Головной мозг

Головной мозг человека называют самым загадочным и совершенным созданием природы. Он управляет всеми функциями организма и обеспечивает осуществление человеком разумной деятельности. Здесь анализируется вся поступившая из внешнего окружения и внутренней среды организма информация и формируется соответствующее поведение человека. И если животные получают информацию от конкретных предметов и явлений, то для человека реальным сигналом становится слово. Слово и речь составляют вторую сигнальную систему, свойственную только человеку. Материальным субстратом второй сигнальной системы и словесного человеческого мышления является кора головного мозга. Разгадать тайны человеческого мозга ученые стремятся на протяжении многих столетий, однако и сейчас они еще очень далеки от познания истины.

Строение головного мозга

Головной мозг располагается в полости черепа и состоит из 2 полушарий большого мозга, промежуточного мозга, ствола мозга и мозжечка. Вес мозга взрослого человека у мужчин равен в среднем 1375 г, у женщин – 1245 г, при этом индивидуальные колебания очень велики (от 960 до 2000 г), но не служат показателем умственного развития. Например, мозг писателя А. Франса был вдвое легче (1017 г), чем мозг И. С. Тургенева (2012 г), однако это не сказалось на их талантливости.

Строение и функции ствола головного мозга

Рассмотрим характерные особенности строения головного мозга начиная с его «низшего» отдела – ствола, непосредственно граничащего со спинным мозгом.

Ствол мозга сверху и с боков прикрыт полушариями большого мозга и мозжечком. В его строении имеются черты сходства со спинным мозгом; от него отходят черепные нервы (с III по XII пару), иннервирующие мускулатуру и кожу головы, а также внутренние органы (дыхательной и пищеварительной систем, сердце). Через ствол мозга осуществляется связь головного мозга со спинным посредством специальных проводящих путей. В стволе мозга находятся центры, имеющие значение для всего организма и связанные с регуляцией дыхания, кровообращения, мышечного тонуса, и другие. Ствол мозга объединяет 3 отдела: продолговатый мозг, мост и средний мозг.

Продолговатый мозг
Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга. Поскольку именно в продолговатом мозге лежат жизненно важные центры дыхания и кровообращения, повреждение этого отдела приводит к прекращению дыхательных движений, нарушению работы сердца, резкому снижению артериального давления, следствием чего является быстрая смерть. Здесь же находятся центры рвоты, чихания и кашля.

Мост
Мост играет важную роль в осуществлении связей коры полушарий большого мозга с мозжечком и проведении слуховой информации.

Средний мозг
Значение среднего мозга велико для регуляции тонуса скелетных мышц, осуществления защитных рефлексов в ответ на сильные зрительные и слуховые раздражения, а также ориентировочных реакций (синхронный поворот головы и глаз в сторону источника света).

Строение и функции мозжечка

Мозжечок расположен над стволом мозга и связан с его отделами 3 парами ножек. У мозжечка выделяют 2 небольших по размеру полушария, покрытых корой мозжечка. Основное функциональное значение мозжечка состоит в поддержании равновесия тела, регуляции и координации движений тела, придании им плавности, точности и соразмерности. Мозжечок программирует автоматическое выполнение движений, что становится возможным благодаря его связям со спинным мозгом, стволом и корой полушарий большого мозга. Например, при ходьбе и беге мозжечок контролирует установку и движение туловища и рук в соответствии с движениями ног и перемещением центра тяжести тела. При письме он отвечает за поддержание оптимальной позы и координацию движений головы, глаз и рук. Важную роль играет мозжечок при выполнении быстрых последовательных и одновременных движений, таких как движения рук пианиста или машинистки.

Строение и функции промежуточного мозга

Кпереди от ствола мозга, между средним мозгом и полушариями большого мозга, расположен промежуточный мозг. Верхняя часть промежуточного мозга называется таламусом или зрительным бугром, нижняя – гипоталамусом.

Значение таламуса
Таламус – парное образование яйцевидной формы – представляет собой коллектор всех видов чувствительности из всех отделов тела и органов чувств. Отсюда эта информация передается в кору полушарий большого мозга. Отдельные участки таламуса являются важными компонентами лимбической системы мозга, управляющей психоэмоциональным поведением человека, другие участвуют в обеспечении процессов памяти. Есть данные о причастности таламуса к восприятию боли. Разрушение определенных участков таламуса может приводить к снижению беспокойства, напряженности, агрессивности, устранению навязчивых мыслей, а также к резкому снижению двигательной активности.

Значение гипоталамуса
Значение гипоталамуса связывают в первую очередь с регуляцией деятельности внутренних органов. В ядрах гипоталамуса вырабатываются специальные вещества – нейрогормоны, которые поступают в гипофиз, а из него – в кровь.

Гипофиз – эндокринная железа, по строению и расположению тесно связанная с гипоталамусом. Единая гипоталамо-гипофизарная система промежуточного мозга управляет работой других эндокринных желез и с их помощью регулирует функции организма. Эта система контролирует состояние водно-солевого баланса, обмен веществ и энергии, работу иммунной системы, терморегуляцию, репродуктивную функцию организма и т. д. Есть данные, что в гипоталамусе находятся специфические центры удовольствия, играющие важную роль в процессах формирования мотиваций и эмоциональных форм поведения. В области гипоталамуса располагаются участки зрительных нервов, по которым передается информация с сетчатки глаза.

Значение эпифиза
К промежуточному мозгу относится также эпифиз, или шишковидное тело, – эндокринная железа, влияющая на работу других эндокринных желез и участвующая в регуляции сезонных ритмов жизнедеятельности организма.

Строение и функции большого мозга

Правое и левое полушария образуют так называемый конечный, или большой мозг, являющийся самой развитой и в эволюционном плане новой частью головного мозга. Работа полушарий большого мозга связана с наиболее сложными проявлениями психической и интеллектуальной деятельности человека.

Серое и белое вещество мозга
Поверхность полушарий покрыта корой мозга – слоем серого вещества, состоящего из нервных клеток (нейронов). Именно здесь происходит высший анализ всей поступившей информации и формируется поведение человека. Под корой мозга в полушариях находится белое вещество, образованное отростками нейронов (нервными волокнами). Пучки нервных волокон образуют проводящие пути, которые соединяют кору мозга с другими отделами головного мозга и со спинным мозгом. Правое и левое полушария большого мозга соединены между собой огромным количеством нервных волокон, совокупность которых получила название мозолистого тела.

Значение базальных ядер
В глубине белого вещества полушарий находятся скопления серого вещества – базальные ядра, которые управляют автоматизированными движениями организма, контролируют и поддерживают тонус скелетных мышц, регулируют их теплопродукцию. При нарушении связей базальных ядер с двигательными центрами среднего мозга развивается паркинсонизм, для которого характерно сильное дрожание конечностей и головы. Одно из базальных ядер – миндалевидное тело – является важной частью лимбической системы мозга. Его разрушение приводит к агрессивному поведению или, наоборот, вялому, апатичному состоянию.

Извилины и борозды мозга
Кора мозга образует складки – извилины, которые разделены бороздами. За счет такого рельефа увеличивается поверхность коры мозга. Глубокие борозды разделяют каждое полушарие на доли: лобную, теменную, затылочную, височную, лимбическую и островковую. Более мелкие борозды в пределах каждой доли имеют индивидуальный рисунок и формируются у человека с рождения до 7–8 лет.

Двигательный центр
Благодаря многочисленным клиническим наблюдениям и научным исследованиям установлено, что специфические функции мозга связаны с определенными участками коры. На основе имевшихся данных еще в начале ХХ века К. Бродман выделил 52 поля коры большого мозга, а в настоящее время их более 200.

Согласно современным представлениям, в лобной доле, в области предцентральной извилины (на границе с теменной долей), располагается двигательный центр. Сюда приходит информация от мышц и суставов тела, на основании анализа которой осуществляется сознательная регуляция движений. При поражении этой области коры (например, вследствие инсульта) возникает паралич мышц противоположной половины тела.

Центр письма и речедвигательный центр
В лобной доле находятся центр письма и речедвигательный центр. Поражение первого приводит к расстройствам навыков письма под контролем зрения (аграфия). Речедвигательный центр обладает выраженной функциональной асимметрией: при его нарушениях в правом полушарии теряется способность регулировать тембр и интонации (речь становится монотонной), при разрушении его слева утрачивается способность к членораздельной речи (афазия) и пению (амузия). При частичных расстройствах возможен аграмматизм – неспособность правильно строить фразы. Расположение в коре других речевых центров также асимметрично: у правшей они развиваются в левом, у левшей – в правом полушарии большого мозга.

Область лобного полюса
Обширная зона коры в передней части лобной доли осуществляет программирование сложных форм поведения: планирование действий, принятие решений, анализ полученных результатов, волевое подкрепление. Область лобного полюса имеет отношение к контролю психоэмоционального состояния человека. Повреждения этой области могут отразиться на характере человека, его интеллектуальной деятельности, ценностных ориентациях и иметь следствием изменения структуры личности.

Центр общей чувствительности
В теменной доле, в постцентральной извилине, располагается центр общей чувствительности (болевой, температурной, тактильной). Нарушения коры в этом участке приводят к частичной или полной потере чувствительности. Поражения коры в других частях теменной доли способствуют расстройству функции узнавания предметов на ощупь, без помощи зрения, а также возможности выполнять сложные профессиональные движения, которые требуют специального обучения. В участке коры теменной доли на границе с височной и затылочной долями находится зрительный (оптический) центр речи. При его повреждении утрачивается способность понимать читаемый текст (алексия).

Зрительный центр
В затылочной доле, по краям шпорной борозды, располагается зрительный центр. Его повреждение приводит к слепоте. При нарушениях в соседних со шпорной бороздой участках коры затылочной доли может наступить потеря зрительной памяти, способности ориентироваться в незнакомой обстановке, возможности с помощью зрения оценивать форму предметов, расстояние до них, правильно соразмерять движения в пространстве.

Слуховой центр
В средней части верхней височной извилины локализуется слуховой центр. Следствием его повреждения является глухота. Вблизи него находится слуховой центр речи. Травмы в этой области приводят к неспособности понимать устную речь, которая воспринимается как шум. Другие участки коры височной доли связаны с деятельностью вестибулярного аппарата. При их повреждении нарушается равновесие при стоянии.

Лимбическая доля
Лимбическая доля расположена на внутренней, обращенной друг к другу поверхности полушарий большого мозга. Ее кора контролирует комплекс функциональных и поведенческих психоэмоциональных реакций на воздействия внешней среды. Здесь же находятся вкусовой и обонятельный центры. Связанный с лимбической долей участок старой в эволюционном плане коры, называемый гиппокампом, играет важную роль в обучении человека, так как влияет на механизмы памяти. Значение коры островковой доли в настоящее время изучено недостаточно.

Строение коры головного мозга

Кора мозга представляет собой огромное скопление нервных клеток: по разным данным – от 10 до 14 млрд. Толщина коры составляет от 1,2 до 4,5 мм, а площадь поверхности у взрослого человека – от 1700 до 2200 см2, причем по сравнению с периодом новорожденности она увеличивается примерно в 30 раз. Нервные клетки расположены в коре слоями и имеют определенный порядок. В эволюционно новой коре выделяют 6–7 слоев нейронов. Многочисленными отростками нейроны связаны между собой как в пределах каждого слоя, так и между слоями. Длинные отростки крупных (так называемых пирамидных) нейронов III и V слоев выходят за пределы коры и обеспечивают передачу информации в различные отделы головного и спинного мозга. Вставочные нейроны (интернейроны) осуществляют внутрикорковые взаимодействия, что необходимо для обмена информацией между нейронами, лежащими в разных извилинах, долях и полушариях, а также для хранения и воспроизведения информации (память).

Группы интернейронов образуют замкнутые цепочки, длительная циркуляция импульсов по которым и обусловливает процессы памяти. Считают, что ко второй сигнальной системе имеют отношение наиболее поверхностные слои коры, в которых нейроны обладают возможностью создавать неограниченное число ассоциаций. Скрытая активность множества нейронов, приводящая к длительной циркуляции возбуждения в коре и связанных с нею отделах мозга, сопровождает познавательную и другие высшие формы психической деятельности человека. Исследования микроскопического строения коры мозга как материального субстрата высшей нервной деятельности человека имеют гигантский потенциал и во многом зависят от совершенствования методов исследования.

Вместо заключения

Мозг отличается от других органов человека ускоренным развитием. Мозг новорожденного весит около 330–340 г, к 7 годам приобретает размеры, близкие к таковым взрослого человека, а максимального веса достигает в возрасте от 20 до 30 лет. Количество нервных клеток в коре мозга после рождения не увеличивается, однако сами нейроны продолжают развиваться: они растут, увеличивая количество и усложняя форму своих отростков. Вокруг отростков нейронов формируются оболочки, таким образом совершенствуется строение нервных волокон и процесс передачи нервного импульса. Усложнение строения нейронов после рождения определяет совершенствование всех функций организма и специфическую умственную деятельность человека.

Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН