Мозг — просто о сложном. Строение и функции.
crithin — 08.08.2019
Как устроен самый большой и сложный орган человеческого тела, благодаря которому мы дышим, играем, любим и помним?
Представляем вашему вниманию серию статей «Мозг — просто о сложном» — от строения и популярных мифов до механизма возникновения депрессий и связи мозга и поведения.
Мозг — величайшая загадка, над которой на протяжении десятилетий бьются ученые из самых разных областей науки. Профессор биологии и нейрологии Стэндфордского университета Роберт Сапольски в одной из своих книг признается, что несмотря на многочисленные научные публикации и конференции, он и его коллеги до конца не понимают как работает мозг. Тем не менее, устройство мозга и его морфологию успели изучили довольно хорошо.
По своей структуре человеческий мозг похож на мозг других млекопитающих, однако он значительно больше по отношению к размеру тела, чем мозг любого другого животного. В среднем его вес равняется полутора килограммам, что составляет примерно 2% от веса человеческого тела.
Мозг — это командный центр центральной нервной системы. Он получает сигналы от органов чувств организма и передает информацию мышцам. Мозг состоит из более чем 100 миллиардов нейронов, которые взаимодействуют при помощи синапсов. Синапсы служат для передачи нервного импульса между двумя клетками, а их количество исчисляется триллионами. Эта сложная взаимосвязь клеток порождает наши мысли и все аспекты существования.
Перед прочтением статьи
Краткий глоссарий:
- Нейрон: электрически возбудимая клетка, которая предназначена для приема извне, обработки, хранения, передачи и вывода вовне информации с помощью электрических и химических сигналов.
- Синапс: место контакта между двумя нейронами.Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками.
- Серое вещество: главный компонент центральной нервной системы позвоночных животных и человека.Серое вещество содержится в разных частях мозга и состоит из разных типов клеток вроде нейронов.
- Белое вещество: часть спинного и головного мозга, образованная нервными волокнами.
- Базальное ядро - скопления серого вещества в толще белого вещества больших полушарий головного мозга позвоночных, участвует в координации двигательной активности и формирования эмоциональных реакций.
- Нервная трубка: зачаток центральной нервной системы у хордовых.
Почему мы — особенные?
Миллионы лет эволюции привели к появлению уникального организма — Homo Sapiens. Именно интеллект делает человека человеком. Сегодня мы заселили практически каждый уголок земного шара, построили города, ракеты и даже были на Луне. Ни одно другое живое существо на планете не способно на нечто подобное.
Все дело в мозге
Разрыв между интеллектуальными способностями человека и наших ближайших родственников шимпанзе огромен. А ведь эволюция преодолела его за довольно короткий промежуток времени — шесть или семь миллионов лет. Ученые полагают, что причина наличия интеллекта у человека кроется в нейронах и извилинах. У людей больше нейронов в мозге, чем у других животных. А еще мы обладаем самой большой лобной долей в животном мире.
Размер мозга не всегда свидетельствует о высоких интеллектуальных способностях. Например, мозг кашалота более чем в пять раз тяжелее человеческого, но вряд ли кто-то осмелится утверждать, что кашалоты умнее людей. Однако преимущества у большого по размеру мозга всё-таки есть — крупный мозг увеличивает объём памяти. Пчелы способны запоминать всего несколько сигналов, обозначающих наличие корма, в отличие от голубей, которые распознают более 1 800 образов. Но это не сравнимо с возможностями человека.
К тому же, согласно данным центра временной динамики Калифорнийского университета в Сан-Диего у животных соотношение между размером мозга и размером тела может являться более точным показателем ума. Но у нас все иначе. По словам невролога и президента Института науки о мозге Аллена (Allen Institute for Brain Science) Кристофа Коха, мозг гениев мог иметь размер больше или меньше среднего. Например, мозг Ивана Тургенева весил чуть более двух килограммов, а мозг писателя Анатоля Франса едва достигал одного килограмма.
Есть еще кое-что. Вне зависимости от того, как сложился день у каждого из нас, мы можем рассказать о нем в мельчайших подробностях. В отличие от шимпанзе, кашалотов, пчел и голубей. Никакие другие живые существа не могут так свободно общаться. Бесконечно сочетая слова, мы рассказываем друг другу о своих чувствах, делимся впечатлениями, объясняем законы физики и изобретаем новые термины.
Наши разговоры не ограничиваются сегодняшним днем. Мы размышляем о прошлом и будущем, заново переживаем уже прошедшие события, опираясь на ощущения разных органов чувств. Именно благодаря мозгу мы способны прогнозировать будущее и планировать дальнейшие действия.
А что внутри?
До рождения мозг человека сформирован всего на 25%. Остальная часть мозга развивается с большой скоростью уже после рождения. По мере роста и развития мозга происходит формирование нейронных сетей — контактов между нейронами: нужные усиливаются, а ненужные убираются. Этот процесс длится всю жизнь и дарит возможность даже пожилым людям запоминать и учить новые слова. Но основное формирование нейронных сетей происходит в первые 10 лет жизни.
Мы начинаем изучать мозг с периода эмбрионального развития, которое формирует его строение. Именно в это время передняя часть зачатка центральной нервной системы или нервной трубки образует три части, которые дают начало мозгу и связанным с ним структурам:
Передний мозг — состоит из двух отделов: промежуточного мозга и больших полушарий.
Средний мозг — часть ствола мозга. Ответствен за осуществление многих важных физиологических функций.
Задний мозг — задняя часть головного мозга вследствие делится на задний мозг и продолговатый мозг.
Сформированный мозг взрослого человека управляет внутренними функциями организма, объединяет сенсорные импульсы и информацию, формирует восприятие, мысли и воспоминания. Мы осознаем себя, мыслим, говорим , двигаемся и меняем окружающий мир не только благодаря постоянно формирующимся нейронным сетям, но и конкретным участкам мозга.
Кора головного мозга
Кора головного мозга насчитывает более 15 миллиардов нервных клеток и волокон. Кора — это структура головного мозга, слой серого вещества толщиной 1,3—4,5 мм, расположенный по периферии полушарий и покрывающий их. Из-за того что кора не гладкая, она, можно сказать «смята» в извилины и разделена бороздами.
Извилины формируют суперструктуру из четырех долей: лобной, теменной, височной и затылочной.
• Лобные доли отвечают за решение
проблем, суждение и моторные функции.
• Теменные доли ответственны за ощущения,
способность писать от руки и положение тела.
• Височные доли связаны с памятью и
слухом.
• Затылочные доли отвечают за систему
визуальной обработки информации.
Кора головного мозга дарит нам сознательный контроль над действиями.
Кора — самая наружная часть мозга и самая новая его часть. Большая часть сенсорной информации сходится сюда и здесь обрабатывается. Именно из коры к мышцам поступает команда двигаться, здесь происходят математическое и пространственное мышление и формируется и запускается речь. Помимо прочего, кора хранит воспоминания и она же ответственна за наши решительные действия. Иными словами, мышление человека и все сознательные движения берут свое начало здесь.
Ствол головного мозга
Ствол головного мозга представляет собой протяжённое образование, продолжающее спинной мозг. В ствол входит четыре структуры: варолиев мост, продолговатый мозг, средний мозг и промежуточный мозг. Все структуры связаны между собой.
Ствол головного мозга передает сигналы от спинного мозга и управляет основными функциями организма.
Помимо передачи сенсорных сигналов, структуры головного мозга управляют непроизвольными функциями. Варолиев мост помогает контролировать ритмы дыхания. Продолговатый мозг управляет пищеварением и кровообращением, а также рефлексами, такими как глотание, кашель и чихание. Средний мозг управляет движением, отвечает за зрение и слух, а также за зрительные и слуховые рефлексы.
Промежуточный мозг
Конечный отдел ствола головного мозга — промежуточный мозг — сверху покрыт большими полушариями. Несмотря на небольшой размер, промежуточный мозг играет важную роль в здоровом функционировании мозга и организма — он отвечает за сенсорные, двигательные и вегетативные реакции. Промежуточный мозг подразделяется на таламус, эпиталамус и гипоталамус.
Промежуточный мозг управляет эмоциями и целыми внутренними системами.
Таламус, гипоталамус и эпиталамус
Таламус передает сенсорные и двигательные сигналы в кору головного мозга — то есть первым получает и обрабатывает информацию. После передачи информации в кору и после обработки этой информации, кора вновь передает информацию таламусу. И только после этого таламус передает информацию в другие части мозга, таким образом играя большую и важную роль в циклах сна и бодрствования.
В свою очередь гипоталамус соединяет нервную систему с эндокринной системой, ответственной за выработку гормонов. Гипоталамус также отвечает за поддержание гомеостаза — попыткой вашего тела поддерживать нормальный баланс, например, температуры тела и артериального давления.
Эпиталамус занимает небольшой объем мозга и кроме различных нервных образований содержит железу внутренней секреции эпифиз (или шишковидное тело). Функции эпиталамуса связаны с обонянием и регулировкой циклов сна и бодрствования.
Мозжечок
Мозжечок или «маленький мозг» расположен в основании и задней части мозга. Мозжечок связан со стволом мозга тремя парами ножек (нижних, средних и верхних). Нижние ножки соединяют его с продолговатым и спинным мозгом, средние — с варолиевым мостом, а верхние — со средним мозгом и таламусом.
Мозжечок играет важнейшую роль во всех высших функциях мозга — движении, внимании, мышлении, планировании и принятии решений.
Долгое время считалось, что мозжечок отвечает только за координацию движений и равновесие. Однако, согласно последним исследованиям, мозжечок участвует в выполнении и высших функций мозга. В мозжечке в четыре раза больше нейронов, чем в коре головного мозга.
Лимбическая система
Лимбическая система — древняя часть головного мозга, которая отвечает за вегетативные функции, простейшие физиологические реакции и элементарные эмоции: страх, гнев, ярость, удовольствие, отвращение. Полностью согласованного списка структур, составляющих лимбическую систему, не существует, поэтому мы рассмотрим три основных ее составляющих:
Миндалина или миндалевидное тело — так называемое базальное ядро — одно из многочисленных ядер или скоплений нейронов, выполняющих разнообразные функции в головном мозге. Основная функция миндалевидного тела — управление базовыми эмоциями. Кстати, широко известная реакция «бей или беги» берет свое начале именно в миндалевидном теле.
Гиппокамп — участок мозга, который служит важным центром памяти. В нем формируется кратковременная память и начинается ее превращение в долговременную. Это важнейший для формирования визуально-пространственных представлений отдел мозга. Передняя часть гиппокампа активно участвует в управлении эмоциями.
Поясная извилина — располагается глубоко в центральной части мозга. Именно этой части мозга мы обязаны способностью переключать внимание с одного объекта на другой, переключаться с одной мысли на другую и видеть различные варианты решений. Считается, что поясная извилина также отвечает за ощущение безопасности.
Эти структуры образуют связи между лимбической системой и гипоталамусом, таламусом и корой головного мозга. Сама по себе лимбическая система играет центральную роль в контроле эмоциональных реакций.
Левое и правое полушария
Помимо рассмотренных выше областей, мозг разделен на левую и правую половины или полушария. В первом приближении они кажутся зеркально симметричными. Важно отметить, что за исключением относительно небольшого числа срединных структур, части головного мозга парные ( левое и правое миндалевидное тело, левый и правый гиппокамп, височные доли и.т.д.) По своим функциям они часто специализированы.
Каждое полушарие контролирует противоположную сторону тела. Если инсульт происходит в правом полушарии, ваша левая рука или нога могут оказаться ослабленными или парализованными.
Принято считать, что левое полушарие — более аналитическое, а правое активнее вовлечено в творческие и интуитивные процессы. Однако доказательств, подтверждающих особые функциональные различия между полушариями нет. Тем не менее, существуют некоторые важные различия между этими областями. В левом полушарии находится область, контролирующие речь и язык (называемые зона Брока и область Вернике соответственно), а также математические вычисления и поиск фактов.
Дальше — больше
Самый сложный орган тела человека состоит из множества областей, связанных между собой. Нейроны внутри каждой области взаимодействуют достаточно сложным путем. Поэтому, говоря об обеспечении высших функций мозга, не стоит «привязывать» определенную функцию к определенной области. Лучше сказать, что некая конкретная область имеет отношение к эмоциям, речи и памяти.
Точно также не стоит забывать о том, что человек — это не только мозг, но еще и тело. Понять работу мозга, не рассматривая взаимодействие мозговых систем с различными системами организма нельзя. Иногда это очевидно — помните реакцию «бей или беги»? В стрессовой ситуации мозг реагирует повышением бдительности, внимания и улучшением памяти, выбрасывая в кровь «гормоны стресса»: эпинефрин, норэпинефрин и кортизол. Фраза «в здоровом теле — здоровый дух» — как раз об этом.
Сегодня можно сказать, что большое количество белых пятен исчезло с карты мозга. Мы хорошо представляем, как работает одна нервная клетка, выявляем и лечим многие болезни мозга и даже понимаем механизм возникновения чумы ХХI века — депрессии. И несмотря на то, что работы еще хоть отбавляй, мы на правильном пути.
Мы продолжим рассказывать вам о самом сложном органе простым языком. Следите за обновлениями.
Используемые материалы:
- Роберт Сапольски — биология добра и зла
- What is special about the human brain?
- Picture of the brain
- Live Science — human brain: facts, functions and anatomy
- Scientific American — does brain size matter?
- Mayfield clinic — anatomy of the brain
- ThoughtCo — diencephalon section of the brain
- Наука и жизнь, ЧТО ЗНАЕТ НАУКА О МОЗГЕ
- Wikipedia
Материал подготовлен специально для Critical Thinking
Автор: Любовь Соковикова
Редактор: Виталий Соковиков
Обнаружили ошибку или у вас остались вопросы? Напишите нам: [email protected]
Как выбрать смартфон для создания идеального контента в социальных сетях 
Сезонные прихоти 
Мы с братом моим временами миримся, а временами воюемся... Часть 19-я 
синие кружева 
Мужские сланцы 
Коррея – австралийская "фуксия" 
Ave maris stella. Эпитет Мария Звезда Морская. 
Агентом каких разведок является глава Центробанка РФ Эльвира Набиуллина? 
Москва, гостиница "Космос". Как там внутри. 
