Функції і будова головного мозку

Головний мозок укладений у надійну оболонку черепа. ) из соединительной ткани — твёрдой (лат. dura mater ) и мягкой (лат. pia mater ), между которыми расположена сосудистая, или паутинная (лат. arachnoidea ) оболочка. Крім того, він покритий оболонками (лат. meninges) із сполучної тканини - твердої (лат. dura mater) і м'якою (лат. pia mater), між якими розташована судинна, або павутинна (лат. arachnoidea) оболонка. Запалення мозкових оболонок називається менінгітом (відповідно трьом оболонок - пахіменінгіт, лептоменингит і арахноїдит). ). Між оболонками і поверхнею головного і спинного мозку розташована цереброспінальна (часто її називають спинномозкова) рідина - ліквор (лат. liquor). Цереброспинальна рідина також міститься в шлуночках головного мозку. Надлишок цієї рідини називається гідроцефалією. Гідроцефалія буває природженою (частіше), зустрічається у новонароджених дітей, і придбаної.

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

Клітини мозку включають нейрони (клітини, що генерують і передають нервові імпульси) і гліальні клітини, що виконують важливі додаткові функції. (Можна вважати, що нейрони є паренхімою мозку, а гліальні клітини строми). Нейрони діляться на збуджуючі (тобто активуючі розряди інших нейронів) і гальмівні (що перешкоджають порушенню інших нейронів).

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

У більшості синапсів передача сигналу здійснюється хімічним шляхом - за допомогою нейромедіаторів. Медіатори діють на постсинаптичні клітини, зв'язуючись з мембранними рецепторами, для яких вони є специфічними лігандами. Рецептори можуть бути ліганд-залежними іонними каналами, їх називають ще іонотропного рецепторами, або можуть бути пов'язані з системами внутрішньоклітинних вторинних месенджерів (такі рецептори називають метаботропнимі). Струми іонотропного рецепторів безпосередньо змінюють заряд клітинної мембрани, що веде до її порушення або гальмування. Прикладами іонотропного рецепторів можуть служити рецептори до ГАМК (гальмівний, являє собою хлорідний канал), або глутамату (збудливий, натрієвий канал). Приклади метаботропних рецепторів - мускаринових рецептор до ацетилхоліну, рецептори до норепінефрину, ендорфінів, серотоніну. Оскільки дія іонотропного рецепторів безпосередньо веде до гальмування або збудження, їх ефекти розвиваються швидше, ніж у випадку метаботропних рецепторів. (1-2 мілісекунди проти 50 мілісекунд - декількох хвилин). Форма і розміри нейронів головного мозку дуже різноманітні, у кожному його відділі різні типи клітин. Розрізняють принципові нейрони, аксони яких передають імпульси іншим відділам, і інтернейрони, що здійснюють комунікацію всередині кожного відділу. Прикладами принципових нейронів є пірамідні клітини кори великих півкуль і клітини Пуркіньє мозочка. Прикладами інтернейронов є кошикові клітини кори.

Крім нейромедіаторів, нейрони мозку реагують на гормони. Одна з основних ендокринних залоз організму, гіпофіз, знаходиться в головному мозку. Гормони гіпофіза керують функціями інших залоз.
Функціонування нейронів мозку вимагає значних витрат енергії, яку мозок отримує через мережу кровопостачання. Всього кровопостачанням головного мозку займаються 4 артерії - 2 сонні і 2 хребетні, на їхню руслу до мозку транспортується до 20% всього об'єму крові. Вже в порожнині черепа сонна артерія має продовження у вигляді передньої і середньої мозкових артерій, хребетні артерії зливаються на рівні стовбура головного мозку в Основну артерію, яка далі продовжується вже в якості двох задніх мозкових артерій. Перелічені три пари артерій (передня, середня, задня) анастомозіруя між собою утворюють Віллізій коло. Для цього передні мозкові артерії з'єднуються між собою передньої сполучної артерією, а між середньою і задньою мозковою артерією, з кожного боку, є задня сполучна артерія. Подібне, «нормальне» будова зустрічається в 25% випадків. Відсутність анастомозів між артеріями стає помітні при розвитку судинної патології (інсультів), коли з-за відсутності замкнутого кола анастомозів, область поразки збільшується. Якщо активність нейронів в одному з відділів посилюється, збільшується і кровопостачання цієї області. Така регуляція кровообігу мозку використовується в сучасних методах сканування, таких як функціональний магнітний резонанс, що дозволяє визначати, які відділи активуються при різних видах розумової діяльності. Між кров'ю і тканинами мозку є бар'єр, який затримує великі молекули. Цей бар'єр захищає мозок від багатьох видів інфекції. У той же час, багато лікарських препаратів, ефективні в інших органах, не можуть проникнути в мозок через бар'єр. Функції мозку включають обробку сенсорної інформації, що надходить від органів чуття, планування, прийняття рішень, управління рухами, позитивні і негативні емоції, увага, пам'ять. Мозок людини виконує вищу функцію - мислення. Однією з найважливіших функцій мозку людини є сприйняття і генерація мови.

Основні відділи головного мозку людини:

• довгастий

• задній

  • міст (містить головним чином проекційні нервові волокна і групи нейронів, є проміжною ланкою контролю мозочка)

  • мозочок (складається з черв'яка і півкуль, на поверхні мозочка нервові клітини утворюють кору)

  • частина четвертого мозкового шлуночка (на дні є спеціальний отвір, що з'єднує порожнину шлуночка з кровоносною системою)

• середній

  • четверохолміе

  • Сільвією водопровід

  • ніжки мозку

• передній

  • проміжний (через цей відділ відбувається перемикання всієї інформації, яка йде з нижлежащий відділів мозку у великі півкулі)

    • таламус

    • епіталамус

      • епіфіз

      • повідець

      • сіра смужка

    • гіпоталамус (центр вегетативної нервової системи)

      • гіпофіз

      • воронка гіпофіза

      • сірий бугор

      • сосцевидні тіла

  • кінцевий

    • плащ (кора)

    • підкіркові центри (стріатум)

      • хвостате ядро

      • сочевицеподібне ядро

      • огорожа

      • мигдалина

    • «Нюховий мозок»

      • нюхова цибулина (проходить нюховий нерв)

      • нюховий тракт

Потік сигналів до головного мозку і від нього здійснюється через спинний мозок, керуючий тілом, і через черепно-мозкові нерви. Сенсорні (або аферентні) сигнали надходять від органів почуттів в підкіркові (тобто попередні корі півкуль) ядра, потім у таламус, а звідти у вищий відділ - кору великих півкуль. Кора складається з двох півкуль, з'єднаних між собою пучком нервових волокон (corpus callosum). Ліва півкуля відповідає за праву половину тіла, праве - за ліву. У людини, праве і ліве півкуля мають різні функції. Зорові сигнали надходять до глядацької відділ кори (у тім'яній частці), тактильні в соматосенсорную кору (у тім'яній частці), нюхові - у нюхову кору і т. д. У асоціативних же областях кори відбувається інтеграція сенсорних сигналів різних типів (модальностей). Моторні області кори (первинна моторна кора і інші області лобових часток) відповідальні за регуляцію рухів. Префронтальна кора (розвинена у приматів) відповідає за розумові функції. Області кори взаємодіють між собою і з підкірковими структурами - таламусом, базальними гангліями, ядрами стовбура мозку і спинним мозком. Кожна з цих структур, хоч і нижча за ієрархією, виконує важливу функцію, а також може діяти автономно. Так, в управлінні рухами задіяні базальні ганглії, червоне ядро стовбура мозку, мозочок і інші структури, в емоціях - амігдала, в управлінні увагою - ретикулярна формація, в короткостроковій пам'яті - гіпокамп. З одного боку, існує локалізація функцій у відділах головного мозку, з іншого - всі вони з'єднані в єдину мережу.

Мозок має властивість пластичності. Якщо вражений один з його відділів, інші відділи через деякий час можуть компенсувати його функцію. Пластичність мозку відіграє роль і в навчанні новим навичкам. Ембріональний розвиток мозку є одним із ключів до розуміння його будови та функцій. Головний мозок розвивається з ростральної частини нервової трубки. Велика частина головного мозку (95%) є похідною крилоподібні платівки. Ембріогенез мозку проходить через кілька стадій.

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

• Стадія п'яти мозкових міхурів - у людини на початку дев'ятого тижня внутрішньоутробного розвитку Prosencephalon остаточно ділиться на Telencephalon (кінцевий мозок) і Diencephalon (проміжний мозок), Mesencephalon зберігається, а Rhombencephalon ділиться на Metencephalon (задній мозок) і Myelencephalon (довгастий мозок).

У процесі формування другої стадії (з третьої по сьому тижня розвитку) головний мозок людини набуває три вигини: среднемозговое, шийний і мостової. Спочатку одночасно і в одному напрямку формуються среднемоговой і мостових вигини, потім - і в протилежному напрямі - шийний. У результаті лінійний мозок зигзагоподібно «складається».
Дослідженням і лікуванням уражень і захворювань мозку займаються медики (психіатри, невропатологи, нейрохірурги) та вчені (біологи, нейрофізіологи, психологи).

Головний мозок є особливо спеціалізованої частиною центральної нервової системи. У людини його маса становить у середньому 1375 Саме тут величезні скупчення вставних нейронів зберігають отриманий протягом життя досвід дій. Головний мозок представлений 5-ю відділами. Три з них - довгастий мозок, міст і середній мозок - об'єднуються під назвою стовбур (або - стовбурова частина) головного мозку.

Стовбурові частина принципово відрізняється від двох інших відділів мозку, так як забезпечена черепними нервами, через які стовбур безпосередньо контролює область голови і частину шиї. Два інших відділу - проміжний і кінцевий мозок - не мають прямого впливу на структури людського тіла, вони регулюють їхні функції, впливають на центри стовбура і спинного мозку. Останні ж, забезпечені черепних і спинномозкових нервів, передають через них узагальнені команди до виконавців - м'язам і залоз.

Крім скупчень нейронів, що мають пряме відношення до нервів, стовбур мозку містить і інші нервові центри, які за характером близькі до центрів проміжного і кінцевого мозку (ретикулярна формація, червоні ядра, чорна субстанція), що істотно відрізняє його від спинного мозку. Особливе місце займає мозочок, виконує найважливіші завдання з підтримання ступеня напруги м'язів (тонусу), по координації їх роботи у виконанні рухів, у підтримці рівноваги при цьому. У мозочку величезна кількість вставних нейронів, які він вміщує виключно тому, що вони знаходяться не тільки в його товщі, а й у складі вкрай складчастої поверхні, складаючи кору мозочка. Такий феномен проявляється, крім нього, тільки в корі кінцевого мозку.

Спереду і вище стовбура знаходиться проміжний мозок і головними компонентами у вигляді зорового бугра (таламуса) - ​​важливого проміжного центру по ходу чутливих шляхів до кінцевого мозку, подбугорной області (гіпоталамуса) - ​​вона містить масу центрів, важливих для регуляції обміну речовин в організмі, його поведінки і тісно пов'язана з функціонуванням гіпофіза, з яким з'єднана ніжкою. Позаду зорового бугра розташовується епіфіз (шишковидне тіло) - залоза внутрішньої секреції, включена в регуляцію пігментного обміну в шкірі і статевого дозрівання.

Найбільшу частину маси головного мозку складає кінцевий мозок, зазвичай описуваний як дві півкулі великого мозку, з'єднані мозолистим тілом. Його поверхня різко складчаста через маси борозен (латеральна, центральна), які поділяють звивини. Багато з них мають постійний характер, що дозволяє розрізняти ділянки кори.

Півкулі поділяють на 4 основні частки. Лобова частка значною мірою пов'язана з визначенням особистісних якостей людини, а її задній частині підпорядковані всі рухові центри стовбура і спинного мозку. Тому при її ураженні з'являються паралічі м'язів. У тім'яній ділянці, в основному, формуються відчуття тепла, холоду, дотики, положення частин тіла в просторі. Потилична частка містить зорові центри, скронева - слухові і нюхові.

У глибині півкуль нейрони концентруються у вигляді вузлів (підкірки). Вони разом з іншими центрами і мозочком забезпечують координацію роботи м'язів при виконанні рухових програм різної складності. Головний мозок оточений складною системою оболонок. М'яка оболонка зрощена з його речовиною і містить в собі живлять мозок судини, гілки яких проникають у товщу мозку. Між нею і більше поверхневої павутинної оболонкою, дуже тонкої і безсудинних, знаходиться подпаутинное простір із спинномозковою рідиною. Її велика частина продукується в порожнинах мозку (шлуночків) і через отвори між довгастим мозком і мозочком виходить у цей простір, утворюючи навколо мозку захисну гідравлічну подушку. Найбільш зовнішня тверда оболонка з'єднується з кістками черепа.

Лімбічна система головного мозку - це центр емоцій, осередок "фібрами душі". Кілька структур лімбічної системи (найважливіші з них - це мигдалина, гіпокамп, гіпоталамус, поясна звивина) утворюють замкнутий контур - коло Пейпеца (по імені відомого американського невропатолога). Циркулюючи по цьому контуру, порушення створює тривалі емоційні стани і "лоскоче нерви", пробігаючи крізь центри страху і агресії, насолоди й огиди.

А ще цей контур бере участь у процесах короткочасної пам'яті. Так, завдяки гиппокампу ми запам'ятовуємо те, що "важливо", а раніше - помічаємо "нове", сумніваємося й робимо вибір. Інформація, яка отримала емоційне забарвлення, запам'ятовується не в приклад краще "мертвих фактів", які в один гіпокамп влітають - в іншій вилітають ... А при сильних негативних переживаннях спостерігається зворотний процес: стирання слідів пам'яті, амнезія.

Інша функція лімбічної системи - управління роботою внутрішніх органів, залоз і судин. Тут панує гіпоталамус. У порівнянні з брилами півкуль він зовсім крихітним. Однак порушення роботи центрів, зосереджених на цьому "п'ятачку", тягне за собою всілякі недуги: ожиріння і безсоння, діабет і лихоманку, гіпертонію і статеве безсилля. Ще з гіпоталамуса мозок "диригує" всієї ендокринною системою. Не дивно, що емоційні бурі, Прокочуючи по лімбічної системі, так позначаються на стані нашого організму.

А по своїй еволюційної природі лімбічна система - це нюховий мозок. Її початкове призначення - сприймати і аналізувати хімічні сигнали. Тому її "хімічна кухня" дуже багата регуляторами і посередниками і чутлива до впливу психоактивних речовин ззовні.

Для чого вся ця довідка? Справа в тому, що лімбічну систему в якомусь сенсі можна вважати "центром зомбування". У певному віці - в ранньому дитинстві та в підлітковому періоді - тут активно відбувається імпрінтінг, або запечатление зразків для сліпого наслідування, для запуску автоматичних програм поведінки. У ці періоди з-за загостреної емоційності в пам'яті більше відкладається не логічна суть подій, а пов'язані з ними переживання. І ключем, що дозволяє знову включити ці почуття і спонукання - абсолютно несвідомо, зазвичай стає хімічний сигнал: запах, смак чи притуплювала речовина. Так, іноді якщо пахне хлоркою і фарбою, якась туга раптом стисне серце, у вухах відгукнеться дитячий вереск, а мова ніби обпече смак кефіру ... Куди це повернуло вашого зомбі? Уже не в ясельну групу чи радянського дитсадка?