Mozog. Ľudský mozog
Živočíchy, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v hlavovej (prednej) časti tela a predstavujú kompaktnú akumuláciu nervových buniek a ich dendritických procesov. U mnohých zvierat obsahuje aj gliové bunky a môže byť obklopený obalom spojivového tkaniva. U stavovcov (vrátane ľudí) sa rozlišuje medzi mozgom, ktorý sa nachádza v lebečnej dutine, a miechou, ktorá sa nachádza v miechovom kanáli.
Mozog bezstavovcov
Mozog je dobre vyvinutý v drvivej väčšine skupín Bilateria - bilaterálne symetrických zvierat. Dokonca aj histologicky najprimitívnejšie črevné turbellarians (teraz klasifikované ako samostatný kmeň Acoelomorpha) majú pomerne zložitý mozog s kôrou, neuropilom a komizúrami.
Oblasti mozgu cicavcov
Myseľ a mozog
Okrem toho existujú tvrdenia, že myseľ je počítačová a algoritmická. Názory „myseľ vytvára mozog“ a „myseľ podobná počítaču“ nemusia ísť nevyhnutne dokopy.
Veľkosť mozgu u cicavcov
Hmotnosť mozgu (kg) ako funkcia telesnej hmotnosti (Mt, kg) pre rôzne skupiny cicavce:
Mozog v kultúre
Vzhľadom na kľúčový význam mozgu v tele je mozog populárnou témou. V dávnych dobách symbolizovalo jedenie mozgu porazeného človeka alebo zvieraťa spolu s inými časťami tela získanie sily nepriateľa. V stredoveku bol mozog chápaný ako centrum života spolu so srdcom. V súčasnosti je téma mozgu rozšírená fikcia videohry a filmy, najmä filmy o zombie.
História výskumu mozgu
Začiatok modernej vedy o mozgu položili na začiatku 20. storočia dva objavy: analýza reflexných aktov a objav lokalizácie funkcií v mozgovej kôre. Na základe týchto objavov bol navrhnutý jednoduchý adaptívny mimovoľné pohyby sa uskutočňujú vďaka reflexnému oblúku segmentovej úrovne prechádzajúcemu spodnými časťami mozgu a vedomé vnímanie a vôľové pohyby sú zabezpečené reflexmi vyššia moc, ktorej senzomotorický oblúk prechádza vyššími časťami mozgu.
Mozog je súčasťou centrálneho nervového systému, hlavného regulátora všetkých životných funkcií tela. V dôsledku jeho porážky, vážnych chorôb. Mozog obsahuje 25 miliárd neurónov, ktoré tvoria šedú mozgovú hmotu. Mozog je pokrytý tromi membránami - tvrdou, mäkkou a pavúkovitou, ktoré sa nachádzajú medzi nimi, cez kanály, cez ktoré cirkuluje cerebrospinálny mok (CSF). Likér je druh hydraulického tlmiča nárazov. Mozog dospelého muža váži v priemere 1375 g, žena - 1245 g. To však neznamená, že je lepšie vyvinutý u mužov. Niekedy môže hmotnosť mozgu dosiahnuť 1800 g.
Štruktúra
Mozog pozostáva z 5 hlavných častí: telencephalon, diencephalon, stredný mozog, zadný mozog a medulla oblongata. Telencephalon tvorí 80% celkovej hmoty mozgu. Natiahol ruku z predná kosť do okcipitálu. Telencephalon sa skladá z dvoch hemisfér, v ktorých je veľa drážok a zákrutov. Je rozdelená na niekoľko lalokov (čelný, parietálny, temporálny a okcipitálny). Existuje rozdiel medzi subkortexom a mozgovou kôrou. Subkortex pozostáva z subkortikálne jadrá reguluje rôzne funkcie tela. Mozog sa nachádza v troch lebečných jamkách. Mozgové hemisféry zaberajú prednú a strednú jamku a zadná jamka- mozoček, pod ktorým sa nachádza predĺžená miecha.
Funkcie
Funkcie rôznych častí mozgu sú rôzne.
Konečný mozog
V sivej kôre mozgovej je asi 10 miliárd neurónov. Tvoria len 3-mm vrstvu, ale ich nervové vlákna sú rozvetvené ako sieť. Každý neurón môže mať až 10 000 kontaktov s inými neurónmi. Časť nervové vlákna cez corpus callosum veľkého mozgu spája pravú a ľavú hemisféru. Neuróny tvoria šedú hmotu a vlákna tvoria Biela hmota. Vo vnútri mozgových hemisfér, medzi čelné laloky a diencephalon, sú umiestnené zhluky šedá hmota. Toto bazálna uzlina. Ganglia sú zbierky neurónov, ktoré prenášajú informácie.
Diencephalon
Diencephalon sa delí na ventrálnu (hypotalamus) a dorzálnu (talamus, metatalamus, epitalamus) časť. Talamus je sprostredkovateľ, v ktorom sa zbiehajú všetky podráždenia prijaté z vonkajšieho sveta a sú posielané do mozgových hemisfér, aby sa telo mohlo adekvátne prispôsobiť neustále sa meniacemu prostrediu. Hypotalamus je hlavným subkortikálnym centrom na reguláciu autonómnych funkcií tela.
Stredný mozog
Rozprestiera sa od predného okraja mostíka po optické dráhy a papilárne telieska. Pozostáva z veľkého mozgu a štvorklanných stopiek. Cez stredný mozog každý prejde vzostupné cesty do mozgovej kôry a mozočku a zostupne, pričom prenáša impulzy do medulla oblongata a miechy. Je dôležitý pre spracovanie nervových impulzov vychádzajúcich zo zrakových a sluchových receptorov.
Cerebellum a mostík
Mozoček sa nachádza v okcipitálnej oblasti za predĺženou miechou a mostom. Skladá sa z dvoch hemisfér a červíka medzi nimi. Povrch cerebellum je posiaty ryhami. Cerebellum sa podieľa na koordinácii zložitých motorických úkonov.
Komory mozgu
Bočné komory sú umiestnené v hemisférach predného mozgu. Tretia komora sa nachádza medzi optickým talamom a je spojená so štvrtou komorou, ktorá komunikuje so subarachnoidálnym priestorom. Cerebrospinálny mok umiestnený v komorách cirkuluje aj v arachnoidálnej maternici.
Funkcie veľkého mozgu
Vďaka práci mozgu môže človek myslieť, cítiť, počuť, vidieť, dotýkať sa a pohybovať sa. Veľký (konečný) mozog riadi všetko životne dôležité dôležité procesy, vyskytujúce sa v ľudskom tele a je tiež „zásobníkom“ všetkých našich intelektuálnych schopností. Zo sveta zvierat sa ľudia odlišujú predovšetkým tým rozvinutá reč a schopnosť abstraktné myslenie, t.j. schopnosť myslieť v morálnych alebo logických kategóriách. Len v ľudskom vedomí môžu vzniknúť rôzne predstavy, napríklad politické, filozofické, teologické, umelecké, technické, tvorivé.
Okrem toho mozog reguluje a koordinuje prácu všetkých ľudských svalov (tak tých, ktoré človek môže ovládať silou vôle, ako aj tých, ktoré nezávisia od vôle človeka, napríklad srdcového svalu). Svaly dostávajú sériu impulzov z centrálneho nervového systému, na ktoré svaly reagujú kontrakciou s určitou silou a trvaním. Do mozgu vstupujú impulzy z rôzne orgány pocity, spôsobujúce potrebné reakcie, napríklad otáčanie hlavy v smere, odkiaľ je hluk počuť.
Ľavá mozgová hemisféra ovláda pravú polovicu tela a pravá hemisféra ľavú. Tieto dve hemisféry sa navzájom dopĺňajú.
Mozog sa podobá Orech, sú v ňom tri veľké úseky - kmeň, podkôrový úsek a mozgová kôra. Celkový povrch kôry sa zvyšuje v dôsledku početných drážok, ktoré rozdeľujú celý povrch hemisféry na konvexné konvolúcie a laloky. Tri hlavné sulci - centrálny, laterálny a parietookcipitálny - rozdeľujú každú hemisféru na štyri laloky: frontálny, parietálny, okcipitálny a temporálny. Jednotlivé oblasti mozgovej kôry majú rôzne funkčná hodnota. Mozgová kôra dostáva impulzy z receptorových formácií. Každý periférny receptorový aparát v kortexe zodpovedá oblasti nazývanej kortikálne jadro analyzátora. Analyzátor je anatomická a fyziologická formácia, ktorá poskytuje vnímanie a analýzu informácií o javoch vyskytujúcich sa v prostredí a (alebo) vo vnútri ľudského tela a generuje pocity špecifické pre konkrétny analyzátor (napríklad bolesť, zrak, sluchový analyzátor). Oblasti kôry, kde sa nachádzajú kortikálne jadrá analyzátorov, sa nazývajú senzorické oblasti mozgovej kôry. Motorická zóna mozgovej kôry interaguje so zmyslovými zónami, pri jej podráždení dochádza k pohybu. Dá sa to ukázať na jednoduchom príklade: keď sa priblíži plameň sviečky, receptory bolesti a tepla prstov začnú vysielať signály, potom neuróny zodpovedajúceho analyzátora identifikujú tieto signály ako bolesť spôsobenú popáleninou a svaly sú „... daný príkaz“ stiahnuť ruku.
Asociačné zóny
Asociačné zóny sú funkčné oblasti mozgovej kôry. Spájajú prichádzajúce zmyslové informácie s predtým prijatými a uloženými v pamäti a tiež porovnávajú informácie prijaté z rôznych receptorov. Senzorické signály sú pochopené, interpretované a v prípade potreby prenášané do pridruženej motorickej oblasti. Asociačné zóny sa teda zapájajú do procesov myslenia, zapamätania a učenia.
Telencephalon laloky
Telencephalon sa delí na predný, okcipitálny, temporálny a parietálny lalok. Predný lalok obsahuje oblasti inteligencie, koncentrácie a motorické oblasti; v časových - sluchových zónach, v parietálnych - zónach chuti, hmatu, priestorovej orientácie a v okcipitálnych - zrakových zónach.
Zóna reči
Rozsiahle poškodenie vľavo temporálny lalok, napríklad v dôsledku vážnych poranení hlavy a rôzne choroby, ako aj po cievnej mozgovej príhode, bývajú sprevádzané zmyslovými a motorickými poruchami reči.
Telencephalon je najmladšia a najrozvinutejšia časť mozgu, ktorá určuje schopnosť človeka myslieť, cítiť, hovoriť, analyzovať a tiež riadi všetky procesy prebiehajúce v tele. Medzi funkcie ostatných častí mozgu patrí predovšetkým riadenie a prenos vzruchov, mnohé životné funkcie – regulujú výmenu hormónov, metabolizmus, reflexy atď.
Pre normálne fungovanie mozog potrebuje kyslík. Napríklad, ak počas zástavy srdca alebo poranenia krčnej tepny cerebrálny obeh, potom po niekoľkých sekundách človek stratí vedomie a po 2 minútach začnú odumierať mozgové bunky.
Funkcie diencefala
Talamus a hypotalamus sú časti diencefala. Impulzy zo všetkých receptorov v tele vstupujú do jadier talamu. Prijaté informácie sú spracované v talame a odoslané do mozgových hemisfér. Talamus sa spája s mozočkom a takzvaným limbickým systémom. Hypotalamus reguluje autonómne funkcie tela. Vplyv hypotalamu sa uskutočňuje cez nervový systém a endokrinné žľazy. Hypotalamus sa podieľa aj na regulácii funkcií mnohých žliaz s vnútornou sekréciou a látkovej premene, ako aj na regulácii telesnej teploty a činnosti kardiovaskulárneho a tráviaceho systému.
Limbický systém
Limbický systém hrá dôležitú úlohu pri formovaní ľudského emocionálneho správania. Limbický systém zahŕňa nervové útvary nachádza sa na mediálnej strane telencefalu. Táto oblasť ešte nie je úplne preskúmaná. Predpokladá sa, že limbický systém a ním riadený subtalamus sú zodpovedné za mnohé naše pocity a túžby, napríklad pod ich vplyvom vzniká smäd a hlad, strach, agresivita, sexuálna túžba.
Funkcie mozgového kmeňa
Mozgový kmeň je fylogeneticky starodávna časť mozgu pozostávajúca zo stredného mozgu, zadného mozgu a predĺženej miechy. Stredný mozog obsahuje primárne zrakové a sluchové centrá. S ich účasťou sa vykonávajú orientačné reflexy na svetlo a zvuk. Medulla oblongata obsahuje centrá pre reguláciu dýchania, kardiovaskulárnej aktivity a funkcií. tráviace orgány, ako aj metabolizmus. Medulla podieľa sa na realizácii takých reflexných úkonov ako je žuvanie, cmúľanie, kýchanie, prehĺtanie, vracanie.
Funkcie cerebellum
Cerebellum riadi pohyby tela. Mozoček dostáva impulzy zo všetkých receptorov, ktoré sú stimulované pri pohyboch tela. Cerebelárna funkcia môže byť narušená pitím alkoholu alebo iných látok, ktoré spôsobujú závraty. Preto ľudia pod vplyvom intoxikácie nie sú schopní normálne koordinovať svoje pohyby. IN posledné roky Pribúdajú dôkazy o tom, že mozoček je dôležitý v kognitívna aktivita osoba.
Kraniálne nervy
Okrem toho miecha Veľmi dôležitých je aj dvanásť hlavových nervov: páry I a II - čuchové a zrakové nervy; III, IV VI páry - okulomotorické nervy; V pár - trojklanný nerv- inervuje žuvacie svaly; VII - tvárový nerv - inervuje tvárové svaly, obsahuje aj sekrečné vlákna do slzných a slinné žľazy; VIII pár - vestibulokochleárny nerv - spája orgány sluchu, rovnováhy a gravitácie; IX pár - glossofaryngeálny nerv- inervuje hltan a jeho svaly, príušná žľaza, chuťové poháriky jazyka; X pár - nervus vagus-rozdeľuje sa na množstvo vetiev, ktoré inervujú pľúca, srdce, črevá a regulujú ich funkcie; Pár XI - prídavný nerv - inervuje svaly ramenného pletenca. V dôsledku splynutia miechových nervov sa a XII pár - hypoglosálny nerv- inervuje svaly jazyka a podjazykový aparát.
Tento výraz sa však používa trochu voľne na označenie podobných štruktúr vysoko organizovaných bezstavovcov - napríklad u hmyzu sa „mozog“ niekedy nazýva zhluk ganglií perifaryngeálneho nervového kruhu. Pri opise primitívnejších organizmov sa hovorí skôr o hlavových gangliách ako o mozgu.
Hmotnosť mozgu ako percento telesnej hmotnosti je 0,06-0,44% u moderných chrupavých rýb, 0,02-0,94% u kostnatých rýb, 0,29-0,36% u obojživelníkov s chvostom, 0,0 u bezchvostých obojživelníkov. 50-0,73%. U cicavcov sú relatívne veľkosti mozgu oveľa väčšie: u veľkých veľrýb 0,3 %; u malých veľrýb - 1,7 %; u primátov 0,6-1,9 %. U ľudí je pomer hmoty mozgu k hmotnosti tela v priemere 2 %.
Mozog cicavcov z radov veľrýb, proboscidov a primátov má najväčšiu veľkosť. Najťažšie a funkčný mozog považovaný za mozog Homo sapiens.
Priemerná hmotnosť mozgu rôznych živých tvorov je uvedená v tabuľke.
|
|
|
Mozgové tkanivo
Mozog je uzavretý v odolnom obale lebky (s výnimkou jednoduchých organizmov). Okrem toho je pokrytý membránami (lat. meninges) zo spojivového tkaniva – tvrdého (lat. dura mater) a mäkkého (lat. pia mater), medzi ktorými je cievna, čiže pavučinová (lat. arachnoidea) membrána. Medzi membránami a povrchom mozgu a miechy sa nachádza mozgovomiechový mok (často nazývaný mozgovomiechový mok) – likvor (lat. likvor). Cerebrospinálna tekutina je tiež obsiahnutá v komorách mozgu. Nadbytok tejto tekutiny sa nazýva hydrocefalus. Hydrocefalus môže byť vrodený (častejšie) alebo získaný.
Mozgové bunky
Vedci z univerzít v Aucklande (Nový Zéland) a Göteborgu (Švédsko) ako výsledok spoločného výskumu uskutočneného v roku 2006 zistili, že vďaka aktivite kmeňových buniek je ľudský mozog schopný reprodukovať nové neuróny. Vedci zistili, že v časti ľudského mozgu, ktorá je zodpovedná za čuch, sa z prekurzorových buniek tvoria zrelé neuróny. Kmeňové bunky nachádzajúce sa v mozgu sa prestanú deliť, niektoré časti chromozómov sa reaktivujú a začnú sa vytvárať neurónovo špecifické štruktúry a spojenia. Od tohto momentu možno bunku považovať za plnohodnotný neurón. Sú známe dve oblasti aktívneho rastu neurónov. Jednou z nich je pamäťová zóna. Druhá zahŕňa oblasť mozgu zodpovednú za pohyb. To vysvetľuje čiastočné a úplné obnovenie zodpovedajúcich funkcií v priebehu času po poškodení tejto oblasti mozgu.
Krvné zásobenie
Fungovanie mozgových neurónov si vyžaduje značný výdaj energie, ktorú mozog dostáva cez sieť zásobovania krvou. Mozog je zásobovaný krvou z povodia troch veľkých tepien – dvoch vnútorných krčných tepien(lat. a. carotis interna) a hlavnej tepny (lat. a. basilaris). V lebečnej dutine má vnútorná krčná tepna pokračovanie v podobe prednej a strednej mozgovej tepny (lat. aa. cerebri anterior et media). Bazilárna artéria sa nachádza na ventrálnom povrchu mozgového kmeňa a vzniká splynutím pravého a ľavého vertebrálnych tepien. Jeho vetvami sú zadné cerebrálne tepny. Uvedené tri páry tepien (predná, stredná, zadná), navzájom anastomujúce, tvoria arteriálny (Willisovský) kruh. Na tento účel sú predné mozgové tepny navzájom spojené prednou spojovacou artériou (lat. a. communicans anterior) a medzi vnútornou karotídou (alebo niekedy strednou mozgovou) a zadnou mozgových tepien, na každej strane je zadná komunikujúca tepna (lat. aa.communicans posterior). Neprítomnosť anastomóz medzi tepnami sa stáva zjavnou s vývojom vaskulárna patológia(mŕtvica), keď v dôsledku nedostatku začarovaný kruh prívod krvi do postihnutej oblasti sa zvyšuje. Okrem toho sú možné početné konštrukčné možnosti (otvorený kruh, atypické rozdelenie ciev s tvorbou trifurkácie a iné). Ak sa zvýši aktivita neurónov v niektorom z oddelení, zvýši sa aj prekrvenie danej oblasti. Registrujte zmeny vo funkčnej činnosti jednotlivé oblasti Mozog je podporovaný neinvazívnymi neurozobrazovacími metódami, ako je funkčná magnetická rezonancia a pozitrónová emisná tomografia.
Medzi krvou a mozgovým tkanivom sa nachádza hematoencefalická bariéra, ktorá zabezpečuje selektívnu priepustnosť látok nachádzajúcich sa v cievne lôžko, do mozgového tkaniva. V niektorých oblastiach mozgu táto bariéra chýba (oblasť hypotalamu) alebo sa líši od iných častí, čo je spôsobené prítomnosťou špecifických receptorov a neuroendokrinných útvarov. Táto bariéra chráni mozog pred mnohými typmi infekcií. Zároveň mnohé lieky, ktoré sú účinné v iných orgánoch, nemôžu preniknúť cez mozgovú bariéru.
S hmotnosťou približne 2 %. celková hmotnosť mozog dospelého človeka spotrebuje 15 % objemu cirkulujúcej krvi, pričom využíva 50 % glukózy produkovanej pečeňou a vstupuje do krvi.
Funkcie
Časti mozgu
Hlavné časti ľudského mozgu
- Kosoštvorcový (zadný) mozog
- zadné (v skutočnosti zadné)
- mostík (obsahuje najmä projekčné nervové vlákna a skupiny neurónov, je medzičlánkom v riadení mozočku)
- cerebellum (pozostáva z vermis a hemisfér na povrchu mozočku nervové bunky vytvoriť kôru)
- zadné (v skutočnosti zadné)
Dutina kosoštvorcového mozgu je IV komora (v spodnej časti sú otvory, ktoré ju spájajú s ostatnými tromi komorami mozgu, ako aj so subarachnoidálnym priestorom).
- stredný mozog
- dutina stredného mozgu – cerebrálny akvadukt (Sylviov akvadukt)
- mozgové stopky
- predný mozog pozostáva z diencephalon a telencephalon.
- intermediárny (cez túto časť sa prepínajú všetky informácie, ktoré prichádzajú z dolných častí mozgu do mozgových hemisfér). Dutina diencephalonu je tretia komora.
- epitalamus
- vodítko
- sivý pruh
- hypotalamus (centrum autonómneho nervového systému)
- infundibulum hypofýzy
- epitalamus
- konečný
- bazálne gangliá (striatum)
- plot
- "čuchový mozog"
- čuchový bulbus (prechádza čuchovým nervom)
- čuchový trakt
- dutina telencephalon - laterálna (I a II komory)
- bazálne gangliá (striatum)
- intermediárny (cez túto časť sa prepínajú všetky informácie, ktoré prichádzajú z dolných častí mozgu do mozgových hemisfér). Dutina diencephalonu je tretia komora.
Tok signálov do a z mozgu prebieha cez miechu, ktorá riadi telo, a cez hlavové nervy. Senzorické (alebo aferentné) signály prichádzajú zo zmyslových orgánov do subkortikálnych (to znamená pred mozgovú kôru) jadier, potom do talamu a odtiaľ do vyššieho oddelenia - mozgovej kôry.
Kôra pozostáva z dvoch hemisfér spojených zväzkom nervových vlákien – corpus callosum. Ľavá hemisféra je zodpovedná za pravá polovica telo, vpravo - za ľavým. U ľudí má pravá a ľavá hemisféra rôzne funkcie.
Vizuálne signály vstupujú do zrakovej kôry (v okcipitálnom laloku), hmatové signály do somatosenzorickej kôry (v r. parietálny lalok), čuchové - do čuchovej kôry atď. V asociačných oblastiach kôry sa integrujú senzorické signály odlišné typy(modality).
Na jednej strane ide o lokalizáciu funkcií v častiach mozgu, na druhej strane sú všetky prepojené do jednej siete.
Plastové
Mozog má vlastnosť plasticity. Ak je zasiahnuté jedno z jeho oddelení, môžu po určitom čase jeho funkciu kompenzovať iné oddelenia. Pri učení sa novým zručnostiam zohráva úlohu aj plasticita mozgu.
Embryonálny vývoj
Embryonálny vývoj mozgu je jedným z kľúčov k pochopeniu jeho štruktúry a funkcií.
Mozog sa vyvíja z rostrálnej časti nervovej trubice. Väčšina mozgu (95 %) je derivátom pterygoidnej platničky.
Embryogenéza mozgu prechádza niekoľkými fázami.
- Štádium troch mozgových vezikúl – u ľudí na začiatku štvrtého týždňa vnútromaternicového vývoja rostrálny koniec neurálnej trubice vytvorí tri vezikuly: Prosencephalon (predný mozog), Mesencephalon (stredný mozog), Rhombencephalon (mozog v tvare diamantu, resp. zadný mozog).
- Štádium piatich mozgových vezikúl - u človeka sa na začiatku deviateho týždňa vnútromaternicového vývoja nakoniec rozdelí Prosencephalon na Telencephalon (telecephalon) a Diencephalon (diencephalon), Mesencephalon je zachovaný a Rhombencephalon sa delí na Metencephalon (zadný mozog) a Myelencephalon (medulla oblongata).
Počas formovania druhého štádia (od tretieho do siedmeho týždňa vývoja) ľudský mozog získava tri ohyby: stredný mozog, krčný a chodník. Najprv sa súčasne a v jednom smere vytvorí stredný mozog a pontine, potom sa vytvorí cervikálny ohyb v opačnom smere. Výsledkom je, že lineárny mozog sa „skladá“ cik-cak.
Počas vývoja ľudského mozgu možno zaznamenať určitú podobnosť medzi fylogenézou a ontogenézou. V procese evolúcie živočíšneho sveta sa najprv vytvoril telencephalon a potom stredný mozog. Predný mozog je evolučne novší útvar mozgu. Tiež v vnútromaternicový vývoj U dieťaťa sa najskôr vytvorí zadný mozog ako evolučne najstaršia časť mozgu a potom stredný mozog a potom predný mozog. Po narodení s detstvo Pred dospelosťou nastáva organizačná komplikácia nervových spojení v mozgu.
Výskumné metódy
Ablácie
Jeden z najstarších metód Výskum mozgu je technika nazývaná ablácie, ktorá pozostáva z odstránenia jednej časti mozgu a vedcov pozorujúcich zmeny, ku ktorým takáto operácia vedie.
Nie každú oblasť mozgu je možné odstrániť bez zabitia organizmu. Mnohé časti mozgového kmeňa sú teda zodpovedné za životne dôležité dôležité funkcie, ako je dýchanie, a ich porážka môže spôsobiť okamžitú smrť. Poškodenie mnohých častí, hoci ovplyvňuje životaschopnosť tela, však nie je smrteľné. Týka sa to napríklad oblastí mozgovej kôry. Závažná mozgová príhoda spôsobuje ochrnutie alebo stratu reči, ale telo ďalej žije. Vegetatívny stav, v ktorom je väčšina mozgu mŕtva, sa dá udržať umelou výživou.
Výskum pomocou ablácií má dlhú históriu a v súčasnosti prebieha. Ak vedci z minulosti odstránili oblasti mozgu chirurgicky, potom to používajú moderní vedci toxické látky, selektívne ovplyvňujúce mozgové tkanivo (napríklad bunky v určitej oblasti, ale nie nervové vlákna prechádzajúce cez ňu).
Po odstránení časti mozgu sú niektoré funkcie stratené, zatiaľ čo iné sú zachované. Napríklad mačka, ktorej mozog je vypreparovaný nad talamom, si zachováva mnoho posturálnych reakcií a miechových reflexov. Zviera, ktorého mozog je vypreparovaný na úrovni mozgového kmeňa (decerebrovaný), si zachováva svalový tonus extenzorov, ale stráca posturálne reflexy.
Pozorovania sa robia aj u ľudí s léziami mozgových štruktúr. A tak prípady strelných poranení hlavy počas druhej svetovej vojny poskytli bádateľom bohaté informácie. Výskum prebieha aj na pacientoch s mŕtvicou a poškodením mozgu v dôsledku traumy.
Transkraniálna magnetická stimulácia
Transkraniálna magnetická stimulácia je metóda, ktorá umožňuje neinvazívnu stimuláciu mozgovej kôry pomocou krátkych magnetických impulzov. TMS nie je spojené s bolestivé pocity a preto sa môže použiť ako diagnostický postup pri ambulantné zariadenie. Magnetický impulz generovaný TMS je rýchlo sa meniace magnetické pole, ktoré sa vytvára okolo elektromagnetickej cievky, keď ňou preteká prúd. vysoké napätie po vybití výkonného kondenzátora (magnetického stimulátora). Magnetické stimulátory používané dnes v medicíne sú schopné generovať magnetické pole s intenzitou až 2 Tesla, čo umožňuje stimulovať prvky mozgovej kôry v hĺbke až 2 cm.V závislosti od konfigurácie elektromagnetickej cievky , TMS môže aktivovať oblasti kôry rôznych veľkostí, to znamená buď 1) fokálne, čo umožňuje selektívne stimulovať malé oblasti kôry, alebo 2) difúzne, čo umožňuje súčasnú stimuláciu rôzne oddeleniaštekať.
Pri stimulácii motorickej oblasti mozgovej kôry spôsobuje TMS kontrakciu určitých periférnych svalov v súlade s ich topografickým zobrazením v kôre. Metóda umožňuje posúdiť excitabilitu motorického systému mozgu vrátane jeho excitačných a inhibičných zložiek. TMS sa používa pri liečbe mozgových ochorení ako je Alzheimerov syndróm, štúdium slepoty, hluchoty, epilepsie atď.
Elektrofyziológia
Elektrofyziológovia zaznamenávajú elektrickú aktivitu mozgu – pomocou tenkých elektród, ktoré umožňujú zaznamenávať výboje jednotlivých neurónov, alebo pomocou elektroencefalografie (technika odstraňovania mozgových potenciálov z povrchu hlavy).
Tenká elektróda môže byť vyrobená z kovu (potiahnutého izolačným materiálom odhaľujúcim iba ostrý hrot) alebo skla. Sklenená mikroelektróda je tenká trubica naplnená vo vnútri fyziologickým roztokom. Elektróda môže byť taká tenká, že prenikne do bunky a umožní zaznamenať vnútrobunkové potenciály. Ďalší spôsob zaznamenávania neuronálnej aktivity, extracelulárnej -
"Wikipedia mozgu"
proti demencii duševná choroba a mozgové "katastrofy"
Profesor Vladimir Lazarevič Zelman, zahraničný člen Ruskej akadémie lekárskych vied a Ruskej akadémie vied, jeden z priekopníkov neuroanestéziológie, člen Medzinárodnej akademickej rady Novosibirsku štátna univerzita, absolvent Novosibirského lekárskeho inštitútu, je dnes jedným z troch najlepších amerických anestéziológov. University of Southern California (Los Angeles, USA), kde V. L. Zelman vedie Katedru anestéziológie a reanimatológie, je jedným z lídrov v oblasti neurovied v USA a podieľa sa na množstve veľkých projektov výskumu mozgu, napr. ako ENIGMA. Profesor Zelman vo svojej prednáške na NSMU a v rozhovore pre SCIENCE at First Hand hovoril o najzaujímavejších výsledkoch, ktoré dosiahli pracovníci univerzity v spolupráci s kolegami z iných organizácií na jednom z najhorúcejších miest na priesečníku modernej biológie a medicíny. Medzi nimi je aj genetická databáza vyvíjajúci sa mozog, ktorý vám umožní posúdiť genetické riziká chorôb; mapa umiestnenia všetkých neurónov v mozgu a „káblovanie“, ktoré ich spája; neuropočítačové technológie, ktoré umožňujú „silu myslenia“ ovládať bionické protézy
Najprv niekoľko štatistík: podľa odborníkov sa do roku 2050 môže počet ľudí trpiacich demenciou – získanou demenciou – zvýšiť na svete takmer trojnásobne a dosiahnuť 132 miliónov Najčastejšia forma demencie je spojená s Alzheimerovou chorobou – neurodegeneratívnou choroba, ktorá sa vyvíja hlavne v starobe. A oddialenie nástupu ochorenia len o 5 rokov (zo 76 na 81 rokov) zníži počet chorých o polovicu!
A to je len jeden výrečný príklad dôležitosti neurovied zapojených do štúdia mozgu - fyzického základu nášho vedomia, podvedomia a duševnej činnosti, jedného z najzložitejších a najzáhadnejších orgánov. Ľudské telo. Mechanizmy fungovania mozgu nie sú úplne objasnené, hoci za posledné štvrťstoročie sa vďaka vzniku nových výskumných technológií, akými sú magnetická rezonancia, elektroencefalografia a iné, o biológii zdravých a chorých mozgov vedelo viac ako v r. celú doterajšiu históriu jeho štúdia. Za posledných desať rokov sa ukázalo, že najmenej 80 % v súčasnosti známych génov je do tej či onej miery exprimovaných v centrálnom a periférnom nervovom systéme.
Investície do neurovedy sa v súčasnosti odhadujú na miliardy dolárov. V priebehu posledného desaťročia 20. storočia, vyhláseného za „desaťročie mozgu“, teda Kongres USA vyčlenil na výskum v tejto oblasti približne 3 miliardy dolárov. Na porovnanie: na výskum ľudského genómu bolo vyčlenených približne 3,7 miliardy dolárov čas; je symbolické, že tieto dve sú najdôležitejšie vedecký projekt kráčal paralelne.
Univerzita v južnej Kalifornii bola založená v roku 1880 a je najstaršou súkromnou výskumnou univerzitou v Kalifornii. V posledných rokoch sa podľa smerodajných hodnotení tradične zaraďuje do prvej stovky najlepšie univerzity mier. V súčasnosti na univerzite študuje viac ako 40 tisíc študentov. V roku 1994 dostal univerzitný profesor D. E. Olah Nobelovu cenu za chémiu
Univerzita v južnej Kalifornii je v posledných rokoch lídrom vo výskume mozgu nielen v Spojených štátoch, ale aj na celom svete, pričom využíva jedinečný multidisciplinárny prístup na spoločné riešenie záhad mozgových chorôb spôsobmi, ktoré nie sú možné v izolovaných laboratóriách.
Takže už niekoľko rokov vedci z Ústavu neurogenetiky pomenovaní po. Zilka University of Southern California vykonáva spoločný výskum so skupinou spolupracovníkov z Yale University a Brain Institute. Allen. Ich cieľom je vytvorenie kompletnej genetickej databázy vyvíjajúceho sa ľudského mozgu, ktorá umožní posúdenie genetické riziko vznik rôznych poruchy mozgu. Dnes je už identifikovaných viac ako 300 genetických lokusov spojených s patológiou centrálneho nervového systému, celkovo jedinečný Atlas génovej transkripcie mozgu plánuje prezentovať údaje o génovej expresii pre 15 oblastí mozgu v 13 vekových kategóriách. Dnes je táto databáza najväčšia na svete a od roku 2011 je dostupná všetkým zainteresovaným používateľom.
Univerzita v južnej Kalifornii iniciovala globálny projekt výskumu mozgu ENIGMA, na čele ktorej stojí univerzitný profesor P. Thompson a financovaný americkým Národným inštitútom zdravia. Dnes tu pracuje asi 200 matematikov, genetikov, neurobiológov a lekárov z viac ako 35 krajín sveta vrátane Ruska (z Novosibirskej štátnej univerzity, viacerých ústavov SB RAS, Neurochirurgického ústavu N. N. Burdenka, Ústavu prenosu informácií pomenované po A. A. Charkevich atď.). V rámci projektu sa uskutočňuje výskum štruktúr a funkcií mozgu a predispozície k ochoreniam ako schizofrénia, Alzheimerova choroba, depresia, drogová závislosť a pod.. Hlavný dôraz sa kladie na identifikáciu faktorov, ktoré spôsobujú alebo naopak zabraňujú konkrétnemu ochoreniu, napr. ako životný štýl, stravovacie návyky a samozrejme dedičnosť. Nedávno bol napríklad objavený gén, ktorý sa podieľa na vzniku obezity prostredníctvom porúch vo fungovaní mozgových štruktúr.
Ľudský mozog obsahuje asi 100 miliárd špecializovaných nervových buniek - neurónov, z ktorých každý má asi 10 tisíc synapsií, ktoré slúžia na prenos nervový impulz medzi bunkami. Rôzne oblasti náš mozog, zodpovedný za myslenie, vnímanie a vnemy, sú prepojené nervovými vláknami Celková dĺžka 100 tisíc míľ (161 tisíc km)
Najdôležitejšia časť projektu ENIGMA je Connectome– projekt na štúdium prevodového systému mozgu. Samotný pojem „konektóm“ bol zavedený analogicky s pojmom „genóm“ pre úplný popisštruktúry spojení v nervovom systéme. Počas projektu Connectome vytvorí sa štvorrozmerná (štvrtá dimenzia je časová) mapa umiestnenia všetkých neurónov v mozgu a „káblov“, ktoré ich spájajú, popisujúca všetkých 100 biliónov možné interakcie medzi bunkami. Tento projekt, v ktorom budú všetky výsledky zobrazovania mozgu spojené do jednej mapy, možno právom nazvať „Wikipedia mozgu“. V dôsledku toho bude možné stanoviť variabilitu a genetické predurčenie neurónov, monitorovať ich interakcie v reálnom čase a tiež identifikovať prítomnosť neuronálnych patológií.
Ako každá bunka, každý typ neurónu používa špecifický súbor génov na vytvorenie svojho molekulárneho aparátu; Postupne interagujúce neuróny vytvárajú takzvané nervové okruhy (najjednoduchším príkladom je reflexný oblúk). Pochopenie všetkých nuancií fungovania nervových okruhov by malo tiež pomôcť pochopiť patogenézu mozgových chorôb, čo zefektívni ich diagnostiku. Koniec koncov, potom to bude možné rozpoznať patologické procesy nielen na základe symptómov, a hľadanie chorôb doslova na úrovni jednotlivých synapsií.
Dnes je opísaných asi jeden a pol tucta druhov duševných chorôb. Je možné, že v nasledujúcom desaťročí, keď sa zistí, v akom štádiu a na akom mieste sa zapínajú a vypínajú gény, ktoré presmerujú synaptickú aktivitu „nesprávnym“ smerom, počet identifikovaných chorôb sa zvýši o jeden alebo dva rády. rozsah. Liečba bude viac personalizovaná a v prípade skorá diagnóza bude možné opraviť takéto „nesprávne“ procesy úplná rehabilitácia pacient.
V hraniciach projektu ENIGMA Zozbieralo sa už obrovské množstvo genetických údajov a údajov zo zobrazovania mozgu – približne 50 tisíc vizualizácií mozgu od 33 tisíc ľudí z viac ako troch desiatok krajín sveta! Zhromažďovanie takéhoto materiálu dnes nie je také ťažké, ale na dešifrovanie a interpretáciu týchto obrovských informačných tokov sú potrebné superpočítače a špecialisti na prácu s „veľkými“ dátami – bioinformatici. Moderná veda je v zásade schopná takéto úlohy, takže je možné, že v blízkej budúcnosti sa každý z nás stane vlastníkom „flash disku“, na ktorom bude zaznamenané dekódovanie nielen nášho genómu, ale aj samotnej osobnosti.
Výskum prevodového systému mozgu už dnes ponúka nádej na uľahčenie života pacientom s vážnym poškodením mozgu v dôsledku traumy. Hovoríme o neuropočítačovej technológii (takzvané rozhranie mozog-počítač), ktorá umožňuje paralyzovanej osobe ovládať bionické protézy, napríklad mechanické rameno, „silou myšlienky“.
Profesor Zelman:„Dňa 17. apríla 2012 sme prvýkrát operovali pacientku s priestrelom krčnej chrbtice s tetraplégiou – poruchou motoriky všetkých štyroch končatín. Do mozgu pacienta boli implantované špeciálne elektronické čipy, z ktorých každý má 96 senzorov, ktoré čítajú signály mozgová činnosť; Prostredníctvom antén sa tieto informácie prenášajú do počítača, ktorý riadi činnosť špeciálne navrhnutého bionického ramena. V súčasnosti bolo týmto spôsobom v Spojených štátoch operovaných šesť pacientov. Táto práca je financovaná Ministerstvom obrany USA.“
Jedným z problémov takýchto mozgovo-počítačových technológií je výber mozgových signálov, ktoré by sa mali použiť na ovládanie bionických protéz. Podľa mnohých výskumníkov je potrebné čítať aktivitu nervových buniek v motorickej kôre mozgu, ktorá je priamo zodpovedná za pohyby - v tomto prípade spätné väzby sa tvoria na úrovni samotnej akcie. Existuje však aj iný prístup, v ktorom sa uprednostňuje nie samotná akcia, ale zámer ju vykonať! Myšlienka inštalácie čipov v oblasti mediálneho kortexu, zapojených do akčného plánovania, patrí Zelmanovmu kolegovi, profesorovi R. Andersonovi z Kalifornského technologického inštitútu.
Richard Anderson strávil posledných 25 rokov výskumom mozgu hľadaním zhlukov neurónov, ktorých činnosť možno využiť na ovládanie pohybov umelej končatiny. Bol si istý, že to nevyžaduje informácie o samotnom pohybe, pretože každý z nich bol v konektóme poskytovaný stovkami tisíc neurónových spojení, ktoré bolo ťažké sledovať. V tomto zmysle je samotný zámer urobiť tú či onú akciu oveľa sľubnejší a Anderson nakoniec objavil v zadnej lebečnej jamke, vedľa vizuálne analyzátory, oblasť, kde sa tvorí.
A skutočne, u ďalších piatich pacientov, ktorým bol čip implantovaný do oblasti motorickej kôry, sa koordinácia ukázala ako oveľa horšia, častejšie vynechávali pri pohybe, napríklad pri zdvíhaní plechovky. šťava. Ale tiež veľký problém je, že zatiaľ sa všetky takéto bionické končatiny využívajú len ako súčasť experimentov, ktoré sa skôr či neskôr skončia. Čipy implantované do mozgu sú vnímané ako cudzie teleso a nakoniec sa zapuzdria a stratia spojenie s neurónmi. Napriek tomu podstatou týchto prác je, že ukazujú zásadnú možnosť uľahčiť život úplne paralyzovaným pacientom pomocou rozhrania mozog-počítač.
...Vráťme sa k Alzheimerovej chorobe, pripomeňme si, že mozog zdravých ľudí stráca menej ako 1% svojej hmotnosti za rok a táto strata je kompenzovaná v dôsledku regenerácie tkaniva pod vplyvom duševnej činnosti. Symptómy Alzheimerovej choroby sa začínajú objavovať, keď sa stratí 10 % mozgového tkaniva a normálnych podmienkach toto je nezvratný proces. K dnešnému dňu však vedci objavili už 9 génov, ktoré môžu urýchliť a spomaliť vývoj tohto ochorenia, vrátane Apoe4, ktorý je hlavným rizikovým faktorom pre túto najbežnejšiu formu. starecká demencia(látky schopné transformovať „agresívny“ proteín Apoe4 kódovaný týmto génom na bezpečnejšiu izoformu sa už testujú na zvieratách).
Navyše: dnes vedci z University of Southern California spolu s kolegami z Wake Forest University (Severná Karolína) pracujú na „zaznamenávaní“ informácií uložených v mozgu, vďaka čomu môže mozog človeka trpiaceho Alzheimerovou chorobou „reštartovať“ a vrátiť, aspoň dočasne, stratené spomienky. Tento výsledok, ktorý sa aj dnes javí ako fantastický, je len jasným dôkazom úspechov, ktoré moderná veda dosiahnuté pri štúdiu mozgu - orgánu, ktorý sa po stáročia považoval za vhodný len na funkciu chladenia krvi!
Napriek výraznému pokroku v štúdiu mozgu v posledných rokoch zostáva veľa z jeho fungovania stále záhadou. Fungovanie jednotlivých buniek je pomerne dobre vysvetlené, ale pochopenie toho, ako funguje mozog ako celok prostredníctvom interakcie tisícov a miliónov neurónov, je dostupné len vo veľmi zjednodušenej forme a vyžaduje si ďalší hĺbkový výskum.
Encyklopedický YouTube
1 / 5
✪ Mozog. Štruktúra a funkcie. Videolekcia biológie 8. ročník
✪ Ako funguje mozog
✪ Mozog
✪ Ľudská anatómia. Mozog.
✪ Hodina biológie č.45. Štruktúra a funkcie častí mozgu.
titulky
Mozog ako orgán stavovcov
Mozog je hlavnou súčasťou centrálneho nervového systému. O prítomnosti mozgu v užšom zmysle môžeme hovoriť iba vo vzťahu k stavovcom, počnúc rybami. Tento výraz sa však používa trochu voľne na označenie podobných štruktúr vysoko organizovaných bezstavovcov - napríklad u hmyzu sa „mozog“ niekedy nazýva akumulácia ganglií perifaryngeálneho nervového kruhu. Pri opise primitívnejších organizmov sa hovorí skôr o hlavových gangliách ako o mozgu.
Hmotnosť mozgu ako percento telesnej hmotnosti je 0,06-0,44% u moderných chrupavých rýb, 0,02-0,94% u kostnatých rýb, 0,29-0,36% u obojživelníkov s chvostom, 0,0 u bezchvostých obojživelníkov. 50-0,73%. U cicavcov sú relatívne veľkosti mozgu oveľa väčšie: u veľkých veľrýb 0,3 %; u malých veľrýb - 1,7 %; u primátov 0,6-1,9 %. U ľudí je pomer hmoty mozgu k hmotnosti tela v priemere 2 %.
Mozog cicavcov z radov veľrýb, proboscidov a primátov má najväčšiu veľkosť. Za najzložitejší a najfunkčnejší mozog sa považuje mozog Homo sapiens.
Mozgové tkanivo
Mozog je uzavretý v odolnom obale lebky (s výnimkou jednoduchých organizmov). Okrem toho je pokrytý membránami (lat. meninges) zo spojivového tkaniva – tvrdého (lat. dura mater) a mäkkého (lat. pia mater), medzi ktorými je cievna, čiže pavučinová (lat. arachnoidea) membrána. Medzi membránami a povrchom mozgu a miechy sa nachádza mozgovomiechový mok (často nazývaný mozgovomiechový mok) – likvor (lat. likvor). Cerebrospinálna tekutina je tiež obsiahnutá v komorách mozgu. Nadbytok tejto tekutiny sa nazýva hydrocefalus. Hydrocefalus môže byť vrodený (častejšie) alebo získaný.
Mozgové bunky
Doteraz bolo známe, že nervové bunky sa obnovujú iba u zvierat. Vedci však nedávno zistili, že v časti ľudského mozgu, ktorá je zodpovedná za čuch, sa z prekurzorových buniek tvoria zrelé neuróny. Jedného dňa môžu pomôcť „opraviť“ poškodený mozog. Kmeňové bunky nachádzajúce sa v mozgu sa prestanú deliť, niektoré časti chromozómov sa reaktivujú a začnú sa vytvárať neurónovo špecifické štruktúry a spojenia. Od tohto momentu možno bunku považovať za plnohodnotný neurón. K dnešnému dňu sú známe iba 2 oblasti aktívneho rastu neurónov. Jednou z nich je pamäťová zóna. Druhá zahŕňa oblasť mozgu zodpovednú za pohyb. To vysvetľuje čiastočné a úplné obnovenie zodpovedajúcich funkcií v priebehu času po poškodení tejto oblasti mozgu.
Krvné zásobenie
Fungovanie mozgových neurónov si vyžaduje značný výdaj energie, ktorú mozog dostáva cez sieť zásobovania krvou. Mozog je zásobovaný krvou z povodia troch veľkých tepien – dvoch vnútorných krčných tepien (lat. a. carotis interna) a hlavnej tepny (lat. a. basilaris). V lebečnej dutine má vnútorná krčná tepna pokračovanie v podobe prednej a strednej mozgovej tepny (lat. aa. cerebri anterior et media). Bazilárna artéria sa nachádza na ventrálnej ploche mozgového kmeňa a vzniká sútokom pravej a ľavej vertebrálnej artérie. Jeho vetvami sú zadné cerebrálne tepny. Uvedené tri páry tepien (predná, stredná, zadná), navzájom anastomujúce, tvoria arteriálny (Willisovský) kruh. Za týmto účelom sú predné mozgové tepny navzájom spojené prednou spojovacou artériou (lat. a. communicans anterior) a medzi vnútornou karotídou (alebo niekedy strednou mozgovou) a zadnou mozgovou artériou je na každej strane zadná komunikujúca tepna (lat. aa. communicans posterior). Neprítomnosť anastomóz medzi tepnami sa stáva zrejmou s rozvojom vaskulárnej patológie (mŕtvice), keď sa v dôsledku nedostatku uzavretého kruhu krvného zásobovania zväčšuje postihnutá oblasť. Okrem toho sú možné početné konštrukčné možnosti (otvorený kruh, atypické rozdelenie ciev s tvorbou trifurkácie atď.). Ak sa zvýši aktivita neurónov v niektorom z oddelení, zvýši sa aj prekrvenie danej oblasti. Neinvazívne neurozobrazovacie metódy ako funkčná magnetická rezonancia a pozitrónová emisná tomografia umožňujú zaznamenať zmeny vo funkčnej aktivite jednotlivých oblastí mozgu.
Medzi krvou a mozgovým tkanivom je hematoencefalická bariéra, ktorá zabezpečuje selektívnu priepustnosť látok v cievnom riečisku do mozgového tkaniva. V niektorých oblastiach mozgu táto bariéra chýba (oblasť hypotalamu) alebo sa líši od iných častí, čo je spôsobené prítomnosťou špecifických receptorov a neuroendokrinných útvarov. Táto bariéra chráni mozog pred mnohými typmi infekcií. Zároveň mnohé lieky, ktoré sú účinné v iných orgánoch, nemôžu preniknúť cez mozgovú bariéru.
Funkcie
Funkcie mozgu zahŕňajú spracovanie zmyslových informácií zo zmyslov, plánovanie, rozhodovanie, koordináciu, riadenie motoriky, pozitívne a negatívne emócie, pozornosť, pamäť. Ľudský mozog funguje vyššia funkcia- myslenie. Jednou z funkcií ľudského mozgu je vnímanie a generovanie reči.
Časti mozgu
Kôra pozostáva z dvoch hemisfér spojených zväzkom nervových vlákien – corpus callosum. Ľavá hemisféra je zodpovedná za pravú polovicu tela, pravá - za ľavú. U ľudí má pravá a ľavá hemisféra rôzne funkcie.
Vizuálne signály vstupujú do zrakovej kôry (v okcipitálnom laloku), hmatové signály do somatosenzorickej kôry (parietálny lalok), čuchové signály do čuchovej kôry atď.. V asociačných oblastiach kôry sú zmyslové signály rôzneho typu (modality). integrovaný.
Na jednej strane ide o lokalizáciu funkcií v častiach mozgu, na druhej strane sú všetky prepojené do jednej siete.
Plastové
Mozog má vlastnosť plasticity. Ak je zasiahnuté jedno z jeho oddelení, môžu po určitom čase jeho funkciu kompenzovať iné oddelenia. Pri učení sa novým zručnostiam zohráva úlohu aj plasticita mozgu.
Embryonálny vývoj
Embryonálny vývoj mozgu je jedným z kľúčov k pochopeniu jeho štruktúry a funkcií.
Mozog sa vyvíja z rostrálnej časti nervovej trubice. Väčšina mozgu (95 %) pochádza z pterygoidnej platničky.
Embryogenéza mozgu prechádza niekoľkými fázami.
- Štádium troch mozgových vezikúl – u ľudí na začiatku štvrtého týždňa vnútromaternicového vývoja rostrálny koniec neurálnej trubice vytvorí tri vezikuly: Prosencephalon (predný mozog), Mesencephalon (stredný mozog), Rhombencephalon (mozog v tvare diamantu, resp. zadný mozog).
- Štádium piatich mozgových vezikúl - u človeka sa na začiatku deviateho týždňa vnútromaternicového vývoja nakoniec rozdelí Prosencephalon na Telencephalon (koncový mozog) a Diencephalon (stredný mozog), Mesencephalon je zachovaný a Rhombencephalon sa rozdelí na Metencephalon (zadný mozog) a Myelencephalon (medulla oblongata).
Počas formovania druhého štádia (od tretieho do siedmeho týždňa vývoja) ľudský mozog získava tri ohyby: stredný mozog, krčný a chodník. Najprv sa súčasne a v jednom smere vytvorí stredný mozog a pontine, potom sa vytvorí cervikálny ohyb v opačnom smere. Výsledkom je, že lineárny mozog sa „skladá“ cik-cak.
Počas vývoja ľudského mozgu možno zaznamenať určitú podobnosť medzi fylogenézou a ontogenézou. V procese evolúcie živočíšneho sveta sa najprv vytvoril telencephalon a potom stredný mozog. Predný mozog je evolučne novší útvar mozgu. Taktiež počas vnútromaternicového vývoja dieťaťa sa najskôr vytvorí zadný mozog ako evolučne najstaršia časť mozgu, potom stredný mozog a potom predný mozog. Po narodení, od detstva až po dospelosť, nastáva organizačná komplikácia nervových spojení v mozgu.
Výskumné metódy
Ablácie
Jednou z najstarších metód výskumu mozgu je ablačná technika, ktorá spočíva v odstránení jednej z častí mozgu a vedci pozorujú zmeny, ku ktorým takáto operácia vedie.
Nie každú oblasť mozgu je možné odstrániť bez zabitia organizmu. Mnohé časti mozgového kmeňa sú teda zodpovedné za životne dôležité funkcie, ako je dýchanie, a ich poškodenie môže spôsobiť okamžitú smrť. Poškodenie mnohých častí, hoci ovplyvňuje životaschopnosť tela, však nie je smrteľné. Týka sa to napríklad oblastí mozgovej kôry. Závažná mozgová príhoda spôsobuje ochrnutie alebo stratu reči, ale telo ďalej žije. Vegetatívny stav, v ktorom je väčšina mozgu mŕtva, sa dá udržať umelou výživou.
Výskum pomocou ablácií má dlhú históriu a v súčasnosti prebieha. Ak vedci minulosti chirurgicky odstránili oblasti mozgu, moderní výskumníci používajú toxické látky, ktoré selektívne poškodzujú mozgové tkanivo (napríklad bunky v určitej oblasti, ale nie nervové vlákna, ktoré ňou prechádzajú).
Po odstránení časti mozgu sú niektoré funkcie stratené, zatiaľ čo iné sú zachované. Napríklad mačka, ktorej mozog je vypreparovaný nad talamom, si zachováva mnoho posturálnych reakcií a miechových reflexov. Zviera, ktorého mozog je vypreparovaný na úrovni mozgového kmeňa (decerebrovaný), si zachováva svalový tonus extenzorov, ale stráca posturálne reflexy.
Pozorovania sa robia aj u ľudí s léziami mozgových štruktúr. A tak prípady strelných poranení hlavy počas druhej svetovej vojny poskytli bádateľom bohaté informácie. Výskum prebieha aj na pacientoch s mŕtvicou a poškodením mozgu v dôsledku traumy.
Transkraniálna magnetická stimulácia
V niektorých prípadoch sa do mozgu implantujú tenké elektródy (od jednej do niekoľkých stoviek) a výskumníci zaznamenávajú aktivitu počas dlhšieho časového obdobia. V iných prípadoch sa elektróda vloží do mozgu len na dobu trvania experimentu a na konci záznamu sa odstráni.
Pomocou tenkej elektródy môžete zaznamenávať ako aktivitu jednotlivých neurónov, tak aj lokálne potenciály poľa vyplývajúce z aktivity mnohých stoviek neurónov. Pomocou EEG elektród, ako aj povrchových elektród umiestnených priamo na mozgu, je možné zaznamenať len globálnu aktivitu veľkého počtu neurónov. Predpokladá sa, že takto zaznamenaná aktivita pozostáva z nervových akčných potenciálov (teda nervových impulzov) a podprahových depolarizácií a hyperpolarizácií.
Pri analýze mozgových potenciálov sa často vykonáva ich spektrálna analýza a rôzne zložky spektra rôzne mená: 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), gama vlny (zahŕňa frekvenciu beta 2 rytmov a vyššie).
Elektrická stimulácia
Jednou z metód na štúdium funkcie mozgu je elektrická stimulácia špecifických oblastí. Pomocou tejto metódy sa napríklad študoval „motorický homunkulus“ – ukázalo sa, že stimuláciou určitých bodov v motorickej kôre je možné vyvolať pohyb paží, stimuláciu iných bodov – pohyby nôh atď. Takto získaná mapa je nazývaný homunkulus. Rôzne časti tela sú reprezentované oblasťami mozgovej kôry, ktoré sa líšia veľkosťou. Preto má homunkulus veľkú tvár, palce a dlane, ale malý trup a nohy.
Ak stimulujete zmyslové oblasti mozgu, môžete vyvolať vnemy. Ukázalo sa to ako u ľudí (v známych Penfieldových experimentoch), tak aj u zvierat.
Elektrická stimulácia sa využíva aj v medicíne – od elektrického šoku, zobrazeného v mnohých filmoch o hrôzach psychiatrických kliník, až po stimuláciu štruktúr hlboko v mozgu, ktorá sa stala populárnou metódou liečby Parkinsonovej choroby.
Iné techniky
Röntgenové CT a MRI sa používajú na štúdium anatomických štruktúr mozgu. V anatomických a funkčných štúdiách mozgu sa používajú aj PET, jednofotónová emisná počítačová tomografia (SPECT) a funkčná MRI. Pomocou metódy je možné vizualizovať mozgové štruktúry ultrazvuková diagnostika(ultrazvuk) v prítomnosti ultrazvukového „okna“ - defekt v lebečných kostiach, napríklad veľký fontanel u malých detí.
Lézie a choroby
Štúdium a liečba mozgových lézií a chorôb patrí do oblasti biológie a medicíny (neurofyziológia, neurológia, neurochirurgia, psychiatria a psychológia).
Zápal mozgových blán nazývaná meningitída (zodpovedá trom membránam - pachymeningitíde, leptomeningitíde a arachnoiditíde).
Hmotnosť mozgu dospelého človeka je v priemere jedna päťdesiatina celkovej telesnej hmotnosti. V tomto prípade ľudský mozog spotrebuje jednu pätinu cirkulujúcej krvi (teda jednu pätinu kyslíka), jednu pätinu glukózy vstupujúcej do tela.
Priemerná hmotnosť mozgu rôznych živých tvorov je uvedená v tabuľke.
|
