LifeSims

Головной мозг — центральный орган нервной системы. 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. [1]. 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%[2] 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 веса головного мозга к весу тела в среднем равно 2%.

Наиболее крупные размеры имеет головной мозг млекопитающих отрядов китообразные, хоботные, приматы. Наиболее сложным и функциональным мозгом можно считать мозг человека.
Ткани мозга

Головной мозг заключен в надежную оболочку черепа (за исключением простых организмов). Кроме того, он покрыт оболочками (лат. meninges) из соединительной ткани — твёрдой (лат. dura mater) и мягкой (лат. pia mater), между которыми расположена сосудистая, или паутинная (лат. arachnoidea) оболочка. Между оболочками и поверхностью головного и спинного мозга расположена цереброспинальная (часто её называют спинномозговая) жидкость — ликвор (лат. liquor). Цереброспинальная жидкость также содержится в желудочках головного мозга. Избыток этой жидкости называется гидроцефалией. Гидроцефалия бывает врождённой (чаще), встречается у новорожденных детей, и приобретённой.

Головной мозг высших позвоночных организмов состоит из ряда структур: коры больших полушарий, базальных ганглиев, таламуса, мозжечка, ствола мозга. Эти структуры соединены между собой нервными волокнами (проводящие пути). Часть мозга, состоящая преимущественно из клеток, называется серым веществом, из нервных волокон — белым веществом. Белый цвет — это цвет миелина, вещества, покрывающего волокна. Демиелинизация волокон приводит к тяжелым нарушениям (в спинном мозге — амиотрофический боковой склероз, в головном — рассеянный склероз).

[править] Клетки мозга

Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции. (Можно считать, что нейроны являются паренхимой мозга, а глиальные клетки стромой). Нейроны делятся на возбуждающие (то есть активирующие разряды других нейронов) и тормозные (препятствующие возбуждению других нейронов).

Коммуникация между нейронами происходит посредством синаптической передачи. Каждый нейрон имеет длинный отросток, называемый аксоном, по которому он передает импульсы другим нейронам. Аксон разветвляется и в месте контакта с другими нейронами образует синапсы — на теле нейронов и дендритах (коротких отростках). Значительно реже встречаются аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы. Таким образом, один нейрон принимает сигналы от многих нейронов и в свою очередь посылает импульсы ко многим другим.

В большинстве синапсов передача сигнала осуществляется химическим путем — посредством нейромедиаторов. Медиаторы действуют на постсинаптические клетки, связываясь с мембранными рецепторами, для которых они являются специфическими лигандами. Рецепторы могут быть лиганд-зависимыми ионными каналами, их называют еще ионотропными рецепторами, или могут быть связаны с системами внутриклеточных вторичных мессенджеров (такие рецепторы называют метаботропными). Токи ионотропных рецепторов непосредственно изменяют заряд клеточной мембраны, что ведет к ее возбуждению или торможению. Примерами ионотропных рецепторов могут служить рецепторы к ГАМК (тормозной, представляет собой хлоридный канал), или глутамату (возбуждающий, натриевый канал). Примеры метаботропных рецепторов — мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норадреналину, эндорфинам, серотонину. Поскольку действие ионотропных рецепторов непосредственно ведет к торможению или возбуждению, их эффекты развиваются быстрее, чем в случае метаботропных рецепторов. (1-2 миллисекунды против 50 миллисекунд—нескольких минут).

Форма и размеры нейронов головного мозга очень разнообразны, в каждом его отделе разные типы клеток. Различают принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, осуществляющие коммуникацию внутри каждого отдела. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры.

Активность нейронов в некоторых отделах головного мозга может модулироваться так же гормонами. [img]http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/eb/%D0%A6%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5 %D0%BC%D0%B0-Central_nervous_system.jpg/200px-%D0%A6%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82 %D0%B5%D0%BC%D0%B0-Central_nervous_system.jpg[/img]

в зарубежное агентство
в российское агентство
напрямую в учебное заведение

образовательный портал

Мозги человека и обезьяны все-таки различаются!

Ученым Государственного Университета Штата Огайо удалось с помощью высокоточной диагностической техники оценить и сравнить умственные способности человека и обезьян. В частности, были выявлены расхождения в восприятии, которые показали, что обезьяны не обладают способностью осознавать формы вращающихся трехмерных изображений.

Методика, с помощью которой удалось сравнить способности мышления человека и обезьяны, использует магнитно-резонансную интроскопию (fMRI) - технику, которая измеряет объем крови и уровень насыщения кислородом крови в головном мозге. С ее помощью также можно оценивать косвенную меру функциональной работы нейронов в различных областях коры головного мозга.

Нейроны нуждаются в кислороде и глюкозе, чтобы они могли нормально работать. Кровь несет оба этих вещества, и оба могут пересечь гемоэнцефалический барьер. Когда специфическая область мозга активизирована, поток крови к этой области временно увеличивается, чтобы снабдить нейроны новыми порциями кислорода и глюкозы, которые они сжигают в процессе своей работы.

“Что мы делаем – так это проводим косвенное измерение электросенсорной активности человеческого мозга”, сказал Вайм Вандуффэль, ведущий автор исследования и инструктор в биомедицинском центре Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging в Чарльстоуне. “Результаты исследований показывают, что люди развиты в значительно большей степени, чем обезьяны, и некоторые их умственные способности прекрасно управляют моторными навыками.” В экспериментах проводилось сравнение деятельности области коры головного мозга, которая обрабатывает визуальную информацию и руководит адекватным движением в ответ на нее. Общих черт у людей и обезьян исследователи выявили действительно много, но также много было обнаружено и существенных отличий.

“В неврологической практике было распространено мнение, что кора головного мозга обезьян является хорошей моделью для исследований человеческой коры головного мозга”, сказал Джеймс Тодд, соавтор исследования и профессор психологии в Государственном Университете Штата Огайо. “Это мнение сложилось на основе того, что ученые просто не имели никакого альтернативного выбора, ибо мозг обезьян был единственной моделью, с которой можно было работать.” На самом же деле, исследование показало, что оценка по обезьянам областей коры головного мозга, отвечающих за визуальное восприятие и моторику, не может эффективно отражать аналогичные показатели у людей. Так как мозг обезьяны меньше по размерам, сигналы обезьян заранее усиливали исходя из процентного соотношения масс мозга человека и обезьяны. Но по неизвестным причинам, даже усиленные сигналы магнитно-резонансную интроскопии, полученные у обезьян все равно оказались более слабыми, чем у людей.

Результаты показали явные различия между двумя разновидностями: в области человеческой визуальной коры V3A – область, ответственная за разнообразие визуальных функций, типа обработки движения и стереоскопического восприятия объемных изображений. Исследователи отметили, что у людей четыре отличных области внутритеменной коры были вовлечены в обработку вращающихся трехмерных изображений. При этом не нашлось никаких явных аналогий этих функций у обезьян. Но это не означает, что обезьяны не имеют способностей воспроизводить трехмерные изображения в перспективе. “Это исследование дает первое свидетельство функционального различия между человеческим мозгом и мозгом обезьяны”, сказал Тодд. “Результаты показывают, что по крайней мере в одном важном аспекте, умственные способности человека и обезьяны функционируют по иному.”

Sciteclibrary

В Петербурге прошел 14-й Всемирный конгресс по психофизиологии

У конгресса есть и другое, вполне официальное название – «Olympics of the Brain», которое можно перевести как « Олимпийцы мозга». Оно в полной мере отражает суть этих крупнейших форумов, которые проводятся один раз в два года. Во-первых, разнообразие, - в программе присутствует несколько десятков тем и дисциплин, связанных с изучением мозга, но очень разных, начиная от поиска фундаментальных причин болезней Паркинсона и Альцгеймера, депрессии, шизофрении и кончая изучением механизмов обучения и памяти.
Во-вторых, высокий уровень участников и количество стран, которые они представляют: в этом году «соревновалось» около 600 исследователей из 67 стран, - рекордные цифры для подобных конгрессов. Проводятся они уже в течение 26 лет, с момента основания в 1982 году Международной организации по психофизиологии (I.O.P.), которая получила аккредитацию при ООН. Цель, как объяснил «В мире науки» президент I.O.P. Константин Мангина (Канада), «объединить ученых-психофизиологов мира и превратить психофизиологию в базисную науку, в рамках которой исследуется здоровый и больной мозг - как фундаментальные, так и прикладные, медицинские аспекты».
В тематике нынешнего конгресса отразилась четкая тенденция этой области науки последних нескольких лет: сегодня многие исследователи пытаются «зафиксировать» с помощью различных методик и приборов высшие функции, которые присущи только человеческому мозгу – процессы мышления и творчества. Изучению механизмов творчества был даже посвящен специальный симпозиум, в котором участвовали исследователи из США, Германии, Австрии и России. Наши молодые ученые из Института мозга человека РАН – ученики академика Натальи Петровны Бехтеревой, которая в числе первых взялась за эту задачу, еще десять лет назад казавшуюся невыполнимой.
«Мозг, как известно, является самым сложным объектом во Вселенной, и мы, несмотря на все усилия, методики, технологии, пока не можем до конца понять, как он работает, - признает председатель оргкомитета конгресса, директор Института мозга человека РАН, член-корреспондент РАН Святослав Медведев. – И все-таки каждое исследование приближает нас к этой цели». Однако, по мнению Медведева и многих его коллег, просто рост количества узконаправленных работ не позволит достичь желаемого результата. Настал момент анализа и осмысления огромного массива полученных результатов, их объединения и приведения в систему.
«От нейрона - к системе» и «Генетика, мозг и поведение» - так назывались крупные симпозиумы конгресса, участники которых продемонстрировали именно то, как для изучения психических процессов объединяются различные дисциплины - физиология, молекулярная биология и генетика. Пример подобного подхода – пленарная лекция члена-корреспондента РАН, руководителя отдела системогенеза и лаборатории нейробиологии памяти Института нормальной физиологии РАМН Константина Анохина. Он рассказал о собственных экспериментах по изучению механизмов памяти, которые находятся на стыке физиологии и генетики, проанализировал основные результаты других исследователей, работающих в этой области, и представил основные гипотезы, еще требующие проверки.
«Для системного подхода требуются новые технологии, - считает профессор Скотт Макейг из Университета Калифорнии в Сан-Диего. – Сегодня нейрофизиологи при исследовании тонких психических процессов используют в основном электроэнцефалографию, магнитный резонанс и позитронно-эмиссионную томографию, - во всех случаях испытуемые, которым предлагают, решить, к примеру, задачи на сообразительность, делают это в искусственной ситуации, и результат, полученный при этом, может быть сильно искажен».
В своей пленарной лекции «Связывая мозг, мышление и поведение» он говорил о развитии новых технологий, которые позволили бы исследовать мыслительные процессы у человека в естественном состоянии, когда он двигается, слышит окружающий шум, видит различные предметы и т.д. Он продемонстрировал на слайде испытуемого, на голове которого была надета «шапочка» с электродами, а за спиной – небольшой рюкзачок. Очень похоже на круглосуточный мониторинг сердца, только вместо давления и пульса в режиме реального времени и «реальной жизни» записываются показатели работы мозга, в том числе – и мыслительной деятельности. Правда, насколько точной будет их трактовка, пока неясно.
Еще одна отличительная черта нынешнего конгресса – обращение к истории. Известно, что русские ученые Сеченов, Бехтерев, Павлов, Лурия, Орбели и более современные их последователи по сути заложили фундамент современной нейрофизиологии, однако большинство западных ученых очень мало об этом знают. Возможно, специальный симпозиум «Научный исторический вклад нашей истории в психофизиологию» поможет восполнить этот пробел.
В этом ряду ведущих российских ученых-физиологов – академик Наталья Бехтерева, которая должны была выступать на открытии 14-го Всемирного конгресса психофизиологов с пленарной лекцией. Однако всего за два месяца до этого события Натальи Петровны не стало. Вместо лекции был организован мемориальный симпозиум, где выступали ее коллеги и ученики. А сам текст был представлен участникам в виде небольшой, хорошо оформленной брошюры. Речь в ней о том, как активная работа мозга может влиять на состояние организма в целом и даже продлить человеку жизнь. Последние годы она много времени уделяла поиску объяснения механизмов того, как мозг может управлять организмом человека.
«Структуры мозга, которые дополнительно активируются при решении творческой задачи, имеют прямое отношение к различным аспектам памяти поведения и речи, ориентации во времени и пространстве, проявлениям личности (personality), - пишет Наталья Бехтерева. - В то же время они влияют и на физиологические процессы, обеспечивающие важные функции. В возможности ряда из этих структур входит обеспечение эмоций, регуляция автономной нервной системы, дыхания, ритма сердца и т.д.
Полагаю, что именно вовлечение человека в творческий процесс со всеми сопровождающими его перестройками в мозге и организме и приводит к статистически оправданной, пожалуй, удивительной ситуации, когда "умные живут дольше". Оживает мозг, оживает организм. Существующие связи между клетками и структурами мозга становятся более активными, образуются новые связи и, скорее всего, новые клетки, нейроны.
Никак не отрицая огромную пользу и необходимость физических тренировок, правильного питания, считаю важным именно сегодня, учитывая тенденции современного мира, подчеркнуть целесообразность направленной активации творческого потенциала мозга».
Более подробно с работой конгресса можно ознакомиться на сайтах: