На что способен наш мозг? 10 удивительных фактов

Цереброспинальная жидкость

Цереброспинальная жидкость – это прозрачная жидкость, окружающая мозг. Объем жидкости составляет 100-160 мл, состав похож на плазму крови, из которой она возникает. Однако цереброспинальная жидкость содержит больше ионов натрия и хлорида, меньше белков. В камерах содержится лишь небольшая часть (около 20%), наибольший процент находится в субарахноидальном пространстве.

Функции

Цереброспинальная жидкость формирует жидкую оболочку, облегчает структуры ЦНС (уменьшает массу ГМ до 97%), защищает от повреждений собственным весом, шока, питает мозг, удаляет отходы нервных клеток, помогает передавать химические сигналы между различными частями ЦНС.

Мозговая оболочка

Головной и спинной мозг покрыт и защищен тремя слоями ткани, называемыми мозговыми оболочками. От самого внешнего слоя внутрь они являются: твердая мозговая оболочка, паутинная мозговая оболочка и pia mater.

Твердая мозговая оболочка: это прочная, толстая мембрана, которая плотно прилегает к внутренней поверхности черепа; два ее слоя, надкостничная и менингеальная твердая оболочка, сливаются и отделяются только для образования венозных синусов. Твердая мозговая оболочка создает небольшие складки или отсеки. Есть две специальные дуральные складки, Фальк и Тенториум. Фалкс отделяет правое и левое полушария головного мозга, а Тенториум отделяет головной мозг от мозжечка.

Паутинная материя: это тонкая, похожая на паутину мембрана, которая покрывает весь мозг.  Пространство между твердой мозговой оболочкой и паутинными мембранами называется субдуральным пространством.

Паутинная материя: обнимает поверхность мозга, следуя его складкам и бороздкам. Pia mater имеет много кровеносных сосудов которые достигают глубоко в мозг. Пространство между паутиной и мягкой мозговыми оболочками головного и спинного мозга называется субарахноидальным пространством. Это пространство заполнена спинномозговой жидкостью (ликвором). Именно здесь спинномозговая жидкость омывает и смягчает мозг.

Масса мозга

Масса человеческого мозга колеблется от 1000 до более чем 2000 граммов, что в среднем составляет приблизительно 2 % массы тела. Мозг мужчин имеет массу в среднем на 100—150 граммов больше, чем мозг женщин, однако статистической разницы между соотношением размера тела и мозга у взрослых мужчин и женщин не обнаружено. Распространено мнение, что от массы мозга зависят умственные способности человека: чем больше масса мозга, тем одарённее человек. Однако очевидно, что это далеко не всегда так. Например, мозг И. С. Тургенева весил 2012 г, а мозг Анатоля Франса — 1017 г. Самый тяжёлый мозг — 2850 г — был обнаружен у индивида, который страдал эпилепсией и идиотией. Мозг его в функциональном отношении был неполноценным. Поэтому прямой зависимости между массой мозга и умственными способностями отдельного индивида нет.

Однако на больших выборках в многочисленных исследованиях обнаруживается положительная корреляция между массой мозга и умственными способностями, а также между массой определённых отделов мозга и различными показателями когнитивных способностей. Ряд учёных[кто?], однако, предостерегает от использования этих исследований для обоснования вывода о низких умственных способностях некоторых этнических групп (таких как австралийские аборигены), у которых средний размер мозга меньше. Ряд исследований указывает, что размер мозга, почти полностью зависящий от генетических факторов, не может объяснить бо́льшую часть различий в коэффициенте интеллекта. В качестве аргумента, исследователи из Университета Амстердама указывают на существенную разницу в культурном уровне между цивилизациями Месопотамии и Древнего Египта и их сегодняшними потомками на территории Ирака и современного Египта.

Степень развития мозга может быть оценена, в частности, по соотношению массы спинного мозга к головному. Так, у кошек оно — 1:1, у собак — 1:3, у низших обезьян — 1:16, у человека — 1:50.
У людей верхнего палеолита мозг был заметно (на 10—12 %) крупнее мозга современного человека — 1:55—1:56.

Какие клетки есть у мозга

В ГМ человека находятся две группы клеток. Маленькие нейроны и глиальные клетки выполняют всю работу, необходимую нам для активной жизнедеятельности.

Нейроны генерируют нервные импульсы, глиальные клетки выступают в качестве вспомогательных. Нейроны подразделяются на чувствительные и эфферентные, также есть интернейроны. Эти клетки взаимодействуют друг с другом с помощью синоптической передачи. С помощью своих отростков аксонов они передают друг другу импульсы, сами же аксоны разветвляются и образуют синапсы. Каждый нейрон принимает импульсы не только от соседей, но и многих других нейронов. При этом используется химическая передача сигналов (нейромедиаторная). В ГМ происходят такие процессы, как выработка тока, который приводит к возбуждению мембраны или тормозит ее. Важную роль играют знаменитые клетки, которые сейчас у каждого на слуху. Их называют стволовыми. Именно они занимаются воспроизводством новых нейронов.

Таким образом, мы поняли, что не существует прямой зависимости от размеров ГМ и интеллектуальных способностей. Наш мозг по-прежнему скрывает много тайн, поэтому ученым еще только предстоит установить его скрытые возможности.

Примечания

1. Ho, KC; Roessmann, U; Straumfjord, JV; Monroe, G (1980). “Analysis of brain weight. I. Adult brain weight in relation to sex, race, and age”. Archives of pathology & laboratory medicine. 104 (12): 635—9. PMID .
2. .
3. Paul Brouardel. Procès-verbal de l’autopsie de Mr. Yvan Tourgueneff. — Paris, 1883.
4. Кузина С., Савельев С. . Наука: тайны мозга. Комсомольская правда (22 июля 2010). Проверено 11 октября 2014.
5. Intelligence and brain size in 100 postmortem brains: sex, lateralization and age factors. Witelson S.F., Beresh H., Kigar D.L. Brain. 2006 Feb;129(Pt 2):386-98.
6. Brody, Nathan. Jensen’s Genetic Interpretation of Racial Differences in Intelligence: Critical Evaluation // The Scientific Study of General Intelligence: Tribute to Arthur Jensen. — , 2003. — P. 397–410.
7. Дробышевский С. В. .
8. O’Brien, Jodi. Encyclopedia of Gender and Society. — Los Angeles : SAGE, 2009. — P. 343. — ISBN 1-4129-0916-3.
9. (1999). Sex and Cognition. Cambridge, MA: MIT Press. ISBN 978-0-262-11236-9
10. Ho, KC; Roessmann, U; Straumfjord, JV; Monroe, G (1980). “Analysis of brain weight. I. Adult brain weight in relation to sex, race, and age”. Archives of pathology & laboratory medicine. 104 (12): 635—9. PMID .
11. ↑
12. ↑ Микадзе Ю.В. Нейрофизиология детского возраста. — Питер, 2008.
13. Лурия А. Р., 1973

Головной мозг как орган позвоночных

См. также: Головной мозг человека

Головной мозг человека (фиксированный в формалине)

Головной мозг — главный отдел ЦНС. Говорить о наличии головного мозга в строгом смысле можно только применительно к позвоночным, начиная с рыб. Однако несколько вольно этот термин используют для обозначения аналогичных структур высокоорганизованных беспозвоночных — так, например, у насекомых «головным мозгом» называют иногда скопление ганглиев окологлоточного нервного кольца. При описании более примитивных организмов говорят о головных ганглиях, а не о мозге.

Вес головного мозга в процентах от массы тела составляет у современных хрящевых рыб 0,06—0,44 %, у костных рыб 0,02—0,94 %, у хвостатых земноводных 0,29—0,36 %, у бесхвостых 0,50—0,73 %. У млекопитающих относительные размеры головного мозга значительно больше: у крупных китообразных 0,3 %; у мелких китообразных — 1,7 %; у приматов 0,6—1,9 %. У человека отношение массы головного мозга к массе тела в среднем равно 2 %.

Наиболее крупные размеры имеет головной мозг млекопитающих отрядов хоботных и приматов и инфраотряда китообразных. Наиболее сложным и функциональным мозгом считается мозг человека разумного.

Средняя масса головного мозга у различных живых существ приведена в таблице.

Характеристика

Продолговатый – отдел головного мозга конусообразной формы длиной около 25 мм, который расположен между спинным отделом и варолиевым мостом (вентральная локализация – с передней стороны), где он заканчивается. Верхний край граничит с задним отделом мозга. Расположение продолговатого отдела сразу за спинным мозгом определяет структурно-морфологическую и функциональную схожесть обозначенных участков.

Топография отдела предполагает наличие наружного слоя белого вещества. Серое вещество внутри структуры сгруппировано в ядра. С дорсальной (задней) стороны край продолговатого отдела граничит с полостью 4-го желудочка и мозжечком, который является частью заднего мозга. В анатомии у продолговатого мозга выделяют 4-е поверхности – 2-е боковые, дорсальную (заднюю) и вентральную (переднюю). Поверхностная область испещрена бороздами по типу поверхности спинного мозга.

На вентральной стороне находятся парные элементы продолговатого мозга – пирамиды, представленные в форме валиков. Волокна, которые образуют пирамиды, в нижней части мозгового участка перекрещиваются и переходят в состав канатиков, сформированных из белого вещества, пролегающих в границах спинного мозга. Перекрест представляет собой границу между продолговатым и спинным отделами.

Граница совпадает с областью большого отверстия затылка. Латерально (сбоку, дальше от срединной плоскости) от пирамиды пролегает борозда, разграничивающая пирамиду и оливу, входящую в состав продолговатого мозга. Оливы – возвышения овальной формы, расположенные на поверхности мозгового отдела. От борозды отходят ответвления XII пары нервов. Позади оливы пролегает другая борозда, от которой ответвляются нервные окончания IX (языкоглоточный), X (блуждающий), XI (добавочный) пары.

Дорсальная поверхность оснащена структурными образованиями, принадлежащими к продолговатому мозгу – продольная борозда, пучки, состоящие из нервных волокон (тонкий, клиновидный). Тонкий пучок, известный так же как пучок Голля, располагается медиально (ближе к срединной плоскости), в верхнем сегменте образует выпуклость тонкого ядра. Клиновидный пучок расположен латерально, является основой для аналогичной выпуклости.

Ядра в совокупности с боковыми канатиками формируют основу нижней ножки, принадлежащей мозжечку и отходящей кверху. Ножки в нижней части являются границами участка треугольной формы, который получил название ромбовидной ямки. Поперечный срез в рамках продолговатого мозга, проходящий на уровне оливы, показывает ряд структур, состоящих из серого вещества.

Это оливные ядра, участок ретикулярной формации, волокна которой оплетают ядра небольшого диаметра. Оливные ядра продолговатого мозга у человека находятся в слое, который называется межоливным и состоит из белого вещества, где сосредоточены волокнистые ответвления, отходящие от ядер (тонкого, клиновидного).

Волокна группируются в медиальную петлю, которая входит в структуру проводящего пути, передающего импульсы от проприорецепторов (чувствительные рецепторы, расположенные в мышцах, суставных сумках, связках, кожных покровах). Если провести поперечный разрез выше уровня олив, просматриваются нижние ножки, принадлежащие мозжечку.

На переднем участке от ножек пролегают волокна проводящих путей – спинно-мозжечкового, красноядерно-спинномозгового. Сбоку просматриваются волоконные структуры пирамид, сзади и сверху – волокна, отходящие от продольного пучка. Сзади и сбоку пролегают восходящие пути, по которым нервные импульсы поступают в ствол, мозжечок и конечный отдел мозга (полушария).

Брока и Вернике мертвы: время переписать нейробиологию речи

Пролистайте любой учебник по нейрофизиологии, и вы найдёте упоминание о пионерах XIX века, Поле Брока и Карле Вернике, которые показали, что образование речи и её понимание заключены в двух отдельных областях мозга, которые так и известны, как области Брока и Вернике.

Вы узнаете о другом пионере неврологии — Нормане Гешвинде, который описал, как эти области взаимодействуют при помощи ключевого соединительного тракта — дугообразного пучка. Однако, в новом исследовании (IF журнала Brain and Language равен 3.

215)  учёные утверждают, что классическая модель нейробиологического обоснования речевой функции устарела.

Классическая модель неврологической основы речи

Эта «классическая модель» неврологической основы речи в своё время стала революцией и по сей день имеет решающее значение.

Но согласно статье канадских исследователей в Brain and Language, классическая модель устарела и больше не вписывается в современное понимание.

Кроме того, с точки зрения исследовательской и  медицинской практики использование её терминологии препятствует прогрессу в этой области.

До публикации этой статьи Паскаль Трембли (Pascale Tremblay) и Стивен Дик (Steven Dick) в прошлом году опросили 159 экспертов при помощи газеты Neurobiology of Language Society.

Они спрашивали, может ли выступать классическая модель лучшей доступной теорией и сейчас? И только 2 процента дали положительный ответ, даже учитывая то, что в исследовательской литературе преобладают статьи, основанные на этой модели и её терминологии (поиск показывает сотни упоминаний об областях Брока и Вернике в нейробиологических и нейрофизиологических статьях за последние несколько лет).

 Также эксперты не сошлись во мнениях об анатомической локализации областей Брока  и Вернике.

«Это не безобидные термины. Они несут представление о функциональном соответствии языку, но не все согласны с их анатомическим определением и не все согласны с их функциями. Это способствует значительному понятийному беспорядку», — пишут Трембли и Дик.

Современные находки показывают, например, что вместо одного ключевого соединительного тракта имеется множество, включая крючковатый пучок, задний лобно-затылочный пучок, задний продольный пучок и нижний продолговатый пучок.

Возьмите практически любой учебник по нейробиологии и найдёте в нём строчки о том, что два языковых узла соединены единственным трактом. И всё же, теперь есть неопровержимые доказательства того, что в мозге человека есть множественные волокнистые пути, которые поддерживают речевую функцию.

Очевидно, конечно, что сюда вовлечено гораздо больше, чем два функциональных узла. На самом деле мы сейчас знаем, что языковая функция невероятно широко распространена по всему мозгу, располагаясь далеко за областями Брока и Вернике, включая области в лобной, теменной и височной долях, на медиальной поверхности полушарий, а также в базальных ганглиях, таламусе и мозжечке.

Медики скорее всего будут пытаться объяснить связанные с речью симптомы, вызванные повреждением мозга или болезнью в областях, не входящих в классическую модель, но которые соответствуют речевой функции – например, мозжечок.

Трембли и Дик призывают к отрыву от классической модели принятию нового взгляда, который отвергает «языкоцентрическую» перспективу прошлого (представляющую речевую систему как высоко специализированную и чётко определённую) и включает более широкую перспективу. Она признаёт, сколько речевых функций причисляются когнитивным системам, на самом деле вовлечённым в другие цели.

«Хотя в этой области в целом за последние десятки лет произошел большой прогресс, частично благодаря значительным преимуществам нейровизуализационных и нейростимуляционных методов, мы верим, что отказ от классической модели и терминологии областей Брока и Вернике станет катализатором дополнительного теоретического развития», — подводят итог своей статьи учёные.

Асват Валиева

Broca and Wernicke are dead, or moving past the classic model of language neurobiology by Pascale Tremblay and Anthony Steven Dick in Brain and Language. Published online August 2016 doi:10.1016/j.bandl.2016.08.004

Строение коры головного мозга

Кора мозга представляет собой огромное скопление нервных клеток: по разным данным – от 10 до 14 млрд. Толщина коры составляет от 1,2 до 4,5 мм, а площадь поверхности у взрослого человека – от 1700 до 2200 см2, причем по сравнению с периодом новорожденности она увеличивается примерно в 30 раз. Нервные клетки расположены в коре слоями и имеют определенный порядок. В эволюционно новой коре выделяют 6–7 слоев нейронов. Многочисленными отростками нейроны связаны между собой как в пределах каждого слоя, так и между слоями. Длинные отростки крупных (так называемых пирамидных) нейронов III и V слоев выходят за пределы коры и обеспечивают передачу информации в различные отделы головного и спинного мозга. Вставочные нейроны (интернейроны) осуществляют внутрикорковые взаимодействия, что необходимо для обмена информацией между нейронами, лежащими в разных извилинах, долях и полушариях, а также для хранения и воспроизведения информации (память).

Группы интернейронов образуют замкнутые цепочки, длительная циркуляция импульсов по которым и обусловливает процессы памяти. Считают, что ко второй сигнальной системе имеют отношение наиболее поверхностные слои коры, в которых нейроны обладают возможностью создавать неограниченное число ассоциаций. Скрытая активность множества нейронов, приводящая к длительной циркуляции возбуждения в коре и связанных с нею отделах мозга, сопровождает познавательную и другие высшие формы психической деятельности человека. Исследования микроскопического строения коры мозга как материального субстрата высшей нервной деятельности человека имеют гигантский потенциал и во многом зависят от совершенствования методов исследования.

Функции мозга

И. П. Павлов считал мозг самым свершенным и сложным созданием. Головной мозг совместно с нервной системой являются основополагающими для жизни человека, ведь они обеспечивает жизнедеятельность. Благодаря мозговой функции человек:

• разговаривает;

• слышит звуки;

• видит;

• думает;

• оценивает происходящее;

• принимает решение;

• ощущает предметы;

• двигается.

Способность мозга человека, не до конца понятая, может скрывать такой ресурс, который еще не выявлен. Специфика функций мозга человека напоминает работу компьютера. В функции мозга входит контроль внутренних органов, но он также отвечает за эмоциональное состояние. Человек может логически рассуждать, совершать поступки согласно нравственному и моральному чутью. Благодаря этим функциям человек радуется, смеется, плачет, сопереживает и т.д.

Особенность функций мозга заключается в способности:

• регулировки метаболизма;

• контроля функций ССС;

• контроля эмоционального состояния;

• контроля функций желез внутренней секреции;

• приема, обработка поступившей информации.

У органа две части и развиваются они у разных людей по разному. Левая часть — формирует и ответственна за техническое и логическое мышление. У людей творческой направленности – более развита правая часть.