Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Головний мозок



План:


Введення

Центральна нервова система (ЦНС)
I. Шийні нерви.
II. Грудні нерви.
III. Поперекові нерви.
IV. Крижові нерви.
V. Куприкова нерви.

1. Головний мозок.
2. Проміжний мозок.
3. Середній мозок.
4. Міст.
5. Мозочок.
6. Довгастий мозок.
7. Спинний мозок.
8. Шийна потовщення.
9. Поперечний потовщення.
10. "Кінський хвіст"

Головний мозок ( лат. cerebrum , др.-греч. ἐγκέφαλος ) - Частина центральної нервової системи переважної більшості хордових, її головний кінець; у хребетних знаходиться всередині черепа. В анатомічній номенклатурі хребетних, у тому числі людини, мозок в цілому найчастіше позначається як encephalon - латинська форма грецького слова; спочатку латинське cerebrum стало синонімом великого мозку ( telencephalon).

Головний мозок складається з великої кількості нейронів, пов'язаних між собою синаптичними зв'язками. Взаємодіючи допомогою цих зв'язків, нейрони формують складні електричні імпульси, які контролюють діяльність всього організму.

Незважаючи на значний прогрес у вивченні головного мозку в останні роки, багато що в його роботі до сих пір залишається загадкою. Функціонування окремих клітин досить добре пояснено, однак розуміння того, як в результаті взаємодії тисяч і мільйонів нейронів мозок функціонує як єдине ціле, доступно лише в дуже спрощеному вигляді і потребує подальших глибоких досліджень.


1. Головний мозок як орган хребетних

Головний мозок людини (фіксований у формаліні)

Головний мозок - головний відділ ЦНС. Говорити про наявність головного мозку в строгому сенсі можна тільки стосовно до хребетним, починаючи з риб. Однак кілька вільно цей термін використовують для позначення аналогічних структур високоорганізованих безхребетних - так, наприклад, у комах "головним мозком" називають іноді скупчення гангліїв окологлоточного нервового кільця. [1]. При описі більш примітивних організмів говорять про головні гангліях, а не про мозок.

Вага головного мозку у відсотках від маси тіла становить у сучасних хрящових риб 0,06-0,44%, у кісткових риб 0,02-0,94%, у хвостатих земноводних 0,29-0,36%, у безхвостих 0, 50-0,73% [2] У ссавців відносні розміри головного мозку значно більше: у великих китоподібних 0,3%; у дрібних китоподібних - 1,7%; у приматів 0,6-1,9%. У людини відношення маси головного мозку до маси тіла в середньому дорівнює 2%.

Найбільші розміри має головний мозок ссавців загонів китоподібні, хоботні, примати. Найбільш складним і функціональним мозком можна вважати мозок людини.


2. Тканини мозку

Головний мозок укладений у надійну оболонку черепа (за винятком простих організмів). Крім того, він покритий оболонками ( лат. meninges ) Із сполучної тканини - твердої ( лат. dura mater ) І м'якою ( лат. pia mater ), Між якими розташована судинна, або павутинна ( лат. arachnoidea ) Оболонка. Між оболонками і поверхнею головного і спинного мозку розташована цереброспінальна (часто її називають спинномозкова) рідина - ліквор ( лат. liquor ). Цереброспінальна рідина також міститься в шлуночках головного мозку. Надлишок цієї рідини називається гідроцефалією. Гідроцефалія буває природженою (частіше) і набутою.

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


3. Клітини мозку

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

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

У більшості синапсів передача сигналу здійснюється хімічним шляхом - за допомогою нейромедіаторів. Медіатори діють на постсинаптичні клітини, зв'язуючись з мембранними рецепторами, для яких вони є специфічними лігандами. Рецептори можуть бути ліганд-залежними іонними каналами, їх називають ще іонотропнимі рецепторами, або можуть бути пов'язані з системами внутрішньоклітинних вторинних месенджерів (такі рецептори називають метаботропнимі). Токи іонотропних рецепторів безпосередньо змінюють заряд клітинної мембрани, що веде до її порушення або гальмування. Прикладами іонотропних рецепторів можуть служити рецептори до ГАМК (гальмівний, являє собою хлоридний канал), або глутамату (збудливий, натрієвий канал). Приклади метаботропних рецепторів - мускаринових рецепторів до ацетилхоліну, рецептори до норадреналіну, ендорфінів, серотоніну. Оскільки дія іонотропних рецепторів безпосередньо веде до гальмування або збудження, їх ефекти розвиваються швидше, ніж у випадку метаботропних рецепторів (1-2 мілісекунди проти 50 мілісекунд - декількох хвилин).

Форма і розміри нейронів головного мозку дуже різноманітні, у кожному його відділі різні типи клітин. Розрізняють принципові нейрони, аксони яких передають імпульси іншим відділам, і інтернейрони, що здійснюють комунікацію всередині кожного відділу. Прикладами принципових нейронів є пірамідні клітини кори великих півкуль і клітини Пуркіньє мозочка. Прикладами інтернейронов є кошикові клітини кори.

Активність нейронів в деяких відділах головного мозку може модулюватися також гормонами.

До цих пір було відомо, що нервові клітини відновлюються лише у тварин. Однак нещодавно вчені виявили, що у відділі мозку людини, яка відповідає за нюх, з клітин-попередниць утворюються зрілі нейрони. Одного разу вони зможуть допомогти "полагодити" травмований мозок. http://www.newsru.com/world/16feb2007/neurons_brain.html Стовбурові клітини, які знаходяться в мозку, перестають ділитися, відбувається реактивація деяких ділянок хромосом, починають формуватися специфічні для нейронів структури та з'єднання. З цього моменту клітину можна вважати повноцінним нейроном. На сьогоднішній момент відомі тільки 2 області активного приросту нейронів. Одна з них - зона пам'яті. В іншу входить зона мозку, відповідальна за руху. Цим пояснюється часткове і повне відновлення згодом відповідних функцій після пошкодження цієї ділянки мозку.


4. Кровопостачання

Функціонування нейронів мозку вимагає значних витрат енергії, яку мозок отримує через мережу кровопостачання. Головний мозок забезпечується кров'ю з басейну трьох великих артерій - двох внутрішніх сонних артерій ( лат. a. carotis interna ) І основної артерії ( лат. a. basilaris ). У порожнині черепа внутрішня сонна артерія має продовження у вигляді передньої і середньої мозкових артерій ( лат. aa. cerebri anterior et media ). Основна артерія знаходиться на вентральній поверхні стовбура мозку і утворена злиттям правої і лівої хребетних артерій. Її гілками є задні мозкові артерії. Перераховані три пари артерій (передня, середня, задня), анастомозируя між собою, утворюють артеріальний ( виллизиев) коло. Для цього передні мозкові артерії з'єднуються між собою передньої сполучної артерією ( лат. a. communicans anterior ), А між внутрішньою сонної (або, іноді середньої мозкової) і задньої мозковими артеріями, з кожного боку, є задня сполучна артерія ( лат. aa.communicans posterior ). Відсутність анастомозів між артеріями стає помітним при розвитку судинної патології ( інсультів), коли через відсутність замкнутого кола кровопостачання область ураження збільшується. Крім того, можливі численні варіанти будови (розімкнутий коло, нетипове розподіл судин з формуванням тріфуркаціі та ін.) Якщо активність нейронів в одному з відділів посилюється, збільшується і кровопостачання цієї області. Реєструвати зміни функціональної активності окремих ділянок головного мозку дозволяють такі методи неінвазивної нейровізуалізації як функціональна магнітно-резонансна томографія і позитрон-емісійна томографія.

Між кров'ю і тканинами мозку є гематоенцефалічний бар'єр, який забезпечує виборчу проникність речовин, находящ в судинному руслі, в церебральну тканину. У деяких ділянках мозку цей бар'єр відсутній (гіпоталамічний область) або відрізняється від інших частин, що пов'язано з наявністю специфічних рецепторів і нейроендокринних утворень. Цей бар'єр захищає мозок від багатьох видів інфекції. У той же час, багато лікарських препаратів, ефективні в інших органах, не можуть проникнути в мозок через бар'єр.


5. Опції

По мнению большинства учёных, 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 функций мозга человека является восприятие и генерация речи.


6. Отделы мозга

Gehirn, basal - beschriftet lat.svg
Gehirn, medial - beschriftet lat-rus.svg
Основные отделы головного мозга человека

Полостью ромбовидного мозга является IV желудочек (на дне его имеются отверстия, которые соединяют его с другими тремя желудочками мозга, а также с субарахноидальным пространством).

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) предположительно 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.


7. 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.

8. Эмбриональное развитие

Мозг четырёхнедельного эмбриона

Эмбриональное развитие мозга является одним из ключей к пониманию его строения и функций.

Головной мозг развивается из ростральной части нервной трубки. Бо́льшая часть головного мозга (95 %) является производной крыловидной пластинки.

Эмбриогенез мозга проходит через несколько стадий.

  • Стадия трёх мозговых пузырей - у человека в начале четвёртой недели внутриутробного развития ростральный конец нервной трубки формирует три пузыря: Prosencephalon (передний мозг), Mesencephalon (средний мозг), Rhombencephalon (ромбовидный мозг, или первичный задний мозг).

В процессе формирования второй стадии (с третьей по седьмую недели развития) головной мозг человека приобретает три изгиба: среднемозговой, шейный и мостовой. Сначала одновременно и в одном направлении формируются среднемозговой и мостовый изгибы, потом - и в противоположном направлении - шейный. В итоге линейный мозг зигзагообразно "складывается".

При развитии мозга человека можно отметить определенное сходство филогенеза и онтогенеза. В процессе эволюции животного мира первым сформировался конечный мозг, а затем - средний мозг. Передний мозг является эволюционно более новым образованием головного мозга. Также и во внутриутробном развитии ребенка сначала формируется задний мозг как самая эволюционно древняя часть мозга, а затем - средний мозг и потом - передний мозг. После рождения с младенческого возраста до совершеннолетия происходит организационное усложнение нейронных связей в мозге.


9. Методы исследования

9.1. Абляции

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.


9.2. Транскраниальная магнитная стимуляция

Транскраніальна магнітна стимуляція, - метод, що дозволяє неінвазивної стимулювати кору головного мозку за допомогою коротких магнітних імпульсів. ТМС не пов'язана з больовими відчуттями і тому може застосовуватися в якості діагностичної процедури в амбулаторних умовах. Магнітний імпульс, що генерується ТМС, являє собою швидко змінюється в часі магнітне поле, яке продукується навколо електромагнітної котушки під час проходження в ній струму високої напруги після розряду потужного конденсатора (магнітного стимулятора). Магнітні стимулятори, які використовуються сьогодні в медицині, здатні генерувати магнітне поле інтенсивністю до 2 Тесла, що дозволяє стимулювати елементи кори головного мозку на глибині до 2 см. Залежно від конфігурації електромагнітної котушки, ТМС може активувати різні за площею ділянки кори, тобто бути або 1) фокальним, що дає можливість вибірково стимулювати невеликі області кори, або 2) дифузним, що дозволяє одночасно стимулювати різні відділи кори.

При стимуляції моторної зони кори головного мозку ТМС викликає скорочення певних периферичних м'язів відповідно до їх топографічним представництвом в корі. Метод дозволяє проводити оцінку збудливості моторної системи головного мозку, включаючи її збудливі і гальмівні компоненти. ТМС використовується при лікуванні захворювань мозку, таких як синдром Альцгеймера, вивченні сліпоти, глухоти, епілепсії і т. п.


9.3. Електрофізіологія

Електрофізіології реєструють електричну активність мозку - за допомогою тонких електродів, що дозволяють записувати розряди окремих нейронів, або з допомогою електроенцефалографії (методики відведення потенціалів мозку з поверхні голови).

Тонкий електрод може бути зроблений з металу (покритого ізоляційним матеріалом, що витягають лише гострий кінчик) або зі скла. Скляний мікроелектрод являє собою тонку трубочку, заповнену всередині сольовим розчином. Електрод може бути настільки тонкий, що проникає всередину клітини і дозволяє записувати внутрішньоклітинні потенціали. Інший спосіб реєстрації активності нейронів - позаклітинний.

У деяких випадках тонкі електроди (від одного до декількох сотень) імплантуються в мозок, і дослідники реєструють активність тривалий час. В інших випадках електрод вводиться в мозок тільки на час експерименту, а по закінченні запису витягується.

За допомогою тонкого електрода можна реєструвати як активність окремих нейронів, так і локальні потенціали (local field potentials), що утворюються в результаті активності багатьох сотень нейронів. За допомогою ЕЕГ електродів, а також поверхневих електродів, накладених безпосередньо на мозок, можна реєструвати тільки глобальну активність великої кількості нейронів. Вважають, що реєстрована таким чином активність складається як з нейронних потенціалів дії (тобто нейронних імпульсів), так і підпорогових деполяризації і гіперполяризації.

При аналізі потенціалів мозку часто проводять їх спектральний аналіз, причому різні компоненти спектра мають різні назви: 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-хвилі (включає частоту бета 2 ритму і вище).


9.4. Електрична стимуляція

Одним з методів вивчення функцій мозку є електрична стимуляція окремих областей. За допомогою цього методу був, наприклад, досліджено "моторний гомункулус" - було показано, що, стимулюючи певні точки в моторній корі, можна викликати рух руки, стимулюючи інші точки - рухи ніг і т. д. Отриману таким чином карту і називають гомункулуса. Різні частини тіла представлені відрізняються за розміром ділянками кори мозку. Тому у гомункулуса велике обличчя, великі пальці і долоні, але маленьке тулуб і ноги.

Якщо ж стимулювати сенсорні області мозку, то можна викликати відчуття. Це було показано як на людину (в знаменитих дослідах Пенфілда), так і на тваринах.

Застосовується електрична стимуляція і в медицині - від електрошоку, показаного в багатьох кінофільмах про жахи психіатричних клінік, до стимуляції структур в глибині мозку, що стала популярним методом лікування хвороби Паркінсона.


9.5. Інші методики

Для дослідження анатомічних структур головного мозку застосовуються рентгенівська КТ і МРТ. Також при анатомо-функціональних дослідженнях головного мозку застосовуються ПЕТ, однофотонная емісійна комп'ютерна томографія (ОФЕКТ), функціональна МРТ. Можлива візуалізація структур головного мозку методом ультразвукової діагностики (УЗД) при наявності ультразвукового "вікна" - дефекту черепних кісток, наприклад, велике тім'ячко у дітей раннього віку.


10. Поразки і захворювання

Вивчення і лікування уражень і захворювань мозку відноситься до ведення біології ( нейрофізіологія) і медицини ( психіатрія, неврологія, нейрохірургія та психології).

Запалення мозкових оболонок називається менінгітом (відповідно трьом оболонок - пахіменінгіт, лептоменінгіт та арахноїдит).

Ішемічне або геморагічне ушкодження речовини головного мозку називається інсультом.


11. Цікаві факти

Вага головного мозку дорослої людини в середньому дорівнює одній п'ятидесяти від загальної ваги тіла. При цьому мозок людини споживає одну п'яту циркулюючої крові (тобто одну п'яту кисню), одну п'яту частину надходить в організм глюкози.

Примітки

  1. Butler, Ann B. (2000). "Chordate Evolution and the Origin of Craniates: An Old Brain in a New Head". The Anatomical Record 261: 111-125.
  2. Головний мозок земноводних - medbiol.ru/medbiol/pozvon1/00071059.htm

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Мозок
Довгастий мозок
Мозок у колбі
Спинний мозок
Кінцевий мозок
Мозок Альберта Ейнштейна
Кістковий мозок людини
Кінський хвіст (спинний мозок)
Головний вагон
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru