Cerebro. Cerebro humano
Animales, generalmente ubicados en la parte principal (anterior) del cuerpo y que representan una acumulación compacta de células nerviosas y sus procesos dendríticos. En muchos animales también contiene células gliales y puede estar rodeado por una vaina de tejido conectivo. En los vertebrados (incluido el ser humano), se hace una distinción entre el cerebro, situado en la cavidad craneal, y la médula espinal, situada en el canal espinal.
Cerebro de invertebrados
El cerebro está bien desarrollado en la inmensa mayoría de los grupos de Bilateria, animales bilateralmente simétricos. Incluso los turbelarios intestinales histológicamente más primitivos (ahora clasificados como un filo separado Acoelomorpha) tienen un cerebro bastante complejo con corteza, neuropilo y comisuras.
Regiones del cerebro de los mamíferos
Mente y cerebro
Además, hay afirmaciones de que la mente es algorítmica y parecida a una computadora. Los puntos de vista “la mente es generada por el cerebro” y la “mente similar a una computadora” no necesariamente van juntos.
Tamaño del cerebro en mamíferos
Masa cerebral (kg) en función de la masa corporal (Mt, kg) para varios grupos mamíferos:
Cerebro en la cultura
Debido a la importancia clave del cerebro en el cuerpo, el cerebro es un tema popular. En la antigüedad, comer el cerebro de una persona o animal derrotado junto con otras partes del cuerpo simbolizaba ganar fuerza en el enemigo. En la Edad Media, el cerebro era entendido como el centro de la vida, junto con el corazón. Actualmente, el tema del cerebro está muy extendido en ficción, videojuegos y películas, especialmente películas de zombies.
Historia de la investigación del cerebro.
El comienzo de la ciencia cerebral moderna se inició a principios del siglo XX con dos descubrimientos: el análisis de los actos reflejos y el descubrimiento de la localización de funciones en la corteza cerebral. Con base en estos descubrimientos, se sugirió que la adaptación simple movimientos involuntarios se llevan a cabo gracias al arco reflejo del nivel segmentario que pasa por las partes inferiores del cerebro, y la percepción consciente y los movimientos voluntarios son proporcionados por reflejos orden superior, cuyo arco sensoriomotor pasa por las partes superiores del cerebro.
El cerebro es parte del sistema nervioso central, el principal regulador de todas las funciones vitales del cuerpo. Como resultado de su derrota, enfermedades graves. El cerebro contiene 25 mil millones de neuronas que forman la materia gris cerebral. El cerebro está cubierto por tres membranas, dura, blanda y aracnoidea, ubicadas entre ellas, a través de cuyos canales circula el líquido cefalorraquídeo (LCR). El licor es una especie de amortiguador hidráulico. El cerebro de un hombre adulto pesa una media de 1375 g y el de una mujer de 1245 g, pero esto no significa que esté mejor desarrollado en los hombres. A veces el peso del cerebro puede alcanzar los 1800 g.
Estructura
El cerebro consta de cinco secciones principales: el telencéfalo, el diencéfalo, el mesencéfalo, el rombencéfalo y el bulbo raquídeo. El telencéfalo constituye el 80% de la masa total del cerebro. Se acercó desde hueso frontal al occipital. El telencéfalo consta de dos hemisferios, en los que hay muchos surcos y circunvoluciones. Se divide en varios lóbulos (frontal, parietal, temporal y occipital). Existe una distinción entre la subcorteza y la corteza cerebral. La subcorteza está formada por núcleos subcorticales regular diversas funciones del cuerpo. El cerebro está ubicado en tres fosas craneales. Los hemisferios cerebrales ocupan la fosa anterior y media, y fosa posterior- el cerebelo, debajo del cual se encuentra el bulbo raquídeo.
Funciones
Las funciones de diferentes partes del cerebro son diferentes.
cerebro finito
Hay alrededor de 10 mil millones de neuronas en la corteza gris. Forman sólo una capa de 3 mm, pero sus fibras nerviosas están ramificadas como una red. Cada neurona puede tener hasta 10.000 contactos con otras neuronas. Parte fibras nerviosas A través del cuerpo calloso del cerebro se conectan los hemisferios derecho e izquierdo. Las neuronas forman la materia gris y las fibras forman materia blanca. Dentro de los hemisferios cerebrales, entre lóbulo frontal y diencéfalo, los racimos se ubican materia gris. Este ganglios basales. Los ganglios son conjuntos de neuronas que transmiten información.
Diencéfalo
El diencéfalo se divide en partes ventral (hipotálamo) y dorsal (tálamo, metatálamo, epitálamo). El tálamo es un mediador en el que convergen todas las irritaciones recibidas del mundo exterior y se envían a los hemisferios cerebrales para que el cuerpo pueda adaptarse adecuadamente al entorno en constante cambio. El hipotálamo es el principal centro subcortical para regular las funciones autónomas del cuerpo.
Mesencéfalo
Se extiende desde el borde anterior del puente hasta los tractos ópticos y los cuerpos papilares. Está formado por el cerebro y los pedúnculos cuadrigeminales. A través de mesencéfalo todos pasan caminos ascendentes a la corteza cerebral y al cerebelo y desciende, llevando impulsos al bulbo raquídeo y la médula espinal. Es importante para procesar los impulsos nerviosos provenientes de los receptores visuales y auditivos.
Cerebelo y puente
El cerebelo está situado en la región occipital detrás del bulbo raquídeo y la protuberancia. Consta de dos hemisferios y un gusano entre ellos. La superficie del cerebelo está salpicada de surcos. El cerebelo participa en la coordinación de actos motores complejos.
Ventrículos del cerebro
Los ventrículos laterales están ubicados en los hemisferios del cerebro anterior. El tercer ventrículo se encuentra entre el tálamo óptico y está conectado al cuarto ventrículo, que se comunica con el espacio subaracnoideo. El líquido cefalorraquídeo situado en los ventrículos también circula por la aracnoides.
Funciones del cerebro
Gracias al trabajo del cerebro, una persona puede pensar, sentir, oír, ver, tocar y moverse. El cerebro grande (final) controla todos los aspectos vitales. procesos importantes, que ocurre en el cuerpo humano, y es también el “receptáculo” de todas nuestras capacidades intelectuales. Del mundo animal, los humanos se distinguen principalmente por discurso desarrollado y capacidad para pensamiento abstracto, es decir. la capacidad de pensar en categorías morales o lógicas. Sólo en la conciencia humana pueden surgir diversas ideas, por ejemplo, políticas, filosóficas, teológicas, artísticas, técnicas y creativas.
Además, el cerebro regula y coordina el trabajo de todos los músculos humanos (tanto los que una persona puede controlar mediante la fuerza de voluntad como los que no dependen de la voluntad de una persona, por ejemplo, el músculo cardíaco). Los músculos reciben una serie de impulsos del sistema nervioso central, a los que los músculos responden contrayéndose con una determinada fuerza y duración. Los impulsos ingresan al cerebro desde varios órganos sentimientos, provocando las reacciones necesarias, por ejemplo, girar la cabeza en la dirección desde donde se escucha el ruido.
El hemisferio cerebral izquierdo controla la mitad derecha del cuerpo y el hemisferio derecho controla la mitad izquierda. Los dos hemisferios se complementan.
El cerebro se parece Nuez, contiene tres grandes secciones: el tronco, la sección subcortical y la corteza cerebral. La superficie total de la corteza aumenta debido a numerosos surcos que dividen toda la superficie del hemisferio en circunvoluciones y lóbulos convexos. Tres surcos principales (central, lateral y parietooccipital) dividen cada hemisferio en cuatro lóbulos: frontal, parietal, occipital y temporal. Las áreas individuales de la corteza cerebral tienen diferentes valor funcional. La corteza cerebral recibe impulsos de formaciones receptoras. Cada aparato receptor periférico de la corteza corresponde a un área llamada núcleo cortical del analizador. Un analizador es una formación anatómica y fisiológica que proporciona percepción y análisis de información sobre fenómenos que ocurren en el medio ambiente y (o) dentro del cuerpo humano, y genera sensaciones específicas de un analizador en particular (por ejemplo, dolor, visual, analizador auditivo). Las áreas de la corteza donde se ubican los núcleos corticales de los analizadores se denominan áreas sensoriales de la corteza cerebral. La zona motora de la corteza cerebral interactúa con las zonas sensoriales y, cuando se irrita, se produce el movimiento. Esto se puede demostrar con un ejemplo simple: cuando se acerca la llama de una vela, los receptores de dolor y calor de los dedos comienzan a enviar señales, luego las neuronas del analizador correspondiente identifican estas señales como dolor causado por una quemadura, y los músculos están " dado la orden” de retirar la mano.
Zonas de asociación
Las zonas de asociación son áreas funcionales de la corteza cerebral. Conectan la información sensorial entrante con la recibida y almacenada previamente en la memoria, y también comparan la información recibida de diferentes receptores. Las señales sensoriales se comprenden, interpretan y, si es necesario, se transmiten al área motora asociada. Así, las zonas asociativas intervienen en los procesos de pensar, recordar y aprender.
Lóbulos del telencéfalo
El telencéfalo se divide en lóbulos frontal, occipital, temporal y parietal. El lóbulo frontal contiene áreas de inteligencia, concentración y áreas motoras; en las zonas temporales - auditivas, en las parietales - zonas de gusto, tacto, orientación espacial y en las zonas occipitales - visuales.
zona de habla
Daños extensos a la izquierda lóbulo temporal, por ejemplo, como resultado de lesiones graves en la cabeza y varias enfermedades, así como después de un derrame cerebral, suelen ir acompañados de trastornos del habla sensoriales y motores.
El telencéfalo es la parte más joven y desarrollada del cerebro, que determina la capacidad de una persona para pensar, sentir, hablar, analizar y también controla todos los procesos que ocurren en el cuerpo. Las funciones de otras partes del cerebro incluyen principalmente el control y la transmisión de impulsos, muchas funciones vitales: regulan el intercambio de hormonas, el metabolismo, los reflejos, etc.
Para funcionamiento normal el cerebro necesita oxígeno. Por ejemplo, si durante un paro cardíaco o una lesión de la arteria carótida el circulación cerebral, luego de unos segundos la persona pierde el conocimiento y después de 2 minutos las células cerebrales comienzan a morir.
Funciones del diencéfalo
El tálamo y el hipotálamo son partes del diencéfalo. Los impulsos de todos los receptores del cuerpo ingresan a los núcleos del tálamo. La información recibida se procesa en el tálamo y se envía a los hemisferios cerebrales. El tálamo se conecta con el cerebelo y el llamado sistema límbico. El hipotálamo regula las funciones autónomas del cuerpo. La influencia del hipotálamo se realiza a través del sistema nervioso y las glándulas endocrinas. El hipotálamo también participa en la regulación de las funciones de muchas glándulas endocrinas y del metabolismo, así como en la regulación de la temperatura corporal y la actividad de los sistemas cardiovascular y digestivo.
Sistema límbico
El sistema límbico juega un papel importante en la configuración del comportamiento emocional humano. El sistema límbico incluye formaciones nerviosas Ubicado en el lado medial del telencéfalo. Esta zona aún no ha sido completamente explorada. Se supone que el sistema límbico y el subtálamo controlado por él son responsables de muchos de nuestros sentimientos y deseos, por ejemplo, bajo su influencia surgen la sed y el hambre, el miedo, la agresividad y el deseo sexual.
Funciones del tronco encefálico
El tronco del encéfalo es una parte filogenéticamente antigua del cerebro, que consta del mesencéfalo, el rombencéfalo y el bulbo raquídeo. El mesencéfalo contiene funciones visuales y centros auditivos. Con su participación se llevan a cabo reflejos de orientación a la luz y al sonido. El bulbo raquídeo contiene centros para la regulación de la respiración, la actividad y las funciones cardiovasculares. órganos digestivos, así como el metabolismo. Médula Participa en la implementación de actos reflejos como masticar, chupar, estornudar, tragar y vomitar.
Funciones del cerebelo
El cerebelo controla los movimientos del cuerpo. El cerebelo recibe impulsos de todos los receptores que se estimulan durante los movimientos corporales. La función cerebelosa puede verse afectada por el consumo de alcohol u otras sustancias que provocan mareos. Por lo tanto, bajo la influencia de la intoxicación, las personas no pueden coordinar normalmente sus movimientos. EN últimos años Cada vez hay más pruebas de que el cerebelo es importante en actividad cognitiva persona.
Nervios craneales
Además médula espinal También son muy importantes los doce nervios craneales: pares I y II: los nervios olfatorio y óptico; Pares III, IV VI - nervios oculomotores; par V -nervio trigémino- inerva músculos masticatorios; VII - nervio facial - inerva los músculos faciales, también contiene fibras secretoras para el lagrimal y glándulas salivales; VIII par - nervio vestibulococlear - conecta los órganos de la audición, el equilibrio y la gravedad; IX par - nervio glosofaríngeo- inerva la faringe y sus músculos, glándula parótida, papilas gustativas de la lengua; X par - nervio vago-dividido en una serie de ramas que inervan los pulmones, el corazón, los intestinos y regulan sus funciones; El par XI (nervio accesorio) inerva los músculos de la cintura escapular. Como resultado de la fusión de los nervios espinales, un XII par - nervio hipogloso- inerva los músculos de la lengua y el aparato sublingual.
Sin embargo, este término se usa de manera un tanto vaga para designar estructuras similares de invertebrados altamente organizados; por ejemplo, en los insectos, el "cerebro" a veces se denomina grupo de ganglios del anillo nervioso perifaríngeo. Al describir organismos más primitivos, hablan de los ganglios cefálicos más que del cerebro.
El peso del cerebro como porcentaje del peso corporal es 0,06-0,44% en los peces cartilaginosos modernos, 0,02-0,94% en los peces óseos, 0,29-0,36% en los anfibios con cola, 0,0 en los anfibios sin cola, 50-0,73%. En los mamíferos, el tamaño relativo del cerebro es mucho mayor: en los grandes cetáceos, el 0,3%; en pequeños cetáceos: 1,7%; en primates 0,6-1,9%. En los seres humanos, la proporción entre la masa cerebral y la masa corporal es de media del 2%.
Los cerebros de los mamíferos de los órdenes cetáceos, proboscídeos y primates son los de mayor tamaño. Lo más difícil y cerebro funcional considerado el cerebro del Homo sapiens.
En la tabla se muestra la masa cerebral promedio de varios seres vivos.
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Tejido cerebral
El cerebro está encerrado en una fuerte coraza del cráneo (a excepción de los organismos simples). Además, está cubierto por membranas (lat. meninges) hechas de tejido conectivo: duro (lat. duramadre) y blando (lat. piamadre), entre las cuales se encuentra una membrana vascular o aracnoidea (lat. arachnoidea). Entre las membranas y la superficie del cerebro y la médula espinal hay líquido cefalorraquídeo (a menudo llamado líquido cefalorraquídeo): líquido cefalorraquídeo (lat. licor). El líquido cefalorraquídeo también se encuentra en los ventrículos del cerebro. El exceso de este líquido se llama hidrocefalia. La hidrocefalia puede ser congénita (más a menudo) o adquirida.
Células del cerebro
Como resultado de una investigación conjunta realizada en 2006, científicos de las universidades de Auckland (Nueva Zelanda) y Gotemburgo (Suecia) descubrieron que gracias a la actividad de las células madre, el cerebro humano es capaz de reproducir nuevas neuronas. Los investigadores han descubierto que en la parte del cerebro humano responsable del sentido del olfato, se forman neuronas maduras a partir de células precursoras. Las células madre ubicadas en el cerebro dejan de dividirse, algunas secciones de los cromosomas se reactivan y comienzan a formarse estructuras y conexiones específicas de las neuronas. A partir de este momento, la célula puede considerarse una neurona de pleno derecho. Se conocen dos áreas de crecimiento neuronal activo. Uno de ellos es la zona de la memoria. El otro incluye el área del cerebro responsable del movimiento. Esto explica la restauración parcial y completa con el tiempo de las funciones correspondientes tras un daño en esta zona del cerebro.
Suministro de sangre
El funcionamiento de las neuronas cerebrales requiere un importante gasto de energía, que el cerebro recibe a través de la red de suministro de sangre. El cerebro recibe sangre de la cuenca de tres grandes arterias: dos internas. arterias carótidas(lat. a. carotis interna) y la arteria principal (lat. a. basilaris). En la cavidad craneal, la arteria carótida interna tiene una continuación en forma de las arterias cerebrales anterior y media (lat. aa. cerebri anterior et media). La arteria basilar se encuentra en la superficie ventral del tronco del encéfalo y está formada por la fusión de la derecha y la izquierda. arterias vertebrales. Sus ramas son las arterias cerebrales posteriores. Los tres pares de arterias enumerados (anterior, media, posterior), que se anastomosan entre sí, forman el círculo arterial (Willisiano). Para hacer esto, las arterias cerebrales anteriores están conectadas entre sí por la arteria comunicante anterior (lat. a. Communicans anterior), y entre la carótida interna (o, a veces, cerebral media) y la posterior. arterias cerebrales, a cada lado, hay una arteria comunicante posterior (lat. aa.communicans posterior). La ausencia de anastomosis entre las arterias se vuelve notoria con el desarrollo. patología vascular(accidente cerebrovascular), cuando por falta de círculo vicioso Aumenta el suministro de sangre al área afectada. Además, son posibles numerosas opciones estructurales (círculo abierto, división atípica de vasos con formación de trifurcación, etc.). Si aumenta la actividad de las neuronas en uno de los departamentos, también aumenta el suministro de sangre a esa zona. Registrar cambios en la actividad funcional. áreas individuales El cerebro está respaldado por métodos de neuroimagen no invasivos, como la resonancia magnética funcional y la tomografía por emisión de positrones.
Entre la sangre y el tejido cerebral existe una barrera hematoencefálica que garantiza la permeabilidad selectiva de las sustancias que se encuentran en lecho vascular, en el tejido cerebral. En algunas zonas del cerebro esta barrera está ausente (región hipotalámica) o se diferencia de otras partes, lo que se debe a la presencia de receptores específicos y formaciones neuroendocrinas. Esta barrera protege al cerebro de muchos tipos de infecciones. Al mismo tiempo, muchos fármacos que son eficaces en otros órganos no pueden atravesar la barrera cerebral.
Con una masa de alrededor del 2% de masa total cuerpo, el cerebro adulto consume el 15% del volumen de sangre circulante, utilizando el 50% de la glucosa producida por el hígado y que ingresa a la sangre.
Funciones
partes del cerebro
Partes principales del cerebro humano.
- Cerebro romboide (posterior)
- trasero (en realidad trasero)
- puente (contiene principalmente fibras nerviosas de proyección y grupos de neuronas, es un eslabón intermedio en el control del cerebelo)
- cerebelo (consiste en el vermis y los hemisferios, en la superficie del cerebelo células nerviosas formar una costra)
- trasero (en realidad trasero)
La cavidad del cerebro romboide es el ventrículo IV (en la parte inferior hay aberturas que lo conectan con los otros tres ventrículos del cerebro, así como con el espacio subaracnoideo).
- mesencéfalo
- cavidad del mesencéfalo - acueducto cerebral (Acueducto de Silvio)
- pedúnculos cerebrales
- el prosencéfalo está formado por el diencéfalo y el telencéfalo.
- intermedio (a través de esta sección se cambia toda la información que proviene de las partes inferiores del cerebro a los hemisferios cerebrales). La cavidad del diencéfalo es el tercer ventrículo.
- epitálamo
- Correa
- raya gris
- hipotálamo (centro del sistema nervioso autónomo)
- infundíbulo pituitario
- epitálamo
- finito
- ganglios basales (estriado)
- cerca
- "cerebro olfativo"
- bulbo olfatorio (pasa a través del nervio olfatorio)
- tracto olfatorio
- cavidad del telencéfalo - lateral (ventrículos I y II)
- ganglios basales (estriado)
- intermedio (a través de esta sección se cambia toda la información que proviene de las partes inferiores del cerebro a los hemisferios cerebrales). La cavidad del diencéfalo es el tercer ventrículo.
El flujo de señales hacia y desde el cerebro se realiza a través de la médula espinal, que controla el cuerpo, y a través de los nervios craneales. Las señales sensoriales (o aferentes) llegan desde los órganos de los sentidos a los núcleos subcorticales (es decir, que preceden a la corteza cerebral), luego al tálamo y desde allí a la sección superior: la corteza cerebral.
La corteza consta de dos hemisferios conectados por un haz de fibras nerviosas: el cuerpo calloso. El hemisferio izquierdo es responsable de mitad derecha cuerpo, derecha - detrás izquierda. En los seres humanos, los hemisferios derecho e izquierdo tienen funciones diferentes.
Las señales visuales ingresan a la corteza visual (en el lóbulo occipital), las señales táctiles ingresan a la corteza somatosensorial (en lobulo parietal), olfativo - en la corteza olfativa, etc. En las áreas asociativas de la corteza, las señales sensoriales se integran diferentes tipos(modalidades).
Por un lado, hay una localización de funciones en partes del cerebro, por otro lado, todas están conectadas en una sola red.
El plastico
El cerebro tiene la propiedad de la plasticidad. Si uno de sus departamentos se ve afectado, otros departamentos después de un tiempo pueden compensar su función. La plasticidad cerebral también influye en el aprendizaje de nuevas habilidades.
Desarrollo embriónico
El desarrollo embrionario del cerebro es una de las claves para comprender su estructura y funciones.
El cerebro se desarrolla a partir de la parte rostral del tubo neural. La mayor parte del cerebro (95%) es un derivado de la placa pterigoidea.
La embriogénesis del cerebro pasa por varias etapas.
- Etapa de tres vesículas cerebrales: en humanos, al comienzo de la cuarta semana de desarrollo intrauterino, el extremo rostral del tubo neural forma tres vesículas: Prosencéfalo (prosencéfalo), Mesencéfalo (mesencéfalo), Rombencéfalo (cerebro en forma de diamante o primario). rombencéfalo).
- Etapa de cinco vesículas cerebrales: en humanos, al comienzo de la novena semana de desarrollo intrauterino, el prosencéfalo finalmente se divide en telencéfalo (telecéfalo) y diencéfalo (diencéfalo), el mesencéfalo se conserva y el romboncéfalo se divide en metencéfalo (rombencéfalo) y Mielencéfalo (médula oblongada).
Durante la formación de la segunda etapa (de la tercera a la séptima semana de desarrollo), el cerebro humano adquiere tres curvaturas: mesencéfalo, cervical y pavimento. Primero, las flexiones mediocerebral y pontina se forman simultáneamente y en una dirección, luego la flexión cervical se forma en la dirección opuesta. Como resultado, el cerebro lineal se "pliega" en zigzag.
Durante el desarrollo del cerebro humano se puede observar cierta similitud entre filogenia y ontogénesis. En el proceso de evolución del mundo animal, primero se formó el telencéfalo y luego el mesencéfalo. El prosencéfalo es una formación cerebral evolutivamente más nueva. También en desarrollo intrauterino En un niño, primero se forma el rombencéfalo como la parte del cerebro más antigua evolutivamente, luego el mesencéfalo y luego el prosencéfalo. Después del nacimiento con infancia Antes de la edad adulta, se produce la complicación organizativa de las conexiones neuronales en el cerebro.
Métodos de búsqueda
ablaciones
Uno de métodos más antiguos La investigación del cerebro es una técnica llamada ablaciones, que consiste en extirpar una parte del cerebro y los científicos observan los cambios que conlleva dicha operación.
No todas las áreas del cerebro se pueden extirpar sin matar el organismo. Por tanto, muchas partes del tronco del encéfalo son responsables de funciones vitales. funciones importantes, como respirar, y su derrota puede provocar la muerte inmediata. Sin embargo, el daño a muchas partes, aunque afecta la viabilidad del cuerpo, no es fatal. Esto se aplica, por ejemplo, a zonas de la corteza cerebral. Un derrame cerebral importante causa parálisis o pérdida del habla, pero el cuerpo continúa viviendo. Se puede mantener un estado vegetativo, en el que la mayor parte del cerebro está muerto, mediante nutrición artificial.
La investigación que utiliza ablaciones tiene una larga historia y actualmente está en curso. Si los científicos del pasado extirpaban quirúrgicamente áreas del cerebro, los investigadores modernos utilizan sustancias toxicas, que afecta selectivamente el tejido cerebral (por ejemplo, las células de un área determinada, pero no las fibras nerviosas que la atraviesan).
Después de que se extirpa una sección del cerebro, algunas funciones se pierden, mientras que otras se conservan. Por ejemplo, un gato cuyo cerebro se diseca por encima del tálamo conserva muchas reacciones posturales y reflejos espinales. Un animal cuyo cerebro se diseca al nivel del tronco encefálico (descerebrado) mantiene el tono de los músculos extensores, pero pierde reflejos posturales.
También se están realizando observaciones de personas con lesiones de estructuras cerebrales. Así, los casos de heridas de bala en la cabeza durante la Segunda Guerra Mundial proporcionaron información valiosa a los investigadores. También se están realizando investigaciones en pacientes con accidente cerebrovascular y daño cerebral debido a un trauma.
Estimulación magnética transcraneal
La estimulación magnética transcraneal es un método que permite la estimulación no invasiva de la corteza cerebral mediante pulsos magnéticos cortos. TMS no está asociado con sensaciones dolorosas y por lo tanto puede usarse como procedimiento de diagnóstico en entorno ambulatorio. El pulso magnético generado por TMS es un campo magnético que varía rápidamente en el tiempo y que se produce alrededor de una bobina electromagnética cuando la corriente fluye a través de ella. Alto voltaje después de la descarga de un potente condensador (estimulador magnético). Los estimuladores magnéticos utilizados hoy en medicina son capaces de generar un campo magnético con una intensidad de hasta 2 Tesla, lo que permite estimular elementos de la corteza cerebral a una profundidad de hasta 2 cm, dependiendo de la configuración de la bobina electromagnética. , TMS puede activar áreas de la corteza de diferentes tamaños, es decir, ser 1) focal, lo que permite estimular selectivamente pequeñas áreas de la corteza, o 2) difusa, que permite la estimulación simultánea diferentes departamentos ladrar.
Al estimular el área motora de la corteza cerebral, el TMS provoca la contracción de determinados músculos periféricos de acuerdo con su representación topográfica en la corteza. El método permite evaluar la excitabilidad del sistema motor del cerebro, incluidos sus componentes excitadores e inhibidores. TMS se utiliza en el tratamiento de enfermedades cerebrales como el síndrome de Alzheimer, el estudio de la ceguera, la sordera, la epilepsia, etc.
Electrofisiología
Los electrofisiólogos registran la actividad eléctrica del cerebro, utilizando electrodos delgados que permiten registrar las descargas de neuronas individuales, o usando electroencefalografía (una técnica para eliminar los potenciales cerebrales de la superficie de la cabeza).
El electrodo delgado puede estar hecho de metal (recubierto con un material aislante que deja al descubierto sólo la punta afilada) o de vidrio. Un microelectrodo de vidrio es un tubo delgado lleno por dentro con una solución salina. El electrodo puede ser tan fino que penetre en la célula y permita registrar los potenciales intracelulares. Otra forma de registrar la actividad neuronal, extracelular -
"Wikipedia del cerebro"
contra la demencia enfermedad mental y "catástrofes" cerebrales
Profesor Vladimir Lazarevich Zelman, miembro extranjero de la Academia Rusa de Ciencias Médicas y de la Academia Rusa de Ciencias, uno de los pioneros de la neuroanestesiología, miembro del Consejo Académico Internacional de Novosibirsk Universidad Estatal, graduado del Instituto Médico de Novosibirsk, es hoy uno de los tres mejores anestesiólogos estadounidenses. La Universidad del Sur de California (Los Ángeles, EE. UU.), donde V. L. Zelman dirige el Departamento de Anestesiología y Reanimatología, es uno de los líderes en el campo de la neurociencia en los Estados Unidos y participa en varios proyectos importantes de investigación del cerebro, como como ENIGMA. En su conferencia en NSMU y en una entrevista con SCIENCE First Hand, el profesor Zelman habló sobre los resultados más interesantes obtenidos por el personal de la universidad en asociación con colegas de otras organizaciones en uno de los puntos más calientes en la intersección de la biología y la medicina modernas. Entre ellos se encuentra una base de datos genética. cerebro en desarrollo, que permitirá evaluar los riesgos genéticos de enfermedades; un mapa de la ubicación de todas las neuronas del cerebro y el "cableado" que las conecta; Tecnologías neurocomputadoras que permiten que el “poder del pensamiento” controle las prótesis biónicas.
En primer lugar, algunas estadísticas: según los expertos, el número de personas en el mundo que padecerán demencia (demencia adquirida) podría triplicarse hasta llegar a 132 millones en 2050. La forma más común de demencia está asociada a la enfermedad de Alzheimer, una enfermedad neurodegenerativa. Enfermedad que se desarrolla principalmente en la vejez. ¡Y retrasar la aparición de la enfermedad sólo 5 años (de 76 a 81 años) reducirá el número de pacientes a la mitad!
Y este es sólo un ejemplo elocuente de la importancia de las neurociencias involucradas en el estudio del cerebro: la base física de nuestra conciencia, subconsciente y actividad mental, uno de los órganos más complejos y misteriosos. cuerpo humano. Los mecanismos del funcionamiento del cerebro no se han dilucidado completamente, aunque durante el último cuarto de siglo, gracias a la aparición de nuevas tecnologías de investigación como la resonancia magnética, la electroencefalografía y otras, se ha sabido más sobre la biología de los cerebros sanos y enfermos que en toda la historia previa de su estudio. En los últimos diez años, ha quedado claro que al menos el 80% de los genes actualmente conocidos se expresan en un grado u otro en el sistema nervioso central y periférico.
Actualmente se estima que las inversiones en neurociencia ascienden a miles de millones de dólares. Así, durante la última década del siglo XX, declarada “década del cerebro”, el Congreso de los Estados Unidos asignó alrededor de 3.000 millones de dólares a la investigación en este ámbito. A modo de comparación, se asignaron alrededor de 3.700 millones de dólares a la investigación del genoma humano al mismo tiempo. tiempo; es simbólico que estos dos más importantes proyecto científico caminaba en paralelo.
Fundada en 1880, la Universidad del Sur de California es la universidad de investigación privada más antigua de California. En los últimos años, según calificaciones autorizadas, tradicionalmente se ha incluido entre los cien primeros. mejores universidades paz. Actualmente hay más de 40 mil estudiantes estudiando en la universidad. En 1994, el profesor universitario D. E. Olah recibió el Premio Nobel de Química.
La Universidad del Sur de California ha sido líder en investigación del cerebro en los últimos años, no sólo en los Estados Unidos sino también en todo el mundo, utilizando un enfoque multidisciplinario único para resolver de manera colaborativa los misterios de las enfermedades cerebrales de maneras que no son posibles en laboratorios aislados.
Así, desde hace varios años, los científicos del Instituto de Neurogenética llevan su nombre. La Universidad Zilka del Sur de California está llevando a cabo una investigación conjunta con un grupo de colaboradores de la Universidad de Yale y el Brain Institute. Allen. Su objetivo es crear una base de datos genética completa del cerebro humano en desarrollo, que permitirá evaluar riesgo genético aparición de varios trastornos cerebrales. Hoy en día, ya se han identificado más de 300 loci genéticos asociados con la patología del sistema nervioso central; en total, el exclusivo Atlas de transcripción genética del cerebro planea presentar datos de expresión genética para 15 regiones del cerebro en 13 categorías de edad. Hoy esta base de datos es la más grande del mundo, y desde 2011 está disponible para todos los usuarios interesados.
La Universidad del Sur de California ha iniciado un proyecto global de investigación del cerebro. ENIGMA, dirigido por el profesor universitario P. Thompson y financiado por los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Hoy en día, alrededor de 200 matemáticos, genetistas, neurobiólogos y médicos de más de 35 países del mundo, incluida Rusia (de la Universidad Estatal de Novosibirsk, varios institutos de la SB RAS, el Instituto de Neurocirugía N.N. Burdenko, el Instituto de Transmisión de Información lleva el nombre de A. A. Kharkevich, etc.). El proyecto investiga las estructuras y funciones del cerebro y la predisposición a enfermedades como la esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer, la depresión, la drogadicción, etc. El objetivo principal es identificar los factores que causan o, por el contrario, previenen una determinada enfermedad, como como estilo de vida, hábitos alimentarios y, por supuesto, herencia. Por ejemplo, recientemente se descubrió un gen que interviene en el desarrollo de la obesidad a través de alteraciones en el funcionamiento de las estructuras cerebrales.
El cerebro humano contiene alrededor de 100 mil millones de células nerviosas especializadas: neuronas, cada una de las cuales tiene alrededor de 10 mil sinapsis que sirven para transmitir impulso nervioso entre células. Varias áreas Nuestro cerebro, responsable del pensamiento, la percepción y las sensaciones, está conectado por fibras nerviosas. largo total 100 mil millas (161 mil km)
La parte más importante del proyecto. ENIGMA es conectoma– un proyecto para estudiar el sistema de conducción del cerebro. El concepto mismo de "conectoma" fue introducido por analogía con el concepto de "genoma" para descripción completa estructuras de conexiones en el sistema nervioso. Durante el proyecto conectoma Se creará un mapa de cuatro dimensiones (la cuarta dimensión es el tiempo) de la ubicación de todas las neuronas en el cerebro y los "cables" que las conectan, describiendo los 100 billones posibles interacciones entre células. Este proyecto, donde todos los resultados de las imágenes cerebrales se combinarán en un solo mapa, puede llamarse con razón la "Wikipedia del cerebro". Como resultado, será posible establecer la variabilidad y predeterminación genética de las neuronas, monitorear sus interacciones en tiempo real y también identificar la presencia de patologías neuronales.
Como cualquier célula, cada tipo de neurona utiliza un conjunto específico de genes para crear su maquinaria molecular; Las neuronas que interactúan sucesivamente forman los llamados circuitos neuronales (el ejemplo más simple es un arco reflejo). Comprender todos los matices del funcionamiento de los circuitos neuronales también debería ayudar a comprender la patogénesis de las enfermedades cerebrales, lo que hará que su diagnóstico sea más eficaz. Después de todo, entonces será posible reconocer procesos patológicos no sólo basándose en los síntomas, sino que busca enfermedades literalmente a nivel de sinapsis individuales.
Hoy en día se han descrito alrededor de una docena y media de tipos de enfermedades mentales. Es posible que en la próxima década, cuando se sepa en qué etapa y en qué lugar se activan y desactivan los genes que redirigen la actividad sináptica en la dirección "incorrecta", el número de enfermedades identificadas aumentará en uno o dos órdenes de magnitud. magnitud. El tratamiento será más personalizado y en caso de diagnostico temprano será posible corregir tales procesos “incorrectos” con rehabilitación completa paciente.
En los límites del proyecto ENIGMA Ya se ha recopilado una enorme variedad de datos genéticos y de imágenes cerebrales: ¡unas 50 mil visualizaciones cerebrales de 33 mil personas de más de tres docenas de países de todo el mundo! Recopilar ese material hoy en día no es tan difícil, pero para descifrar e interpretar estos enormes flujos de información se necesitan supercomputadoras y especialistas en trabajar con "grandes" datos: los bioinformáticos. La ciencia moderna es fundamentalmente capaz de realizar tales tareas, por lo que es posible que en un futuro próximo cada uno de nosotros se convierta en propietario de una "unidad flash" en la que se registrará la decodificación no sólo de nuestro genoma, sino también de nuestra propia personalidad.
Hoy en día, la investigación sobre el sistema de conducción del cerebro ofrece la esperanza de hacer la vida más fácil a los pacientes con daños cerebrales graves como resultado de un trauma. Se trata de tecnología neuroinformática (la llamada interfaz cerebro-computadora), que permite a una persona paralizada controlar prótesis biónicas, por ejemplo, un brazo mecánico, "con el poder del pensamiento".
Profesor Zelman:“El 17 de abril de 2012, operamos por primera vez a un paciente con un disparo en la columna cervical que padecía tetraplejía, es decir, alteración de la capacidad motora de las cuatro extremidades. En el cerebro del paciente se implantaron chips electrónicos especiales, cada uno de los cuales tiene 96 sensores que leen señales. actividad cerebral; A través de antenas, esta información se transmite a una computadora que controla el funcionamiento de un brazo biónico especialmente diseñado. Actualmente, seis pacientes han sido operados de esta manera en Estados Unidos. Este trabajo está financiado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos".
Uno de los problemas de estas tecnologías cerebro-computadoras es la elección de las señales cerebrales que deberían usarse para controlar las prótesis biónicas. Según varios investigadores, es necesario detectar la actividad de las células nerviosas en la corteza motora del cerebro, que es directamente responsable de los movimientos; en este caso comentarios se forman en el nivel de la acción misma. ¡Pero hay otro enfoque en el que se da preferencia no a la acción en sí, sino a la intención de realizarla! La idea de instalar chips en la zona de la corteza medial, implicada en la planificación de acciones, pertenece al colega de Zelman, el profesor R. Anderson del Instituto Tecnológico de California.
Richard Anderson ha pasado los últimos 25 años investigando el cerebro en busca de grupos de neuronas cuya actividad pueda usarse para controlar los movimientos de una extremidad artificial. Estaba seguro de que esto no requería información sobre el movimiento en sí, porque cada uno de ellos estaba proporcionado en el conectoma por cientos de miles de conexiones neuronales que eran difíciles de rastrear. En este sentido, la intención misma de realizar tal o cual acción es mucho más prometedora, y Anderson finalmente descubrió en la fosa craneal posterior, junto a analizadores visuales, la zona donde se forma.
De hecho, en los otros cinco pacientes a los que se les implantó el chip en la zona de la corteza motora, la coordinación resultó ser mucho peor: fallaban con mayor frecuencia al realizar un movimiento, por ejemplo, al coger una lata de jugo. Pero también Un gran problema es que hasta ahora todos estos miembros biónicos se utilizan sólo como parte de experimentos que tarde o temprano terminan. Los chips implantados en el cerebro son percibidos por este último como un cuerpo extraño y, finalmente, quedan encapsulados y pierden la conexión con las neuronas. Sin embargo, la esencia de estos trabajos es que muestran la posibilidad fundamental de hacer la vida más fácil a pacientes completamente paralizados utilizando una interfaz cerebro-computadora.
...Volviendo a la enfermedad de Alzheimer, recordemos que el cerebro gente sana pierde menos del 1% de su peso por año, y esta pérdida se compensa mediante la regeneración de tejidos bajo la influencia actividad mental. Los síntomas de la enfermedad de Alzheimer comienzan a aparecer cuando se pierde el 10% del tejido cerebral, y condiciones normales Este es un proceso irreversible. Sin embargo, hasta la fecha, los científicos ya han descubierto 9 genes que pueden acelerar y ralentizar el desarrollo de esta enfermedad, incluido el Apoe4, que es el principal factor de riesgo para esta forma más común. demencia senil(Ya se están probando en animales sustancias capaces de transformar la proteína Apoe4 “agresiva” codificada por este gen en una isoforma más segura).
Además: hoy, científicos de la Universidad del Sur de California, junto con sus colegas de la Universidad Wake Forest (Carolina del Norte), están trabajando en "registrar" la información almacenada en el cerebro, gracias a la cual el cerebro de una persona que padece la enfermedad de Alzheimer puede ser “reiniciado”, devolviendo, al menos temporalmente, recuerdos perdidos. Este resultado, que todavía hoy parece fantástico, no es más que una prueba clara de los éxitos conseguidos ciencia moderna logrado en el estudio del cerebro, un órgano que durante siglos se consideró adecuado sólo para la función de enfriar la sangre.
A pesar de los importantes avances en el estudio del cerebro en los últimos años, gran parte de su funcionamiento sigue siendo un misterio. El funcionamiento de las células individuales está bastante bien explicado, pero entender cómo funciona el cerebro en su conjunto a través de la interacción de miles y millones de neuronas sólo está disponible de una forma muy simplificada y requiere más investigación en profundidad.
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✪ Lección de biología nº 45. La estructura y funciones de partes del cerebro.
Subtítulos
El cerebro como órgano vertebrado.
El cerebro es la parte principal del sistema nervioso central. Podemos hablar de la presencia de un cerebro en sentido estricto sólo en relación con los vertebrados, empezando por los peces. Sin embargo, este término se usa de manera un tanto vaga para designar estructuras similares de invertebrados altamente organizados; por ejemplo, en los insectos, el "cerebro" a veces se denomina acumulación de ganglios del anillo nervioso perifaríngeo. Al describir organismos más primitivos, hablan de los ganglios cefálicos más que del cerebro.
El peso del cerebro como porcentaje del peso corporal es 0,06-0,44% en los peces cartilaginosos modernos, 0,02-0,94% en los peces óseos, 0,29-0,36% en los anfibios con cola, 0,0 en los anfibios sin cola, 50-0,73%. En los mamíferos, el tamaño relativo del cerebro es mucho mayor: en los grandes cetáceos, el 0,3%; en pequeños cetáceos: 1,7%; en primates 0,6-1,9%. En los seres humanos, la proporción entre la masa cerebral y la masa corporal es de media del 2%.
Los cerebros de los mamíferos de los órdenes cetáceos, proboscídeos y primates son los de mayor tamaño. Se considera que el cerebro más complejo y funcional es el del Homo sapiens.
Tejido cerebral
El cerebro está encerrado en una fuerte coraza del cráneo (a excepción de los organismos simples). Además, está cubierto por membranas (lat. meninges) hechas de tejido conectivo: duro (lat. duramadre) y blando (lat. piamadre), entre las cuales se encuentra una membrana vascular o aracnoidea (lat. arachnoidea). Entre las membranas y la superficie del cerebro y la médula espinal hay líquido cefalorraquídeo (a menudo llamado líquido cefalorraquídeo): líquido cefalorraquídeo (lat. licor). El líquido cefalorraquídeo también se encuentra en los ventrículos del cerebro. El exceso de este líquido se llama hidrocefalia. La hidrocefalia puede ser congénita (más a menudo) o adquirida.
Células del cerebro
Hasta ahora se sabía que las células nerviosas se recuperaban sólo en los animales. Sin embargo, los científicos han descubierto recientemente que en la parte del cerebro humano responsable del sentido del olfato, se forman neuronas maduras a partir de células precursoras. Es posible que algún día puedan ayudar a “reparar” un cerebro dañado. Las células madre ubicadas en el cerebro dejan de dividirse, algunas secciones de los cromosomas se reactivan y comienzan a formarse estructuras y conexiones específicas de las neuronas. A partir de este momento, la célula puede considerarse una neurona de pleno derecho. Hasta la fecha sólo se conocen 2 áreas de crecimiento neuronal activo. Uno de ellos es la zona de la memoria. El otro incluye el área del cerebro responsable del movimiento. Esto explica la restauración parcial y completa con el tiempo de las funciones correspondientes tras un daño en esta zona del cerebro.
Suministro de sangre
El funcionamiento de las neuronas cerebrales requiere un importante gasto de energía, que el cerebro recibe a través de la red de suministro de sangre. El cerebro recibe sangre de la cuenca de tres grandes arterias: dos arterias carótidas internas (lat. a. carotis interna) y la arteria principal (lat. a. basilaris). En la cavidad craneal, la arteria carótida interna tiene una continuación en forma de las arterias cerebrales anterior y media (lat. aa. cerebri anterior et media). La arteria basilar se encuentra en la superficie ventral del tronco del encéfalo y está formada por la confluencia de las arterias vertebrales derecha e izquierda. Sus ramas son las arterias cerebrales posteriores. Los tres pares de arterias enumerados (anterior, media, posterior), que se anastomosan entre sí, forman el círculo arterial (Willisiano). Para hacer esto, las arterias cerebrales anteriores están conectadas entre sí por la arteria comunicante anterior (lat. a. Communicans anterior), y entre la carótida interna (o a veces la cerebral media) y la arteria cerebral posterior, a cada lado, hay una Arteria comunicante posterior (lat. aa. communicans posterior). La ausencia de anastomosis entre arterias se vuelve notable con el desarrollo de patología vascular (accidentes cerebrovasculares), cuando, debido a la falta de un círculo cerrado de suministro de sangre, aumenta el área afectada. Además, son posibles numerosas opciones estructurales (círculo abierto, división atípica de los vasos con formación de trifurcación, etc.). Si aumenta la actividad de las neuronas en uno de los departamentos, también aumenta el suministro de sangre a esa zona. Los métodos de neuroimagen no invasivos, como la resonancia magnética funcional y la tomografía por emisión de positrones, permiten registrar cambios en la actividad funcional de áreas individuales del cerebro.
Entre la sangre y el tejido cerebral existe una barrera hematoencefálica que garantiza la permeabilidad selectiva de las sustancias del lecho vascular hacia el tejido cerebral. En algunas zonas del cerebro esta barrera está ausente (región hipotalámica) o se diferencia de otras partes, lo que se debe a la presencia de receptores específicos y formaciones neuroendocrinas. Esta barrera protege al cerebro de muchos tipos de infecciones. Al mismo tiempo, muchos fármacos que son eficaces en otros órganos no pueden atravesar la barrera cerebral.
Funciones
Las funciones cerebrales incluyen el procesamiento de información sensorial de los sentidos, la planificación, la toma de decisiones, la coordinación, el control motor, las emociones positivas y negativas, la atención y la memoria. El cerebro humano realiza función superior- pensamiento. Una de las funciones del cerebro humano es la percepción y generación del habla.
partes del cerebro
La corteza consta de dos hemisferios conectados por un haz de fibras nerviosas: el cuerpo calloso. El hemisferio izquierdo es responsable de la mitad derecha del cuerpo, el derecho, de la izquierda. En los seres humanos, los hemisferios derecho e izquierdo tienen funciones diferentes.
Las señales visuales ingresan a la corteza visual (en el lóbulo occipital), las señales táctiles ingresan a la corteza somatosensorial (lóbulo parietal), las señales olfativas ingresan a la corteza olfativa, etc. En las áreas asociativas de la corteza, se encuentran señales sensoriales de diferentes tipos (modalidades). integrado.
Por un lado, hay una localización de funciones en partes del cerebro, por otro lado, todas están conectadas en una sola red.
El plastico
El cerebro tiene la propiedad de la plasticidad. Si uno de sus departamentos se ve afectado, otros departamentos después de un tiempo pueden compensar su función. La plasticidad cerebral también influye en el aprendizaje de nuevas habilidades.
Desarrollo embriónico
El desarrollo embrionario del cerebro es una de las claves para comprender su estructura y funciones.
El cerebro se desarrolla a partir de la parte rostral del tubo neural. La mayor parte del cerebro (95%) deriva de la placa pterigoidea.
La embriogénesis del cerebro pasa por varias etapas.
- Etapa de tres vesículas cerebrales: en humanos, al comienzo de la cuarta semana de desarrollo intrauterino, el extremo rostral del tubo neural forma tres vesículas: Prosencéfalo (prosencéfalo), Mesencéfalo (mesencéfalo), Rombencéfalo (cerebro en forma de diamante o primario). rombencéfalo).
- Etapa de cinco vesículas cerebrales: en humanos, al comienzo de la novena semana de desarrollo intrauterino, el prosencéfalo finalmente se divide en telencéfalo (cerebro cerebral) y diencéfalo (mesencéfalo), se conserva el mesencéfalo y el rombencéfalo se divide en metencéfalo (rombencéfalo) y Mielencéfalo (médula oblongada).
Durante la formación de la segunda etapa (de la tercera a la séptima semana de desarrollo), el cerebro humano adquiere tres curvaturas: mesencéfalo, cervical y pavimento. Primero, las flexiones mediocerebral y pontina se forman simultáneamente y en una dirección, luego la flexión cervical se forma en la dirección opuesta. Como resultado, el cerebro lineal se "pliega" en zigzag.
Durante el desarrollo del cerebro humano se puede observar cierta similitud entre filogenia y ontogénesis. En el proceso de evolución del mundo animal, primero se formó el telencéfalo y luego el mesencéfalo. El prosencéfalo es una formación cerebral evolutivamente más nueva. Además, durante el desarrollo intrauterino de un niño, primero se forma el rombencéfalo como la parte evolutivamente más antigua del cerebro, luego el mesencéfalo y luego el prosencéfalo. Después del nacimiento, desde la infancia hasta la edad adulta, se produce una complicación organizativa de las conexiones neuronales en el cerebro.
Métodos de búsqueda
ablaciones
Uno de los métodos más antiguos de investigación del cerebro es la técnica de ablación, que consiste en extirpar una de las partes del cerebro, y los científicos observan los cambios que produce dicha operación.
No todas las áreas del cerebro se pueden extirpar sin matar el organismo. Así, muchas partes del tronco del encéfalo son responsables de funciones vitales, como la respiración, y su daño puede provocar la muerte inmediata. Sin embargo, el daño a muchas partes, aunque afecta la viabilidad del cuerpo, no es fatal. Esto se aplica, por ejemplo, a zonas de la corteza cerebral. Un derrame cerebral importante causa parálisis o pérdida del habla, pero el cuerpo continúa viviendo. Se puede mantener un estado vegetativo, en el que la mayor parte del cerebro está muerto, mediante nutrición artificial.
La investigación que utiliza ablaciones tiene una larga historia y actualmente está en curso. Si los científicos del pasado extirpaban quirúrgicamente áreas del cerebro, los investigadores modernos usan sustancias tóxicas que dañan selectivamente el tejido cerebral (por ejemplo, las células de un área determinada, pero no las fibras nerviosas que la atraviesan).
Después de que se extirpa una sección del cerebro, algunas funciones se pierden, mientras que otras se conservan. Por ejemplo, un gato cuyo cerebro se diseca por encima del tálamo conserva muchas reacciones posturales y reflejos espinales. Un animal cuyo cerebro se diseca al nivel del tronco encefálico (descerebrado) mantiene el tono de los músculos extensores, pero pierde reflejos posturales.
También se están realizando observaciones de personas con lesiones de estructuras cerebrales. Así, los casos de heridas de bala en la cabeza durante la Segunda Guerra Mundial proporcionaron información valiosa a los investigadores. También se están realizando investigaciones en pacientes con accidente cerebrovascular y daño cerebral debido a un trauma.
Estimulación magnética transcraneal
En algunos casos, se implantan electrodos delgados (de uno a varios cientos) en el cerebro y los investigadores registran la actividad durante un período prolongado. En otros casos, el electrodo se inserta en el cerebro sólo durante el experimento y se retira al final de la grabación.
Con un electrodo fino se puede registrar tanto la actividad de neuronas individuales como los potenciales de campo locales resultantes de la actividad de muchos cientos de neuronas. Utilizando electrodos EEG, así como electrodos de superficie colocados directamente en el cerebro, es posible registrar sólo la actividad global de un gran número de neuronas. Se cree que la actividad registrada de esta manera consiste tanto en potenciales de acción neuronales (es decir, impulsos neuronales) como en despolarizaciones e hiperpolarizaciones subumbrales.
Al analizar los potenciales cerebrales, a menudo se realiza su análisis espectral y se tienen diferentes componentes del espectro. diferentes nombres: delta (0,5-4 Hz), theta 1 (4-6 Hz), theta 2 (6-8 Hz), alfa (8-13 Hz), beta 1 (13-20 Hz), beta 2 (20-40 Hz) Hz), ondas gamma (incluye la frecuencia de ritmos beta 2 y superiores).
Estimulación eléctrica
Un método para estudiar la función cerebral es la estimulación eléctrica de áreas específicas. Con este método, por ejemplo, se estudió el "homúnculo motor": se demostró que al estimular ciertos puntos en la corteza motora, es posible provocar el movimiento de los brazos, estimular otros puntos (movimientos de las piernas, etc.). llamado homúnculo. Las diferentes partes del cuerpo están representadas por áreas de la corteza cerebral que difieren en tamaño. Por tanto, el homúnculo tiene una cara, pulgares y palmas grandes, pero un torso y piernas pequeños.
Si estimulas las áreas sensoriales del cerebro, puedes provocar sensaciones. Esto se ha demostrado tanto en humanos (en los famosos experimentos de Penfield) como en animales.
La estimulación eléctrica también se utiliza en medicina, desde las descargas eléctricas, que se muestran en muchas películas sobre los horrores de las clínicas psiquiátricas, hasta la estimulación de estructuras profundas del cerebro, que se ha convertido en un método popular para tratar la enfermedad de Parkinson.
Otras técnicas
La tomografía computarizada y la resonancia magnética se utilizan para estudiar las estructuras anatómicas del cerebro. También se utilizan en estudios anatómicos y funcionales del cerebro la PET, la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) y la resonancia magnética funcional. Es posible visualizar estructuras cerebrales utilizando el método. diagnóstico por ultrasonido(ultrasonido) en presencia de una "ventana" de ultrasonido: un defecto en los huesos del cráneo, por ejemplo, una fontanela grande en niños pequeños.
Lesiones y enfermedades
El estudio y tratamiento de las lesiones y enfermedades cerebrales se encuadra dentro del ámbito de la biología y la medicina (neurofisiología, neurología, neurocirugía, psiquiatría y psicología).
Inflamación meninges llamada meningitis (correspondiente a tres membranas: paquimeningitis, leptomeningitis y aracnoiditis).
El peso del cerebro adulto es en promedio una quinta parte del peso corporal total. En este caso, el cerebro humano consume una quinta parte de la sangre circulante (es decir, una quinta parte del oxígeno) y una quinta parte de la glucosa que ingresa al cuerpo.
En la tabla se muestra el peso medio del cerebro de varios seres vivos.
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