Creier. creier uman
Animale, de obicei situate în secțiunea capului (față) a corpului și reprezentând o acumulare compactă de celule nervoase și procesele lor-dendrite. 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 marea majoritate a grupurilor Bilateria - animale simetrice bilateral. Chiar și cei mai primitivi la turbellarieni histologic non-intestinali (acum clasificați ca un tip separat Acoelomorpha) au un creier destul de complex cu un cortex, neuropil și comisuri.
Secțiuni ale creierului mamiferelor
Minte și creier
În plus, există afirmații conform cărora mintea este asemănătoare unui computer și algoritmică. Punctele de vedere ale „mintei generate de creier” și „minții asemănătoare unui computer” nu se însoțesc neapărat.
Dimensiunea creierului la mamifere
Masa cerebrală (kg) în funcție de masa corporală (M t, kg) pt diverse grupuri mamifere:
Creierul în cultură
Din cauza importanței cheie a creierului în organism, subiectul creierului este 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 studiului 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 realizat 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 senzitivo-motor 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, femeile - 1245 g. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că la bărbați este mai bine dezvoltat. Uneori greutatea creierului poate ajunge la 1800 g.
Structura
Creierul este format din 5 secțiuni principale: finala, diencefalul, creierul mijlociu, posterior și medular oblongata. Telencefalul reprezintă 80% din masa totală a creierului. S-a întins din OS frontal la occipital. Telencefalul este format din două emisfere, în care există multe brazde și circumvoluții. Este împărțit în mai mulți lobi (frontal, parietal, temporal și occipital). Distinge între subcortex și cortexul cerebral. Subcortexul este format din nuclei subcorticali reglarea diferitelor funcții ale corpului. Creierul este situat în trei fose craniene. Emisferele cerebrale ocupă fosele anterioare și mijlocii și fosa posterioară- cerebelul, sub care se află medula oblongata.
Funcții
Funcțiile diferitelor părți ale creierului sunt diferite.
telencefal
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 conectează emisfera dreaptă și stângă prin corpul calos al creierului. Neuronii formează materia cenușie, în timp ce fibrele alcătuiesc materie albă. În cadrul emisferelor cerebrale, între Lobii frontaliși diencefal, sunt localizate clustere materie cenusie. aceasta ganglionii bazali. Ganglionii sunt grupuri de neuroni care transmit informații.
diencefal
Diencefalul este împărțit în părți ventrale (hipotalamus) și dorsale (talamus, metatalamus, epitalamus). Talamusul este mediatorul în care toți stimulii primiți din lumea exterioară converg și sunt direcționați către emisferele cerebrale în așa fel încât organismul să se poată adapta adecvat unui mediu în continuă schimbare. Hipotalamusul este principalul centru subcortical pentru reglarea funcțiilor autonome ale corpului.
mezencefal
Se extinde de la marginea anterioară a puțului până la căile optice și corpii papilari. Este format din picioarele creierului mare și cvadrigemina. Prin mezencefal toate trec poteci ascendente spre cortexul cerebral și cerebel și coborând, purtând impulsuri către medula oblongata și măduva spinării. Este important pentru procesarea impulsurilor nervoase de la receptorii vizuali și auditivi.
Cerebel și punte
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 brazde. 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 tuberculii vizuali și este conectat la al patrulea ventricul, care comunică cu spațiul subarahnoidian. Lichiorul, situat în ventriculi, circulă în arahnoidă.
Funcții mari (terminale) ale creierului
Datorită muncii creierului, o persoană poate gândi, simți, auzi, vedea, atinge, se mișcă. Creierul mare (final) controlează toate elementele vitale procese importante care apar în corpul uman și este, de asemenea, „recipientul” tuturor abilităților noastre intelectuale. Din lumea animalelor, omul, în primul rând, distinge vorbire dezvoltatăși capacitatea de a gândire abstractă, adică capacitatea de a gândi în categorii morale sau logice. Numai în mintea umană pot apărea diverse idei, de exemplu, politice, filozofice, teologice, artistice, tehnice, creative.
În plus, creierul reglează și coordonează munca 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 cu o contracție de o anumită forță și durată. Impulsurile sunt trimise la creier de la diverse corpuri simțurile, provocând reacțiile necesare, de exemplu, întoarcerea capului în direcția din care se aude zgomotul.
Emisfera stângă a creierului controlează jumătatea dreaptă a corpului, iar emisfera dreaptă controlează partea stângă. Cele două emisfere se completează reciproc.
Creierul amintește Nuc, în el se disting trei secțiuni mari - trunchiul, secțiunea subcorticală și cortexul cerebral. Suprafața totală a cortexului crește datorită numeroaselor brazde, care împart întreaga suprafață a emisferei în circumvoluții și lobi convexe. Trei sulci principale - central, lateral și parietal-occipital - împart fiecare emisferă în patru lobi: frontal, parietal, occipital și temporal. Zonele individuale ale cortexului cerebral au diferite valoare functionala. Impulsurile de la formațiunile receptorilor pătrund în cortexul cerebral. 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 formează senzații specifice unui anumit analizator (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, iar atunci când este stimulată, apare mișcarea. Acest lucru poate fi demonstrat printr-un exemplu simplu: atunci când o flacără de lumânare se apropie, receptorii de durere și de căldură ai degetelor încep să trimită semnale, atunci neuronii analizorului corespunzător identifică aceste semnale ca durere cauzată de o arsură, iar mușchii sunt „ ordonat” să retragă mâna.
Zone de asociere
Zonele asociative 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 cu acestea. Astfel, zonele asociative sunt implicate în procesele de gândire, memorare și învățare.
Lobii telencefalului
Telencefalul este împărțit în lobi frontal, occipital, temporal și parietal. În lobul frontal există zone de intelect, capacitatea de 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 organism. Funcțiile altor părți ale creierului, în primul rând, includ controlul și transmiterea impulsurilor, multe funcții vitale - reglează metabolismul hormonal, metabolismul, reflexele etc.
Pentru functionare normala creierul are nevoie de oxigen. De exemplu, dacă în timpul unui stop cardiac sau a unei leziuni a arterei carotide, circulatia cerebrala, apoi după câteva secunde persoana își pierde cunoștința, iar după 2 minute, celulele creierului încep să moară.
Funcțiile diencefalului
Tuberculul vizual (talamusul) și hipotalamusul (hipotalamusul) sunt părți ale diencefalului. Impulsurile de la toți receptorii corpului intră în nucleele talamusului. Informațiile primite în talamus sunt procesate 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 este formațiuni nervoase situat pe partea mediană a telencefalului. Această zonă nu a fost încă pe deplin explorată. Se presupune că sistemul limbic și hipotalamusul pe care îl controlează sunt responsabile pentru multe dintre sentimentele și dorințele noastre, de exemplu, setea și foamea, frica, agresivitatea și dorința sexuală apar sub influența lor.
Funcțiile trunchiului cerebral
Trunchiul cerebral este o parte filogenetic antică a creierului, constând din creierul mediu, creierul posterior și medula oblongata. Mezencefalul conține vizualul primar și centrii auditivi. Cu participarea lor, se realizează reflexe de orientare către lumină și sunet. În medula oblongata există centre pentru reglarea respirației, a activității cardiovasculare, a funcțiilor organele digestive precum si 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. Impulsurile vin la cerebel de la toți receptorii care sunt iritați în timpul mișcărilor corpului. Funcția cerebelului poate fi afectată de ingestia de alcool sau alte substanțe care provoacă amețeli. Prin urmare, sub influența intoxicației, oamenii nu sunt capabili să-și coordoneze mișcările în mod normal. LA anul trecut există tot mai multe dovezi că cerebelul joacă un rol în activitate cognitivă persoană.
nervi cranieni
Inafara de 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 muşchii de mestecat; 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, mușchii acestuia, glanda parotida, papilele gustative ale limbii; X pereche - nervul vag-este impartit intr-un numar de ramuri care inerveaza plamanii, inima, intestinele, le regleaza functiile; Perechea a XI-a - nerv accesoriu - inervează mușchii centurii scapulare. Fuziunea nervilor spinali are ca rezultat XII cuplu - nervul hipoglos- inervează mușchii limbii și aparatul sublingual.
Cu toate acestea, acest termen este oarecum folosit pentru a se referi la structuri similare ale nevertebratelor foarte organizate - de exemplu, la insecte, „creierul” este uneori numit acumularea de ganglioni ai inelului nervos perifaringian. Când descriem organisme mai primitive, se vorbește despre ganglionii capului, nu 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 și 0 la peștii fără coadă, 50-0,73%. La mamifere, dimensiunea relativă a creierului este mult mai mare: 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%.
Cea mai mare dimensiune este creierul mamiferelor ordinelor cetacee, proboscide, primate. Cel mai dificil și creierul funcțional considerat creierul unei persoane rezonabile.
Masa medie a creierului la diferite ființe vii este prezentată în tabel.
|
|
|
țesuturile creierului
Creierul este închis într-o înveliș puternică a craniului (cu excepția organismelor simple). În plus, este acoperit cu cochilii (lat. meninge) de țesut conjunctiv - tare (lat. dura mater) și moale (lat. pia mater), între care se află o cochilie vasculară, sau arahnoidă (lat. arachnoidea). Între membrane și suprafața creierului și a măduvei spinării se află lichidul cefalorahidian (numit adesea cefalorahidian) - lichidul cefalorahidian (lat. lichior). Lichidul cefalorahidian se găsește și în ventriculii creierului. Un exces din acest lichid se numește hidrocefalie. Hidrocefalia este congenitală (mai des) și 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 creierului uman care este responsabilă de miros, neuronii maturi sunt formați din celulele progenitoare. Celulele stem din creier încetează să se divizeze, are loc reactivarea unor secțiuni de cromozomi, 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 activă a neuronilor. Una dintre ele este zona de memorie. Celălalt include zona creierului responsabilă de mișcare. Aceasta explică recuperarea parțială și completă în timp a funcțiilor corespunzătoare după afectarea acestei părți 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 se continuă sub forma arterelor cerebrale anterioare și medii (lat. aa. cerebri anterior et media). Artera principală 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. Aceste trei perechi de artere (anterior, mijlociu, posterior), anastomozându-se între ele, formează un cerc 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, cerebrala mijlocie) și cea 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 variante ale structurii (cerc deschis, diviziunea atipică a vaselor de sânge cu formarea trifurcației și altele). Dacă activitatea neuronilor într-unul dintre departamente crește, crește și aportul de sânge în această zonă. Înregistrați modificările în activitatea funcțională secțiuni individuale a creierului permite astfel de metode de neuroimagistică neinvazivă precum imagistica prin rezonanță magnetică funcțională și tomografia cu emisie de pozitroni.
Există o barieră hemato-encefalică între sânge și țesuturile creierului, care asigură permeabilitatea selectivă a substanțelor din pat vascular, în țesutul cerebral. În unele părți ale creierului, această barieră este absentă (regiune hipotalamică) sau diferă de alte părți, ceea ce este asociat cu prezența receptorilor specifici și a formațiunilor 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 creier prin barieră.
Cu o masă de aproximativ 2% din greutate totală organism, creierul adult consumă 15% din volumul sanguin circulant, folosind 50% din glucoza produsă de ficat și intră în sânge.
Funcții
Departamentele creierului
Principalele părți ale creierului uman
- Creierul romboid (spate).
- înapoi (de fapt înapoi)
- puntea (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)
- înapoi (de fapt înapoi)
Cavitatea creierului romboid este ventriculul IV (în partea de jos există găuri care îl leagă de ceilalți trei ventriculi ai creierului, precum și de spațiul subarahnoidian).
- mezencefal
- cavitatea mezencefală - apeductul creierului (apeductul Sylvius)
- picioare ale creierului
- creierul anterior este format din diencefal și telencefal.
- intermediar (prin acest departament se comută toate informațiile care vin din părțile inferioare ale creierului către emisferele cerebrale). Cavitatea diencefalului este ventriculul III.
- epitalamus
- lesă
- dungă gri
- hipotalamus (centrul sistemului nervos autonom)
- infundibul hipofizar
- epitalamus
- finit
- nuclei bazali (striat)
- gard
- "creier olfactiv"
- bulbul olfactiv (trece nervul olfactiv)
- tractul olfactiv
- cavitatea telencefalului - lateral (ventriculi I și II)
- nuclei bazali (striat)
- intermediar (prin acest departament se comută toate informațiile care vin din părțile inferioare ale creierului către emisferele cerebrale). Cavitatea diencefalului este ventriculul III.
Semnalele circulă către și dinspre creier prin măduva spinării, care controlează corpul, și prin nervii cranieni. Semnalele senzoriale (sau aferente) vin de la organele de simț la nucleii subcorticali (adică, precedând cortexul cerebral), apoi la talamus și de acolo la secțiunea superioară - cortexul cerebral.
Cortexul este format din două emisfere, interconectate printr-un mănunchi de fibre nervoase - corpul calos (corpus calos). Emisfera stângă este responsabilă de jumătatea dreaptă corp, 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 (în lobul parietal), olfactiv - în cortexul olfactiv etc. În zonele asociative ale cortexului are loc integrarea semnalelor senzoriale tipuri diferite(modalități).
Pe de o parte, există o localizare a funcțiilor în regiunile 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 își pot compensa funcția după un timp. Plasticitatea creierului joacă, de asemenea, un rol în învățarea de noi abilități.
Dezvoltarea embrionară
Dezvoltarea embrionară a creierului este una dintre cheile pentru înțelegerea structurii și funcțiilor acestuia.
Creierul se dezvoltă din porțiunea rostrală a tubului neural. Majoritatea creierului (95%) este un derivat al plăcii pterigoide.
Embriogeneza creierului trece prin mai multe etape.
- Etapa a trei bule cerebrale - la om, la începutul celei de-a patra săptămâni de dezvoltare intrauterină, capătul rostral al tubului neural formează trei bule: prosencefal (prosencefal), mezencefal (mezencefal), rombencefal (creier romboid sau creier posterior primar). ).
- Etapa de cinci bule cerebrale - la om, la începutul celei de-a noua săptămâni de dezvoltare intrauterină, Prosencefalul se împarte în cele din urmă în Telencefal (telencefal) și Diencefal (intercerebral), Mezencefalul este păstrat, iar Rhombencephalon se împarte în Metencefal (creier posterior) și Mielencefal (medulla oblongata).
În procesul de formare a celei de-a doua etape (de la a treia până la a șaptea săptămână de dezvoltare), creierul uman capătă trei coturi: mezencefal, cervical și punte. În primul rând, flexurile mezencefal și pontine se formează simultan și într-o direcție, apoi - și în direcția opusă - flexura cervicală. Ca rezultat, creierul liniar „se pliază” în zig-zag.
Odată cu dezvoltarea creierului uman, se poate observa o anumită similitudine între filogeneză și ontogeneză. În procesul de evoluție al lumii animale, telencefalul a fost primul care s-a format, iar apoi mezencefalul. Creierul anterior este o formare evolutivă mai nouă a creierului. De asemenea, în dezvoltarea intrauterina al 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. Dupa nastere cu pruncie până la vârsta adultă, există o complicație organizațională a conexiunilor neuronale în creier.
Metode de cercetare
Ablații
Unul dintre cele mai vechi metode Cercetarea creierului este o tehnică de ablație, care constă în faptul că una dintre secțiunile creierului este îndepărtată, 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. Deci, multe părți ale trunchiului cerebral sunt responsabile pentru vital caracteristici importante, cum ar fi respirația, iar înfrângerea lor poate provoca moartea imediată. Cu toate acestea, înfrângerea multor departamente, deși afectează viabilitatea organismului, nu este fatală. Acest lucru, de exemplu, se aplică zonelor cortexului cerebral. Un accident vascular cerebral masiv 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.
Cercetarea ablației are o istorie lungă și este în desfășurare. În timp ce oamenii de știință din trecut au îndepărtat zone ale creierului chirurgical, cercetătorii moderni le folosesc substante toxice, afectând selectiv țesutul cerebral (de exemplu, celulele dintr-o anumită zonă, dar nu fibrele nervoase care trec prin aceasta).
După îndepărtarea unei părți a creierului, unele funcții se pierd, în timp ce altele sunt păstrate. De exemplu, o pisică al cărei creier a fost disecat deasupra talamusului păstrează multe răspunsuri posturale și reflexe spinale. Un animal al cărui creier este disecat la nivelul trunchiului cerebral (decerebrat) menține tonusul mușchilor extensori, 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. De asemenea, sunt efectuate studii pe pacienți cu accident vascular cerebral și cu leziuni cerebrale ca urmare a 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 setari ambulatoriu. Pulsul magnetic generat de TMS este un câmp magnetic în schimbare rapidă care este produs în jurul bobinei electromagnetice în timpul trecerii curentului în ea. 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 1) focale, ceea ce face posibilă stimularea selectivă a unor zone mici ale cortexului sau 2) difuză, ceea ce vă permite să stimulați simultan diferite departamente latra.
Când este stimulat în cortexul motor, TMS provoacă contracția anumitor mușchi periferici în conformitate cu reprezentarea lor topografică în cortex. Metoda permite 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 permit înregistrarea descărcărilor neuronilor individuali, sau folosind electroencefalografia (o tehnică de deturnare a potențialelor cerebrale de la suprafața capului).
Electrodul subțire poate fi din metal (acoperit cu un material izolator care expune doar vârful ascuțit) sau sticlă. Microelectrodul de sticlă este un tub subțire umplut cu soluție salină în interior. Electrodul poate fi atât de subțire încât să pătrundă în interiorul celulei și să permită înregistrarea potențialelor intracelulare. O altă modalitate de a înregistra activitatea neuronilor, extracelular -
„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 al Novosibirsk universitate de stat, absolvent al Institutului Medical din Novosibirsk, este astăzi unul dintre primii trei anestezologi americani. Universitatea din California de Sud (Los Angeles, SUA), unde V. L. Zelman conduce Departamentul de Anestezie și Terapie Intensivă, este unul dintre liderii în domeniul neuroștiinței din SUA și participă la o serie de proiecte majore de cercetare a creierului, precum ca ENIGMA. În prelegerea sa la NSMU și într-un interviu cu 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 baza de date genetică creierul în curs de dezvoltare, care va permite evaluarea riscurilor genetice ale bolilor; o hartă a locației în creier a tuturor neuronilor 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 care suferă de demență, demență dobândită, s-ar putea aproape tripla în lume și ajunge la 132 de milioane.Cea mai comună formă de demență este asociată cu boala Alzheimer, o boală neurodegenerativă care se dezvoltă în principal la vârsta înaintată. Iar amânarea apariției bolii cu doar 5 ani (de la 76 de ani la 81 de ani) va reduce numărul pacienților la jumătate!
Și acesta este doar un exemplu elocvent al importanței neuroștiințelor care studiază creierul - 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 sunt pe deplin înțelese, 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 unui creier sănătos și bolnav. decât în întreaga istorie anterioară a studiului său. În ultimii zece ani, însă, a devenit clar că cel puțin 80% din genele cunoscute astăzi sunt exprimate într-o oarecare măsură în sistemul nervos central și periferic.
Investițiile în neuroștiințe sunt acum estimate la miliarde de dolari. Astfel, în ultimul deceniu al secolului al XX-lea, 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 pentru studiul genomului uman la acelasi timp; este simbolic faptul că aceste două sunt cele mai importante proiect științific a mers în paralel.
Universitatea din California de Sud, fondată în 1880, este cea mai veche universitate privată de cercetare din California. În ultimii ani, conform ratingurilor autorizate, a fost inclus în mod tradițional în prima sută universități de top pace. Acum, 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 deschis calea în cercetarea asupra creierului în ultimii ani, nu numai în Statele Unite, ci la nivel global, cu o abordare multidisciplinară unică, care permite soluții colaborative la misterele bolilor cerebrale în moduri pe care laboratoarele izolate nu le pot face.
Deci, de câțiva ani, oamenii de știință de la Institutul de Neurogenetică. Zilka de la Universitatea din California de Sud efectuează cercetări în comun cu un grup de angajați de la Universitatea Yale și de la Institutul creierului. Allen. Scopul lor este de a crea o bază de date genetică completă a creierului uman în curs de dezvoltare, care ne va permite să evaluăm risc genetic apariţia diverselor tulburări ale creierului. Până în prezent, au fost deja identificați peste 300 de loci genetici asociați cu patologia sistemului nervos central; în total, este planificat să se prezinte date despre expresia genelor pentru 15 regiuni ale creierului din 13 categorii de vârstă în Atlasul unic al transcripției genelor cerebrale. Deja astăzi această bază de date este cea mai mare din lume, iar din 2011 este disponibilă tuturor utilizatorilor interesați.
Universitatea din California de Sud lansează 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. Aproximativ 200 de matematicieni, geneticieni, neurobiologi și medici din peste 35 de țări ale lumii, inclusiv Rusia (de la Universitatea de Stat din Novosibirsk, o serie de institute ale filialei siberiene a Academiei Ruse de Științe, Institutul de Neurochirurgie N. N. Burdenko, Institutul de Probleme de transmitere a informațiilor numite după A. A. Kharkevich etc.). În cadrul proiectului se efectuează studii privind structurile și funcțiile creierului și predispoziția la boli precum schizofrenia, boala Alzheimer, depresia, dependența de droguri etc. O atenție principală este acordată identificării factorilor care cauzează sau, dimpotrivă, preveniți o anumită boală, cum ar fi stilul de viață, obiceiurile alimentare și, desigur, ereditatea. De exemplu, recent a fost descoperită o genă care este implicată în dezvoltarea obezității prin tulburări în funcționarea structurilor creierului.
În creierul uman există 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. Diverse parcele ale creierului nostru, responsabil de gândire, percepție și senzații, sunt conectate prin fibre nervoase lungime totalăîn 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 „genă” pentru descriere completa structuri de conexiune în sistemul nervos. Pe parcursul proiectului Conectomul o hartă în patru dimensiuni (a patra dimensiune - timp) a locației în creier a tuturor neuronilor și a „cablării” care îi conectează, descriind toate cele 100 de trilioane posibile interacțiuniîntre celule. Acest proiect, care va combina toate rezultatele imagistică a creierului într-o singură hartă, poate fi numit pe bună dreptate „Wikipedia creierului”. Ca urmare, se va putea stabili variabilitatea și predestinarea genetică a neuronilor, urmărirea interacțiunilor acestora în timp real și 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 interacţionează secvenţial formează aşa-numitele circuite neuronale (cel mai simplu exemplu este un arc reflex). Înțelegerea tuturor nuanțelor activității circuitelor neuronale ar trebui, de asemenea, să ajute la înțelegerea patogenezei bolilor creierului, ceea ce va face diagnosticul lor mai eficient. Căci atunci se va putea recunoaște procese patologice nu numai pe baza simptomelor, și căutarea bolilor literalmente la nivelul sinapselor individuale.
Până în prezent, 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 sau oprite genele care redirecționează activitatea sinaptică în direcția „greșită”, numărul bolilor identificate să crească cu unul sau două ordine. de magnitudine. În același timp, tratamentul va deveni mai personalizat, iar în cazul 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 imagistică cerebrală a fost deja colectată - aproximativ 50 de mii de imagini ale creierului a 33 de mii de oameni din peste trei duzini de țări ale lumii! 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” – bioinformatica. Știința modernă este în principiu deja 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, studiile asupra sistemului de conducere al creierului dau speranță de a face viața mai ușoară pacienților cu leziuni grave ale creierului ca urmare a unei traume. Vorbim de 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 prima operație la un pacient cu o împușcare la nivelul coloanei cervicale, suferind de tetraplegie, o încălcare a capacității motorii a tuturor celor patru membre. În creierul pacientului au fost introduse 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. Până acum, șase pacienți au fost operați în acest mod în Statele Unite. Această lucrare este finanțată de Departamentul de Apărare al SUA”
Una dintre problemele unor astfel de tehnologii neurocalculatoare este alegerea semnalelor cerebrale care trebuie folosite pentru controlul protezelor bionice. Potrivit unor cercetători, este necesar să se citească activitatea celulelor nervoase ale cortexului motor al creierului, care este direct responsabil pentru mișcări, în acest caz. părere format la nivelul actiunii propriu-zise. 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 mijlociu implicat în planificarea acțiunii îi aparține colegului lui Zelman, profesorul R. Anderson de la Institutul de Tehnologie din California.
Richard Anderson a cercetat creierul în ultimii 25 de ani 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 necesită informații despre mișcarea în sine, deoarece fiecare dintre ele este furnizat în conectom de sute de mii de conexiuni neuronale care sunt greu de urmărit. În acest sens, însăși intenția de a face cutare sau cutare acțiune este mult mai promițătoare, iar Anderson a găsit în cele din urmă în fosa craniană posterioară, lângă analizatoare vizuale, zona în care se formează.
Într-adevăr, ceilalți cinci pacienți cărora li s-a implantat cipul în zona cortexului motor au avut o coordonare semnificativ mai proastă, au ratat mai des atunci când efectuau o mișcare, de exemplu, când au luat o cutie de suc. Dar deasemenea o problema mare constă în faptul că până acum toate aceste membre bionice sunt folosite doar în cadrul unor experimente care se încheie mai devreme sau mai târziu. Cipurile implantate în creier sunt percepute de acesta din urmă ca un corp străin și în cele din urmă sunt încapsulate și pierd contactul cu neuronii. Cu toate acestea, esența acestor lucrări este că ele arată posibilitatea fundamentală de a face viața mai ușoară pacienților complet paralizați folosind interfața creier-calculator.
... Revenind la boala Alzheimer, ne amintim că creierul oameni sanatosi pierde mai puțin de 1% din greutatea sa pe an, iar această pierdere este compensată de regenerarea țesuturilor sub influența activitate mentala. Simptomele bolii Alzheimer încep să apară atunci când se pierde 10% din țesutul cerebral, iar în conditii normale este un proces ireversibil. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit acum 9 gene care pot accelera și încetini dezvoltarea acestei boli, inclusiv Apoe4, care este principalul factor de risc pentru această formă cea mai comună. 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, și 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 pentru a îndeplini doar funcția de răcire a sângelui!
În ciuda progresului semnificativ în studiul creierului în ultimii ani, o mare parte din activitatea sa este încă un mister. Funcționarea celulelor individuale este destul de bine explicată, dar înțelegerea modului în care creierul funcționează în ansamblu ca rezultat al interacțiunii 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 8-a
✪ Cum funcționează creierul
✪ Creierul
✪ Anatomia umană. Creier.
✪ Lecția de biologie #45. Structura și funcțiile regiunilor creierului.
Subtitrări
Creierul ca organ al vertebratelor
Creierul este principala diviziune a SNC. Este posibil să vorbim 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 se referi la structuri similare ale nevertebratelor extrem de organizate - de exemplu, la insecte, „creierul” este uneori numit acumularea de ganglioni ai inelului nervos perifaringian. Când descriem organisme mai primitive, se vorbește despre ganglionii capului, nu 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 oase, 0,29-0,36% la amfibienii cu coadă și 0 la peștii fără coadă, 50-0,73%. La mamifere, dimensiunea relativă a creierului este mult mai mare: 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%.
Cea mai mare dimensiune este creierul mamiferelor ordinelor cetacee, proboscide, primate. Cel mai complex și mai funcțional creier este creierul unei persoane rezonabile.
țesuturile creierului
Creierul este închis într-o înveliș puternică a craniului (cu excepția organismelor simple). În plus, este acoperit cu cochilii (lat. meninge) de țesut conjunctiv - tare (lat. dura mater) și moale (lat. pia mater), între care se află o cochilie vasculară, sau arahnoidă (lat. arachnoidea). Între membrane și suprafața creierului și a măduvei spinării se află lichidul cefalorahidian (numit adesea cefalorahidian) - lichidul cefalorahidian (lat. lichior). Lichidul cefalorahidian se găsește și în ventriculii creierului. Un exces din acest lichid se numește hidrocefalie. Hidrocefalia este congenitală (mai des) și dobândită.
celule nervoase
Până acum, se știa că celulele nervoase se regenerează doar la animale. Cu toate acestea, recent, oamenii de știință au descoperit că în partea creierului uman care este responsabilă pentru miros, neuronii maturi sunt formați din celulele progenitoare. Într-o zi, vor putea ajuta la „repararea” creierului rănit. Celulele stem din creier încetează să se divizeze, are loc reactivarea unor secțiuni de cromozomi, 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 activă a neuronilor. Una dintre ele este zona de memorie. Celălalt include zona creierului responsabilă de mișcare. Aceasta explică recuperarea parțială și completă în timp a funcțiilor corespunzătoare după afectarea acestei părți 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 grupul de trei artere mari - două artere carotide interne (lat. a. carotis interna) și artera principală (lat. a. basilaris). În cavitatea craniană, artera carotidă internă se continuă sub forma arterelor cerebrale anterioare și medii (lat. aa. cerebri anterior et media). Artera principală este situată pe suprafața ventrală a trunchiului cerebral și este formată prin fuziunea arterelor vertebrale drepte și stângi. Ramurile sale sunt arterele cerebrale posterioare. Aceste trei perechi de artere (anterior, mijlociu, posterior), anastomozându-se între ele, formează un cerc arterial (willisian). Pentru a face acest lucru, arterele cerebrale anterioare sunt conectate între ele prin artera comunicantă anterioară (lat. a. communicans anterior), iar între arterele carotide interne (sau, uneori, cerebrale medii) și cele posterioare, pe fiecare parte, există este o arteră comunicantă posterioară (lat. aa. communicans posterior). Absența anastomozelor dintre artere devine vizibilă odată cu dezvoltarea patologiei vasculare (accidentele vasculare cerebrale), când, din cauza lipsei unui cerc vicios de alimentare cu sânge, zona afectată crește. În plus, sunt posibile numeroase variante ale structurii (cerc deschis, diviziunea atipică a vaselor de sânge cu formarea trifurcației etc.). Dacă activitatea neuronilor într-unul dintre departamente crește, crește și aportul de sânge în această zonă. Metodele neinvazive de neuroimagistică, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică funcțională și tomografia cu emisie de pozitroni, permit înregistrarea modificărilor în activitatea funcțională a părților individuale ale creierului.
Există o barieră hemato-encefalică între sânge și țesuturile cerebrale, care asigură permeabilitatea selectivă a substanțelor din patul vascular la țesutul cerebral. În unele părți ale creierului, această barieră este absentă (regiune hipotalamică) sau diferă de alte părți, ceea ce este asociat cu prezența receptorilor specifici și a formațiunilor 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 creier prin barieră.
Funcții
Funcțiile creierului includ procesarea informațiilor senzoriale din simțuri, planificarea, luarea deciziilor, coordonarea, controlul mișcărilor, emoțiile pozitive și negative, atenția, memoria. Creierul uman o face functie superioara- gândire. Una dintre funcțiile creierului uman este percepția și generarea vorbirii.
Departamentele creierului
Cortexul este format din două emisfere, interconectate printr-un mănunchi de fibre nervoase - corpul calos (corpus calos). Emisfera stângă este responsabilă pentru jumătatea dreaptă a corpului, dreapta - pentru stânga. La om, emisfera dreaptă și stângă au funcții diferite.
Semnalele vizuale pătrund în cortexul vizual (în lobul occipital), semnalele tactile pătrund în cortexul somatosenzorial (în lobul parietal), semnalele olfactive pătrund în cortexul olfactiv etc. În zonele asociative ale cortexului, semnale senzoriale de diferite tipuri (modalități). ) sunt integrate.
Pe de o parte, există o localizare a funcțiilor în regiunile 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 își pot compensa funcția după un timp. Plasticitatea creierului joacă, de asemenea, un rol în învățarea de noi abilități.
Dezvoltarea 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 bule cerebrale - la om, la începutul celei de-a patra săptămâni de dezvoltare intrauterină, capătul rostral al tubului neural formează trei bule: prosencefal (prosencefal), mezencefal (media creier), rombencephalon (creier romboid sau primar). creier posterior).
- Stadiul a cinci bule cerebrale - la om, la începutul celei de-a noua săptămâni de dezvoltare intrauterină, Prosencefalul se împarte în cele din urmă în Telencefal (creierul final) și Diencefal (creierul intermediar), mezencefalul este păstrat, iar rombencefalul se împarte în Metencefal (creierul posterior). ) și Mielencefalul (medula oblongata).
În procesul de formare a celei de-a doua etape (de la a treia până la a șaptea săptămână de dezvoltare), creierul uman capătă trei coturi: mezencefal, cervical și punte. În primul rând, flexurile mezencefal și pontine se formează simultan și într-o direcție, apoi - și în direcția opusă - flexura cervicală. Ca rezultat, creierul liniar „se pliază” în zig-zag.
Odată cu dezvoltarea creierului uman, se poate observa o anumită similitudine între filogeneză și ontogeneză. În procesul de evoluție al lumii animale, telencefalul a fost primul care s-a format, iar apoi mezencefalul. Creierul anterior este o formare evolutivă mai nouă a creierului. De asemenea, în dezvoltarea intrauterină a unui copil, creierul posterior se formează mai întâi 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, există 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 faptul că una dintre părțile creierului este îndepărtată, 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 înfrângerea lor poate provoca moartea imediată. Cu toate acestea, înfrângerea multor departamente, deși afectează viabilitatea organismului, nu este fatală. Acest lucru, de exemplu, se aplică zonelor cortexului cerebral. Un accident vascular cerebral masiv 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.
Cercetarea ablației are o istorie lungă și este în desfășurare. În timp ce oamenii de știință din trecut au îndepărtat chirurgical zone ale creierului, cercetătorii moderni folosesc substanțe toxice care afectează selectiv țesutul cerebral (de exemplu, celulele dintr-o anumită zonă, dar nu și fibrele nervoase care trec prin el).
După îndepărtarea unei părți a creierului, unele funcții se pierd, în timp ce altele sunt păstrate. De exemplu, o pisică al cărei creier a fost disecat deasupra talamusului păstrează multe răspunsuri posturale și reflexe spinale. Un animal al cărui creier este disecat la nivelul trunchiului cerebral (decerebrat) menține tonusul mușchilor extensori, 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. De asemenea, sunt efectuate studii pe pacienți cu accident vascular cerebral și cu leziuni cerebrale ca urmare a traumei.
Stimulare magnetică transcraniană
În unele cazuri, electrozi subțiri (de la una la câteva sute) sunt implantați în creier, iar cercetătorii înregistrează activitatea pentru o lungă perioadă de timp. În alte cazuri, electrodul este introdus în creier numai pe durata experimentului și îndepărtat la sfârșitul înregistrării.
Folosind un electrod subțire, este posibil să se înregistreze atât activitatea neuronilor individuali, cât și potențialele locale (potenţiale de câmp local), care se formează ca urmare a activității a multor sute de neuroni. Cu ajutorul electrozilor EEG, precum și a electrozilor de suprafață aplicați direct pe creier, poate fi înregistrată doar activitatea globală a unui număr mare de neuroni. Se crede că activitatea înregistrată în acest mod constă atât în potențiale de acțiune neuronale (adică impulsuri neuronale), cât și în 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 ritmuri beta 2 și mai mari).
stimulare electrică
Una dintre metodele de studiere a funcțiilor creierului este stimularea electrică a anumitor zone. Folosind această metodă, de exemplu, s-a studiat „homunculul motor” - s-a demonstrat că prin stimularea anumitor puncte din cortexul motor este posibil să se provoace mișcarea mâinii, stimulând alte puncte - mișcări ale picioarelor etc. Harta obtinuta in acest fel se numeste 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 om (în celebrele experimente ale lui Penfield), cât și la animale.
Stimularea electrică este folosită și în medicină - de la șocul electric, prezentat în multe filme despre ororile spitalelor de psihiatrie, până la stimularea structurilor profunde din creier, care a devenit un tratament popular pentru boala Parkinson.
Alte tehnici
CT cu raze X și RMN sunt folosite pentru a studia structurile anatomice ale creierului. De asemenea, în studiile anatomice și funcționale ale creierului se utilizează PET, tomografie computerizată cu emisie de foton unic (SPECT), RMN funcțional. Este posibil să se vizualizeze structurile creierului prin metodă diagnosticul cu ultrasunete(ultrasunete) în prezența unei „ferestre” ultrasonice - un defect al oaselor craniene, de exemplu, o fontanel mare la copiii mici.
Leziuni și boli
Studiul și tratamentul leziunilor și bolilor creierului intră sub jurisdicția biologiei și medicinei (neurofiziologie, neurologie, neurochirurgie, psihiatrie și psihologie).
Inflamaţie meningele numita meningita (corespunzatoare celor trei membrane - pahimeningita, leptomeningita si arahnoidita).
Greutatea creierului unui adult este în medie egală cu o cincizecime din greutatea corporală totală. În același timp, 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 la diferite ființe vii este dată în tabel.
|
