Mózg. Ludzki mózg
Zwierzęta, zwykle zlokalizowane w głowie (przedniej) części ciała i reprezentujące zwarte nagromadzenie komórek nerwowych i ich wyrostków - dendrytów. U wielu zwierząt zawiera także komórki glejowe i może być otoczony osłonką tkanki łącznej. U kręgowców (w tym ludzi) rozróżnia się mózg znajdujący się w jamie czaszki i mózg, umiejscowiony w kanale kręgowym.
Mózg bezkręgowców
Mózg jest dobrze rozwinięty u zdecydowanej większości grup Bilateria - zwierząt dwustronnie symetrycznych. Nawet najbardziej prymitywne u turbellarian histologicznie niejelitowych (obecnie klasyfikowane jako odrębny typ Acoelomorpha) mają dość złożony mózg z korą, neuropilem i spoidłami.
Regiony mózgu ssaków
Umysł i mózg
Ponadto pojawiają się stwierdzenia, że umysł jest komputerowy i algorytmiczny. Punkty widzenia „umysłu generowanego przez mózg” i „umysłu komputerowego” niekoniecznie towarzyszą sobie.
Rozmiar mózgu u ssaków
Masa mózgu (kg) jako funkcja masy ciała (Mt, kg) dla różne grupy ssaki:
Mózg w kulturze
Ze względu na kluczowe znaczenie mózgu w organizmie, mózg jest popularnym tematem. W starożytności zjedzenie mózgu pokonanej osoby lub zwierzęcia wraz z innymi częściami ciała symbolizowało zdobycie siły przez wroga. W średniowieczu mózg był rozumiany jako centrum życia, obok serca. Obecnie temat mózgu jest szeroko rozpowszechniony w fikcja, gry wideo i filmy, zwłaszcza filmy o zombie.
Historia badań mózgu
Początki współczesnej nauki o mózgu dały początek XX wieku dwóm odkryciom: analizie aktów odruchowych i odkryciu lokalizacji funkcji w korze mózgowej. Na podstawie tych odkryć zasugerowano prostą adaptację mimowolne ruchy realizowane dzięki łukowi odruchowemu poziomu segmentowego, przechodzącemu przez dolne partie mózgu, a świadoma percepcja i dobrowolne ruchy zapewniają odruchy wyższy porządek, którego łuk sensomotoryczny przechodzi przez wyższe partie mózgu.
Mózg jest częścią centralnego układu nerwowego, głównego regulatora wszystkich funkcji życiowych organizmu. W wyniku swojej porażki, poważna choroba. Mózg zawiera 25 miliardów neuronów tworzących istotę szarą mózgu. Mózg pokryty jest trzema błonami - twardą, miękką i pajęczynową, znajdującymi się pomiędzy nimi, którymi kanałami krąży płyn mózgowo-rdzeniowy (CSF). Alkohol jest rodzajem amortyzatora hydraulicznego. Mózg dorosłego mężczyzny waży średnio 1375 g, kobiety – 1245 g. Nie oznacza to jednak, że u mężczyzn jest lepiej rozwinięty. Czasami waga mózgu może osiągnąć 1800 g.
Struktura
Mózg składa się z 5 głównych części: śródmózgowia, międzymózgowia, śródmózgowia, tylnej części mózgu i rdzenia przedłużonego. Telemózgowie stanowi 80% całkowitej masy mózgu. Sięgnął od kość czołowa do potylicy. Telemózgowie składa się z dwóch półkul, w których znajduje się wiele rowków i zwojów. Jest podzielony na kilka płatów (czołowy, ciemieniowy, skroniowy i potyliczny). Istnieje rozróżnienie między korą podkorową a korą mózgową. Podkora składa się z jądra podkorowe regulujące różne funkcje organizmu. Mózg położony jest w trzech dołach czaszkowych. Półkule mózgowe zajmują dół przedni i środkowy oraz dół tylny- móżdżek, pod którym znajduje się rdzeń przedłużony.
Funkcje
Funkcje różnych części mózgu są różne.
Skończony mózg
W szarej korze mózgowej znajduje się około 10 miliardów neuronów. Tworzą tylko 3-milimetrową warstwę, ale ich włókna nerwowe są rozgałęzione jak sieć. Każdy neuron może mieć do 10 000 kontaktów z innymi neuronami. Część włókna nerwowe przez ciało modzelowate mózgu łączy prawą i lewą półkulę. Neurony tworzą istotę szarą, a włókna tworzą Biała materia. Wewnątrz półkul mózgowych, pomiędzy płaty czołowe i międzymózgowie, zlokalizowane są klastry szare komórki. Ten zwoje podstawne. Zwoje to zbiory neuronów przekazujących informacje.
Międzymózgowie
Międzymózgowie dzieli się na część brzuszną (podwzgórze) i grzbietową (wzgórze, śródwzgórze, nadwzgórze). Wzgórze jest mediatorem, w którym zbiegają się wszystkie podrażnienia otrzymane ze świata zewnętrznego i są wysyłane do półkul mózgowych, aby organizm mógł odpowiednio dostosować się do stale zmieniającego się środowiska. Podwzgórze jest głównym podkorowym ośrodkiem regulującym autonomiczne funkcje organizmu.
śródmózgowie
Rozciąga się od przedniej krawędzi mostu do dróg wzrokowych i ciał brodawkowatych. Składa się z mózgu i szypułek czworobocznych. Poprzez śródmózgowie wszyscy przechodzą wznoszące się ścieżki do kory mózgowej i móżdżku i zstępując, przenosząc impulsy do rdzenia przedłużonego i rdzenia kręgowego. Jest ważny w przetwarzaniu impulsów nerwowych z receptorów wzrokowych i słuchowych.
Móżdżek i most
Móżdżek znajduje się w okolicy potylicznej, za rdzeniem przedłużonym i mostem. Składa się z dwóch półkul i robaka pomiędzy nimi. Powierzchnia móżdżku jest usiana rowkami. Móżdżek bierze udział w koordynacji złożonych czynności motorycznych.
Komory mózgu
Komory boczne znajdują się w półkulach przodomózgowia. Trzecia komora znajduje się pomiędzy guzkami wzrokowymi i jest połączona z czwartą komorą, która łączy się z przestrzenią podpajęczynówkową. Płyn mózgowo-rdzeniowy znajdujący się w komorach krąży również w materii pajęczynówki.
Funkcje mózgu
Dzięki pracy mózgu człowiek może myśleć, czuć, słyszeć, widzieć, dotykać i poruszać się. Wielki (końcowy) mózg kontroluje wszystko, co istotne ważne procesy, występująca w organizmie człowieka, a także jest „naczyniem” wszystkich naszych możliwości intelektualnych. Ze świata zwierząt ludzi wyróżniają przede wszystkim rozwinięta mowa i umiejętność myślenie abstrakcyjne, tj. zdolność myślenia w kategoriach moralnych lub logicznych. Tylko w ludzkiej świadomości mogą powstać różne idee, na przykład polityczne, filozoficzne, teologiczne, artystyczne, techniczne, twórcze.
Ponadto mózg reguluje i koordynuje pracę wszystkich mięśni człowieka (zarówno tych, którymi człowiek może sterować siłą woli, jak i tych, które nie zależą od woli człowieka, np. mięśnia sercowego). Mięśnie otrzymują serię impulsów z centralnego układu nerwowego, na które reagują skurczami z określoną siłą i czasem trwania. Impulsy dostają się do mózgu różne narządy uczucia, powodując niezbędne reakcje, na przykład odwrócenie głowy w kierunku, z którego słychać hałas.
Lewa półkula mózgowa kontroluje prawą połowę ciała, a prawa półkula kontroluje lewą. Obie półkule uzupełniają się.
Mózg przypomina Orzech włoski, są w nim trzy duże sekcje - pień, część podkorowa i kora mózgowa. Całkowita powierzchnia kory zwiększa się dzięki licznym bruzdam, które dzielą całą powierzchnię półkuli na wypukłe zwoje i płaty. Trzy główne bruzdy - środkowa, boczna i ciemieniowo-potyliczna - dzielą każdą półkulę na cztery płaty: czołowy, ciemieniowy, potyliczny i skroniowy. Poszczególne obszary kory mózgowej mają inny charakter wartość funkcjonalna. Impulsy z formacji receptorowych dostają się do kory mózgowej. Każdy obwodowy aparat receptorowy w korze odpowiada obszarowi zwanemu jądrem korowym analizatora. Analizator to formacja anatomiczna i fizjologiczna, która zapewnia percepcję i analizę informacji o zjawiskach zachodzących w środowisku i (lub) wnętrzu człowieka oraz generuje odczucia specyficzne dla konkretnego analizatora (na przykład ból, wzrok, analizator słuchowy). Obszary kory, w których znajdują się jądra korowe analizatorów, nazywane są obszarami czuciowymi kory mózgowej. Strefa motoryczna kory mózgowej oddziałuje ze strefami czuciowymi, gdy jest podrażniona, następuje ruch. Można to pokazać na prostym przykładzie: kiedy zbliża się płomień świecy, receptory bólu i ciepła palców zaczynają wysyłać sygnały, następnie neurony odpowiedniego analizatora identyfikują te sygnały jako ból spowodowany oparzeniem, a mięśnie „ otrzymał rozkaz” wycofania ręki.
Strefy stowarzyszenia
Strefy asocjacji to obszary funkcjonalne kory mózgowej. Łączą napływające informacje zmysłowe z wcześniej otrzymanymi i zapisanymi w pamięci, a także porównują informacje otrzymane z różnych receptorów. Sygnały sensoryczne są odbierane, interpretowane i, jeśli to konieczne, przekazywane do powiązanego obszaru motorycznego. Zatem strefy skojarzeniowe biorą udział w procesach myślenia, zapamiętywania i uczenia się.
Płaty telemózgowia
Trzemózgowie dzieli się na płaty czołowe, potyliczne, skroniowe i ciemieniowe. Płat czołowy zawiera obszary inteligencji, koncentracji i motoryki; w strefie skroniowo - słuchowej, w ciemieniowej - w strefie smaku, dotyku, orientacji przestrzennej, w potylicznej - w strefie wzrokowej.
Strefa mowy
Rozległe uszkodzenia po lewej stronie płat skroniowy na przykład w wyniku poważnych urazów głowy i różne choroby, jak i po udarze, zwykle towarzyszą zaburzenia czuciowe i ruchowe mowy.
Telemózgowie to najmłodsza i najbardziej rozwinięta część mózgu, która określa zdolność człowieka do myślenia, odczuwania, mówienia, analizowania, a także kontroluje wszystkie procesy zachodzące w organizmie. Funkcje innych części mózgu obejmują przede wszystkim kontrolę i przekazywanie impulsów, wiele funkcji życiowych - regulują wymianę hormonów, metabolizm, odruchy itp.
Dla normalne funkcjonowanie mózg potrzebuje tlenu. Na przykład, jeśli podczas zatrzymania krążenia lub uszkodzenia tętnicy szyjnej, krążenie mózgowe, następnie po kilku sekundach osoba traci przytomność, a po 2 minutach komórki mózgowe zaczynają obumierać.
Funkcje międzymózgowia
Wzgórze i podwzgórze są częściami międzymózgowia. Impulsy ze wszystkich receptorów ciała dostają się do jąder wzgórza. Otrzymane informacje są przetwarzane we wzgórzu i wysyłane do półkul mózgowych. Wzgórze łączy się z móżdżkiem i tak zwanym układem limbicznym. Podwzgórze reguluje autonomiczne funkcje organizmu. Wpływ podwzgórza odbywa się poprzez układ nerwowy i gruczoły dokrewne. Podwzgórze bierze także udział w regulacji funkcji wielu gruczołów dokrewnych i metabolizmie, a także w regulacji temperatury ciała oraz pracy układu sercowo-naczyniowego i trawiennego.
Układ limbiczny
Układ limbiczny odgrywa ważną rolę w kształtowaniu ludzkich zachowań emocjonalnych. Układ limbiczny obejmuje formacje nerwowe znajduje się po środkowej stronie śródmózgowia. Obszar ten nie został jeszcze w pełni zbadany. Zakłada się, że za wiele naszych uczuć i pragnień odpowiedzialny jest układ limbiczny i kontrolowane przez niego podwzgórze, np. pod ich wpływem powstaje pragnienie i głód, strach, agresywność, popęd seksualny.
Funkcje pnia mózgu
Pień mózgu jest filogenetycznie starożytną częścią mózgu, składającą się ze śródmózgowia, tylnej części mózgu i rdzenia przedłużonego. Śródmózgowie zawiera pierwotny wzrok i ośrodki słuchowe. Przy ich udziale realizowane są odruchy orientacyjne na światło i dźwięk. Rdzeń przedłużony zawiera ośrodki regulacji oddychania, aktywności i funkcji układu krążenia. narządy trawienne, a także metabolizm. Rdzeń bierze udział w realizacji takich aktów odruchowych jak żucie, ssanie, kichanie, połykanie, wymioty.
Funkcje móżdżku
Móżdżek kontroluje ruchy ciała. Móżdżek odbiera impulsy ze wszystkich receptorów, które są pobudzane podczas ruchów ciała. Picie alkoholu lub innych substancji wywołujących zawroty głowy może spowodować zaburzenie funkcji móżdżku. Dlatego pod wpływem odurzenia ludzie nie są w stanie normalnie koordynować swoich ruchów. W ostatnie lata Istnieje coraz więcej dowodów na to, że móżdżek odgrywa ważną rolę w aktywność poznawcza osoba.
nerwy czaszkowe
Oprócz rdzeń kręgowy Bardzo ważne jest również dwanaście nerwów czaszkowych: pary I i II - nerw węchowy i wzrokowy; Pary III, IV VI - nerwy okoruchowe; para V -nerw trójdzielny- unerwia mięśnie żucia; VII - nerw twarzowy - unerwia mięśnie twarzy, zawiera także włókna wydzielnicze do łzowego i ślinianki; Para VIII - nerw przedsionkowo-ślimakowy - łączy narządy słuchu, równowagi i grawitacji; IX para - nerw językowo-gardłowy- unerwia gardło i jego mięśnie, ślinianka przyuszna, kubki smakowe języka; para X - nerw błędny-podzielny na szereg gałęzi, które unerwiają płuca, serce, jelita i regulują ich funkcje; Para XI - nerw dodatkowy - unerwia mięśnie obręczy barkowej. W wyniku zespolenia nerwów rdzeniowych, a XII para - nerw podjęzykowy- unerwia mięśnie języka i aparat podjęzykowy.
Jednak termin ten jest używany nieco luźno do określenia podobnych struktur wysoce zorganizowanych bezkręgowców - na przykład u owadów „mózg” jest czasami nazywany skupiskiem zwojów pierścienia nerwu okołogardłowego. Opisując organizmy bardziej prymitywne, mówią raczej o zwojach głowowych niż o mózgu.
Masa mózgu jako procent masy ciała wynosi 0,06–0,44% u współczesnych ryb chrzęstnych, 0,02–0,94% u ryb kostnych, 0,29–0,36% u płazów ogoniastych, 0,0 u płazów bezogoniastych, 50–0,73%. U ssaków względne rozmiary mózgu są znacznie większe: u dużych waleni 0,3%; u małych waleni - 1,7%; u naczelnych 0,6–1,9%. U ludzi stosunek masy mózgu do masy ciała wynosi średnio 2%.
Największe rozmiary mają mózgi ssaków z rzędu waleni, trąbowców i naczelnych. Najtrudniejsze i funkcjonalny mózg uważany za mózg Homo sapiens.
W tabeli pokazano średnią masę mózgu różnych żywych stworzeń.
|
|
|
Tkanka mózgowa
Mózg jest zamknięty w trwałej skorupie czaszki (z wyjątkiem organizmów prostych). Ponadto jest pokryty błonami (łac. meninges) wykonanymi z tkanki łącznej - twardej (łac. dura mater) i miękkiej (łac. pia mater), pomiędzy którymi znajduje się błona naczyniowa lub pajęczynowa (łac. arachnoidea). Pomiędzy błonami a powierzchnią mózgu i rdzenia kręgowego znajduje się płyn mózgowo-rdzeniowy (często nazywany płynem mózgowo-rdzeniowym) - płyn mózgowo-rdzeniowy (łac. płyn). Płyn mózgowo-rdzeniowy znajduje się również w komorach mózgu. Nadmiar tego płynu nazywany jest wodogłowiem. Wodogłowie może być wrodzone (częściej) lub nabyte.
Komórki mózgowe
W wyniku wspólnych badań przeprowadzonych w 2006 roku naukowcy z uniwersytetów w Auckland (Nowa Zelandia) i Göteborg (Szwecja) odkryli, że dzięki działaniu komórek macierzystych ludzki mózg jest w stanie reprodukować nowe neurony. Naukowcy odkryli, że w części ludzkiego mózgu odpowiedzialnej za zmysł węchu z komórek prekursorowych powstają dojrzałe neurony. Komórki macierzyste znajdujące się w mózgu przestają się dzielić, niektóre odcinki chromosomów ulegają reaktywacji i zaczynają tworzyć się struktury i połączenia specyficzne dla neuronów. Od tego momentu komórkę można uznać za pełnoprawny neuron. Znane są dwa obszary aktywnego wzrostu neuronów. Jednym z nich jest strefa pamięci. Drugi obejmuje obszar mózgu odpowiedzialny za ruch. Wyjaśnia to częściowe i całkowite przywrócenie w czasie odpowiednich funkcji po uszkodzeniu tego obszaru mózgu.
Dopływ krwi
Funkcjonowanie neuronów mózgowych wymaga znacznego wydatku energii, którą mózg otrzymuje poprzez sieć krwionośną. Mózg zaopatrywany jest w krew z dorzecza trzech dużych tętnic – dwóch wewnętrznych tętnice szyjne(łac. a. carotis interna) i tętnica główna (łac. a. basilaris). W jamie czaszki tętnica szyjna wewnętrzna ma kontynuację w postaci tętnicy przedniej i środkowej mózgu (łac. aa. cerebri anterior et media). Tętnica podstawna znajduje się na brzusznej powierzchni pnia mózgu i powstaje w wyniku połączenia prawej i lewej strony tętnice kręgowe. Jej gałęzie to tylne tętnice mózgowe. Wymienione trzy pary tętnic (przednia, środkowa, tylna), zespalając się ze sobą, tworzą koło tętnicze (Willisa). Aby to zrobić, przednie tętnice mózgowe są połączone ze sobą tętnicą łączącą przednią (łac. a. komunikuje się przednia) oraz między tętnicą szyjną wewnętrzną (lub czasami środkową mózgu) i tylną tętnice mózgowe, po każdej stronie znajduje się tętnica łącząca tylna (łac. aa.komunikacja tylna). Wraz z rozwojem zauważalny jest brak zespoleń między tętnicami patologia naczyniowa(udar), gdy z powodu braku błędne koło zwiększa się dopływ krwi do dotkniętego obszaru. Ponadto możliwe są liczne opcje konstrukcyjne (otwarty okrąg, nietypowy podział naczyń z powstawaniem trifurkacji i inne). Jeśli wzrasta aktywność neuronów w jednym z oddziałów, zwiększa się także dopływ krwi do tego obszaru. Rejestruj zmiany w aktywności funkcjonalnej poszczególne sekcje Mózg wspomagany jest nieinwazyjnymi metodami neuroobrazowania, takimi jak funkcjonalny rezonans magnetyczny i pozytonowa tomografia emisyjna.
Pomiędzy krwią a tkanką mózgową znajduje się bariera krew-mózg, która zapewnia selektywną przepuszczalność substancji znajdujących się w jej obrębie łożysko naczyniowe, do tkanki mózgowej. W niektórych obszarach mózgu bariera ta jest nieobecna (obszar podwzgórza) lub różni się od innych części, co wynika z obecności specyficznych receptorów i formacji neuroendokrynnych. Bariera ta chroni mózg przed wieloma rodzajami infekcji. Jednocześnie wiele leków skutecznych w innych narządach nie może przeniknąć przez barierę mózgową.
O masie około 2%. masa całkowita W organizmie człowieka dorosły mózg zużywa 15% objętości krążącej krwi, wykorzystując 50% glukozy wytwarzanej przez wątrobę i trafiającej do krwi.
Funkcje
Części mózgu
Główne części ludzkiego mózgu
- Romboidalny (tylny) mózg
- tył (właściwie tył)
- most (zawiera głównie włókna nerwu projekcyjnego i grupy neuronów, jest ogniwem pośrednim w kontroli móżdżku)
- móżdżek (składa się z robaka i półkul na powierzchni móżdżku komórki nerwowe uformować skórkę)
- tył (właściwie tył)
Wnęką romboidalnego mózgu jest komora IV (na dole znajdują się otwory łączące ją z pozostałymi trzema komorami mózgu, a także z przestrzenią podpajęczynówkową).
- śródmózgowie
- jama śródmózgowia - wodociąg mózgu (Akwedukt Sylwiusza)
- szypułki mózgowe
- przodomózgowie składa się z międzymózgowia i śródmózgowia.
- pośredni (w tej sekcji przełączane są wszystkie informacje docierające z dolnych części mózgu do półkul mózgowych). Jama międzymózgowia jest komorą trzecią.
- nadwzgórze
- smycz
- szary pasek
- podwzgórze (ośrodek autonomicznego układu nerwowego)
- lejek przysadki mózgowej
- nadwzgórze
- skończone
- zwoje podstawne (prążkowie)
- ogrodzenie
- „mózg węchowy”
- opuszka węchowa (przechodzi przez nerw węchowy)
- przewód węchowy
- jama śródmózgowia - boczna (komory I i II)
- zwoje podstawne (prążkowie)
- pośredni (w tej sekcji przełączane są wszystkie informacje docierające z dolnych części mózgu do półkul mózgowych). Jama międzymózgowia jest komorą trzecią.
Przepływ sygnałów do i z mózgu odbywa się przez rdzeń kręgowy, który kontroluje ciało, oraz przez nerwy czaszkowe. Sygnały czuciowe (lub aferentne) docierają z narządów zmysłów do jąder podkorowych (to znaczy poprzedzających korę mózgową), następnie do wzgórza, a stamtąd do wyższego działu - kory mózgowej.
Kora składa się z dwóch półkul połączonych wiązką włókien nerwowych - ciała modzelowatego. Za to odpowiedzialna jest lewa półkula prawa połowa korpus, prawy - za lewym. U ludzi prawa i lewa półkula pełnią różne funkcje.
Sygnały wzrokowe docierają do kory wzrokowej (w płacie potylicznym), sygnały dotykowe do kory somatosensorycznej (w płacie potylicznym) płat ciemieniowy), węchowy - do kory węchowej itp. W obszarach asocjacyjnych kory integrowane są sygnały czuciowe różne rodzaje(modalności).
Z jednej strony następuje lokalizacja funkcji w częściach mózgu, z drugiej strony wszystkie są połączone w jedną sieć.
Plastikowy
Mózg ma właściwość plastyczności. Jeśli dotknięty zostanie jeden z jego działów, inne działy po pewnym czasie mogą zrekompensować jego funkcję. Plastyczność mózgu również odgrywa rolę w uczeniu się nowych umiejętności.
Rozwój zarodkowy
Rozwój embrionalny mózgu jest jednym z kluczy do zrozumienia jego struktury i funkcji.
Mózg rozwija się z dziobowej części cewy nerwowej. Większość mózgu (95%) jest pochodną płytki skrzydłowej.
Embriogeneza mózgu przebiega przez kilka etapów.
- Stadium trzech pęcherzyków mózgowych - u ludzi na początku czwartego tygodnia rozwoju wewnątrzmacicznego, donosowy koniec cewy nerwowej tworzy trzy pęcherzyki: Prosencephalon (przomózgowie), Mesencephalon (śródmózgowie), Rhombencephalon (mózg w kształcie rombu lub pierwotny móżdżek).
- Etap pięciu pęcherzyków mózgowych - u ludzi na początku dziewiątego tygodnia rozwoju wewnątrzmacicznego Prosencephalon zostaje ostatecznie podzielony na Telencephalon (telecephalon) i Diencephalon (diencephalon), śródmózgowie zostaje zachowane, a Rhombencephalon dzieli się na Metencephalon (tylomózgowie) i Mielenencefalon (rdzeń przedłużony).
Podczas formowania się drugiego etapu (od trzeciego do siódmego tygodnia rozwoju) ludzki mózg nabywa trzy zakręty: śródmózgowie, szyjkę macicy i bruk. Najpierw powstają zgięcia śródmózgowe i mostowe jednocześnie i w jednym kierunku, następnie zgięcie szyjne w kierunku przeciwnym. W rezultacie liniowy mózg „składa się” w sposób zygzakowaty.
W trakcie rozwoju ludzkiego mózgu można zauważyć pewne podobieństwo między filogenezą a ontogenezą. W procesie ewolucji świata zwierząt najpierw powstał telemózgowie, a następnie śródmózgowie. Przomózgowie jest ewolucyjnie nowszą formacją mózgową. Także w rozwój wewnątrzmaciczny U dziecka najpierw formuje się tyłomózgowie, jako najstarsza ewolucyjnie część mózgu, następnie śródmózgowie, a następnie przodomózgowie. Po urodzeniu z dzieciństwo Przed osiągnięciem dorosłości pojawiają się organizacyjne komplikacje połączeń nerwowych w mózgu.
Metody badawcze
Ablacje
Jeden z najstarsze metody Badania mózgu to technika zwana ablacją, która polega na usunięciu jednej części mózgu i obserwacji przez naukowców zmian, do jakich prowadzi taka operacja.
Nie każdy obszar mózgu można usunąć bez zabicia organizmu. Zatem wiele części pnia mózgu jest odpowiedzialnych za funkcje życiowe Ważne cechy, takie jak oddychanie, a ich pokonanie może spowodować natychmiastową śmierć. Jednak uszkodzenie wielu części, choć wpływa na żywotność organizmu, nie jest śmiertelne. Dotyczy to na przykład obszarów kory mózgowej. Poważny udar powoduje paraliż lub utratę mowy, ale ciało nadal żyje. Stan wegetatywny, w którym większość mózgu jest martwa, można utrzymać poprzez sztuczne odżywianie.
Badania nad zastosowaniem ablacji mają długą historię i są obecnie kontynuowane. Jeśli naukowcy w przeszłości usunęli chirurgicznie obszary mózgu, współcześni badacze z tego korzystają substancje toksyczne, selektywnie wpływając na tkankę mózgową (na przykład komórki w określonym obszarze, ale nie przechodzące przez niego włókna nerwowe).
Po usunięciu części mózgu niektóre funkcje zostają utracone, inne natomiast zostają zachowane. Na przykład kot, którego mózg rozcięto powyżej wzgórza, zachowuje wiele reakcji posturalnych i odruchów rdzeniowych. Zwierzę, którego mózg został wypreparowany na poziomie pnia mózgu (odmózgowiony), utrzymuje napięcie mięśni prostowników, ale traci odruchy posturalne.
Prowadzone są także obserwacje osób z uszkodzeniami struktur mózgowych. Bogate informacje dla badaczy dostarczyły zatem przypadki ran postrzałowych głowy podczas II wojny światowej. Prowadzone są również badania na pacjentach z udarem i uszkodzeniem mózgu w wyniku urazu.
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna jest metodą pozwalającą na nieinwazyjną stymulację kory mózgowej za pomocą krótkich impulsów magnetycznych. TMS nie jest powiązany z bolesne doznania i dlatego może być stosowany jako procedura diagnostyczna w warunki ambulatoryjne. Impuls magnetyczny generowany przez TMS to szybko zmieniające się, zmienne w czasie pole magnetyczne, które wytwarza się wokół cewki elektromagnetycznej, gdy przepływa przez nią prąd. Wysokie napięcie po rozładowaniu potężnego kondensatora (stymulatora magnetycznego). Stosowane współcześnie w medycynie stymulatory magnetyczne są w stanie wytworzyć pole magnetyczne o natężeniu do 2 Tesli, co umożliwia stymulację elementów kory mózgowej na głębokość do 2 cm, w zależności od konfiguracji cewki elektromagnetycznej , TMS może aktywować obszary kory o różnej wielkości, czyli 1) ogniskowe, co pozwala na selektywne stymulowanie małych obszarów kory, lub 2) rozproszone, co pozwala na jednoczesną stymulację różne działy kora.
Stymulując obszar motoryczny kory mózgowej, TMS powoduje skurcz niektórych mięśni obwodowych zgodnie z ich topograficzną reprezentacją w korze. Metoda umożliwia ocenę pobudliwości układu ruchowego mózgu, z uwzględnieniem jego elementów pobudzających i hamujących. TMS stosuje się w leczeniu chorób mózgu, takich jak zespół Alzheimera, badanie ślepoty, głuchoty, epilepsji itp.
Elektrofizjologia
Elektrofizjolodzy rejestrują aktywność elektryczną mózgu – za pomocą cienkich elektrod, które umożliwiają rejestrację wyładowań poszczególnych neuronów lub za pomocą elektroencefalografii (techniki usuwania potencjałów mózgowych z powierzchni głowy).
Cienka elektroda może być wykonana z metalu (pokrytego materiałem izolacyjnym odsłaniającym jedynie ostrą końcówkę) lub szkła. Mikroelektroda szklana to cienka rurka wypełniona wewnątrz roztworem soli fizjologicznej. Elektroda może być tak cienka, że wnika do komórki i umożliwia rejestrację potencjałów wewnątrzkomórkowych. Inny sposób rejestrowania aktywności neuronalnej, zewnątrzkomórkowej...
„Wikipedia mózgu”
przeciwko demencji choroba umysłowa i „katastrofy” mózgu
Profesor Władimir Łazarewicz Zelman, członek zagraniczny Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych i Rosyjskiej Akademii Nauk, jeden z pionierów neuroanestezjologii, członek Międzynarodowej Rady Akademickiej Nowosybirska Uniwersytet stanowy, absolwent Nowosybirskiego Instytutu Medycznego, jest dziś jednym z trzech najlepszych amerykańskich anestezjologów. Uniwersytet Południowej Kalifornii (Los Angeles, USA), gdzie V. L. Zelman kieruje Katedrą Anestezjologii i Reanimatologii, jest jednym z liderów w dziedzinie neurologii w Stanach Zjednoczonych i bierze udział w szeregu dużych projektów badawczych dotyczących mózgu, m.in. jako ENIGMA. Podczas swojego wykładu na NSMU oraz w wywiadzie dla SCIENCE at First Hand profesor Zelman opowiedział o najciekawszych wynikach uzyskanych przez pracowników uniwersytetu we współpracy z kolegami z innych organizacji w jednym z najgorętszych miejsc na styku współczesnej biologii i medycyny. Wśród nich znajduje się baza danych genetycznych rozwijający się mózg, które pozwolą Ci ocenić ryzyko genetyczne chorób; mapa lokalizacji wszystkich neuronów w mózgu i „okablowania” je łączącego; technologie neurokomputerowe, które pozwalają „siły myśli” kontrolować protezy bioniczne
Na początek trochę statystyk: według ekspertów do 2050 roku liczba osób na świecie cierpiących na demencję – demencję nabytą – może wzrosnąć prawie trzykrotnie i osiągnąć 132 miliony.Najczęstsza postać demencji związana jest z chorobą Alzheimera – chorobą neurodegeneracyjną choroba, która rozwija się głównie w starszym wieku. A opóźnienie wystąpienia choroby zaledwie o 5 lat (z 76 do 81 lat) zmniejszy liczbę pacjentów o połowę!
A to tylko jeden wymowny przykład znaczenia neuronauek zajmujących się badaniem mózgu - fizycznej podstawy naszej świadomości, podświadomości i aktywności umysłowej, jednego z najbardziej złożonych i najbardziej tajemniczych narządów Ludzkie ciało. Mechanizmy funkcjonowania mózgu nie są do końca poznane, choć w ciągu ostatniego ćwierćwiecza, dzięki pojawieniu się nowych technologii badawczych, takich jak rezonans magnetyczny, elektroencefalografia i inne, coraz więcej wiadomo na temat biologii zdrowego i chorego mózgu niż w całej dotychczasowej historii jego badań. Jednakże w ciągu ostatnich dziesięciu lat stało się jasne, że co najmniej 80% znanych dzisiaj genów ulega w pewnym stopniu ekspresji w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym.
Inwestycje w neuronaukę szacuje się obecnie na miliardy dolarów. Tym samym w ciągu ostatniej dekady XX wieku, ogłoszonej „dekadą mózgu”, Kongres USA przeznaczył na badania w tej dziedzinie około 3 miliardy dolarów, dla porównania: na badania ludzkiego genomu w USA przeznaczono około 3,7 miliarda dolarów. w tym samym czasie; symboliczne jest to, że te dwa są najważniejsze projekt naukowy szedł równolegle.
Uniwersytet Południowej Kalifornii, założony w 1880 roku, jest najstarszym prywatnym uniwersytetem badawczym w Kalifornii. W ostatnich latach, według autorytatywnych rankingów, tradycyjnie zaliczany jest do pierwszej setki najlepsze uniwersytety pokój. Obecnie na uczelni studiuje ponad 40 tysięcy studentów. W 1994 roku profesor uniwersytetu D. E. Olah otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii
Uniwersytet Południowej Kalifornii w ostatnich latach przodował w badaniach mózgu, nie tylko w Stanach Zjednoczonych, ale na całym świecie, dzięki unikalnemu multidyscyplinarnemu podejściu, które umożliwia wspólne rozwiązywanie zagadek chorób mózgu w sposób niedostępny dla izolowanych laboratoriów.
Tak więc od kilku lat naukowcy z Instytutu Neurogenetyki im. Zilka z Uniwersytetu Południowej Kalifornii prowadzą wspólne badania z grupą pracowników z Uniwersytetu Yale i Brain Institute. Allena. Ich celem jest stworzenie kompletnej bazy danych genetycznych rozwijającego się mózgu człowieka, która umożliwi nam jego ocenę ryzyko genetyczne pojawienie się różnych zaburzenia mózgu. Do chwili obecnej zidentyfikowano już ponad 300 loci genetycznych związanych z patologią ośrodkowego układu nerwowego, łącznie planuje się prezentację danych dotyczących ekspresji genów dla 15 obszarów mózgu w 13 kategoriach wiekowych w unikalnym Atlasie Transkrypcji Genów Mózgu. Już dziś ta baza danych jest największa na świecie, a od 2011 roku jest dostępna dla wszystkich zainteresowanych użytkowników.
Uniwersytet Południowej Kalifornii rozpoczyna globalny projekt badań mózgu ENIGMA, którym kieruje profesor uniwersytetu P. Thompson i którego finansowaniem zajmują się amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia. Dziś około 200 matematyków, genetyków, neurobiologów i lekarzy z ponad 35 krajów świata, w tym z Rosji (z Nowosybirskiego Uniwersytetu Państwowego, szereg instytutów SB RAS, Instytut Neurochirurgii N.N. Burdenko, Instytut Przekazywania Informacji nazwany na cześć A. A. Charkiewicza itp.). W projekcie prowadzone są badania nad strukturą i funkcjami mózgu oraz predyspozycjami do chorób takich jak schizofrenia, choroba Alzheimera, depresja, narkomania itp. Główny nacisk położony jest na identyfikację czynników powodujących lub odwrotnie zapobiegających konkretnej chorobie, np. jak styl życia, nawyki żywieniowe i oczywiście dziedziczność. Niedawno odkryto na przykład gen, który bierze udział w rozwoju otyłości poprzez zaburzenia w funkcjonowaniu struktur mózgu.
Ludzki mózg zawiera około 100 miliardów wyspecjalizowanych komórek nerwowych - neuronów, z których każdy ma około 10 tysięcy synaps służących do przekazywania impuls nerwowy pomiędzy komórkami. Różne obszary nasz mózg, odpowiedzialny za myślenie, percepcję i doznania, jest połączony włóknami nerwowymi długość całkowita 100 tysięcy mil (161 tysięcy km)
Najważniejsza część projektu ENIGMA Jest Konektom– projekt mający na celu badanie układu przewodzącego mózgu. Samo pojęcie „konektomu” zostało wprowadzone przez analogię do pojęcia „genomu”. pełny opis struktury połączeń w układzie nerwowym. Podczas projektu Konektom zostanie stworzona czterowymiarowa (czwartym wymiarem jest czas) mapa lokalizacji wszystkich neuronów w mózgu i utworzone zostaną „przewody” je łączące, opisujące wszystkie 100 bilionów możliwe interakcje pomiędzy komórkami. Projekt ten, w ramach którego wszystkie wyniki obrazowania mózgu zostaną zebrane na jednej mapie, można słusznie nazwać „Wikipedią mózgu”. Dzięki temu możliwe będzie ustalenie zmienności i predeterminacji genetycznej neuronów, monitorowanie ich interakcji w czasie rzeczywistym, a także identyfikacja obecności patologii neuronalnych.
Jak każda komórka, każdy typ neuronu wykorzystuje specyficzny zestaw genów do tworzenia swojej maszynerii molekularnej; oddziałujące sekwencyjnie neurony tworzą tzw. obwody neuronowe (najprostszym przykładem jest łuk odruchowy). Zrozumienie wszystkich niuansów pracy obwodów nerwowych powinno pomóc także w zrozumieniu patogenezy chorób mózgu, co sprawi, że ich diagnostyka będzie skuteczniejsza. W końcu będzie można rozpoznać procesy patologiczne nie tylko na podstawie objawów, ale szukaj chorób dosłownie na poziomie poszczególnych synaps.
Obecnie opisano około półtora tuzina odmian chorób psychicznych. Możliwe, że w ciągu najbliższej dekady, kiedy okaże się, na jakim etapie i w którym miejscu włączane i wyłączane są geny przekierowujące aktywność synaptyczną w „złym” kierunku, liczba rozpoznawanych chorób wzrośnie o jeden lub dwa rzędy ogrom. Leczenie stanie się bardziej spersonalizowane i na wszelki wypadek wczesna diagnoza za pomocą którego będzie można skorygować takie „złe” procesy pełną rehabilitację pacjent.
W granicach projektu ENIGMA Zebrano już ogromną ilość danych genetycznych i danych z obrazowania mózgu - około 50 tysięcy wizualizacji mózgu od 33 tysięcy osób z ponad trzydziestu krajów na całym świecie! Zebranie takiego materiału nie jest dziś takie trudne, ale do rozszyfrowania i zinterpretowania tych ogromnych przepływów informacji potrzebne są superkomputery i specjaliści od pracy z „dużymi” danymi – bioinformatyki. Współczesna nauka zasadniczo jest w stanie sprostać takim zadaniom, więc możliwe, że w niedalekiej przyszłości każdy z nas stanie się posiadaczem „pendrive’a”, na którym zapisane zostanie dekodowanie nie tylko naszego genomu, ale także samej naszej osobowości.
Już dziś badania nad układem przewodzącym mózgu dają nadzieję na ułatwienie życia pacjentom z poważnymi uszkodzeniami mózgu wynikającymi z urazu. Mówimy o technologii neurokomputerowej (tzw. interfejsie mózg-komputer), która pozwala sparaliżowanej osobie sterować bionicznymi protezami, np. mechanicznym ramieniem, „siłą myśli”.
Profesor Zelman:„17 kwietnia 2012 roku po raz pierwszy wykonaliśmy operację u pacjenta ze strzałem w kręgosłup szyjny, cierpiącego na tetraplegię – upośledzoną sprawność motoryczną wszystkich czterech kończyn. Do mózgu pacjenta wszczepiono specjalne chipy elektroniczne, z których każdy ma 96 czujników odczytujących sygnały aktywność mózgu; Za pośrednictwem anten informacja ta przekazywana jest do komputera sterującego pracą specjalnie zaprojektowanego ramienia bionicznego. Obecnie w Stanach Zjednoczonych operuje się w ten sposób sześciu pacjentów. Prace te są finansowane przez Departament Obrony USA.”
Jednym z problemów związanych z takimi technologiami mózgowo-komputerowymi jest wybór sygnałów mózgowych, które powinny być wykorzystywane do sterowania protezami bionicznymi. Zdaniem wielu badaczy konieczne jest odczytywanie aktywności komórek nerwowych w korze ruchowej mózgu, która bezpośrednio odpowiada za ruchy – w tym przypadku informacje zwrotne powstają na poziomie samego działania. Istnieje jednak inne podejście, w którym preferowane jest nie samo działanie, ale zamiar jego wykonania! Pomysł zainstalowania chipów w obszarze kory przyśrodkowej, biorącej udział w planowaniu działań, należy do kolegi Zelmana, profesora R. Andersona z California Institute of Technology.
Richard Anderson spędził ostatnie 25 lat na badaniach mózgu w poszukiwaniu skupisk neuronów, których aktywność można wykorzystać do kontrolowania ruchów sztucznej kończyny. Był pewien, że nie wymaga to informacji o samym ruchu, gdyż każdy z nich został dostarczony w konektomie przez setki tysięcy trudnych do wyśledzenia połączeń neuronowych. W tym sensie sam zamiar wykonania tej czy innej czynności jest znacznie bardziej obiecujący i Anderson ostatecznie odkrył w tylnym dole czaszki, obok analizatory wizualne, obszar, na którym powstaje.
I rzeczywiście, u pozostałych pięciu pacjentów, którym wszczepiono chip w okolicę kory ruchowej, koordynacja okazała się znacznie gorsza, częściej chybiali przy wykonywaniu ruchu, np. sok. Ale również wielki problem polega na tym, że jak dotąd wszystkie takie bioniczne kończyny wykorzystywane są jedynie w ramach eksperymentów, które prędzej czy później się kończą. Chipy wszczepione do mózgu są przez ten ostatni postrzegane jako ciało obce, ostatecznie ulegają kapsułkowaniu i tracą połączenie z neuronami. Niemniej jednak istotą tych prac jest to, że pokazują zasadniczą możliwość ułatwienia życia całkowicie sparaliżowanym pacjentom za pomocą interfejsu mózg-komputer.
... Wracając do choroby Alzheimera, przypomnijmy, że mózg zdrowi ludzie traci w ciągu roku mniej niż 1% swojej masy, a strata ta jest rekompensowana regeneracją tkanek pod wpływem aktywność psychiczna. Objawy choroby Alzheimera zaczynają się pojawiać w przypadku utraty 10% tkanki mózgowej normalne warunki jest to proces nieodwracalny. Jednak naukowcy odkryli obecnie 9 genów, które mogą przyspieszać i spowalniać rozwój tej choroby, w tym Apoe4, który jest głównym czynnikiem ryzyka tej najczęstszej postaci. demencja starcza(substancje zdolne do transformacji „agresywnego” białka Apoe4 kodowanego przez ten gen w bezpieczniejszą izoformę są już testowane na zwierzętach).
Co więcej: dziś naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii wraz ze swoimi kolegami z Wake Forest University (Karolina Północna) pracują nad „zapisaniem” informacji przechowywanych w mózgu, dzięki czemu mózg osoby chorej na chorobę Alzheimera może zostać „zrestartowany”, przywracając, przynajmniej tymczasowo, utracone wspomnienia. Wynik ten, który nawet dziś wydaje się fantastyczny, jest tylko wyraźnym dowodem sukcesów, jakie tam osiągnęły nowoczesna nauka osiągnięto w badaniach mózgu – narządu, który przez wieki uznawano za nadający się jedynie do funkcji chłodzenia krwi!
Pomimo znacznego postępu w badaniach mózgu, jaki nastąpił w ostatnich latach, znaczna część jego funkcjonowania nadal pozostaje tajemnicą. Funkcjonowanie poszczególnych komórek jest dość dobrze wyjaśnione, ale zrozumienie, jak mózg funkcjonuje jako całość poprzez interakcję tysięcy i milionów neuronów jest dostępne jedynie w bardzo uproszczonej formie i wymaga dalszych, dogłębnych badań.
Encyklopedyczny YouTube
1 / 5
✪ Mózg. Struktura i funkcje. Lekcja wideo biologii dla klasy 8
✪ Jak działa mózg
✪ Mózg
✪ Anatomia człowieka. Mózg.
✪ Lekcja biologii nr 45. Struktura i funkcje obszarów mózgu.
Napisy na filmie obcojęzycznym
Mózg jako narząd kręgowców
Mózg jest głównym działem OUN. O obecności mózgu sensu stricto można mówić jedynie w odniesieniu do kręgowców, począwszy od ryb. Jednak termin ten jest używany nieco luźno do określenia podobnych struktur wysoce zorganizowanych bezkręgowców - na przykład u owadów „mózg” jest czasami nazywany nagromadzeniem zwojów pierścienia nerwu okołogardłowego. Opisując organizmy bardziej prymitywne, mówią raczej o zwojach głowowych niż o mózgu.
Masa mózgu jako procent masy ciała wynosi 0,06–0,44% u współczesnych ryb chrzęstnych, 0,02–0,94% u ryb kostnych, 0,29–0,36% u płazów ogoniastych, 0,0 u płazów bezogoniastych, 50–0,73%. U ssaków względne rozmiary mózgu są znacznie większe: u dużych waleni 0,3%; u małych waleni - 1,7%; u naczelnych 0,6–1,9%. U ludzi stosunek masy mózgu do masy ciała wynosi średnio 2%.
Największe rozmiary mają mózgi ssaków z rzędu waleni, trąbowców i naczelnych. Najbardziej złożonym i funkcjonalnym mózgiem jest mózg rozsądnej osoby.
Tkanka mózgowa
Mózg jest zamknięty w trwałej skorupie czaszki (z wyjątkiem organizmów prostych). Ponadto jest pokryty błonami (łac. meninges) wykonanymi z tkanki łącznej - twardej (łac. dura mater) i miękkiej (łac. pia mater), pomiędzy którymi znajduje się błona naczyniowa lub pajęczynowa (łac. arachnoidea). Pomiędzy błonami a powierzchnią mózgu i rdzenia kręgowego znajduje się płyn mózgowo-rdzeniowy (często nazywany płynem mózgowo-rdzeniowym) - płyn mózgowo-rdzeniowy (łac. płyn). Płyn mózgowo-rdzeniowy znajduje się także w komorach mózgu. Nadmiar tego płynu nazywany jest wodogłowiem. Wodogłowie może być wrodzone (częściej) lub nabyte.
Komórki mózgowe
Do tej pory było wiadomo, że komórki nerwowe regenerują się tylko u zwierząt. Jednak naukowcy odkryli niedawno, że w części ludzkiego mózgu odpowiedzialnej za zmysł węchu, z komórek prekursorowych powstają dojrzałe neurony. Pewnego dnia być może uda im się „naprawić” uszkodzony mózg. Komórki macierzyste znajdujące się w mózgu przestają się dzielić, niektóre odcinki chromosomów ulegają reaktywacji i zaczynają tworzyć się struktury i połączenia specyficzne dla neuronów. Od tego momentu komórkę można uznać za pełnoprawny neuron. Do chwili obecnej znane są tylko 2 obszary aktywnego wzrostu neuronów. Jednym z nich jest strefa pamięci. Drugi obejmuje obszar mózgu odpowiedzialny za ruch. Wyjaśnia to częściowe i całkowite przywrócenie w czasie odpowiednich funkcji po uszkodzeniu tego obszaru mózgu.
Dopływ krwi
Funkcjonowanie neuronów mózgowych wymaga znacznego wydatku energii, którą mózg otrzymuje poprzez sieć krwionośną. Mózg jest zaopatrywany w krew z basenu trzech dużych tętnic - dwóch tętnic szyjnych wewnętrznych (łac. a. carotis interna) i tętnicy głównej (łac. a. basilaris). W jamie czaszki tętnica szyjna wewnętrzna ma kontynuację w postaci tętnicy przedniej i środkowej mózgu (łac. aa. cerebri anterior et media). Tętnica podstawna znajduje się na brzusznej powierzchni pnia mózgu i powstaje w wyniku połączenia prawej i lewej tętnicy kręgowej. Jej gałęzie to tylne tętnice mózgowe. Wymienione trzy pary tętnic (przednia, środkowa, tylna), zespalając się ze sobą, tworzą koło tętnicze (Willisa). Aby to zrobić, przednie tętnice mózgowe są połączone ze sobą tętnicą łączącą przednią (łac. a. komunikans przednia), a pomiędzy tętnicami szyjnymi wewnętrznymi (lub czasami środkowymi mózgowymi) i tylnymi tętnicami mózgowymi po każdej stronie znajduje się tętnica łącząca tylna (łac. aa. komunikans tylna). Brak zespoleń między tętnicami staje się zauważalny wraz z rozwojem patologii naczyń (udarów), gdy z powodu braku zamkniętego kręgu dopływu krwi zwiększa się dotknięty obszar. Ponadto możliwe są liczne opcje konstrukcyjne (otwarty okrąg, nietypowy podział naczyń z utworzeniem trifurkacji itp.). Jeśli wzrasta aktywność neuronów w jednym z oddziałów, zwiększa się także dopływ krwi do tego obszaru. Nieinwazyjne metody neuroobrazowania, takie jak funkcjonalny rezonans magnetyczny i pozytonowa tomografia emisyjna, pozwalają na rejestrację zmian w aktywności funkcjonalnej poszczególnych obszarów mózgu.
Pomiędzy krwią a tkanką mózgową istnieje bariera krew-mózg, która zapewnia selektywne przenikanie substancji z łożyska naczyniowego do tkanki mózgowej. W niektórych obszarach mózgu bariera ta jest nieobecna (obszar podwzgórza) lub różni się od innych części, co wynika z obecności specyficznych receptorów i formacji neuroendokrynnych. Bariera ta chroni mózg przed wieloma rodzajami infekcji. Jednocześnie wiele leków skutecznych w innych narządach nie może przeniknąć przez barierę mózgową.
Funkcje
Funkcje mózgu obejmują przetwarzanie informacji sensorycznych ze zmysłów, planowanie, podejmowanie decyzji, koordynację, kontrolę motoryczną, pozytywne i negatywne emocje, uwagę, pamięć. Ludzki mózg działa wyższa funkcja- myślenie. Jedną z funkcji ludzkiego mózgu jest percepcja i generowanie mowy.
Części mózgu
Kora składa się z dwóch półkul połączonych wiązką włókien nerwowych - ciała modzelowatego. Lewa półkula odpowiada za prawą połowę ciała, prawa za lewą. U ludzi prawa i lewa półkula pełnią różne funkcje.
Sygnały wizualne docierają do kory wzrokowej (w płacie potylicznym), sygnały dotykowe do kory somatosensorycznej (płat ciemieniowy), sygnały węchowe do kory węchowej itp. W obszarach asocjacyjnych kory docierają sygnały czuciowe różnego typu (modalności). zintegrowany.
Z jednej strony następuje lokalizacja funkcji w częściach mózgu, z drugiej strony wszystkie są połączone w jedną sieć.
Plastikowy
Mózg ma właściwość plastyczności. Jeśli dotknięty zostanie jeden z jego działów, inne działy po pewnym czasie mogą zrekompensować jego funkcję. Plastyczność mózgu również odgrywa rolę w uczeniu się nowych umiejętności.
Rozwój zarodkowy
Rozwój embrionalny mózgu jest jednym z kluczy do zrozumienia jego struktury i funkcji.
Mózg rozwija się z dziobowej części cewy nerwowej. Większość mózgu (95%) pochodzi z płytki skrzydłowej.
Embriogeneza mózgu przebiega przez kilka etapów.
- Stadium trzech pęcherzyków mózgowych - u ludzi na początku czwartego tygodnia rozwoju wewnątrzmacicznego, donosowy koniec cewy nerwowej tworzy trzy pęcherzyki: Prosencephalon (przomózgowie), Mesencephalon (środek mózgu), Rhombencephalon (mózg romboidalny lub pierwotny móżdżek).
- Etap pięciu pęcherzyków mózgowych - u ludzi na początku dziewiątego tygodnia rozwoju wewnątrzmacicznego Prosencephalon ostatecznie dzieli się na Telencephalon (mózg końcowy) i Diencephalon (mózg pośredni), śródmózgowie zostaje zachowane, a Rhombencephalon dzieli się na Metencephalon (mózg tylny) ) i Myelencephalon (rdzeń przedłużony).
Podczas formowania się drugiego etapu (od trzeciego do siódmego tygodnia rozwoju) ludzki mózg nabywa trzy zakręty: śródmózgowie, szyjkę macicy i bruk. Najpierw powstają zgięcia śródmózgowe i mostowe jednocześnie i w jednym kierunku, następnie zgięcie szyjne w kierunku przeciwnym. W rezultacie liniowy mózg „składa się” w sposób zygzakowaty.
Wraz z rozwojem ludzkiego mózgu można zauważyć pewne podobieństwo między filogenezą a ontogenezą. W procesie ewolucji świata zwierząt najpierw powstał telemózgowie, a następnie śródmózgowie. Przomózgowie jest ewolucyjnie nowszą formacją mózgową. Ponadto podczas rozwoju wewnątrzmacicznego dziecka najpierw tworzy się tyłomózgowie, jako najbardziej ewolucyjnie najstarsza część mózgu, następnie śródmózgowie, a następnie przodomózgowie. Po urodzeniu, od niemowlęctwa do dorosłości, występują komplikacje organizacyjne w zakresie połączeń neuronowych w mózgu.
Metody badawcze
Ablacje
Jedną z najstarszych metod badania mózgu jest technika ablacji, która polega na tym, że usuwa się jedną z części mózgu, a naukowcy obserwują zmiany, do jakich prowadzi taka operacja.
Nie każdy obszar mózgu można usunąć bez zabicia organizmu. Zatem wiele części pnia mózgu odpowiada za funkcje życiowe, takie jak oddychanie, a ich uszkodzenie może spowodować natychmiastową śmierć. Jednak uszkodzenie wielu części, choć wpływa na żywotność organizmu, nie jest śmiertelne. Dotyczy to na przykład obszarów kory mózgowej. Poważny udar powoduje paraliż lub utratę mowy, ale ciało nadal żyje. Stan wegetatywny, w którym większość mózgu jest martwa, można utrzymać poprzez sztuczne odżywianie.
Badania nad zastosowaniem ablacji mają długą historię i są obecnie kontynuowane. Jeśli naukowcy w przeszłości chirurgicznie usuwali obszary mózgu, współcześni badacze używają toksycznych substancji, które selektywnie uszkadzają tkankę mózgową (na przykład komórki w określonym obszarze, ale nie przechodzące przez niego włókna nerwowe).
Po usunięciu części mózgu niektóre funkcje zostają utracone, inne natomiast zostają zachowane. Na przykład kot, którego mózg rozcięto powyżej wzgórza, zachowuje wiele reakcji posturalnych i odruchów rdzeniowych. Zwierzę, którego mózg został wypreparowany na poziomie pnia mózgu (odmózgowiony), utrzymuje napięcie mięśni prostowników, ale traci odruchy posturalne.
Prowadzone są także obserwacje osób z uszkodzeniami struktur mózgowych. Bogate informacje dla badaczy dostarczyły zatem przypadki ran postrzałowych głowy podczas II wojny światowej. Prowadzone są również badania na pacjentach z udarem i uszkodzeniem mózgu w wyniku urazu.
Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna
W niektórych przypadkach do mózgu wszczepia się cienkie elektrody (od jednej do kilkuset), a badacze rejestrują aktywność przez dłuższy okres czasu. W innych przypadkach elektrodę wprowadza się do mózgu tylko na czas trwania eksperymentu i usuwa się ją po zakończeniu rejestracji.
Za pomocą cienkiej elektrody można rejestrować zarówno aktywność poszczególnych neuronów, jak i lokalne potencjały pola powstałe w wyniku aktywności wielu setek neuronów. Stosując elektrody EEG, a także elektrody powierzchniowe umieszczane bezpośrednio w mózgu, możliwa jest rejestracja jedynie globalnej aktywności dużej liczby neuronów. Uważa się, że na zarejestrowaną w ten sposób aktywność składają się zarówno neuronowe potencjały czynnościowe (czyli impulsy nerwowe), jak i podprogowe depolaryzacje i hiperpolaryzacje.
Analizując potencjały mózgu, często przeprowadza się ich analizę widmową, uwzględniając różne składowe widma różne nazwy: delta (0,5-4 Hz), teta 1 (4-6 Hz), teta 2 (6-8 Hz), alfa (8-13 Hz), beta 1 (13-20 Hz), beta 2 (20 -40 Hz), fale gamma (obejmuje częstotliwość rytmów beta 2 i wyższych).
Stymulacja elektryczna
Jedną z metod badania funkcji mózgu jest elektryczna stymulacja określonych obszarów. Metodą tą badano np. „homunkulusa ruchowego” – wykazano, że stymulując pewne punkty w korze ruchowej można wywołać ruch ręki, stymulując inne punkty – ruchy nóg itp. Otrzymana w ten sposób mapa jest zwany homunkulusem. Różne części ciała są reprezentowane przez obszary kory mózgowej różniące się wielkością. Dlatego homunkulus ma dużą twarz, kciuki i dłonie, ale mały tułów i nogi.
Jeśli pobudzisz obszary czuciowe mózgu, możesz wywołać doznania. Wykazano to zarówno u ludzi (w słynnych eksperymentach Penfielda), jak i u zwierząt.
Stymulacja elektryczna ma również zastosowanie w medycynie – od porażenia prądem, pokazywanego w wielu filmach o okropnościach klinik psychiatrycznych, po stymulację struktur w głębi mózgu, która stała się popularną metodą leczenia choroby Parkinsona.
Inne techniki
Do badania struktur anatomicznych mózgu wykorzystuje się tomografię rentgenowską i rezonans magnetyczny. W anatomicznych i funkcjonalnych badaniach mózgu wykorzystuje się także PET, emisyjną tomografię komputerową pojedynczego fotonu (SPECT) i funkcjonalny MRI. Za pomocą tej metody możliwa jest wizualizacja struktur mózgu diagnostyka ultradźwiękowa(USG) w obecności „okna” ultradźwiękowego - wada kości czaszki, na przykład duży ciemiączek u małych dzieci.
Uszkodzenia i choroby
Badanie i leczenie uszkodzeń i chorób mózgu należy do zakresu biologii i medycyny (neurofizjologii, neurologii, neurochirurgii, psychiatrii i psychologii).
Zapalenie opony mózgowe zwane zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych (odpowiadającym trzem błonom - zapaleniu pachymeningu, zapaleniu opon mózgowo-rdzeniowych i zapaleniu pajęczynówki).
Masa mózgu dorosłego człowieka wynosi średnio jedną pięćdziesiątą całkowitej masy ciała. W tym przypadku ludzki mózg zużywa jedną piątą krążącej krwi (czyli jedną piątą tlenu) i jedną piątą glukozy docierającej do organizmu.
W tabeli podano średnią masę mózgu różnych żywych stworzeń.
|
