Как выглядит мозг: О мозге — CogniFit («КогниФит»)

Создана самая подробная карта нейронных связей в мозге человека

02 июня 2021
16:52

Ольга Мурая

Цветное изображение 4 000 аксонов, передающих нервные импульсы одному нейрону.

Иллюстрация Google/Lichtman Laboratory.

После долгой и кропотливой работы исследователи из Google и Гарварда опубликовали в свободном доступе одну из подробнейших 3D-моделей человеческого мозга.

В человеческом мозге насчитывается 86 миллиардов нейронов, сообщающихся между собой посредством сотни триллионов синапсов. Это запутанная сеть нейронных связей, в глубине которой таятся наши сознание, мысли чувства, воспоминания и индивидуальность.

Человеческий мозг сложнее любого существующего на сегодняшний день компьютера. Поэтому визуализация полной структуры всех его связей выглядит, на первый взгляд, совершенно непосильной задачей.

Однако исследователи со всего мира упорно трудятся, буквально собирая по кусочкам небольшие области головного мозга человека. К слову, такая карта нейронных связей называется «коннектомом», а наука, которая занимается «картографией» нервной системы – коннектомика.

В 2020 году исследователи из Google в сотрудничестве с коллегами из Медицинского института Говарда Хьюза создали коннектом мозга плодовой мушки. Звучит как довольно простая задача, однако пока что им удалось «нанести на карту» лишь около половины головного мозга насекомого.

Недавно Google совместно с исследователями из Гарварда выпустил похожую модель человеческого мозга. Точнее, его крохотного участка.

Исследователи использовали для этого образец из височной доли коры головного мозга размером всего в 1 мм³. Его окрасили специальными веществами и нарезали на 5 300 слоёв толщиной около 30 нанометров. Затем каждый из этих слоёв отсканировали с помощью электронного микроскопа.

Так учёные получили 225 миллионов двухмерных изображений, которые затем «сшили» в 3D-модель.

Разные клетки и их структуры внутри образца выявляли с помощью алгоритмов машинного обучения. Исследователи лишь изредка проверяли вручную точность, с которой машины определяли принадлежность разных клеток.

Конечный результат назвали набором данных H01, и он является одной из наиболее полных карт человеческого мозга из когда-либо созданных. Он содержит информацию о 50 000 нервных клеток, 130 миллионах синапсов и, кроме того, визуализирует дополнительные детали: аксоны и дендриты нейронов, миелин и клетки ресничного эпителия.

Самым впечатляющим в этом наборе данных стало то, что он занял целых 1,4 петабайта памяти. Это больше миллиона гигабайтов.

При этом в Google утверждают, что это всего одна миллионная часть полной карты человеческого мозга.

Выходит, что огромную сложность представит не только сама работа по картированию всего этого объёма, но и поиск места для хранения этого невероятного массива информации. К тому же исследователям ещё предстоит найти способ организации полученных данных и обеспечить удобный доступ к ним.

А пока для ознакомления онлайн доступен собранный ныне набор данных H01.

Научная статья, сопровождающая это достижение, была опубликована на сайте препринтов bioRxiv.

Напомним, ранее мы писали о создании карты мозга, показывающей, где в нём «хранятся» отдельные слова (кстати, она тоже доступна онлайн). Также мы сообщали о том, что учёные обнаружили сходство человеческого мозга с пчелиным роем.

Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

наука
3D
нервные клетки
головной мозг
нейробиология
общество
новости

Ранее по теме

• Всего 4 порции алкоголя в неделю снижают умственные способности

• Токсичные частицы попадают прямо в мозг через лёгкие

• Горячие головы: нормальной температурой мозга назвали отметку 40 градусов Цельсия

• Даже лёгкое сотрясение мозга даёт знать о себе спустя 8 лет

• Внезапно: стала известна новая функция почти половины клеток головного мозга

• Создана первая в мире карта развития человеческого мозга

Головной мозг человека | Поликлиника «Медицинский комплекс – Елец»

25 августа 2014
Неврология

Нервная система человека представлена головным мозгом, расположенном в полости черепа; спинным мозгом, расположенном в полости позвоночника, и разветвленной системой нервов, которые отходят от головного мозга (черепно-мозговые нервы) и иннервируют органы головы; системой нервов, которые ответвляются от спинного мозга и иннервируют руки, ноги, туловище, внутренние органы.   Головной и спинной мозг – представляют центральную нервную систему, а система нервов – периферическую нервную систему.

Все образования нервной системы состоят из множества нейронов (клеток нервной системы) и их отростков, по которым передаются нервные импульсы в восходящем и нисходящем направлениях за счёт многообразных связей, существующими между нейронами.

Несмотря на то, что разные нейроны выполняют различные функции, и имеют различия в строении, все они имеют тело, воспринимающая структура,  и отросток, дендрит, проводящая структура.

По своим функциональным характеристикам нейроны делятся на двигательные — исполнительные, и чувствительные — воспринимающие, а также интернейроны, осуществляющие взаимодействие между ними.

Нервная клетка выполняет две основные функции: 1) переработка поступающей информации, передача нервного импульса и 2) биосинтетическая, направленная на поддержание своей жизнедеятельности.

Так схематически выглядит строение нейрона.

Так выглядит головной мозг человека.

Это сложнейшая структура, состоящая из множества различных образований, находящихся в тесном взаимодействии; осуществляющая проводящую, анализирующую, регулирующую и координирующую функции.  Все движения тела, чувства человека, работа внутренних органов, его разум, интеллект, память, сознание, сон, бодрствование, всё контролируется головным мозгом. Мозг человека можно сравнить со сложнейшим компьютером с заложенными в него программами, постоянно модифицирующимися в течение жизни человека.

Схематически головной мозг можно разделить на доли: лобные, затылочные, височные, теменные; мозжечок, ствол мозга. Доли мозга покрыты корой, которая представляет собой совокупность высоко дифференцированных нейронов, осуществляющих высшую интегративную деятельность.

В лобных долях находятся центры регуляции произвольных движений, при поражении которых развивается слабость в руках, ногах с одной стороны, или только руки или ноги. В лобных долях находятся и центры «произвольного» поворота глаз и головы, при поражении которых возникает отклонение глаз и головы в сторону патологического очага. В лобных долях находятся и центры координации движений, при поражении которых возникают нарушения стояния и ходьбы.  И, наконец, при поражении коры лобных долей развиваются поведенческие и психические расстройства.

Теменные доли отвечают за способность человека узнавать предметы наощупь, способность производить сложные целенаправленные действия, способность расшифровывать письменные знаки и способность письма.

Височные доли несут слуховые, вкусовые и обонятельные центры, центры понимания и воспроизведения речи, центры координации движений.

В зрительных долях находятся центры восприятия зрительных образов, зрительной памяти. Мозжечок — это один из основных  координаторных центров.

В стволе головного мозга находятся центры регуляции жизнеобеспечивающих систем органов, дыхательной, сердечно-сосудистой, промежуточные центры регуляции черепно-мозговых нервов, проводящие пути двигательной и чувствительной систем.

В стволе головного мозга в его покрышке располагаются ядра черепно-мозговых нервов, тела нервных клеток, ответственных за иннервацию органов головы, лица, обеспечивающих выполнение функции вкусового, слухового, зрительного, вестибулярного и обонятельного анализатора.

Различают черепно-мозговые нервы каудальной группы: 1) Добавочный нерв, 11 пара, иннервирует мышцу, поворачивающую голову в сторону. 2) Подъязычный нерв, 12 пара, иннервирующий язык. 3) Языкоглоточный нерв, 9 пара, иннервирующий глоточную мускулатуру, язык, нёбо, среднее ухо, слюнные железы.  4) Блуждающий нерв, 10 пара, иннервирующий мускулатуру глотки, мягкого нёба, гортани, гладкую мускулатуру бронхов, трахеи, пищевода, желудка, кишечника.

Далее различают черепно-мозговые нервы мосто-мозжечкового угла: 1) Лицевой нерв, 7 пара, иннервирующий мышцы лица. 2) Вестибуло-кохлеарный нерв, 8 пара, иннервирующий внутреннее ухо. 3) Тройничный нерв, 3 пара, иннервирующий кожу лица, челюсти, жевательные мышцы.

Далее следует группа глазодвигательных нервов: 3, 4, 6 пары.

И наконец, зрительный нерв, 2 пара, иннервирующий сетчатку глаза, и обонятельный нерв, 1 пара, иннервирующий слизистую носовой полости.

Интересный пациент. Вызывайте экзорциста: как выглядит на МРТ мозг одержимой

Исследователи из Мексиканского института социального обеспечения и их коллеги из других исследовательских центров впервые зарегистрировали изменения мозга человека во время обряда экзорцизма. Поучаствовать в эксперименте согласилась молодая мексиканка, по мнению священников одержимая злым духом. Работа была размещенана платформе Open Access Text. Сам эксперимент состоялся 6 апреля 2017 года.

фМРТ покоя пациентки

Существует немало работ, посвященных активности мозга во время религиозных переживаний, но за одержимость духами ученые взялись впервые. За своим мозгом во время обряда экзорцизма разрешила понаблюдать 31-летняя мексиканка. В детстве женщина терпела побои от отца-алкоголика и страдала от ночных кошмаров. В 19, когда ее бросил парень, она засунула в горло горящие ветки и протолкнула в пищевод. При виде икон, церквей и религиозных символов женщина становилась агрессивной и демонстрировала отвращение. По словам членов семьи, пациентка говорила на неизвестных языках, проявляла нечеловеческую силу и даже меняла температуру собственного тела.

Женщина обращалась к психологам и психиатрам, делала анализы крови, проходила ЭЭГ и МРТ, однако обследования не выявили ничего подозрительного. В 20 лет она прошла курс лечения клоназепамом (противоэпилептическим препаратом), что снизило частоту приступов. Однако семья, видимо, осталась недовольна результатом и отвезла женщину к священнику для обряда экзорцизма. Теперь, по словам семьи и священников, из женщины удалось изгнать демона по имени Алито, но она все еще одержима демоном Эстенкастером.

Первый обряд экзорцизма проводился в церкви, о нем врачам было известно со слов родственников. Последние рассказали «о появлении загадочных теней и силуэтов, странном свете, движении окружающих предметов, изменении температуры окружающей среды». Священник заставлял женщину пить святую воду, но это не дало никакого эффекта. По этой причине священник считал, что женщина одержима не демоном, а духом.

Второй ритуал состоялся в больнице. Обязательным условием была пылкая вера всех присутствующих. Женщина находилась в аппарате МРТ. Обряд продлился 20 минут. Во время него «дух» «говорил на неизвестном языке», по окончании женщину стошнило. Она сообщила, что не помнит, что происходило с ней во время ритуала.

На момент эксперимента у пациентки на ЭЭГ наблюдалась легкая корковая и подкорковая дисфункция без выраженных признаков припадков. МРТ не вызывала подозрений, анализы крови — тоже. Психолог диагностировал тревожное расстройство. Гастроэнтеролог выявил присутствие бактерии Helicobacter pyloriв антральном отделе желудка.

Ритуал проводили священник и экзорцист, вооруженные святой водой и четками, наряженные в пурпурные палантины.

В самом начале обряда исследователи зарегистрировали психомоторное возбуждение. Из-за того, что голова пациентки во время эксперимента двигалась, не все данные оказались достаточно точными. Тем не менее, ученым удалось зарегистрировать высокую активность в зоне Брока, слуховой коре, первичной соматосенсорной коре. Меньше всего была задействована зрительная кора. Нервная реакция, которая привела к рвоте, появилась во время выхода из «одержимого» состояния.

Наиболее выраженными физиологическими симптомами «одержимости» исследователи назвали брадикардию, пониженное давление и учащение дыхания. Появления теней, света и движения предметов, которые  ученые не заметили.

Делая выводы о состоянии пациентки, исследователи обращают внимание на ее агрессивного и жестокого отца, чье поведение еще в детстве вызывало у нее ночные кошмары. Когда пациентке было 9-10 лет, отец состоял в некоем тайном ордене, куда втянул и ее, но позднее католический священник уговорил их покинуть орден. Возможно, религиозный опыт наложил свой отпечаток на восприятие и поведение пациентки.

Впоследствии она встречалась с агрессивными молодыми людьми, возможно, напоминавшими ей отца. Во время проявления агрессии одного из них у нее и произошел первый приступ «одержимости».

Как заключают исследователи, приступ начинается с активации лобной доли. Затем «дух» «захватывает» мозговой ствол, мозжечок и другие области, связанные с движением. Также под контролем «духа» оказывается зона Брока. Полушария при этом работают независимо друг от друга.

Найти конкретную область мозга, в которой мог бы «находиться дух», ученым не удалось. Также не вышло отследить и момент его появления и изгнания.

Исследователи отмечают, что во время приступа создается риск травмирования как для пациента, так и для врачей. Томограф сильно ограничивает пространство, из-за чего пациент во время приступа может себе навредить. В будущем в подобных исследованиях они предлагают применять седативные препараты внутривенно. Для активации «духа» не обязательно использовать связанные с религией предметы — возможно, будет достаточно их изображений в виртуальной реальности, полагают исследователи.

Кстати, ритуал не помог — в течение месяца после него у пациентки было еще три приступа «одержимости». Как подчеркивают авторы работы, такое поведение нередко наблюдается у людей, страдающих от семейного или иного насилия, с низкой самооценкой и чувством вины. Поставить женщине определенный диагноз они не берутся.

Текст: Алла Салькова

Jose Luis Mosso Vazquez, Carlos Jesus Castaneda Gonzalez, Brenda K. Wiederhold, Fausto Nocedal, Eduardo Diaz Covarrubias

DOI: 10.15761/TiM.1000137

Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram

Мозг: факты (Научный путь: Общественное телевидение Айдахо)

• Дом
• Факты
• ссылки
• Игры
• Учителя
• Книги
• Глоссарий
• Видео

См. 10 самых популярных вопросов

Мозг

Мозг — одна из самых удивительных частей вашего тела. Каждый день это позволяет нам делать то, что мы контролируем, и много того, что не контролируем. Наш мозг может нам помочь:

• Чтение печатных слов
• Регулируем наше дыхание
• Запомнить цвета
• Управляйте ритмом нашего сердца
• Контроль температуры нашего тела
• Напомнить нам моргнуть
• Вспомни, как играть в игру
• Кататься на велосипеде
• Определите, на что похож мягкий мех на спине собаки
• И многое-многое другое

Это правда! Внутри вашего черепа ваш мозг контролирует все, что вы делаете!!! Он мощнее и быстрее любого компьютера. Ваш мозг — самая важная часть вас, и он очень сложный.

В книге «Великая книга о мозге: взгляд изнутри на внутреннюю часть вашей головы » автор Х.П. Ньюквист говорит: «Понимание мозга — одна из самых больших проблем, стоящих перед учеными. Мы только сейчас начинаем выяснять, как работают все части мозга, но нам предстоит пройти долгий путь. Мы до сих пор не знаем, как он создает мысли или как хранит картинки в вашей голове. Это не фотоальбом или проигрыватель компакт-дисков, который просто хранит ваши любимые изображения и песни. Это сложный орган, который делает миллиарды вещей каждую секунду, пока вы живы. Это делает его самым мощным органом на земле».

Где находится ваш мозг?

Ваш мозг заполняет верхнюю часть вашей костлявой головы, которая называется черепом. Верхняя часть черепа, называемая черепной коробкой, состоит из 8 костей. Остальная часть вашего черепа включает 14 костей лица и 3 маленькие кости в каждом ухе. Как насчет этого! Всего в вашем черепе 28 костей, и ваш мозг надежно спрятан внутри, защищая его от самых незначительных ударов и ударов. Узнайте больше о черепе на этом сайте Neuroscience For Kids.

Увлекательные факты

Вот несколько интересных сведений о мозге:

• Мозг работает всегда, даже когда вы спите.
• Ваш мозг может обходиться без кислорода в течение 3-5 минут, прежде чем произойдет травма.
• Ученые не уверены, сколько клеток мозга вы теряете каждый день из-за распада и неправильного использования, но вам не о чем беспокоиться. Вам хватит на всю жизнь!
• Человеческий мозг больше, чем у большинства других животных. Посмотрите, как это сравнивается.
• Правое полушарие управляет левой стороной тела, левое полушарие управляет правой стороной. Эти два полушария связаны нервами через мозолистое тело.

Вот еще несколько интересных фактов о мозге.

Как выглядит и ощущается ваш мозг?

Ткань человеческого мозга

Ваш мозг размером с большой грейпфрут, но выглядит как большой розовато-серый грецкий орех. Есть много складок и складок, и он кажется мягким и мягким. Он весит около 1 фунта при рождении, 2 фунта в начальном возрасте и 3 фунта во взрослом возрасте.

Каковы основные области мозга и что они делают?

Головной мозг	Мозжечок	Ствол мозга
Головной мозг — самая большая часть головного мозга; внешняя часть называется корой головного мозга.	Мозжечок размером с грушу.	Ствол головного мозга расположен в нижней части головного мозга, над шеей, где он соединяет головной мозг со спинным мозгом.
Делится на 2 части, называемые правым и левым полушариями.	Спрятан под головным мозгом и позади него.	Делится на три части: продолговатый мозг, мост и средний мозг.
Отвечает за: мышление, чувства, воспроизведение и понимание речи, воспоминания, прием пищи, эмоции, температуру тела, питье, сон, гормоны.	Управляет движением мышц, балансом, координацией.	Отвечает за автоматические функции выживания, такие как дыхание, сердцебиение и пищеварение, а также за такие рефлексы, как чихание, глотание и кашель.

Как мозг соединяется с остальным телом?

Вы не можете понять, что делает мозг, не зная о спинном мозге. Спинной мозг — это продолжение головного мозга, которое проходит по середине спины. Длина спинного мозга у взрослых составляет около 44 см (19 дюймов). Его защищают 33 кости, называемые позвонками. Головной и спинной мозг вместе называются центральной нервной системой. Центральная нервная система является частью нервной системы. Остальное, в основном нервы, называется периферической нервной системой.

Как связаны все части нервной системы?

Провода нервной системы называются нейронами. Головной и спинной мозг содержат миллиарды нейронов. Они отправляют и получают информацию по всему телу.

Все виды сообщений проходят через нейроны. Если вы прикасаетесь к горячей плите, нейроны посылают боль от вашего пальца в мозг. Затем ваш мозг посылает сообщение через нейроны, через спинной мозг и нервы мышцам руки, чтобы они отдернули вашу руку. Нейроны могут посылать сигналы тысячам других нейронов со скоростью до 270 миль в час.

Точка соединения двух нейронов называется синапсом — от греческого слова «синаптеин», означающего скреплять друг с другом. Через это соединение проходят химические и/или электрические сигналы для связи с мозгом.

На самом деле мы не знаем, как все части мозга работают вместе. Ученые, изучающие мозг, называемые нейробиологами, каждый день проводят эксперименты, пытаясь разгадать эти и другие загадки мозга.

• Ваш мозг содержит примерно 100 миллиардов нейронов. Каждый нейрон связан с 10 000 других нейронов.
• Если бы вы могли выстроить все нейроны в своем теле в ряд, они растянулись бы почти на 600 миль.
• На булавочной головке может поместиться более 30 000 нейронов.

Вы можете взглянуть на некоторые нейроны в этой онлайн-галерее нейронов.

Узнайте больше на сайте Science Trek Nervous System.

Ваш мозг и ваши чувства

Некоторые области коры головного мозга важны для мышления и рассуждения, некоторые для произвольных движений и речи. Есть также области для ваших чувств. Вы видите, слышите, обоняете, пробуете на вкус и чувствуете благодаря своему мозгу. Ваши органы чувств — пальцы, уши, глаза, нос и язык — собирают информацию об окружающем вас мире и отправляют эту информацию через сенсорные нейроны в специальные области коры головного мозга. Посетите Доли мозга, чтобы поближе познакомиться с тем, куда в коре головного мозга поступают различные виды сенсорных сигналов.

Некоторые части тела, такие как руки и губы, имеют больше сенсорных нейронов, чем другие части. Они предназначены для обнаружения прикосновения, давления, шероховатости, гладкости, сухости, влажности, холода, тепла и боли. Эта карта тела, называемая гомункулом, показывает, какая часть коры головного мозга отвечает за обработку информации от сенсорных рецепторов. А вот и дополнительная информация о ваших чувствах.

Наш сайт Science Trek Five Senses содержит дополнительную информацию.

Тренируйте свой мозг

Хотя раньше ученые считали, что мозг не может восстанавливать себя, они начинают открывать способы, с помощью которых мозг действительно может это делать. Несмотря на эту замечательную новость, мозг не заживает так же легко, как порезы, царапины на коже или разорванные и сломанные кости. Поэтому для вас очень важно сохранить его здоровым и заботиться о нем. Защита мозга от несчастных случаев очень важна. Взгляните на это руководство по фитнесу для мозга, чтобы узнать, как сохранить здоровье своего мозга.

Основы мозга: знай свой мозг

Изображение

Мозг — самая сложная часть человеческого тела. Этот трехфунтовый орган является местопребыванием разума, интерпретатором чувств, инициатором движений тела и контролером поведения. Лежащий в своей костлявой оболочке и омываемый защитной жидкостью, мозг является источником всех качеств, определяющих нашу человечность. Мозг является жемчужиной в короне человеческого тела.

Этот информационный бюллетень представляет собой базовое введение в человеческий мозг. Это может помочь вам понять, как работает здоровый мозг, как сохранить его здоровым и что происходит, когда мозг болен или дисфункционален.

Структура мозга

Изображение

Мозг подобен группе экспертов. Все части мозга работают вместе, но у каждой части есть свои особые обязанности. Мозг можно разделить на три основные единицы: передний мозг , средний мозг и задний мозг .

Задний мозг включает верхнюю часть спинного мозга, ствол головного мозга и складчатый шар ткани, называемый мозжечком . Задний мозг контролирует жизненно важные функции организма, такие как дыхание и частота сердечных сокращений.

Мозжечок координирует движения и участвует в заученных механических движениях. Когда вы играете на пианино или бьете по теннисному мячу, вы активируете мозжечок.

Самая верхняя часть ствола головного мозга — это средний мозг, который контролирует некоторые рефлекторные действия и является частью цепи, участвующей в контроле движений глаз и других произвольных движений. Передний мозг — самая большая и наиболее высокоразвитая часть человеческого мозга: он состоит в основном из головной мозг и структуры, скрытые под ним ( см. » Внутренний мозг «).

Изображение

Когда люди видят изображения головного мозга, обычно они замечают именно головной мозг. Головной мозг находится в самой верхней части мозга и является источником интеллектуальной деятельности. Он хранит ваши воспоминания, позволяет вам планировать, позволяет вам воображать и думать. Это позволяет узнавать друзей, читать книги и играть в игры.

Головной мозг разделен на две половины (полушария) глубокой трещиной. Несмотря на разделение, два полушария головного мозга сообщаются друг с другом через толстый тракт нервных волокон, лежащий в основании этой трещины. Хотя два полушария кажутся зеркальным отражением друг друга, они разные. Например, способность образовывать слова, по-видимому, в основном принадлежит левому полушарию, в то время как правое полушарие, по-видимому, контролирует многие навыки абстрактного мышления.

По какой-то пока неизвестной причине почти все сигналы от мозга к телу и наоборот пересекаются на пути к мозгу и от него. Это означает, что правое полушарие головного мозга в основном контролирует левую сторону тела, а левое полушарие – правую сторону. При поражении одной стороны мозга поражается противоположная сторона тела. Например, инсульт в правом полушарии мозга может привести к параличу левой руки и ноги.

Кора головного мозга

Поверхность головного мозга и мозжечка покрыта жизненно важным слоем ткани толщиной в стопку двух или трех десятицентовиков. Она называется корой, от латинского слова «кора». Большая часть фактической обработки информации в мозгу происходит в коре головного мозга. Когда люди говорят о «сером веществе» мозга, они имеют в виду эту тонкую оболочку. Кора серая, потому что нервы в этой области лишены изоляции, из-за которой большинство других частей мозга кажутся белыми. Складки в мозгу увеличивают площадь его поверхности и, следовательно, увеличивают количество серого вещества и количество информации, которая может быть обработана.

География мысли

Изображение

Каждое полушарие головного мозга можно разделить на отделы или доли, каждая из которых выполняет различные функции. Чтобы понять каждую долю и ее особенности, мы совершим экскурсию по полушариям головного мозга.

Лобные доли

Изображение

Две лобные доли лежат непосредственно за лбом. Когда вы планируете расписание, представляете будущее или используете обоснованные аргументы, эти две доли выполняют большую часть работы. Один из способов, которым лобные доли, кажется, делают это, — это то, что они действуют как места кратковременного хранения, позволяя держать в уме одну идею, пока обдумываются другие идеи.

Моторная кора

Изображение

В самой задней части каждой лобной доли находится моторная кора , которая помогает планировать, контролировать и выполнять произвольные или преднамеренные движения, такие как движение рукой или удар ногой по мячу.

Теменные доли

Image

Когда вы наслаждаетесь хорошей едой — вкусом, ароматом и консистенцией пищи — за лобными долями работают две секции, называемые теменными долями . Чтение и арифметика также входят в репертуар каждой теменной доли.

Соматосенсорная кора

Изображение

Передние части этих долей, сразу за моторными областями, представляют собой соматосенсорную кору . Эти области получают информацию о температуре, вкусе, прикосновении и движении от остальной части тела.

Затылочные доли

Изображение

Когда вы смотрите на слова и изображения на этой странице, вы видите, что работают две области в задней части мозга. Эти доли, называемые затылочными долями , обрабатывают изображения от глаз и связывают эту информацию с изображениями, хранящимися в памяти. Поражение затылочных долей может привести к слепоте.

Височные доли

Image

Последними в нашем туре по полушариям головного мозга являются височные доли , которые лежат перед зрительными областями и располагаются под теменными и лобными долями. Любите ли вы симфонии или рок-музыку, ваш мозг отвечает за активность этих долей. В верхней части каждой височной доли находится область, отвечающая за получение информации от ушей. Нижняя сторона каждой височной доли играет решающую роль в формировании и извлечении воспоминаний, в том числе связанных с музыкой. Другие части этой доли, по-видимому, объединяют воспоминания и ощущения вкуса, звука, зрения и осязания.

Внутренний мозг

Глубоко в мозгу, скрытые от глаз, находятся структуры, которые являются привратниками между спинным мозгом и большими полушариями. Эти структуры не только определяют наше эмоциональное состояние, но также изменяют наше восприятие и реакцию в зависимости от этого состояния и позволяют нам инициировать движения, которые вы совершаете, не задумываясь о них. Как и доли в полушариях головного мозга, описанные ниже структуры располагаются парами: каждая дублируется в противоположной половине мозга.

Image

  Гипоталамус размером с жемчужину управляет множеством важных функций. Он будит вас по утрам и заряжает адреналином во время экзамена или собеседования. Гипоталамус также является важным эмоциональным центром, контролирующим молекулы, которые заставляют вас чувствовать себя воодушевленным, злым или несчастным. Рядом с гипоталамусом находится таламус , главный информационный центр для информации, поступающей в спинной и головной мозг и обратно.

Дугообразный тракт нервных клеток ведет от гипоталамуса и таламуса к гиппокампу . Этот крошечный выступ действует как индексатор памяти, отправляя воспоминания в соответствующую часть полушария головного мозга для долговременного хранения и извлекая их при необходимости. Базальные ганглии (не показаны) представляют собой скопления нервных клеток, окружающих таламус. Они отвечают за инициирование и интеграцию движений. Болезнь Паркинсона, которая приводит к тремору, ригидности и жесткой шаркающей походке, представляет собой заболевание нервных клеток, ведущих к базальным ганглиям.

Нейрон

Мозг и остальная часть нервной системы состоят из множества различных типов клеток, но основной функциональной единицей является клетка, называемая нейроном. Все ощущения, движения, мысли, воспоминания и чувства являются результатом сигналов, проходящих через нейроны. Нейроны состоят из трех частей: тела клетки , дендритов и аксона .

Image

Тело клетки содержит ядро, в котором производится большинство молекул, необходимых нейрону для выживания и функционирования. Дендриты отходят от тела клетки, как ветви дерева, и получают сообщения от других нервных клеток. Затем сигналы проходят от дендритов через тело клетки и могут перемещаться от тела клетки по аксону к другому нейрону, мышечной клетке или клеткам какого-либо другого органа.

Нейрон обычно окружен множеством опорных клеток. Некоторые типы клеток обвивают аксон, образуя изолирующую миелиновую оболочку . Миелин — это жировая молекула, которая обеспечивает изоляцию аксонов и помогает нервным импульсам проходить быстрее и дальше. Аксоны могут быть очень короткими, например те, которые передают сигналы от одной клетки коры к другой клетке, расположенной на расстоянии менее ширины волоса. Или аксоны могут быть очень длинными, например те, которые передают сообщения от головного мозга по всему спинному мозгу.

Синапс

Image

Ученые многое узнали о нейронах, изучая синапс — место, где сигнал проходит от нейрона к другой клетке. Когда сигнал достигает конца аксона, он стимулирует высвобождение крошечных везикул . Эти структуры выделяют химические вещества, известные как нейротрансмиттеры , в синапс. Нейротрансмиттеры пересекают синапс и прикрепляются к рецепторам соседней клетки. Эти рецепторы могут изменять свойства воспринимающей клетки. Если принимающая клетка также является нейроном, сигнал может продолжать передачу к следующей клетке.

Некоторые ключевые нейротрансмиттеры взаимодействуют с другими клетками мозга. Некоторые нейротрансмиттеры делают клетки более активными (так называемые

возбуждающие ), в то время как другие блокируют или ослабляют активность клеток (так называемые тормозящие ).

• Ацетилхолин  является возбуждающим нейротрансмиттером , поскольку обычно делает клетки более возбудимыми. Он регулирует мышечные сокращения и заставляет железы выделять гормоны. Болезнь Альцгеймера, которая изначально влияет на формирование памяти, связана с нехваткой ацетилхолина.
• Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером. Слишком много глутамата может убивать или повреждать нейроны и связано с такими расстройствами, как болезнь Паркинсона, инсульт, судороги и повышенная чувствительность к боли.
• ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) представляет собой тормозной нейротрансмиттер, который помогает контролировать мышечную активность и является важной частью зрительной системы. Препараты, повышающие уровень ГАМК в головном мозге, используются для лечения эпилептических припадков и тремора у пациентов с болезнью Гентингтона.
• Серотонин — нейротрансмиттер, сужающий кровеносные сосуды и вызывающий сон. Он также участвует в регулировании температуры. Низкий уровень серотонина может вызвать проблемы со сном и депрессию, а слишком высокий уровень серотонина может привести к судорогам.
• Дофамин — тормозной нейротрансмиттер, отвечающий за настроение и контроль сложных движений. Потеря активности дофамина в некоторых участках мозга приводит к мышечной ригидности при болезни Паркинсона. Многие лекарства, используемые для лечения поведенческих расстройств, работают, изменяя действие дофамина в мозге.

Анатомия мозга и принцип его работы

Что такое мозг?

Мозг — сложный орган, контролирующий мышление, память, эмоции, осязание, двигательные навыки, зрение, дыхание, температуру, чувство голода и все процессы, регулирующие наше тело. Вместе головной мозг и отходящий от него спинной мозг составляют центральную нервную систему или ЦНС.

Из чего состоит мозг?

При весе среднего взрослого человека около 3 фунтов мозг примерно на 60% состоит из жира. Остальные 40% — это сочетание воды, белков, углеводов и солей. Мозг сам по себе не мышца. Он содержит кровеносные сосуды и нервы, в том числе нейроны и глиальные клетки.

Что такое серое и белое вещество?

Серое и белое вещество — две разные области центральной нервной системы. В мозге серое вещество относится к более темной внешней части, а белое вещество описывает более светлую внутреннюю часть под ним. В спинном мозге этот порядок обратный: белое вещество находится снаружи, а серое — внутри.

Серое вещество в основном состоит из сомы нейронов (круглых центральных клеточных тел), а белое вещество в основном состоит из аксонов (длинных стержней, соединяющих нейроны вместе), покрытых миелином (защитным покрытием). Различный состав частей нейронов является причиной того, что на некоторых сканах они выглядят как отдельные оттенки.

Каждый регион играет свою роль. Серое вещество в первую очередь отвечает за обработку и интерпретацию информации, тогда как белое вещество передает эту информацию другим частям нервной системы.

Как работает мозг?

Мозг посылает и получает химические и электрические сигналы по всему телу. Разные сигналы управляют разными процессами, и ваш мозг интерпретирует каждый из них. Некоторые заставляют вас чувствовать усталость, например, в то время как другие заставляют вас чувствовать боль.

Некоторые сообщения хранятся в мозгу, в то время как другие передаются через позвоночник и обширную сеть нервов тела к отдаленным конечностям. Для этого центральная нервная система опирается на миллиарды нейронов (нервных клеток).

Основные части головного мозга и их функции

На высоком уровне мозг можно разделить на головной мозг, ствол мозга и мозжечок.

Головной мозг

Головной мозг (передняя часть мозга) состоит из серого вещества (коры головного мозга) и белого вещества в его центре. Большая часть головного мозга инициирует и координирует движения и регулирует температуру. Другие области головного мозга обеспечивают речь, суждения, мышление и рассуждение, решение проблем, эмоции и обучение. Другие функции связаны со зрением, слухом, осязанием и другими чувствами.

Кора головного мозга

Кора в переводе с латыни означает «кора» и описывает внешнее серое вещество, покрывающее головной мозг. Кора имеет большую площадь поверхности из-за складок и составляет около половины веса мозга.

Кора головного мозга делится на две половины, или полушария. Она покрыта гребнями (извилинами) и складками (бороздами). Две половины соединяются в большой глубокой борозде (межполушарная щель, также известная как медиальная продольная щель), которая проходит от передней части головы к задней. Правое полушарие контролирует левую сторону тела, а левая половина – правую сторону тела. Две половины сообщаются друг с другом через большую С-образную структуру белого вещества и нервных путей, называемую мозолистым телом. Мозолистое тело находится в центре головного мозга.

Ствол головного мозга

Ствол головного мозга (средняя часть мозга) соединяет головной мозг со спинным мозгом. Ствол головного мозга включает средний мозг, мост и продолговатый мозг.

• Средний мозг. Средний мозг (или мезэнцефалон) представляет собой очень сложную структуру с рядом различных кластеров нейронов (ядер и холмиков), нервных путей и других структур. Эти функции облегчают различные функции, от слуха и движения до расчета реакций и изменений окружающей среды. Средний мозг также содержит черную субстанцию, область, пораженную болезнью Паркинсона, которая богата дофаминовыми нейронами и частью базальных ганглиев, обеспечивающих движение и координацию.
• пон. Мост является источником для четырех из 12 черепных нервов, которые обеспечивают ряд действий, таких как производство слез, жевание, моргание, фокусировка зрения, равновесие, слух и выражение лица. Мост, названный в честь латинского слова «мост», представляет собой соединение между средним мозгом и продолговатым мозгом.
• Медулла. В нижней части ствола головного мозга находится продолговатый мозг, где головной мозг встречается со спинным мозгом. Медулла необходима для выживания. Функции продолговатого мозга регулируют многие виды деятельности организма, включая сердечный ритм, дыхание, кровоток, уровни кислорода и углекислого газа. Продолговатый мозг производит рефлекторные действия, такие как чихание, рвота, кашель и глотание.

Спинной мозг выходит из нижней части продолговатого мозга и проходит через большое отверстие в нижней части черепа. Поддерживаемый позвонками, спинной мозг передает сообщения в головной мозг и остальные части тела и обратно.

Мозжечок

Мозжечок («маленький мозг») представляет собой часть головного мозга размером с кулак, расположенную в задней части головы, ниже височной и затылочной долей и над стволом мозга. Как и кора головного мозга, она состоит из двух полушарий. Наружная часть содержит нейроны, а внутренняя область сообщается с корой головного мозга. Его функция заключается в координации произвольных движений мышц и поддержании осанки, баланса и равновесия. Новые исследования изучают роль мозжечка в мышлении, эмоциях и социальном поведении, а также его возможное участие в зависимостях, аутизме и шизофрении.

Оболочки головного мозга: мозговые оболочки

Три слоя защитной оболочки, называемые мозговыми оболочками , окружают головной и спинной мозг.

• Внешний слой, твердая мозговая оболочка , толстый и прочный. Он включает два слоя: периостальный слой твердой мозговой оболочки выстилает внутренний купол черепа (череп), а менингеальный слой находится под ним. Пространства между слоями позволяют проходить венам и артериям, которые снабжают кровью мозг.
• паутинная оболочка представляет собой тонкий паутинистый слой соединительной ткани, не содержащий нервов и кровеносных сосудов. Ниже паутинной оболочки находится спинномозговая жидкость, или ЦСЖ. Эта жидкость смягчает всю центральную нервную систему (головной и спинной мозг) и постоянно циркулирует вокруг этих структур, удаляя загрязнения.
• Мягкая мозговая оболочка представляет собой тонкую мембрану, которая окружает поверхность мозга и повторяет его контуры. Мягкая мозговая оболочка богата венами и артериями.

Доли головного мозга и то, что они контролируют

Каждое полушарие головного мозга (части большого мозга) состоит из четырех отделов, называемых долями: лобной, теменной, височной и затылочной. Каждая доля контролирует определенные функции.

• Лобная доля. Самая большая доля головного мозга, расположенная в передней части головы, лобная доля участвует в характеристиках личности, принятии решений и движении. В распознавании запаха обычно участвуют части лобной доли. В лобной доле находится зона Брока, связанная с речевыми способностями.
• Теменная доля. Средняя часть мозга, теменная доля, помогает человеку идентифицировать объекты и понимать пространственные отношения (где свое тело сравнивают с предметами вокруг человека). Теменная доля также участвует в интерпретации боли и прикосновения к телу. В теменной доле находится зона Вернике, которая помогает мозгу понимать устную речь.
• Затылочная доля. Затылочная доля — задняя часть мозга, отвечающая за зрение.
• Височная доля. Боковые части мозга, височные доли участвуют в кратковременной памяти, речи, музыкальном ритме и некоторой степени распознавания запахов.

Более глубокие структуры головного мозга

Гипофиз

Гипофиз, который иногда называют «главной железой», представляет собой структуру размером с горошину, расположенную глубоко в мозгу за переносицей. Гипофиз регулирует функцию других желез в организме, регулируя поток гормонов из щитовидной железы, надпочечников, яичников и яичек. Он получает химические сигналы от гипоталамуса через ножку и кровоснабжение.

Гипоталамус

Гипоталамус расположен над гипофизом и посылает ему химические сообщения, которые контролируют его функцию. Он регулирует температуру тела, синхронизирует режимы сна, контролирует голод и жажду, а также играет роль в некоторых аспектах памяти и эмоций.

Миндалевидное тело

Небольшие миндалевидные структуры, миндалевидное тело расположено под каждой половиной (полушарием) головного мозга. Миндалины, входящие в лимбическую систему, регулируют эмоции и память и связаны с системой вознаграждения мозга, стрессом и реакцией «бей или беги», когда кто-то воспринимает угрозу.

Гиппокамп

Изогнутый орган в форме морского конька на нижней стороне каждой височной доли, гиппокамп является частью более крупной структуры, называемой образованием гиппокампа. Он поддерживает память, обучение, навигацию и восприятие пространства. Он получает информацию от коры головного мозга и может играть роль в развитии болезни Альцгеймера.

Шишковидная железа

Шишковидная железа расположена глубоко в головном мозге и прикреплена ножкой к верхней части третьего желудочка. Шишковидная железа реагирует на свет и темноту и выделяет мелатонин, который регулирует циркадные ритмы и цикл сон-бодрствование.

Желудочки и спинномозговая жидкость

Глубоко в головном мозге находятся четыре открытых области с проходами между ними. Они также открываются в центральный спинномозговой канал и область под паутинным слоем мозговых оболочек.

Желудочки производят спинномозговую жидкость , или CSF, водянистую жидкость, которая циркулирует внутри и вокруг желудочков и спинного мозга, а также между мозговыми оболочками. ЦСЖ окружает и смягчает спинной и головной мозг, вымывает отходы и загрязнения и доставляет питательные вещества.

Кровоснабжение головного мозга

Два набора кровеносных сосудов снабжают мозг кровью и кислородом: позвоночные артерии и сонные артерии.

Наружные сонные артерии проходят вверх по бокам шеи, и именно здесь можно прощупать пульс, коснувшись этой области кончиками пальцев. Внутренние сонные артерии разветвляются на череп и несут кровь к передней части мозга.

Позвоночные артерии следуют по позвоночнику в череп, где они соединяются в стволе мозга и образуют базилярная артерия , которая снабжает кровью задние отделы головного мозга.

круг Уиллиса , петля кровеносных сосудов в нижней части мозга, которая соединяет основные артерии, обеспечивает циркуляцию крови от передней части мозга к задней и помогает артериальным системам сообщаться друг с другом.

Черепные нервы

Внутри черепа (купола черепа) проходят 12 нервов, называемых черепными нервами:

• Черепной нерв 1: Первый — обонятельный нерв, который учитывает ваше обоняние.
• Черепной нерв 2: зрительный нерв управляет зрением.
• Черепной нерв 3: глазодвигательный нерв контролирует реакцию зрачка и другие движения глаза и отходит от области ствола мозга, где средний мозг встречается с мостом.
• Черепной нерв 4: блоковый нерв контролирует мышцы глаза. Он выходит из задней части среднего мозга ствола мозга.
• Черепной нерв 5: тройничный нерв — самый большой и сложный из черепных нервов, обладающий как сенсорной, так и моторной функцией. Он начинается от моста и передает ощущения от кожи головы, зубов, челюсти, пазух, частей рта и лица в мозг, обеспечивает функцию жевательных мышц и многое другое.
• Черепной нерв 6: отводящий нерв иннервирует некоторые мышцы глаза.
• Черепной нерв 7: лицевой нерв поддерживает движения лица, вкусовые, железистые и другие функции.
• Черепной нерв 8: преддверно-улитковый нерв обеспечивает равновесие и слух.
• Черепной нерв 9: языкоглоточный нерв обеспечивает вкус, движения уха и горла и выполняет множество других функций.
• Черепной нерв 10: блуждающий нерв обеспечивает чувствительность вокруг уха и пищеварительной системы и контролирует двигательную активность в сердце, горле и пищеварительной системе.