Строение головного мозга — Схема строения и функции отделов мозга человека

Как устроен мозг человека: отделы, строение, функции

Автор: Еремчук Людмила Геннадьевна, врач — невролог.
Исследователь, кандидат медицинских наук.

Центральная нервная система – это та часть организма отвечающая за наше восприятие внешнего мира и себя самих. Она регулирует работу всего тела и, по сути, является физическим субстратом того, что мы называем «Я». Главный орган этой системы — головной мозг. Разберем, как устроены отделы головного мозга.

Функции и строение головного мозга человека

Этот орган преимущественно состоит из клеток под названием нейроны. Эти нервные клетки продуцируют электрические импульсы, благодаря которым работает нервная система.

Работу нейронов обеспечивают клетки под названием нейроглии – они составляют почти половину от общего количества клеток ЦНС.

Нейроны, в свою очередь, состоят из тела и отростков двух типов: аксоны (передающие импульс) и дендриты (принимающие импульс). Тела нервных клеток формируют тканевую массу, которую принято называть серым веществом, а их аксоны сплетаются в нервные волокна и представляют собой белое вещество.

  1. Твёрдая. Представляет собой тонкую плёнку, одной стороной примыкающую к костной ткани черепа, а другой непосредственно к коре.
  2. Мягкая. Состоит из рыхлой ткани и плотно обволакивает поверхность полушарий, заходя во все щели и борозды. Её функция – это кровоснабжение органа.
  3. Паутинная. Располагается между первой и второй оболочками и осуществляет обмен ликвора (спинномозговой жидкости). Ликвор – природный амортизатор, защищающий мозг от повреждений при движении.

Далее рассмотрим подробнее, как устроен мозг человека. По морфо-функциональным характеристикам головной мозг также делится на три части. Самый нижний отдел называется ромбовидный. Там, где начинается ромбовидная часть, заканчивается спинной мозг – он переходит в продолговатый и задний (Варолиев мост и мозжечок).

Далее следует средний мозг, объединяющий нижние части с основным нервным центром – передним отделом. Последний включает конечный (большие полушария) и промежуточный мозг. Ключевые функции больших полушарий головного мозга заключаются в организации высшей и низшей нервной деятельности.

Конечный мозг

Эта часть имеет наибольший объём (80%) по сравнению с остальными. Она состоит из двух больших полушарий, мозолистого тела, соединяющего их, а также обонятельного центра.

Большие полушария головного мозга, левое и правое, отвечают за формирование всех мыслительных процессов. Здесь находится наибольшая концентрация нейронов и наблюдаются наиболее сложные связи между ними. В глубине продольной борозды, которая делит полушария, располагается плотная концентрация белого вещества – мозолистое тело. Оно состоит из сложных сплетений нервных волокон, сплетающих различные части нервной системы.

Внутри белого вещества есть скопления нейронов, которые зовутся базальными ганглиями. Близкое расположение к «транспортной развязке» мозга позволяет этим образованиям регулировать мышечный тонус и осуществлять мгновенные рефлекторно-двигательные реакции. Кроме того, базальные ганглии отвечают за образование и работу сложных автоматических действий, частично повторяя функции мозжечка.

Кора головного мозга

Этот небольшой поверхностный слой серого вещества (до 4,5 мм) является самым молодым образованием в центральной нервной системе. Именно кора больших полушарий отвечает за работу высшей нервной деятельности человека.

Исследования позволили определить, какие области коры образовались в ходе эволюционного развития относительно недавно, а какие присутствовали ещё у наших доисторических предков:

  • неокортекс – новая наружная часть коры, являющаяся основной её частью;
  • архикортекс – более старое образование, отвечающее за инстинктивное поведение и эмоции человека;
  • палеокортекс – наиболее древняя область, занимающаяся контролем над вегетативными функциями. Помимо этого, она помогает поддерживать внутреннее физиологическое равновесие организма.

Лобные доли

Самые крупные доли больших полушарий, отвечающие за сложные двигательные функции. В лобных долях мозга происходит планирование произвольных движений, также здесь расположены речевые центры. Именно в этой части коры осуществляется волевой контроль поведения. В случае повреждения лобных долей человек теряет власть над своими поступками, ведёт себя антисоциально и просто неадекватно.

Затылочные доли

Тесно связаны со зрительной функцией, отвечают за переработку и восприятие оптической информации. То есть превращают весь набор тех световых сигналов, что поступают на сетчатку глаза, в осмысленные зрительные образы.

Теменные доли

Проводят пространственный анализ и занимаются обработкой большинства ощущений (осязание, боль, «мышечное чувство»). Кроме того, способствует анализу и объединению различной информации в структурированные фрагменты – способность ощутить собственное тело и его стороны, умение читать, считать и писать.

Височные доли

В этом отделе происходит анализ и переработка аудио информации, что обеспечивает функцию слуха, восприятие звуков. Височные доли участвуют в распознавании лиц разных людей, а также мимических выражений, эмоций. Здесь информация структурируется для постоянного хранения, и таким образом реализуется долговременная память.

Кроме того, височные доли содержат речевые центры, повреждение которых приводит к неспособности воспринимать устную речь.

Читайте также:  Сколько времени живут сперматозоиды после полового акта продолжительность жизни в презервативе, воде

Островковая доля

Считается ответственной за формирование в человеке сознания. В моменты сопереживания, эмпатии, прослушивания музыки и звуков смеха и плача, наблюдается активная работа островковой доли. Здесь же проходит обработка ощущений отвращения к грязи и неприятным запахам, включая воображаемые стимулы.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг служит своего рода фильтром для нейронных сигналов – принимает всю поступающую информацию и решает, куда какая должна попасть. Состоит из нижней и задней части (таламус и эпиталамус). В этом отделе также реализуется эндокринная функция, т.е. гормональный обмен.

Нижняя часть состоит из гипоталамуса. Этот небольшой плотный пучок нейронов оказывает колоссальное воздействие на весь организм. Помимо регуляции температуры тела, гипоталамус управляет циклами сна и бодрствования. Он также выделяет гормоны, которые отвечают за ощущения голода и жажды. Будучи центром удовольствия, гипоталамус регулирует сексуальное поведение.

Он также напрямую связан с гипофизом и переводит нервную деятельность в эндокринную. Функции гипофиза в свою очередь заключаются в регуляции работы всех желез организма. Электрические сигналы идут от гипоталамуса в гипофиз головного мозга, «приказывая» выработку каких гормонов стоит начать, а каких прекратить.

Промежуточный мозг также включает:

  • Таламус – именно эта часть выполняет функции «фильтра». Здесь сигналы, поступающие от зрительных, слуховых, вкусовых и тактильных рецепторов проходят первичную обработку и распределяются по соответствующим отделам.
  • Эпиталамус – вырабатывает гормон мелатонин, который регулирует циклы бодрствования, участвует в процессе полового созревания, осуществляет контроль эмоций.

Средний мозг

В первую очередь регулирует слуховую и зрительную рефлекторную деятельность (сужение зрачка при ярком свете, поворот головы на источник громкого звука и т.п.). После обработки в таламусе информация идёт в средний мозг.

Здесь происходит её дальнейшая обработка и начинается процесс восприятия, формирования осмысленного звукового и оптического образа. В этом отделе синхронизируется движение глаз и обеспечивается работа бинокулярного зрения.

Средний мозг включает ножки и четверохолмие (два слуховых и два зрительных бугра). Внутри находится полость среднего мозга, объединяющая желудочки.

Продолговатый мозг

Это древнее образование нервной системы. Функции продолговатого мозга заключаются в обеспечении дыхания и сердцебиения. Если повредить этот участок, то человек умирает – кислород перестаёт поступать в кровь, которую больше не перекачивает сердце. В нейронах этого отдела начинаются такие защитные рефлексы как: чихание, моргание, кашель и рвота.

Строение продолговатого мозга напоминает вытянутую луковицу. Внутри неё содержатся ядра серого вещества: ретикулярная формация, ядра нескольких черепных нервов, а также нейронные узлы. Пирамида продолговатого мозга, состоящая из пирамидальных нервных клеток, выполняет проводящую функцию, объединяя кору полушарий и спинной отдел.

Важнейшие центры продолговатого мозга:

  • регуляции дыхания
  • регуляции кровообращения
  • регуляции ряда функций пищеварительной системы

Задний мозг: мост и мозжечок

Строение заднего мозга включает в себя Варолиев мост и мозжечок. Функция моста весьма схожа с его названием, так как состоит он преимущественно из нервных волокон. Мост головного мозга – это, по сути, «шоссе» через которое проходят сигналы, идущие от тела в головной мозг, и импульсы, направляющиеся от нервного центра в тело. По восходящим путям мост мозга переходит в средний мозг.

Мозжечок же имеет куда более широкий спектр возможностей. Функции мозжечка – это координация движений тела и поддержание равновесия. Более того, мозжечок не только регулирует сложные движения, но и способствует адаптации двигательного аппарата при различных нарушениях.

К примеру, эксперименты с использованием инвертоскопа (специальные очки, переворачивающие изображение окружающего мира), показали, что именно функции мозжечка ответственны за то, что при долгом ношении прибора человек не просто начинает ориентироваться в пространстве, но и видит мир правильно.

Анатомически мозжечок повторяет строение больших полушарий. Снаружи покрыт слоем серого вещества, под которым находится скопление белого.

Лимбическая система

Лимбической системой (от латинского слова limbus – край) называют совокупность образований, опоясывающих верхнюю часть ствола. Система включает в себя обонятельные центры, гипоталамус, гиппокамп и ретикулярную формацию.

Основные функции лимбической системы – это адаптация организма к изменениям и регуляция эмоций. Это образование способствует созданию устойчивых воспоминаний, благодаря ассоциациям между памятью и чувственными переживаниями. Тесная связь между обонятельным трактом и эмоциональными центрами приводит к тому, что запахи вызывают у нас такие сильные и чёткие воспоминания.

Если перечислить списком основные функции лимбической системы, то она отвечает за следующие процессы:

  1. Обоняние
  2. Коммуникация
  3. Память: кратковременную и долгосрочную
  4. Спокойный сон
  5. Работоспособность отделов и органов
  6. Эмоции и мотивационная составляющая
  7. Интеллектуальная деятельность
  8. Эндокринные и вегетативные
  9. Частично участвует в формировании пищевого и полового инстинкта

Исследования 2020 года об особенностях речевой деятельности головного мозга

Франкфуртским нейробиологам и экспертам в области изучения фонетики удалось установить, каким образом разделяются функции управления речевым инструментом в головном мозге.

До 2020 года существовало мнение, что разговорная человеческая речь возникает в левой части мозга, а в правой стороне происходит анализ звуков и слов, которые человек произносит.

Другими словами, когда мы хотим изучить произношение английского звука «th», левая половина мозга отвечает за положение зубов и языка, а правое полушарие отслеживает правильное произношение звука. Однако, франкфуртские ученые опровергли эти представления доказательствами.

Как утверждает один из соавторов исследований доктор Кристиан Келль, функции речи рассредоточены по мозговым полушариям в другом порядке. Пока левое полушарие регулирует временные речевые аспекты (к примеру, переход с одной фонетической единицы на другую), половина мозга справа отвечает за звуки.

Читайте также:  Дыхательный невроз причины, симптомы и лечение

Чтобы в этом удостовериться, учеными был проведены опыты совместно с экспертами в области фонетики, при котором посредством МРТ проводилось исследование мозговой активности добровольцев в ходе произношения слов.

Тот факт, что функции распределяются подобным образом, нейробиологи из Германии объясняют так: левая часть мозга способна лучше регулировать скоростную мозговую деятельность, а правая — более замедленные действия.

К таким выводам ученые пришли еще в период проведения предыдущего опыта. Добровольцам в ходе этого опыта нужно было отбивать такт ладонью под тиканье метронома. Опыт показал, что левой рукой (ее работу регулирует правая сторона мозга) лучше удается выстукивать ритм в медленном темпе, а правой ладонью (которая находится под контролем левой части мозга) — в быстром.

По заявлению авторов этого опыта, результаты которого были напечатаны в издании Nature Communications, эти выводы совместно с итогами более ранних изысканий в общем дают логическое видение разделения «быстрых» и «медленных» обязанностей между мозговыми полушариями как во время разговора, так и при движении руками.

Мозг — просто о сложном. Строение и функции.

Представляем вашему вниманию серию статей «Мозг — просто о сложном» — от строения и популярных мифов до механизма возникновения депрессий и связи мозга и поведения.

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 — . 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 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) , 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.

Читайте также:  Псориатический артрит II степень, Rg ст 1

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:

Новая теория, как мозг строит модель мира

Это прорывной шаг к построению сильного ИИ

Что вы видите на этой картинке?

Наверняка вы скажите, что видите кружку. Тогда как на самом деле, это всего лишь набор черных линий, нарисованных на плоскости.

Но мы почему-то уверены, что это не набор линий на плоскости, а 3х мерный объект.

Нейробиологи считают, что кора головного мозга шаг за шагом обрабатывает получаемую от глаз информацию, выделяя в ней все больше определенных свойств (паттернов). И так до тех пор, пока мозг не признает, что глаза видят кружку.

Сегодня так работают алгоритмы глубокого обучения на нейронных сетях в задачах распознавания образов.

Обучившись на многих изображениях, алгоритм легко определит, что «видит» очередную кружку, хотя ее размеры, пропорции, цвет и толщина линий — совсем иные, чем у всех прежде «виданных» алгоритмом кружек.

Но при этом алгоритм, не только не понимает, что это кружка, но и, что еще удивительней, не понимает, что перед ним 3х мерный объект.

Он вообще ничего не понимает и бессмысленно спрашивать его, как этот объект может выглядеть при другом угле зрения, какой он может быть на ощупь и может ли в нем быть жидкость.

До недавнего времени стройной общепринятой теории, объясняющей, как кора головного мозга трансформирует плоское изображение в ментальную репрезентацию 3х мерного объекта, не существовало.

Новое исследование компании Numenta предлагает совершенно революционный подход (это, как и всегда в моих постах, моя субъективная оценка) к построению подобных теорий. Её основы изложены в этой статье, описывающей, каким образом мозг изучает и познает структуру объектов окружающего мира.

Что такое теория сенсомоторного вывода

Революционная теория, разработанная исследователями из Numenta, позволяет понять, каким образом в мозге осуществляется процесс сенсомоторного вывода (sensorimotor inference). Так авторы теории назвают процесс понимания мозгом структуры объектов той части мира, что информационно доступна ему в настоящий момент через поток сенсорных ощущений. А говоря простым языком, — это процесс, позволяющий мозгу понять, например, при ощупывании неизвестного предмета, что вы держите в руках.

Сенсомоторный вывод выполняется в мозге с помощью специального механизма, называемого авторами аллоцентрической локацией (allocentric location), т.е. определением местонахождения каких-либо объектов во внешнем (по отношению к человеку) мире.

Принципиально важно, что механизм аллоцентрической локации — это часть единого алгоритма работы мозга и потому работает при обработке информации от всех наших органов чувств.

Например, при обработке зрительной информации. Когда вы смотрите на изображение кружки, то для каждой части картинки и каждого отрезка линии в вашем мозге назначается локация (месторасположение в пространстве), связанная с реальной трехмерной кружкой в реальном окружающем вас пространстве (похожим образом компьютеры создают модели объектов в приложениях для автоматизации проектирования). В результате такой переработки, поступившая от глаз информация об отрезках и линиях в мозге превращается в информацию о физическом объекте реального мира. И дальше мозг может этот «мысленный объект» вертеть, смотреть на него с разных углов и т.д.

Но вернемся к сенсомоторному выводу.

Еще в XIX веке Герман фон Гельмгольц заметил, что, хотя наши глаза двигаются три-четыре раза в секунду, наше зрительное восприятие стабильно. Следовательно, мозг должен учитывать, как двигаются глаза. Иначе нам бы казалось, что мир вокруг нас постоянно дергается три-четыре раза в секунду.

Но ведь точно так же, когда вы прикасаетесь к чему-то, было бы странно, если бы мозг обрабатывал только тактильные ощущения и одновременно не знал, как двигаются ваши пальцы.

Этот принцип объединения движения с изменяющимися ощущениями называется сенсомоторной интеграцией. Как и где сенсомоторная интеграция происходит в мозге, до самого последнего времени оставалось тайной.

Революционный потенциал теории, разработанной компанией Numenta, в том, что она довольно убедительно описывает, каким образом сенсомоторная интеграция происходит во всех областях неокортекса. Причем не как отдельный процесс, а как неотъемлемая часть всей сенсорной обработки. И таким образом получается, что сенсомоторная интеграция является ключевой частью единого «алгоритма интеллекта», реализуемого неокортексом.

Эта теория способна объяснить очень многое и, в частности:

— почему вы воспринимаете кружку в трех измерениях и почему вы можете представить, как бы она выглядела с разных сторон;

— почему ваше восприятие кружки является стабильным, хотя ваш взгляд перемещается и останавливается на разных частях изображения (если для входных данных назначены правильные локации кружки, то неважно, откуда и под каким углом вы смотрите на изображение.

Пример, как это работает

Схематично увидеть, как работает весь процесс, при котором сенсомоторная интеграция посредством аллоцентрической локации осуществляет сенсомоторный вывод, вы можете на этом видео на 4,5 мин.

А ниже этот процесс представлен в виде нескольких рисунков.

Рис. 1: Общая схема сенсомоторного вывода при 3х касаниях предмета, обрабатываемых 3мя колонками неокортекса.

Ссылка на основную публикацию
Стресс и холестерин в крови повышается ли холестерин на нервной почве
Как стресс влияет на уровень холестерина? Стресс является понятием расплывчатым, однако множество исследований его влияния на организм показали, что он...
Стоматология &laquoДантистофф (м
Отзывы о стоматологической клинике Научная стоматология Дантистофф 8 врачей в штате стоматологии Научная стоматология Дантистофф Все отзывы У меня почернел...
Стоматология в Раменском районе Московской области
Стоматологическая клиника в Раменском!Почему пациенты выбирают именно нас? Стоматологическая клиника в Раменском! Почему пациенты выбирают именно нас? Сеть стоматологических клиник...
Стресс или рак медики объяснили, с чем связан «ком в горле»
Стресс или рак: медики объяснили, с чем связан «ком в горле» Каждому приходилось хоть раз испытывать дискомфорт в горле. Врачи...
Adblock detector