительные эмоции от смеха. Но до сих пор науке не ясно, почему один человек смеется над той шуткой, которую другой человек находит абсолютно несмешной или даже глупой.

4. Природа vs. воспитания

Наука так еще и не определилась с ответом на вопрос, что же все-таки больше влияет на наше сознание: природа, генетика или же общество и навязываемые им моральные устои, а может быть и то, и другое.

3. Тайна смерти

Вечная жизнь – это лишь история для Голливуда. Но почему же люди стареют? Ведь мы рождаемся крепкими и здоровыми, готовыми бороться с любыми недугами. Но с возрастом мы утрачиваем свои «бойцовские» качества. Существуют 2 категории причин того, почему человек стареет:

Старение является частью естественной генетики человека.

У старения нет никакой цели, оно является результатом клеточного разрушения.

2. Глубокая заморозка

Вечная жизнь может и не быть реальностью. Но крионика (cryonics) дарит человеку две жизни. В центрах крионики в жидком азоте при температуре минус 320 градусов по шкале Фаренгейта хранятся замороженные тела людей. Главная идея заключается в том, что если человек болен какой-либо на данный момент неизлечимой болезнью, он имеет возможность подвергнуть себя глубокой заморозке, а потом, когда лечение будет найдено, его разморозят, и он сможет вылечиться и продолжить жить. Однако этой абсолютно новой технологии трудно доверять, еще ни одно тело не было «разморожено» и оживлено. Более того, если тело не хранить при нужной температуре, его клетки могут превратиться в лед и буквально разлететься на кусочки.

1. Сознание

Когда вы просыпаетесь утром, вы можете понять, что солнце еще только-только встает, услышать пение птиц и может быть даже почувствовать счастье, когда свежий утренний воздух врывается вам в комнату. Объяснить, как и почему все это происходит, ученые не могли со времен античности. Только недавно нейробиологи решили принимать человеческое сознание как реальный факт. Самой сложной задачей всегда было объяснение, как происходящий в мозге процесс вызывает субъективные впечатления. До сих пор ученым удалось только составить огромный список вопросов.

Головной мозг - это важнейшая часть центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых, её головной конец; у позвоночных находится внутри черепа. В анатомической номенклатуре позвоночных, в том числе человека, мозг в целом чаще всего обозначается как encephalon - латинизированная форма греческого слова; изначально латинское cerebrum стало синонимом большого мозга (telencephalon).

Головной мозг состоит из большого числа нейронов, связанных между собой синаптическими связями. Взаимодействуя посредством этих связей, нейроны формируют сложные электрические импульсы, которые контролируют деятельность всего организма.

Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы , многое в его работе до сих пор остаётся загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощённом виде и требует дальнейших глубоких исследований.

Головной мозг как орган позвоночных

Говорить о наличии головного мозга в строгом смысле можно только применительно к позвоночным, начиная с рыб. Однако несколько вольно этот термин используют для обозначения аналогичных структур высокоорганизованных беспозвоночных - так, например, у насекомых «головным мозгом» называют иногда скопление ганглиев окологлоточного нервного кольца.

Центральная нервная система (ЦНС):

I. Шейные нервы.
II. Грудные нервы.
III. Поясничные нервы.
IV. Крестцовые нервы.
V. Копчиковые нервы.

1. Головной мозг.
2. Промежуточный мозг.
3. Средний мозг.
4. Мост.
5. Мозжечок.
6. Продолговатый мозг.
7. Спинной мозг.
8. Шейное утолщение.
9. Поперечное утолщение.
10. «Конский хвост»

Вес головного мозга в процентах от массы тела составляет у современных хрящевых рыб 0,06-0,44 %, у костных рыб 0,02-0,94 %, у хвостатых земноводных 0,29-0,36 %, у бесхвостых 0,50-0,73 % У млекопитающих относительные размеры головного мозга значительно больше: у крупных китообразных 0,3 %; у мелких китообразных - 1,7 %; у приматов 0,6-1,9 %. У человека отношение массы головного мозга к массе тела в среднем равно 2 %.

Наиболее крупные размеры имеет головной мозг млекопитающих отрядов китообразные, хоботные, приматы. Наиболее сложным и функциональным мозгом можно считать мозг человека.

О тканях мозга

Головной мозг заключен в надежную оболочку черепа (за исключением простых организмов). Кроме того, он покрыт оболочками (лат. meninges) из соединительной ткани - твёрдой (лат. dura mater) и мягкой (лат. pia mater), между которыми расположена сосудистая, или паутинная (лат. arachnoidea) оболочка. Между оболочками и поверхностью головного и спинного мозга расположена цереброспинальная (часто её называют спинномозговая) жидкость - ликвор (лат. liquor). Цереброспинальная жидкость также содержится в желудочках головного мозга. Избыток этой жидкости называется гидроцефалией. Гидроцефалия бывает врождённой (чаще) и приобретённой.

Головной мозг высших позвоночных организмов состоит из ряда структур: коры больших полушарий, базальных ганглиев, таламуса, мозжечка, ствола мозга. Эти структуры соединены между собой нервными волокнами (проводящие пути). Часть мозга, состоящая преимущественно из клеток, называется серым веществом, из нервных волокон - белым веществом. Белый цвет - это цвет миелина, вещества, покрывающего волокна. Демиелинизация волокон приводит к тяжелым нарушениям в головном мозге (рассеянный склероз).

Клетки мозга

Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции. (Можно считать, что нейроны являются паренхимой мозга, а глиальные клетки стромой). Нейроны делятся на возбуждающие (то есть активирующие разряды других нейронов) и тормозные (препятствующие возбуждению других нейронов).

Коммуникация между нейронами происходит посредством синаптической передачи. Каждый нейрон имеет длинный отросток, называемый аксоном, по которому он передает импульсы другим нейронам. Аксон разветвляется и в месте контакта с другими нейронами образует синапсы - на теле нейронов и дендритах (коротких отростках). Значительно реже встречаются аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы. Таким образом, один нейрон принимает сигналы от многих нейронов и в свою очередь посылает импульсы ко многим другим.

В большинстве синапсов передача сигнала осуществляется химическим путем - посредством нейромедиаторов. Медиаторы действуют на постсинаптические клетки, связываясь с мембранными рецепторами, для которых они являются специфическими лигандами. Рецепторы могут быть лиганд-зависимыми ионными каналами, их называют ещё ионотропными рецепторами, или могут быть связаны с системами внутриклеточных вторичных мессенджеров (такие рецепторы называют метаботропными). Токи ионотропных рецепторов непосредственно изменяют заряд клеточной мембраны, что ведёт к её возбуждению или торможению. Примерами ионотропных рецепторов могут служить рецепторы к ГАМК (тормозной, представляет собой хлоридный канал), или глутамату (возбуждающий, натриевый канал). Примеры метаботропных рецепторов - мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норадреналину, эндорфинам, серотонину. Поскольку действие ионотропных рецепторов непосредственно ведёт к торможению или возбуждению, их эффекты развиваются быстрее, чем в случае метаботропных рецепторов (1-2 миллисекунды против 50 миллисекунд - нескольких минут).

Форма и размеры нейронов головного мозга очень разнообразны, в каждом его отделе разные типы клеток. Различают принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, осуществляющие коммуникацию внутри каждого отдела. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры.

Активность нейронов в некоторых отделах головного мозга может модулироваться также гормонами.

До сих пор было известно, что нервные клетки восстанавливаются только у животных. Однако недавно ученые обнаружили, что в отделе мозга человека, который отвечает за обоняние, из клеток-предшественниц образуются зрелые нейроны. Однажды они смогут помочь «починить» травмированный мозг.[источник не указан 15 дней]

Кровоснабжение головного мозга

Функционирование нейронов мозга требует значительных затрат энергии, которую мозг получает через сеть кровоснабжения. Головной мозг снабжается кровью из бассейна трёх крупных артерий - двух внутренних сонных артерий (лат. a. carotis interna) и основной артерии (лат. a. basilaris). В полости черепа внутренняя сонная артерия имеет продолжение в виде передней и средней мозговых артерий (лат. aa. cerebri anterior et media). Основная артерия находится на вентральной поверхности ствола мозга и образована слиянием правой и левой позвоночных артерий. Её ветвями являются задние мозговые артерии. Перечисленные три пары артерий (передняя, средняя, задняя), анастомозируя между собой, образуют артериальный (виллизиев) круг. Для этого передние мозговые артерии соединяются между собой передней соединительной артерией (лат. a. communicans anterior), а между внутренней сонной (или, иногда средней мозговой) и задней мозговыми артериями, с каждой стороны, имеется задняя соединительная артерия (лат. aa.communicans posterior). Отсутствие анастомозов между артериями становится заметным при развитии сосудистой патологии (инсультов), когда из-за отсутствия замкнутого круга кровоснабжения область поражения увеличивается. Кроме того, возможны многочисленные варианты строения (разомкнутый круг, нетипичное деление сосудов с формированием трифуркации и др.). Если активность нейронов в одном из отделов усиливается, увеличивается и кровоснабжение этой области. Регистрировать изменения функциональной активности отдельных участков головного мозга позволяют такие методы неинвазивной нейровизуализации как функциональная магнитно-резонансная томография и позитрон-эмисионная томография.

Между кровью и тканями мозга имеется гематоэнцефалический барьер, который обеспечивает избирательную проницаемость веществ, находящиихся в сосудистом русле, в церебральную ткань. В некоторых участках мозга этот барьер отсутствует (гипоталамическая область) или отличается от других частей, что связано с наличием специфических рецепторов и нейроэндокринных образований. Этот барьер защищает мозг от многих видов инфекции. В то же время, многие лекарственные препараты, эффективные в других органах, не могут проникнуть в мозг через барьер.

Функции головного мозга

Функции мозга включают обработку сенсорной информации, поступающей от органов чувств, планирование, принятие решений, координацию, управление движениями, положительные и отрицательные эмоции, внимание, память. Мозг человека выполняет высшую функцию - мышление. Одной из важнейших функций мозга человека является восприятие и генерация речи.

Основные отделы головного мозга человека:

ромбовидный (задний) мозг;
продолговатый мозг;
задний (собственно задний);
мост (содержит главным образом проекционные нервные волокна и группы нейронов, является промежуточным звеном контроля мозжечка);
мозжечок (состоит из червя и полушарий, на поверхности мозжечка нервные клетки образуют кору);
полостью ромбовидного мозга является IV желудочек (на дне его имеются отверстия, которые соединяют его с другими тремя желудочками мозга, а также с субарахноидальным пространством);
средний мозг;
четверохолмие;
полость среднего мозга - водопровод мозга (Сильвиев водопровод);
ножки мозга;
передний мозг - состоит из промежуточного и конечного мозга;
промежуточный (через этот отдел происходит переключение всей информации, которая идет из низлежащих отделов мозга в большие полушария), полостью промежуточного мозга является III желудочек;
таламус;
эпиталамус
эпифиз;
поводок;
серая полоска;
гипоталамус (центр вегетативной нервной системы);
гипофиз;
воронка гипофиза;
серый бугор;
сосцевидные тела;
конечный;
плащ (кора);
базальные ядра (стриатум);
хвостатое ядро;
чечевицеобразное ядро;
ограда;
миндалевидное тело;
«обонятельный мозг»;
обонятельная луковица (проходит обонятельный нерв);
обонятельный тракт;
полость конечного мозга - боковые (I и II желудочки).

Поток сигналов к головному мозгу и от него осуществляется через спинной мозг, управляющий телом, и через черепномозговые нервы. Сенсорные (или афферентные) сигналы поступают от органов чувств в подкорковые (то есть предшествующие коре полушарий) ядра, затем в таламус, а оттуда в высший отдел - кору больших полушарий.

Кора состоит из двух полушарий, соединённых между собой пучком нервных волокон - мозолистым телом (corpus callosum). Левое полушарие ответственно за правую половину тела, правое - за левую. У человека правое и левое полушарие имеют разные функции.

Зрительные сигналы поступают в зрительный отдел коры (в затылочной доле), тактильные в соматосенсорную кору (в теменной доле), обонятельные - в обонятельную кору и т. д. В ассоциативных же областях коры происходит интеграция сенсорных сигналов разных типов (модальностей).

Моторные области коры (первичная моторная кора и другие области лобных долей) ответственны за регуляцию движений.

Префронтальная кора (развитая у приматов) отвечает за мыслительные функции.

Области коры взаимодействуют между собой и с подкорковыми структурами - таламусом, базальными ганглиями, ядрами ствола мозга и спинным мозгом. Каждая из этих структур, хоть и более низкая по иерархии, выполняет важную функцию, а также может действовать автономно. Так, в управлении движениями задействованы базальные ганглии, красное ядро ствола мозга, мозжечок и другие структуры, в эмоциях - амигдала, в управлении вниманием - ретикулярная формация, в краткосрочной памяти - гиппокамп.

С одной стороны, существует локализация функций в отделах головного мозга, с другой - все они соединены в единую сеть.

Пластичность

Мозг обладает свойством пластичности. Если поражен один из его отделов, другие отделы через некоторое время могут компенсировать его функцию. Пластичность мозга играет роль и в обучении новым навыкам.

Методы исследования

Одним из старейших методов исследования мозга является методика аблаций, которая состоит в том, что один из отделов мозга удаляется, и ученые наблюдают за изменениями, к которым приводит такая операция.

Не всякую область мозга можно удалить, не убив организм. Так, многие отделы ствола мозга ответственны за жизненно важные функции, такие, как дыхание, и их поражение может вызвать немедленную смерть. Тем не менее, поражение многих отделов, хотя и отражается на жизнеспособности организма, несмертельно. Это, например, относится к областям коры больших полушарий. Обширный инсульт вызывает паралич или потерю речи, но организм продолжает жить. Вегетативное состояние, при котором большая часть мозга мертва, можно поддерживать за счет искусственного питания.

Исследования с применением аблаций имеют давнюю историю и продолжаются в настоящее время. Если ученые прошлого удаляли области мозга хирургическим путем, то современные исследователи используют токсические вещества, избирательно поражающие ткани мозга (например, клетки в определённой области, но не проходящие через неё нервные волокна).

После удаления отдела мозга какие-то функции теряются, а какие-то сохраняются. Например, кошка, мозг которой рассечён выше таламуса, сохраняет многие позные реакции и спинномозговые рефлексы. Животное, мозг которого рассечён на уровне ствола мозга (децеребрированное), поддерживает тонус мышц-разгибателей, но утрачивает позные рефлексы.

Проводятся наблюдения и за людьми с поражениями мозговых структур. Так, богатую информацию для исследователей дали случаи огнестрельных ранений головы во время Второй мировой войны. Также проводятся исследования больных, поражённых инсультом, и с поражениями мозга в результате травмы.

Электрофизиология

Электрофизиологи регистрируют электрическую активность мозга - с помощью тонких электродов, позволяющих записывать разряды отдельных нейронов, или с помощью электроэнцефалографии (методики отведения потенциалов мозга с поверхности головы).

Тонкий электрод может быть сделан из металла (покрытого изоляционным материалом, обнажающим лишь острый кончик) или из стекла. Стеклянный электрод представляет собой тонкую трубочку, заполненную внутри солевым раствором. Электрод может быть настолько тонок, что проникает внутрь клетки и позволяет записывать внутриклеточные потенциалы. Другой способ регистрации активности нейронов - внеклеточный.

В некоторых случаях тонкие электроды (от одного до несколько сотен) вживляются в мозг, и исследователи регистрируют активность продолжительное время. В других случаях электрод вводится в мозг только на время эксперимента, а по окончании записи извлекается.

С помощью тонкого электрода можно регистрировать как активность отдельных нейронов, так и локальные потенциалы (local field potentials), образующиеся в результате активности многих сотен нейронов. С помощью ЭЭГ электродов, а также поверхностных электродов, накладываемых непосредственно на мозг, можно регистрировать только глобальную активность большого количества нейронов. Полагают, что регистрируемая таким образом активность складывается как из нейронных потенциалов действия (то есть нейронных импульсов), так и подпороговых деполяризаций и гиперполяризаций.

При анализе потенциалов мозга часто производят их спектральный анализ, причём разные компоненты спектра имеют разные названия: дельта (0,5-4 Гц), тета 1 (4-6 Гц), тета 2 (6-8 Гц), альфа (8-13 Гц), бета 1 (13-20 Гц), бета 2 (20-40 Гц), гамма-волны (включает частоту бета 2 ритма и выше).

Электрическая стимуляция

Одним из методов изучения функций мозга является электрическая стимуляция отдельных областей. С помощью этого метода был, например, исследован «моторный гомункулус» - было показано, что, стимулируя определенные точки в моторной коре, можно вызвать движение руки, стимулируя другие точки - движения ног и т. д. Полученную таким образом карту и называют гомункулусом. Разные части тела представлены различающимися по размеру участками коры мозга. Поэтому у гомункулуса большое лицо, большие пальцы и ладони, но маленькое туловище и ноги.

Если же стимулировать сенсорные области мозга, то можно вызвать ощущения. Это было показано как на человеке (в знаменитых опытах Пенфилда), так и на животных.

В настоящее время для стимуляции мозга широко используется неинвазивный метод фокальной магнитной стимуляции. Проблема с этим методом состоит в том, что он активирует довольно большие участки мозга, а в некоторых случаях требуется стимулировать локальные участки.

Применяется электрическая стимуляция и в медицине - от электрошока, показанного во многих кинофильмах об ужасах психиатрических клиник, до стимуляции структур в глубине мозга, ставшей популярным методом лечения болезни Паркинсона.

Другие методики

Для исследования анатомических структур головного мозга применяются рентгеновская КТ и МРТ. Также при анатомо-функциональных исследованиях головного мозга применяются ПЭТ, однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), функциональная МРТ. Возможна визуализация структур головного мозга методом ультразвуковой диагностики (УЗИ) при наличии ультразвукового «окна» - дефекта черепных костей, например, большой родничок у детей раннего возраста.

В эпоху современных технологий человек вряд ли задумывается над тем, что обладает куда более совершенным инструментом, чем многочисленные компьютеры, смартфоны и другие чудеса техники. Мозг, по праву, является одним из самых загадочных и плохо изученных органов человеческого тела. В этой статье собраны наиболее интересные факты о мозге человека.

Наша память

Ученые только начинают подбираться к разгадке тайны наших воспоминаний. Почему мы что-то запоминаем хорошо, а другое плохо? Используя современные технологии , ученый мир выяснил, что у человека есть обычные воспоминания и ложные. И оба эти вида воспоминаний заставляют быть активным одинаковые участки мозга.

Поэтому, нельзя сказать о том, что в памяти человека самую большую роль играет только гиппокамп (участвует в формирования эмоций, консолидации памяти), как это предполагали ученые раньше. Да, он, безусловно, имеет большое значение, но не исключительное. При исследованиях механизмов памяти, ученые просят испытуемых вспоминать ситуацию в контексте, для того, чтобы отличить ложные и обычные воспоминания. Эти факты о мозге человека до сих пор не до конца изучены.

Фантомное ощущение

Большой процент людей, у которых ампутирована часть тела, ощущают тепло, боль или давление в несуществующей конечности. Ученые так и не пришли к единому выводу, которое бы объяснило это явление. Одни говорят о том, что нервные окончания, которые вели в ампутированную конечность, осуществляют новые связи и посылают туда сигналы, как будто она на месте. Другие предполагают, что в мозгу человека есть память обо всем организме, и поэтому он работает с конечностью и после ее потери.

Мозг не чувствителен к боли

Еще один - человеческий мозг не ощущает боли, потому, что в мозгу отсутствуют болевые рецепторы. Но это не относится к головным болям. Когда у нас «болит голова» - боль ощущает не сам мозг, а прилегающие к нему ткани.

Способность к восстановлению утраченных функций

Мозг человека обладает ещё одной удивительной способностью - умением восстанавливать функции, которые были утрачены. В том случае, если травма произошла в раннем возрасте и были повреждены важные участки коры головного мозга, функции этих отделов в большинстве случаев переносятся на другие участки. Конечно, восстановление происходит постепенно и не всегда полностью осуществляется. Тем не менее, эти факты о человеческом мозге свидетельствует о том, что мозг – единая система , все элементы которой взаимосвязаны.

Мозг никогда не отдыхает

Наш мозг никогда не отдыхает, даже когда мы спим, мозг продолжает активно трудиться. Существуют разные интересные теории о том, откуда появляются наши сны. Одна из теорий говорит о том, что наш мозг во сне укрепляет воспоминания, обрабатывает полученную за день информацию. А вторая теория делает предположение о том, что наш мозг во сне активизирует разнообразные каналы и проверяет связи. Ученые со всего мира до сих пор не ведают, откуда берутся сны у человека. Установили только тот факт, что сны приходят всегда во время так называемой «фазы быстрого сна».

Необходим ли нам сон?

Почти треть своей жизни мы проводим во сне. Спят люди, животные, насекомые. Достоверно не известно, зачем нам нужен сон. Ученые могут лишь предполагать. Выяснили, что для жизни млекопитающих сон очень важен. Ведь, если на долгое время лишать сна, то это может привести к различным расстройствам здоровья, и даже к смерти.

По мнению ученых, в долгой фазе сна человек отдыхает, запасается энергией, так как мозг в это время почти не проявляет активности. А в быстрой фазе мозг обрабатывает воспоминания, полученные человеком за день, и переносит эти воспоминания из кратковременной в долговременную память. Однако ученые так и не смогли объяснить тот факт, почему наши сны так редко связаны с нашими воспоминаниями?

Мозг и жир

Человеческий мозг, в среднем, на 60% состоит из жира. Поэтому для его правильного функционирования очень важно правильно питаться и потреблять «правильные жиры», которые содержаться в рыбе, оливковом масле, семечках, орехах.

Мозг любит тренировки

Физические тренировки помогают держать мозг в тонусе. Регулярная спортивная нагрузка способствует увеличению количества капиляров в мозгу, что соответсвенно улучшает доступ кислорода и глюкозы. Достаточно регулярных занятий по 30 минут 2-3 раза в неделю.

Интеллектуальные тренировки также полезны. «Живой компьютер» поддается развитию в любом возрасте. Чем больше его нагружать сложными задачками, тем «умнее» он становится. Так что не ленитесь «прокачивать мозги» - это избавит вас от старческого слабоумия и психических расстройств.

Два полушария

Многие знают, что мозг человека состоит из двух полушарий, при этом мало кому известно о том, что функции правого и левого полушария различаются.

К слову сказать, левое полушарие у женщин, как правило, больше, чем у мужчин. Это научно обосновывает тот факт, что женщины более успешны в гуманитарных дисциплинах, а мужчины в технических и математических.

Помню - не помню

Не менее интересные факты о головном мозге связаны с памятью, вернее с ее потерей. Большинству людей известно о таком явлении, как амнезия. Оно часто упоминается в художественной литературе, кино, сериалах. Немногие знают о том, что амнезия бывает разной. Чаще всего она возникает после какого-либо травмирующего воздействия, будь то черепно-мозговая травма, интоксикация или опухоль, при этом человек не помнит период после воздействия.

Тем не менее, амнезия может затрагивать период до воздействия, это тот случай, когда больной забывает все факты из своей жизни до травмы. Особое место занимают амнезии, связанные с аффектами, сильными эмоциональными состояниями, когда человек забывает какое-либо травмирующее событие, неприятное происшествие из собственной жизни.

Кроме амнезий, существуют и другие нарушения памяти, например, гипермнезия, т.е. усиление памяти,часто сопровождающееся поразительными способностями к арифметическому счёту. Также существует такое явление, как гипомнезия, т.е. ухудшение или ослабление памяти.

Над чем мы смеемся?

Единственное, что доподлинно известно о смехе человека, это то, что при нем активны три части нашего мозга: эмоциональная, отвечающая за наши веселые ощущения; двигательная, которая управляет мускулами лица; когнитивная, отвечающая за наше мышление. Но науке не известно, почему у кого-то вызывают смех одни шутки, а у кого-то другие. Одни люди могут от души посмеяться над упавшим человеком, а другие ему только посочувствуют. Так же, как одни смеются над уличными и сортирными шутками, а другие могут посмеяться, когда смотрят фильм ужасов. А вот то, что известно всем – смех очень хорошо влияет на наше самочувствие.

Старость

Мы стареем, однако мы родились с большим запасом различных механизмов, которые способны бороться с травмами и инфекциями. Но чем больше человек живет, тем меньше эти механизмы работают. У ученых нет единого ответа, с чем это связано. Одни считают, что старение организма заложено генетически, а вторые, что организм стареет по причине того, что поврежденные клетки накапливаются. Единственное, в чем мнения ученых сходятся, это то, что развитие науки вскоре даст возможность продлить человеческую жизнь в два раза, как минимум..

Конечно, это далеко не все загадки про мозг и его функционирование. Существует огромное количество тайн и необъяснённых явлений, связанных с его деятельностью. Мы может только надеяться, что учёные смогут подобраться к их решению в ближайшем будущем

Видео о том, как мозг обманывает нас:

Интересные факты о мозге человека

Мозг человека общепризнан одним из самых сложных и в то же время самых совершенных устройств во вселенной. Пользователи современных планшетов и смартфонов даже не задумываются над тем, что в их голове находится запоминающее устройство и процессор неизмеримо совершеннее, чем самый мощный компьютер.

1. В 2015 году четвертый по мощности суперкомпьютер в мире в течение 40 минут имитировать только одну секунду активности мозга человека. По мнению американского изобретателя Рэймонда Курцвейла, только в 2023 году персональные компьютеры достигнут вычислительной мощности человеческого мозга.

2. Память мозга может вместить число байт, выражающееся числом с 8432-я нулями. По приблизительным оценкам ученых это около 1000 терабайт. Для сравнения: Национальный Британский архив, в котором хранится история последних девяти веков, занимает всего 70 терабайт.

3. В нашем мозгу 100 000 километров кровеносных сосудов. Мозг также состоит из ста миллиардов нейронов, столько же, сколько звезд во всей нашей галактике. Мозг включает в себя более 100 триллионов нейронных связей (синапсов). Новые нейронные связи в мозгу формируются каждый раз, когда вы что-то запоминаете. То есть когда вы познаете что-то новое, структура мозга меняется.

4. При просыпании мозг создает электрическое поле в 23 ватта, что является достаточным, чтобы зажечь лампочку.

5. Мозг составляет всего 2% тела, но он использует 17% энергии тела и 20% кислорода и крови.

6. Мозг человека на 75% состоит из воды, а по консистенции он напоминает сыр тофу. 60% человеческого мозга - жир. Поэтому для его правильного функционирования очень важно правильно питаться и потреблять «правильные жиры», которые содержаться в рыбе, оливковом масле, семечках и орехах.

7. Ученые считают, что диета может привести к тому, что мозг будет «есть» сам себя. А недостаток кислорода в мозге на протяжении 5 минут приводит к его необратимому повреждению.

8. Человек не может пощекотать сам себя. Дело в том, что человеческий мозг настроен на восприятие внешних раздражителей, чтобы не пропустить важные сигналы в потоке ощущений, вызванных действиями самого человека.

9. Забывание - это естественный процесс для мозга: удаление ненужной информации помогает нервной системе сохранять ее гибкость. Алкоголь не влияет на память - просто, когда человек напивается в хлам, мозг временно теряет способность запоминать.

10. Мозгу необходимо всего 6 минут, чтобы среагировать на алкоголь. То есть опьянение начинается через 6 минут после попадания алкоголя в организм.

11. Самым большим мировым донором мозга является монашеский орден сестёр-педагогов в Манкато, штат Миннесота. Монахини этого ордена пожертвовали посмертно науке более 700 единиц мозга.

12. У человека больше нервных клеток при рождении, чем во всей последующей жизни.

13. Мозг поделен на два полушария. При этом не может работать только левое или правое полушарие мозга. Они всегда работают одновременно, но левое полушарие отвечает за рациональное, аналитическое мышление, а правое - за визуальное и мыслительное. Они также работают в противовес - у вас зачесалась левая пятка, а ощущения воспринимаются правой стороной мозга. Но есть один интересный факт, если половина мозга отключается, то человек все равно выживает.

14. Жестокость в семье так же действует на мозг ребенка, как и война на мозг солдата. Научно доказано, что даже слабое чувство власти меняет работу мозга человека и уменьшает его способность к сочувствию.

15. Патологоанатом Томас Харви, который осуществлял вскрытие тела Альберта в 1955 году, украл его мозг и хранил в формалиновом растворе около 20 лет. В 1978 году американский журналист Стивен Левай (Steven Levy) выследил доктора Харви в Уичито, Канзас, где медик признался, что мозг до сих пор хранится у него в растворе формальдегида.

16. Размер и масса мозга никак не связаны с интеллектуальными способностями человека. Например, мозг Эйнштейна весил один килограмм двести тридцать граммов, что меньше, чем средний вес мозга человека в этом возрасте - один килограмм четыреста грамм.

17. Несмотря на то, что мужской мозг на 10 процентов больше женского, в женском головном мозге находятся больше нервных клеток и соединителей, и работает он быстрее и эффективнее мужского. Женщины перерабатывают информацию более эмоционально, используя правое полушарие, а мужчины - левую «логическую» часть мозга.

18. Чувство уверенности можно вызвать без необходимости рационального объяснения, а просто стимулируя определенную часть мозга.

19. Длительные разговоры по мобильному телефону значительно увеличивают риск возникновения опухоли головного мозга. Мобильные телефоны направляют в голову человека по 217 электромагнитных импульсов каждую минуту, то есть идёт облучение мозга. Мозг ребёнка наиболее восприимчив к подобному излучению, в отличие от мозга взрослого человека.

20. Мозг ребёнка может использовать до 50% всей глюкозы в организме, что объясняет, почему детям нужно так много спать. Недостаток сна у взрослого человека существенно влияет на работу мозга, ведет к ухудшению суждений и замедлению реакции. Мозг заставляет наше сознание проводить во сне треть всей жизни, а сам в это время активно работает.

21. Половина мозга может быть удалена хирургическим путём без видимого воздействия на личность или память.

22. По мнению учёных, мозг воспринимает отказ, как физическую боль.

23. В человеческом мозге есть участки со следующими названиями: «водопровод», «клюв и колено мозолистого тела», «червь мозжечка», «головка хвостатого ядра», «уздечка верхнего мозгового паруса» и даже «пальцы ног морского конька».

24. Интересный факт - большинство людей, у которых была ампутирована часть тела, ощущают тепло, боль или давление в несуществующей конечности. Ученые так и не пришли к единому выводу, которое бы объяснило это явление. Одни говорят о том, что нервные окончания, которые вели в ампутированную конечность, осуществляют новые связи и посылают туда сигналы, как будто она на месте. Другие предполагают, что в мозгу человека есть память обо всем организме, и поэтому он работает с конечностью и после ее потери.

25. Еще один интересный факт - человеческий мозг не ощущает боли, потому, что в мозгу отсутствуют болевые рецепторы. Но это не относится к головным болям. Когда у нас «болит голова» - боль ощущает не сам мозг, а прилегающие к нему ткани.

26. Половина наших генов описывает комплексную структуру мозга, в то время как вторая половина описывает организацию остальных 95% тела.

27. Во время оргазма мозг вырабатывает столько дофамина, что при его сканировании результаты будут такие же, как у наркомана под действием тяжелого наркотика.

31. Самый высокий IQ - 210 зафиксирован у корейского вундеркинга Унг Янга 1972 года рождения. Вундеркинд освоил алгебру в возрасте 8 месяцев. К 2 годам он свободно говорил на 4 языках. Он поступил в университет в 4 года и закончил его в 15 лет. Кроме того Янг превосходно рисует и пишет стихи. Сейчас он живет в Южной Корее и наслаждается тем, чего он раньше был лишен, то есть отдыхает от науки, от работы, от учебы.

32. IQ Анатолия Вассермана равен 150. Самый высокий средне - национальный зафиксирован в Японии и равен 130. В России средний результат - 99 единиц. Белоруссия и Украина набрали по 92 балла. Естественно, эти данные приблизительны и могут отличаться в разных источниках.

33. Мозг человека продолжает развиваться до 50 лет. Физические тренировки помогают держать мозг в тонусе и после пятидесяти. Регулярная спортивная нагрузка способствует увеличению количества капилляров в мозгу, что соответственно улучшает доступ кислорода и глюкозы. Бывшие спортсмены с возрастом гораздо реже остальных сталкиваются с болезнями головного мозга, склерозом и шизофренией.

34. Интеллектуальная активность вызывает производство дополнительной ткани мозга, которая компенсирует заболевшую, поэтому не ленитесь «прокачивать мозги» - это избавит вас от старческого слабоумия и психических расстройств.

Занятие незнакомой деятельностью - лучший способ развития мозга. Общение с теми, кто превосходит вас по интеллекту, также является сильнодействующим средством развития мозга.

Содержание статьи

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.

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 . 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.

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.