Εγκέφαλος. ανθρώπινος εγκέφαλος
Ζώα, που βρίσκονται συνήθως στο κεφάλι (μπροστινό) τμήμα του σώματος και αντιπροσωπεύουν μια συμπαγή συσσώρευση νευρικών κυττάρων και των διεργασιών τους-δενδρίτες. Σε πολλά ζώα περιέχει επίσης γλοιακά κύτταρα και μπορεί να περιβάλλεται από ένα περίβλημα συνδετικού ιστού. Στα σπονδυλωτά (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων), γίνεται διάκριση μεταξύ του εγκεφάλου, που βρίσκεται στην κρανιακή κοιλότητα, και του νωτιαίου μυελού, που βρίσκεται στο νωτιαίο κανάλι.
εγκέφαλος των ασπόνδυλων
Ο εγκέφαλος είναι καλά ανεπτυγμένος στη συντριπτική πλειοψηφία των ομάδων Bilateria - αμφοτερόπλευρα συμμετρικά ζώα. Ακόμη και οι πιο πρωτόγονοι σε ιστολογικά μη εντερικούς στροβιλοειδείς (που τώρα ταξινομούνται ως ξεχωριστός τύπος Acoelomorpha) έχουν έναν αρκετά περίπλοκο εγκέφαλο με φλοιό, νευροπύλες και κοίλους.
Τμήματα του εγκεφάλου των θηλαστικών
Νους και εγκέφαλος
Επιπλέον, υπάρχουν δηλώσεις ότι το μυαλό μοιάζει με υπολογιστή και αλγοριθμικό. Οι απόψεις του «νου που δημιουργείται από τον εγκέφαλο» και του «νου που μοιάζει με υπολογιστή» δεν συνοδεύονται απαραίτητα μεταξύ τους.
Μέγεθος εγκεφάλου στα θηλαστικά
Εγκεφαλική μάζα (kg) ως συνάρτηση της μάζας σώματος (M t, kg) για διάφορες ομάδεςθηλαστικά:
Ο εγκέφαλος στον πολιτισμό
Λόγω της βασικής σημασίας του εγκεφάλου στο σώμα, το θέμα του εγκεφάλου είναι δημοφιλές. Στην αρχαιότητα, η κατανάλωση του εγκεφάλου ενός ηττημένου ατόμου ή ζώου, μαζί με άλλα μέρη του σώματος, συμβόλιζε την απόκτηση της δύναμης του εχθρού. Στο Μεσαίωνα, ο εγκέφαλος θεωρούνταν το κέντρο της ζωής, μαζί με την καρδιά. Επί του παρόντος, το θέμα του εγκεφάλου είναι ευρέως διαδεδομένο μυθιστόρημα, βιντεοπαιχνίδια και ταινίες, ιδιαίτερα ταινίες με ζόμπι.
Ιστορία της μελέτης του εγκεφάλου
Η αρχή της σύγχρονης επιστήμης του εγκεφάλου τέθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από δύο ανακαλύψεις: την ανάλυση των αντανακλαστικών ενεργειών και την ανακάλυψη του εντοπισμού των λειτουργιών στον εγκεφαλικό φλοιό. Με βάση αυτές τις ανακαλύψεις, προτάθηκε ότι η απλή προσαρμοστική ακούσιες κινήσειςπραγματοποιείται χάρη στο αντανακλαστικό τόξο του τμηματικού επιπέδου, που διέρχεται από τα κατώτερα μέρη του εγκεφάλου και η συνειδητή αντίληψη και οι εκούσιες κινήσεις παρέχονται από αντανακλαστικά ανώτερης τάξης, του οποίου το αισθητηριοκινητικό τόξο διέρχεται από τα ανώτερα μέρη του εγκεφάλου.
Ο εγκέφαλος είναι μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος, ο κύριος ρυθμιστής όλων των ζωτικών λειτουργιών του σώματος. Ως αποτέλεσμα της ήττας του, σοβαρές ασθένειες. Ο εγκέφαλος περιέχει 25 δισεκατομμύρια νευρώνες που αποτελούν την εγκεφαλική φαιά ουσία. Ο εγκέφαλος καλύπτεται από τρεις μεμβράνες - σκληρές, μαλακές και αραχνοειδείς που βρίσκονται μεταξύ τους, μέσω των καναλιών των οποίων κυκλοφορεί το εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ). Το ποτό είναι ένα είδος υδραυλικού αμορτισέρ. Ο εγκέφαλος ενός ενήλικου αρσενικού ζυγίζει κατά μέσο όρο 1375 g, των γυναικών - 1245 g. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι στους άνδρες είναι καλύτερα ανεπτυγμένος. Μερικές φορές το βάρος του εγκεφάλου μπορεί να φτάσει τα 1800 g.
Δομή
Ο εγκέφαλος αποτελείται από 5 κύρια τμήματα: το τελικό, τον διεγκέφαλο, το μέσο, τον οπίσθιο εγκέφαλο και τον προμήκη μυελό. Ο τηλεεγκέφαλος αποτελεί το 80% της συνολικής μάζας του εγκεφάλου. Τεντώθηκε από μετωπιαίο οστόπρος το ινιακό. Ο τηλεεγκέφαλος αποτελείται από δύο ημισφαίρια, στα οποία υπάρχουν πολλά αυλάκια και συνελίξεις. Χωρίζεται σε πολλούς λοβούς (μετωπιαίο, βρεγματικό, κροταφικό και ινιακό). Διακρίνετε τον υποφλοιό και τον εγκεφαλικό φλοιό. Ο υποφλοιός αποτελείται από υποφλοιώδεις πυρήνεςρυθμίζει διάφορες σωματικές λειτουργίες. Ο εγκέφαλος βρίσκεται σε τρεις κρανιακούς βόθρους. Τα εγκεφαλικά ημισφαίρια καταλαμβάνουν τον πρόσθιο και τον μεσαίο βόθρο και οπίσθιο βόθρο- την παρεγκεφαλίδα, κάτω από την οποία βρίσκεται ο προμήκης μυελός.
Λειτουργίες
Οι λειτουργίες των διαφόρων τμημάτων του εγκεφάλου είναι διαφορετικές.
τηλεεγκεφαλον
Υπάρχουν περίπου 10 δισεκατομμύρια νευρώνες στον γκρίζο φλοιό. Αποτελούν μόνο ένα στρώμα 3 mm, αλλά οι νευρικές τους ίνες είναι διακλαδισμένες σαν δίκτυο. Κάθε νευρώνας μπορεί να έχει έως και 10.000 επαφές με άλλους νευρώνες. Μέρος νευρικές ίνεςσυνδέει το δεξί και το αριστερό ημισφαίριο μέσω του σκληρού σώματος του εγκεφάλου. Οι νευρώνες αποτελούν τη φαιά ουσία, ενώ οι ίνες λευκή ουσία. Εντός των εγκεφαλικών ημισφαιρίων, μεταξύ μετωπιαίους λοβούςκαι διεγκεφαλο, εντοπίζονται συστάδες φαιά ουσία. το βασικά γάγγλια. Τα γάγγλια είναι συστάδες νευρώνων που μεταδίδουν πληροφορίες.
διεγκεφαλος
Ο διεγκέφαλος χωρίζεται σε κοιλιακό (υποθάλαμος) και ραχιαίο (θάλαμος, μεταθάλαμος, επιθάλαμος). Ο θάλαμος είναι ο μεσολαβητής στον οποίο όλα τα ερεθίσματα που λαμβάνονται από τον έξω κόσμο συγκλίνουν και κατευθύνονται στα εγκεφαλικά ημισφαίρια με τέτοιο τρόπο ώστε το σώμα να μπορεί να προσαρμοστεί επαρκώς σε ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Ο υποθάλαμος είναι το κύριο υποφλοιώδες κέντρο για τη ρύθμιση των αυτόνομων λειτουργιών του σώματος.
μεσοεγκέφαλος
Εκτείνεται από το πρόσθιο άκρο της γέφυρας έως τις οπτικές οδούς και τα θηλώδη σώματα. Αποτελείται από τα πόδια του μεγάλου εγκεφάλου και του τετραδύμου. Διά μέσου μεσοεγκέφαλοςόλα περνούν ανοδικά μονοπάτιαστον εγκεφαλικό φλοιό και την παρεγκεφαλίδα και κατεβαίνοντας, μεταφέροντας ώσεις στον προμήκη μυελό και τον νωτιαίο μυελό. Είναι σημαντικό για την επεξεργασία των νευρικών ερεθισμάτων από τους οπτικούς και ακουστικούς υποδοχείς.
Παρεγκεφαλίδα και γέφυρα
Η παρεγκεφαλίδα βρίσκεται στην ινιακή περιοχή πίσω από τον προμήκη μυελό και τη γέφυρα. Αποτελείται από δύο ημισφαίρια και ένα σκουλήκι ανάμεσά τους. Η επιφάνεια της παρεγκεφαλίδας είναι διάστικτη με αυλάκια. Η παρεγκεφαλίδα εμπλέκεται στο συντονισμό πολύπλοκων κινητικών πράξεων.
Κοιλίες του εγκεφάλου
Οι πλάγιες κοιλίες βρίσκονται στα ημισφαίρια του πρόσθιου εγκεφάλου. Η τρίτη κοιλία βρίσκεται μεταξύ των οπτικών φυματίων και συνδέεται με την τέταρτη κοιλία, η οποία επικοινωνεί με τον υπαραχνοειδή χώρο. Το υγρό, που βρίσκεται στις κοιλίες, κυκλοφορεί στην αραχνοειδή ύλη.
Μεγάλες (τερματικές) εγκεφαλικές λειτουργίες
Χάρη στην εργασία του εγκεφάλου, ένα άτομο μπορεί να σκεφτεί, να αισθανθεί, να ακούσει, να δει, να αγγίξει, να κινηθεί. Ο μεγάλος (τελικός) εγκέφαλος ελέγχει όλα τα ζωτικά σημαντικές διαδικασίεςπου εμφανίζεται στο ανθρώπινο σώμα, και είναι επίσης το «υπόδοχο» όλων των διανοητικών μας ικανοτήτων. Από τον κόσμο των ζώων ξεχωρίζει πρώτα απ' όλα ο άνθρωπος ανεπτυγμένο λόγοκαι ικανότητα να αφηρημένη σκέψη, δηλ. την ικανότητα σκέψης σε ηθικές ή λογικές κατηγορίες. Μόνο στο ανθρώπινο μυαλό μπορούν να προκύψουν διάφορες ιδέες, για παράδειγμα, πολιτικές, φιλοσοφικές, θεολογικές, καλλιτεχνικές, τεχνικές, δημιουργικές.
Επιπλέον, ο εγκέφαλος ρυθμίζει και συντονίζει την εργασία όλων των ανθρώπινων μυών (τόσο εκείνων που ένα άτομο μπορεί να ελέγξει με τη δύναμη της θέλησης όσο και εκείνων που δεν εξαρτώνται από τη θέληση ενός ατόμου, για παράδειγμα, του καρδιακού μυός). Οι μύες δέχονται μια σειρά από παρορμήσεις από το κεντρικό νευρικό σύστημα, στις οποίες οι μύες ανταποκρίνονται με μια σύσπαση ορισμένης δύναμης και διάρκειας. Οι παρορμήσεις αποστέλλονται στον εγκέφαλο από διάφορα σώματααισθήσεις, προκαλώντας τις απαραίτητες αντιδράσεις, για παράδειγμα, στροφή του κεφαλιού προς την κατεύθυνση από την οποία ακούγεται ο θόρυβος.
Το αριστερό ημισφαίριο του εγκεφάλου ελέγχει το δεξί μισό του σώματος και το δεξί ημισφαίριο ελέγχει το αριστερό. Τα δύο ημισφαίρια αλληλοσυμπληρώνονται.
Ο εγκέφαλος θυμίζει καρυδιά, διακρίνονται τρία μεγάλα τμήματα σε αυτό - ο κορμός, το υποφλοιώδες τμήμα και ο εγκεφαλικός φλοιός. Η συνολική επιφάνεια του φλοιού αυξάνεται λόγω των πολυάριθμων αυλακώσεων, που χωρίζουν ολόκληρη την επιφάνεια του ημισφαιρίου σε κυρτές συνελίξεις και λοβούς. Τρεις κύριες εγκοπές - κεντρική, πλάγια και βρεγματική-ινιακή - χωρίζουν κάθε ημισφαίριο σε τέσσερις λοβούς: μετωπιαίο, βρεγματικό, ινιακό και κροταφικό. Οι επιμέρους περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού έχουν διαφορετικές λειτουργική αξία. Οι ωθήσεις από τους σχηματισμούς υποδοχέων εισέρχονται στον εγκεφαλικό φλοιό. Κάθε συσκευή περιφερειακού υποδοχέα στον φλοιό αντιστοιχεί σε μια περιοχή που ονομάζεται φλοιώδης πυρήνας του αναλυτή. Ο αναλυτής είναι ένας ανατομικός και φυσιολογικός σχηματισμός που παρέχει την αντίληψη και ανάλυση πληροφοριών σχετικά με φαινόμενα που συμβαίνουν στο περιβάλλον και (ή) μέσα στο ανθρώπινο σώμα και σχηματίζει αισθήσεις συγκεκριμένες για έναν συγκεκριμένο αναλυτή (για παράδειγμα, πόνο, οπτικό, ακουστικός αναλυτής). Οι περιοχές του φλοιού όπου βρίσκονται οι φλοιώδεις πυρήνες των αναλυτών ονομάζονται αισθητήριες ζώνες του εγκεφαλικού φλοιού. Η κινητική ζώνη του εγκεφαλικού φλοιού αλληλεπιδρά με τις αισθητήριες ζώνες και όταν διεγείρεται, εμφανίζεται κίνηση. Αυτό μπορεί να φανεί με ένα απλό παράδειγμα: όταν πλησιάζει μια φλόγα κεριού, οι υποδοχείς πόνου και θερμότητας των δακτύλων αρχίζουν να στέλνουν σήματα, τότε οι νευρώνες του αντίστοιχου αναλυτή αναγνωρίζουν αυτά τα σήματα ως πόνο που προκαλείται από έγκαυμα και οι μύες είναι " διέταξε» να αποσύρει το χέρι.
Ζώνες σύνδεσης
Οι συνειρμικές ζώνες είναι λειτουργικές ζώνες του εγκεφαλικού φλοιού. Συνδέουν τις εισερχόμενες αισθητηριακές πληροφορίες με τις προηγούμενες ληφθείσες και αποθηκευμένες στη μνήμη, και επίσης συγκρίνουν πληροφορίες που λαμβάνονται από διαφορετικούς υποδοχείς. Τα αισθητήρια σήματα κατανοούνται, ερμηνεύονται και, εάν είναι απαραίτητο, μεταδίδονται στην περιοχή του κινητήρα που σχετίζεται με αυτό. Έτσι, οι συνειρμικές ζώνες εμπλέκονται στις διαδικασίες της σκέψης, της απομνημόνευσης και της μάθησης.
Λοβοί του τηλεγκεφάλου
Ο τηλεεγκέφαλος χωρίζεται σε μετωπιαίο, ινιακό, κροταφικό και βρεγματικό λοβό. Στον μετωπιαίο λοβό υπάρχουν ζώνες διάνοιας, ικανότητας συγκέντρωσης και κινητικές ζώνες. στις κροταφικές - ακουστικές ζώνες, στις βρεγματικές - ζώνες γεύσης, αφής, χωρικού προσανατολισμού και στις ινιακές - οπτικές ζώνες.
Ζώνη ομιλίας
Εκτεταμένες ζημιές στα αριστερά κροταφικός λοβός, για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα σοβαρών τραυματισμών στο κεφάλι και διάφορες ασθένειες, καθώς και μετά από εγκεφαλικό, συνήθως συνοδεύονται από αισθητηριακές και κινητικές διαταραχές του λόγου.
Ο τηλεεγκέφαλος είναι το νεότερο και πιο ανεπτυγμένο μέρος του εγκεφάλου, το οποίο καθορίζει την ικανότητα ενός ατόμου να σκέφτεται, να αισθάνεται, να μιλά, να αναλύει και επίσης ελέγχει όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα. Οι λειτουργίες άλλων τμημάτων του εγκεφάλου, πρώτα απ 'όλα, περιλαμβάνουν τον έλεγχο και τη μετάδοση των παρορμήσεων, πολλές ζωτικές λειτουργίες - ρυθμίζουν τον μεταβολισμό των ορμονών, το μεταβολισμό, τα αντανακλαστικά κ.λπ.
Για κανονική λειτουργίαο εγκέφαλος χρειάζεται οξυγόνο. Για παράδειγμα, εάν κατά τη διάρκεια καρδιακής ανακοπής ή τραυματισμού της καρωτίδας, η εγκεφαλική κυκλοφορία, μετά από λίγα δευτερόλεπτα το άτομο χάνει τις αισθήσεις του και μετά από 2 λεπτά, τα εγκεφαλικά κύτταρα αρχίζουν να πεθαίνουν.
Λειτουργίες του διεγκεφαλικού
Ο οπτικός φυματισμός (θάλαμος) και ο υποθάλαμος (υποθάλαμος) είναι μέρη του διεγκεφάλου. Παρορμήσεις από όλους τους υποδοχείς του σώματος εισέρχονται στους πυρήνες του θαλάμου. Οι πληροφορίες που λαμβάνονται στον θάλαμο επεξεργάζονται και αποστέλλονται στα εγκεφαλικά ημισφαίρια. Ο θάλαμος συνδέεται με την παρεγκεφαλίδα και το λεγόμενο μεταιχμιακό σύστημα. Ο υποθάλαμος ρυθμίζει τις αυτόνομες λειτουργίες του σώματος. Η επίδραση του υποθαλάμου πραγματοποιείται μέσω του νευρικού συστήματος και των ενδοκρινών αδένων. Ο υποθάλαμος εμπλέκεται επίσης στη ρύθμιση των λειτουργιών πολλών ενδοκρινών αδένων και του μεταβολισμού, καθώς και στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος και της δραστηριότητας του καρδιαγγειακού και του πεπτικού συστήματος.
μεταιχμιακό σύστημα
Το μεταιχμιακό σύστημα παίζει σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της ανθρώπινης συναισθηματικής συμπεριφοράς. Το μεταιχμιακό σύστημα είναι σχηματισμοί νεύρωνπου βρίσκεται στη μεσαία πλευρά του τηλεγκεφάλου. Αυτή η περιοχή δεν έχει ακόμη εξερευνηθεί πλήρως. Υποτίθεται ότι το μεταιχμιακό σύστημα και ο υποθάλαμος που ελέγχει είναι υπεύθυνοι για πολλά από τα συναισθήματα και τις επιθυμίες μας, για παράδειγμα, η δίψα και η πείνα, ο φόβος, η επιθετικότητα και η σεξουαλική επιθυμία προκύπτουν υπό την επιρροή τους.
Λειτουργίες του εγκεφαλικού στελέχους
Το εγκεφαλικό στέλεχος είναι ένα φυλογενετικά αρχαίο τμήμα του εγκεφάλου, που αποτελείται από τον μεσεγκέφαλο, τον οπίσθιο εγκέφαλο και τον προμήκη μυελό. Ο μεσεγκέφαλος περιέχει το πρωτεύον οπτικό και ακουστικά κέντρα. Με τη συμμετοχή τους πραγματοποιούνται αντανακλαστικά προσανατολισμού στο φως και τον ήχο. Στον προμήκη μυελό υπάρχουν κέντρα για τη ρύθμιση της αναπνοής, της καρδιαγγειακής δραστηριότητας, των λειτουργιών πεπτικά όργανακαθώς και του μεταβολισμού. Μυελόςσυμμετέχει στην εφαρμογή αντανακλαστικών ενεργειών όπως μάσημα, πιπίλισμα, φτέρνισμα, κατάποση, έμετος.
Λειτουργίες της παρεγκεφαλίδας
Η παρεγκεφαλίδα ελέγχει τις κινήσεις του σώματος. Οι παρορμήσεις έρχονται στην παρεγκεφαλίδα από όλους τους υποδοχείς που ερεθίζονται κατά τις κινήσεις του σώματος. Η λειτουργία της παρεγκεφαλίδας μπορεί να επηρεαστεί από την κατάποση αλκοόλ ή άλλων ουσιών που προκαλούν ζάλη. Επομένως, υπό την επήρεια μέθης, οι άνθρωποι δεν μπορούν να συντονίσουν κανονικά τις κινήσεις τους. ΣΤΟ τα τελευταία χρόνιαυπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις ότι η παρεγκεφαλίδα παίζει ρόλο γνωστική δραστηριότηταπρόσωπο.
κρανιακά νεύρα
Εκτός από νωτιαίος μυελόςδώδεκα κρανιακά νεύρα είναι επίσης πολύ σημαντικά: I και II ζεύγη - οσφρητικά και οπτικά νεύρα. III, IV VI ζεύγη - οφθαλμοκινητικά νεύρα. V ζεύγος -τριδύμου νεύρο- νευρώνει μασώντας μύες; VII - νεύρο του προσώπου - νευρώνει τους μύες του προσώπου, περιέχει επίσης εκκριτικές ίνες στο δακρυϊκό και σιελογόνων αδένων; VIII ζεύγος - αιθουσαίο-κοχλιακό νεύρο - συνδέει τα όργανα της ακοής, της ισορροπίας και της βαρύτητας. Ζεύγος IX - γλωσσοφαρυγγικό νεύρο- νευρώνει τον φάρυγγα, τους μύες του, παρωτίδα, γευστικοί κάλυκες της γλώσσας. X ζεύγος - πνευμονογαστρικό νεύρο- χωρίζεται σε έναν αριθμό κλάδων που νευρώνουν τους πνεύμονες, την καρδιά, τα έντερα, ρυθμίζουν τις λειτουργίες τους. Το XI ζεύγος - βοηθητικό νεύρο - νευρώνει τους μύες της ωμικής ζώνης. Η σύντηξη των νωτιαίων νεύρων έχει ως αποτέλεσμα XII ζευγάρι - υπογλώσσιο νεύρο- νευρώνει τους μύες της γλώσσας και την υπογλώσσια συσκευή.
Ωστόσο, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται κάπως χαλαρά για να αναφέρεται σε παρόμοιες δομές εξαιρετικά οργανωμένων ασπόνδυλων - για παράδειγμα, στα έντομα, ο "εγκέφαλος" ονομάζεται μερικές φορές συσσώρευση γαγγλίων του περιφαρυγγικού νευρικού δακτυλίου. Όταν περιγράφουμε πιο πρωτόγονους οργανισμούς, μιλάμε για γάγγλια κεφαλής, όχι για εγκέφαλο.
Το βάρος του εγκεφάλου ως ποσοστό του σωματικού βάρους είναι 0,06-0,44% στα σύγχρονα χόνδρινα ψάρια, 0,02-0,94% στα οστεώδη ψάρια, 0,29-0,36% στα αμφίβια με ουρά και 0 στα ψάρια χωρίς ουρά 50-0,73%. Στα θηλαστικά, το σχετικό μέγεθος του εγκεφάλου είναι πολύ μεγαλύτερο: στα μεγάλα κητώδη, 0,3%. σε μικρά κητώδη - 1,7%; στα πρωτεύοντα 0,6-1,9%. Στους ανθρώπους, η αναλογία της εγκεφαλικής μάζας προς τη μάζα σώματος είναι κατά μέσο όρο 2%.
Το μεγαλύτερο μέγεθος είναι ο εγκέφαλος των θηλαστικών τάξεων κητωδών, προβοσκίδας, πρωτευόντων θηλαστικών. Το πιο δύσκολο και λειτουργικός εγκέφαλοςθεωρείται ο εγκέφαλος ενός λογικού ανθρώπου.
Η μέση μάζα του εγκεφάλου σε διάφορα έμβια όντα φαίνεται στον πίνακα.
|
|
|
εγκεφαλικούς ιστούς
Ο εγκέφαλος περικλείεται σε ένα ισχυρό κέλυφος του κρανίου (με εξαίρεση τους απλούς οργανισμούς). Επιπλέον, καλύπτεται με κελύφη (λατ. μηνίγγες) συνδετικού ιστού - σκληρού (lat. dura mater) και μαλακού (lat. pia mater), μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα αγγειακό, ή αραχνοειδές (lat. arachnoidea) κέλυφος. Μεταξύ των μεμβρανών και της επιφάνειας του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού βρίσκεται εγκεφαλονωτιαίο (συχνά αποκαλούμενο εγκεφαλονωτιαίο) υγρό - εγκεφαλονωτιαίο υγρό (λατ. υγρό). Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό βρίσκεται επίσης στις κοιλίες του εγκεφάλου. Η περίσσεια αυτού του υγρού ονομάζεται υδροκεφαλία. Ο υδροκέφαλος είναι συγγενής (πιο συχνά) και επίκτητος.
εγκεφαλικά κύτταρα
Ως αποτέλεσμα κοινής έρευνας που διεξήχθη το 2006, επιστήμονες από τα πανεπιστήμια του Ώκλαντ (Νέα Ζηλανδία) και του Γκέτεμποργκ (Σουηδία) διαπίστωσαν ότι χάρη στη δραστηριότητα των βλαστοκυττάρων, ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι σε θέση να αναπαράγει νέους νευρώνες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι στο τμήμα του ανθρώπινου εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για την όσφρηση, σχηματίζονται ώριμοι νευρώνες από προγονικά κύτταρα. Τα βλαστοκύτταρα στον εγκέφαλο σταματούν να διαιρούνται, εμφανίζεται επανενεργοποίηση ορισμένων τμημάτων των χρωμοσωμάτων, αρχίζουν να σχηματίζονται δομές και συνδέσεις ειδικές για τους νευρώνες. Από αυτό το σημείο και μετά, το κύτταρο μπορεί να θεωρηθεί ως ένας πλήρης νευρώνας. Είναι γνωστές δύο περιοχές ενεργούς ανάπτυξης νευρώνων. Ένα από αυτά είναι η ζώνη μνήμης. Το άλλο περιλαμβάνει την περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για την κίνηση. Αυτό εξηγεί τη μερική και πλήρη ανάκτηση με την πάροδο του χρόνου των αντίστοιχων λειτουργιών μετά από βλάβη σε αυτό το τμήμα του εγκεφάλου.
προμήθεια αίματος
Η λειτουργία των εγκεφαλικών νευρώνων απαιτεί σημαντική δαπάνη ενέργειας, την οποία λαμβάνει ο εγκέφαλος μέσω του δικτύου παροχής αίματος. Ο εγκέφαλος τροφοδοτείται με αίμα από τη δεξαμενή τριών μεγάλων αρτηριών - δύο εσωτερικών καρωτιδικές αρτηρίες(lat. a. carotis interna) και η κύρια αρτηρία (lat. a. basilaris). Στην κρανιακή κοιλότητα η έσω καρωτίδα συνεχίζει με τη μορφή της πρόσθιας και μέσης εγκεφαλικής αρτηρίας (lat. aa. cerebri anterior et media). Η κύρια αρτηρία βρίσκεται στην κοιλιακή επιφάνεια του εγκεφαλικού στελέχους και σχηματίζεται από τη σύντηξη του δεξιού και του αριστερού σπονδυλικές αρτηρίες. Οι κλάδοι του είναι οι οπίσθιες εγκεφαλικές αρτηρίες. Αυτά τα τρία ζεύγη αρτηριών (πρόσθια, μέση, οπίσθια), που αναστομώνονται μεταξύ τους, σχηματίζουν έναν αρτηριακό (γουιλισιανό) κύκλο. Για να γίνει αυτό, οι πρόσθιες εγκεφαλικές αρτηρίες συνδέονται μεταξύ τους με την πρόσθια αρτηρία επικοινωνίας (lat. a. communicans anterior) και μεταξύ της εσωτερικής καρωτίδας (ή, μερικές φορές, της μέσης εγκεφαλικής) και της οπίσθιας εγκεφαλικές αρτηρίες, σε κάθε πλευρά, υπάρχει μια οπίσθια αρτηρία επικοινωνίας (lat. aa.communicans posterior). Η απουσία αναστομώσεων μεταξύ των αρτηριών γίνεται αισθητή με την ανάπτυξη αγγειακή παθολογία(εγκεφαλικό) όταν λόγω έλλειψης φαύλος κύκλοςη παροχή αίματος στην πληγείσα περιοχή αυξάνεται. Επιπλέον, είναι δυνατές πολυάριθμες παραλλαγές της δομής (ανοιχτός κύκλος, άτυπη διαίρεση αιμοφόρων αγγείων με σχηματισμό τριχοτόμησης και άλλα). Εάν η δραστηριότητα των νευρώνων σε ένα από τα τμήματα αυξηθεί, αυξάνεται και η παροχή αίματος σε αυτήν την περιοχή. Καταχωρίστε αλλαγές στη λειτουργική δραστηριότητα επιμέρους ενότητεςτου εγκεφάλου επιτρέπει τέτοιες μεθόδους μη επεμβατικής νευροαπεικόνισης όπως η λειτουργική μαγνητική τομογραφία και η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων.
Υπάρχει ένας αιματοεγκεφαλικός φραγμός μεταξύ του αίματος και των εγκεφαλικών ιστών, ο οποίος εξασφαλίζει την επιλεκτική διαπερατότητα των ουσιών αγγειακό κρεβάτι, στον εγκεφαλικό ιστό. Σε ορισμένα μέρη του εγκεφάλου, ο φραγμός αυτός απουσιάζει (υποθαλαμική περιοχή) ή διαφέρει από άλλα μέρη, γεγονός που σχετίζεται με την παρουσία ειδικών υποδοχέων και νευροενδοκρινικών σχηματισμών. Αυτό το φράγμα προστατεύει τον εγκέφαλο από πολλούς τύπους λοιμώξεων. Ταυτόχρονα, πολλά φάρμακα που είναι αποτελεσματικά σε άλλα όργανα δεν μπορούν να εισέλθουν στον εγκέφαλο μέσω του φραγμού.
Με μάζα περίπου 2% του συνολική μάζασώμα, ο εγκέφαλος των ενηλίκων καταναλώνει το 15% του κυκλοφορούντος όγκου αίματος, χρησιμοποιώντας το 50% της γλυκόζης που παράγεται από το ήπαρ και εισέρχεται στο αίμα.
Λειτουργίες
Τμήματα του εγκεφάλου
Τα κύρια μέρη του ανθρώπινου εγκεφάλου
- Ρομβοειδής (πίσω) εγκέφαλος
- πίσω (στην πραγματικότητα πίσω)
- γέφυρα (περιέχει κυρίως νευρικές ίνες προβολής και ομάδες νευρώνων, είναι ένας ενδιάμεσος κρίκος στον έλεγχο της παρεγκεφαλίδας)
- παρεγκεφαλίδα (αποτελείται από το vermis και τα ημισφαίρια, στην επιφάνεια της παρεγκεφαλίδας νευρικά κύτταρασχηματίζουν κρούστα)
- πίσω (στην πραγματικότητα πίσω)
Η κοιλότητα του ρομβοειδούς εγκεφάλου είναι η IV κοιλία (στο κάτω μέρος υπάρχουν οπές που τον συνδέουν με τις άλλες τρεις κοιλίες του εγκεφάλου, καθώς και με τον υπαραχνοειδή χώρο).
- μεσοεγκέφαλος
- κοιλότητα του μεσοεγκεφάλου - υδραγωγείο του εγκεφάλου (Sylvius aqueduct)
- πόδια του εγκεφάλου
- ο πρόσθιος εγκέφαλος αποτελείται από τον διεγκέφαλο και τον τηλεεγκέφαλο.
- ενδιάμεσο (μέσω αυτού του τμήματος, όλες οι πληροφορίες που προέρχονται από τα κατώτερα μέρη του εγκεφάλου στα εγκεφαλικά ημισφαίρια μεταφέρονται). Η κοιλότητα του διεγκεφαλικού είναι η III κοιλία.
- επιθάλαμος
- λουρί
- γκρι λωρίδα
- υποθάλαμος (κέντρο του αυτόνομου νευρικού συστήματος)
- υπόφυση υπόφυση
- επιθάλαμος
- πεπερασμένος
- βασικοί πυρήνες (ραβδωτό σώμα)
- φράκτης
- "οσφρητικός εγκέφαλος"
- οσφρητικός βολβός (περνά το οσφρητικό νεύρο)
- οσφρητικό σωλήνα
- κοιλότητα του τηλεγκεφάλου - πλάγια (κοιλίες Ι και ΙΙ)
- βασικοί πυρήνες (ραβδωτό σώμα)
- ενδιάμεσο (μέσω αυτού του τμήματος, όλες οι πληροφορίες που προέρχονται από τα κατώτερα μέρη του εγκεφάλου στα εγκεφαλικά ημισφαίρια μεταφέρονται). Η κοιλότητα του διεγκεφαλικού είναι η III κοιλία.
Τα σήματα ρέουν προς και από τον εγκέφαλο μέσω του νωτιαίου μυελού, ο οποίος ελέγχει το σώμα, και μέσω των κρανιακών νεύρων. Τα αισθητήρια (ή προσαγωγικά) σήματα προέρχονται από τα αισθητήρια όργανα στους πυρήνες του υποφλοιώδους (δηλαδή, πριν από τον εγκεφαλικό φλοιό), στη συνέχεια στον θάλαμο και από εκεί στο ανώτερο τμήμα - τον εγκεφαλικό φλοιό.
Ο φλοιός αποτελείται από δύο ημισφαίρια, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με μια δέσμη νευρικών ινών - το corpus callosum (corpus callosum). Το αριστερό ημισφαίριο είναι υπεύθυνο για δεξί μισόσώμα, δεξιά - για το αριστερό. Στους ανθρώπους, το δεξί και το αριστερό ημισφαίριο έχουν διαφορετικές λειτουργίες.
Τα οπτικά σήματα εισέρχονται στον οπτικό φλοιό (στον ινιακό λοβό), τα απτικά σήματα εισέρχονται στον σωματοαισθητικό φλοιό (στο βρεγματικός λοβός), οσφρητικό - στον οσφρητικό φλοιό κ.λπ. Στις συνειρμικές περιοχές του φλοιού, συμβαίνει η ενσωμάτωση των αισθητηριακών σημάτων ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ(τροπικότητες).
Από τη μία πλευρά, υπάρχει ένας εντοπισμός των λειτουργιών στις περιοχές του εγκεφάλου, από την άλλη, όλες συνδέονται σε ένα ενιαίο δίκτυο.
Πλαστική ύλη
Ο εγκέφαλος έχει την ιδιότητα της πλαστικότητας. Εάν επηρεαστεί ένα από τα τμήματα του, άλλα τμήματα μπορούν να αντισταθμίσουν τη λειτουργία του μετά από λίγο. Η πλαστικότητα του εγκεφάλου παίζει επίσης ρόλο στην εκμάθηση νέων δεξιοτήτων.
Εμβρυϊκή ανάπτυξη
Η εμβρυϊκή ανάπτυξη του εγκεφάλου είναι ένα από τα κλειδιά για την κατανόηση της δομής και των λειτουργιών του.
Ο εγκέφαλος αναπτύσσεται από το ρόστριο τμήμα του νευρικού σωλήνα. Το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου (95%) είναι παράγωγο της πτερυγοειδούς πλάκας.
Η εμβρυογένεση του εγκεφάλου περνά από διάφορα στάδια.
- Το στάδιο των τριών εγκεφαλικών φυσαλίδων - στους ανθρώπους, στην αρχή της τέταρτης εβδομάδας της ενδομήτριας ανάπτυξης, το νωτιαίο άκρο του νευρικού σωλήνα σχηματίζει τρεις φυσαλίδες: Προσεγκέφαλος (μπροστινός εγκέφαλος), Μεσεγκέφαλος (μεσαίος εγκέφαλος), Ρομβοειδής εγκέφαλος ή πρωτεύων οπίσθιος εγκέφαλος ).
- Το στάδιο των πέντε φυσαλίδων εγκεφάλου - στους ανθρώπους, στην αρχή της ένατης εβδομάδας της ενδομήτριας ανάπτυξης, ο προσεγκεφαλικός τελικά διαιρείται σε Τηλεγκέφαλο (τηλεγκέφαλο) και Διεγκέφαλο (ενδοεγκέφαλο), ο Μεσεγκέφαλος διατηρείται και ο Ρομβεγκέφαλος διαιρείται σε Μετεγκέφαλο (οπίσθιο εγκέφαλο) και Μυελεγκέφαλο (προμήκης μυελός).
Στη διαδικασία σχηματισμού του δεύτερου σταδίου (από την τρίτη έως την έβδομη εβδομάδα ανάπτυξης), ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποκτά τρεις στροφές: μεσοεγκέφαλος, αυχενικός και γέφυρα. Αρχικά, σχηματίζονται οι κάμψεις του μεσεγκεφάλου και της γεφύρας ταυτόχρονα και προς μία κατεύθυνση, στη συνέχεια - και προς την αντίθετη κατεύθυνση - η αυχενική κάμψη. Ως αποτέλεσμα, ο γραμμικός εγκέφαλος «διπλώνει» με ζιγκ-ζαγκ τρόπο.
Με την ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου, μπορεί να σημειωθεί κάποια ομοιότητα μεταξύ της φυλογένεσης και της οντογένεσης. Στη διαδικασία της εξέλιξης του ζωικού κόσμου, ο τηλεεγκέφαλος ήταν ο πρώτος που σχηματίστηκε και μετά ο μεσεγκέφαλος. Ο πρόσθιος εγκέφαλος είναι ένας εξελικτικά νεότερος σχηματισμός του εγκεφάλου. Επίσης σε ενδομήτρια ανάπτυξηενός παιδιού, ο οπίσθιος εγκέφαλος σχηματίζεται αρχικά ως το πιο αρχαίο εξελικτικά μέρος του εγκεφάλου, και μετά ο μεσεγκέφαλος και μετά ο πρόσθιος εγκέφαλος. Μετά τη γέννηση με ΒΡΕΦΙΚΗ ΗΛΙΚΙΑμέχρι την ενηλικίωση, υπάρχει μια οργανωτική επιπλοκή των νευρικών συνδέσεων στον εγκέφαλο.
Ερευνητικές μέθοδοι
Ablations
Ενας από παλαιότερες μεθόδουςΗ έρευνα εγκεφάλου είναι μια τεχνική αφαίρεσης, η οποία συνίσταται στο γεγονός ότι αφαιρείται ένα από τα τμήματα του εγκεφάλου και οι επιστήμονες παρατηρούν τις αλλαγές στις οποίες οδηγεί μια τέτοια επέμβαση.
Δεν μπορεί να αφαιρεθεί κάθε περιοχή του εγκεφάλου χωρίς να σκοτωθεί ο οργανισμός. Έτσι, πολλά μέρη του εγκεφαλικού στελέχους είναι υπεύθυνα για ζωτικής σημασίας σημαντικά χαρακτηριστικά, όπως η αναπνοή, και η ήττα τους μπορεί να προκαλέσει άμεσο θάνατο. Παρόλα αυτά, η ήττα πολλών τμημάτων, αν και επηρεάζει τη βιωσιμότητα του οργανισμού, δεν είναι μοιραία. Αυτό, για παράδειγμα, ισχύει για περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού. Ένα τεράστιο εγκεφαλικό προκαλεί παράλυση ή απώλεια ομιλίας, αλλά το σώμα ζει. Μια βλαστική κατάσταση, στην οποία το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου είναι νεκρό, μπορεί να διατηρηθεί μέσω τεχνητής διατροφής.
Η έρευνα για την κατάλυση έχει μακρά ιστορία και βρίσκεται σε εξέλιξη. Ενώ οι επιστήμονες του παρελθόντος αφαίρεσαν περιοχές του εγκεφάλου χειρουργικά, οι σύγχρονοι ερευνητές χρησιμοποιούν τοξικες ουσιες, επηρεάζοντας επιλεκτικά τον εγκεφαλικό ιστό (για παράδειγμα, κύτταρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή, αλλά όχι νευρικές ίνες που διέρχονται από αυτήν).
Μετά την αφαίρεση ενός μέρους του εγκεφάλου, κάποιες λειτουργίες χάνονται, ενώ άλλες διατηρούνται. Για παράδειγμα, μια γάτα της οποίας ο εγκέφαλος έχει τεμαχιστεί πάνω από τον θάλαμο διατηρεί πολλές στάσεις και αντανακλαστικά της σπονδυλικής στήλης. Ένα ζώο του οποίου ο εγκέφαλος είναι τεμαχισμένος στο επίπεδο του εγκεφαλικού στελέχους (αποκεφαλισμένος) διατηρεί τον τόνο των εκτεινόντων μυών, αλλά χάνει τα ορθοστατικά αντανακλαστικά.
Γίνονται επίσης παρατηρήσεις σε άτομα με βλάβες στις εγκεφαλικές δομές. Έτσι, οι περιπτώσεις τραυμάτων από πυροβολισμό στο κεφάλι κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου παρείχαν πλούσιες πληροφορίες στους ερευνητές. Γίνονται επίσης μελέτες σε ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο και με εγκεφαλική βλάβη ως αποτέλεσμα τραύματος.
Διακρανιακή μαγνητική διέγερση
Η διακρανιακή μαγνητική διέγερση είναι μια μέθοδος που επιτρέπει τη μη επεμβατική διέγερση του εγκεφαλικού φλοιού με τη χρήση βραχέων μαγνητικών παλμών. Το TMS δεν σχετίζεται με οδυνηρές αισθήσειςκαι επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διαγνωστική διαδικασία σε ρυθμίσεις εξωτερικών ασθενών. Ο μαγνητικός παλμός που δημιουργείται από το TMS είναι ένα ταχέως μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο που παράγεται γύρω από το ηλεκτρομαγνητικό πηνίο κατά τη διέλευση του ρεύματος σε αυτό. υψηλής τάσηςμετά την εκφόρτιση ενός ισχυρού πυκνωτή (μαγνητικός διεγέρτης). Οι μαγνητικοί διεγέρτες που χρησιμοποιούνται σήμερα στην ιατρική είναι ικανοί να δημιουργήσουν μαγνητικό πεδίο με ένταση έως και 2 Tesla, γεγονός που καθιστά δυνατή τη διέγερση στοιχείων του εγκεφαλικού φλοιού σε βάθος έως και 2 cm. Ανάλογα με τη διαμόρφωση του ηλεκτρομαγνητικού πηνίου , το TMS μπορεί να ενεργοποιήσει περιοχές του φλοιού διαφόρων μεγεθών, δηλαδή 1) εστιακό, το οποίο καθιστά δυνατή την επιλεκτική διέγερση μικρών περιοχών του φλοιού ή 2) διάχυτη, η οποία σας επιτρέπει να διεγείρετε ταυτόχρονα διαφορετικά τμήματαφλοιός.
Όταν διεγείρεται στον κινητικό φλοιό, το TMS προκαλεί συστολή ορισμένων περιφερικών μυών σύμφωνα με την τοπογραφική τους αναπαράσταση στον φλοιό. Η μέθοδος επιτρέπει την αξιολόγηση της διεγερσιμότητας του κινητικού συστήματος του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένων των διεγερτικών και ανασταλτικών στοιχείων του. Το TMS χρησιμοποιείται στη θεραπεία εγκεφαλικών ασθενειών όπως το σύνδρομο Alzheimer, τη μελέτη της τύφλωσης, της κώφωσης, της επιληψίας κ.λπ.
ηλεκτροφυσιολογία
Οι ηλεκτροφυσιολόγοι καταγράφουν την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου - χρησιμοποιώντας λεπτά ηλεκτρόδια που επιτρέπουν την καταγραφή των εκκενώσεων μεμονωμένων νευρώνων ή χρησιμοποιώντας ηλεκτροεγκεφαλογραφία (μια τεχνική για την εκτροπή των εγκεφαλικών δυναμικών από την επιφάνεια του κεφαλιού).
Το λεπτό ηλεκτρόδιο μπορεί να είναι κατασκευασμένο από μέταλλο (καλυμμένο με μονωτικό υλικό που εκθέτει μόνο το αιχμηρό άκρο) ή από γυαλί. Το γυάλινο μικροηλεκτρόδιο είναι ένας λεπτός σωλήνας γεμάτος με φυσιολογικό ορό στο εσωτερικό. Το ηλεκτρόδιο μπορεί να είναι τόσο λεπτό ώστε να διεισδύει στο εσωτερικό του κυττάρου και να επιτρέπει την καταγραφή των ενδοκυτταρικών δυναμικών. Ένας άλλος τρόπος καταγραφής της δραστηριότητας των νευρώνων, εξωκυττάρια -
"Βικιπαίδεια του εγκεφάλου"
κατά της άνοιας, ψυχική ασθένειακαι εγκεφαλικές «καταστροφές»
Ο καθηγητής Vladimir Lazarevich Zelman, ξένο μέλος της Ρωσικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών και της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, ένας από τους πρωτοπόρους της νευροαναισθησιολογίας, μέλος του Διεθνούς Ακαδημαϊκού Συμβουλίου του Νοβοσιμπίρσκ κρατικό Πανεπιστήμιο, απόφοιτος του Ιατρικού Ινστιτούτου του Νοβοσιμπίρσκ, σήμερα είναι ένας από τους τρεις κορυφαίους Αμερικανούς αναισθησιολόγους. Το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια (Λος Άντζελες, ΗΠΑ), όπου ο V. L. Zelman είναι επικεφαλής του Τμήματος Αναισθησιολογίας και Εντατικής Θεραπείας, είναι ένας από τους ηγέτες στον τομέα της νευροεπιστήμης στις ΗΠΑ και συμμετέχει σε μια σειρά από μεγάλα ερευνητικά προγράμματα εγκεφάλου, όπως ως ENIGMA. Στη διάλεξή του στο NSMU και σε μια συνέντευξη στο SCIENCE FIRST-HAND, ο καθηγητής Zelman μίλησε για τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα που πέτυχε το πανεπιστημιακό προσωπικό σε συνεργασία με συναδέλφους από άλλους οργανισμούς σε ένα από τα πιο καυτά σημεία στη διασταύρωση της σύγχρονης βιολογίας και ιατρικής. Μεταξύ αυτών είναι η γενετική βάση δεδομένων αναπτυσσόμενος εγκέφαλος, που θα επιτρέψει την αξιολόγηση των γενετικών κινδύνων ασθενειών· έναν χάρτη της θέσης στον εγκέφαλο όλων των νευρώνων και της «καλωδίωσης» που τους συνδέει. τεχνολογίες νευροϋπολογιστών που επιτρέπουν στη «δύναμη της σκέψης» να ελέγχει τις βιονικές προθέσεις
Πρώτον, μερικά στατιστικά στοιχεία: σύμφωνα με τους ειδικούς, μέχρι το 2050 ο αριθμός των ανθρώπων που πάσχουν από άνοια, επίκτητη άνοια, θα μπορούσε σχεδόν να τριπλασιαστεί στον κόσμο και να φτάσει τα 132 εκατομμύρια. Η πιο κοινή μορφή άνοιας σχετίζεται με τη νόσο του Αλτσχάιμερ, μια νευροεκφυλιστική ασθένεια που αναπτύσσεται κυρίως σε προχωρημένη ηλικία. Και η καθυστέρηση της εμφάνισης της νόσου μόνο κατά 5 χρόνια (από 76 ετών σε 81 ετών) θα μειώσει τον αριθμό των ασθενών στο μισό!
Και αυτό είναι μόνο ένα εύγλωττο παράδειγμα της σημασίας των νευροεπιστημών που μελετούν τον εγκέφαλο - τη φυσική βάση της συνείδησής μας, το υποσυνείδητο και τη νοητική μας δραστηριότητα, ένα από τα πιο περίπλοκα και πιο μυστηριώδη όργανα. ανθρώπινο σώμα. Οι μηχανισμοί λειτουργίας του εγκεφάλου δεν είναι πλήρως κατανοητοί, αν και το τελευταίο τέταρτο του αιώνα, χάρη στην εμφάνιση νέων τεχνολογιών έρευνας, όπως η μαγνητική τομογραφία, η ηλεκτροεγκεφαλογραφία και άλλες, έχουν γίνει γνωστά περισσότερα για τη βιολογία ενός υγιούς και άρρωστου εγκεφάλου. σε σχέση με ολόκληρη την προηγούμενη ιστορία της μελέτης του. Τα τελευταία δέκα χρόνια, ωστόσο, έχει γίνει σαφές ότι τουλάχιστον το 80% των γονιδίων που είναι γνωστά σήμερα εκφράζονται σε κάποιο βαθμό στο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα.
Οι επενδύσεις στη νευροεπιστήμη υπολογίζονται πλέον σε δισεκατομμύρια δολάρια. Έτσι, κατά την τελευταία δεκαετία του 20ου αιώνα, που ανακηρύχθηκε η «δεκαετία του εγκεφάλου», το Κογκρέσο των ΗΠΑ διέθεσε περίπου 3 δισεκατομμύρια δολάρια για έρευνα σε αυτόν τον τομέα.Για σύγκριση: περίπου 3,7 δισεκατομμύρια δολάρια διατέθηκαν για τη μελέτη του ανθρώπινου γονιδιώματος στο Ίδια στιγμή; είναι συμβολικό ότι αυτά τα δύο πιο σημαντικά επιστημονικό έργοπήγε παράλληλα.
Το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια, που ιδρύθηκε το 1880, είναι το παλαιότερο ιδιωτικό ερευνητικό πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Τα τελευταία χρόνια, σύμφωνα με έγκυρες αξιολογήσεις, συμπεριλήφθηκε παραδοσιακά στις πρώτες εκατό κορυφαία πανεπιστήμιαειρήνη. Τώρα περισσότεροι από 40 χιλιάδες φοιτητές σπουδάζουν στο πανεπιστήμιο. Το 1994, ο καθηγητής πανεπιστημίου D. E. Olah έλαβε το Νόμπελ Χημείας
Το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια έχει πρωτοστατήσει στην έρευνα του εγκεφάλου τα τελευταία χρόνια, όχι μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά παγκοσμίως, με μια μοναδική διεπιστημονική προσέγγιση που επιτρέπει συνεργατικές λύσεις στα μυστήρια της εγκεφαλικής νόσου με τρόπους που δεν μπορούν τα απομονωμένα εργαστήρια.
Έτσι, εδώ και αρκετά χρόνια, επιστήμονες από το Ινστιτούτο Νευρογενετικής. Η Zilka του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνια διεξάγουν κοινή έρευνα με μια ομάδα εργαζομένων από το Πανεπιστήμιο Yale και το Brain Institute. Άλεν. Στόχος τους είναι να δημιουργήσουν μια πλήρη γενετική βάση δεδομένων του αναπτυσσόμενου ανθρώπινου εγκεφάλου, η οποία θα μας επιτρέψει να αξιολογήσουμε γενετικό κίνδυνοεμφάνιση διαφόρων εγκεφαλικές διαταραχές. Μέχρι σήμερα, περισσότεροι από 300 γενετικοί τόποι που σχετίζονται με την παθολογία του κεντρικού νευρικού συστήματος έχουν ήδη εντοπιστεί· συνολικά, σχεδιάζεται να παρουσιαστούν δεδομένα γονιδιακής έκφρασης για 15 περιοχές του εγκεφάλου σε 13 ηλικιακές κατηγορίες στον μοναδικό Atlas of Brain Gene Transcription. Ήδη σήμερα αυτή η βάση δεδομένων είναι η μεγαλύτερη στον κόσμο και από το 2011 είναι διαθέσιμη σε όλους τους ενδιαφερόμενους χρήστες.
Το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια εγκαινιάζει ένα παγκόσμιο ερευνητικό πρόγραμμα εγκεφάλου ΑΙΝΙΓΜΑ, η οποία διευθύνεται από τον καθηγητή Πανεπιστημίου P. Thompson και χρηματοδοτείται από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ. Περίπου 200 μαθηματικοί, γενετιστές, νευροβιολόγοι και γιατροί από περισσότερες από 35 χώρες του κόσμου, συμπεριλαμβανομένης της Ρωσίας (από το Novosibirsk State University, μια σειρά από ινστιτούτα του Σιβηρικού Παραρτήματος της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, το Ινστιτούτο Νευροχειρουργικής N. N. Burdenko, το Ινστιτούτο Προβλήματα μετάδοσης πληροφοριών με το όνομα A. A. Kharkevich, κ.λπ.). Στο πλαίσιο του έργου πραγματοποιούνται μελέτες για τις δομές και τις λειτουργίες του εγκεφάλου και την προδιάθεση για ασθένειες όπως η σχιζοφρένεια, η νόσος Alzheimer, η κατάθλιψη, ο εθισμός στα ναρκωτικά κ.λπ. Η κύρια προσοχή δίνεται στον εντοπισμό παραγόντων που προκαλούν ή αντίστροφα, αποτρέψτε μια συγκεκριμένη ασθένεια, όπως ο τρόπος ζωής, οι διατροφικές συνήθειες και, φυσικά, η κληρονομικότητα. Για παράδειγμα, πρόσφατα ανακαλύφθηκε ένα γονίδιο που εμπλέκεται στην ανάπτυξη της παχυσαρκίας μέσω διαταραχών στη λειτουργία των δομών του εγκεφάλου.
Στον ανθρώπινο εγκέφαλο υπάρχουν περίπου 100 δισεκατομμύρια εξειδικευμένα νευρικά κύτταρα - νευρώνες, καθένα από τα οποία έχει περίπου 10 χιλιάδες συνάψεις που χρησιμεύουν για τη μετάδοση νευρική ώθησημεταξύ των κυττάρων. Διάφορα οικόπεδατου εγκεφάλου μας, υπεύθυνος για τη σκέψη, την αντίληψη και τις αισθήσεις, συνδέονται με νευρικές ίνες συνολικό μήκοςσε 100 χιλιάδες μίλια (161 χιλιάδες χιλιόμετρα)
Το πιο σημαντικό μέρος του έργου ΑΙΝΙΓΜΑείναι Connectome- ένα έργο για τη μελέτη του συστήματος αγωγιμότητας του εγκεφάλου. Η ίδια η έννοια του "connectome" εισήχθη κατ' αναλογία με την έννοια του "γονιδίου" για πλήρης περιγραφήδομές σύνδεσης στο νευρικό σύστημα. Κατά τη διάρκεια του έργου Connectomeένας τετραδιάστατος (τέταρτη διάσταση - χρόνος) χάρτης της θέσης στον εγκέφαλο όλων των νευρώνων και της «καλωδίωσης» που τους συνδέει, που περιγράφει και τα 100 τρισ. πιθανές αλληλεπιδράσειςμεταξύ των κυττάρων. Αυτό το έργο, το οποίο θα συνδυάζει όλα τα αποτελέσματα της απεικόνισης του εγκεφάλου σε έναν ενιαίο χάρτη, μπορεί δικαίως να ονομαστεί «Βικιπαίδεια του εγκεφάλου». Ως αποτέλεσμα, θα είναι δυνατό να καθοριστεί η μεταβλητότητα και ο γενετικός προορισμός των νευρώνων, να εντοπιστούν οι αλληλεπιδράσεις τους σε πραγματικό χρόνο και να εντοπιστεί η παρουσία νευρωνικών παθολογιών.
Όπως κάθε κύτταρο, κάθε τύπος νευρώνων χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο σύνολο γονιδίων για να δημιουργήσει τον μοριακό του μηχανισμό. Οι διαδοχικά αλληλεπιδρώντες νευρώνες σχηματίζουν τα λεγόμενα νευρικά κυκλώματα (το απλούστερο παράδειγμα είναι ένα αντανακλαστικό τόξο). Η κατανόηση όλων των αποχρώσεων του έργου των νευρικών κυκλωμάτων θα πρέπει επίσης να βοηθήσει στην κατανόηση της παθογένειας των εγκεφαλικών ασθενειών, γεγονός που θα κάνει τη διάγνωσή τους πιο αποτελεσματική. Γιατί τότε θα είναι δυνατή η αναγνώριση παθολογικές διεργασίεςόχι μόνο με βάση τα συμπτώματα, και αναζήτηση για ασθένειες κυριολεκτικά στο επίπεδο των μεμονωμένων συνάψεων.
Μέχρι σήμερα, έχουν περιγραφεί περίπου μιάμιση ντουζίνα ποικιλίες ψυχικών ασθενειών. Είναι πιθανό ότι την επόμενη δεκαετία, όταν θα γίνει γνωστό σε ποιο στάδιο και σε ποιο σημείο ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται τα γονίδια που ανακατευθύνουν τη συναπτική δραστηριότητα προς τη «λάθος» κατεύθυνση, ο αριθμός των εντοπισμένων ασθενειών να αυξηθεί κατά μία ή δύο τάξεις μεγέθους. Ταυτόχρονα, η θεραπεία θα γίνει πιο εξατομικευμένη, και στην περίπτωση έγκαιρη διάγνωσηθα είναι δυνατό να διορθωθούν τέτοιες «λανθασμένες» διαδικασίες με πλήρη αποκατάστασηυπομονετικος.
Στα όρια του έργου ΑΙΝΙΓΜΑέχει ήδη συλλεχθεί μια τεράστια σειρά δεδομένων γενετικής και απεικόνισης εγκεφάλου - περίπου 50 χιλιάδες απεικονίσεις εγκεφάλου 33 χιλιάδων ανθρώπων από περισσότερες από τρεις δωδεκάδες χώρες του κόσμου! Η συλλογή τέτοιου υλικού σήμερα δεν είναι τόσο δύσκολη, αλλά για να αποκρυπτογραφηθούν και να ερμηνευτούν αυτές οι τεράστιες ροές πληροφοριών, απαιτούνται υπερυπολογιστές και ειδικοί στην εργασία με «μεγάλα» δεδομένα - βιοπληροφορική. Η σύγχρονη επιστήμη είναι θεμελιωδώς ήδη ικανή για τέτοια καθήκοντα, επομένως είναι πιθανό στο εγγύς μέλλον ο καθένας από εμάς να γίνει ιδιοκτήτης μιας «μονάδας flash» στην οποία θα καταγραφεί η αποκωδικοποίηση όχι μόνο του γονιδιώματός μας, αλλά και της ίδιας της προσωπικότητάς μας. .
Ήδη σήμερα, μελέτες του συστήματος αγωγιμότητας του εγκεφάλου δίνουν ελπίδα να διευκολύνουν τη ζωή ασθενών με σοβαρή εγκεφαλική βλάβη που προκύπτει από τραύμα. Μιλάμε για τεχνολογία νευροϋπολογιστών (η λεγόμενη διεπαφή «εγκεφάλου-υπολογιστή»), η οποία επιτρέπει σε έναν παράλυτο να ελέγχει βιονικές προθέσεις, για παράδειγμα, έναν μηχανικό βραχίονα, με τη «δύναμη της σκέψης».
Καθηγητής Ζέλμαν:«Στις 17 Απριλίου 2012, πραγματοποιήσαμε την πρώτη επέμβαση σε ασθενή με εμβόλιο στην αυχενική μοίρα της σπονδυλικής στήλης, που έπασχε από τετραπληγία, παραβίαση της κινητικής ικανότητας και των τεσσάρων άκρων. Στον εγκέφαλο του ασθενούς εισήχθησαν ειδικά ηλεκτρονικά τσιπ, καθένα από τα οποία έχει 96 αισθητήρες που διαβάζουν σήματα εγκεφαλική δραστηριότητα; μέσω κεραιών, οι πληροφορίες αυτές μεταδίδονται σε έναν υπολογιστή που ελέγχει τη λειτουργία ενός ειδικά σχεδιασμένου βιονικού βραχίονα. Μέχρι στιγμής, έξι ασθενείς έχουν χειρουργηθεί με αυτόν τον τρόπο στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτή η εργασία χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ"
Ένα από τα προβλήματα τέτοιων τεχνολογιών νευροϋπολογιστών είναι η επιλογή των εγκεφαλικών σημάτων που πρέπει να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των βιονικών προθέσεων. Σύμφωνα με ορισμένους ερευνητές, είναι απαραίτητο να διαβάσετε τη δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων του κινητικού φλοιού του εγκεφάλου, ο οποίος είναι άμεσα υπεύθυνος για τις κινήσεις, σε αυτή την περίπτωση ανατροφοδότησηπου διαμορφώνεται στο επίπεδο της πραγματικής δράσης. Υπάρχει όμως και μια άλλη προσέγγιση, κατά την οποία προτιμάται όχι η ίδια η δράση, αλλά η πρόθεση να γίνει! Η ιδέα της εγκατάστασης τσιπ στην περιοχή του μεσαίου φλοιού που εμπλέκεται στο σχεδιασμό δράσης ανήκει στον συνάδελφο του Zelman, καθηγητή R. Anderson από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια.
Ο Richard Anderson ερευνά τον εγκέφαλο τα τελευταία 25 χρόνια αναζητώντας συστάδες νευρώνων των οποίων η δραστηριότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των κινήσεων ενός τεχνητού μέλους. Ήταν βέβαιος ότι αυτό δεν απαιτεί πληροφορίες για την ίδια την κίνηση, επειδή καθεμία από αυτές παρέχεται στο σύνδεσμο από εκατοντάδες χιλιάδες νευρικές συνδέσεις που είναι δύσκολο να εντοπιστούν. Υπό αυτή την έννοια, η ίδια η πρόθεση να γίνει αυτή ή εκείνη η ενέργεια είναι πολύ πιο ελπιδοφόρα, και ο Άντερσον βρέθηκε τελικά στον οπίσθιο κρανιακό βόθρο, δίπλα στο οπτικοί αναλυτές, η περιοχή όπου σχηματίζεται.
Πράγματι, οι άλλοι πέντε ασθενείς που εμφύτευσαν το τσιπ στην περιοχή του κινητικού φλοιού είχαν σημαντικά χειρότερο συντονισμό, έχαναν πιο συχνά όταν εκτελούσαν μια κίνηση, για παράδειγμα, όταν έπαιρναν ένα κουτί χυμό. Αλλά επίσης μεγάλο πρόβλημαέγκειται στο γεγονός ότι μέχρι στιγμής όλα αυτά τα βιονικά μέλη χρησιμοποιούνται μόνο στο πλαίσιο πειραμάτων που τελειώνουν αργά ή γρήγορα. Τα τσιπ που εμφυτεύονται στον εγκέφαλο γίνονται αντιληπτά από τον τελευταίο ως ξένο σώμα και τελικά εγκλωβίζονται και χάνουν την επαφή με τους νευρώνες. Ωστόσο, η ουσία αυτών των εργασιών είναι ότι δείχνουν τη θεμελιώδη δυνατότητα να διευκολύνουν τη ζωή των τελείως παράλυτων ασθενών χρησιμοποιώντας τη διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή.
... Επιστρέφοντας στη νόσο του Αλτσχάιμερ, υπενθυμίζουμε ότι ο εγκέφαλος υγιείς ανθρώπουςχάνει λιγότερο από το 1% του βάρους του ετησίως και αυτή η απώλεια αντισταθμίζεται από την αναγέννηση των ιστών υπό την επίδραση νοητική δραστηριότητα. Τα συμπτώματα της νόσου του Αλτσχάιμερ αρχίζουν να εμφανίζονται όταν χάνεται το 10% του εγκεφαλικού ιστού και φυσιολογικές συνθήκεςείναι μια μη αναστρέψιμη διαδικασία. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν τώρα ανακαλύψει 9 γονίδια που μπορούν να επιταχύνουν και να επιβραδύνουν την ανάπτυξη αυτής της ασθένειας, συμπεριλαμβανομένου του Apoe4, που είναι ο κύριος παράγοντας κινδύνου για αυτήν την πιο κοινή μορφή. γεροντική άνοια(Ουσίες ικανές να μετατρέψουν την «επιθετική» πρωτεΐνη Apoe4 που κωδικοποιείται από αυτό το γονίδιο σε μια ασφαλέστερη ισομορφή δοκιμάζονται ήδη σε ζώα).
Επιπλέον, ακόμη και σήμερα, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια, μαζί με τους συναδέλφους τους από το Πανεπιστήμιο Wake Forest (Βόρεια Καρολίνα), εργάζονται στην «καταγραφή» πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στον εγκέφαλο, χάρη στις οποίες ο εγκέφαλος ενός ατόμου που πάσχει από τη νόσο του Αλτσχάιμερ μπορεί να γίνει «επανεκκίνηση», επιστρέφοντας, τουλάχιστον προσωρινά, χαμένες αναμνήσεις. Αυτό το αποτέλεσμα, που φαίνεται φανταστικό ακόμα και σήμερα, είναι μόνο ξεκάθαρη απόδειξη των επιτυχιών που σύγχρονη επιστήμηεπιτεύχθηκε στη μελέτη του εγκεφάλου - ενός οργάνου που για αιώνες θεωρούνταν κατάλληλο για να επιτελεί μόνο τη λειτουργία της ψύξης του αίματος!
Παρά τη σημαντική πρόοδο στη μελέτη του εγκεφάλου τα τελευταία χρόνια, μεγάλο μέρος της δουλειάς του εξακολουθεί να είναι ένα μυστήριο. Η λειτουργία μεμονωμένων κυττάρων εξηγείται αρκετά καλά, αλλά η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του εγκεφάλου στο σύνολό του ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης χιλιάδων και εκατομμυρίων νευρώνων είναι διαθέσιμη μόνο σε πολύ απλοποιημένη μορφή και απαιτεί περαιτέρω εις βάθος έρευνα.
Εγκυκλοπαιδικό YouTube
1 / 5
✪ Εγκέφαλος. Δομή και λειτουργίες. Βίντεο μάθημα βιολογίας 8η τάξη
✪ Πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος
✪ Εγκέφαλος
✪ Ανθρώπινη ανατομία. Εγκέφαλος.
✪ Μάθημα Βιολογίας #45. Η δομή και οι λειτουργίες των περιοχών του εγκεφάλου.
Υπότιτλοι
Ο εγκέφαλος ως όργανο των σπονδυλωτών
Ο εγκέφαλος είναι το κύριο τμήμα του ΚΝΣ. Είναι δυνατόν να μιλήσουμε για την παρουσία εγκεφάλου με την αυστηρή έννοια μόνο σε σχέση με τα σπονδυλωτά, ξεκινώντας από τα ψάρια. Ωστόσο, αυτός ο όρος χρησιμοποιείται κάπως χαλαρά για να αναφέρεται σε παρόμοιες δομές εξαιρετικά οργανωμένων ασπόνδυλων - για παράδειγμα, στα έντομα, ο "εγκέφαλος" ονομάζεται μερικές φορές συσσώρευση γαγγλίων του περιφαρυγγικού νευρικού δακτυλίου. Όταν περιγράφουμε πιο πρωτόγονους οργανισμούς, μιλάμε για γάγγλια κεφαλής, όχι για εγκέφαλο.
Το βάρος του εγκεφάλου ως ποσοστό του σωματικού βάρους είναι 0,06-0,44% στα σύγχρονα χόνδρινα ψάρια, 0,02-0,94% στα οστεόψαρα, 0,29-0,36% στα αμφίβια με ουρά και 0 στα ψάρια χωρίς ουρά 50-0,73%. Στα θηλαστικά, το σχετικό μέγεθος του εγκεφάλου είναι πολύ μεγαλύτερο: στα μεγάλα κητώδη, 0,3%. σε μικρά κητώδη - 1,7%; στα πρωτεύοντα 0,6-1,9%. Στους ανθρώπους, η αναλογία της εγκεφαλικής μάζας προς τη μάζα σώματος είναι κατά μέσο όρο 2%.
Το μεγαλύτερο μέγεθος είναι ο εγκέφαλος των θηλαστικών τάξεων κητωδών, προβοσκίδας, πρωτευόντων θηλαστικών. Ο πιο πολύπλοκος και λειτουργικός εγκέφαλος είναι ο εγκέφαλος ενός λογικού ανθρώπου.
εγκεφαλικούς ιστούς
Ο εγκέφαλος περικλείεται σε ένα ισχυρό κέλυφος του κρανίου (με εξαίρεση τους απλούς οργανισμούς). Επιπλέον, καλύπτεται με κελύφη (λατ. μηνίγγες) συνδετικού ιστού - σκληρού (lat. dura mater) και μαλακού (lat. pia mater), μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα αγγειακό, ή αραχνοειδές (lat. arachnoidea) κέλυφος. Μεταξύ των μεμβρανών και της επιφάνειας του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού βρίσκεται εγκεφαλονωτιαίο (συχνά αποκαλούμενο εγκεφαλονωτιαίο) υγρό - εγκεφαλονωτιαίο υγρό (λατ. υγρό). Το εγκεφαλονωτιαίο υγρό βρίσκεται επίσης στις κοιλίες του εγκεφάλου. Η περίσσεια αυτού του υγρού ονομάζεται υδροκεφαλία. Ο υδροκέφαλος είναι συγγενής (πιο συχνά) και επίκτητος.
εγκεφαλικά κύτταρα
Μέχρι τώρα ήταν γνωστό ότι τα νευρικά κύτταρα αναγεννώνται μόνο στα ζώα. Πρόσφατα, ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι στο τμήμα του ανθρώπινου εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για την όσφρηση, σχηματίζονται ώριμοι νευρώνες από προγονικά κύτταρα. Κάποια μέρα θα μπορέσουν να βοηθήσουν στην «διόρθωση» του τραυματισμένου εγκεφάλου. Τα βλαστοκύτταρα στον εγκέφαλο σταματούν να διαιρούνται, εμφανίζεται επανενεργοποίηση ορισμένων τμημάτων των χρωμοσωμάτων, αρχίζουν να σχηματίζονται δομές και συνδέσεις ειδικές για τους νευρώνες. Από αυτό το σημείο και μετά, το κύτταρο μπορεί να θεωρηθεί ως ένας πλήρης νευρώνας. Μέχρι σήμερα, είναι γνωστές μόνο 2 περιοχές ενεργού ανάπτυξης νευρώνων. Ένα από αυτά είναι η ζώνη μνήμης. Το άλλο περιλαμβάνει την περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για την κίνηση. Αυτό εξηγεί τη μερική και πλήρη ανάκτηση με την πάροδο του χρόνου των αντίστοιχων λειτουργιών μετά από βλάβη σε αυτό το τμήμα του εγκεφάλου.
προμήθεια αίματος
Η λειτουργία των εγκεφαλικών νευρώνων απαιτεί σημαντική δαπάνη ενέργειας, την οποία λαμβάνει ο εγκέφαλος μέσω του δικτύου παροχής αίματος. Ο εγκέφαλος τροφοδοτείται με αίμα από τη δεξαμενή τριών μεγάλων αρτηριών - δύο εσωτερικές καρωτίδες (lat. a. carotis interna) και την κύρια αρτηρία (lat. a. basilaris). Στην κρανιακή κοιλότητα η έσω καρωτίδα συνεχίζει με τη μορφή της πρόσθιας και μέσης εγκεφαλικής αρτηρίας (lat. aa. cerebri anterior et media). Η κύρια αρτηρία βρίσκεται στην κοιλιακή επιφάνεια του εγκεφαλικού στελέχους και σχηματίζεται από τη σύντηξη της δεξιάς και της αριστερής σπονδυλικής αρτηρίας. Οι κλάδοι του είναι οι οπίσθιες εγκεφαλικές αρτηρίες. Αυτά τα τρία ζεύγη αρτηριών (πρόσθια, μέση, οπίσθια), που αναστομώνονται μεταξύ τους, σχηματίζουν έναν αρτηριακό (γουιλισιανό) κύκλο. Για να γίνει αυτό, οι πρόσθιες εγκεφαλικές αρτηρίες συνδέονται μεταξύ τους με την πρόσθια αρτηρία επικοινωνίας (lat. a. communicans anterior), και μεταξύ της εσωτερικής καρωτίδας (ή, μερικές φορές, της μέσης εγκεφαλικής) και της οπίσθιας εγκεφαλικής αρτηρίας, σε κάθε πλευρά, υπάρχει είναι οπίσθια συγκοινωνούσα αρτηρία (λατ. aa. communicans posterior). Η απουσία αναστομώσεων μεταξύ των αρτηριών γίνεται αισθητή με την ανάπτυξη αγγειακής παθολογίας (εγκεφαλικά επεισόδια), όταν, λόγω της έλλειψης ενός φαύλου κύκλου παροχής αίματος, η πληγείσα περιοχή αυξάνεται. Επιπλέον, είναι δυνατές πολυάριθμες παραλλαγές της δομής (ανοιχτός κύκλος, άτυπη διαίρεση αιμοφόρων αγγείων με σχηματισμό τριχοτόμησης κ.λπ.). Εάν η δραστηριότητα των νευρώνων σε ένα από τα τμήματα αυξηθεί, αυξάνεται και η παροχή αίματος σε αυτήν την περιοχή. Οι μη επεμβατικές μέθοδοι νευροαπεικόνισης όπως η λειτουργική μαγνητική τομογραφία και η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων επιτρέπουν την καταγραφή αλλαγών στη λειτουργική δραστηριότητα μεμονωμένων τμημάτων του εγκεφάλου.
Υπάρχει ένας αιματοεγκεφαλικός φραγμός μεταξύ του αίματος και των εγκεφαλικών ιστών, ο οποίος παρέχει επιλεκτική διαπερατότητα ουσιών στο αγγειακό στρώμα στον εγκεφαλικό ιστό. Σε ορισμένα μέρη του εγκεφάλου, ο φραγμός αυτός απουσιάζει (υποθαλαμική περιοχή) ή διαφέρει από άλλα μέρη, γεγονός που σχετίζεται με την παρουσία ειδικών υποδοχέων και νευροενδοκρινικών σχηματισμών. Αυτό το φράγμα προστατεύει τον εγκέφαλο από πολλούς τύπους λοιμώξεων. Ταυτόχρονα, πολλά φάρμακα που είναι αποτελεσματικά σε άλλα όργανα δεν μπορούν να εισέλθουν στον εγκέφαλο μέσω του φραγμού.
Λειτουργίες
Οι λειτουργίες του εγκεφάλου περιλαμβάνουν επεξεργασία αισθητηριακών πληροφοριών από τις αισθήσεις, σχεδιασμό, λήψη αποφάσεων, συντονισμό, έλεγχο κίνησης, θετικά και αρνητικά συναισθήματα, προσοχή, μνήμη. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος κάνει υψηλότερη λειτουργία- σκέψη. Μία από τις λειτουργίες του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι η αντίληψη και η παραγωγή του λόγου.
Τμήματα του εγκεφάλου
Ο φλοιός αποτελείται από δύο ημισφαίρια, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με μια δέσμη νευρικών ινών - το corpus callosum (corpus callosum). Το αριστερό ημισφαίριο είναι υπεύθυνο για το δεξί μισό του σώματος, το δεξί - για το αριστερό. Στους ανθρώπους, το δεξί και το αριστερό ημισφαίριο έχουν διαφορετικές λειτουργίες.
Τα οπτικά σήματα εισέρχονται στον οπτικό φλοιό (στον ινιακό λοβό), τα απτικά σήματα εισέρχονται στον σωματοαισθητικό φλοιό (στο βρεγματικό λοβό), τα οσφρητικά σήματα εισέρχονται στον οσφρητικό φλοιό κ.λπ. Στις συνειρμικές περιοχές του φλοιού, αισθητήρια σήματα διαφορετικών τύπων ) είναι ενσωματωμένα.
Από τη μία πλευρά, υπάρχει ένας εντοπισμός των λειτουργιών στις περιοχές του εγκεφάλου, από την άλλη, όλες συνδέονται σε ένα ενιαίο δίκτυο.
Πλαστική ύλη
Ο εγκέφαλος έχει την ιδιότητα της πλαστικότητας. Εάν επηρεαστεί ένα από τα τμήματα του, άλλα τμήματα μπορούν να αντισταθμίσουν τη λειτουργία του μετά από λίγο. Η πλαστικότητα του εγκεφάλου παίζει επίσης ρόλο στην εκμάθηση νέων δεξιοτήτων.
Εμβρυϊκή ανάπτυξη
Η εμβρυϊκή ανάπτυξη του εγκεφάλου είναι ένα από τα κλειδιά για την κατανόηση της δομής και των λειτουργιών του.
Ο εγκέφαλος αναπτύσσεται από το ρόστριο τμήμα του νευρικού σωλήνα. Το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου (95%) είναι παράγωγο της πτερυγοειδούς πλάκας.
Η εμβρυογένεση του εγκεφάλου περνά από διάφορα στάδια.
- Το στάδιο των τριών φυσαλίδων εγκεφάλου - στους ανθρώπους, στην αρχή της τέταρτης εβδομάδας της ενδομήτριας ανάπτυξης, το νωτιαίο άκρο του νευρικού σωλήνα σχηματίζει τρεις φυσαλίδες: Προσεγκέφαλος (πρόσθιος εγκέφαλος), Μεσεγκέφαλος (μέσος εγκέφαλος), Ρομβοειδής εγκέφαλος ή πρωτογενής οπίσθιος εγκέφαλος).
- Το στάδιο των πέντε εγκεφαλικών φυσαλίδων - στους ανθρώπους, στην αρχή της ένατης εβδομάδας της ενδομήτριας ανάπτυξης, ο Προσεγκέφαλος τελικά διαιρείται σε Τελενκέφαλο (τελικός εγκέφαλος) και Διεγκέφαλος (ενδιάμεσος εγκέφαλος), ο Μεσεγκέφαλος διατηρείται και ο Ρομβεγκέφαλος διαιρείται σε Μετεγκέφαλο (οπίσθιος εγκέφαλος). ) και Μυελογκέφαλος (μυελός προμήκης).
Στη διαδικασία σχηματισμού του δεύτερου σταδίου (από την τρίτη έως την έβδομη εβδομάδα ανάπτυξης), ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποκτά τρεις στροφές: μεσοεγκέφαλος, αυχενικός και γέφυρα. Αρχικά, σχηματίζονται οι κάμψεις του μεσεγκεφάλου και της γεφύρας ταυτόχρονα και προς μία κατεύθυνση, στη συνέχεια - και προς την αντίθετη κατεύθυνση - η αυχενική κάμψη. Ως αποτέλεσμα, ο γραμμικός εγκέφαλος «διπλώνει» με ζιγκ-ζαγκ τρόπο.
Με την ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου, μπορεί να σημειωθεί κάποια ομοιότητα μεταξύ της φυλογένεσης και της οντογένεσης. Στη διαδικασία της εξέλιξης του ζωικού κόσμου, ο τηλεεγκέφαλος ήταν ο πρώτος που σχηματίστηκε και μετά ο μεσεγκέφαλος. Ο πρόσθιος εγκέφαλος είναι ένας εξελικτικά νεότερος σχηματισμός του εγκεφάλου. Επίσης, στην ενδομήτρια ανάπτυξη ενός παιδιού, αρχικά σχηματίζεται ο οπίσθιος εγκέφαλος ως το πιο αρχαίο εξελικτικά μέρος του εγκεφάλου και μετά ο μεσεγκέφαλος και μετά ο πρόσθιος εγκέφαλος. Μετά τη γέννηση, από τη βρεφική ηλικία έως την ενηλικίωση, υπάρχει μια οργανωτική επιπλοκή των νευρικών συνδέσεων στον εγκέφαλο.
Ερευνητικές μέθοδοι
Ablations
Μία από τις παλαιότερες μεθόδους έρευνας του εγκεφάλου είναι η τεχνική κατάλυσης, η οποία συνίσταται στο γεγονός ότι αφαιρείται ένα από τα μέρη του εγκεφάλου και οι επιστήμονες παρατηρούν τις αλλαγές στις οποίες οδηγεί μια τέτοια επέμβαση.
Δεν μπορεί να αφαιρεθεί κάθε περιοχή του εγκεφάλου χωρίς να σκοτωθεί ο οργανισμός. Έτσι, πολλά μέρη του εγκεφαλικού στελέχους είναι υπεύθυνα για ζωτικές λειτουργίες, όπως η αναπνοή, και η ήττα τους μπορεί να προκαλέσει άμεσο θάνατο. Παρόλα αυτά, η ήττα πολλών τμημάτων, αν και επηρεάζει τη βιωσιμότητα του οργανισμού, δεν είναι μοιραία. Αυτό, για παράδειγμα, ισχύει για περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού. Ένα τεράστιο εγκεφαλικό προκαλεί παράλυση ή απώλεια ομιλίας, αλλά το σώμα ζει. Μια βλαστική κατάσταση, στην οποία το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου είναι νεκρό, μπορεί να διατηρηθεί μέσω τεχνητής διατροφής.
Η έρευνα για την κατάλυση έχει μακρά ιστορία και βρίσκεται σε εξέλιξη. Ενώ οι επιστήμονες του παρελθόντος αφαίρεσαν περιοχές του εγκεφάλου χειρουργικά, οι σύγχρονοι ερευνητές χρησιμοποιούν τοξικές ουσίες που επηρεάζουν επιλεκτικά τον εγκεφαλικό ιστό (για παράδειγμα, κύτταρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή, αλλά όχι τις νευρικές ίνες που διέρχονται από αυτόν).
Μετά την αφαίρεση ενός μέρους του εγκεφάλου, κάποιες λειτουργίες χάνονται, ενώ άλλες διατηρούνται. Για παράδειγμα, μια γάτα της οποίας ο εγκέφαλος έχει τεμαχιστεί πάνω από τον θάλαμο διατηρεί πολλές στάσεις και αντανακλαστικά της σπονδυλικής στήλης. Ένα ζώο του οποίου ο εγκέφαλος είναι τεμαχισμένος στο επίπεδο του εγκεφαλικού στελέχους (αποκεφαλισμένος) διατηρεί τον τόνο των εκτεινόντων μυών, αλλά χάνει τα ορθοστατικά αντανακλαστικά.
Γίνονται επίσης παρατηρήσεις σε άτομα με βλάβες στις εγκεφαλικές δομές. Έτσι, οι περιπτώσεις τραυμάτων από πυροβολισμό στο κεφάλι κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου παρείχαν πλούσιες πληροφορίες στους ερευνητές. Γίνονται επίσης μελέτες σε ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο και με εγκεφαλική βλάβη ως αποτέλεσμα τραύματος.
Διακρανιακή μαγνητική διέγερση
Σε ορισμένες περιπτώσεις, λεπτά ηλεκτρόδια (από ένα έως αρκετές εκατοντάδες) εμφυτεύονται στον εγκέφαλο και οι ερευνητές καταγράφουν τη δραστηριότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σε άλλες περιπτώσεις, το ηλεκτρόδιο εισάγεται στον εγκέφαλο μόνο κατά τη διάρκεια του πειράματος και αφαιρείται στο τέλος της εγγραφής.
Χρησιμοποιώντας ένα λεπτό ηλεκτρόδιο, είναι δυνατό να καταγραφεί τόσο η δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων όσο και τα τοπικά δυναμικά (τοπικά δυναμικά πεδίου), τα οποία σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας πολλών εκατοντάδων νευρώνων. Με τη βοήθεια ηλεκτροδίων EEG, καθώς και ηλεκτροδίων επιφανείας που εφαρμόζονται απευθείας στον εγκέφαλο, μπορεί να καταγραφεί μόνο η συνολική δραστηριότητα μεγάλου αριθμού νευρώνων. Πιστεύεται ότι η δραστηριότητα που καταγράφεται με αυτόν τον τρόπο αποτελείται τόσο από δυναμικά νευρωνικής δράσης (δηλαδή, νευρωνικά ερεθίσματα) όσο και από υποκατώφλια εκπόλωσης και υπερπόλωσης.
Όταν αναλύονται τα δυναμικά του εγκεφάλου, η φασματική τους ανάλυση πραγματοποιείται συχνά και διαφορετικά συστατικά του φάσματος έχουν διαφορετικά ονόματα: δέλτα (0,5-4 Hz), θήτα 1 (4-6 Hz), θήτα 2 (6-8 Hz), άλφα (8-13 Hz), βήτα 1 (13-20 Hz), βήτα 2 (20 -40 Hz), κύματα γάμμα (περιλαμβάνει ρυθμούς βήτα 2 και υψηλότερους).
ηλεκτρική διέγερση
Μία από τις μεθόδους για τη μελέτη των λειτουργιών του εγκεφάλου είναι η ηλεκτρική διέγερση ορισμένων περιοχών. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, για παράδειγμα, μελετήθηκε το "motor homunculus" - αποδείχθηκε ότι με τη διέγερση ορισμένων σημείων στον κινητικό φλοιό, είναι δυνατό να προκληθεί η κίνηση του χεριού, διεγείροντας άλλα σημεία - κινήσεις των ποδιών κ.λπ. Ο χάρτης που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται homunculus. Διαφορετικά μέρη του σώματος αντιπροσωπεύονται από περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού που διαφέρουν σε μέγεθος. Επομένως, το homunculus έχει μεγάλο πρόσωπο, αντίχειρες και παλάμες, αλλά μικρό κορμό και πόδια.
Εάν διεγείρετε τις αισθητήριες περιοχές του εγκεφάλου, μπορείτε να προκαλέσετε αισθήσεις. Αυτό έχει αποδειχθεί τόσο στον άνθρωπο (στα περίφημα πειράματα του Penfield) όσο και σε ζώα.
Η ηλεκτρική διέγερση χρησιμοποιείται επίσης στην ιατρική - από ηλεκτροπληξία, που προβάλλεται σε πολλές ταινίες για τη φρίκη των ψυχιατρείων, έως διέγερση δομών βαθιά στον εγκέφαλο, η οποία έχει γίνει δημοφιλής θεραπεία για τη νόσο του Πάρκινσον.
Άλλες τεχνικές
Η αξονική τομογραφία και η μαγνητική τομογραφία ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται για τη μελέτη των ανατομικών δομών του εγκεφάλου. Επίσης, σε ανατομικές και λειτουργικές μελέτες του εγκεφάλου, χρησιμοποιείται PET, αξονική τομογραφία εκπομπής μονοφωτονίου (SPECT), λειτουργική μαγνητική τομογραφία. Είναι δυνατή η οπτικοποίηση των δομών του εγκεφάλου με τη μέθοδο διαγνωστικά με υπερήχους(υπερηχογράφημα) παρουσία υπερηχητικού "παραθύρου" - ένα ελάττωμα στα κρανιακά οστά, για παράδειγμα, ένα μεγάλο fontanel σε μικρά παιδιά.
Τραυματισμοί και ασθένειες
Η μελέτη και η θεραπεία βλαβών και ασθενειών του εγκεφάλου εμπίπτει στη δικαιοδοσία της βιολογίας και της ιατρικής (νευροφυσιολογία, νευρολογία, νευροχειρουργική, ψυχιατρική και ψυχολογία).
Φλεγμονή μήνιγγεςπου ονομάζεται μηνιγγίτιδα (που αντιστοιχεί στις τρεις μεμβράνες - παχυμηνιγγίτιδα, λεπτομηνιγγίτιδα και αραχνοειδίτιδα).
Το βάρος του εγκεφάλου ενός ενήλικα είναι κατά μέσο όρο ίσο με το ένα πενήντα του συνολικού σωματικού βάρους. Ταυτόχρονα, ο ανθρώπινος εγκέφαλος καταναλώνει το ένα πέμπτο του κυκλοφορούντος αίματος (δηλαδή το ένα πέμπτο του οξυγόνου), το ένα πέμπτο της γλυκόζης που εισέρχεται στο σώμα.
Το μέσο βάρος του εγκεφάλου σε διάφορα έμβια όντα δίνεται στον πίνακα.
|
