Головной мозг является центральным органом центральной нервной системы человека и всех позвоночных животных. Головной мозг человека состоит преимущественно из нервных тканей, которые окружены мозговыми оболочками и выполняет функции поглощения сенсорной информации, ее обработки и управления мышцами и гормональной системой.
Устройство головного мозга человека
Головной мозг является очень сложным и многоффункциональным органом в человеческом организме. Большую часть мозга составляют полушария. Каждое из полушарий имеет внутреннее ядро, которое состоит из так называемого белого вещества, а так же коры головного мозга, которое состоит из серого вещества. Кора головного мозга имеет внешний слой, который называется неокортекс, а так же внутренний — аллокортекс. Неокортекс состоит из шести слоев нейронов, а аллокортекс в свою очередь из трех или четырех. Каждое полушарие условно делят на лобную, височную, теменную и затылочную доли.
Головной мозг соединен стволом мозга со спинным мозгом. Ствол мозга состоит из среднего мозга, моста и продолговатого мозга. Мозжечок соединен со стволом мозга тремя парами нервных путей, называемых ножками мозжечка . Внутри головного мозга находится желудочковая система, которая состоит из четырех соединенных между собой желудочков которые вырабатывают и заставляют циркулироаать спинномозговая жидкость. Под корой головного мозга находится несколько важных составляющих, которые включают таламус, эпиталамус, шишковидную железу, гипоталамус , гипофиз, субталамус, лимбические структуры (миндалевидное тело и гиппокамп, клауструм, различные ядра базальных ганглиев , базальные структуры переднего мозга и три околожелудочковых органа.
Структуры мозга, которые не находятся в средней плоскости, существуют парами, например, есть два гиппокампа и два миндалевидных тела. Клетки головного мозга включают нейроны и поддерживающие глиальные клетки. В мозге более 86 миллиардов нейронов и примерно такое же количество других клеток. Мозговая деятельность становится возможной благодаря взаимосвязи нейронов и высвобождению ими нейротрансмиттеров в ответ на нервные импульсы. Нейроны соединяются, образуя нервные пути , нейронные цепи и сложные сетевые системы . Вся схема управляется процессом нейротрансмиссии .
Мозг защищается черепом, находится в спинномозговой жидкости и изолирован от кровотока гематоэнцефалическим барьером. Не смотря на это мозг по-прежнему способен подвергаться повреждениям, болезням и инфекциям. Повреждение может быть вызвано травмой или нарушением кровоснабжения, которое известно как инсульт. Он подвержен дегенеративным расстройствам, такие как болезнь Паркинсона, деменция, болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз . Считается, что психические заболевания, включая шизофрению и клиническую депрессию, так же связаны с дисфункциями головного мозга. Кроме всего вышеперечисленного, в головном мозге могут возникать опухоли, которые могут быть как доброкачественные, так и злокачественные. Все вышеперечисленные состояния, по всей видимости, вызваны нарушением работы одного или нескольких компонентов, которые оказывают значительное влияние на качество жизни.
Изучением анатомии мозга занимается нейроанатомия, а изучением его функций — нейробиология. Для изучения мозга используются многочисленные методы. Образцы мозга животных, которые можно исследовать под микроскопом, дают достаточно много информации сопоставимой с человеческим. Технологии медицинской визуализации, такие как функциональная нейровизуализация и записи электроэнцефалографии (ЭЭГ) так же являются одними из главных методов изучения мозга. Истории болезней людей с черепно-мозговыми травмами позволили лучше понять функцию каждой части мозга. Нейронаучные исследования значительно увеличились за последние несколько десятилетий и позволили добиться значимых результатов в этой области науки.
Интересное:
Полушария головного мозга
Головной мозг всех позвоночных образован двумя полушариями, которые разделены бороздой, называемой продольной щелью. Она делит мозг на левое и правое полушарие, которые составляют большую часть от общего объема головного мозга и выполняют большое количество функций. Каждое из этих полушарий имеет внешний слой серого вещества, кору головного мозга и внутренний слой белого вещества, который собственно поддерживает кору головного мозга.
Полушария мозга начинают формироваться на пятом месяце беременности и начинает свое развитие в виде буквы С, а впоследствии принимает более продолговатую форму. Анатомически и физиологически полушария головного мозга являются симметричными, а не идентичными. Даже при визуальном обследовании отмечается некоторая разница между полушариями у большинства людей. В результате более развитую половину называют доминантной, а другую — недоминантной.
Многие современные ученые предполагают, что разное развитие полушарий влияет на умственные и личностные особенности человека. Примером таких умозаключений можно выделить, что люди у которых более развито левое полушарие более логичны в поведении, чем те у которых более развито правое полушарие. В действительности эти предположения имеют мало общего с реальностью, так как в большинстве процессов принимают участие оба полушария, но доля истины в этих утверждениях все же имеется.
Конечно, все аспекты функционирования полушарий головного мозга еще изучены не в полной мере, но некоторые наработки уже имеются и подтверждены документально. В пример можно привести то, что у 95% правшей левое полушарие мозга является доминантным. Этот факт является одним из многих, который подтверждает, что вся информация получаемая от одной половины тела отправляется и обрабатывается в противоположном полушарии у подавляющего большинства людей. В конечном счете все равно остается 5% населения для которых данная гипотеза не применима. Так же отмечается факт, что если часть полушария отвечающая за определенную функцию не способна осуществить действие, то через некоторый промежуток времени, соответствующий отдел другого полушария может взять на себя управление данным действием.
В конечном итоге необходимо отметить, что каждое полушарие головного мозга ученые разделяют на пять долей, каждая из которых выполняет определенные функции:
- лобная;
- теменная;
- затылочная;
- височная;
- островковая;
Лобная доля полушарий головного мозга осуществляет функции планирования, рассуждения, речи и произвольных движений. При нарушении работы данной доли, у человека нарушается координация движений, возникают речевые трудности, изменения личности или неспособность планирования расписания.
Теменная доля полушарий играет важную роль в интеграции сенсорной информации, такой как зрение, слух и осязание, а так же концентрация внимания. При поражении теменной доли наблюдаются такие недуги как алексия (неспособность читать), акалькулия (расстройство счета), семантическая афазия (нарушение логики) и апраксия (пространственное нарушение действий).
Затылочная доля полушарий выполняет функцию зрительного центра, который позволяет ориентироваться и распознавать контуры, благодаря информации поступающей от глаз. При повреждении этой области человек теряет зрение (возможно пятнами) на стороне противоположной повреждению.
Височная доля является важной частью мозга для многих когнитивных функций включая слух, речь, память и зрение сложных форм, так как содержит первичную слуховую кору, языковой центр Вернике(сенсорный речевой центр) и важные структуры памяти. При повреждении данной области может возникать огромное количество патологий. В зависимости от области нарушения функционирования может развиваться амнезия, зрительные и слуховые дефициты (агнозия) и афазия. Простым языком человек теряет память и становиться не способен обучаться, а так же теряет способность распознавать и называть объекты вплоть до того что перестает понимать значения слов.
Островковая доля полушарий головного мозга сегодня достаточно плохо изучена и многие учебные пособия не выделяют его в отдельную зону, но уже известно что данная зона отвечает за эмоции, сознание, привычки, когнитивные функции и межличностный опыт.
Интересное:
Таламус
Таламус является отделом головного мозга который представляет собой большую массу серого вещества, расположенную в дорсальной части части промежуточного мозга. Нервные волокна выходят из таламуса в кору головного мозга во всех направлениях, обеспечивая хабообразный обмен информацией. Он выполняет несколько функций, таких как передача сенсорных сигналов (включая двигательные сигналы) в кору головного мозга и регуляция сознания, сна и бдительности.
Таламус выполняет достаточно большое количество функций и считается, что он действует как ретрансляционная станция или концентратор, передавая информацию между различными подкорковыми областями и корой головного мозга. В частности, каждая сенсорная система (за исключением обонятельной системы ) включает таламическое ядро, которое получает сенсорные сигналы и отправляет их в соответствующую первичную область коры.
У зрительной системы сигналы от сетчатки передаются в латеральное коленчатое ядро таламуса, которое, в свою очередь, проецируется на зрительную кору в затылочной доле. Считается, что таламус одновременно обрабатывает сенсорную информацию и передает ее, та как каждая из первичных сенсорных ретрансляционных областей получает сильные обратные связи от коры головного мозга. Аналогичным образом действует медиальное коленчатое ядро, которое выполняет функцию ключевого слухового реле между нижними холмиками среднего мозга и первичной слуховой корой. Вентральное заднее ядро является ключевым соматосенсорным реле, которое посылает сенсорную и проприоцептивную информацию в первичную соматосенсорную кору.
Повреждение таламуса может привести к таламическому болевому синдрому, который сопровождается односторонним жжением или ноющей болью. Кроме того, при определенных обстоятельствах может проявиться акинетический мутизм, глазодвигательные проблемы, таламокортикальная аритмия, фатальная семейная бессонница и даже кома.
Интересное:
Гипоталамус
Гипоталамус представляет собой небольшую область в промежуточном мозге, которая включает в себя большое число групп клеток, которые регулируют нейроэндокринную деятельность мозга и гомеостаз организма. Он медиально граничит с третьим желудочком, а краниально — с таламусом. Гипоталамус является важнейшим центром управления вегетативной нервной системой, которая сама состоит из широкого спектра гомеостатических цепей контроля. Он является важнейшим отделом мозга для поддержания внутренней среды и ее адаптации к нагрузкам на организм. Даже малейшие нарушения в этой относительно небольшой, чрезвычайно важной диэнцефальной области оказывают влияние на жизнеспособность человека.
Вся вегетативная система выполняет задачи поддержания гомеостаза (температуры, артериального давления, осмолярности), регулирование обмена веществ, циркадных ритмов и сна, контроль сексуального и репродуктивного поведения. Для выполнения своих задач гипоталамус имеет многочисленные нейронные связи с другими центрами мозга. Кроме того, он контролирует высвобождение гормонов аденогипофиза (передней доли гипофиза ) через либерины (высвобождающие факторы или рилизинг-гормоны) и статины (высвобождающие факторы или высвобождающие ингибирующие гормоны) или сам продуцирует гормоны, которые высвобождаются в нейрогипофизе (задняя доля гипофиза). Гипоталамус также участвует в инициировании полового созревания и связанных с ним изменений, а также в инициации овуляции.
При повреждении данной области головного мозга последствия могут быть крайне непредсказуемыми. Нарушение работы даже одной из вышеперечисленных систем с высокой долей вероятности может сказаться на качестве жизни, а при негативном исходе исход — летальный.
Интересное:
Средний мозг
Средний мозг представляет собой самый короткий участок ствола головного мозга, который имеет длинну менее 2 сантиметров. Он располагается преимущественно в задней черепной ямке, верхняя часть которой простирается над тенториальной вырезкой и является связующим звеном между задним мозгом и промежуточным мозгом. Средний мозг отвечает в первую очередь за координацию двигательных функций и навыков. Он отвечает за контроль большинства глазных мышц и является важной частью экстрапирамидной системы.
Средний мозг можно условно разделить на три слоя. В переднем основании среднего мозга лежат ножки головного мозга (crura cerebri), за которыми дорсально следует tegmentum mesencephali, которые называют капюшоном. После следует крыша среднего мозга, которая имеет название tectum mesencephali. Между покрышкой и тектумом лежит мозговой водный канал среднего мозга (Aquaeductus mesencephali), имеющий у взрослых длину примерно 1,5 см и окруженный центральным серым веществом.
При повреждении данного отдела у пациентов наблюдалось нарушение координации движений и частичную дезориентацию, которая по всей видимости связана с нарушением зрительных функций.
Интересное:
Мост
Мост, или как его еще называют Варолиев мост, является участком головного мозга, который находится ниже среднего мозга, выше продолговатого мозга и спереди мозжечка. У взрослого человека имеет длину около 2,5 сантиметра и его можно условно разделить на две части: базилярную часть моста (вентральный мост) и покрышку моста (дорсальный мост). Вентральная часть моста обращена к скату, а мостовая цистерна находится между двумя структурами. На вентральной поверхности моста имеется срединная базилярная борозда, вдоль которой может проходить или не проходить базилярная артерия. По обе стороны от основной борозды имеется выпуклость, образованная ядрами моста, которые переплетаются между нисходящими волокнами внутри вещества моста. Верхняя мозжечковая артерия огибает верхний край моста.
Мост содержит ядра, которые передают сигналы от переднего мозга к мозжечку, а также ядра, которые отвечают в первую очередь за сон, дыхание, глотание, контроль мочевого пузыря, слух, равновесие, вкус, движение глаз, мимику и ощущения лица. Внутри моста находится пневмотаксический центр, состоящий из субпарабрахиального и медиального парабрахиального ядер, которые регулируют переход от вдоха к выдоху.
При поражении данного участка головного мозга может возникать синдром Раймонда с односторонним параличом отводящей мышцы и гемипарезом на противоположной стороне. Кроме того, у пациентов наблюдался центральный понтинный миелинолиз, который представляет собой демиелинизирующее заболевание, вызывающее трудности с чувством равновесия, ходьбой, осязанием, глотанием и речью. В клинических условиях это часто связано с трансплантацией или быстрой коррекцией уровня натрия в крови. Невыявленное заболевание может привести к смерти или синдрому запертости.
Интересное:
Мозжечек
Мозжечок человека прикреплен к нижней части мозга, спрятанной под полушариями головного мозга. Его корковая поверхность покрыта мелко расположенными параллельными бороздками, резко контрастирующими с широкими неправильными извилинами коры головного мозга. Эти параллельные борозды скрывают тот факт, что кора мозжечка на самом деле представляет собой непрерывный тонкий слой ткани, плотно сложенный в виде гармошки. Внутри этого тонкого слоя находится несколько типов нейронов с очень регулярным расположением, наиболее важными из которых являются клетки Пуркинье и гранулярные клетки. Эта сложная нервная организация обеспечивает огромную способность обработки сигналов, но почти весь выходной сигнал коры мозжечка проходит через набор небольших глубоких ядер, расположенных внутри белого вещества мозжечка.
Наиболее достоверные сведения о функции мозжечка были получены при изучении последствий его повреждения. У животных и людей с дисфункцией мозжечка наблюдаются прежде всего проблемы с двигательным контролем на той стороне тела, где находится поврежденная часть мозжечка. Они по-прежнему способны генерировать двигательную активность, но теряют точность, производя хаотичные, нескоординированные или неправильно рассчитанные движения. Стандартная проверка функции мозжечка заключается в том, чтобы дотянуться кончиком пальца до цели на расстоянии вытянутой руки.
Интересное:
Продолговатый мозг
Продолговатый мозг представляет собой длинную стволообразную структуру, составляющую нижнюю часть ствола мозга. Он расположен спереди и частично ниже мозжечка, предстааляющий собой конусообразную нейрональную массу, отвечающую за вегетативные непроизвольные функции, от рвоты до чихания. Продолговатый мозг содержит сердечный, дыхательный, рвотный и вазомоторный центры, которые отвечают за вегетативные функции дыхания, частоты сердечных сокращений и артериального давления, а также за цикл сна и бодрствования. Продолговатый мозг соединяет высшие уровни головного мозга со спинным и отвечает за несколько функций автономной нервной системы.
Закупорка кровеносного сосуда, или другое его повреждение, повредит пирамидный тракт, медиальную петлю и подъязычное ядро. Это вызывает синдром, называемый медиальным медуллярным синдромом. Латеральный медуллярный синдром может быть вызван закупоркой задней нижней мозжечковой артерии или позвоночных артерий. Кроме того, характерным признаком повреждения продолговатого мозга является прогрессирующий бульбарный паралич. Прогрессирующий бульбарный паралич (ПБП) представляет собой заболевание, при котором поражаются нервы, иннервирующие бульбарные мышцы. Детский прогрессирующий бульбарный паралич – это прогрессирующий бульбарный паралич у детей.
Интересное:
Спинной мозг
Спинной мозг представляет собой длинную, тонкую трубчатую структуру, состоящую из нервной ткани, которая простирается от продолговатого мозга в стволе мозга до поясничного отдела позвоночного столба (позвоночника) всех позвоночных животных. Центр спинного мозга полый и содержит структуру, называемую центральным каналом, по которой протекает спинномозговая жидкость. Спинной мозг также покрыт мозговыми оболочками и окружен нервными дугами. Вместе головной и спинной мозг составляют центральную нервную систему (ЦНС).
Спинной мозг является продолжением ствола головного мозга и анатомически начинается у затылочной кости. Затем он выходит из большого затылочного отверстия и затем входит в позвоночный канал у начала шейных позвонков. Спинной мозг простирается до места между первым и вторым поясничными позвонками, где он сужается. Охватывающий костный позвоночник защищает относительно более короткий спинной мозг. Его длина составляет около 45 см у взрослых мужчин и около 43 см у взрослых женщин. Диаметр спинного мозга колеблется от 13 мм в шейном и поясничном отделах до 6,4 мм в грудном отделе.
Спинной мозг функционирует главным образом в передаче нервных сигналов от двигательной коры к телу и от афферентных волокон сенсорных нейронов к сенсорной коре. Он также является центром координации многих рефлексов и содержит рефлекторные дуги, способные самостоятельно управлять рефлексами. Здесь также расположены группы спинальных интернейронов, которые составляют нейронные цепи, известные как генераторы центральных паттернов. Эти цепи отвечают за управление двигательными инструкциями при выполнении ритмических движений, таких как ходьба.