Головной и спинной мозг, подготовка к ЕГЭ по биологии

Головной и спинной мозг

Спинной мозг

Представляет собой нервный тяж, лежащий в образованном позвонками позвоночном канале. Тянется от затылочного отверстия до поясничного отдела позвоночника. Вверху переходит в продолговатый мозг, внизу заканчивается коническим заострением с концевой нитью.

Спинной мозг покрыт несколькими оболочками: твердой мозговой, паутинной и мягкой. Между паутинной и мягкой оболочками циркулирует спинномозговая жидкость — ликвор, окружающая спинной мозг и принимающая активное участие в обмене веществ спинного мозга.

На поперечном срезе спинной мозг (СМ) напоминает бабочку. В центре расположено серое вещество, состоящее из тел нейронов. На периферии расположено белое вещество, которое образовано отростками нейронов.

В сером веществе СМ различают два передних выступа (передние рога), два боковых (боковые рога) и два задних (задние рога). В следующей статье мы будем изучать рефлекторные дуги, так что эти знания нам очень пригодятся. В рогах серого вещества находятся нейроны, которые входят в состав рефлекторных дуг.

К задним рогам спинного мозга подходят многочисленные нервные волокна, которые, объединяясь, образуют пучки — задние корешки. Из передних рогов спинного мозга выходят многочисленные нервные волокна, которые образуют — передние корешки.

Белое вещество состоит из многочисленных нервных волокон, пучки которых образуют канатики. Пути спинного мозга подразделяются на восходящие — от рецепторов к головному мозгу, и нисходящие — от головного мозга к органам-эффекторам. От спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов.

У спинного мозга выделяют две важнейшие функции:

Рефлекторную

За счет тел нейронов, которые расположены в сером веществе спинного мозга и входят в состав рефлекторных дуг, обеспечивающих рефлексы.

Проводниковая

За счет наличия в спинном мозге белого вещества, в состав которого входят многочисленные нервные волокна, образующие пучки и канатики вокруг серого вещества.

Головной мозг и его отделы

Мы переходим к изучению головного мозга человека, сложноустроенного главного органа центральной нервной системы, расположенного в надежном костном вместилище — черепе. Масса мозга в среднем составляет от 1300 до 1500 грамм.

Замечу, что вес мозга никак не связан с интеллектуальными способностями: так у Альберта Эйнштейна головной мозг весил 1230 грамм — меньше, чем у среднестатистического человека. Интеллект скорее определяется сложностью и разветвленностью нейронных сетей мозга, но никак не массой.

В мозге человека выделяют пять отделов: продолговатый, задний (мост и мозжечок), средний, промежуточный и конечный. Наиболее древние отделы — продолговатый, задний и средний — образуют ствол мозга, напоминающий по строению спинной мозг. Иногда к стволу мозга относят и промежуточный отдел. От ствола мозга отходят 12 пар черепных нервов.

Конечный мозг отличается от строения ствола мозга, он представляет собой огромное скопление (около 16 млрд.) нейронов, которые образуют кору больших полушарий (КБП). Нейроны располагаются в несколько слоев, их отростки образуют тысячи синапсов с другими нейронами и их отростками. В КБП расположены центры высшей нервной деятельности — памяти, мышления, речи.

Мы начинаем увлекательное путешествие по отделам головного мозга. Для вас принципиально важно разделить между собой и запомнить функции различных отделов, для этого обязательно используйте воображение!)

Продолговатый мозг

Самый древний отдел головного мозга. Запомните, что он регулирует жизненно важные функции: сердечно-сосудистую систему, процессы дыхания и пищеварения. Здесь сосредоточены центры защитных рефлексов — рвоты, чихания, кашля.

Задний мозг (мост и мозжечок)

Варолиев мост выполняет проводниковую функцию: через мост проходят все нисходящие и восходящие нервные пути. Также он контролирует работу мимических и жевательных мышц лица, слезной железы.

Мозжечок имеет свои собственные полушария, соединенные друг с другом. Кора мозжечка образована серым веществом, подкорковые ядра окружены белым веществом.

Мозжечок принимает участие в координации произвольных движений, способствует сохранению положения тела в пространстве, регулирует тонус и равновесие. Благодаря мозжечку наши движения четкие и плавные.

Средний мозг

В среднем мозге находятся верхние (передние) и нижние (задние) бугры четверохолмия. Верхние бугры четверохолмия отвечают за зрительный ориентировочный рефлекс, а нижние — за слуховой ориентировочный рефлекс.

В чем выражается зрительный ориентировочный рефлекс? Представьте, что заходите в темную комнату. В ее уголке уютно сияет экран, виден сайт (конечно же) студариум =) И тут начинается зрительный ориентировочный рефлекс: Вы двигаете глазами, поворачиваете голову в направлении источника интеллектуального света. Не забываете при этом регулировать величину зрачка и аккомодацию глаз — все это зрительный ориентировочный рефлекс.

Слуховой ориентировочный рефлекс также необходим для нас. Хорошо, если, читая учебник сейчас, вы находитесь в тишине. Вдруг у вас начинает звонить телефон: вы тотчас перестаете читать и направляетесь к источнику звука — телефону. Благодаря этому ориентировочному рефлексу мы можем определять место источника звука относительно нас (слева, справа, сзади, спереди).

Средний мозг также выполняет проводниковую функцию, участвует в регуляции мышечного тонуса и позы тела.

Промежуточный мозг

Напомню, что изученный нами гипоталамус, связанный с ним гипофиз, эпифиз и таламус относятся к промежуточному мозгу. Вам известно, что гипоталамус руководит гипофизом — дирижером желез внутренней секреции, поэтому функциями гипоталамуса являются: регуляция обмена белков, жиров и углеводов, а также водно-солевой обмен.

Помимо этого, гипоталамус контролирует симпатическую и парасимпатическую системы, регулирует температуру тела, отвечает за циклы сна и бодрствования. В гипоталамусе находятся центры голода и насыщения.

Конечный мозг

Состоит из подкорковых структур и коры больших полушарий (КБП). Поверхность КБП достигает в среднем 1,5-1,7 м2. Такая большая площадь обусловлена тем, что КБП образует извилины — возвышения мозгового вещества, и борозды — углубления между извилинами.

Кора больших полушарий

В коре имеется несколько слоев клеток, между которыми образуются многочисленные разветвленные связи. Несмотря на то, что кора функционирует как единый механизм, разные ее участки анализируют информацию от разных периферических рецепторов, которые И.П. Павлов называл корковыми концами анализаторов.

Корковое представительство зрительного анализатора располагается в затылочной доле КБП, именно в связи с этим при падении на затылок человек видит «искры из глаз», когда нейроны этой доли возбуждаются механически, вследствие удара.

Корковое представительство слухового анализатора находится в височной доле коры больших полушарий.

Запомните, что корковое представительство двигательного анализатора — моторная зона — находится в передней центральной (прецентральной) извилине, а представительство кожного анализатора — сенсорная зона — в задней центральной (постцентральной) извилине.

Вдумайтесь! При совершении любого произвольного (осознанного) движения нервный импульс возникает именно в нейронах прецентральной извилины, откуда начинает свой длинный путь через ствол мозга, спинной мозг и, наконец, достигает органа-эффектора.

Импульсы от кожных рецепторов достигают нейронов постцентральной извилины — сенсорного отдела, благодаря чему мы получаем от них информацию и осознаем собственные ощущения.

Количество нейронов в этих извилинах, отведенных для различных органов, неодинаково. Так зона проекции пальцев кисти занимает много места, благодаря чему становятся возможны тонкие движения пальцами. Зона проекции мышц туловища гораздо меньше зоны пальцев, так как движения туловища более однообразные и менее сложные.

Изученные нами участки мозга, в которых происходит преобразование и анализ поступающей информации, называются ассоциативными зонами КБП. Эти зоны связывают различные участки КБП, координируют ее работу, играют важнейшую роль в образовании условных рефлексов.

Наша осознанная деятельность лежит в рамках коры больших полушарий: любое осознанное движение, любое ощущение (температурное, болевое, тактильное) — все имеет представительства в КБП. Кора — основа связи с внешней средой, адаптации к ней. В фундаменте процесса мышления также лежит КБП. В общем, вы поняли, как высоко надо ее ценить и как хорошо знать данную тему

Вы наверняка слышали, что функционально правое и левое полушария отличаются. В левом полушарии находятся механизмы абстрактного мышления (языковые способности, аналитическое мышление, логика), а в правом — конкретно-образного (воображение, параллельная обработка информации). При травмах, повреждениях левого полушария может нарушаться речь.

Заболевания

В зависимости от уровня поражения спинного мозга при травме картина неврологических нарушений проявляется по-разному. Чем выше уровень поражения, тем больше нервных путей оказываются «отрезанными» от головного мозга. Так, к примеру, при травме поясничного отдела движения руками сохранены, а при травме шейного — движения руками невозможны.

Иногда после инсульта (кровоизлияния в ткани мозга) или травмы развивается паралич (полное отсутствие движений) на одной из сторон тела. Зная анатомию, вы можете седлать вывод: если движения пропали в правой руке и ноге, то инсульт произошел слева.

Почему существует такая закономерность? Дело в том, что нервные волокна, идущие от прецентральной извилины к рабочим органам — мышцам, формируют так называемый физиологический перекрест на границе продолговатого и спинного мозга. То есть, говоря проще: часть нервов, которые шли от левого полушария переходят на правую сторону и наоборот — нервы от правого полушария переходят на левую сторону.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию

Как выглядит мозг человека

Анатомия головного мозга сравнительно молодая наука, так как длительное время находилась под запретом из-за законов, запрещающих вскрытие и исследование органов и головы человека.

Изучение топографической анатомии мозгового отдела в области головы, нужно для точной диагностики и успешной терапии различных топографических анатомических нарушений, например: травм черепа, сосудистых и онкологических заболеваний. Чтобы представить, как выглядит ГМ человека, для начала необходимо изучить их внешний вид.

По внешнему виду ГМ представляет собой студенистую массу желтоватого цвета, заключенную в защитную оболочку, как и все органы человеческого тела, они состоят на 80% из воды.

Большие полушария занимают практически объем этого органа. Они покрыты серым веществом или корой — высшим органом нервно психической деятельности человека, а внутри — из белого вещества, состоящего из отростков нервных окончаний. Поверхность полушарий имеет сложный рисунок, из-за идущих в разные стороны извилин и валиков между ними. По этим извилинам принято делить их на несколько отделов. Известно, что каждая из частей выполняет определенные задачи.

Для того чтобы понять, как выглядят мозги человека, недостаточно исследовать их внешний вид. Существует несколько методик изучения, которые помогают изучить головной мозг изнутри в разрезе.

Сагиттальный разрез. Представляет собой продольный разрез, который проходит через центр головы человека и делит его на 2 части. Является наиболее информативным методом исследования, с его помощью диагностируют различные заболевания этого органа.
Фронтальный разрез головного мозга выглядит как поперечный разрез больших долей и позволяет рассмотреть свод, гиппокамп и мозолистое тело, а также гипоталамус и таламус, контролирующие жизненно важные функции организма.
Горизонтальный разрез. Позволяет рассмотреть строение этого органа в горизонтальной плоскости.

Анатомия мозга, также как анатомия головы и шеи человека, достаточно трудный объект для изучения по ряду причин, в том числе из-за того, что для их описания требуется изучить большое количество материала и иметь хорошую клиническую подготовку.

ИССЛЕДОВАНИЯ МОЗГА

Исследования мозга затруднены по двум основным причинам. Во-первых, к мозгу, надежно защищенному черепом, невозможен прямой доступ. Во-вторых, нейроны мозга не регенерируют, поэтому любое вмешательство может привести к необратимому повреждению.

Несмотря на эти трудности, исследования мозга и некоторые формы его лечения (прежде всего нейрохирургическое вмешательство) известны с древних времен. Археологические находки показывают, что уже в древности человек производил трепанацию черепа, чтобы получить доступ к мозгу. Особенно интенсивные исследования мозга проводились в периоды войн, когда можно было наблюдать разнообразные черепно-мозговые травмы.

Повреждение мозга в результате ранения на фронте или травмы, полученной в мирное время, – своеобразный аналог эксперимента, при котором разрушают определенные участки мозга. Поскольку это единственно возможная форма «эксперимента» на мозге человека, другим важным методом исследований стали опыты на лабораторных животных. Наблюдая поведенческие или физиологические последствия повреждения определенной мозговой структуры, можно судить о ее функции.

Электрическую активность мозга у экспериментальных животных регистрируют с помощью электродов, размещенных на поверхности головы или мозга либо введенных в вещество мозга. Таким образом удается определить активность небольших групп нейронов или отдельных нейронов, а также выявить изменения ионных потоков через мембрану. С помощью стереотаксического прибора, позволяющего ввести электрод в определенную точку мозга, исследуют его малодоступные глубинные отделы.

Другой подход состоит в том, что извлекают небольшие участки живой мозговой ткани, после чего ее существование поддерживают в виде среза, помещенного в питательную среду, или же клетки разобщают и изучают в клеточных культурах. В первом случае можно исследовать взаимодействие нейронов, во втором – жизнедеятельность отдельных клеток.

При изучении электрической активности отдельных нейронов или их групп в различных областях мозга вначале обычно регистрируют исходную активность, затем определяют эффект того или иного воздействия на функцию клеток. Согласно другому методу, через имплантированный электрод подается электрический импульс, с тем чтобы искусственно активировать ближайшие нейроны. Так можно изучать воздействие определенных зон мозга на другие его области. Этот метод электрической стимуляции оказался полезен при исследовании стволовых активирующих систем, проходящих через средний мозг; к нему прибегают также и при попытках понять, как протекают процессы научения и памяти на синаптическом уровне.

Уже сто лет назад стало ясно, что функции левого и правого полушарий различны. Французский хирург П.Брока, наблюдая за больными с нарушением мозгового кровообращения (инсультом), обнаружил, что расстройством речи страдали только больные с повреждением левого полушария. В дальнейшем исследования специализации полушарий были продолжены с помощью иных методов, например регистрации ЭЭГ и вызванных потенциалов.

В последние годы для получения изображения (визуализации) мозга используют сложные технологии. Так, компьютерная томография (КТ) произвела революцию в клинической неврологии, позволив получать прижизненное детальное (послойное) изображение структур мозга. Другой метод визуализации – позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) – дает картину метаболической активности мозга. В этом случае человеку вводится короткоживущий радиоизотоп, который накапливается в различных отделах мозга, причем тем больше, чем выше их метаболическая активность. С помощью ПЭТ было также показано, что речевые функции у большинства обследованных связаны с левым полушарием. Поскольку мозг работает с использованием огромного числа параллельных структур, ПЭТ дает такую информацию о функциях мозга, которая не может быть получена с помощью одиночных электродов.

Как правило, исследования мозга проводятся с применением комплекса методов. Например, американский нейробиолог Р.Сперри с сотрудниками в качестве лечебной процедуры производил перерезку мозолистого тела (пучка аксонов, связывающих оба полушария) у некоторых больных эпилепсией. В последующем у этих больных с «расщепленным» мозгом исследовалась специализация полушарий. Было выявлено, что за речь и другие логические и аналитические функции ответственно преимущественно доминантное (обычно левое) полушарие, тогда как недоминантное полушарие анализирует пространственно-временные параметры внешней среды. Так, оно активируется, когда мы слушаем музыку. Мозаичная картина активности мозга свидетельствует о том, что внутри коры и подкорковых структур существуют многочисленные специализированные области; одновременная активность этих областей подтверждает концепцию мозга как вычислительного устройства с параллельной обработкой данных.

С появлением новых методов исследования представления о функциях мозга, вероятно, будут видоизменяться. Применение аппаратов, позволяющих получать «карту» метаболической активности различных отделов мозга, а также использование молекулярно-генетических подходов должны углубить наши знания о протекающих в мозгу процессах. См. также НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ.

Что, по мнению ученых постоянно возникает в головном мозге человека

Специалисты, изучающие психологические возможности мозга считают, что выполнение познавательных и мыслительных функций происходит в результате биохимических токов, однако, эта теория на настоящий момент подвергается сомнению, потому что этот орган — биологический объект и принцип механического действия не позволяет познать его природу окончательно.

Головной мозг является своеобразным штурвалом всего организма, выполняя ежедневно огромное количество задач.

Анатомо-физиологические особенности строения головного мозга является предметом изучения уже много десятилетий. Известно, что этот орган занимает особое место в строении ЦНС (центральной нервной системе) человека, а его характеристики для каждого человека разные, поэтому нельзя найти 2 абсолютно одинаково мыслящих людей.

Области коры

На поверхности полушарий присутствуют постоянные борозды, делящие их на 5 долей. Лобная доля (lobus frontalis) лежит перед центральной бороздой (sulcus centralis). Затылочная доля простирается от центральной до теменно-затылочной борозды (sulcus parietooccipitalis).

Области лобной доли

Основная моторная область – расположена перед центральной бороздой, где находятся пирамидальные клетки, аксоны которых образуют пирамидальный (корковый) путь. Эти пути обеспечивают точные и удобные движения тела, особенно предплечий, пальцев, лицевых мышц.

Премоторная кора. Эта область расположена перед основной моторной областью, контролирует более сложные движения свободной активности, зависящие от сенсорной обратной связи – захват предметов, перемещение над препятствиями.

Центр речи Брока – находится в нижней части, как правило, левого или доминирующего полушария. Центр Брока в левом полушарии (если оно доминирует) контролирует речь, в правом полушарии – поддерживает эмоциональный окрас произносимого слова; эта область также участвует в кратковременной памяти слов и речи. Центр Брока связан с предпочтительным использованием одной руки для работы – левой или правой.

Зрительная область – это моторная часть, контролирующая требуемые быстрые движения глаз при просмотре движущейся цели.

Обонятельная область – находится на основании лобных долей, отвечает за восприятия запаха. Обонятельная кора соединяется с обонятельными областями в нижних центрах лимбической системы.

Префронтальная кора – большая область лобной доли, отвечающая за когнитивные функции: мышление, восприятие, сознательное запоминание информации, абстрактное мышление, самосознание, самоконтроль, упорство.

Области теменной доли

Чувствительная область коры – находится прямо за центральной бороздой. Отвечает за восприятие общих телесных ощущений – восприятие кожи (прикосновение, тепло, холод, боль), вкуса. Этот центр способен локализовать пространственное восприятие.

Соматочувствительная область – расположена за чувствительной. Участвует в признании предметов в зависимости от их формы, основываясь на предыдущем опыте.

Области затылочной доли

Основная зрительная область – расположена в конце затылочной доли. Она получает визуальную информацию от сетчатки глаза, обрабатывает информацию из обоих глаз вместе. Здесь воспринимается ориентация объектов.

Ассоциативная зрительная область – находится перед основной, содействует с ней для определения цвета, формы, движения объектов. Она также содействует с другими частями мозга через передние и задние пути. Передний путь проходит вдоль нижнего края полушарий, участвует в распознавании слов во время чтения, распознавании лиц. Задний путь проходит в теменную долю, участвует в пространственных связях между предметами.

Области височной доли

Зона слуха и вестибулярная область – расположены в височной доле. Различается основная и ассоциативная область. Основная – воспринимает громкость, высоту тона, ритм. Ассоциативная – основанная на запоминании звуков, музыки.

Речевая область

Область речи – обширная область, связанная с речью. Доминирует левое полушарие (у правшей). На сегодняшний день было идентифицировано 5 областей:

зона Брока (формирование речи);
зона Вернике (понимание речи);
боковая префронтальная кора перед и под зоной Брока (анализ речи);
область височной доли (координация слуховых и зрительных аспектов речи);
внутренняя доля – артикуляция, распознавание ритма, озвученного слова.

Правое полушарие не участвует в речевом процессе у правшей, но работает над интерпретацией слов и их эмоциональной окраской.

Как устроен мозг человека

Ученые всего мира изучают головной мозг, его строение и функции, которые он выполняет. За последние несколько лет сделано много важных открытий, однако, эта часть тела остается изученной не до конца. Это явление объясняется сложностью изучения строения и функций головного мозга отдельно от черепной коробки.

В свою очередь, строение структур мозга обуславливает функции которые выполняют его отделы.

Известно, что этот орган состоит из нервных клеток (нейронов), соединенных между собой пучками нитевидных отростков, но как происходит одномоментно их взаимодействие в качестве единой системы непонятно до сих пор.

Исследовать отделы и оболочки поможет схема строения головного мозга, основанная на изучении сагиттального разреза черепной коробки. На этом рисунке можно рассмотреть кору, медиальную поверхность больших полушарий, структуру ствола, мозжечка и мозолистого тела, которое состоит из валика, ствола, колена и клюва.

ГМ надежно защищен снаружи костями черепа, а внутри 3 мозговыми оболочками: твердой паутинной и мягкой. Каждая из них имеет собственное устройство и выполняет определенные задачи.

Глубокая мягкая оболочка охватывает и спинной, и головной мозг, при этом заходит во все щели и борозды больших полушарий, а в ее толще находятся кровеносные сосуды, питающие этот орган.
Паутинная оболочка отделена от первой подпаутинным пространством, заполненным ликвором (цереброспинальная жидкость), в нем также расположены кровеносные сосуды. Эта оболочка состоит из соединительной ткани, от которой отходят нитевидные ветвистые отростки (тяжи), они вплетаются в мягкую оболочку и с возрастом их количество увеличивается, тем самым упрочняя связь. Между ними. Ворсинистые выросты паутинной оболочки выпячиваются в просвет синусов твердой мозговой оболочки.
Твердая оболочка или пахименинкс, состоит соединительно-тканного вещества и имеет 2 поверхности: верхнюю, насыщенную кровеносными сосудами и внутреннюю, которая гладкая и блестящая. Этой стороной пахименинкс прилегает к мозговому веществу, а внешней – черепной коробке. Между твердой и паутинной оболочкой существует узкое пространство, заполненное незначительным количеством жидкости.

В мозгах здорового человека циркулирует около 20% всего объема крови, которая поступает через задние мозговые артерии.

Мозг визуально можно разделить на 3 основные части: 2 большие полушария, ствол и мозжечок.

Серое вещество образует кору и покрывает поверхность больших полушарий, а его небольшое количество в виде ядер находится в продолговатом мозге.

Во всех мозговых отделах есть желудочки, в полости которых перемещается ликвор, который образуется в них. При этом жидкость из 4 желудочка попадает в подпаутинное пространство и омывает его.

Развитие мозга начинается еще во время внутриутробного нахождения плода, а окончательно он формируется к 25-летнему возрасту.

Как работает мозг человека

Работа головного мозга человека не прекращается даже во сне, известно, что у людей, находящихся в коме тоже функционируют некоторые отделы, о чем свидетельствуют их рассказы.

Основная работа этого органа производится с помощью больших полушарий, каждое из которых отвечает за определенную способность. Замечено, что полушария неодинаковы по размеру и функциям — правая часть отвечает за визуализацию и творческое мышление обычно больше левой части, отвечающей за логику и техническое мышление.

Известно, у мужчин масса мозга больше чем у женщин, но эта особенность не влияет на умственные способности. Например, этот показатель у Эйнштейна был ниже среднего, но его теменная зона, которая отвечает за познание и создание образов, была больших размеров, что позволило ученому разработать теорию относительности.

Некоторые люди наделены сверх способностями, это тоже заслуга этого органа. Эти особенности проявляются в высокой скорости письма или чтения, фотографической памяти и других аномалий.

Так или иначе, деятельность этого органа имеет огромное значение в осознанном управлении телом человека, а присутствие коры отличает человека от других млекопитающих.