Создан удивительно подробный цифровой трехмерный атлас мозга человека. Головной мозг

Головной мозг, encephalon, является высшим органом нервной системы, регулирующим взаимоотношения организма и среды, а также управляющим функциями организма.

С анатомо-функциональных позиций выделяют несколько уровней:

I уровень - высший, осуществляющий высшее управление чувствительной и двигательной сферами, процессами логического мышления, памяти, воображения (кора головного мозга);

II уровень - управление непроизвольными движениями и регуляция мышечного тонуса (базальные ядра полушарий большого мозга);

III уровень - центр эмоционального контроля и эндокринной регуляции - представлен лимбической системой (гиппокамп, гипофиз, гипоталамус, поясная извилина, миндалевидное ядро);

IV уровень - низший, управляющий вегетативными функциями организма и передающий сигналы в различные центры (ретикулярная формация и некоторые другие центры ствола мозга).

Большой мозг, cerebrum;
вид сверху.

Головной мозг залегает в полости черепа. Форма внутренней поверхности черепа повторяет форму и рельеф головного мозга.

У взрослого человека головной мозг (без твердой мозговой оболочки) имеет массу в среднем 1375 г , сагиттальный размер составляет 16 - 17 см, поперечный - 13-14 см, вертикальный - 10,5-12,5 см; средний объем - 1200 м3.

Прямая связь массы мозга и одаренности человека не подтверждается.

Головной мозг подразделяют на ствол головного мозга, мозжечок и большой мозг.

Большой мозг покрывает мозжечок и ствол мозга, так что обе эти части головного мозга видны лишь со стороны его нижней поверхности, окруженные лобными и височными долями большого мозга.

На нижних поверхностях лобных долей расположены обонятельные луковицы и обонятельные тракты , задние концы которых переходят в обонятельные треугольники . Эти образования входят в состав обонятельного мозга, составляющего часть большого мозга.

Позади обонятельных треугольников находится зрительный перекрест , продолжающийся кзади и латерально в зрительные тракты . Сзади к зрительному перекресту прилежит серый бугор , позади которого лежат сосцевидные тела . Эти образования относятся к промежуточному мозгу.
Латеральнее и кзади от сосцевидных тел видны ножки мозга (части среднего мозга ). Далее кзади виден мост , глубокой бороздой отделенный от продолговатого мозга. По бокам от моста и продолговатого мозга выступают полушария мозжечка .

Мост и мозжечок составляют задний мозг . Последний вместе с продолговатым мозгом представляют ромбовидный мозг . Продолговатый мозг, мост, средний и промежуточный мозг вместе образуют ствол мозга .

На нижней поверхности головного мозга видны места выхода 12 пар черепных нервов .
I пара - обонятельные нервы; проходят через продырявленную пластинку решетчатой кости и вступают в обонятельную луковицу.
II пара - зрительные нервы; выходят из зрительных каналов и образуют зрительный перекрест.
III пара - глазодвигательные нервы; выходят из медиальной поверхности ножек мозга.

IV пара - блоковые нервы; огибают латеральную поверхность ножек мозга.
V пара - тройничные нервы, выходят из боковых участков моста.
VI пара - отводящие нервы,

VII пара - лицевые нервы,

VIII пара - преддверно-улитковые нервы; все выходят из заднего края моста (VI пара - ближе к срединной линии).
IX пара - языкоглоточные нервы,

X пара - блуждающие нервы,

XI пара - добавочные нервы; все выходят из продолговатого мозга, ближе к его задней поверхности.
XII пара - подъязычные нервы; принадлежат продолговатому мозгу, но их корешки выходят ближе к его передней поверхности.

Выпуклая поверхность головного мозга полностью образована полушариями большого мозга.

На сагиттальном разрезе головного мозга видны все его отделы и их крупные части. Значительную часть разреза занимает медиальная поверхность полушарий большого мозга, ограниченная снизу мозолистым телом . Еще ниже виден свод мозга. Под затылочной долей полушарий большого мозга находится мозжечок .

Остальные образования, видные на разрезе, принадлежат стволу мозга : таламус и гипоталамус (промежуточный мозг), крыша среднего мозга и ножки мозга (средний мозг), мост и продолговатый мозг.

Гловной мозг, encephalon ; вид снизу.

Не самым ли, загадочным органом человеческого организма является головной мозг человека и атлас головного мозга уже есть в интернете! Ученые веками пытаются разгадать тайны головного мозга, которые, с одной стороны, привлекают своей неразгаданностью, а с другой, отпугивают глубиной и неизведанность. Но как бы там ни было, ученые снова и снова пытаются поставить точку в изучении этого жизненно важного органа, делая небольшие шаги на пути к своей цели.

Ученые Алле Нивского института исследований головногo мозга в Сиэтле не стали исключением — недавно они составили весьма необычную кaрту — атлас головного мозга человекa. Созданную карту исследователи выложили в Интернет. В основе атласа — данные полученные в ходе изучения головного мозга двух умерших мужчин и одного полушария мозга еще одного мужчины. Ученые выразили намерение в скором будущем детально «рaзобрать» мозг женщины.

По словам профессорa Сета Гранта из Эдинбургского университетa, созданный недавно атлас, позволяет впервые в истории науки, наложить человеческий геном нa мозг. В настоящее время ученые уже успели записать данные об aктивности 20 000 генов, сообщaет The Daily Mail. Исследовaтели убеждены, что атлас позволит лучшe понять принципы работы мозгa людей, а также дaст возможность понять и изучить связи между мoзгом и геномом. Кроме того, исследование можно считать огромным прорывом на пути к освоению и понимания процессов деятельности сeрого вещества.

«Чeловеческий мозг является сложной структурой, когда-либо известной людям, и одной из основных проблем современной биологии, которая пытается понять, как oн сформирован и устроен, — говорит профессор Сет Грант — Наше исследование и разработанный нами атлас позволяет понять, как генетические нарушения могут влиять на заболевания головного мозга.

Кстати, идея создания мозгового атласа принадлежит отнюдь не ученым. Она зародилась в голове одного из основателей Microsoft Пола Аллена. Собственно, он и выложил за неe сотни миллионов долларов. А помогала миллиардеру нaучная группa под руководством трех нобелевских лaуреатов.

Напомним также, что Полу Аллену удалось преодолеть рак четвертой степени. Теперь мужчина больше всего хочет вырвaть медицину из первобытного состояния, когдa врачи часто лечат больных, даже не пытаясь понять глубинные процессы, которые происходят в человеческом организме.

Кстати, более половины своего 15-миллиaрдного состояния Аллен после своей смерти остaвит созданному им институту.

Смотрим небольшое видео Головной мозг человека и атлас головного мозга

Головной мозг человека и атлас головного мозга Головной мозг человека и атлас головного мозга Головной мозг человека и атлас головного мозга

Мозг 65-летней женщины был разрезан на 7400 кусочков, чтобы создать самый подробный в мире трехмерный атлас человеческого мозга и продвинуть исследователей на шаг ближе к обратному проектированию его витиеватых схем.

«Атласы» мозга являются ключевыми инструментами исследователей и врачей для определения того, какие зоны «загораются» в ходе мыслительного процесса, выполнения человеком определенного задания или хирургии под визуализационным контролем. Чем выше разрешение такого атласа, тем лучше врачи могут работать с самыми маленькими частями мозга и их индивидуальными функциями.

Создатели атласа - специалисты из Канады и Германии - предоставили модель ультравысокого разрешения, в 50 раз более подробной, чем обыкновенный скан - в бесплатном интернет-формате. Они также опубликовали результаты своей работы в четверговом номере журнала Science (Наука).

Атлас, получивший название BigBrain (Большой мозг), создает общую платформу для открытой всемирной научной дискуссии о мозге, говорит один из его создателей Карл Зиллес (Karl Zilles) из университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе.

Зиллес рассказал о новом способе лечения болезни Паркинсона — глубокой стимуляции головного мозга, когда через электроды, имплантированные в определенные точки мозга, отправляются электрические импульсы. Он отметил, что BigBrain, возможно, откроет двери к более точной локализации мест имплантации электродов и сделает этот метод более эффективным.

После того, как тысячи похожих на целлофан кусочков были окрашены и оцифрованы, карта с разрешением практически на уровне клеток продемонстрировала целую систему уровней, волокон и микросхем мозга женщины.

Хоть мозг человека и отличается в зависимости от возраста и личностных особенностей, в целом у него одинаковая анатомия и система распределения структур, говорит один из создателей атласа Алан Эйванс (Alan Evans) из Института нейрохирургии Университета Макгилла в Монреале. Существуют «незначительные различия в форме» среди разных людей, однако все атласы начинаются с одного мозга-«модели» и затем уже развиваются далее.

Больше всего группа ученых была ограничена в возможностях и мощности обработки данных. Чтобы составить карту человеческого мозга с пространственным разрешением в один микрометр - что было ранее сделано с мозгом мыши - потребовалась бы 21 тысяча терабайт данных, а это фактически сделало бы навигацию в проекте невозможной. По сравнению с этим BigBrain с его разрешением в 20 микрометров состоит примерно из одного терабайта информации. Предыдущие основанные на магнитно-резонансной томографии атласы имели разрешение в 1 миллиметр.

Ричард Ли (Richard Leigh), невролог из университета Джона Хопкинса, говорит, что надеется на «тест-драйв» проекта BigBrain в своем исследовании, посвященном восстановлению после инсульта. С возможностью отслеживания микроскопических деталей Ли сможет увидеть, какие группы нейронов прорастают в ходе процесса восстановления после инсульта. Раньше ему было доступно лишь размытое изображение.

В среду Эйванс находился в Сиэтле, работая вместе с Институом Аллена по исследованиям мозга. Созданный одним из основателей Microsoft Полом Алленом (Paul Allen), который передал учреждению 500 миллионов долларов с момента его образования в 2003году, институт также создал свой - хотя менее подробный - атлас мозга.

BigBrain - это часть Проекта ЕС по человеческому мозгу, в рамках которого специалисты в сфере неврологии, медицины и компютерных наук собираются вместе, чтобы разгадать тайны мозга.

Президент Барак Обама в апреле заявил об инициативе создания карты человеческого мозга, описав ее как путь к лечению неврологических заболеваний и укреплению экономики.

Оригинал публикации: Scientists create high-resolution 3-D atlas of human brain

Новый цифровой ресурс поможет ученым исследовать анатомию человеческого мозга в трех измерениях с невиданными ранее подробностями: это BigBrain, трехмерная «карта» мозга, созданная в рамках проекта ЕС «Мозг человека», сообщает MIT Technology Review.

Ученые во главе с Катрин Амунтс (Katrin Amunts) из Юлихского исследовательского центра и Дюссельдорфского университета им. Г. Гейне сначала просканировали мозг недавно умершей от естественных причин здоровой шестидесятипятилетней женщины - путем магнитно-резонансной томографии, потом погрузили его в парафиновый воск и разрезали на 7500 тонких «ломтиков», толщиной всего 20 микрометров. Каждый «ломтик» был выложен на специальную пластинку и оцифрован с помощью планшетного сканера.

Алан Эванс (Alan Evans), профессор Монреальского неврологического института при Университете МакГилла, ведущий автор исследования, рассказал, что потом его коллегам пришлось «справиться с задачей объединения 7500 клочков пленки для заворачивания продуктов» в трехмерный цифровой объект. На многих «ломтиках» и имелись небольшие трещины, разрывы и деформации, так что ученым пришлось вручную исправлять картинки, очищая их от главных «шрамов». С второстепенными разобралась специальная программа. Руководствуясь изображениями, полученными в результате МРТ и известными связями между соседствующими областями, они расположили все оцифрованные фрагменты мозга в «бесшовный» трехмерный объект, «вес» которого - один терабайт.

Как сообщает Эванс, существующие трехмерные атласы анатомии мозга человека обычно ограничиваются небольшим разрешением МРТ-изображний - около миллиметра. Атлас же BigBrain позволяет детализацию изображения до 20 микрометров во всех трех измерениях. Этого недостаточно для анализа индивидуальных клеток, но, тем не менее, можно различить различные слои клеток и их организацию в мозге.

Джошуа Сэйнс (Joshua Sanes), нейрофизиолог из Гарвардского университета, утверждает, что BigBrain еще на один шаг приблизил нас к мечте ученых - рассмотреть мозг человека «с тем же разрешением, в котором мы смотрим на мозг мышей и мух». Но атлас являет собой лишь техническое достижение, он не способен дать ответы на вопросы об активности или функциях мозга, или о связях между нейронами. Наконец, атлас создан на основе одного-единственного мозга и не учитывает разнообразие устройства этого органа у людей.

Но для науки атлас всё же не бесполезен. Обе крупнейшие мировые программы изучения мозга человека (европейская и американская) стремятся объединить различные виды данных о структуре и функциях мозга, и на их основе выстроить компьютерные модели, для изучения, например, развития сознания в раннем возрасте или неврологических нарушений. Для успеха таких проектов нужно подробное изображение анатомии мозга - в качестве платформы, на которую можно помещать новую информацию. «BigBrain - это корабль-носитель», - говорит Эванс.

Авторы атласа собираются в дальнейшем изучить экспрессию генов и распределение нейромедиаторов в мозге, а также сравнить существующую модель с другими образцами мозга (для изучения пределов вариативности структурных черт мозга).

Головной мозг располагается в полости черепа. Вес мозга новорожденного малыша составляет примерно 380 грамм у мальчика и 350 грамм у девочки. В течение 5 лет после рождения вес мозга стремительно растет и в возрасте 6 лет мозг практически окончательно сформировывается в своих размерах (на 90%). В 25 лет мозг останавливается в своем росте, а его масса составляет коло 1400-1500 грамм.

Человеческий мозг подразделяется на несколько отделов, каждый из которых выполняет свои предопределенные функции. При визуальном срезе мозга, основные отделы представляются следующим образом.

1. Большие полушария (конечный мозг)

Конечный мозг, который включает в себя правое и левое полушария, мозолистое тело, полосатое тело и обонятельный отдел, выступает в роли наиболее развитого отдела. Полушария подразделяются на 4 ключевые доли:

• Лобная
• Теменная
• Затылочная
• Височная

Лобная доля отвечает за двигательные возможности, теменная – за терморегулирование, затылочная и височная доли – содержат зрительные и соответственно слуховые и обонятельные центры.

1. Промежуточный отдел

Располагается в передней части среднего мозга. Функциями данного отдела является поддерживание температуры тела, кровяного давления, координация работы внутренних органов, а также регулирование двигательных рефлексов. Именно через этот отдел проходят все чувствительные пути к конечному мозгу.

Включает в себя:

• Таламус
• Гипоталамус
• Третий желудочек

1. Средний отдел

Является наименьшим из всех отделов мозга и продолжает путь моста. Выполняет следующие функции:

• Двигательные
• Сенсорные
• Регулирующие

1. Задний мозг (мост и мозжечок)

Мозжечок и мост представляют единую структуру. Мост выполняет соединяющие функции, а именно связывает полушария мозжечка. Непосредственно мозжечок находится за продолговатым отделом мозга, в затылочной области и отвечает за двигательную координацию и поддержание равновесия тела.

1. Продолговатый отдел

Данный мозговой отдел продолжает путь спинномозгового отдела. Он управляет такими функциями, как дыхание, сердечная деятельность, пищеварение, также защитными рефлексами.

Возможно ли изменение структур мозга под влиянием внешних факторов

Многочисленные исследования показывают, что наш мозг реагирует на абсолютно все различные изменения. Однако, в зависимости от состояния человека или методе воздействия на его, мозг работает по-разному.

Для того чтобы наглядно разобрать как мы видим мозг при различных способах воздействия на него, были проведен эксперимент с использованием МРТ диагностики:

Чтобы понять, как работает мозг счастливого человека, ученые из Японии провели исследование, которое показало, что мозг у счастливых людей вырабатывает большее количество серого вещества в предклинье, чем у несчастливых людей. Предклинье – это малая часть мозга, которая заложена в теменной доле. Ученые утверждают, что эта часть отвечает за наше самосознание и зрительно-пространственное восприятие образов.

Исследование показало, что более счастливые люди обладают более высокими показателями серого вещества в предклинье. По мнению ученых, есть прямая связь между происходящими в мозге явлениями и ощущением удовлетворенности своей жизнью.

Следовательно, любые внешние раздражители могут менять нашу мозговую структуру, однако, каждый отдельный случай по-разному воздействует на наш мозг.