Какие зоны отвечают за дыхание и пищевое поведение и что происходит, когда мы учимся играть на музыкальных инструментах?
Головной мозг — это сложнейшая система, которая обрабатывает сенсорную информацию, управляет движениями и работой органов человеческого тела, отвечает за положительные и отрицательные эмоции, а также высшие психические функции, такие как мышление, память и речь. Кратко рассказываем об устройстве и функциях некоторых зон мозга.
Большие полушария
Большие полушария мозга составляют 75–80% от массы всей центральной нервной системы. Снаружи они покрыты корой — слоем серого вещества толщиной 1,3–4,5 миллиметров, под которым находится белое вещество и базальные ганглии, регулирующие двигательные и вегетативные функции и, как предполагается, связанные с сознанием. Как и кора, они состоят из серого вещества. В отличие от белого вещества, состоящего из пучков аксонов — отростков нервных клеток, передающих импульсы, — в серое вещество входят тела нейронов, глиальные (вспомогательные) клетки, такие как астроциты и олигодендроциты, а также другие отростки нервных клеток и капилляры. Скопление белого вещества, известное как мозолистое тело, соединяет полушария мозга в единое целое. Другая структура, состоящая из белого вещества и выходящая из коры, — кортико-спинальный, или пирамидный, тракт, который помогает левому полушарию управлять правой половиной тела, а правому полушарию — левой. Кора покрыта бороздами и извилинами, которые увеличивают ее площадь: две трети серого вещества находятся внутри этих структур. Крупные борозды присутствуют у всех людей, а мелкие извилины индивидуальны.
Кора больших полушарий делится на шесть долей: лобную, теменную, височную, затылочную, а также две скрытые зоны — островковую и лимбическую. А с точки зрения происхождения в коре больших полушарий выделяют древние, старые и новые области, которые занимают около 95%. Основная функция древней коры — обоняние, подобные структуры присутствовали еще у рыб. Старая кора возникла у рептилий, а функции ее ключевой структуры, гиппокампа, связаны с кратковременной памятью и перезаписью кратковременной памяти в долговременную. В частности, они помогают быстро ориентироваться в пространстве. С течением эволюции гиппокамп начал запоминать и другие сенсорные сигналы, а также работать с центрами эмоций. В новой коре находятся высшие сенсорные и двигательные центры, а также ассоциативные зоны, которые отвечают за сложнейшие психические процессы. Разные отделы коры выполняют разные функции. В затылочной коре сконцентрированы зрительные центры, в височной — слуховые, в теменной зоне расположены нейроны, которые ответственны за болевую, кожную и мышечную чувствительность, а задняя часть лобной доли отвечает за движения. Высшие психические центры находятся в передней части лобной доли. Они отвечают за наше мышление, а также волю, инициативу и принятие решений.
О строении и функциях коры больших полушарий
Промежуточный мозг
Между больших полушарий находится промежуточный мозг, который подразделяется на две части: таламус и гипоталамус. Помимо них, выделяют еще эпиталамус, к которому примыкают эпифиз и гипофиз — эндокринные железы. Таламус — это «информационная воронка», которая фильтрует сигналы и пропускает их в кору больших полушарий: если бы все информационные потоки проходили в кору, она не смогла бы эффективно функционировать. Блокирование сигналов осуществляется с помощью тормозных нейронов. Структуры таламуса соответствуют разным центрам коры больших полушарий: передние ядра отвечают за передачу информации в центры эмоций и памяти, вентральные боковые связаны с двигательным контролем, вентробазальный комплекс работает с информацией о чувствительности тела, а над ним находятся слуховые и зрительные центры. Медиальные ядра таламуса связаны с центрами сна и бодрствования, а также с вкусовыми и болевыми сигналами и вестибулярной чувствительностью.
Гипоталамус занимается нейроэндокринной регуляцией и управляет деятельностью различных внутренних органов. Кроме того, в нем находятся важнейшие центры биологических потребностей: голода и жажды, полового и родительского поведения, страха и агрессии. Нейроны гипоталамуса оценивают концентрацию основных гормонов в крови. Гипоталамус тесно взаимодействует с гипофизом — железой, которая вырабатывает тиреотропный гормон и тем самым регулирует активность щитовидной железы. Команды гипофизу отдаются с помощью рилизинг-гормонов, которые вырабатывает гипоталамус. Также в гипоталамусе вырабатываются окситоцин и вазопрессин — гормоны, соответственно отвечающие за сокращение матки при родах и молочных желез при кормлении ребенка и потребность организма в жидкости. Эпифиз (или шишковидное тело) влияет на половое развитие и сексуальное поведение и вырабатывает мелатонин, который участвует в синхронизации циркадных ритмов.
О работе таламуса и гипоталамуса
Мозжечок и базальные ганглии
Мозжечок отвечает за координацию движений, регуляцию равновесия и мышечного тонуса. Он расположен под затылочными долями коры больших полушарий. Мозжечок состоит из двух полушарий и соединяющей их центральной части — так называемого червя, а под ним находится полость — четвертый желудочек. У мозжечка есть шесть ножек, которые представляют собой пучки аксонов, соединяющие его с другими структурами мозга. Полушария мозжечка покрыты корой, которая состоит из трех слоев. Средний из них состоит из клеток Пуркинье и является ключевой структурой мозжечка. Он отвечает за двигательную память. Клетки Пуркинье используют тормозящие медиаторы, чтобы контролировать движения, которым мы учимся в течение жизни, и, если повреждается этот слой, движения становятся слишком сильными и неточными.
Как и у коры, у мозжечка есть древние, старые и новые структуры. Древние структуры мозжечка, такие как червь и прилегающие к нему структуры, выполняют вестибулярную функцию и управляют движением глаз. Старые структуры отвечают за локомоцию — перемещение в пространстве, а новые ответственны за произвольные движения, такие как мелкая моторика пальцев: когда мы учимся играть на музыкальных инструментах, развиваются именно эти участки коры мозжечка. Старая часть мозжечка получает информацию через спинной мозг, а новая — из коры больших полушарий.
За двигательное обучение отвечают также базальные ганглии больших полушарий. В то время как мозжечок запоминает конкретные параметры конкретных движений, базальные ганглии работают с целыми комплексами движений. Клетки ключевой структуры базальных ганглий, как и мозжечок, используют тормозящие медиаторы, но если при повреждении мозжечка двигательная активность не теряется, то при поражении базальных ганглий движения пропадают либо запускаются непроизвольно.
Как устроен мозжечок и базальные ганглии
Средний мозг
Это самый маленький по размеру отдел головного мозга. Верхняя часть среднего мозга состоит из четырех холмиков, которые реагируют на слуховую и зрительную информацию. Самая важная задача среднего мозга — фиксировать изменения в окружающей среде. С работой четверохолмья тесно связаны глазодвигательные центры. Движения глаз управляются тремя черепно-мозговыми нервами. Под четверохолмьем находится центральное серое вещество среднего мозга, которое регулирует чувствительность к боли и является одним из важнейших центров сна, а еще ниже — красное ядро среднего мозга и черная субстанция. Красное ядро связано с мозжечком процессами двигательного обучения и является одним из двигательных центров. Отсюда начинается руброспинальный тракт, который опускается в спинной мозг и усиливает сгибательные движения, когда мы идем или бежим. Черная субстанция контролирует активность черепномозговых нервов, отвечающих за движения глаз, а также выделяют дофамин, благодаря которому мы получаем удовольствие от физической нагрузки.
О сенсорных центрах среднего мозга
Продолговатый мозг и мост
Продолговатый мозг и мост выстроены по центральной части головного мозга и образуют так называемый ствол. Эти зоны занимаются древними и базовыми функциями нервной системы. В продолговатом мозге и мосту находится дыхательный центр, а также центры сна и бодрствования, управления сердцем и тонусом сосудов. Кроме того, там расположены ядра черепных нервов. Дыхательный центр содержит клетки-пейсмейкеры, которые управляют ритмом дыхания, и его работа сопряжена с сосудодвигательным центром, который отвечает за работу сердца и кровеносных сосудов. Также в этой зоне расположены центры врожденного пищевого поведения: продолговатый мозг и мост согласовывают вкусовые сигналы и сигналы, связанные с врожденными пищевыми рефлексами, такими как глотание, выделение слюны и желудочного сока.
Источник — ПостНаука
