Морфофункциональные особенности коры головного мозга

Кора полушарий образована из серого вещества, покрывает глубокие области головного мозга, сформированные из нервных миелиновых волокон белого цвета. Кора мозга имеет серый оттенок – его придают нейроны и капилляры системы кровотока. Толщина слоя коры местами достигает 4,5 мм. Минимальная толщина – 1,3 мм. Функции коры связаны с регуляцией психической деятельности, которая является отражением рефлекторной реакции головного мозга на внешние раздражители.

Психика – функция мозга, обусловленная взаимодействием организма и внешнего мира. Физиология психики строится на формировании нервных связей (условных рефлексов), которые носят временный характер и управляются центрами, расположенными в коре больших полушарий. Условные рефлексы формируются на основе безусловных под контролем высших отделов головного мозга, к которым относятся кора больших полушарий, гипофиз, гипоталамус, таламус.

Структура коры головного мозга

Условия окружающей среды постоянно меняются. Чем быстрее и пластичнее реакция мозговых структур на внешние изменения, тем проще человек приспосабливается к действительности, быстрее добивается личностного роста и успеха. Отделы коры полушарий большого мозга ответственны за образование системы условно-рефлекторных связей, которая является следствием и отражением жизненного опыта. Система получила название двигательного стереотипа.

На основе двигательного стереотипа формируются индивидуальные привычки и навыки – походка, манера говорить, пластика, жестикуляция, осанка, почерк. Научившись однажды кататься на велосипеде, человек впоследствии не задумывается о последовательности движений, выполняя их автоматически. Внешне строение коры напоминает грецкий орех, потому что поверхность большого мозга испещрена изогнутыми бороздами – извилинами.

Основной признак, который характеризует кору – извилистость, благодаря чему головной мозг человека вмещает многие миллиарды нейронов, независимо от того, какие объемы занимает сам орган. Благодаря углублениям борозд расширяется общая площадь корковой поверхности. Морфологическое строение коры обусловлено клетками, из которых складывается эта область головного мозга.

Серое вещество построено из нейронов, глиальных клеток (протоплазматических астроцитов), отростков нейронов – дендритов и аксонов, отростков глиальных клеток. Взаимодействие между нейронами происходит при помощи отростков. Отростки двигательных нейронов достигают длины больше 1 метра. Один нейрон может контактировать с 10 тысячами других нейронов, обеспечивая взаимодействие в работе органов и систем. Нейроны коры больших полушарий работают синхронно, выполняя функции:

1. Восприятие информации из внешнего мира.
2. Обработка и анализ поступающих данных.
3. Формирование новой информации на основе полученных результатов.
4. Сознание, самосознание, развитие личности.

Кора – наименее древняя часть мозга, появившаяся позднее всех других отделов. Для коры, как и для других областей большого мозга, свойственна высокая скорость метаболических и окислительных процессов. Доля коры, покрывающей большие полушария, в структуре общего веса тела составляет 2%, но эта зона, находящаяся в головном мозге, потребляет наибольший объем кислорода, попадающего в организм – 18% (3-5 мл/мин). Чтобы получить представление о строении коры, нужно учитывать, что она состоит из слоев и делит большие полушария на доли.

Несмотря на четкое разграничение функций долей, они работают скоординировано и взаимосвязано. Гетеромодальные участки получают информацию их нескольких сенсорных или ассоциативных зон. Гетеромодальные участки интегрируют сенсорные сигналы, обусловленные варианты моторной активности и другие импульсы в инстинктивные модели поведения и приобретенные навыки.

Лобная доля

Самый большой по площади участок коры – это лобные доли, расположенные во фронтальной части больших полушарий. Чтобы обозначить все функции лобной доли, нужно вспомнить из каких частей она состоит: префронтальной (медиальная, дорсолатеральная, орбитофронтальная зоны) и медиобазальной. Передняя доля коры, покрывающей головной мозг, отвечает за планирование, когнитивные способности, произвольные движения, определяет целенаправленное поведение. Регулирует речевую функцию, управляет центром рабочей памяти – информацией, поступившей недавно.

Теменная доля

Теменная доля состоит из отделов: соматосенсорного, заднебокового, среднетеменного, субдоминантного. Визуально-пространственное восприятие (понимание траектории движения), особенности положения и перемещения объекта относительно ориентира, взаимосвязи объектов в рамках трехмерного пространства контролируются теменной областью коры, расположенной поверх глубоких слоев головного мозга человека.

Затылочная доля

Функции и задачи затылочной доли включают восприятие визуальной, зрительной информации. Управляет органами зрения – взаимосвязанным движением глаз, аккомодацией, изменением диаметра зрачков. Поражение этого участка мозга приводит к зрительной агнозии – состояние, при котором человек не различает знакомые предметы, ориентируясь по зрительным образам.

Височная доля

Височная доля управляет слуховой функцией, восприятием речевой информации, памятью, основанной на вербальных и зрительных ощущениях, эмоциями, одновременно согласовывая полученные данные с другими отделами коры, покрывающей большие полушария. Регулирует деятельность статокинетических и вкусовых анализаторов.

Островковая доля

Получает, адаптирует и реагирует на импульсы вегетативного и сенсорного типа, которые поступают от систем жизнедеятельности и внутренних органов. Задействуется в управлении речевой функцией, взаимодействует с рецепторами, отвечающими за болевые и температурные ощущения.

Зоны коры

Также отмечают еще один тип классификации участков коры мозга. По нему отмечают три зоны коры, отличающиеся между собой по назначению и строению.

Среди них:

• Первичная зона. Состоит из высокодифференцированных клеток и получает данные от рецепторов.
• Вторичная зона. Отвечает за обработку полученной информации и состоит из отделов ядер-анализаторов.
• Ассоциативная. Формирует условные рефлексы и помогает познавать окружающий мир.

Это определяет не только индивидуальное строение зон, но и отдельные функции для каждой из них.

Кора человеческого мозга имеет сложную структуру, распределенную по долям и слоям. Каждый участок отвечает за свои функции, регулируя различные процессы жизнедеятельности. Всего отмечают 5 долей и 6 слоев, вместе составляющих кору.

Функции коры, покрывающей головной мозг

Чтобы понять, каково значение коры, нужно разобраться, что это такое, где она расположена в головном мозге и за что отвечает. При участии корковых мозговых структур происходит освоение новых движений и совершенствование привычных физических навыков, любая осмысленная и бессознательная деятельность. Главная функция коры, находящейся в головном мозге – поддержание процесса гомеостаза.

Гомеостаз – способность организма к саморегуляции, умение сохранять постоянство внутреннего состояния и преодолевать негативные воздействия, направленные из внешней среды. Отделы коры, покрывающей глубокие слои головного мозга, координируют все физиологические процессы, протекающие в организме. Благодаря многослойному, тонко организованному строению, кора, расположенная в головном мозге, выполняет функции:

• Поддерживает равновесие внутреннего состояния при взаимодействии с внешней средой.
• Реагирует на малейшие импульсы, сигнализирующие об изменениях внутри организма при проникновении токсических, инородных веществ.
• Регулирует все физиологические процессы, в том числе работу систем кровообращения и дыхания.

Управление органами, системами и процессами происходит посредством возбуждения и торможения нейронов. При этом поддерживается баланс состояний. Если в одной из функциональных зон коры возникает возбуждение, на другом участке головного мозга происходит торможение.

Взаимодействие коры с подкорковыми и глубокими центрами, находящимися в головном мозге, также осуществляется по принципу уравновешенного торможения и возбуждения. Высшие отделы ЦНС взаимосвязаны со всеми рефлекторными реакциями. Сигналы, поступающие в мозговые центры по афферентным путям, воспринимаются комплексно, что позволяет точно и объективно воспринимать окружающую действительность.

Зона обработки импульсов

Восприятие информации происходит через сенсорные системы. Зоны обработки импульсов расположены преимущественно в задних отделах корковых структур полушарий. По мере продвижения к корковым отделам, информация обрабатывается минимум на трех уровнях – рецепторно-эффекторном (рецепторы, мышцы), сегментарном (спинной мозг, стволовые комплексы), подкорковом (отделы головного мозга).

Последовательность отражает процесс движения импульса к корковым отделам и порядок принятия избранного решения с последующим совершением целенаправленного действия. Данные поступают в корковые зоны в сжатом виде – по мере движения от рецепторов к головному мозгу происходит отсев маловажных, несущественных деталей.

Зона сенсорного восприятия

В сенсорные зоны от периферических рецепторов постоянно поступают сигналы слухового, зрительного, обонятельного, вкусового, соматосенсорного типа. Обработка полученных данных происходит в ассоциативных зонах, где хранятся сведения о моделях и образах информации, поступающей извне. В ходе анализа, обработки, сопоставления имеющейся и новой информации, происходит корректировка образов – обновление, конкретизация, детализация.

Ассоциативная зона

Сведения извне поступают в головной мозг, в частности в центры коры, по афферентным путям. Пути сознательной чувствительности продолжаются до корковых структур. Пути бессознательной чувствительности заканчиваются в подкорковых слоях. В ходе восприятия информации, происходит ее сравнение с имеющимися в памяти данными и сигналами, которые отправляются другими рецепторами. Афферентные пути общей чувствительности проводят импульсы, поступающие от болевых, температурных, тактильных рецепторов.

Структурная организация коры включает ассоциативные зоны, которые также называют функциональными. Сравнительный анализ протекает в ассоциативных зонах покрывающей большие полушария коры, которая обладает наибольшей значимостью в сфере развития интеллектуальных (познавательных) способностей. Сенсорные сигналы, поступающие в ассоциативные зоны, интерпретируются, дифференцируются, осмысливаются. По результатам анализа выбирается адекватная ответная реакция, соответствующая информация направляется в двигательную зону.

Работа ассоциативных зон взаимосвязана с процессами запоминания данных, обучения, мыслительной деятельности, поэтому играют решающую роль в повышении интеллекта. В затылочной области находится ассоциативная зона, взаимодействующая с органами зрения, которая работает согласованно с сенсорной зоной и отвечает за интерпретацию зрительных ощущений. В числе основных ассоциативных зон:

1. Звуковая. Анализ звуков.
2. Речевая. Восприятие и осмысление слов, фраз, выражений.
3. Двигательная. Планирование и воспроизведение сложной моторной активности.

Разделение зон в корковой области осуществляется по соматотопическому принципу. Сведения, поступающие из области лица, проецируются в центральную заднюю извилину, в ее нижние отделы, рук – в среднюю часть той же извилины, ног – в верхнюю часть. Чем сложнее функциональные задачи частей тела, тем обширнее область проецирования импульсов в коре.

Болезни, связанные с нарушениями ее деятельности

Существует множество заболеваний, поражающих человеческий мозг. Часть из них затрагивает его кору, нарушая ее процессы и снижая работоспособность. Однако о них известно не так много.

Распространенной болезнью коры является атрофия или болезнь Пика. Это заболевание развивается у людей пожилого возраста и характеризуется отмиранием нейронов. Внешнее состояние мозга схоже с болезнью Альцгеймера и напоминает иссушенный грецкий орех. Заболевание не лечится, устраняются отдельные симптомы.

Также существуют болезни, которые косвенно влияют на кору. При гипертонической болезни в коре возникают очаги возбуждения, создающие мощные сосудосуживающие импульсы. Это приводит к повышению артериального давления.

Кроме того, заболевания могут возникнуть на фоне внешних инфекций. Тот же менингит, который возникает из-за инфекций пневмококка, менингококка и подобных им. Развитие заболевание характеризуется болью в голове, температурой, резью в глазах и многими другими симптомами вроде слабости, тошноты и сонливости.

Многие заболевания, развивающиеся в головном мозге и его коре, еще не изучены. Поэтому их лечение затруднено недостатком информации. Так что рекомендуется обращаться к врачу при первых нестандартных симптомах, что позволит предотвратить болезнь, диагностируя ее на ранней стадии.

Существует много заболеваний коры мозга. Среди них есть инфекционные болезни, недуги на фоне других заболеваний тела, а также болезни с неясной причиной. Но большинство из них может быть вылечено с помощью медицины. Поэтому рекомендуется не затягивать при плохом самочувствии и пройти обследование коры, проводящееся во многих клиниках.

Заболевания

Повреждения тканей в центрах коры, покрывающей большие полушария, приводит к нарушениям в работе всего организма. Поражение различных корковых долей сопровождается ухудшением зрительной, слуховой, двигательной, мыслительной функции. Основные виды заболеваний – атрофия, появления очагов ишемии, некроз, воспалительные процессы, образование кисты или злокачественной опухоли.

Основные причины болезней – генетическая предрасположенность, интоксикации, инфекции и травмы в области головного мозга. Все виды нарушений ведут к ухудшению памяти, когнитивных способностей, функций крупной и мелкой моторики. Результат длительно проходящих патологических процессов – деменция, инвалидность, потребность в постоянном медицинском контроле и обслуживании.

Патологии и признаки поражения отделов

Обширное поражение медиальных участков лобной доли провоцирует развитие абулии, которая проявляется замедленными реакциями, равнодушием, безучастностью к происходящему. При повреждении участка префронтальной орбитальной коры у пациента наблюдается отсутствие критической оценки собственного поведения, эмоциональная лабильность.

Двусторонняя травма в лобной области сопровождается признаками: ажитация, беспокойное поведение, навязчивость, многословие. Аномальное поведение является признаком деменции, которая развивается на фоне дегенеративных процессов, затрагивающих лобные доли. Повреждение мозгового вещества двигательной коры вызывает гемипарез или мышечную слабость.

Нарушения развиваются на стороне, противоположной местоположению патологического очага в мозге. Повреждение зрительного участка в одном полушарии приводит к развитию двухсторонней слепоты в половине поля обзора. Поражение поля 19 ассоциируется со зрительной агнозией – нарушением зрительного восприятия. Пациент видит предмет, но не может его распознать.

Информация, которая поступает через зрительный анализатор, не обрабатывается или обрабатывается неправильно, что приводит к невозможности различать знакомые предметы, лица людей. У таких больных нарушается цветовое восприятие – они не различают оттенки.

Повреждение поля 22 приводит к развитию музыкальной глухоты (нарушение восприятия музыкальных произведений), появлению слуховых галлюцинаций, нарушению реакций, ориентированных на слуховые раздражители. Поражение поля 41 сопровождается развитием корковой глухоты (невозможность восприятия звуковых сигналов).

Поражение поля 34 сопровождается нарушением восприятия запахов, в том числе обонятельными галлюцинациями. Патологические структурные изменения в нервной ткани поля 39 приводят к неспособности читать и писать. При повреждении ткани поля 37 человек не помнит названия предметов.

Зоны мозга разделяются на сенсорные и двигательные, а также ассоциативные – причем все участки взаимодействуют между собой. Каждый отдел наделен определенными функциями, которые в совокупности обуславливают высшую психическую и сложную двигательную деятельность.

Методы диагностики

Для выявления нарушений и их причин назначают анализы крови и цереброспинальной жидкости. Методы аппаратной диагностики:

1. Электроэнцефалография. Регистрация биоэлектрической мозговой активности. Показывает диффузное замедление скорости передачи сигналов.
2. Магнитоэнцефалография. Измерение силы магнитного поля, образующегося вследствие мозговой деятельности. Применяется для выявления локализации очагов эпилептической активности. Метод широко используется в неврологии для диагностики рассеянного склероза, болезни Альцгеймера, невралгии тройничного и других лицевых нервов.
3. Позитронно-эмиссионная томография. Оценка состояния нигростриарных путей (управление двигательной активностью), выявление очагов, вызывающих эпилептическую активность, участков поражения тканей, провоцирующих деменцию.
4. Магнитно-резонансная интроскопия. Наглядная, послойная визуализация внутренней структуры мозга.

Современные инструментальные методы позволяют выявлять неврологические нарушения на раннем этапе. Дегенеративные изменения при исследовании наблюдаются в доклинической стадии.

Корковые структуры мозга – важнейшие элементы ЦНС, которые управляют работой организма, обеспечивают взаимосвязь человека с окружающей средой, регулируют двигательную и мыслительную функции. Своевременная диагностика и терапия помогут избежать серьезных последствий, связанных с дегенеративными процессами в корковых тканях.

072

Белое вещество

Оно представлено в виде многочисленных волокон. Их разделяют на три группы:

• Проекционные. Эта категория представлена пучками эфферентных и афферентных волокон. Посредством них существуют связи между проекционными центрами и базальными, стволовыми и спинномозговыми ядрами.
• Ассоциативные. Эти волокна обеспечивают соединение корковых участков в границах одного полушария. Они разделены на короткие и длинные.
• Комиссуральные. Эти элементы связывают корковые зоны противоположных полушарий. Комиссуральными образованиями считаются: мозолистое тело, задняя и передняя спайка и спайка свода.

Общая информация о коре ГМ

Представляет собой поверхностный слой толщиной до 0,2 см, который покрывает полушария. Он предусматривает вертикально ориентированные нервные окончания. Этот орган содержит центростремительные и центробежные нервные отростки, нейроглии. Каждая доля этого отдела несет ответственность за определенные функции:

• височная – слуховая функция и обоняние;
• затылочная – зрительное восприятие;
• теменная – осязание и вкусовые рецепторы;
• лобная – речь, двигательная активность, сложные мыслительные процессы.

По факту кора предопределяет сознательную деятельность индивида, участвует в управлении мышлением, взаимодействует с внешним миром.

Отличия от старой коры

Старая кора (архикортекс) является более ранним появившимся участком коры головного мозга, чем неокортекс. Но в процессе эволюции новая кора стала более развитой и обширной. В связи с этим архикортекс перестал играть главенствующую роль и стал одной из составных частей лимбической системы.

Если сравнивать старую и по выполняемым функциям, то первой отведена роль исполнения врожденных рефлексов и мотивации, а второй – управления эмоциями и действиями на более высоком уровне.

Кроме того по неокортекс значительно превышает по размеру старую кору. Так первая занимает порядка 96% процентов от общей поверхности полушарий, а размер второй – не более 3%. Такое соотношение, показывает, что в архикортексе не может выполнять высшие нервные функции.

Роль неокортекса в эмоциях и стереогинезе

Эмоции у человека изначально появляются в лимбической системе головного мозга. Но в этом случае они представлены примитивными понятиями, которые попадая в новую кору, обрабатываются при помощи ассоциативной функции. Вследствие этого человек может оперировать эмоциями на более высоком уровне, что дает возможность ввести такие понятия как радость, печаль, любовь, гнев и др.

Также неокортекс имеет возможность гасить сильные всплески эмоций в лимбической системе, благодаря посылу успокаивающих сигналов в области с высоким возбуждением нейронов. Это приводит к тому, что у человека главенствующую роль в поведении играет разум, а не инстинктивные рефлексы.

Анатомия

Выполняемые корой функции зачастую обусловлены ее анатомическим строением. Структура имеет свои характерные черты, выраженные в разном числе слоев, габаритах, анатомии образующих орган нервных окончаний. Специалисты выделяют следующие разновидности слоев, взаимодействующих между собой и помогающих функционировать системе в целом:

• Молекулярный слой. Помогает создать хаотично связанных дендритных формирований с малым числом клеток, имеющих веретенообразную форму и обусловливающих ассоциативную деятельность.
• Наружный слой. Выражается нейронами, имеющими разные очертания. После них локализуются внешние контуры структур, имеющих пирамидальную форму.
• Наружный слой пирамидального типа. Предполагает наличие нейронов разных размеров. По форме данные клетки схожи с конусом. Сверху выходит дендрит, обладающий наибольшими размерами. Нейроны связаны при помощи деления на незначительные образования.
• Зернистый слой. Предусматривает нервные окончания незначительного размера, локализованных обособленно.
• Пирамидальный слой. Предполагает наличие нейронных цепей, обладающих различными габаритами. Верхние отростки нейронов способны доходить до начального слоя.
• Покров, содержащий нейронные связи, напоминающие веретено. Часть из них, находящаяся в нижней точке, может достигать уровня белого вещества.
• Лобная доля
• Играет ключевую роль для сознательной деятельности. Участвует в запоминании, внимании, мотивации и прочих задачах.

Предусматривает наличие 2 парных долей и занимает 2/3 всего мозга. Полушария осуществляют контроль противоположных сторон туловища. Так, левая доля регулирует работу мышц правой стороны и наоборот.

Лобные части имеют важное значение в последующем планировании, включая управление и принятие решений. Кроме того, они выполняют следующие функции:

• Речевая. Способствует выражению словами мыслительных процессов. Поражение данного участку может повлиять на восприятие.
• Моторика. Дает возможность влиять на двигательную активность.
• Сравнительные процессы. Способствует проведению классификации предметов.
• Запоминание. Каждый участок мозга имеет важное значение в процессах запоминания. Лобная часть формирует долгосрочную память.
• Личностное формирование. Дает возможность взаимодействовать импульсам, памяти и прочим задачам, образующим главные характеристики индивида. Поражение лобной доли кардинальным образом меняет личность.
• Мотивация. Большая часть чувствительных нервных отростков расположены в лобной части. Дофамин способствует поддержанию мотивационной составляющей.
• Контроль внимания. Если лобные части не способны осуществлять управление вниманием, то формируется синдром нехватки внимания.

Теменная доля

Охватывает верхнюю и боковую части полушария, а также разделяются центральной бороздой. Функции, которые выполняет данный участок, различаются для доминантной и недоминантной сторон:

• Доминантная (преимущественно левая). Несет ответственность за возможность понимания устройства целого через соотношение его составляющих и за синтез информации. Кроме того, дает возможность осуществления взаимосвязанных движений, которые требуются для получения конкретного результата.
• Недоминантная (преимущественно правая). Центр, который перерабатывает данные, поступающие из затылочной части, и обеспечивает 3-хмерное восприятие происходящего. Поражение данного участка ведет к неспособности распознавания объектов, лиц, пейзажей. Так как зрительные образы перерабатываются в мозге обособленно от данных, поступающих из остальных органов чувств. Кроме того, сторона принимает участие в ориентации в пространстве человека.

Обе теменные части принимают участие в восприятии температурных изменений.

Височная

Она реализует сложную психическую функцию – речь. Расположена на обоих полушариях сбоку в нижней части, тесно взаимодействуя с близлежащими отделами. Данная часть коры обладает наиболее выраженными контурами.
Височные участки осуществляют обработку слуховых импульсов, преобразуя их в звуковой образ. Имеют важное значение в обеспечении речевых коммуникативных навыков. Непосредственно в данном отделе происходит распознавание услышанной информации, выбор языковых единиц для смысловой выраженности.

На сегодняшний день подтверждено, что возникновение сложностей с обонянием у больного преклонного возраста сигнализирует о формирующемся заболевании Альцгеймера.

Незначительный участок внутри височной доли (гиппокамп), осуществляет контроль долговременной памяти. Непосредственно височная часть накапливает воспоминания. Доминантный отдел взаимодействует с вербальной памятью, недоминантный способствует зрительному запоминанию образов.

Одновременное повреждение двух долей ведет к безмятежному состоянию, потере возможности идентификации внешних образов и повышенной сексуальности.

Островок

Островок (закрытая долька) расположен в глуби боковой борозды. От смежных отделов островок отделяется круговой бороздой. Верхний участок закрытой дольки разделяется на 2 части. Здесь проецируется вкусовой анализатор.

Формирующая дно латеральной борозды, закрытая долька является выступом, верхняя часть которого направлена наружу. Островок отделяется круговой бороздой от близлежащих долей, которые формируют покрышку.

Верхний отдел закрытой дольки подразделяется на 2 части. В первой локализуется прецентральная борозда, а находящаяся посреди них расположена передняя центральная извилина.

Борозды и извилины

Являют собой впадины и находящиеся посреди них складки, которые локализуются на поверхности мозговых полушарий. Борозды способствуют увеличению коры полушарий, не увеличивая объем черепной коробки.

Значимость данных участков заключается в том, что две трети всей коры располагаются в глуби борозд. Бытуют мнение, что полушария развиваются неодинаково в разных отделах, в результате этого напряжение будет также неравномерным в конкретных участках. Это может привести к формированию складок либо извилин. Другие ученые полагают, что большое значение имеет первоначальное развитие борозд.