Головной мозг: функции, строение. Электрическая активность мозга

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.

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.
См. также НЕРВНАЯ СИСТЕМА . 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 (см. также ГИПОФИЗ). 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. С появлением новых методов исследования представления о функциях мозга, вероятно, будут видоизменяться. Применение аппаратов, позволяющих получать "карту" метаболической активности различных отделов мозга, а также использование молекулярно-генетических подходов должны углубить наши знания о протекающих в мозгу процессах.
См. также НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ .
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. Среди позвоночных различия в устройстве мозга касаются главным образом соотношения отдельных его структур. Оценивая сходство и различия мозга рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих (в том числе человека), можно вывести несколько общих закономерностей. Во-первых, у всех этих животных строение и функции нейронов одни и те же. Во-вторых, весьма сходны устройство и функции спинного мозга и ствола головного мозга. В-третьих, эволюция млекопитающих сопровождается ярко выраженным увеличением корковых структур, которые достигают максимального развития у приматов. У земноводных кора составляет лишь малую часть мозга, тогда как у человека - это доминирующая структура. Считается, однако, что принципы функционирования мозга всех позвоночных практически одинаковы. Различия же определяются числом межнейронных связей и взаимодействий, которое тем выше, чем более сложно организован мозг. См. также

Головной мозг человека – это самый главный орган центральной нервной системы организма, с лишь частично изученным составом. Он обеспечивает работу всех остальных органов и систем, а также регулирует поведение человека. Именно благодаря мозгу человек становится социально активным существом; в противном случае, если мозг поврежден и не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние. Он перестает реагировать на внешние раздражители, ничего не чувствует и не совершает никаких действий.

Хотя мозг и изучен учеными достаточно подробно, многие его функции до сих пор не известны науке. Мы можем только лишь догадываться об огромном потенциале этого органа благодаря единичным случаям, описанным в медицинской литературе. В остальном, представляет собой существенный проблем в знаниях о человеческом организме.

И хотя в последние годы была проведена большая работа по изучению новых функций мозга, до сих пор доподлинно неизвестно, для чего еще может использоваться этот орган.

Общие сведения о головном мозге

Головной мозг – симметричный орган, что в целом отвечает всему строению тела человека. Располагается он в черепной коробке, причем это характерно для всех позвоночных. В нижней своей части головной мозг переходит в спинной мозг, который располагается в позвоночнике. У только что родившихся младенцев масса мозга составляет около 300 г, и в дальнейшем он растет вместе с организмом, достигая средней массы около 1,5 кг у взрослого человека.

Вопреки распространенному мнению (или, скорее, шутке), умственные способности человека абсолютно не зависят от размеров и массы его головного мозга. У взрослых людей вес мозга колеблется в пределах 1,2-2,5 кг, то есть различие может быть более чем в два раза. Более того, у людей с самым большим значением массы мозга (приближается к 3 кг) обычно диагностируется слабоумие.

Взвешивание мозга известных умерших ученых или деятелей искусства также подтвердило тот факт, что их способности не зависели от размеров этого органа. У женщин масса мозга в среднем чуть ниже, чем у мужчин, но это связано с тем, что слабый пол от природы меньше сильного. Никакой связи с интеллектуальными способностями здесь нет.

О важности мозга для человека говорит тот факт, что при наступлении экстремальных условий для организма большинство питательных веществ начинают поступать именно в мозг. При длительном голодании первыми расходуются жировые запасы, а затем наступает период расщепления мышечной ткани.

При снижении общей массы тела на половину масса мозга уменьшается на 10-15%, хотя у здорового человека мозг весит всего 2% от общей массы. Физическое истощение мозга невозможно, так как человек попросту не доживает до этого момента.

Состав головного мозга

Головной мозг у человека имеет довольно сложный состав. Это объясняется тем, что именно он является тем центром управления, который определяет деятельность всего организма. В настоящее время структура мозга изучена очень хорошо, чего не скажешь о многих его функциях и возможностях, неизвестных науке.

Внешняя оболочка головного мозга состоит из так называемой коры, которая представляет собой нервную ткань толщиной от 1,5 до 4,5 мм. В свою очередь, нервная ткань состоит из клеток-нейронов, количество которых в мозге взрослого человека составляет около 15 миллиардов. Другого вида клеток – глиальных - в коре в несколько раз больше, однако их функция заключается в заполнении пространства между нейронами и переносе питательных веществ. Функцию обработки и передачи информации осуществляют именно нейроны. Под корой располагаются следующие :

• Большие полушария . Симметричный отдел мозга, который состоит из левой и правой части. На большие полушария приходится до 70% всей массы этого органа. Между собой оба полушария соединяются плотным пучком нейронов, обеспечивающим непрерывный обмен информацией между ними. В состав полушарий , затылочная, височная и теменная доли. Все они отвечают за различные функции человеческого организма: органы чувств, речь, память, двигательную активность и т.д.;
• Таламус . Первый элемент зоны, которая называется промежуточным мозгом. Таламус отвечает за передачу нервных импульсов между корой и всеми органами чувств, кроме обоняния.

• Гипоталамус . Второй элемент промежуточного мозга. Он имеет еще меньшие размеры, чем таламус, однако выполняет намного больше функций. Гипоталамус содержит большое количество клеток и связан со всеми отделами мозга. В его «ведении» находятся сон, память, половое влечение, чувства жажды и голода, тепла и холода, а также многих других состояний организма. Гипоталамус выполняет функцию регулятора, стараясь обеспечить для организма одинаковую среду в разных условиях. Делает это он, управляя выделением в кровь гормонов.
• Средний мозг . Так называется отдел, расположенный ниже промежуточного мозга, и содержащий большое количество особых клеток. Он отвечает за слуховое и зрительное восприятие информации (в частности, бинокулярное зрение – это результат работы среднего мозга). К другим его функциям относят реакции на внешние раздражители, способность ориентировки в пространстве и связь с вегетативной нервной системой.
• Варолиев мост . Также называется просто «мост». Такое название этому участку дано потому, что он является связующим звеном между головным и спинным мозгом, а также между другими отделами головного мозга.

• Мозжечок. Этот небольшой участок мозга, расположенный рядом с мостом, в силу свое важности для организма часто называется вторым мозгом. Даже внешне он напоминает головной мозг человека, так как состоит из двух полушарий, покрытых корой. Мозжечок занимает долю всего в 10% от общего веса мозга, но зато от его работы полностью зависит координация и движение человека. Ярким примером нарушения работы мозжечка служит состояние алкогольного опьянения.
• Продолговатый мозг. Последний отдел мозга, который расположен в пределах черепной коробки. Является связующим звеном при взаимодействии центральной нервной системы с остальным организмом. Помимо этого, продолговатый мозг отвечает за работы дыхательной и пищеварительной системы, а также за некоторые рефлексы – чихание, кашель и глотание, которые являются реакциями на внешние раздражители.

Видео

Изучение головного мозга

Долгое время ученым не удавалось изучить структуру мозга. Причиной тому было отсутствие должных методов анализа. Точнее, состав можно было определить в результате вскрытия, но вот выяснить назначение того или иного отдела не представлялось возможным.

Определенный прогресс был достигнут в результате применения абляционного метода, для чего отдельные части мозга удалялись, а затем врачи наблюдали изменения в поведении человека. Однако и эта методика не была эффективной, так как отвечали за жизненно важные функции, и человек погибал.

Современные методы исследования этого жизненно важного органа куда более гуманны и эффективны. Суть этих методов состоит в том, чтобы регистрировать малейшие изменения магнитного и электрического поля, так как работа головного мозга представляет собой непрерывный поток импульсов. И если раньше у ученых просто не было для регистрации столь малых значений поля, то сейчас это можно сделать так, что человек абсолютно ничего не почувствует.

Примерами таких исследований являются компьютерная томография и магнитно-резонансная томография (КТ и МРТ соответственно).

Болезни головного мозга

Как и любой другой орган, головной мозг человека подвержен болезням. Всего их насчитывается несколько десятков, поэтому для удобства их разбивают на несколько основных категорий:

• Сосудистые заболевания . Головной мозг получает наибольшее количество кислорода и питательных веществ по сравнению с другими органами. Это значит, что стабильное кровообращение мозга играет существенную роль в его нормальном функционировании. Любое патологическое изменение рано или поздно приводит к плохим последствиям вплоть до летального исхода. Наиболее распространенными сосудистыми головного мозга , сосудистая дистония мозга и инсульт.
• Опухоль мозга . Опухоли возникают в любом отделе мозга и могут быть доброкачественными и злокачественными. Последние развиваются очень быстро и приводят к скорой смерти пациента. Также они могут развиться на фоне проникновения раковых клеток из других органов или крови.
• Дегенеративные поражения мозга . Эти заболевания приводят к нарушению основных функций организма: двигательной активности, координации, памяти, внимания и т.д. К этой категории Альцгеймера, Паркинсона, Пика и другие.
• Врожденные патологии . Среди этих заболеваний процент смертности очень высок, а выжившие дети испытывают проблемы с умственным развитием.
• Инфекционные заболевания . Поражение мозга является следствием поражения всего организма посторонними вирусами, бактериями или микробами.
• Травмы головы. Лечение болезней головного мозга требует повышенного внимания и высокой квалификации врача. Ни в коем случае нельзя диагностировать и лечить их самостоятельно, а при проблемах со здоровьем следует записаться на обследование.

Человек летает в космос и погружается в морские глубины, создал цифровое телевидение и сверхмощные компьютеры. Однако сам механизм мыслительного процесса и орган, в котором происходит умственная деятельность, как и причины, побуждающие нейроны взаимодействовать, до сих пор остаются загадкой.

Головной мозг – важнейший орган человеческого организма, материальный субстрат высшей нервной деятельности. От него зависит, что человек чувствует, делает, о чем думает. Мы слышим не ушами и видим не глазами, а соответствующими участками коры головного мозга. Он же вырабатывает гормоны удовольствия, вызывает прилив сил и утоляет боль. В основе нервной деятельности лежат рефлексы, инстинкты, эмоции и другие психические явления. Научное понимание работы мозга все еще отстает от понимания функционирования всего организма в целом. Это, безусловно, связано с тем, что мозг – гораздо более сложный орган по сравнению с любым другим. Мозг – самый сложный объект в известной нам вселенной.

Справка

У человека отношение массы головного мозга к массе тела в среднем равно 2%. А если поверхность этого органа разгладить, получится примерно 22 кв. метра органики. Мозг содержит около 100 миллиардов нервных клеток (нейронов). Чтобы вы могли представить себе это количество, напомним: 100 миллиардов секунд – это примерно 3 тысячи лет. Каждый нейрон контактирует с 10 тысячами других. И каждый из них способен к высокоскоростной передаче импульсов, поступающих от одной клетки к другой химическим путем. Нейроны могут одновременно взаимодействовать с несколькими другими нейронами, в том числе находящимися в удаленных отделах мозга.

Только факты

• Мозг – лидер по энергопотреблению в организме. На него работает 15% сердца, и он потребляет около 25% кислорода, захватываемого легкими. Для доставки кислорода к мозгу работают три крупные артерии, которые предназначены для его постоянной подпитки.
• Около 95% тканей мозга окончательно формируются к 17 годам. К концу пубертатного периода мозг человека составляет полноценный орган.
• Головной мозг не чувствует боли. В мозге нет болевых рецепторов: зачем они, если разрушение мозга приводит к смерти организма? Дискомфорт может чувствовать оболочка, в которую заключен наш мозг, – так мы испытываем головную боль.
• У мужчин мозг обычно больше, чем у женщин. Средний вес головного мозга взрослого мужчины – 1375 г, взрослой женщины – 1275 г. Они также различаются размерами различных областей. Однако учеными доказано, что это не имеет отношения к интеллектуальным способностям, а самый большой и тяжелый мозг (2850 г), который описывали исследователи, принадлежал пациенту психиатрической больницы, страдающему идиотизмом.
• Человек использует практически все ресурсы своего мозга. То, что мозг работает всего на 10%, – миф. Ученые доказали, что имеющиеся резервы мозга человек задействует в критических ситуациях. Например, когда кто-то убегает от злой собаки, он может перепрыгнуть через высокий забор, который в обычных условиях он ни за что не преодолел бы. В экстренный момент в мозг вливаются определенные вещества, которые стимулируют действия того, кто оказался в критической ситуации. По сути, это допинг. Однако проделывать такое постоянно опасно – человек может умереть, потому что исчерпает все свои резервные возможности.
• Мозг можно целенаправленно развивать, тренировать. Например, полезно заучивать тексты наизусть, решать логические и математические задачи, изучать иностранные языки, познавать новое. Также психологи советуют правшам периодически «главной» рукой делать левую, а левшам – правую.
• Мозг обладает свойством пластичности. Если поражен один из отделов нашего важнейшего органа, другие через некоторое время смогут компенсировать его утраченную функцию. Именно пластичность мозга играет исключительно важную роль в овладении новыми навыками.
• Клетки головного мозга восстанавливаются. Синапсы, связывающие нейроны, и сами нервные клетки важнейшего из органов регенерируются, но не так быстро, как клетки других органов. Пример тому – реабилитация людей после черепно-мозговых травм. Ученые обнаружили, что в отделе мозга, отвечающего за обоняние, из клеток-предшественниц образуются зрелые нейроны. В нужный момент они помогают «починить» травмированный мозг. Ежедневно в его коре могут образовываться десятки тысяч новых нейронов, однако впоследствии может прижиться не больше десяти тысяч. Сегодня известны две области активного прироста нейронов: зона памяти и зона, ответственная за движения.
• Мозг активно работает во время сна. Человеку важно иметь память. Она бывает долгосрочная и краткосрочная. Перевод информации из краткосрочной в долгосрочную память, запоминание, «раскладывание по полочкам», осмысление информации, которую человек получает в течение дня, происходит именно во сне. А чтобы тело не повторяло в реальности движения из сна, мозг выделяет особый гормон.

Мозг способен значительно ускорять свою работу. Люди, пережившие ситуации угрозы для жизни, говорят, что за миг перед их глазами «пролетела вся жизнь». Ученые считают, что мозг в момент опасности и осознания грозящей смерти в сотни раз ускоряет работу: ищет в памяти аналогичные обстоятельства и способ помочь человеку успеть себя спасти.

Всестороннее изучение

Проблема исследования мозга человека – одна из самых захватывающих задач науки. Поставлена цель познать нечто, равное по сложности самому инструменту познания. Ведь все, что до сих пор исследовалось: и атом, и галактика, и мозг животного – было проще мозга человека. С философской точки зрения неизвестно, возможно ли в принципе решение этой задачи. Ведь главное средство познания не приборы и не методы, им остается наш человеческий мозг.

Существуют различные методы исследования. В первую очередь в практику ввели клинико-анатомическое сопоставление – смотрели, какая функция «выпадает» при повреждении определенной области мозга. Так, французский ученый Поль Брока 150 лет назад обнаружил центр речи. Он заметил, что у всех больных, которые не могут говорить, поражена определенная область мозга. Электроэнцефалография изучает электрические свойства мозга – исследователи смотрят, как электрическая активность разных участков мозга меняется в соответствии с тем, что делает человек.

Электрофизиологи регистрируют электрическую активность «мыслительного центра» организма с помощью электродов, позволяющих записывать разряды отдельных нейронов, или с помощью электроэнцефалографии. При тяжелейших заболеваниях мозга тонкие электроды могут вживляться в ткань органа. Это позволило получить важную информацию о механизмах работы мозга по обеспечению высших видов деятельности, были получены данные о соотношении коры и подкорки, о компенсаторных возможностях. Еще один метод изучения мозговых функций – электрическая стимуляция отдельных областей. Так канадским нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом был исследован «моторный гомункулус». Было показано, что, стимулируя определенные точки в моторной коре, можно вызвать движение разных частей тела, и установлено представительство различных мышц и органов. В 1970-е годы, после изобретения компьютеров, представилась возможность еще более полно исследовать внутренний мир нервной клетки, появились новые методы интроскопии: магнитоэнцефалография, функциональная магниторезонансная томография и позитронно-эмиссионная томография. В последние десятилетия активно развивается метод нейровизуализации (наблюдение за реакцией отдельных частей мозга после введения определенных веществ).

Детектор ошибок

Очень важное открытие было сделано в 1968 году – ученые обнаружили детектор ошибок. Это механизм, который дает нам возможность производить рутинные действия, не задумываясь: например, умываться, одеваться и одновременно думать о своих делах. Детектор ошибок в подобных обстоятельствах все время следит, правильно ли вы действуете. Или, например, человек внезапно начинает чувствовать себя некомфортно – он возвращается домой и обнаруживает, что забыл выключить газ. Детектор ошибок позволяет нам даже не задумываться о десятках задач и решать их «на автомате», сходу отметая недопустимые варианты действий. За последние десятилетия наука узнала, как устроены многие внутренние механизмы человеческого организма. Например, путь, по которому зрительный сигнал доходит от сетчатки до мозга. Для решения более сложной задачи – мышления, опознания сигнала – задействована большая система, которая распространена по всему мозгу. Однако «центр управления» пока не найден и даже неизвестно, есть ли он.

Гениальный мозг

С середины XIX века ученые делали попытки изучения анатомических особенностей мозга людей с выдающимися способностями. На многих медицинских факультетах Европы хранились соответствующие препараты, в том числе и профессоров медицины, которые еще при жизни завещали свой мозг науке. От них не отставали русские ученые. В 1867 году на Всероссийской этнографической выставке, устроенной Императорским обществом любителей естествознания, было представлено 500 черепов и препаратов их содержимого. В 1887 году анатом Дмитрий Зернов опубликовал результаты исследования мозга легендарного генерала Михаила Скобелева. В 1908 году академик Владимир Бехтерев и профессор Рихард Вейнберг исследовали подобные препараты покойного Дмитрия Менделеева. Аналогичные препараты органов Бородина, Рубинштейна, математика Пафнутия Чебышева сохранены в анатомическом музее Военно-медицинской академии в Санкт-Петербурге. В 1915 году нейрохирург Борис Смирнов подробно описал мозг химика Николая Зинина, патолога Виктора Пашутина и писателя Михаила Салтыкова-Щедрина. В Париже был исследован мозг Ивана Тургенева, вес которого достигал рекордных 2012 г. В Стокгольме работали с соответствующими препаратами знаменитых ученых, в том числе Софьи Ковалевской. Специалисты Московского института мозга тщательно исследовали «мыслительные центры» вождей пролетариата: Ленина и Сталина, Кирова и Калинина, изучали извилины великого тенора Леонида Собинова, писателя Максима Горького, поэта Владимира Маяковского, режиссера Сергея Эйзенштейна... Сегодня ученые убеждены в том, что, на первый взгляд, мозг талантливых людей ничем не выделяется из ряда среднестатистических. Эти органы различаются структурой, размерами, формой, однако от этого ничего не зависит. Мы до сих пор не знаем, что именно делает человека талантливым. Можем только предполагать, что мозг таких людей немножко «сломан». Он может делать то, чего не могут нормальные, а значит, он не такой, как все.

Пожалуй, одним из самых главных органов человеческого организма является головной мозг . Благодаря своим свойствам, он способен регулировать все функции живого организма. Медики до сих пор не изучили этот орган до конца, а о его скрытых возможностях даже сегодня выдвигают различные гипотезы.

Из чего состоит головной мозг человека?

В составе головного мозга насчитывают более ста миллиардов клеток. Он покрыт тремя защитными оболочками. А благодаря своему объему мозг занимает около 95% всего черепа. Вес варьируется от одного до двух килограмм . Но интересным остается тот факт, что способности этого органа никак не зависят от его тяжести. Женский мозг примерно на 100 грамм меньше, нежели мужской.

Вода и жир

60% всего состава мозга человека – это жировые клетки, а лишь в 40% содержится вода. Он по праву считается самым жирным органом организма. Для того чтобы функциональное развитие мозга происходило надлежащим образом, человек должен правильно и рационально питаться.

Поступление «правильных жиров» в организм оказывает непосредственное влияние на человеческий мозг, это такая своеобразная подпитка. Очень жаль, что любители диет, забывают об этой специфике и стараются максимально исключить из своего рациона жирную пищу.

Задай вопрос врачу о своей ситуации

Строение мозга

Для того чтобы знать и исследовать все функции человеческого мозга, необходимо как можно детальней изучить его строение.

Весь мозг условно разделяют на пять разных частей:

• Конечный мозг;
• Промежуточный мозг;
• Задний мозг (включает в себя мозжечок и мост);
• Средний мозг;
• Продолговатый мозг.

А теперь давайте подробней разберем, что собой представляет каждый отдел.

Также дополнительную информацию вы можете найти в нашей аналогичной статье .

Конечный, промежуточный, средний и задний мозг

Конечный мозг – это основная часть всего головного мозга, на которую приходится около 80% от общего веса и объема.

В его состав входит правое и левое полушария, которые состоят из десятков различных бороздочек и извилин:

В свою очередь, каждое полушарие включает в себя:

• мантию;
• обонятельный мозг;
• ядро.

Между полушариями находится углубление, которое заполнено мозолистым телом . Стоит отметить, что процессы, за которые отвечают полушария, отличаются между собой.

Для промежуточного мозга характерно наличие нескольких частей:

Промежуточный мозг принимает прямое участие во всех двигательных процессах. Это и бег, и ходьба, и приседание, и также различные положения тела в промежутках между движениями.

Средний мозг – часть всего головного мозга, в которой сосредоточены нейроны, отвечающие за слух и зрение. Читайте подробнее о том, . Именно они могут определять размер зрачку и кривизну хрусталика, а также отвечают за мышечный тонус. Этот отдел мозга также принимает участие во всех двигательных процессах организма. Благодаря ему человек может осуществлять резкие поворотные движения.

Задний мозг также имеет сложное строение и включает в себя два отдела:

• Мост;
• Мозжечок.

Мост состоит из дорсальной и центральной волокнистой поверхностей:

Второе название мозжечка – малый мозг:

• Он расположился в задней ямке черепа и занимает всю ее полость.
• Масса мозжечка не превышает 150 грамм.
• От двух полушарий он отделен щелью и если посмотреть со стороны, то создается впечатление будто бы они нависают над мозжечком.
• Именно в мозжечке присутствует белое и серое вещество.

Причем если рассматривать строение, то, видно, что серое вещество накрывает белое, формируя над ним дополнительный слой, который принято называть корой. Состав серого вещества – это молекулярный и зернистый слоя, а также нейроны, которые имеют грушевидную форму.

Белое вещество непосредственно выступает телом мозга, среди которого как тоненькие веточки дерева, растекается серое вещество. Именно сам мозжечок контролирует координацию движений опорно-двигательного аппарата.

– это переходный отрезок спинного мозга в головной. Проведя детальное исследование, было доказано, что спинной и головной мозг имеет множество общих моментов в своем строении. Спинной мозг занимается контролем дыхания и кровообращения, а также влияет на обмен веществ.

Кора

Неотъемлемой частью головного мозга человека и большинства живых существ является кора. В результате эволюции она достигла высокого уровня развития и помогла человеку подняться выше других живых существ. Постоянная трудовая деятельность и регулярное развитие своих возможностей помогают улучшить мозговую деятельность организма и непосредственно функции коры.

В состав коры головного мозга входит более 15 миллиардов нейронов, каждый из которых имеет различную форму. Эти нейроны собраны в небольшие группы, которые, в свою очередь, формируют несколько слоев коры.

Всего кора мозга состоит из шести слоев , которые плавно переходят друг в друга и имеют ряд различных функций.

Давайте вкратце рассмотрим каждых из них начиная с самого глубокого и приближаясь к наружному:

1. Самый глубокий слой имеет название веретеновидный . В его составе выделяют фузиформные клетки, которые постепенно распространяются в белом веществе.
2. Следующий слой именуют вторым пирамидным . Такое название слой получил благодаря нейронам, по форме напоминающие пирамидки различных размеров.
3. Второй зернистый слой . Имеет также неофициальное название как внутренний.
4. Пирамидный . Его строение аналогично второму пирамидному.
5. Зернистый . Так как второй зернистый называет внутренним, то этот является наружным.
6. Молекулярный . Клеток в этом слое практически нет, а в составе преобладают волокнистые структуры, которые как ниточки переплетаются между собой.

Хотелось бы отметить, что строение коры не имеет единственной классификации и вызывает бесконечные споры среди ученых.

Кроме шести слоев, кору подразделяют на три зоны, каждая из которых выполняет свои функции:

1. Первичная зона, состоящая из специализированных нервных клеток, принимает импульсы от органов слуха и зрения. Если эта часть коры получит повреждения, то они могут привести к безвозвратным изменениям чувствительных и двигательных функций.
2. Во вторичной зоне происходит обработка полученной информации и ее анализ. Если же повреждения будут наблюдаться в этой части, то это приведет к нарушению восприятия.
3. Возбуждение третичной зоны провоцируется рецепторами кожи и слуха. Эта часть дает возможность человеку познавать окружающий мир.

Половые различия

Вроде бы один и тот же орган у мужчин и у женщин. И, казалось бы, какие могут быть различия. Но благодаря чудотехнике, а именно томографическому сканированию, было выяснено, что между мужским и женским головным мозгом есть ряд различий.

Первоначально было установлено, что для мозга мужчин характерно большее количество связей между зонами во внутренней части полушарий. В свою очередь, у женщин эти связи наблюдаются между самими полушариями. Также имеется точка зрения, что мужскому мозгу присущи моторные навыки в то время, когда у женщин наблюдается аналитический состав ума и развито интуитивное мышление.

Плюс ко всему по весовым категориям мозг женщин меньше примерно на 100 грамм , чем мужской. По статистическим данным специалистов, самое весомое половое различие наблюдается в возрасте от тринадцати до семнадцати лет . Чем старше становятся люди, тем меньше выделяются различия.

Развитие мозга

Развитие головного мозга человека начинается еще в период его внутриутробного формирования:

• Процесс развития начинается из формирования нервной трубки, для которой характерно увеличение размера в области головы. Этот период именуют перинатальным. Для этого времени характерно его физиологическое развитие, а также формируются сенсорные и эффекторные системы.
• В первые два месяца внутриутробного развития уже происходит формирование трех изгибов: среднемостового, мостового и шейного. Причем для первых двух характерно одновременное развитие в одном направлении, а вот третий начинает более позднее формирование совершенно в противоположном направлении.

Если оценить эволюционное развитие мозга, то смело можно заметить, что первоначально происходило формирование задней и средней части. Передняя же часть является более новым образованием и соответственно формируется в самую последнюю очередь. Развитие мозга не заканчивается после рождения малыша. Это довольно сложный и длительный процесс, который занимает многие годы.

После того, как кроха появился на свет, его мозг представляет собой два полушария и множество извилин .

Ребенок растет, и мозг подвергается множеству изменений:

• Борозды и извилины становятся гораздо больше , они углубляются и изменяют свою форму.
• Самой развитой зоной после рождения считается зона у висков , но она также поддается развитию на клеточном уровне.Если проводить сравнение между полушариями и затылочной частью, то можно без сомнения отметить, что затылочная часть гораздо меньше полушарий. Но, несмотря на этот факт, в ней присутствуют абсолютно все извилины и борозды.
• Не ранее, чем к 5 годам развитие лобной части мозга доходит до уровня, когда эта часть может прикрыть островок мозга. Для этого момента должно произойти полное развитие речевых и двигательных функций.
• В возрасте 2-5 лет созревают вторичные поля мозга . Они обеспечивают процессы перцепции и влияют на выполнение последовательности действий.
• Третичные поля формируются в период от 5 до 7 лет . Первоначально заканчивается развитие теменно-височно-затылочной части, а затем префронтальной области. В это время формируются поля, которые отвечают за максимально сложные уровни переработки информации.