MENNESKELIG, organet som koordinerer og regulerer alle vitale funksjoner i kroppen og kontrollerer atferd. Alle våre tanker, følelser, opplevelser, ønsker og bevegelser er knyttet til hjernens arbeid, og hvis den ikke fungerer, går personen inn i en vegetativ tilstand: kapasiteten til handlinger, følelser eller reaksjoner på ytre påvirkninger går tapt. Denne artikkelen fokuserer på den menneskelige hjernen, mer kompleks og svært organisert enn hjernen til dyr. Imidlertid er det signifikante likheter i strukturen av den menneskelige hjerne og andre pattedyr, som de fleste vertebratarter.
Sentralnervesystemet (CNS) består av hjerne og ryggmargen. Det er forbundet med ulike deler av kroppen ved perifere nerver - motor og sensorisk. Se også NERVOUS SYSTEM.
Hjernen er en symmetrisk struktur, som de fleste andre deler av kroppen. Ved fødselen er vekten 0,3 kg, mens den i en voksen er ca. 1,5 kg. På ekstern undersøkelse av hjernen trekker to store halvkule som skjuler de dypere formasjonene oppmerksomhet. Overflaten på halvkulen er dekket med spor og konvolutter som øker overflaten av cortexen (ytre lag av hjernen). Bak hjernen er plassert, overflaten av den er tynnere kuttet. Under de store hemisfærene er hjernestammen, som går inn i ryggmargen. Sener forlater stammen og ryggmargen, langs hvilken informasjon strømmer fra indre og eksterne reseptorer til hjernen, og signaler til muskler og kjertler strømmer i motsatt retning. 12 par kraniale nerver beveger seg vekk fra hjernen.
Inne i hjernen utmerker seg grå materie, som hovedsakelig består av legemet av nerveceller og danner cortexen og hvitt stoff - nervefibrene som danner ledende stier (kanaler) som forbinder ulike deler av hjernen, og danner også nerver som går utover sentralnervesystemet og går til ulike organer.
Hjernen og ryggmargen er beskyttet av bein tilfeller - skallen og ryggraden. Mellom stoffet i hjernen og de bonyveggene er tre skaller: det ytre - dura mater, det indre - det myke, og mellom dem - den tynne arachnoiden. Plassen mellom membranene er fylt med cerebrospinal (cerebrospinal) væske, som er lik i sammensetningen til blodplasma, produsert i intracerebrale hulrom (hjernens ventrikler) og sirkulerer i hjernen og ryggmargen, forsyner den med næringsstoffer og andre faktorer som er nødvendige for vital aktivitet.
Blodforsyning til hjernen er primært tilveiebrakt av karoten arterier; i hjernen er de delt inn i store grener som går til sine ulike seksjoner. Selv om hjernevekten bare er 2,5% av kroppsvekten, får den hele tiden dag og natt 20% av blodet som sirkulerer i kroppen og dermed oksygen. Energireserverne i selve hjernen er ekstremt små, så det er ekstremt avhengig av oksygenforsyningen. Det er beskyttende mekanismer som kan støtte cerebral blodstrøm i tilfelle blødning eller skade. En funksjon av cerebral sirkulasjon er også tilstedeværelsen av såkalte. blod-hjerne barriere. Den består av flere membraner, som begrenser permeabiliteten til de vaskulære veggene og strømmen av mange forbindelser fra blodet inn i hjernens substans. Derfor utfører denne barriere beskyttende funksjoner. For eksempel trenger mange medisinske stoffer ikke gjennom det.
BRAIN CELLS
CNS-celler kalles nevroner; deres funksjon er informasjonsbehandling. I den menneskelige hjerne fra 5 til 20 milliarder nevroner. Strukturen i hjernen inkluderer også glialceller, det er omtrent 10 ganger mer enn nevroner. Glia fyller mellomrummet mellom nevronene, danner den støttende rammen av nervesvevet, og utfører også metabolske og andre funksjoner.
Nevronen, som alle andre celler, er omgitt av en semipermeabel (plasma) membran. To typer prosesser går fra en cellekropp - dendriter og axoner. De fleste nevroner har mange forgreningsdendritter, men bare en axon. Dendriter er vanligvis svært korte, mens lengden på axonen varierer fra noen få centimeter til flere meter. Kroppen til nevronet inneholder kjernen og andre organeller, det samme som i andre celler i kroppen (se også CELL).
Nerveimpulser.
Overføringen av informasjon i hjernen, så vel som nervesystemet som helhet, utføres ved hjelp av nerveimpulser. De sprer seg i retning fra cellelegemet til den øvre delen av axonen, som kan forgrene seg, danner et sett av endinger i kontakt med andre nevroner gjennom en smal spalt, synapsen; Overføring av impulser gjennom synaps er formidlet av kjemiske stoffer - nevrotransmittere.
En nerveimpuls oppstår vanligvis i dendriter - tynne forgreningsprosesser av en nevron som spesialiserer seg på å skaffe informasjon fra andre nevroner og overføre den til en neurons kropp. På dendriter og, i et mindre antall, er det tusenvis av synapser på cellekroppen; det er gjennom axonsynapsene, som bærer informasjon fra nervens kropp, overfører den til dendritene til andre nevroner.
Enden av axonen, som danner den presynaptiske delen av synaps, inneholder små vesikler med en nevrotransmitter. Når impulsen når den presynaptiske membranen, frigjøres nevrotransmitteren fra vesiklen til det synaptiske spaltet. Enden av en akson inneholder bare en type neurotransmitter, ofte i kombinasjon med en eller flere typer neuromodulatorer (se under Brain Neurochemistry).
Nevrotransmitteren frigitt fra den akson-presynaptiske membranen binder til reseptorer på dendritene av postsynaptisk nevron. Hjernen bruker en rekke neurotransmittere, som hver er forbundet med sin spesielle reseptor.
Reseptorene på dendrittene er koblet til kanaler i en semi-permeabel postsynaptisk membran som styrer bevegelsen av ioner gjennom membranen. I hvile har nevronet et elektrisk potensial på 70 millivolt (hvilepotensial), mens membrans indre side er negativt ladet med hensyn til det ytre. Selv om det finnes forskjellige mediatorer, har de alle en stimulerende eller hemmende effekt på postsynaptisk nevron. Den stimulerende effekten oppnås ved å øke strømmen av visse ioner, hovedsakelig natrium og kalium, gjennom membranen. Som følge av dette reduseres den negative overflaten av den indre overflaten - depolarisering oppstår. Bremseffekten skjer hovedsakelig gjennom en forandring i kalium- og kloridstrømmen, som følge av at den negative overflaten av den indre overflaten blir større enn i hvile, og hyperpolarisering oppstår.
Nevonens funksjon er å integrere alle de påvirkninger som oppfattes gjennom synapsene på kropp og dendriter. Siden disse påvirkninger kan være excitatoriske eller inhibitoriske og ikke sammenfaller i tide, må nevronen beregne den totale effekten av synaptisk aktivitet som en funksjon av tiden. Hvis den excitatoriske effekten hersker over den hemmende og membranav depolariseringen overskrider terskelverdien, aktiveres en viss del av nevronens membran - i området av sin aksonbase (axon tubercle). Her, som et resultat av åpningen av kanaler for natrium og kaliumioner, oppstår et handlingspotensial (nerveimpuls).
Dette potensialet strekker seg videre langs axonen til sin ende med en hastighet på fra 0,1 m / s til 100 m / s (jo tykkere aksonet er, desto høyere er hastigheten på ledningen). Når handlingspotensialet når slutten av axonen, aktiveres en annen type ionkanaler, avhengig av potensiell forskjell, kalsiumkanaler. Ifølge dem går kalsium inn i axonen, som fører til mobilisering av vesikler med nevrotransmitteren, som nærmer seg presynaptisk membran, fusjonerer med det og frigjør nevrotransmitteren i synapsen.
Myelin og glialceller.
Mange axoner er dekket med myelinskjede, som dannes av gjentatt snevret membran av glialceller. Myelin består hovedsakelig av lipider, noe som gir et karakteristisk utseende til den hvite delen av hjernen og ryggmargen. Takket være myelinskjeden øker hastigheten til å utføre handlingspotensialet langs axonen, siden ioner kan bevege seg gjennom axonmembranen bare på steder som ikke er dekket av myelin - den såkalte avskjæringer Ranvier. Mellom avlytninger gjennomføres impulser langs myelinskjeden som gjennom en elektrisk kabel. Siden åpningen av kanalen og passasjen av ioner gjennom det tar litt tid, eliminerer den konstante åpningen av kanalene og begrensningen av deres omfang til små membranområder som ikke er dekket av myelin akselereringen av axonene ca. 10 ganger.
Bare en del av glialceller er involvert i dannelsen av myelinskede av nerver (Schwann-celler) eller nervekanaler (oligodendrocytter). Mye flere tallrike glialceller (astrocytter, mikrogliocytter) utfører andre funksjoner: de danner bærende skjelett i nervesystemet, sørger for dets metabolske behov og gjenoppretter fra skader og infeksjoner.
HVORDAN BRENNEN VIRKER
Tenk på et enkelt eksempel. Hva skjer når vi tar en blyant på bordet? Lyset som reflekteres fra blyanten fokuserer i øyet med linsen og er rettet mot netthinnen, hvor bildet av blyanten vises. det oppfattes av de tilsvarende celler, hvorfra signalet går til hjernens sentrale sensoriske transmisjonskjerner, som ligger i thalamus (visuelt tuberkel), hovedsakelig i den delen som kalles den laterale genikulære kroppen. Det er aktivert mange neuroner som reagerer på fordelingen av lys og mørke. Axoner av nevroner i den laterale vevede kroppen går til den primære visuelle cortexen, lokalisert i den okkipitale lobe av de store halvkugler. Impulser som kommer fra thalamus til denne delen av cortexen, forvandles til en kompleks sekvens av utslipp av kortikale nevroner, hvorav noen reagerer på grensen mellom blyanten og bordet, andre til hjørnene i blyantbildet etc. Fra den primære visuelle cortex kommer informasjon på axonene inn i den associative visuelle cortexen, der mønstergenkjenning finner sted, i dette tilfellet en blyant. Anerkjennelse i denne delen av cortex er basert på tidligere akkumulert kunnskap om de eksterne omrissene av objekter.
Bevegelsesplanlegging (dvs. å ta en blyant) forekommer trolig i cortexen av de frontale lobber i hjernehalvene. I samme område av cortex er motorneuroner plassert som gir kommandoer til musklene i hånd og fingre. Tilgangen av hånden til blyanten styres av det visuelle systemet og interoreceptorene som oppfatter muskel og leddsposisjonen, hvor informasjonen kommer inn i sentralnervesystemet. Når vi tar en blyant i hånden, forteller reseptorene ved fingertuppene, som oppfatter trykk, om fingrene holder blyanten godt og hva innsatsen bør være å holde den. Hvis vi ønsker å skrive navnet vårt i blyant, må vi aktivere annen informasjon lagret i hjernen som gir denne mer komplekse bevegelsen, og visuell kontroll vil bidra til å øke nøyaktigheten.
I eksemplet ovenfor kan det ses at utførelse av en ganske enkel handling innebærer omfattende områder av hjernen som strekker seg fra cortex til de subkortiske områdene. Med mer komplekse atferd knyttet til tale eller tenkning aktiveres andre nevrale kretser som dekker enda mer omfattende områder av hjernen.
HOVEDE DELER AV BRAINEN
Hjernen kan deles inn i tre hoveddeler: forebrain, hjernestamme og cerebellum. I forebrain blir de cerebrale hemisfærene, talamus, hypothalamus og hypofysen (en av de viktigste nevendokrine kjertlene) utsatt. Hjernestammen består av medulla oblongata, pons (pons) og midbrain.
Store halvkugler
- Den største delen av hjernen, komponenten hos voksne om lag 70% av vekten. Vanligvis er hemisfærene symmetriske. De er sammenkoblet med et massivt bunke av axoner (corpus callosum), som gir informasjonsutveksling.
Hver halvkule består av fire lober: frontal, parietal, temporal og occipital. Cortex av frontalblobene inneholder sentre som regulerer lokomotorisk aktivitet, så vel som sannsynligvis planleggings- og fremsynsenter. I barken av parietallobene, plassert bak fronten, er det soner av kroppslige opplevelser, inkludert følelse av berøring og felles og muskulær følelse. Sideveis til parietalloben grenser den tidsmessige, hvor den primære høringsborken befinner seg, samt talesentrene og andre høyere funksjoner. Baksiden av hjernen okkuperer den occipital lobe som ligger over cerebellumet; barken inneholder soner av visuelle følelser.
Cortexområder som ikke er direkte relatert til regulering av bevegelser eller analyse av sensorisk informasjon, refereres til som associativ cortex. I disse spesialiserte sonene dannes associative lenker mellom ulike områder og deler av hjernen, og informasjonen som kommer fra dem er integrert. Den associative cortex gir slike komplekse funksjoner som læring, minne, tale og tenkning.
Subkortiske strukturer.
Under cortex ligger en rekke viktige hjernestrukturer, eller kjerner, som er klynger av nevroner. Disse inkluderer thalamus, basal ganglia og hypothalamus. Thalamus er den viktigste sensoriske transmitterende kjernen; Han mottar informasjon fra sansene, og videresender den videre til de aktuelle delene av sensorisk cortex. Det er også ikke-spesifikke soner som er forbundet med nesten hele cortexen, og sannsynligvis sørger for prosessene for aktivering og opprettholder våkenhet og oppmerksomhet. Den basale ganglia er et sett med kjerner (det såkalte skallet, en blek ball og den caudate kjernen) som er involvert i reguleringen av koordinerte bevegelser (start og stopp dem).
Hypothalamus er et lite område i hjernebunnen som ligger under thalamus. Rik i blodet, er hypothalamus et viktig senter som kontrollerer kroppens homeostatiske funksjoner. Det produserer stoffer som regulerer syntese og frigjøring av hypofysehormoner (se også HYPOPHYSIS). I hypothalamus er mange kjerne som utfører spesifikke funksjoner, for eksempel regulering av vannmetabolisme, fordelingen av lagret fett, kroppstemperatur, seksuell oppførsel, søvn og våkenhet.
Hjernestamme
plassert ved foten av skallen. Den forbinder ryggmargen med forgrunnen og består av medulla oblongata, pons, midt og diencephalon.
Gjennom midten og mellomhjernen, så vel som gjennom hele kofferten, passerer motorveiene som fører til ryggmargen, samt noen sensitive veier fra ryggmargen til de overliggende delene av hjernen. Under midbrainen er en bro forbundet med nervefibre med cerebellum. Den nederste delen av stammen - medulla - passerer direkte inn i ryggmargen. I medulla oblongata er sentre lokalisert som regulerer hjertets aktivitet og respirasjon, avhengig av ytre omstendigheter, og kontrollerer også blodtrykk, mage og tarmmotilitet.
På nivået på stammen krysser stiene som forbinder hver hjernehalvdel med hjernen. Derfor styrer hver halvkule den motsatte side av kroppen og er koblet til den motsatte halvkule av cerebellumet.
cerebellum
plassert under occipital lobes av hjernen halvkule. Gjennom broens veier er den forbundet med de overliggende delene av hjernen. Hjernehinnen regulerer de subtile automatiske bevegelsene, koordinerer aktiviteten til forskjellige muskelgrupper når de utfører stereotypiske atferdshandlinger; han kontrollerer også posisjonen til hode, torso og lemmer, dvs. involvert i å opprettholde balanse. Ifølge de nyeste dataene spiller hjernebarnet en svært viktig rolle i dannelsen av motoriske ferdigheter, og bidrar til å huske sekvensen av bevegelser.
Andre systemer.
Det limbiske systemet er et bredt nettverk av sammenhengende hjernegrupper som regulerer emosjonelle tilstander, samt gir læring og minne. Kjernene som danner det limbiske systemet inkluderer amygdalaen og hippocampusen (inkludert i temporal loben), så vel som hypotalamus og den såkalte kjernen. gjennomsiktig septum (lokalisert i hjernens subkortiske områder).
Den retikulære formasjonen er et nettverk av nevroner som strekker seg over hele stammen til talamus og videre forbundet med omfattende områder av cortex. Det deltar i reguleringen av søvn og våkenhet, opprettholder den aktive tilstanden i cortexen og bidrar til fokus på oppmerksomhet på enkelte objekter.
BRAIN ELECTRIC ACTIVITY
Ved hjelp av elektroder plassert på overflaten av hodet eller introdusert i hjernens substans, er det mulig å fikse den elektriske aktiviteten til hjernen på grunn av utslippene av cellene. Innspillingen av hjernens elektriske aktivitet med elektroder på overflaten av hodet kalles et elektroencefalogram (EEG). Det tillater ikke å registrere utslipp av en enkelt neuron. Bare som følge av den synkroniserte aktiviteten til tusenvis eller millioner av nevroner, vises merkbare svingninger (bølger) på den registrerte kurven.
Ved konstant registrering på EEG, avsløres sykliske endringer som gjenspeiler det totale aktivitetsnivået til den enkelte. I tilstanden med aktiv våknehet, fanger EEG lav-amplitude ikke-rytmiske beta-bølger. I en tilstand av avslappet våkenhet med lukkede øyne dominerer alfa bølger med en frekvens på 7-12 sykluser per sekund. Forekomsten av søvn er indikert ved utseendet av langsomt bølger med høy amplitude (deltabølger). I perioder med drømmer vises beta-bølger på EEG, og på grunnlag av EEG kan et falskt inntrykk opprettes slik at personen er våken (dermed begrepet "paradoksal søvn"). Drømmer blir ofte ledsaget av raske øyebevegelser (med lukkede øyelokk). Derfor kalles drømmende også søvn med raske øyebevegelser (se også SLEEP). EEG lar deg diagnostisere noen sykdommer i hjernen, spesielt epilepsi (se EPILEPSY).
Hvis du registrerer den elektriske aktiviteten til hjernen under virkningen av en bestemt stimulus (visuell, auditiv eller taktil), kan du identifisere den såkalte. fremkalte potensialer - synkronutladninger av en bestemt gruppe neuroner som oppstår som svar på en bestemt ekstern stimulans. Studien av fremkalte potensialer gjorde det mulig å klargjøre lokaliseringen av hjernefunksjoner, spesielt for å knytte talefunksjonen med bestemte områder av de tidlige og frontale lobene. Denne studien bidrar også til å vurdere tilstanden til sensoriske systemer hos pasienter med nedsatt følsomhet.
BRAIN NEUROCHEMISTRY
De viktigste nevrotransmitterene i hjernen er acetylkolin, norepinefrin, serotonin, dopamin, glutamat, gamma-aminosmørsyre (GABA), endorfiner og enkefaliner. I tillegg til disse kjente stoffene, fungerer et stort antall andre som ennå ikke er studert, sannsynligvis i hjernen. Noen nevrotransmittere virker bare i visse områder av hjernen. Dermed er endorfiner og enkefaliner bare funnet i veiene som utfører smerteimpulser. Andre mediatorer, som glutamat eller GABA, er mer distribuert.
Virkningen av nevrotransmittere.
Som allerede nevnt, påvirker nevrotransmittere som virker på den postsynaptiske membranen sin ledningsevne for ioner. Ofte skjer dette ved aktivering i postsynaptisk nevron av det andre "mediator" -systemet, for eksempel cyklisk adenosinmonofosfat (cAMP). Virkningen av nevrotransmittere kan modifiseres under påvirkning av en annen klasse av neurokjemiske substanser - peptid-neuromodulatorer. Utgitt av presynaptisk membran samtidig med mediatoren har de evnen til å forbedre eller på annen måte endre effekten av mediatorene på den postsynaptiske membranen.
Det nylig oppdagede endorfin-enkefalinsystemet er viktig. Enkephalin og endorfiner er små peptider som hemmer ledelsen av smerteimpulser ved binding til reseptorer i CNS, inkludert i de høyere sonene i cortex. Denne familien av nevrotransmittere undertrykker den subjektive oppfatningen av smerte.
Psykoaktive stoffer
- stoffer som spesifikt kan binde seg til bestemte reseptorer i hjernen og forårsake atferdsendringer. Identifiserte flere mekanismer av deres handling. Noen påvirker syntese av nevrotransmittere, andre - ved akkumulering og frigjøring fra synaptiske vesikler (for eksempel amfetamin forårsaker rask frigjøring av norepinefrin). Den tredje mekanismen er å binde til reseptorer og etterligne virkningen av en naturlig nevrotransmitter, for eksempel forklares effekten av LSD (lysergsyre dietylamid) ved sin evne til å binde seg til serotoninreceptorer. Den fjerde type medikamentvirkning er reseptorblokkering, dvs. antagonisme med nevrotransmittere. Slike allment brukte antipsykotika som fenotiaziner (for eksempel klorpromazin eller aminazin) blokkerer dopaminreseptorer og derved reduserer effekten av dopamin på postsynaptiske nevroner. Endelig er den siste vanlige virkemekanismen hemming av inaktivering av nevrotransmitter (mange pesticider hindrer acetylkolin fra inaktivering).
Det har lenge vært kjent at morfin (et renset opiumvalmeprodukt) ikke bare har en utbredt analgetisk (analgetisk) effekt, men også evnen til å forårsake eufori. Det er derfor det brukes som et stoff. Virkningen av morfin er forbundet med dets evne til å binde til reseptorer på det humane endorfin-enkefalinsystemet (se også DRUG). Dette er bare ett av mange eksempler på det faktum at et kjemisk stoff med en annen biologisk opprinnelse (i dette tilfellet av planteopprinnelse) er i stand til å påvirke hjernen hos dyr og mennesker, interagerer med bestemte neurotransmittersystemer. Et annet godt kjent eksempel er curare, avledet fra en tropisk plante og i stand til å blokkere acetylkolinreceptorer. Indianere i Sør-Amerika fettet curare arrowheads, ved hjelp av sin lammende effekt assosiert med blokkaden av nevromuskulær overføring.
BRAIN STUDIES
Hjernforskning er vanskelig for to hovedårsaker. For det første kan hjernen, trygt beskyttet av skallen, ikke nås direkte. For det andre regenererer ikke nevronene i hjernen, noe som kan føre til irreversibel skade.
Til tross for disse vanskelighetene har hjerneforskning og noen former for behandling (primært nevrokirurgisk inngrep) vært kjent siden antikken. Arkeologiske funn viser at allerede i antikken sprakk mannen kranen for å få tilgang til hjernen. Spesielt intensiv hjerneforskning ble utført i perioder med krig, da det var mulig å observere en rekke hodeskader.
Hjerneskade som følge av skade på forsiden eller skade som oppstår i fredstid er en slags eksperiment som ødelegger bestemte deler av hjernen. Siden dette er den eneste mulige formen for et "eksperiment" på den menneskelige hjerne, var en annen viktig metode for forskning eksperimenter på laboratoriedyr. Å observere atferdsmessige eller fysiologiske konsekvenser av skade på en bestemt hjernestruktur, kan dømme sin funksjon.
Den elektriske aktiviteten til hjernen i eksperimentelle dyr registreres ved hjelp av elektroder plassert på overflaten av hodet eller hjernen eller introdusert i hjernens substans. Det er således mulig å bestemme aktiviteten til små grupper av nevroner eller individuelle nevroner, samt å identifisere endringer i ioniske strømninger over membranen. Ved hjelp av en stereotaktisk enhet som lar deg gå inn i elektroden på et bestemt punkt i hjernen, undersøkes de utilgjengelige dybdeseksjonene.
En annen tilnærming er å fjerne små områder av levende hjernevev, hvoretter dets eksistens opprettholdes som en skive plassert i et næringsmedium, eller cellene skilles og studeres i cellekulturer. I det første tilfellet kan du utforske samspillet mellom nevroner, i det andre - aktiviteten til individuelle celler.
Når man studerer den elektriske aktiviteten til individuelle nevroner eller deres grupper i forskjellige områder av hjernen, blir den opprinnelige aktiviteten vanligvis registrert først, da er effekten av en bestemt effekt på cellens funksjon bestemt. Ifølge en annen metode påføres en elektrisk impuls gjennom den implanterte elektroden for kunstig å aktivere nærmeste nevroner. Så du kan studere effektene av visse områder av hjernen på sine andre områder. Denne metoden for elektrisk stimulering var nyttig i studien av stammeaktiverende systemer som passerer gjennom midbrainen; Det brukes også når man prøver å forstå hvordan prosessene for læring og minne finner sted på synaptisk nivå.
For hundre år siden ble det klart at funksjonene til venstre og høyre halvkule er forskjellige. En fransk kirurg P. Brock, som ser på pasienter med cerebrovaskulær ulykke (slag), fant at bare pasienter med skade på venstre halvkule led av taleforstyrrelser. Videre studier av spesialiseringen av hemisfærene ble videreført ved hjelp av andre metoder, for eksempel EEG-opptak og fremkalte potensialer.
I de senere år har komplekse teknologier blitt brukt til å skaffe bilder (visualiseringer) av hjernen. Dermed har computertomografi (CT) revolusjonert klinisk nevrologi, slik at det in vivo detaljerte (lagdelte) bildet av hjernestrukturer kan oppnås. En annen bildebehandling - positronemissionstomografi (PET) - gir et bilde av hjernens metabolske aktivitet. I dette tilfellet blir en kortvarig radioisotop innført i en person som akkumuleres i ulike deler av hjernen, og jo mer, jo høyere er deres metabolske aktivitet. Med hjelp av PET ble det også vist at talfunksjonene til flertallet av de undersøkte er knyttet til venstre halvkule. Siden hjernen jobber med et stort antall parallelle strukturer, gir PET slik informasjon om hjernefunksjoner som ikke kan oppnås med enkelte elektroder.
Som regel utføres hjerneforskning ved hjelp av en kombinasjon av metoder. For eksempel brukte den amerikanske neurobiologen R. Sperri, med ansatte, som en behandlingsprosedyre for å kutte corpus callosum (bunt av axoner som forbinder begge halvkule) hos noen pasienter med epilepsi. Deretter ble i disse pasientene med en "splittet" hjerne undersøkt hemispherisk spesialisering. Det ble funnet at for tal og andre logiske og analytiske funksjoner er den dominerende dominante (vanligvis venstre) halvkule ansvarlig, mens den ikke-dominerende halvkule analyserer de romlige temporale parametrene i det ytre miljø. Så er den aktivert når vi hører på musikk. Et mosaikkbilde av hjernevirksomhet antyder at det er mange spesialiserte områder innen cortex og subcortical strukturer; Samtidig aktivitet av disse områdene bekrefter hjernekonceptet som en databehandling med parallell databehandling.
Med fremkomsten av nye forskningsmetoder vil ideer om hjernefunksjoner sannsynligvis endres. Bruken av enheter som gjør at vi kan få et "kart" av metabolsk aktivitet i ulike deler av hjernen, samt bruk av molekylære genetiske tilnærminger, bør utdype vår kunnskap om prosessene som skjer i hjernen. Se også nevropsykologi.
SAMMENLIGNENDE ANATOMI
I forskjellige typer vertebrater er hjernen bemerkelsesverdig lik. Hvis vi gjør sammenligninger på nivået av nevroner, finner vi en tydelig likhet med slike egenskaper som nevrotransmittere som brukes, fluktuasjoner i ionkoncentrasjoner, celletyper og fysiologiske funksjoner. Fundamentelle forskjeller er kun avslørt når sammenlignet med hvirvelløse dyr. Invertebrate nevroner er mye større; ofte er de koblet til hverandre ikke av kjemikalier, men av elektriske synapser, som sjelden finnes i den menneskelige hjerne. I nervesystemet hos hvirvelløse dyr oppdages noen nevrotransmittere som ikke er karakteristiske for vertebrater.
Blant vertebrater relaterer forskjellene i hjernens struktur hovedsakelig til forholdet mellom dets individuelle strukturer. Ved å vurdere likheter og forskjeller i hjernen til fisk, amfibier, reptiler, fugler, pattedyr (inkludert mennesker), kan flere generelle mønstre utledes. Først har alle disse dyrene samme struktur og funksjoner som nevroner. For det andre er strukturen og funksjonene i ryggmargen og hjernestammen svært lik. For det tredje er utviklingen av pattedyr ledsaget av en markant økning i kortikale strukturer som når maksimal utvikling i primater. I amfibier utgjør cortexen bare en liten del av hjernen, mens det i mennesker er den dominerende strukturen. Det antas imidlertid at prinsippene for hjernens funksjon i alle vertebrater er nesten det samme. Forskjellene bestemmes av antall interneuronforbindelser og samspill, som er jo høyere, jo mer kompleks er hjernen. Se også ANATOMY SAMMENLIGNENDE.
Menneskelig hjerne
Den menneskelige hjerne (lat. Encephalon) er et organ i sentralnervesystemet, som består av mange sammenhengende nerveceller og deres prosesser.
Den menneskelige hjerne okkuperer nesten hele hulrommet i hjernekranområdet, hvor beinene beskytter hjernen mot ekstern mekanisk skade. I prosessen med vekst og utvikling tar hjernen form av en skallle.
Innholdet
Hjernemasse [rediger]
Massen av hjernen hos normale mennesker varierer fra 1000 til mer enn 2000 gram, som i gjennomsnitt er ca 2% kroppsvekt. Hjernen til menn har en gjennomsnittlig vekt på 100-150 gram mer enn kvinners hjerne [1]. Det er allment antatt at den mentale evnen til en person er avhengig av hjernemassen: jo større er hjernemassen, jo mer begavet personen. Det er imidlertid åpenbart at dette ikke alltid er tilfelle [2]. For eksempel veide hjernen til I. S. Turgenev i 2012, og hjernen til Anatol France - 1017 g. Den tyngste hjernen - 2850 g - ble funnet hos en person som led av epilepsi og idioci [3]. Hjernen hans var funksjonelt dårligere. Så det er ikke noe direkte forhold mellom hjernens masse og de mentale evner hos individet. I store prøver har imidlertid mange studier vist en positiv sammenheng mellom hjernemasse og mentale evner, samt mellom massene av visse hjernegrupper og ulike kognitive evner [4] [5].
Graden av hjernens utvikling kan vurderes, spesielt ved forholdet mellom ryggmargens masse og hjernen. Så, hos katter er det 1: 1, hos hunder er det 1: 3, i lavere aper er det 1:16, hos mennesker er det 1:50. I folket i øvre paleolithic var hjernen merkbart (10-12%) større enn den moderne manns hjerne [6] - 1: 55-1: 56.
Hjernestruktur [rediger]
Volumet av den menneskelige hjernen er 91-95% av kapasiteten til skallen. I hjernen er det fem divisjoner: medulla, posterior, som inkluderer broen og cerebellumet, epifysen, midt-, mellom- og forebrain, representert ved de store halvkugler. Sammen med oppdelingen i divisjoner gitt ovenfor, er hele hjernen delt inn i tre store deler:
- Cerebral hemisfærer;
- cerebellum;
- Hjernestamme.
Den cerebrale cortex dekker de to hemisfærene i hjernen: høyre og venstre.
Hjerneskall [rediger]
Hjernen, som ryggmargen, er dekket med tre membraner: myk, arachnoid og solid.
Den myke eller vaskulære membran i hjernen (lat. Pia mater encephali) er rett ved siden av hjernens substans, går inn i alle sporene, dekker alle konvoluttene. Den består av løs bindevev, hvor mange fartøy forgrener seg til hjernen. De tynne prosessene av bindevev, som går dypt inn i hjernemassen, beveger seg bort fra choroid.
Den arachnoide membranen i hjernen (lat. Arachnoidea encephali) er tynn, gjennomskinnelig og har ingen blodkar. Den passer tett til hjernens vollinger, men går ikke inn i sporene, noe som resulterer i at subaraknoide cisterner fylt med cerebrospinalvæske dannes mellom de vaskulære og araknoide membranene, på grunn av hvilke araknoidene blir matet. Den største cerebellar avlange cisternen er plassert på baksiden av den fjerde ventrikkelen, den sentrale åpningen av den fjerde ventrikkel åpner inn i den; Sisternen til lateral fossa ligger i den store hjernens sidespring. mellombladet - mellom hjernens ben; tank krysset - i stedet for visuell chiasma (krysset).
Dura mater av hjernen (lat Dura mater encephali) er periosteum for den indre hjernen overflaten av skallen av skallen. I denne membranen observeres den høyeste konsentrasjonen av smertereseptorer i menneskekroppen, mens det ikke er noen smertereceptorer i selve hjernen.
Dura materen er konstruert av tett bindevev, foret innvendig av flate, fuktede celler, tett smeltet sammen med beinets skall i området av sin indre base. Mellom de faste og araknoide skjellene er et subduralrom fylt med serøs væske.
Strukturelle deler av hjernen [rediger]
Oblong Brain [rediger]
Medulla oblongata (lat. Medulla oblongata) utvikler seg fra den femte hjernevesikkelen (tillegg). Medulla oblongata er en fortsettelse av ryggmargen med nedsatt segmentering. Den grå saken av medulla oblongata består av individuelle kjerne av kraniale nerver. Hvit materie er ryggraden og hjernen som trekkes opp i hjernestammen, og derfra i ryggmargen.
På den fremre overflaten av medulla oblongata er det en fremre medianfissur, på hver side som ligger tykkede hvite fibre kalt pyramider. Pyramidene trenger ned på grunn av at en del av deres fibre passerer til motsatt side, danner en kryssning av pyramider, som danner en lateral pyramidevei. Noen hvite fibre som ikke skjærer, danner en rett pyramidal bane.
Bro [rediger]
Broen (lat. Pons) ligger over medulla oblongata. Dette er en fortykket rulle med tverrfibre. I midten av den passerer hovedsporet hvor hovedartikkelen i hjernen ligger. På begge sider av furgen er det betydelige forbedringer dannet av pyramideveier. Broen består av et stort antall tverrfibre som danner sin hvite substans - nervefibre. Mellom fibrene er det mange klynger av grått materiale som danner kjerne av broen. Fortsatt til cerebellum danner nervefibrene sine mellomben.
Cerebellum [rediger]
Hjernen (lat. Cerebellum) ligger på baksiden av broen og medulla oblongata i den bakre kranial fossa. Den består av to halvkugler og en orm som forbinder hemisfærene med hverandre. Massen av cerebellum 120-150 g.
Hjernen er separert fra den store hjernen ved en horisontal spalt, hvor dura materen danner et hjerne-telt som strekkes over den bakre fossa av skallen. Hver cerebellar halvkule består av grå og hvit materie.
Den grå saken av cerebellum er på toppen av den hvite i form av cortex. Nervekjernene ligger innenfor hjernehalvfrekvensen, hvor massen hovedsakelig representeres av hvitt stoff. Halvkulebarken danner parallelle spor, mellom hvilke det er konvolutter av samme form. Furrows deler hver halvkule av cerebellum i flere deler. En av partiklene - et skrap, ved siden av hjernebenets midtben, skiller seg ut mer enn andre. Det er fylogenetisk eldste. Halsens klaff og knutepunkt forekommer allerede i de nedre vertebrater og er forbundet med det vestibulære apparatets funksjon.
Den cerebellar halvkule cortex består av to lag av nerveceller: ytre molekylær og granulær. Tykkelsen på barken på 1-2,5 mm.
Den grå saken av cerebellum er forgrenet i hvitt (i den midterste delen av cerebellumet kan det ses som en kvist av eviggrønn thuja), så det kalles livets hjernebarnstreet.
Hjernen er forbundet i tre par ben til hjernestammen. Bena er representert av fibrebunter. Den nedre (hale) beinet av cerebellum går til medulla oblongata og kalles også taulegemer. De inkluderer den bakre spinal-cerebrale banen.
Den mellomliggende broen av hjernen er koblet til broen, der tverrfibre passerer til nevronene i hjernebarken. Gjennom de midtre bena passerer den kortikale brobanen, på grunn av hvilken hjernebarken virker på cerebellum.
De øvre beinene i cerebellumet i form av hvite fibre går i retning av midbrainen, der de befinner seg langs midtrebenet og nært forbinder dem. De øvre (kraniale) bena til cerebellum består hovedsakelig av fibrene i kjernene og tjener som hovedveiene som gir impulser til de optiske hagene, den hypogastriske regionen og de røde kjernene.
Bena er plassert foran, og dekket - bak. Mellom dekk og bein går vannforsyningen til midbrainen (Sylviev vannforsyningssystem). Den forbinder den fjerde ventrikkelen med den tredje.
Hovedfunksjonen til cerebellum er refleks koordinering av bevegelser og fordelingen av muskeltonen.
Midbrain [rediger]
Dekselet på midtbanen (lat. Mesencephalon) ligger over dekselet og dekker over toppen av midtpunktets akvedukt. Lokket inneholder en dekkplate (cheliflow). De to øvre hillockene er knyttet til den visuelle analysatorens funksjon, fungere som sentre for orientering av reflekser til visuelle stimuli, og kalles derfor visuelle. De to nedre tuberkulene er auditive, forbundet med tilnærmet reflekser til lydstimuli. De øvre høydene er forbundet med diverfonens laterale vevede kropper ved hjelp av øvre håndtak, de nedre høydene er forbundet med de nedre håndtakene med de mediale vevede kroppene.
Fra platen av dekket begynner cerebrospinalbanen, som forbinder hjernen med ryggmargen. Efferent impulser passerer gjennom det som svar på visuell og auditiv stimuli.
Hemisfærer [rediger]
Hjernens cerebrale hemisfærer. Disse inkluderer lobes i hemisfærene, hjernebarken (kappe), de basale ganglia, den olfaktoriske hjernen og de laterale ventrikkene. Hjernens hjerter er separert av en langsgående spalt, i fordypningen som inneholder corpus callosum, som forbinder dem. På hver halvkule skilles følgende overflater:
- øvre side, konveks, vendt mot kranialhvelvets indre overflate;
- den nedre overflaten ligger på den indre overflaten av hodeskallens grunn
- medial overflate, gjennom hvilken halvkule er sammenkoblet.
På hver halvkule finnes det deler som er mest fremtredende: foran, frontpolen, bak oksekelpen, på siden, den temporale polen. I tillegg er hver hjernehalvdel delt inn i fire store lober: frontal, parietal, occipital og temporal. I fordypningen av den laterale fossa i hjernen er en liten andel - øya. Halvkule er delt inn i løpene på furene. Den dypeste av dem er lateral eller lateral, og det kalles også sylvium sulcus. Den laterale sporet separerer den tidlige lobe fra frontal og parietal. Fra den øvre kanten av halvkulen, går den sentrale sporet eller Rolands sporet ned. Det adskiller den fremre delen av hjernen fra parietalen. Den occipitale loben er skilt fra parietalen bare fra medisjonsflaten på hemisfærene - parietal-occipital sulcus.
De cerebrale hemisfærene på utsiden er dekket med grå materiale som danner hjernebarken eller kappen. I cortex er det 15 milliarder celler, og hvis vi vurderer at hver av dem har fra 7 til 10 000 sammenhenger med nabostaten, kan vi konkludere med at barkfunksjonene er fleksible, stabile og pålitelige. Overflaten på cortex øker betydelig på grunn av furene og konvoluttene. Den fylogenetiske cortex er den største strukturen i hjernen, området er ca 220 tusen mm 2.
Seksuelle forskjeller [rediger]
Metoder for tomografisk skanning tillatt å eksperimentelt fikse forskjellene i strukturen i hjernen hos kvinner og menn [7] [8]. Det har blitt fastslått at den mannlige hjernen har flere sammenhenger mellom sonene i hemisfærene og kvinnen mellom hemisfærene. Det antas at hjernen til menn er mer optimalisert for motoriske ferdigheter, og kvinner for analytisk og intuitiv tenkning. Forskerne bemerker at disse resultatene skal brukes på befolkningen som helhet, og ikke til enkeltpersoner. Disse forskjellene i hjernestruktur var mest uttalt når man sammenlignet grupper i alderen 13,4 til 17 år. Men med alder i hjernen hos kvinner økte antall sammenhenger mellom sonene i hemisfærene, noe som minimerer de tidligere distinkte strukturelle forskjellene mellom kjønnene [8].
Til tross for eksistensen av forskjeller i den anatomiske og morfologiske strukturen i hjernen hos kvinner og menn, er det ikke noen avgjørende tegn eller deres kombinasjoner som tillater oss å snakke om en spesifikk "mannlig" eller spesifikt "kvinnelig" hjerne [9]. Det er hjernefunksjoner som er vanligere blant kvinner, og det blir ofte observert hos menn, men begge kan manifestere seg i det motsatte kjønet, og noen stabile ensembler av slike tegn er praktisk talt ikke observert.
Hjerneutvikling [rediger]
Prenatal [10] utvikling [rediger]
Utvikling som oppstår i perioden før fødselen, intrauterin utvikling av fosteret. I prenatalperioden er det en intensiv fysiologisk utvikling av hjernen, dens sensoriske og effektorsystemer.
Natal [10] betingelse [rediger]
Differensiering av hjernebarksystemet skjer gradvis, noe som fører til ujevn modning av individuelle hjernekonstruksjoner.
Når et barn blir født, blir de subkortiske formasjonene praktisk talt dannet, og projeksjonsområdene i hjernen er nær det endelige stadium av modning, hvor nevrale forbindelser kommer fra reseptorene fra forskjellige sensoriske organer (analysatorsystemer), og motorveiene kommer fra [11].
Disse områdene fungerer som en konglomerasjon av alle tre hjerneblokkene. Men blant dem er det høyeste nivået av modning nådd av strukturen av reguleringsblokken for hjernevirksomhet (den første blokk av hjernen). I den andre (blokk av mottak, behandling og lagring av informasjon) og den tredje (blokk av programmering, regulering og kontroll av aktivitet) blokker, er bare de områder av cortex som er relatert til de primære lobene som mottar innkommende informasjon (andre blokk) og utgående motorimpulser de mest modne (Tredje blokk) [12].
Andre områder av hjernebarken ved fødselstid når ikke tilstrekkelig grad av modenhet. Dette fremgår av den lille størrelsen på deres celler, den lille bredden av deres øvre lag, som utfører en assosiativ funksjon, den relativt små størrelsen på området de okkuperer, og den utilstrekkelige myelinering av deres elementer.
Periode fra 2 til 5 år [rediger]
I en alder av to til fem år oppstår modning av de sekundære, assosiative hjernefeltene, hvorav noen (de sekundære gnostiske sonene til analysatorsystemene) befinner seg i den andre og tredje blokk (den premotoriske regionen). Disse strukturene gir prosessene for oppfatning og utførelse av en rekke handlinger [11].
Periode fra 5 til 7 år [rediger]
Den neste er tertiære (assosiative) hjernefelt. For det første utvikler det bakre associative feltet - parieto-temporal-occipital regionen, deretter det fremre associative feltet - prefrontale regionen.
Tertiære felt okkuperer den høyeste stillingen i hierarkiet av samspillet mellom ulike hjerneområder, og her utføres de mest komplekse former for informasjonsbehandling. Den bakre associative regionen gir syntesen av all innkommende multimodal informasjon inn i den supermodale integrerte refleksjonen av den omgivende virkelighetens enhet i totaliteten av dets forbindelser og relasjoner. Det forreste associative området er ansvarlig for vilkårlig regulering av komplekse former for mental aktivitet, inkludert valg av nødvendig informasjon som er avgjørende for denne aktiviteten, dannelse av aktivitetsprogrammer på grunnlag av og kontroll av riktig kurs.
Således når hver av de tre funksjonsblokkene i hjernen full modenhet på forskjellige tidspunkter, og modning fortsetter i rekkefølge fra den første til den tredje blokk. Dette er veien fra bunnen av - fra de underliggende formasjonene til overliggende, fra subkortiske strukturer til de primære feltene, fra de primære feltene til de tilknyttede. Skader under dannelsen av noen av disse nivåene kan føre til avvik i modningen av det neste på grunn av fraværet av stimulerende effekter fra det underliggende skadede nivået [11].