Creier. Creier uman
Animale, de obicei situate în partea capului (anterior) a corpului și reprezentând o acumulare compactă de celule nervoase și procesele dendritice ale acestora. La multe animale conține și celule gliale și poate fi înconjurat de o teacă de țesut conjunctiv. La vertebrate (inclusiv oameni), se face o distincție între creier, situat în cavitatea craniană, și măduva spinării, situată în canalul spinal.
Creierul nevertebratelor
Creierul este bine dezvoltat în majoritatea covârșitoare a grupurilor Bilateria - animale simetrice bilateral. Chiar și cele mai primitive turbellariene intestinale histologic (clasificate acum ca un filum separat Acoelomorpha) au un creier destul de complex cu un cortex, neuropil și comisuri.
Regiunile creierului mamiferelor
Minte și creier
În plus, există afirmații conform cărora mintea este asemănătoare unui computer și algoritmică. Punctele de vedere „mintea este generată de creier” și „mintea asemănătoare unui computer” nu merg neapărat împreună.
Dimensiunea creierului la mamifere
Masa cerebrală (kg) în funcție de masa corporală (Mt, kg) pt diverse grupuri mamifere:
Creierul în cultură
Datorită importanței cheie a creierului în organism, creierul este un subiect popular. În cele mai vechi timpuri, consumul de creier al unei persoane sau al unui animal învins împreună cu alte părți ale corpului simboliza câștigarea puterii inamicului. În Evul Mediu, creierul era înțeles ca centrul vieții, împreună cu inima. În prezent, tema creierului este larg răspândită în fictiune, jocuri video și filme, în special filme cu zombi.
Istoria cercetării creierului
Începutul științei moderne a creierului a fost pus la începutul secolului al XX-lea prin două descoperiri: analiza actelor reflexe și descoperirea localizării funcțiilor în cortexul cerebral. Pe baza acestor descoperiri, sa sugerat că simplu adaptiv mișcări involuntare sunt realizate datorită arcului reflex al nivelului segmentar care trece prin părțile inferioare ale creierului, iar percepția conștientă și mișcările voluntare sunt asigurate de reflexe. de ordin superior, al cărui arc senzoriomotor trece prin părțile superioare ale creierului.
Creierul face parte din sistemul nervos central, principalul regulator al tuturor funcțiilor vitale ale corpului. Ca urmare a înfrângerii sale, boală gravă. Creierul conține 25 de miliarde de neuroni care alcătuiesc materia cenușie cerebrală. Creierul este acoperit de trei membrane - dure, moi și arahnoidă, situate între ele, prin canalele cărora circulă lichidul cefalorahidian (LCR). Lichiorul este un fel de amortizor hidraulic. Creierul unui bărbat adult cântărește în medie 1375 g, o femeie - 1245 g. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că este mai bine dezvoltat la bărbați. Uneori greutatea creierului poate ajunge la 1800 g.
Structura
Creierul este format din 5 secțiuni principale: telencefalul, diencefalul, mezencefalul, creierul posterior și medulara oblongata. Telencefalul reprezintă 80% din masa totală a creierului. A întins mâna de la OS frontal la occipital. Telencefalul este format din două emisfere, în care există multe șanțuri și circumvoluții. Este împărțit în mai mulți lobi (frontal, parietal, temporal și occipital). Există o distincție între subcortex și cortexul cerebral. Subcortexul este format din nuclei subcorticali reglarea diferitelor funcții ale organismului. Creierul este situat în trei fose craniene. Emisferele cerebrale ocupă fosa anterioară și mijlocie și fosa posterioară- cerebelul, sub care se află medula oblongata.
Funcții
Funcțiile diferitelor părți ale creierului sunt diferite.
Creier finit
Există aproximativ 10 miliarde de neuroni în cortexul gri. Ele formează doar un strat de 3 mm, dar fibrele lor nervoase sunt ramificate ca o rețea. Fiecare neuron poate avea până la 10.000 de contacte cu alți neuroni. Parte fibrele nervoase prin corpul calos al creierului face legătura dintre emisfera dreaptă și cea stângă. Neuronii formează materia cenușie, iar fibrele materie albă. În interiorul emisferelor cerebrale, între Lobii frontaliși diencefal, sunt localizate clustere materie cenusie. Acest ganglionii bazali. Ganglionii sunt colecții de neuroni care transmit informații.
Diencefal
Diencefalul este împărțit în părți ventrale (hipotalamus) și dorsale (talamus, metatalamus, epitalamus). Talamusul este un mediator în care toate iritațiile primite din lumea exterioară converg și sunt trimise către emisferele cerebrale pentru ca organismul să se poată adapta în mod adecvat la mediul în continuă schimbare. Hipotalamusul este principalul centru subcortical pentru reglarea funcțiilor autonome ale organismului.
mezencefal
Se extinde de la marginea anterioară a pontului până la căile optice și corpii papilari. Constă din creier și pedunculi cvadrigemeni. Prin mezencefal toata lumea trece poteci ascendente spre cortexul cerebral și cerebel și coborând, purtând impulsuri către medula oblongata și măduva spinării. Este important pentru procesarea impulsurilor nervoase care provin de la receptorii vizuali și auditivi.
Cerebel și puț
Cerebelul este situat în regiunea occipitală în spatele medulei oblongate și a puțului. Este format din două emisfere și un vierme între ele. Suprafața cerebelului este punctată cu șanțuri. Cerebelul este implicat în coordonarea actelor motorii complexe.
Ventriculii creierului
Ventriculii laterali sunt localizați în emisferele creierului anterior. Cel de-al treilea ventricul este situat între talamusul optic și este conectat la al patrulea ventricul, care comunică cu spațiul subarahnoidian. Lichidul cefalorahidian situat in ventriculi circula si in arahnoida.
Funcțiile creierului
Datorită muncii creierului, o persoană poate gândi, simți, auzi, vedea, atinge și se mișcă. Creierul mare (final) controlează toate elementele vitale procese importante, care apare în corpul uman și este, de asemenea, „recipientul” tuturor abilităților noastre intelectuale. Din lumea animală, oamenii se disting în primul rând prin vorbire dezvoltatăși capacitatea de a gândire abstractă, adică capacitatea de a gândi în categorii morale sau logice. Numai în conștiința umană pot apărea diverse idei, de exemplu, politice, filozofice, teologice, artistice, tehnice, creative.
În plus, creierul reglează și coordonează activitatea tuturor mușchilor umani (atât cei pe care o persoană îi poate controla prin voință, cât și cei care nu depind de voința unei persoane, de exemplu, mușchiul inimii). Mușchii primesc o serie de impulsuri de la sistemul nervos central, la care mușchii răspund contractându-se cu o anumită forță și durată. Impulsurile intră în creier din diverse organe sentimente, provocând reacțiile necesare, de exemplu, întoarcerea capului în direcția din care se aude zgomotul.
Emisfera cerebrală stângă controlează jumătatea dreaptă a corpului, iar emisfera dreaptă controlează partea stângă. Cele două emisfere se completează reciproc.
Creierul seamănă Nuc, există trei secțiuni mari în el - trunchiul, secțiunea subcorticală și cortexul cerebral. Suprafața totală a cortexului crește datorită numeroaselor șanțuri care împart întreaga suprafață a emisferei în circumvoluții și lobi convexe. Trei sulci principale - central, lateral și parieto-occipital - împart fiecare emisferă în patru lobi: frontal, parietal, occipital și temporal. Zonele individuale ale cortexului cerebral au diferite valoare functionala. Cortexul cerebral primește impulsuri de la formațiunile receptorilor. Fiecare aparat receptor periferic din cortex corespunde unei zone numite nucleul cortical al analizorului. Un analizor este o formațiune anatomică și fiziologică care oferă percepția și analiza informațiilor despre fenomenele care au loc în mediu și (sau) în interiorul corpului uman și generează senzații specifice unui anumit analizor (de exemplu, durere, vizual, analizor auditiv). Zonele cortexului în care se află nucleii corticali ai analizorilor se numesc zone senzoriale ale cortexului cerebral. Zona motorie a cortexului cerebral interacționează cu zonele senzoriale; atunci când este iritată, apare mișcarea. Acest lucru poate fi arătat cu un exemplu simplu: atunci când o flacără de lumânare se apropie, receptorii de durere și căldură ai degetelor încep să trimită semnale, atunci neuronii analizorului corespunzător identifică aceste semnale ca durere cauzată de o arsură, iar mușchii sunt „ dat ordinul” să retragă mâna.
Zone de asociere
Zonele de asociere sunt zone funcționale ale cortexului cerebral. Ei conectează informațiile senzoriale primite cu informațiile primite anterior și stocate în memorie și, de asemenea, compară informațiile primite de la diferiți receptori. Semnalele senzoriale sunt înțelese, interpretate și, dacă este necesar, transmise zonei motorii asociate. Astfel, zonele asociative sunt implicate în procesele de gândire, amintire și învățare.
Lobii telencefalului
Telencefalul este împărțit în lobi frontal, occipital, temporal și parietal. Lobul frontal conține zone de inteligență, concentrare și zone motorii; în zonele temporale - auditive, în zonele parietale - de gust, atingere, orientare spațială și în zonele occipitale - vizuale.
Zona de vorbire
Pagube extinse la stânga lobul temporal, de exemplu, ca urmare a unor leziuni grave la cap și diverse boli, precum și după un accident vascular cerebral, sunt de obicei însoțite de tulburări senzoriale și motorii de vorbire.
Telencefalul este cea mai tânără și mai dezvoltată parte a creierului, care determină capacitatea unei persoane de a gândi, simți, vorbi, analiza și, de asemenea, controlează toate procesele care au loc în corp. Funcțiile altor părți ale creierului includ în primul rând controlul și transmiterea impulsurilor, multe funcții vitale - reglează schimbul de hormoni, metabolismul, reflexele etc.
Pentru functionare normala creierul are nevoie de oxigen. De exemplu, dacă în timpul stopului cardiac sau leziunii arterei carotide circulatia cerebrala, apoi după câteva secunde persoana își pierde cunoștința, iar după 2 minute celulele creierului încep să moară.
Funcțiile diencefalului
Talamusul și hipotalamusul sunt părți ale diencefalului. Impulsurile de la toți receptorii din organism intră în nucleele talamusului. Informațiile primite sunt procesate în talamus și trimise către emisferele cerebrale. Talamusul se conectează la cerebel și la așa-numitul sistem limbic. Hipotalamusul reglează funcțiile autonome ale corpului. Influența hipotalamusului se realizează prin sistemul nervos și glandele endocrine. Hipotalamusul este, de asemenea, implicat în reglarea funcțiilor multor glande endocrine și a metabolismului, precum și în reglarea temperaturii corpului și a activității sistemului cardiovascular și digestiv.
Sistemul limbic
Sistemul limbic joacă un rol important în modelarea comportamentului emoțional uman. Sistemul limbic include formațiuni nervoase situat pe partea medială a telencefalului. Această zonă nu a fost încă explorată pe deplin. Se presupune că sistemul limbic și subtalamusul controlat de acesta sunt responsabile pentru multe dintre sentimentele și dorințele noastre, de exemplu, sub influența lor apar setea și foamea, frica, agresivitatea și dorința sexuală.
Funcțiile trunchiului cerebral
Trunchiul cerebral este o parte filogenetic antică a creierului, constând din mezencefal, creier posterior și medula oblongata. Mezencefalul conține vizual primar și centrii auditivi. Cu participarea lor, se realizează reflexe de orientare către lumină și sunet. Medula oblongata conține centre pentru reglarea respirației, a activității cardiovasculare și a funcțiilor. organele digestive, precum și metabolismul. Medulara ia parte la punerea în aplicare a unor astfel de acte reflexe cum ar fi mestecatul, suptul, strănutul, înghițirea, vărsăturile.
Funcțiile cerebelului
Cerebelul controlează mișcările corpului. Cerebelul primește impulsuri de la toți receptorii care sunt stimulați în timpul mișcărilor corpului. Funcția cerebeloasă poate fi afectată de consumul de alcool sau alte substanțe care provoacă amețeli. Prin urmare, sub influența intoxicației, oamenii nu sunt capabili să-și coordoneze în mod normal mișcările. ÎN anul trecut Există tot mai multe dovezi că cerebelul este important în activitate cognitivă persoană.
Nervi cranieni
in afara de asta măduva spinării Foarte importanți sunt și doisprezece nervi cranieni: perechile I și II - nervii olfactiv și optic; III, IV VI perechi - nervi oculomotori; V pereche -nervul trigemen- inervează muschii masticatori; VII - nervul facial - inervează mușchii faciali, conține și fibre secretoare la nivelul lacrimal și glandele salivare; VIII pereche - nervul vestibulocohlear - face legătura între organele auzului, echilibrului și gravitației; IX pereche - nervul glosofaringian- inervează faringele și mușchii acestuia, glanda parotida, papilele gustative ale limbii; X pereche - nervul vag-impartit intr-o serie de ramuri care inerveaza plamanii, inima, intestinele, si le regleaza functiile; Perechea XI - nerv accesoriu - inervează mușchii centurii scapulare. Ca rezultat al fuziunii nervilor spinali, a XII pereche - nervul hipoglos- inervează mușchii limbii și aparatul sublingual.
Cu toate acestea, acest termen este folosit oarecum vag pentru a desemna structuri similare ale nevertebratelor foarte organizate - de exemplu, la insecte, „creierul” este uneori numit un grup de ganglioni ai inelului nervos perifaringian. Când descriu organisme mai primitive, ei vorbesc mai degrabă despre ganglionii cefalici decât despre creier.
Greutatea creierului ca procent din greutatea corporală este de 0,06-0,44% la peștii cartilaginoși moderni, 0,02-0,94% la peștii osoși, 0,29-0,36% la amfibienii cu coadă, 0,0 la amfibienii fără coadă.50-0,73%. La mamifere, dimensiunile relative ale creierului sunt mult mai mari: la cetaceele mari 0,3%; la cetacee mici - 1,7%; la primate 0,6-1,9%. La om, raportul dintre masa creierului și masa corporală este în medie de 2%.
Creierul mamiferelor din ordinul cetacee, proboscidee și primate are cea mai mare dimensiune. Cel mai dificil și creierul funcțional considerat a fi creierul Homo sapiens.
Masa medie a creierului a diferitelor creaturi vii este prezentată în tabel.
|
|
|
Țesut cerebral
Creierul este închis într-o înveliș durabilă a craniului (cu excepția organismelor simple). În plus, este acoperit cu membrane (lat. meninge) din țesut conjunctiv - dur (lat. dura mater) și moale (lat. pia mater), între care se află o membrană vasculară, sau arahnoidă (lat. arachnoidea). Între membrane și suprafața creierului și a măduvei spinării există lichid cefalorahidian (numit adesea lichid cefalorahidian) - lichid cefalorahidian (lat. lichior). Lichidul cefalorahidian este, de asemenea, conținut în ventriculii creierului. Excesul din acest lichid se numește hidrocefalie. Hidrocefalia poate fi congenitală (mai des) sau dobândită.
Celule nervoase
Ca urmare a cercetărilor comune efectuate în 2006, oamenii de știință de la universitățile din Auckland (Noua Zeelandă) și Göteborg (Suedia) au descoperit că datorită activității celulelor stem, creierul uman este capabil să reproducă noi neuroni. Cercetătorii au descoperit că în partea a creierului uman care este responsabilă pentru simțul mirosului, neuronii maturi sunt formați din celule precursoare. Celulele stem situate în creier încetează să se divizeze, unele secțiuni ale cromozomilor sunt reactivate și încep să se formeze structuri și conexiuni specifice neuronilor. Din acest moment, celula poate fi considerată un neuron cu drepturi depline. Sunt cunoscute două zone de creștere neuronală activă. Una dintre ele este zona de memorie. Celălalt include zona creierului responsabilă de mișcare. Aceasta explică restaurarea parțială și completă în timp a funcțiilor corespunzătoare după deteriorarea acestei zone a creierului.
Rezerva de sânge
Funcționarea neuronilor creierului necesită o cheltuială semnificativă de energie, pe care creierul o primește prin rețeaua de alimentare cu sânge. Creierul este alimentat cu sânge din bazinul a trei artere mari - două interne arterelor carotide(lat. a. carotis interna) și artera principală (lat. a. basilaris). În cavitatea craniană, artera carotidă internă are o continuare sub forma arterelor cerebrale anterioare și medii (lat. aa. cerebri anterior et media). Artera bazilară este situată pe suprafața ventrală a trunchiului cerebral și este formată prin fuziunea dintre dreapta și stânga. arterelor vertebrale. Ramurile sale sunt arterele cerebrale posterioare. Cele trei perechi de artere enumerate (anterior, mijlociu, posterior), anastomozându-se între ele, formează cercul arterial (Willisian). Pentru a face acest lucru, arterele cerebrale anterioare sunt conectate între ele prin artera comunicantă anterioară (lat. a. communicans anterior) și între carotida internă (sau uneori cerebrală mijlocie) și posterioară. arterelor cerebrale, pe fiecare parte, se află o arteră comunicantă posterioară (lat. aa.communicans posterior). Absența anastomozelor dintre artere devine vizibilă odată cu dezvoltarea patologia vasculară(accident vascular cerebral), când din lipsă de cerc vicios aportul de sânge în zona afectată crește. În plus, sunt posibile numeroase opțiuni structurale (cerc deschis, divizarea atipică a vaselor cu formarea trifurcației și altele). Dacă activitatea neuronilor într-unul dintre departamente crește, crește și aportul de sânge în zona respectivă. Înregistrați modificările în activitatea funcțională zone individuale Creierul este susținut de metode non-invazive de neuroimagistică, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică funcțională și tomografia cu emisie de pozitroni.
Între sânge și țesutul cerebral există o barieră hemato-encefalică, care asigură permeabilitatea selectivă a substanțelor găsite în pat vascular, în țesutul cerebral. În unele zone ale creierului, această barieră este absentă (regiune hipotalamică) sau diferă de alte părți, ceea ce se datorează prezenței unor receptori specifici și a unor formațiuni neuroendocrine. Această barieră protejează creierul de multe tipuri de infecții. În același timp, multe medicamente care sunt eficiente în alte organe nu pot pătrunde în bariera creierului.
Cu o masă de aproximativ 2% din masa totala organism, creierul adult consumă 15% din volumul sanguin circulant, folosind 50% din glucoza produsă de ficat și intră în sânge.
Funcții
Părți ale creierului
Principalele părți ale creierului uman
- Creierul romboid (spate).
- spate (de fapt, spate)
- pons (conține în principal fibre nervoase de proiecție și grupuri de neuroni, este o verigă intermediară în controlul cerebelului)
- cerebelul (constă din vermis și emisfere, pe suprafața cerebelului celule nervoase formează o crustă)
- spate (de fapt, spate)
Cavitatea creierului romboid este ventriculul IV (în partea de jos există deschideri care îl conectează cu ceilalți trei ventriculi ai creierului, precum și cu spațiul subarahnoidian).
- mezencefal
- cavitatea mezencefală - apeduct cerebral (Apeductul lui Sylvius)
- pedunculii cerebrali
- creierul anterior este format din diencefal și telencefal.
- intermediar (prin această secțiune, toate informațiile care vin din părțile inferioare ale creierului către emisferele cerebrale sunt comutate). Cavitatea diencefalului este al treilea ventricul.
- epitalamus
- lesă
- dungă gri
- hipotalamus (centrul sistemului nervos autonom)
- infundibul hipofizar
- epitalamus
- finit
- ganglioni bazali (striat)
- gard
- "creier olfactiv"
- bulbul olfactiv (trece prin nervul olfactiv)
- tractul olfactiv
- cavitatea telencefalului - lateral (ventriculi I și II)
- ganglioni bazali (striat)
- intermediar (prin această secțiune, toate informațiile care vin din părțile inferioare ale creierului către emisferele cerebrale sunt comutate). Cavitatea diencefalului este al treilea ventricul.
Fluxul de semnale către și de la creier este prin măduva spinării, care controlează corpul, și prin nervii cranieni. Semnalele senzoriale (sau aferente) ajung de la organele de simț la nucleii subcorticali (adică precedând cortexul cerebral), apoi la talamus și de acolo la departamentul superior - cortexul cerebral.
Cortexul este format din două emisfere conectate printr-un mănunchi de fibre nervoase - corpul calos. Emisfera stângă este responsabilă de jumătatea dreaptă corp, dreapta - în spatele stângi. La om, emisfera dreaptă și stângă au funcții diferite.
Semnalele vizuale intră în cortexul vizual (în lobul occipital), semnalele tactile intră în cortexul somatosenzorial (în lobul parietal), olfactiv - în cortexul olfactiv etc. În zonele asociative ale cortexului sunt integrate semnale senzoriale tipuri diferite(modalități).
Pe de o parte, există o localizare a funcțiilor în părți ale creierului, pe de altă parte, toate sunt conectate într-o singură rețea.
Plastic
Creierul are proprietatea plasticității. Dacă unul dintre departamentele sale este afectat, alte departamente, după un timp, pot compensa funcția sa. Plasticitatea creierului joacă, de asemenea, un rol în învățarea de noi abilități.
Dezvoltare embrionară
Dezvoltarea embrionară a creierului este una dintre cheile pentru înțelegerea structurii și funcțiilor acestuia.
Creierul se dezvoltă din partea rostrală a tubului neural. Majoritatea creierului (95%) este un derivat al plăcii pterigoide.
Embriogeneza creierului trece prin mai multe etape.
- Etapa a trei vezicule cerebrale - la om, la începutul celei de-a patra săptămâni de dezvoltare intrauterină, capătul rostral al tubului neural formează trei vezicule: prosencefal (prosencefal), mezencefal (mezencefal), rombencefal (creier în formă de diamant sau primar). creier posterior).
- Etapa a cinci vezicule cerebrale - la om, la începutul celei de-a noua săptămâni de dezvoltare intrauterină, Prosencefalul este în cele din urmă împărțit în Telencefal (telecefal) și Diencephalon (diencefal), Mezencefalul este păstrat, iar Rombencephalon este împărțit în Metencephalon (creier posterior) și Mielencefal (medulla oblongata).
În timpul formării celei de-a doua etape (de la a treia până la a șaptea săptămâni de dezvoltare), creierul uman capătă trei coturi: mezencefal, cervical și pavaj. În primul rând, flexurile media-cerebrale și pontine se formează simultan și într-o direcție, apoi flexura cervicală se formează în direcția opusă. Ca rezultat, creierul liniar „se pliază” în zig-zag.
În timpul dezvoltării creierului uman, se poate observa o anumită similitudine între filogeneză și ontogeneză. În procesul de evoluție al lumii animale, s-a format mai întâi telencefalul, iar apoi mezencefalul. Creierul anterior este o formațiune de creier mai nouă din punct de vedere evolutiv. De asemenea, în dezvoltare intrauterina La un copil, creierul posterior se formează mai întâi ca cea mai veche parte evolutivă a creierului, apoi creierul mediu și apoi creierul anterior. Dupa nastere cu pruncieÎnainte de maturitate, apare complicația organizațională a conexiunilor neuronale din creier.
Metode de cercetare
Ablații
Unul dintre cele mai vechi metode Cercetarea creierului este o tehnică numită ablații, care constă în îndepărtarea unei părți a creierului și observarea oamenilor de știință asupra modificărilor la care o astfel de operație le duce.
Nu orice zonă a creierului poate fi îndepărtată fără a ucide organismul. Astfel, multe părți ale trunchiului cerebral sunt responsabile pentru vitale funcții importante, cum ar fi respirația, iar înfrângerea lor poate provoca moartea imediată. Cu toate acestea, deteriorarea multor părți, deși afectează viabilitatea corpului, nu este fatală. Acest lucru, de exemplu, se aplică zonelor cortexului cerebral. Un accident vascular cerebral major provoacă paralizie sau pierderea vorbirii, dar corpul continuă să trăiască. O stare vegetativă, în care cea mai mare parte a creierului este mort, poate fi menținută prin nutriție artificială.
Cercetările care utilizează ablații au o istorie lungă și sunt în curs de desfășurare. Dacă oamenii de știință din trecut au îndepărtat zone ale creierului chirurgical, atunci cercetătorii moderni folosesc substante toxice, afectând selectiv țesutul cerebral (de exemplu, celulele dintr-o anumită zonă, dar nu fibrele nervoase care trec prin aceasta).
După ce o secțiune a creierului este îndepărtată, unele funcții se pierd, în timp ce altele sunt păstrate. De exemplu, o pisică al cărei creier este disecat deasupra talamusului păstrează multe reacții posturale și reflexe spinale. Un animal al cărui creier este disecat la nivelul trunchiului cerebral (decerebrat) își menține tonusul muscular extensor, dar își pierde reflexele posturale.
Se fac și observații asupra persoanelor cu leziuni ale structurilor creierului. Astfel, cazurile de răni prin împușcătură la cap în timpul celui de-al Doilea Război Mondial au oferit cercetătorilor informații bogate. Cercetările sunt, de asemenea, efectuate pe pacienții cu accident vascular cerebral și leziuni cerebrale din cauza traumei.
Stimulare magnetică transcraniană
Stimularea magnetică transcraniană este o metodă care permite stimularea neinvazivă a cortexului cerebral folosind impulsuri magnetice scurte. TMS nu este asociat cu senzații dureroaseși prin urmare poate fi utilizat ca procedură de diagnostic în cadru ambulatoriu. Pulsul magnetic generat de TMS este un câmp magnetic care variază rapid în timp, care este produs în jurul unei bobine electromagnetice atunci când curentul trece prin aceasta. tensiune înaltă după descărcarea unui condensator puternic (stimulator magnetic). Stimulatoarele magnetice folosite astăzi în medicină sunt capabile să genereze un câmp magnetic cu o intensitate de până la 2 Tesla, ceea ce face posibilă stimularea elementelor cortexului cerebral la o adâncime de până la 2 cm. În funcție de configurația bobinei electromagnetice , TMS poate activa zone ale cortexului de diferite dimensiuni, adică fie fie 1) focale, ceea ce face posibilă stimularea selectivă a unor zone mici ale cortexului, fie 2) difuză, ceea ce permite stimularea simultană diferite departamente latra.
La stimularea zonei motorii a cortexului cerebral, TMS provoacă contracția anumitor mușchi periferici în conformitate cu reprezentarea lor topografică în cortex. Metoda face posibilă evaluarea excitabilității sistemului motor al creierului, inclusiv a componentelor sale excitatorii și inhibitorii. TMS este utilizat în tratamentul bolilor cerebrale precum sindromul Alzheimer, studiul orbirii, surdității, epilepsiei etc.
Electrofiziologie
Electrofiziologii înregistrează activitatea electrică a creierului - folosind electrozi subțiri care fac posibilă înregistrarea descărcărilor neuronilor individuali sau folosind electroencefalografia (o tehnică pentru îndepărtarea potențialelor cerebrale de la suprafața capului).
Electrodul subțire poate fi din metal (acoperit cu un material izolator care expune doar vârful ascuțit) sau din sticlă. Un microelectrod de sticlă este un tub subțire umplut în interior cu o soluție salină. Electrodul poate fi atât de subțire încât să pătrundă în celulă și să permită înregistrarea potențialelor intracelulare. O altă modalitate de a înregistra activitatea neuronală, extracelulară -
„Wikipedia creierului”
împotriva demenței boală mintalăși „catastrofe” cerebrale
Profesorul Vladimir Lazarevich Zelman, membru străin al Academiei Ruse de Științe Medicale și al Academiei Ruse de Științe, unul dintre pionierii neuroanesteziologiei, membru al Consiliului Academic Internațional din Novosibirsk universitate de stat, absolvent al Institutului Medical din Novosibirsk, este astăzi unul dintre cei mai buni trei anestezisti americani. Universitatea din California de Sud (Los Angeles, SUA), unde V. L. Zelman conduce Departamentul de Anestezie și Reanimatologie, este unul dintre liderii în domeniul neuroștiinței din Statele Unite și participă la o serie de proiecte majore de cercetare a creierului, precum ca ENIGMA. În prelegerea sa la NSMU și într-un interviu acordat SCIENCE First Hand, profesorul Zelman a vorbit despre cele mai interesante rezultate obținute de personalul universitar în parteneriat cu colegii din alte organizații într-unul dintre cele mai fierbinți puncte de intersecție dintre biologia și medicina modernă. Printre acestea se numără și o bază de date genetică creierul în curs de dezvoltare, care vă va permite să evaluați riscurile genetice ale bolilor; o hartă a locației tuturor neuronilor din creier și a „cablării” care îi conectează; tehnologii neurocalculatoare care permit „puterii gândirii” să controleze protezele bionice
În primul rând, câteva statistici: conform experților, până în 2050, numărul persoanelor din lume care suferă de demență - demență dobândită - poate crește de aproape trei ori și poate ajunge la 132 de milioane.Cea mai comună formă de demență este asociată cu boala Alzheimer - un neurodegenerativ. boală care se dezvoltă mai ales la bătrânețe. Iar amânarea apariției bolii cu doar 5 ani (de la 76 la 81 de ani) va reduce numărul pacienților la jumătate!
Și acesta este doar un exemplu elocvent al importanței neuroștiințelor implicate în studiul creierului - baza fizică a conștiinței noastre, subconștientului și activității mentale, unul dintre cele mai complexe și mai misterioase organe. corpul uman. Mecanismele de funcționare a creierului nu au fost pe deplin elucidate, deși în ultimul sfert de secol, datorită apariției noilor tehnologii de cercetare, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică, electroencefalografia și altele, s-au cunoscut mai multe despre biologia creierului sănătos și bolnav decât în întreaga istorie anterioară a studiului său. În ultimii zece ani, a devenit clar că cel puțin 80% din genele cunoscute în prezent sunt exprimate într-o măsură sau alta în sistemul nervos central și periferic.
Investițiile în neuroștiințe sunt estimate în prezent la miliarde de dolari. Astfel, în ultimul deceniu al secolului XX, declarat „deceniul creierului”, Congresul SUA a alocat aproximativ 3 miliarde de dolari pentru cercetare în acest domeniu. Spre comparație: aproximativ 3,7 miliarde de dolari au fost alocați în același timp pentru cercetarea genomului uman. timp; este simbolic faptul că aceste două sunt cele mai importante proiect științific mers în paralel.
Fondată în 1880, Universitatea din California de Sud este cea mai veche universitate privată de cercetare din California. În ultimii ani, conform evaluărilor autorizate, a fost inclus în mod tradițional în topul sutei cele mai bune universități pace. În prezent, peste 40 de mii de studenți studiază la universitate. În 1994, profesorul universitar D. E. Olah a primit Premiul Nobel pentru Chimie
Universitatea din California de Sud a fost lider în cercetarea creierului în ultimii ani, nu numai în Statele Unite, ci și în întreaga lume, folosind o abordare multidisciplinară unică pentru a rezolva în colaborare misterele bolilor cerebrale în moduri care nu sunt posibile în laboratoare izolate.
Deci, de câțiva ani, oamenii de știință de la Institutul de Neurogenetică poartă numele. Universitatea Zilka din California de Sud desfășoară cercetări în comun cu un grup de colaboratori de la Universitatea Yale și Institutul pentru creier. Allen. Scopul lor este de a crea o bază de date genetică completă a creierului uman în curs de dezvoltare, care să permită evaluarea risc genetic apariţia diverselor tulburări ale creierului. Astăzi, au fost deja identificați peste 300 de loci genetici asociați cu patologia sistemului nervos central; în total, Atlasul unic al transcripției genice a creierului intenționează să prezinte date despre expresia genelor pentru 15 regiuni ale creierului din 13 categorii de vârstă. Astăzi, această bază de date este cea mai mare din lume, iar din 2011 este disponibilă tuturor utilizatorilor interesați.
Universitatea din California de Sud a inițiat un proiect global de cercetare a creierului ENIGMĂ, care este condus de profesorul universitar P. Thompson și finanțat de Institutul Național de Sănătate din SUA. Astăzi, aproximativ 200 de matematicieni, geneticieni, neurobiologi și medici din peste 35 de țări ale lumii, inclusiv Rusia (de la Universitatea de Stat Novosibirsk, o serie de institute ale SB RAS, Institutul de Neurochirurgie N. N. Burdenko, Institutul de transmitere a informațiilor). numit după A. A. Kharkevich etc.). Proiectul efectuează cercetări privind structurile și funcțiile creierului și predispoziția la boli precum schizofrenia, boala Alzheimer, depresia, dependența de droguri etc. Accentul principal este pe identificarea factorilor care cauzează sau, dimpotrivă, previn o anumită boală, cum ar fi precum stilul de viață, obiceiurile alimentare și, bineînțeles, ereditatea. De exemplu, recent a fost descoperită o genă care este implicată în dezvoltarea obezității prin tulburări în funcționarea structurilor creierului.
Creierul uman conține aproximativ 100 de miliarde de celule nervoase specializate - neuroni, fiecare dintre ele având aproximativ 10 mii de sinapse care servesc la transmitere. impuls nervosîntre celule. Zone diverse creierul nostru, responsabil de gândire, percepție și senzații, este conectat prin fibre nervoase lungime totală 100 mii de mile (161 mii km)
Cea mai importantă parte a proiectului ENIGMĂ este Conectomul– un proiect pentru studiul sistemului de conducere al creierului. Însuși conceptul de „conectom” a fost introdus prin analogie cu conceptul de „genom” pentru descriere completa structurile conexiunilor din sistemul nervos. Pe parcursul proiectului Conectomul va fi creată o hartă cu patru dimensiuni (a patra dimensiune este timpul) a locației tuturor neuronilor din creier și a „cablajelor” care îi conectează, descriind toate cele 100 de trilioane. posibile interacțiuniîntre celule. Acest proiect, în care toate rezultatele imagistică a creierului vor fi combinate într-o singură hartă, poate fi numit pe bună dreptate „Wikipedia creierului”. Ca urmare, va fi posibilă stabilirea variabilității și predeterminarea genetică a neuronilor, monitorizarea interacțiunilor acestora în timp real și, de asemenea, identificarea prezenței patologiilor neuronale.
Ca orice celulă, fiecare tip de neuron folosește un set specific de gene pentru a-și crea mașinile moleculare; Neuronii care interacționează succesiv formează așa-numitele circuite neuronale (cel mai simplu exemplu este un arc reflex). Înțelegerea tuturor nuanțelor modului în care funcționează circuitele neuronale ar trebui, de asemenea, să ajute la înțelegerea patogenezei bolilor creierului, ceea ce va face diagnosticul lor mai eficient. La urma urmei, atunci va fi posibil să recunoaștem procese patologice nu numai pe baza simptomelor, și căutarea bolilor literalmente la nivelul sinapselor individuale.
Astăzi, au fost descrise aproximativ o duzină și jumătate de soiuri de boli mintale. Este posibil ca în următorul deceniu, când se va ști în ce stadiu și în ce loc sunt activate și oprite genele care redirecționează activitatea sinaptică în direcția „greșită”, numărul bolilor identificate să crească cu unul sau două ordine de magnitudinea. Tratamentul va deveni mai personalizat, și în caz diagnostic precoce se va putea corecta astfel de procese „greșite” cu reabilitare completă rabdator.
În limitele proiectului ENIGMĂ O gamă uriașă de date genetice și de imagini ale creierului a fost deja colectată - aproximativ 50 de mii de vizualizări ale creierului de la 33 de mii de oameni din peste trei duzini de țări din întreaga lume! Colectarea unui astfel de material astăzi nu este atât de dificilă, dar pentru a descifra și interpreta aceste fluxuri uriașe de informații, sunt necesare supercalculatoare și specialiști în lucrul cu date „mari” – bioinformaticieni. Știința modernă este în mod fundamental capabilă de astfel de sarcini, așa că este posibil ca în viitorul apropiat fiecare dintre noi să devină proprietarul unei „unități flash” pe care să fie înregistrată nu numai decodarea genomului nostru, ci și personalitatea noastră.
Deja astăzi, cercetările asupra sistemului de conducere al creierului oferă speranța de a face viața mai ușoară pacienților cu leziuni grave ale creierului rezultate din traume. Vorbim despre tehnologia neurocomputerelor (așa-numita interfață creier-calculator), care permite unei persoane paralizate să controleze proteze bionice, de exemplu, un braț mecanic, „cu puterea gândirii”.
Profesorul Zelman:„Pe 17 aprilie 2012, am efectuat pentru prima dată o intervenție chirurgicală pe o pacientă cu o împușcare la nivelul coloanei cervicale, suferind de tetraplegie - afectarea capacității motorii a tuturor celor patru membre. În creierul pacientului au fost implantate cipuri electronice speciale, fiecare având 96 de senzori care citesc semnale. activitatea creierului; Prin antene, aceste informații sunt transmise unui computer care controlează funcționarea unui braț bionic special conceput. În prezent, șase pacienți au fost operați în acest mod în Statele Unite. Această lucrare este finanțată de Departamentul de Apărare al SUA”.
Una dintre problemele cu astfel de tehnologii creier-calculator este alegerea semnalelor creierului care ar trebui folosite pentru a controla protezele bionice. Potrivit unui număr de cercetători, este necesar să se citească activitatea celulelor nervoase din cortexul motor al creierului, care este direct responsabil pentru mișcări - în acest caz feedback-uri se formează la nivelul acţiunii în sine. Există însă o altă abordare, în care se acordă preferință nu acțiunii în sine, ci intenției de a o face! Ideea instalării de cipuri în zona cortexului medial, implicate în planificarea acțiunii, îi aparține colegului lui Zelman, profesorul R. Anderson de la Institutul de Tehnologie din California.
Richard Anderson a petrecut ultimii 25 de ani cercetând creierul în căutarea unor grupuri de neuroni a căror activitate poate fi folosită pentru a controla mișcările unui membru artificial. Era sigur că acest lucru nu necesita informații despre mișcarea în sine, deoarece fiecare dintre ele era furnizat în conectom de sute de mii de conexiuni neuronale care erau greu de urmărit. În acest sens, însăși intenția de a face cutare sau cutare acțiune este mult mai promițătoare, iar Anderson a descoperit în cele din urmă în fosa craniană posterioară, lângă analizatoare vizuale, zona în care se formează.
Și într-adevăr, la ceilalți cinci pacienți la care cipul a fost implantat în zona cortexului motor, coordonarea s-a dovedit a fi mult mai proastă; au ratat mai des atunci când făceau o mișcare, de exemplu, atunci când ridicau o cutie de suc. Dar de asemenea o problema mare este că până acum toate aceste membre bionice sunt folosite doar ca parte a experimentelor care se termină mai devreme sau mai târziu. Cipurile implantate în creier sunt percepute de acesta din urmă ca un corp străin și în cele din urmă devin încapsulate și pierd legătura cu neuronii. Cu toate acestea, esența acestor lucrări este că ele arată posibilitatea fundamentală de a face viața mai ușoară pacienților complet paralizați folosind o interfață creier-calculator.
...Revenind la boala Alzheimer, să ne amintim că creierul oameni sanatosi pierde mai puțin de 1% din greutatea sa pe an, iar această pierdere este compensată datorită regenerării tisulare sub influență activitate mentala. Simptomele bolii Alzheimer încep să apară atunci când se pierde 10% din țesutul cerebral și conditii normale acesta este un proces ireversibil. Cu toate acestea, până în prezent, oamenii de știință au descoperit deja 9 gene care pot accelera și încetini dezvoltarea acestei boli, inclusiv Apoe4, care este principalul factor de risc pentru această formă cea mai frecventă. demență senilă(substanțele capabile să transforme proteina „agresivă” Apoe4 codificată de această genă într-o izoformă mai sigură sunt deja testate pe animale).
Mai mult: astăzi, oamenii de știință de la Universitatea din California de Sud, împreună cu colegii lor de la Universitatea Wake Forest (Carolina de Nord), lucrează la „înregistrarea” informațiilor stocate în creier, datorită cărora creierul unei persoane care suferă de boala Alzheimer poate fi „repornit”, revenind, cel puțin temporar, amintiri pierdute. Acest rezultat, care pare fantastic și astăzi, este doar o dovadă clară a succeselor care stiinta moderna realizat în studiul creierului - organ care timp de secole a fost considerat potrivit doar pentru funcția de răcire a sângelui!
În ciuda progresului semnificativ în studiul creierului în ultimii ani, o mare parte din funcționarea acestuia rămâne încă un mister. Funcționarea celulelor individuale este destul de bine explicată, dar înțelegerea modului în care funcționează creierul în ansamblu prin interacțiunea a mii și milioane de neuroni este disponibilă doar într-o formă foarte simplificată și necesită cercetări suplimentare aprofundate.
YouTube enciclopedic
1 / 5
✪ Creierul. Structură și funcții. Lecție video de biologie clasa a VIII-a
✪ Cum funcționează creierul
✪ Creierul
✪ Anatomia umană. Creier.
✪ Lecția de biologie nr.45. Structura și funcțiile unor părți ale creierului.
Subtitrări
Creierul ca organ vertebrat
Creierul este partea principală a sistemului nervos central. Putem vorbi despre prezența unui creier în sens strict doar în raport cu vertebrate, începând cu peștii. Cu toate acestea, acest termen este folosit oarecum vag pentru a desemna structuri similare ale nevertebratelor foarte organizate - de exemplu, la insecte, „creierul” este uneori numit acumularea de ganglioni ai inelului nervos perifaringian. Când descriu organisme mai primitive, ei vorbesc mai degrabă despre ganglionii cefalici decât despre creier.
Greutatea creierului ca procent din greutatea corporală este de 0,06-0,44% la peștii cartilaginoși moderni, 0,02-0,94% la peștii osoși, 0,29-0,36% la amfibienii cu coadă, 0,0 la amfibienii fără coadă.50-0,73%. La mamifere, dimensiunile relative ale creierului sunt mult mai mari: la cetaceele mari 0,3%; la cetacee mici - 1,7%; la primate 0,6-1,9%. La om, raportul dintre masa creierului și masa corporală este în medie de 2%.
Creierul mamiferelor din ordinul cetacee, proboscidee și primate are cea mai mare dimensiune. Cel mai complex și funcțional creier este considerat a fi cel al Homo sapiens.
Țesut cerebral
Creierul este închis într-o înveliș durabilă a craniului (cu excepția organismelor simple). În plus, este acoperit cu membrane (lat. meninge) din țesut conjunctiv - dur (lat. dura mater) și moale (lat. pia mater), între care se află o membrană vasculară, sau arahnoidă (lat. arachnoidea). Între membrane și suprafața creierului și a măduvei spinării există lichid cefalorahidian (numit adesea lichid cefalorahidian) - lichid cefalorahidian (lat. lichior). Lichidul cefalorahidian este, de asemenea, conținut în ventriculii creierului. Excesul din acest lichid se numește hidrocefalie. Hidrocefalia poate fi congenitală (mai des) sau dobândită.
Celule nervoase
Până acum, se știa că celulele nervoase erau restaurate doar la animale. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit recent că în partea creierului uman care este responsabilă pentru simțul mirosului, neuronii maturi sunt formați din celule precursoare. Într-o zi, ei ar putea fi capabili să „repare” un creier deteriorat. Celulele stem situate în creier încetează să se divizeze, unele secțiuni ale cromozomilor sunt reactivate și încep să se formeze structuri și conexiuni specifice neuronilor. Din acest moment, celula poate fi considerată un neuron cu drepturi depline. Până în prezent, sunt cunoscute doar 2 zone de creștere neuronală activă. Una dintre ele este zona de memorie. Celălalt include zona creierului responsabilă de mișcare. Aceasta explică restaurarea parțială și completă în timp a funcțiilor corespunzătoare după deteriorarea acestei zone a creierului.
Rezerva de sânge
Funcționarea neuronilor creierului necesită o cheltuială semnificativă de energie, pe care creierul o primește prin rețeaua de alimentare cu sânge. Creierul este alimentat cu sânge din bazinul a trei artere mari - două artere carotide interne (lat. a. carotis interna) și artera principală (lat. a. basilaris). În cavitatea craniană, artera carotidă internă are o continuare sub forma arterelor cerebrale anterioare și medii (lat. aa. cerebri anterior et media). Artera bazilară este situată pe suprafața ventrală a trunchiului cerebral și este formată prin confluența arterelor vertebrale drepte și stângi. Ramurile sale sunt arterele cerebrale posterioare. Cele trei perechi de artere enumerate (anterior, mijlociu, posterior), anastomozându-se între ele, formează cercul arterial (Willisian). Pentru a face acest lucru, arterele cerebrale anterioare sunt conectate între ele prin artera comunicantă anterioară (lat. a. communicans anterior), iar între carotida internă (sau uneori cerebrală mijlocie) și arterele cerebrale posterioare, pe fiecare parte, există un artera comunicantă posterioară (lat. aa. communicans posterior). Absența anastomozelor între artere devine vizibilă odată cu dezvoltarea patologiei vasculare (accidentele vasculare cerebrale), când, din cauza lipsei unui cerc închis de alimentare cu sânge, zona afectată crește. În plus, sunt posibile numeroase opțiuni structurale (cerc deschis, divizarea atipică a vaselor cu formarea trifurcației etc.). Dacă activitatea neuronilor într-unul dintre departamente crește, crește și aportul de sânge în zona respectivă. Metodele neinvazive de neuroimagistică, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică funcțională și tomografia cu emisie de pozitroni, fac posibilă înregistrarea modificărilor activității funcționale ale zonelor individuale ale creierului.
Există o barieră hemato-encefalică între sânge și țesutul cerebral, care asigură permeabilitatea selectivă a substanțelor din patul vascular în țesutul cerebral. În unele zone ale creierului, această barieră este absentă (regiune hipotalamică) sau diferă de alte părți, ceea ce se datorează prezenței unor receptori specifici și a unor formațiuni neuroendocrine. Această barieră protejează creierul de multe tipuri de infecții. În același timp, multe medicamente care sunt eficiente în alte organe nu pot pătrunde în bariera creierului.
Funcții
Funcțiile creierului includ procesarea informațiilor senzoriale din simțuri, planificarea, luarea deciziilor, coordonarea, controlul motor, emoțiile pozitive și negative, atenția, memoria. Creierul uman funcționează funcţie superioară- gândire. Una dintre funcțiile creierului uman este percepția și generarea vorbirii.
Părți ale creierului
Cortexul este format din două emisfere conectate printr-un mănunchi de fibre nervoase - corpul calos. Emisfera stângă este responsabilă pentru jumătatea dreaptă a corpului, dreapta - pentru stânga. La om, emisfera dreaptă și stângă au funcții diferite.
Semnalele vizuale intră în cortexul vizual (în lobul occipital), semnalele tactile intră în cortexul somatosenzorial (lobul parietal), semnalele olfactive pătrund în cortexul olfactiv etc. În zonele asociative ale cortexului sunt semnale senzoriale de diferite tipuri (modalități). integrat.
Pe de o parte, există o localizare a funcțiilor în părți ale creierului, pe de altă parte, toate sunt conectate într-o singură rețea.
Plastic
Creierul are proprietatea plasticității. Dacă unul dintre departamentele sale este afectat, alte departamente, după un timp, pot compensa funcția sa. Plasticitatea creierului joacă, de asemenea, un rol în învățarea de noi abilități.
Dezvoltare embrionară
Dezvoltarea embrionară a creierului este una dintre cheile pentru înțelegerea structurii și funcțiilor acestuia.
Creierul se dezvoltă din partea rostrală a tubului neural. Majoritatea creierului (95%) provine din placa pterigoidiană.
Embriogeneza creierului trece prin mai multe etape.
- Etapa a trei vezicule cerebrale - la om, la începutul celei de-a patra săptămâni de dezvoltare intrauterină, capătul rostral al tubului neural formează trei vezicule: prosencefal (prosencefal), mezencefal (mezencefal), rombencefal (creier în formă de diamant sau primar). creier posterior).
- Stadiul a cinci vezicule cerebrale - la om, la începutul celei de-a noua săptămâni de dezvoltare intrauterină, Prosencefalul este în cele din urmă împărțit în Telencefal (endbrain) și Diencephalon (midencephalon), Mezencephalon este păstrat și Rhombencephalon este împărțit în Metencephalon (hindbrain) și Mielencefal (medulla oblongata).
În timpul formării celei de-a doua etape (de la a treia până la a șaptea săptămâni de dezvoltare), creierul uman capătă trei coturi: mezencefal, cervical și pavaj. În primul rând, flexurile media-cerebrale și pontine se formează simultan și într-o direcție, apoi flexura cervicală se formează în direcția opusă. Ca rezultat, creierul liniar „se pliază” în zig-zag.
În timpul dezvoltării creierului uman, se poate observa o anumită similitudine între filogeneză și ontogeneză. În procesul de evoluție al lumii animale, s-a format mai întâi telencefalul, iar apoi mezencefalul. Creierul anterior este o formațiune de creier mai nouă din punct de vedere evolutiv. De asemenea, în timpul dezvoltării intrauterine a unui copil, creierul posterior este mai întâi format ca parte a creierului cea mai veche din punct de vedere evolutiv, apoi creierul mediu și apoi creierul anterior. După naștere, de la copilărie până la vârsta adultă, apare o complicație organizatorică a conexiunilor neuronale din creier.
Metode de cercetare
Ablații
Una dintre cele mai vechi metode de cercetare a creierului este tehnica de ablație, care constă în îndepărtarea uneia dintre părțile creierului, iar oamenii de știință observă modificările la care duce o astfel de operație.
Nu orice zonă a creierului poate fi îndepărtată fără a ucide organismul. Astfel, multe părți ale trunchiului cerebral sunt responsabile de funcțiile vitale, cum ar fi respirația, iar deteriorarea acestora poate provoca moartea imediată. Cu toate acestea, deteriorarea multor părți, deși afectează viabilitatea corpului, nu este fatală. Acest lucru, de exemplu, se aplică zonelor cortexului cerebral. Un accident vascular cerebral major provoacă paralizie sau pierderea vorbirii, dar corpul continuă să trăiască. O stare vegetativă, în care cea mai mare parte a creierului este mort, poate fi menținută prin nutriție artificială.
Cercetările care utilizează ablații au o istorie lungă și sunt în curs de desfășurare. Dacă oamenii de știință din trecut au îndepărtat chirurgical zone ale creierului, cercetătorii moderni folosesc substanțe toxice care dăunează selectiv țesutului cerebral (de exemplu, celulele dintr-o anumită zonă, dar nu și fibrele nervoase care trec prin el).
După ce o secțiune a creierului este îndepărtată, unele funcții se pierd, în timp ce altele sunt păstrate. De exemplu, o pisică al cărei creier este disecat deasupra talamusului păstrează multe reacții posturale și reflexe spinale. Un animal al cărui creier este disecat la nivelul trunchiului cerebral (decerebrat) își menține tonusul muscular extensor, dar își pierde reflexele posturale.
Se fac și observații asupra persoanelor cu leziuni ale structurilor creierului. Astfel, cazurile de răni prin împușcătură la cap în timpul celui de-al Doilea Război Mondial au oferit cercetătorilor informații bogate. Cercetările sunt, de asemenea, efectuate pe pacienții cu accident vascular cerebral și leziuni cerebrale din cauza traumei.
Stimulare magnetică transcraniană
În unele cazuri, electrozi subțiri (de la una la câteva sute) sunt implantați în creier, iar cercetătorii înregistrează activitatea pe o perioadă lungă de timp. În alte cazuri, electrodul este introdus în creier numai pe durata experimentului și este îndepărtat la sfârșitul înregistrării.
Folosind un electrod subțire, puteți înregistra atât activitatea neuronilor individuali, cât și potențialele locale de câmp rezultate din activitatea a multor sute de neuroni. Folosind electrozi EEG, precum și electrozi de suprafață plasați direct pe creier, este posibil să se înregistreze doar activitatea globală a unui număr mare de neuroni. Se crede că activitatea înregistrată în acest fel constă atât din potențiale de acțiune neuronale (adică impulsuri neuronale), cât și din depolarizări și hiperpolarizări sub prag.
Atunci când se analizează potențialele creierului, analiza lor spectrală este adesea efectuată și diferite componente ale spectrului au nume diferite: 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), unde gamma (include frecvența ritmurilor beta 2 și mai mari).
Stimulare electrică
O metodă pentru studierea funcției creierului este stimularea electrică a unor zone specifice. Folosind această metodă, de exemplu, a fost studiat „homunculul motor” - s-a demonstrat că prin stimularea anumitor puncte din cortexul motor este posibil să se provoace mișcarea brațului, stimulând alte puncte - mișcări ale picioarelor etc. Harta astfel obținută este numit homunculus. Diferite părți ale corpului sunt reprezentate de zone ale cortexului cerebral care diferă ca mărime. Prin urmare, homunculus are o față mare, degete mari și palme, dar un trunchi și picioare mici.
Dacă stimulezi zonele senzoriale ale creierului, poți provoca senzații. Acest lucru a fost demonstrat atât la oameni (în celebrele experimente Penfield), cât și la animale.
Stimularea electrică este folosită și în medicină - de la șocul electric, prezentat în multe filme despre ororile clinicilor de psihiatrie, până la stimularea structurilor profunde din creier, care a devenit o metodă populară de tratare a bolii Parkinson.
Alte tehnici
CT cu raze X și RMN sunt folosite pentru a studia structurile anatomice ale creierului. De asemenea, utilizate în studiile anatomice și funcționale ale creierului sunt PET, tomografia computerizată cu emisie de foton unic (SPECT) și RMN funcțional. Este posibil să vizualizați structurile creierului folosind metoda diagnosticul cu ultrasunete(ultrasunete) în prezența unei „ferestre” cu ultrasunete - un defect al oaselor craniene, de exemplu, o fontanel mare la copiii mici.
Leziuni și boli
Studiul și tratamentul leziunilor și bolilor cerebrale intră în sfera biologiei și medicinei (neurofiziologie, neurologie, neurochirurgie, psihiatrie și psihologie).
Inflamaţie meningele numita meningita (corespunzatoare la trei membrane - pahimeningita, leptomeningita si arahnoidita).
Greutatea creierului adult este în medie o cincizecime din greutatea corporală totală. În acest caz, creierul uman consumă o cincime din sângele circulant (adică o cincime din oxigen), o cincime din glucoza care intră în organism.
Greutatea medie a creierului a diferitelor viețuitoare este dată în tabel.
|
