Human Brain, organul care coordonează și reglează toate funcțiile vitale ale corpului și controlează comportamentul. Toate gândurile, sentimentele, senzațiile, dorințele și mișcările noastre sunt asociate cu munca creierului și, dacă nu funcționează, persoana intră într-o stare vegetativă: se pierde capacitatea pentru orice acțiune, senzație sau reacție la influențele externe. Acest articol se concentrează asupra creierului uman, mai complex și mai bine organizat decât creierul animalelor. Cu toate acestea, există similitudini semnificative în structura creierului uman și a altor mamifere, precum, într-adevăr, cele mai multe specii de vertebrate.
Sistemul nervos central (SNC) constă din creier și măduva spinării. Este asociat cu diferite părți ale corpului de către nervii periferici - motor și senzoriali. Vezi de asemenea SISTEMUL NERVOS.
Creierul are o structură simetrică, ca cele mai multe alte părți ale corpului. La naștere, greutatea sa este de aproximativ 0,3 kg, în timp ce la un adult este de aprox. 1,5 kg. La examinarea externă a creierului, două emisfere mari care ascund formațiunile mai profunde atrag atenția. Suprafața emisferelor este acoperită cu caneluri și convulsii care măresc suprafața cortexului (stratul exterior al creierului). În spatele cerebelului este plasat, a cărui suprafață este tăiată mai subțire. Sub emisferele mari se află brațul, care trece în măduva spinării. Nervii părăsesc trunchiul și măduva spinării, de-a lungul căreia informațiile curg de la receptorii interni și externi către creier și semnale către mușchi și glande curg în direcția opusă. 12 perechi de nervi cranieni se îndepărtează de creier.
În interiorul creierului, materia cenușie se distinge, constând în principal din corpurile celulelor nervoase și formând cortexul și materia albă - fibrele nervoase care formează căile conductive (legăturile) care leagă diferite părți ale creierului și formează și nervi care depășesc sistemul nervos central și merg la diverse organe.
Creierul și măduva spinării sunt protejate de bolile osoase - craniul și coloana vertebrală. Între substanța creierului și pereții osoși sunt trei cochilii: exteriorul - dura mater, interiorul - moale, iar între ele - arahnoidul subțire. Spațiul dintre membrane este umplut cu lichid cerebrospinal (cefalosporinic), care este similar cu compoziția plasmei sanguine, produs în cavitățile intracerebrale (ventriculi ale creierului) și circulă în creier și măduva spinării, alimentând cu nutrienți și alți factori necesari activității vitale.
Sursa de sânge a creierului este asigurată în principal de arterele carotide; la baza creierului, ele sunt împărțite în ramuri mari care merg la secțiunile sale diferite. Deși greutatea creierului este de numai 2,5% din greutatea corporală, în mod constant, zi și noapte, primește 20% din sângele care circulă în organism și, în consecință, oxigen. Rezervele energetice ale creierului în sine sunt extrem de mici, deci este extrem de dependentă de aprovizionarea cu oxigen. Există mecanisme de protecție care pot susține fluxul cerebral de sânge în caz de sângerare sau rănire. O caracteristică a circulației cerebrale este și prezența așa-numitei. Bariera hemato-encefalică. Se compune din câteva membrane, limitând permeabilitatea pereților vasculare și fluxul multor compuși din sânge în substanța creierului; astfel, această barieră îndeplinește funcții de protecție. De exemplu, multe substanțe medicinale nu pătrund prin ea.
CELULELE BRAIN
Celulele CNS sunt numite neuroni; funcția lor este prelucrarea informațiilor. În creierul uman, de la 5 la 20 de miliarde de neuroni. Structura creierului include, de asemenea, celule gliale, sunt de aproximativ 10 ori mai mult decât neuronii. Glia umple spațiul dintre neuroni, formând cadrul suport al țesutului nervos și efectuează, de asemenea, funcții metabolice și alte funcții.
Neuronul, ca toate celelalte celule, este înconjurat de o membrană semipermeabilă (plasmă). Două tipuri de procese se îndepărtează de la un corp celular - dendrite și axoni. Majoritatea neuronilor au mulți dendriți ramificați, dar numai un axon. Dendritele sunt de obicei foarte scurte, în timp ce lungimea axonului variază de la câțiva centimetri până la câțiva metri. Corpul neuronului conține nucleul și alte organele, la fel ca în alte celule ale corpului (vezi și CELL).
Impulsuri nervoase.
Transmiterea informațiilor în creier, precum și sistemul nervos în ansamblul său, se realizează prin impulsuri nervoase. Acestea se întind în direcția de la celula celulă până la partea terminală a axonului, care se poate ramifica, formând un set de terminații în contact cu alți neuroni printr-o fantă îngustă, sinapsei; transmiterea impulsurilor prin sinapse este mediată de substanțe chimice - neurotransmițători.
Un impuls nervos are, de obicei, originea în dendrite - procese de ramificare subțire a unui neuron care se specializează în obținerea informațiilor de la alți neuroni și transmiterea lor către corpul unui neuron. Pe dendriți și, într-un număr mai mic, există mii de sinapse pe corpul celulei; este prin intermediul sinapselor axonului, care transporta informații din corpul neuronului, îl transmite la dendritele altor neuroni.
Capătul axonului, care formează partea presinaptică a sinapselor, conține vezicule mici cu un neurotransmițător. Când impulsul ajunge la membrana presinaptică, neurotransmițătorul din vezicul este eliberat în cleftul sinaptic. Sfârșitul unui axon conține un singur tip de neurotransmițător, adesea în combinație cu unul sau mai multe tipuri de neuromodulatoare (vezi mai jos Neurochimia creierului).
Neurotransmitatorul eliberat din membrana presinaptică a axonului se leagă de receptorii de pe dendritele neuronului postsynaptic. Creierul folosește o varietate de neurotransmițători, fiecare dintre aceștia fiind asociat cu receptorul său particular.
Receptorii de pe dendritele sunt conectați la canalele dintr-o membrană postsynaptică semi-permeabilă care controlează mișcarea ionilor prin membrană. În repaus, neuronul are un potențial electric de 70 milivolți (potențial de odihnă), în timp ce partea interioară a membranei este încărcată negativ în raport cu exteriorul. Deși există mediatori diferiți, toți au un efect stimulativ sau inhibitor asupra neuronului postsynaptic. Efectul stimulativ se realizează prin creșterea fluxului de ioni anumiți, în principal sodiu și potasiu, prin membrană. Ca rezultat, sarcina negativă a suprafeței interioare scade - apare depolarizarea. Efectul de frânare are loc în principal printr-o schimbare în fluxul de potasiu și clorură, ca urmare, sarcina negativă a suprafeței interioare devine mai mare decât în repaus și are loc hiperpolarizarea.
Funcția neuronului este de a integra toate influențele percepute prin sinapse pe corpul său și pe dendritele. Deoarece aceste influențe pot fi excitatorii sau inhibitori și nu coincid în timp, neuronul trebuie să calculeze efectul total al activității sinaptice ca funcție a timpului. Dacă efectul excitator predomină asupra celui inhibitor și depolarizarea membranei depășește valoarea pragului, o anumită parte a membranei neuronului este activată - în regiunea bazei axonului său (axon tubercle). Aici, ca urmare a deschiderii canalelor pentru ionii de sodiu și potasiu, apare un potențial de acțiune (impulsul nervos).
Acest potențial se extinde mai departe de-a lungul axonului până la capăt la o viteză de la 0,1 m / s până la 100 m / s (axonul mai gros, cu atât viteza de conducere este mai mare). Când potențialul de acțiune ajunge la capătul axonului, un alt tip de canale ionice este activat, în funcție de diferența de potențial, de canalele de calciu. Potrivit acestora, calciul intră în axon, ceea ce duce la mobilizarea veziculelor cu neurotransmițătorul, care se apropie de membrana presinaptică, se îmbină cu ea și eliberează neurotransmițătorul în sinapse.
Myelin și celulele gliale.
Mulți axoni sunt acoperiți cu o teacă de mielină, care este formată din membrană răsucită în mod repetat de celule gliale. Myelinul constă în principal din lipide, care dă un aspect caracteristic materiei albe a creierului și măduvei spinării. Datorită tecii de mielină, viteza de realizare a potențialului de acțiune de-a lungul axonului crește, deoarece ionii se pot deplasa prin membrana axonului numai în locuri care nu sunt acoperite de mielină - așa-numitul intercepții Ranvier. Între intercepții, impulsurile sunt efectuate de-a lungul tecii de mielină ca și prin intermediul unui cablu electric. Deoarece deschiderea canalului și trecerea ionilor prin el durează un timp, eliminarea deschiderii constante a canalelor și restrângerea domeniului lor de aplicare la zonele cu membrane mici neacoperite de mielină accelerează conducerea impulsurilor de-a lungul axonului de aproximativ 10 ori.
Numai o parte din celulele gliale este implicată în formarea tecii de mielină a nervilor (celule Schwann) sau a tracturilor nervoase (oligodendrocite). Mult mai multe celule gliale (astrocite, microgliocite) îndeplinesc și alte funcții: ele formează scheletul suport al țesutului nervos, asigură necesitățile sale metabolice și se recuperează din leziuni și infecții.
Cum funcționează creierul
Luați în considerare un exemplu simplu. Ce se întâmplă când luăm un creion pe masă? Lumina reflectată de creion se concentrează în ochi cu lentila și este îndreptată spre retină, unde apare imaginea creionului; este percepută de către celulele corespunzătoare, din care semnalul se duce la principalele nuclee de transmisie senzoriale ale creierului, localizate în talamus (tubercul vizual), în principal în acea parte a cărei parte se numește corpul geniculat lateral. Sunt activate numeroase neuroni care răspund la distribuția luminii și întunericului. Axoanele neuronilor din corpul lateral coborât merg la cortexul vizual primar, localizat în lobul occipital al emisferelor mari. Impulsurile care vin de la talamus la această parte a cortexului sunt transformate într-o secvență complexă de evacuări ale neuronilor cortici, dintre care unii reacționează la limita dintre creion și masă, alții la colțurile imaginii creionului etc. Din cortexul vizual primar, informațiile despre axoni intră în cortexul vizual asociativ, unde are loc recunoașterea patternului, în acest caz un creion. Recunoașterea în această parte a cortexului se bazează pe cunoașterea acumulată anterior a contururilor externe ale obiectelor.
Planificarea mișcării (adică, luarea unui creion) apare probabil în cortexul lobilor frontali ai emisferelor cerebrale. În aceeași zonă a cortexului, se află neuronii motori care dau comenzi muschilor mâinii și degetelor. Abordarea mâinii la creion este controlată de sistemul vizual și interoreceptorii care percep poziția mușchilor și a articulațiilor, informațiile din care intră în sistemul nervos central. Atunci când luăm un creion în mână, receptorii de la vârful degetelor, care percep presiunea, ne spun dacă degetele țin bine creionul și ce efort ar trebui să fie pentru ao ține. Dacă vrem să ne scriem numele în creion, trebuie să activăm alte informații stocate în creier care oferă această mișcare mai complexă, iar controlul vizual va contribui la creșterea preciziei.
În exemplul de mai sus, se poate observa că efectuarea unei acțiuni destul de simple implică zone extinse ale creierului care se extind de la cortex la regiunile subcortice. Cu comportamente mai complexe asociate cu vorbirea sau gândirea, alte circuite neuronale sunt activate, acoperind și zone mai mari ale creierului.
PRINCIPALELE PĂRȚI ALE BRAINELOR
Creierul poate fi împărțit în trei părți principale: creierul, brațul și cerebelul. În creierul prelevat, sunt secretate emisferele cerebrale, talamusul, hipotalamusul și glanda pituitară (una dintre cele mai importante glande neuroendocrine). Tulpina trunchiului constă din medulla oblongata, pons (pons) și midbrain.
Emisfere mari
- cea mai mare parte a creierului, componenta la adulți de aproximativ 70% din greutatea sa. În mod normal, emisferele sunt simetrice. Acestea sunt interconectate printr-un pachet masiv de axoni (corpus callosum), care asigură schimbul de informații.
Fiecare emisferă este formată din patru lobi: frontal, parietal, temporal și occipital. Cortexul lobilor frontali conține centre care reglează activitatea locomotorie, precum și, probabil, centre de planificare și previziune. În cortexul lobilor parietali, situați în spatele frontului, există zone de senzații corporale, inclusiv senzația de atingere și senzația articulară și musculară. Lungimea lobului parietal se învecinează temporal, în care se află cortexul auditiv primar, precum și centrele de vorbire și alte funcții superioare. Spatele creierului ocupă lobul occipital situat deasupra cerebelului; coaja lui conține zone de senzații vizuale.
Zonele cortexului care nu sunt direct legate de reglementarea mișcărilor sau de analiza informațiilor senzoriale sunt denumite cortex asociativ. În aceste zone specializate, se formează legături asociative între diferite zone și părți ale creierului, iar informațiile provenite de la acestea sunt integrate. Cortexul asociativ oferă funcții atât de complexe precum învățarea, memoria, vorbirea și gândirea.
Structuri subcortice.
Sub cortex se află o serie de structuri cerebrale importante, sau nuclei, care sunt grupuri de neuroni. Acestea includ talamusul, ganglionii bazali și hipotalamusul. Thalamusul este principalul nucleu de transmitere a senzorilor; el primește informații din simțuri și, la rândul său, îl transmite către părțile corespunzătoare ale cortexului senzorial. Există, de asemenea, zone nespecifice care sunt asociate cu aproape întregul cortex și, probabil, oferă procesele de activare a acestuia și menținerea vegherii și atenției. Ganglionii bazali sunt un set de nuclee (așa-numita cochilie, o minge palidă și nucleul caudat) care sunt implicate în reglarea mișcărilor coordonate (începe și oprește-le).
Hipotalamusul este o zonă mică la baza creierului care se află sub talamus. Bogat în sânge, hipotalamusul este un centru important care controlează funcțiile homeostatice ale corpului. Produce substanțe care reglează sinteza și eliberarea hormonilor hipofizari (vezi și HIPOFIZIA). În hipotalamus există multe nuclee care îndeplinesc funcții specifice, cum ar fi reglementarea metabolismului apei, distribuția grăsimilor stocate, temperatura corpului, comportamentul sexual, somnul și starea de veghe.
Brain tulpina
situat la baza craniului. Conectează măduva spinării cu brațul prealabil și constă din medulla oblongata, pons, mid și diencephalon.
Prin intermediul creierului mijlociu și intermediar, precum și prin întregul trunchi, treceți căile motrice care conduc la măduva spinării, precum și câteva căi sensibile de la măduva spinării la părțile care se află peste creier. Sub mijlocul creierului este un pod conectat prin fibre nervoase cu cerebelul. Partea inferioară a trunchiului - medulla - intră direct în măduva spinării. În medulla oblongata, se află centre care reglează activitatea inimii și respirația, în funcție de circumstanțele externe, precum și controlul tensiunii arteriale, motilității gastrice și intestinale.
La nivelul trunchiului, căile care leagă fiecare emisferă cerebrală cu cercul se intersectează. Prin urmare, fiecare dintre emisfere controlează partea opusă a corpului și este conectată la emisfera opusă a cerebelului.
cerebel
situată sub lobii occipitali ai emisferelor cerebrale. Prin căile podului este conectat la părțile care se află peste creier. Cerebelul reglează mișcările automate subtile, coordonând activitatea diferitelor grupuri musculare atunci când efectuează acte comportamentale stereotipice; de asemenea, controlează constant poziția capului, a trunchiului și a membrelor, adică implicate în menținerea echilibrului. Conform celor mai recente date, cerebelul joacă un rol foarte important în formarea deprinderilor motorii, contribuind la memorarea secvenței mișcărilor.
Alte sisteme.
Sistemul limbic este o rețea largă de regiuni creierului interconectate care reglează stările emoționale, precum și oferă învățarea și memoria. Nucleul care formează sistemul limbic include amigdala și hipocampul (inclus în lobul temporal), precum și hipotalamusul și așa-numitul nucleu. septul transparent (situat în regiunile subcortice ale creierului).
Formarea reticulară este o rețea de neuroni care se întind de-a lungul întregului trunchi până la talamus și în continuare legată de zonele extinse ale cortexului. Participă la reglarea somnului și a vegherii, menține starea activă a cortexului și contribuie la focalizarea atenției asupra anumitor obiecte.
ACTIVITATEA ELECTRICĂ A BRAINELOR
Cu ajutorul unor electrozi plasați pe suprafața capului sau introduși în substanța creierului, este posibilă fixarea activității electrice a creierului datorită deversărilor celulelor sale. Înregistrarea activității electrice a creierului cu electrozi pe suprafața capului este denumită electroencefalogramă (EEG). Nu permite înregistrarea descărcării unui neuron individual. Doar ca rezultat al activității sincronizate a mii sau milioane de neuroni, pe curba înregistrată apar oscilații (valuri) observabile.
Înregistrându-se constant în EEG, se înregistrează modificări ciclice, reflectând nivelul general al activității individului. În starea de veghe activă, EEG captează undele beta non-amplitudine non-ritmice. Într-o stare de veghe relaxată, cu ochii închiși, predomină valurile alfatice cu o frecvență de 7-12 cicluri pe secundă. Apariția somnului este indicată de apariția undelor lentă de mare amplitudine (valuri delta). În timpul perioadelor de vise, valurile beta reapare asupra EEG și, pe baza EEG, se poate crea o impresie falsă că persoana este trează (de aici termenul de "somn paradoxal"). Visele sunt adesea însoțite de mișcări rapide ale ochilor (cu pleoape închise). Prin urmare, visarea se numește și somn cu mișcări rapide ale ochilor (vezi și SLEEP). EEG vă permite să diagnosticați anumite boli ale creierului, în special epilepsia (vezi EPILEPSIA).
Dacă înregistrați activitatea electrică a creierului în timpul acțiunii unui anumit stimul (vizual, auditiv sau tactil), puteți identifica așa-numitul. potențiale evocate - descărcări sincrone ale unui anumit grup de neuroni, care apar ca răspuns la un stimul extern specific. Studiul potențialelor evocate a făcut posibilă clarificarea localizării funcțiilor creierului, în special pentru a lega funcția de vorbire cu anumite zone ale lobilor temporali și frontali. Acest studiu ajută, de asemenea, la evaluarea stării sistemelor senzoriale la pacienții cu sensibilitate redusă.
NEUROCHIMIE DE BRAIN
Cei mai importanți neurotransmițători ai creierului sunt acetilcolina, norepinefrina, serotonina, dopamina, glutamatul, acidul gama-aminobutiric (GABA), endorfinele și enkefalinele. În plus față de aceste substanțe bine-cunoscute, un număr mare de alții care nu au fost încă studiate sunt probabil funcționale în creier. Unii neurotransmițători acționează numai în anumite zone ale creierului. Astfel, endorfinele și enkefaliile se găsesc numai în căile care conduc impulsuri dureroase. Alți mediatori, cum ar fi glutamatul sau GABA, sunt mai răspândiți.
Acțiunea neurotransmițătorilor.
După cum sa menționat deja, neurotransmițătorii, acționând asupra membranei postsynaptice, își schimbă conductivitatea pentru ioni. Adesea acest lucru se întâmplă prin activarea în neuronul postsynaptic a celui de-al doilea sistem "mediator", de exemplu, adenozin monofosfatul ciclic (cAMP). Acțiunea neurotransmițătorilor poate fi modificată sub influența altei clase de substanțe neurochimice - neuromodulatoare peptidice. Eliberate de membrana presinaptică simultan cu mediatorul, ele au capacitatea de a spori sau altera în alt mod efectul mediatorilor asupra membranei postsynaptice.
Sistemul endorfină-encefalină recent descoperit este important. Enkefalinele și endorfinele sunt peptide mici care inhibă conducerea impulsurilor de durere prin legarea la receptorii din SNC, inclusiv în zonele superioare ale cortexului. Această familie de neurotransmițători suprimă percepția subiectivă a durerii.
Medicamente psihoactive
- substanțe care se pot lega în mod specific de anumiți receptori din creier și pot provoca modificări comportamentale. Au identificat mai multe mecanisme ale acțiunii lor. Unii afectează sinteza neurotransmițătorilor, alții - în ceea ce privește acumularea și eliberarea din veziculele sinaptice (de exemplu, amfetamina determină eliberarea rapidă a norepinefrinei). Al treilea mecanism este legarea la receptori și imitarea acțiunii unui neurotransmițător natural, de exemplu, efectul LSD (diethylamida acidului lizergic) se explică prin capacitatea sa de a se lega de receptorii de serotonină. Al patrulea tip de acțiune medicamentoasă este blocarea receptorilor, adică antagonism cu neurotransmițătorii. Astfel de antipsihotice utilizate pe scară largă, cum ar fi fenotiazinele (de exemplu, clorpromazina sau aminaza), blochează receptorii dopaminei și reduc astfel efectul dopaminei asupra neuronilor postsynaptici. În sfârșit, ultimul mecanism comun de acțiune este inhibarea inactivării neurotransmițătorilor (mulți pesticide împiedică inactivarea acetilcolinei).
De mult timp se știe că morfina (un produs de mac de opiu purificat) are nu numai un efect analgezic (analgezic) pronunțat, ci și capacitatea de a provoca euforie. De aceea este folosit ca medicament. Acțiunea morfinei este asociată cu capacitatea sa de a se lega de receptorii sistemului endorfin-encefalin uman (vezi de asemenea DRUG). Acesta este doar unul dintre multele exemple de faptul că o substanță chimică cu o origine biologică diferită (în acest caz, de origine vegetală) este capabilă să influențeze creierul animalelor și al oamenilor, interacționând cu sistemele neurotransmițătoare specifice. Un alt exemplu bine cunoscut este curarea, derivată dintr-o plantă tropicală și capabilă să blocheze receptorii acetilcolinei. Indienii din America de Sud au lubrifiat curare arrowheads, folosind efectul ei paralizant asociat cu blocarea transmisiei neuromusculare.
STUDII DE BRAIN
Cercetarea creierului este dificilă din două motive principale. În primul rând, creierul, protejat în siguranță de craniu, nu poate fi accesat direct. În al doilea rând, neuronii creierului nu se regenera, astfel încât orice intervenție poate duce la daune ireversibile.
În ciuda acestor dificultăți, cercetarea creierului și unele forme de tratament (în primul rând, intervenția neurochirurgicală) au fost cunoscute încă din cele mai vechi timpuri. Rezultatele arheologice arată că deja în antichitate omul a spart craniul pentru a avea acces la creier. Cercetarea intensivă a creierului a fost efectuată în perioade de război, când a fost posibil să se observe o varietate de leziuni la nivelul capului.
Leziunile creierului ca rezultat al rănirii din față sau rănirii suferite în timp de pace sunt un fel de experiment care distruge anumite părți ale creierului. Deoarece aceasta este singura formă posibilă a unui "experiment" asupra creierului uman, o altă metodă importantă de cercetare au fost experimentele pe animale de laborator. Observând consecințele comportamentale sau fiziologice ale daunelor asupra unei anumite structuri cerebrale, se poate judeca funcția acesteia.
Activitatea electrică a creierului la animale experimentale este înregistrată utilizând electrozi plasați pe suprafața capului sau creierului sau introduși în substanța creierului. Astfel, este posibil să se determine activitatea grupurilor mici de neuroni sau a neuronilor individuali, precum și să se identifice modificările fluxurilor ionice din membrană. Cu ajutorul unui dispozitiv stereotactic care vă permite să introduceți electrodul într-un anumit punct al creierului, se examinează secțiunile sale de adâncime inaccesibile.
O altă abordare este eliminarea unor zone mici de țesut cerebral viu, după care existența sa este menținută ca o felie plasată într-un mediu nutritiv sau celulele sunt separate și studiate în culturi celulare. În primul caz, puteți explora interacțiunea neuronilor, în al doilea - activitatea celulelor individuale.
Atunci când se studiază activitatea electrică a neuronilor individuali sau a grupurilor lor în diferite zone ale creierului, activitatea inițială este de obicei înregistrată pentru prima dată, atunci se determină efectul unuia sau al celuilalt impact asupra funcției celulelor. Conform unei alte metode, prin intermediul electrodului implantat se aplică un impuls electric pentru a activa artificial neuronii cei mai apropiați. Deci, puteți studia efectele anumitor zone ale creierului asupra celorlalte zone ale sale. Această metodă de stimulare electrică a fost utilă în studiul sistemelor de activare a tulpinilor care trec prin miezul central; este de asemenea recurs la încercarea de a înțelege cum au loc procesele de învățare și de memorie la nivel sinaptic.
Cu o sută de ani în urmă, a devenit clar că funcțiile emisferelor stângi și drepte sunt diferite. Un chirurg francez P. Brock, care urmărea pacienții cu accident cerebrovascular (accident vascular cerebral), a constatat că numai pacienții cu leziuni ale emisferei stângi au suferit de o tulburare de vorbire. Studiile suplimentare privind specializarea emisferelor au fost continuate utilizând alte metode, de exemplu înregistrarea EEG și potențialele evocate.
În ultimii ani, tehnologii complexe au fost folosite pentru a obține imagini (vizualizări) ale creierului. Astfel, tomografia computerizată (CT) a revoluționat neurologia clinică, permițând obținerea imaginii detaliate (stratificate) a structurilor cerebrale in vivo. O altă metodă de imagistică - tomografie cu emisie de pozitroni (PET) - oferă o imagine a activității metabolice a creierului. În acest caz, un radioizotop scurt de viață este introdus într-o persoană, care se acumulează în diferite părți ale creierului, și cu atât mai mult cu cât activitatea metabolică este mai mare. Cu ajutorul PET-ului, sa arătat, de asemenea, că funcțiile de vorbire ale majorității celor examinate sunt asociate cu emisfera stângă. Deoarece creierul lucrează cu un număr imens de structuri paralele, PET furnizează astfel de informații despre funcțiile creierului care nu pot fi obținute cu electrozi unici.
De regulă, cercetarea creierului este realizată folosind o combinație de metode. De exemplu, neurobiologul american R. Sperri, împreună cu angajații, a folosit ca procedură de tratament pentru reducerea corpusului callos (un grup de axoni care leagă ambele emisfere) la unii pacienți cu epilepsie. Ulterior, la acești pacienți cu creier "împărțit", a fost investigată specializarea emisferică. Sa constatat că pentru discursul și alte funcții logice și analitice, emisfera dominantă dominantă (de obicei stânga) este responsabilă, în timp ce emisfera non-dominantă analizează parametrii spațio-temporali ai mediului extern. Deci, este activat când ascultăm muzică. O imagine mozaică a activității creierului sugerează că există numeroase domenii specializate în structurile cortexului și subcortic; activitatea simultană a acestor domenii confirmă conceptul de creier ca un dispozitiv de calcul cu procesare paralelă de date.
Odată cu apariția unor noi metode de cercetare, ideile despre funcțiile creierului se vor schimba. Utilizarea dispozitivelor care ne permit să obținem o "hartă" a activității metabolice a diferitelor părți ale creierului, precum și utilizarea abordărilor genetice moleculare ar trebui să ne aprofundeze cunoștințele despre procesele care apar în creier. A se vedea și neuropsihologia.
ANATOMIA COMPARATIVĂ
La diferite tipuri de vertebrate, creierul este remarcabil de similar. Dacă facem comparații la nivelul neuronilor, găsim o asemănare distinctă a unor astfel de caracteristici ca neurotransmițătorii utilizați, fluctuațiile concentrațiilor de ioni, tipurile de celule și funcțiile fiziologice. Diferențele fundamentale sunt dezvăluite numai în comparație cu nevertebratele. Neuronii nevertebrate sunt mult mai mari; deseori ele sunt legate între ele nu prin substanțe chimice, ci prin sinapse electrice, care se găsesc rar în creierul uman. În sistemul nervos al nevertebratelor, sunt detectați unii neurotransmițători care nu sunt caracteristici pentru vertebrate.
Printre vertebrate, diferențele în structura creierului se referă în principal la raportul structurilor sale individuale. Evaluând asemănările și diferențele dintre creierul peștilor, amfibienilor, reptilelor, păsărilor, mamiferelor (inclusiv a oamenilor), pot fi descoperite mai multe modele generale. În primul rând, toate aceste animale au aceeași structură și funcții ale neuronilor. În al doilea rând, structura și funcțiile măduvei spinării și ale brațului sunt foarte asemănătoare. În al treilea rând, evoluția mamiferelor este însoțită de o creștere pronunțată a structurilor corticale care ajung la o dezvoltare maximă la primate. În amfibieni, cortexul constituie doar o mică parte a creierului, în timp ce la om este structura dominantă. Se crede totuși că principiile funcționării creierului tuturor vertebratelor sunt aproape la fel. Diferențele sunt determinate de numărul de conexiuni interneuronice și interacțiuni, care este mai mare, cu cât este mai mult creierul. Vezi de asemenea ANATOMIA COMPARATIVĂ.
Creierul uman
Creierul uman (lat Encephalon) este un organ al sistemului nervos central, format din multe celule nervoase interconectate și procesele lor.
Creierul uman ocupă aproape întreaga cavitate a regiunii cerebrale craniene, ale căror oase protejează creierul de deteriorarea mecanică externă. În procesul de creștere și dezvoltare, creierul are forma unui craniu.
Conținutul
Brain mass [edita]
Masa creierului oamenilor normali variază de la 1000 la mai mult de 2000 de grame, care, în medie, reprezintă aproximativ 2% din greutatea corporală. Creierul bărbaților are o greutate medie de 100-150 de grame mai mare decât creierul femeilor [1]. Se crede pe larg că abilitățile mentale ale unei persoane depind de masa creierului: cu cât masa creierului este mai mare, cu atât este mai înzestrată persoana. Cu toate acestea, este evident că acest lucru nu este întotdeauna cazul [2]. De exemplu, creierul lui Ivan Turgheniev cântărit 2012 g, iar creierul Anatole France - 1017 Cea mai grea creier - 2850 grame - a fost gasit la persoanele care suferă de epilepsie și idioție [3]. Creierul lui era funcțional inferior. Deci, nu există o relație directă între masa creierului și abilitățile mentale ale individului. Cu toate acestea, în probele mari, numeroase studii au arătat o corelație pozitivă între masa cerebrală și abilitățile mentale, precum și între masa anumitor regiuni ale creierului și diferitele abilități cognitive [4] [5].
Gradul de dezvoltare a creierului poate fi evaluat, în special, de raportul dintre masa măduvei spinării și creier. Deci, la pisici este 1: 1, la câini este 1: 3, la maimuțe mai mici este de 1:16, la oameni este de 1:50. La oamenii din paleoliticul superior, creierul a fost semnificativ (10-12%) mai mare decât creierul omului modern [6] - 1: 55-1: 56.
Structura creierului [modifică]
Volumul creierului uman este de 91-95% din capacitatea craniului. În creier, există cinci diviziuni: medulla, posterior, care include podul și cerebelul, epifiza, mijlocul, intermediarul și creierul antebraț, reprezentate de emisferele mari. Împreună cu împărțirea în diviziuni date mai sus, întregul creier este împărțit în trei mari părți:
- Emisfere cerebrale;
- cerebel;
- Brain tulpina.
Cortexul cerebral acopera cele doua emisfere ale creierului: dreapta si stanga.
Braun shells [edita]
Creierul, ca și măduva spinării, este acoperit cu trei membrane: moale, arahnoid și solid.
Membrana moale sau vasculară a creierului (lat Pia mater encephali) este direct adiacentă substanței creierului, intră în toate canelurile, acoperă toate convoluțiile. Se compune din țesut conjunctiv loos, în care numeroase vase ramificate în creier. Procesele subțiri ale țesutului conjunctiv, care intră adânc în masa creierului, se îndepărtează de coroid.
Membrana arahnoidă a creierului (lat Arachnoidea encephali) este subțire, translucidă, nu are nave. Se potrivește strâns cu convoluțiile creierului, dar nu intră în caneluri, ca urmare a formării cisternelor subarahnoide umplute cu fluidul cefalorahidian între membranele vasculare și arahnoide, datorită cărora este alimentat arahnoidul. Cea mai mare cisternă alungită cerebeloasă este localizată la spatele celui de-al patrulea ventricul, deschiderea centrală a celui de-al patrulea ventricul se deschide; cisternă din fosa laterală se află în canelura laterală a creierului mare; inter-lama - între picioarele creierului; intersecția rezervorului - în locul chiasmei vizuale (intersecția).
Rezistența creierului (latură Dura mater encephali) este periostul pentru suprafața creierului interior al oaselor craniului. În această membrană, cea mai mare concentrație de receptori de durere din corpul uman este observată, în timp ce nu există receptori de durere în creierul însuși.
Dura mater este construit din țesut conjunctiv dens, căptușit din interior prin celule plate, umezite, bine legat cu oasele craniului în zona bazei sale interne. Între cochilii solizi și arahnoizi este un spațiu subdural plin cu lichid seros.
Părțile structurale ale creierului [edit]
Obligatoriu Brain [editați]
Medulla oblongata (medulla oblongata) se dezvoltă din cea de-a cincea veziculă a creierului (suplimentar). Medulla oblongata este o continuare a măduvei spinării cu segmentare defectuoasă. Substanța cenușie a medulla oblongata constă din nuclee individuale ale nervilor cranieni. Substanța albă este căile măduvei spinării și ale creierului, care sunt trase în creierul stem și de acolo în măduva spinării.
Pe suprafața anterioară a medulla oblongata există o fisură mediană anterioară, pe fiecare parte a cărora se află fibrele albe îngroșate numite piramide. Piramidele se îngustează datorită faptului că o parte a fibrelor lor trece pe partea opusă, formând o răscruce de piramide, formând o cale piramidală laterală. Unele fibre albe care nu se intersectează formează o cale piramidală dreaptă.
Podul [editați]
Podul (lat Pons) se află deasupra medulla oblongata. Aceasta este o rolă îngroșată cu fibre transversale. În centrul acestuia este canelura principală, în care se află artera principală a creierului. Pe ambele părți ale brazdei există îmbunătățiri semnificative formate de căile piramidale. Podul constă dintr-un număr mare de fibre transversale care formează materia albă - fibrele nervoase. Între fibre există multe clustere de materie cenușie care formează nucleul podului. Continuând cu cerebelul, fibrele nervoase formează picioarele sale medii.
Cerebellum [modifică]
Cerebelul (cerebelum lat) se află pe suprafața posterioară a podului și pe oblongul medulla în fosa craniană posterioară. Se compune din două emisfere și un vierme care leagă emisferele unul cu celălalt. Masa cerebelului 120-150 g.
Cerebelul este separat de creierul mare printr-o fantă orizontală, în care dura mater formează un cort de cerebelă întins pe fosa posterioară a craniului. Fiecare emisferă cerebeloasă este formată din materie cenușie și albă.
Substanța cenușie a cerebelului este conținută în partea superioară a culorii albe sub formă de cortex. Nucleul nervos se află în emisferele cerebeloase, masa cărora fiind reprezentată în principal de materia albă. Coaja emisferelor formează șanțuri paralele, între care se găsesc convoluții de aceeași formă. Vagabondele împart fiecare emisferă a cerebelului în mai multe părți. Una dintre particule - un rest, adiacent la picioarele mediane ale cerebelului, se evidențiază mai mult decât altele. Este mai vechi filogenetic. Clapeta și nodulul viermelui apar deja în vertebratele inferioare și sunt asociate cu funcționarea aparatului vestibular.
Cortexul emisferic cerebelos este format din două straturi de celule nervoase: molecula exterioară și granulară. Grosimea scoarței de 1-2,5 mm.
Substanța cenușie a cerebelului este ramificată în alb (în secțiunea mijlocie a cerebelului poate fi văzută ca o creangă de tuja veșnic verde), așa că se numește arborele cerebelos al vieții.
Cerebelul este conectat la trei perechi de picioare la nivelul creierului. Picioarele sunt reprezentate de fascicule de fibre. Picioarele inferioare (coada) ale cerebelului ajung la medulla oblongata și sunt numite și corpuri de frânghie. Acestea includ calea posterioară spinal-cerebrală.
Picioarele de mijloc (punte) ale cerebelului sunt conectate la pod, în care fibrele transversale trec la neuronii cortexului cerebral. Prin picioarele mijlocii trece calea cortico-punte, datorită căreia cortexul cerebral acționează asupra cerebelului.
Picioarele superioare ale cerebelului, sub formă de fibre albe, merg în direcția miezului central, unde sunt situate de-a lungul picioarelor midbrainului și se află în apropierea lor. Picioarele superioare (craniene) ale cerebelului constau în principal din fibrele nucleelor sale și servesc drept cai principale care conduc impulsuri la movilele optice, regiunea hipogastrică și nucleele roșii.
Picioarele sunt situate în față, iar anvelopele - în spatele lor. Între anvelope și picioare se execută alimentarea cu apă a miezului central (sistemul de alimentare cu apă Sylviev). Conectează cel de-al patrulea ventricul cu al treilea.
Funcția principală a cerebelului este coordonarea reflexă a mișcărilor și distribuția tonusului muscular.
Midbrain [edita]
Coperta miezului mijlociu (Mesencephalon) se află deasupra capacului său și se acoperă deasupra apeductului miezului central. Capacul conține o placă de pneu (cheliflow). Cele două coline superioare sunt asociate cu funcția analizorului vizual, acționează ca centre de orientare a reflexelor la stimuli vizuali și, prin urmare, se numesc vizuale. Cele două tuberculi inferiori sunt auditivi, asociate cu reflexe aproximative la stimuli sănătoși. Colinele superioare sunt conectate cu corpurile laterale cranked ale diencephalonului folosind mânerele superioare, colinele inferioare sunt conectate cu mânerele inferioare cu corpurile mediane cranked.
Din plăcuța anvelopei, începe calea cerebrospinală, care conectează creierul cu măduva spinării. Impulsurile impulsive trec prin ea ca răspuns la stimulii vizuale și auditive.
Hemispheres [edita]
Emisfere cerebrale ale creierului. Acestea includ ponderea emisferele cortexul cerebral (manta), ganglionii bazali, creierul olfactiv si ventriculii laterali. Emisferele creierului sunt separate printr-o fantă longitudinală, în adâncitura căruia se află corpul carnosum, care le conectează. Pe fiecare emisferă se disting următoarele suprafețe:
- partea superioară, convexă, orientată spre suprafața interioară a bolții craniene;
- suprafața inferioară situată pe suprafața interioară a fundului craniului;
- mediană, prin care emisferele sunt interconectate.
În fiecare emisferă există părți care sunt cele mai proeminente: în față, polul frontal, în spatele pol occipital, pe lateral, polul temporal. În plus, fiecare emisferă cerebrală este împărțită în patru lobi mari: frontal, parietal, occipital și temporal. În nișa fosa laterală a creierului este o mică proporție - insula. Emisfera este împărțită în lobi de brazde. Cel mai adânc dintre ele este lateral sau lateral și este numit și sulcusul sylvium. Canalul lateral separă lobul temporal de partea frontală și parietală. Din marginea superioară a emisferelor, canelura centrală sau canelura lui Roland coboară. Se separă lobul frontal al creierului de parietal. Lobul occipital este separat de parietal numai de pe suprafața mediană a emisferelor - suliul parietal-occipital.
Emisferele cerebrale din exterior sunt acoperite cu materie cenușie care formează cortexul cerebral sau mantaua. In cortexul sunt 15 miliarde de celule, și având în vedere că fiecare dintre ele are la 7 la 10 mii. Relațiile cu celulele vecine, este posibil să se concluzioneze că flexibilitatea, stabilitatea și fiabilitatea funcțiilor cortexului. Suprafața cortexului crește semnificativ datorită brazurilor și convoluțiilor. Cortexul filogenetic este cea mai mare structură a creierului, suprafața acestuia fiind de aproximativ 220 mii mm2.
Diferențe sexuale [editați]
Metodele de scanare tomografică au permis să se stabilească experimental diferențele în structura creierului femeilor și bărbaților [7] [8]. Sa constatat că creierul mascul are mai multe conexiuni între zonele din interiorul emisferelor și femela dintre emisfere. Se presupune că creierul bărbaților este mai optimizat pentru abilitățile motorii și femeile pentru gândirea analitică și intuitivă. Cercetătorii menționează că aceste rezultate ar trebui să se aplice populației în ansamblu, și nu persoanelor fizice. Aceste diferențe în structura creierului au fost cele mai pronunțate atunci când s-au comparat grupuri cu vârste cuprinse între 13,4 și 17 ani. Cu toate acestea, cu varsta creierului la femei numărul de conexiuni între zonele din cadrul emisferelor crescut, ceea ce minimizează diferențele structurale anterior distincte între sexe. [8]
În același timp, în pofida existenței unor diferențe în structura anatomică și morfologică a creierului de bărbați și femei, nu există semne decisive sau combinații ale acestora care servește pentru a vorbi despre un anumit „bărbat“ sau în mod specific „de sex feminin“ creier [9]. Există trăsături ale creierului, care sunt mai frecvente în rândul femeilor și care se întâlnesc mai des la bărbați, totuși, ambii se pot manifesta în sexul opus, iar ansamblurile stabile de astfel de semne practic nu sunt respectate.
Dezvoltarea creierului [modifică]
Prenatal [10] development [edita]
Dezvoltarea care apare în perioada anterioară nașterii, dezvoltarea intrauterină a fătului. În perioada prenatală, există o dezvoltare fiziologică intensă a creierului, a sistemelor sale senzoriale și efectoare.
Natal [10] condiție [modifică]
Diferențierea sistemelor cortexului cerebral are loc treptat, ceea ce duce la maturizarea inegală a structurilor individuale ale creierului.
La naștere, copilul este format practic structuri subcorticale și sunt aproape de stadiul final de maturizare a unei zone de proiecție a creierului unde se leagă end neuronale de sensuri diferite de receptori (sisteme analizorului) și sunt originare cai auto [11].
Aceste zone acționează ca un conglomerat al tuturor celor trei blocuri cerebrale. Dar printre ele cel mai înalt nivel de maturizare este atins de structura blocului de reglementare a activității creierului (primul bloc al creierului). În al doilea (unitatea de primire, prelucrare și stocare a informațiilor) și (activități unitate de programare, reglare și control) a treia blocuri de cele mai mature sunt doar acele părți ale cortexului, care sunt acțiuni primare care efectuează recepția informațiilor de intrare (a doua unitate), și care formează impulsurile motorii de ieșire (Blocul 3) [12].
Alte zone ale cortexului cerebral la momentul nașterii nu ating un nivel suficient de maturitate. Acest lucru este evidențiat de mărimea mică a celulelor lor, de lățimea mică a straturilor lor superioare, care îndeplinesc o funcție asociativă, dimensiunea relativ mică a zonei pe care o ocupă și mielinizarea insuficientă a elementelor lor.
Perioada de la 2 la 5 ani [modifică]
La vârsta de doi până la cinci ani, se produce maturarea câmpurilor creierului secundar, asociativ, dintre care unele (zonele gnostice secundare ale sistemelor de analiză) sunt localizate în blocurile secunde și al treilea (regiunea premotor). Aceste structuri asigură procesele de percepție și execuția unei secvențe de acțiuni [11].
Perioada de la 5 la 7 ani [modifică]
Următoarele sunt câmpurile creierului terțiar (asociativ). În primul rând, se dezvoltă câmpul asociativ posterior - regiunea parieto-temporală-occipitală, apoi domeniul asociativ anterior - regiunea prefrontală.
Câmpurile terțiare ocupă cea mai înaltă poziție în ierarhia interacțiunii diferitelor zone ale creierului, iar aici se realizează cele mai complexe forme de procesare a informațiilor. Regiunea asociativă posterioară asigură sinteza tuturor informațiilor multimodale primite în reflectarea holistică supermodală a entității din jur a realității în ansamblul conexiunilor și relațiilor sale. Aria asociativă frontală este responsabilă pentru reglarea arbitrară a formelor complexe de activitate mentală, inclusiv selectarea informațiilor necesare esențiale pentru această activitate, formarea programelor de activitate pe baza ei și controlul cursului propriu.
Astfel, fiecare dintre cele trei blocuri funcționale ale creierului ajunge la maturitate completă la momente diferite și maturarea continuă în ordine de la primul la cel de-al treilea bloc. Aceasta este calea de la partea de jos în sus - de la formațiunile care stau la baza, de la structurile subcortice la câmpurile primare, de la câmpurile primare la cele asociative. Deteriorarea în timpul formării oricăruia dintre aceste nivele poate duce la abateri în maturarea următorului datorită absenței efectelor stimulative de la nivelul deteriorat subiacent [11].