HUMAN BRAIN, organ koji koordinira i regulira sve vitalne funkcije tijela i kontrolira ponašanje. Sve naše misli, osjećaji, osjećaji, želje i pokreti povezani su s radom mozga, a ako ne funkcionira, osoba odlazi u vegetativno stanje: gubi se sposobnost za bilo kakvo djelovanje, osjećaj ili reakciju na vanjske utjecaje. Ovaj se članak usredotočuje na ljudski mozak, složeniji i organiziraniji od mozga životinja. Međutim, postoje značajne sličnosti u strukturi ljudskog mozga i drugih sisavaca, kao i većina vrsta kralježnjaka.
Središnji živčani sustav (CNS) sastoji se od mozga i leđne moždine. To je povezano s različitim dijelovima tijela perifernim živcima - motornim i osjetilnim. Vidi također NERVOUSNI SUSTAV.
Mozak je simetrična struktura, kao i većina drugih dijelova tijela. Prilikom rođenja težina mu je oko 0,3 kg, dok kod odrasle osobe iznosi cca. 1,5 kg. Na vanjskom pregledu mozga pozornost privlače dvije velike hemisfere koje skrivaju dublje formacije. Površina hemisfera prekrivena je utorima i konvolucijama koje povećavaju površinu korteksa (vanjski sloj mozga). Iza cerebeluma je smještena, čija je površina tanko rezana. Ispod velikih polutki nalazi se deblo koje prolazi u kičmenu moždinu. Živci napuštaju trup i leđnu moždinu, uz koje informacije prelaze iz unutarnjih i vanjskih receptora u mozak, a signali mišićima i žlijezdama teku u suprotnom smjeru. 12 parova kranijalnih živaca udaljava se od mozga.
Unutar mozga razlikuje se siva tvar koja se sastoji uglavnom od tijela živčanih stanica i formira korteks, a bijela materija - živčana vlakna koja tvore vodljive puteve (traktove) koji povezuju različite dijelove mozga, a također tvore živce koji idu dalje od središnjeg živčanog sustava i odlaze na raznih organa.
Mozak i kičmena moždina zaštićeni su koštanim slučajevima - lubanjom i kralježnicom. Između supstance mozga i koštanih zidova nalaze se tri školjke: vanjski - dura mater, unutarnji - mekani, a između njih - tanak arahnoid. Prostor između membrana ispunjen je cerebrospinalnom (cerebrospinalnom) tekućinom koja je po sastavu slična krvnoj plazmi, koja se stvara u intracerebralnim šupljinama (komorama mozga) i cirkulira u mozgu i kralježničnoj moždini, opskrbljujući je hranjivim tvarima i drugim čimbenicima potrebnim za vitalnu aktivnost.
Dotok krvi u mozak osigurava se prvenstveno karotidnim arterijama; u podnožju mozga, oni su podijeljeni u velike grane koje idu na njegove različite dijelove. Iako je težina mozga samo 2,5% tjelesne težine, ona neprestano, danju i noću, prima 20% krvi koja cirkulira u tijelu, a time i kisika. Energetske rezerve samog mozga su izuzetno male, tako da je izuzetno ovisna o opskrbi kisikom. Postoje zaštitni mehanizmi koji mogu podržati cerebralni protok krvi u slučaju krvarenja ili ozljede. Značajka cerebralne cirkulacije je i prisutnost tzv. krvno-moždana barijera. Sastoji se od nekoliko membrana koje ograničavaju propusnost zidova krvnih žila i protok mnogih spojeva iz krvi u supstancu mozga; dakle, ova barijera obavlja zaštitne funkcije. Na primjer, mnoge lijekove ne prodiru kroz njega.
Ćelije mozga
CNS stanice se nazivaju neuroni; njihova funkcija je obrada informacija. U ljudskom mozgu od 5 do 20 milijardi neurona. Struktura mozga također uključuje glijalne stanice, oko 10 puta je više od neurona. Glia ispunjava prostor između neurona, tvoreći potporni okvir živčanog tkiva, te također obavlja metaboličke i druge funkcije.
Neuron, kao i sve druge stanice, okružen je polupropusnom (plazma) membranom. Dva tipa procesa odstupaju od tjelesnog tijela - dendriti i aksoni. Većina neurona ima mnogo razgranatih dendrita, ali samo jedan akson. Dendriti su obično vrlo kratki, a dužina aksona varira od nekoliko centimetara do nekoliko metara. Tijelo neurona sadrži jezgru i druge organele, jednako kao iu drugim stanicama tijela (vidi također CELL).
Živčani impulsi.
Prijenos informacija u mozgu, kao i na živčani sustav u cjelini, provodi se pomoću živčanih impulsa. Oni se šire u smjeru od tijela stanice do terminalnog dijela aksona, koji se može granati, tvoreći skup završetaka u kontaktu s drugim neuronima kroz uski prorez, sinapsu; prijenos impulsa kroz sinapsu posreduju kemijske tvari - neurotransmiteri.
Nervni impuls obično nastaje u dendritima - tankim procesima grananja neurona koji su specijalizirani za dobivanje informacija od drugih neurona i prijenos u tijelo neurona. Na dendritima i, u manjem broju, postoje tisuće sinapsi na tijelu stanice; to je kroz aksonske sinapse, noseći informacije iz tijela neurona, prenose ga dendriti drugih neurona.
Kraj aksona, koji čini presinaptički dio sinapse, sadrži male mjehuriće s neurotransmiterima. Kada impuls dosegne presinaptičku membranu, neurotransmiter iz vezikule se oslobađa u sinaptički rascjep. Kraj aksona sadrži samo jednu vrstu neurotransmitera, često u kombinaciji s jednom ili više vrsta neuromodulatora (vidi Brain Neurochemistry).
Neurotransmiter oslobođen iz presinaptičke membrane aksona veže se na receptore na dendritima postsinaptičkog neurona. Mozak koristi niz neurotransmitera, od kojih je svaki povezan s njegovim posebnim receptorom.
Receptori na dendritima povezani su s kanalima u polupropusnoj postsinaptičnoj membrani koja kontrolira kretanje iona kroz membranu. U mirovanju, neuron ima električni potencijal od 70 milivolta (potencijal mirovanja), dok je unutarnja strana membrane negativno nabijena s obzirom na vanjski. Iako postoje različiti posrednici, svi oni imaju stimulirajući ili inhibitorni učinak na postsinaptički neuron. Stimulirajući učinak ostvaruje se povećanjem protoka određenih iona, uglavnom natrija i kalija, kroz membranu. Kao rezultat toga, negativni naboj unutarnje površine se smanjuje - depolarizacija se događa. Učinak kočenja dolazi uglavnom kroz promjene u protoku kalija i klorida, što rezultira time da negativni naboj unutarnje površine postaje veći nego u mirovanju, te dolazi do hiperpolarizacije.
Funkcija neurona je da integrira sve utjecaje percipirane kroz sinapse na njegovo tijelo i dendrite. Budući da ti utjecaji mogu biti ekscitatorni ili inhibitorni i ne podudaraju se u vremenu, neuron mora izračunati ukupni učinak sinaptičke aktivnosti kao funkciju vremena. Ako pobudni učinak prevladava nad inhibitornim i membranska depolarizacija prelazi graničnu vrijednost, aktivira se određeni dio neuronske membrane - u području baze aksona (aksonskog tuberkule). Ovdje se, kao posljedica otvaranja kanala za natrijeve i kalijeve ione, javlja akcijski potencijal (nervni impuls).
Taj se potencijal proteže dalje duž aksona do njegovog kraja brzinom od 0,1 m / s do 100 m / s (što je akson deblji, to je veća brzina provođenja). Kada akcijski potencijal dosegne kraj aksona, aktivira se druga vrsta ionskih kanala, ovisno o razlici potencijala, kalcijevih kanala. Prema njima, kalcij ulazi u akson, što dovodi do mobilizacije vezikula s neurotransmitorom, koji se približava presinaptičkoj membrani, spaja se s njom i oslobađa neurotransmiter u sinapsu.
Mijelinske i glijalne stanice.
Mnoge aksone prekrivene su mijelinskom omotačem, koji se formira ponovljenom zakrivljenom membranom glijalnih stanica. Mijelin se uglavnom sastoji od lipida, što daje karakterističan izgled bijeloj tvari u mozgu i leđnoj moždini. Zahvaljujući mijelinskoj ovojnici, brzina izvođenja akcijskog potencijala duž aksona se povećava, budući da se ioni mogu kretati kroz aksonsku membranu samo na mjestima koja nisu prekrivena mijelinom - tzv. presretanje Ranvier. Između presretanja, impulsi se provode duž mijelinskog omotača kroz električni kabel. Kako otvaranje kanala i prolazak iona kroz njega traje neko vrijeme, uklanjanje stalnog otvaranja kanala i ograničavanje njihovog opsega na mala područja membrana koji nisu pokriveni mijelinom ubrzava provođenje pulseva duž aksona za oko 10 puta.
Samo dio glijalnih stanica sudjeluje u stvaranju mijelinskog omotača živaca (Schwannovih stanica) ili živčanih puteva (oligodendrocita). Mnogo brojnije glijalne stanice (astrociti, mikrogliociti) obavljaju druge funkcije: one formiraju potporni kostur živčanog tkiva, osiguravaju njegove metaboličke potrebe i oporavljaju se od ozljeda i infekcija.
KAKO RADI MOZDAR
Razmotrite jednostavan primjer. Što se događa kada uzmemo olovku na stol? Svjetlo koje se odbija od olovke fokusira se u oko s lećom i usmjereno je prema mrežnici, gdje se pojavljuje slika olovke; percipiraju se odgovarajućim stanicama, iz kojih signal prelazi u glavno osjetilno prijenosno jezgro mozga, smješteno u talamusu (vizualni tuberkule), uglavnom u onom dijelu koji se naziva lateralno genikulirajuće tijelo. Aktivirani su brojni neuroni koji reagiraju na raspodjelu svjetla i tame. Aksoni neurona lateralnog koljenastog tijela odlaze u primarni vizualni korteks, koji se nalazi u okcipitalnom režnju velikih hemisfera. Impulsi koji dolaze iz talamusa u ovaj dio korteksa pretvaraju se u složeni slijed ispuštanja kortikalnih neurona, od kojih neki reagiraju na granicu između olovke i stola, a drugi na kutove olovke, itd. Iz primarnog vizualnog korteksa informacije o aksonima ulaze u asocijativni vizualni korteks, gdje se odvija raspoznavanje uzoraka, u ovom slučaju olovka. Prepoznavanje u ovom dijelu korteksa temelji se na prethodno akumuliranom znanju o vanjskim obrisima objekata.
Planiranje kretanja (tj. Uzimanje olovke) vjerojatno se događa u korteksu frontalnih režnjeva moždane hemisfere. U istom području korteksa nalaze se motorički neuroni koji daju naredbe mišićima šake i prstiju. Pristup ruke na olovku kontrolira vizualni sustav i interoreceptori koji percipiraju položaj mišića i zglobova, a informacija iz koje ulazi u središnji živčani sustav. Kada uzmemo olovku u ruke, receptori na vrhovima prstiju, koji opažaju pritisak, kažu nam da li prsti dobro drže olovku i koliki je napor da ga drže. Ako želimo napisati svoje ime olovkom, moramo aktivirati druge informacije pohranjene u mozgu koje osiguravaju ovaj složeniji pokret, a vizualna kontrola pomoći će povećati njezinu točnost.
U gornjem primjeru, može se vidjeti da izvođenje prilično jednostavne radnje uključuje opsežna područja mozga koja se protežu od korteksa do potkortikalnih područja. Sa složenijim ponašanjem povezanim s govorom ili razmišljanjem, aktiviraju se drugi neuronski krugovi koji pokrivaju još veće područje mozga.
GLAVNI DIJELOVI MOĆI
Mozak se može podijeliti u tri glavna dijela: prednji mozak, moždano deblo i mali mozak. U prednjem mozgu se izlučuju moždane hemisfere, talamus, hipotalamus i hipofiza (jedna od najvažnijih neuroendokrinih žlijezda). Stabla mozga se sastoje od medulla oblongata, ponsa i srednjeg mozga.
Velike polutke
- najveći dio mozga, čineći kod odraslih oko 70% svoje težine. Normalno, hemisfere su simetrične. Međusobno su povezani masivnim snopom aksona (corpus callosum), koji omogućuju razmjenu informacija.
Svaka hemisfera se sastoji od četiri režnja: frontalnog, parijetalnog, temporalnog i okcipitalnog. Korteks frontalnih režnjeva sadrži centre koji reguliraju lokomotornu aktivnost, kao i, vjerojatno, centre za planiranje i predviđanje. U korteksu parijetalnih režnjeva, smještenih iza frontalnog, postoje zone tjelesnih osjeta, uključujući osjećaj dodira i osjećaj zglobova i mišića. Bočno do parijetalnog režnja spaja se temporalna, u kojoj se nalazi primarni slušni korteks, kao i središta govora i druge više funkcije. Stražnji dio mozga zauzima zatiljni režanj koji se nalazi iznad malog mozga; njegova kora sadrži zone vizualnih senzacija.
Područja korteksa koja nisu izravno povezana s regulacijom pokreta ili analizom senzornih informacija nazivaju se asocijativni korteks. U tim specijaliziranim zonama, asocijativne veze se formiraju između različitih područja i dijelova mozga, a informacije koje dolaze iz njih su integrirane. Asocijativni korteks osigurava tako složene funkcije kao što su učenje, pamćenje, govor i razmišljanje.
Subkortikalne strukture.
Ispod korteksa nalaze se brojne važne moždane strukture, ili jezgre, koje su nakupine neurona. To su talamus, bazalni gangliji i hipotalamus. Talamus je glavna jezgra koja prenosi osjetila; on prima informacije od osjetila i zauzvrat ih prosljeđuje do odgovarajućih dijelova osjetilnog korteksa. Postoje i nespecifične zone koje su povezane s gotovo cijelim korteksom i, vjerojatno, osiguravaju procese njegove aktivacije i održavanja budnosti i pažnje. Bazalni gangliji su skup nukleusa (takozvana ljuska, blijeda kugla i kaudatna jezgra) koji su uključeni u regulaciju koordiniranih pokreta (pokretanje i zaustavljanje).
Hipotalamus je malo područje u podnožju mozga koje leži ispod talamusa. Bogat krvlju, hipotalamus je važno središte koje kontrolira homeostatske funkcije tijela. Proizvodi tvari koje reguliraju sintezu i oslobađanje hormona hipofize (vidi također HIPOFIZU). U hipotalamusu postoje mnoge jezgre koje obavljaju specifične funkcije, kao što su regulacija metabolizma vode, raspodjela pohranjene masnoće, tjelesna temperatura, seksualno ponašanje, san i budnost.
Stabla mozga
koji se nalazi na dnu lubanje. Spaja leđnu moždinu s prednjim dijelom mozga, a sastoji se od medulle oblongata, ponsa, sredine i diencefalona.
Kroz srednji i srednji mozak, kao i kroz cijeli trup, prolaze motorne staze koje vode do kičmene moždine, kao i neke osjetljive staze od leđne moždine do nadzemnih dijelova mozga. Ispod srednjeg mozga nalazi se most povezan živčanim vlaknima s malim mozgom. Najniži dio trupa - medula - izravno prelazi u kičmenu moždinu. U medulla oblongata nalaze se centri koji reguliraju aktivnost srca i disanje, ovisno o vanjskim okolnostima, a također kontroliraju krvni tlak, želučanu i crijevnu pokretljivost.
Na razini debla, putovi koji povezuju svaku moždanu hemisferu s malim mozgom sijeku se. Stoga svaka od polutki kontrolira suprotnu stranu tijela i povezana je s suprotnom hemisferom malog mozga.
mali mozak
nalazi se ispod okcipitalnih režnjeva moždane hemisfere. Kroz puteve mosta povezan je s nadzemnim dijelovima mozga. Mali mozak regulira suptilne automatske pokrete, koordinirajući aktivnost različitih mišićnih skupina pri izvođenju stereotipnih ponašajnih činova; također neprestano kontrolira položaj glave, torza i udova, tj. uključeni u održavanje ravnoteže. Prema najnovijim podacima, mali mozak igra vrlo značajnu ulogu u formiranju motoričkih sposobnosti, pomažući pamćenje slijeda pokreta.
Ostali sustavi.
Limbički sustav je široka mreža međusobno povezanih područja mozga koja reguliraju emocionalna stanja, kao i pružaju učenje i pamćenje. Jezgre koje tvore limbički sustav uključuju amigdalu i hipokampus (uključene u temporalni režanj), kao i hipotalamus i takozvanu jezgru. transparentni septum (smješten u potkortikalnim dijelovima mozga).
Retikularna formacija je mreža neurona koji se protežu preko cijelog debla do talamusa i dalje su povezani s opsežnim područjima korteksa. Sudjeluje u regulaciji sna i budnosti, održava aktivno stanje korteksa i pridonosi fokusu pozornosti na određene objekte.
ELEKTRIČNA AKTIVNOST MOZGA
Uz pomoć elektroda smještenih na površini glave ili unesenih u supstancu mozga, moguće je popraviti električnu aktivnost mozga zbog ispuštanja njegovih stanica. Evidencija električne aktivnosti mozga s elektrodama na površini glave naziva se elektroencefalogram (EEG). To ne dopušta bilježenje iscjedka pojedinog neurona. Samo kao rezultat sinkronizirane aktivnosti tisuća ili milijuna neurona, na snimljenoj krivulji pojavljuju se zamjetne oscilacije (valovi).
Uz stalnu registraciju na EEG-u, otkrivaju se cikličke promjene koje odražavaju ukupnu razinu aktivnosti pojedinca. U stanju aktivne budnosti, EEG bilježi ne-ritmičke beta valove niske amplitude. U stanju opuštene budnosti zatvorenih očiju prevladavaju alfa valovi s učestalošću od 7-12 ciklusa u sekundi. Pojava sna ukazuje na pojavu sporih valova visoke amplitude (delta valovi). Tijekom razdoblja sanjanja, beta valovi se ponovno pojavljuju na EEG-u, a na temelju EEG-a može se stvoriti lažni dojam da je osoba budna (otuda pojam "paradoksalni san"). Snovi su često praćeni brzim pokretima očiju (sa zatvorenim kapcima). Stoga se sanjanje naziva i spavanje s brzim pokretima očiju (vidi i SLEEP). EEG vam omogućuje dijagnosticiranje nekih bolesti mozga, osobito epilepsije (vidi EPILEPSY).
Ako registrirate električnu aktivnost mozga tijekom djelovanja određenog stimulusa (vizualnog, slušnog ili taktilnog), možete identificirati tzv. evocirani potencijali - sinkroni ispadi određene skupine neurona, koji nastaju kao odgovor na specifični vanjski stimulus. Proučavanjem evociranih potencijala moguće je razjasniti lokalizaciju moždanih funkcija, posebice povezati funkciju govora s određenim područjima temporalnog i frontalnog režnja. Ova studija također pomaže u procjeni stanja senzornih sustava u bolesnika s oslabljenom osjetljivošću.
MUŠKO NEUROHEMIJA
Najvažniji neurotransmiteri u mozgu su acetilkolin, norepinefrin, serotonin, dopamin, glutamat, gama-aminomaslačna kiselina (GABA), endorfini i enkefalini. Osim ovih dobro poznatih tvari, u mozgu vjerojatno funkcionira velik broj drugih koji još nisu proučavani. Neki neurotransmiteri djeluju samo u određenim dijelovima mozga. Stoga se endorfini i enkefalini nalaze samo u putevima koji provode impulse boli. Drugi medijatori, kao što je glutamat ili GABA, su šire distribuirani.
Djelovanje neurotransmitera.
Kao što je već navedeno, neurotransmiteri, koji djeluju na postsinaptičnu membranu, mijenjaju njegovu vodljivost za ione. Često se to događa putem aktivacije u postsinaptičkom neuronu drugog "medijatorskog" sustava, na primjer, cikličkog adenozin monofosfata (cAMP). Djelovanje neurotransmitera može se modificirati pod utjecajem druge klase neurokemijskih tvari - peptidnih neuromodulatora. Oslobođeni presinaptičkom membranom istodobno s medijatorom, oni imaju sposobnost pojačati ili na drugi način promijeniti učinak medijatora na postsinaptičku membranu.
Nedavno otkriveni endorfinski enkefalinski sustav je važan. Enkefalini i endorfini su mali peptidi koji inhibiraju provođenje impulsa boli vezanjem na receptore u središnjem živčanom sustavu, uključujući u višim zonama korteksa. Ova obitelj neurotransmitera potiskuje subjektivnu percepciju boli.
Psihoaktivni lijekovi
- tvari koje se mogu specifično vezati za određene receptore u mozgu i uzrokovati promjene u ponašanju. Identificirali su nekoliko mehanizama njihova djelovanja. Neki utječu na sintezu neurotransmitera, drugi - na njihovo nakupljanje i oslobađanje iz sinaptičkih vezikula (na primjer, amfetamin uzrokuje brzo oslobađanje norepinefrina). Treći mehanizam je vezanje na receptore i imitiranje djelovanja prirodnog neurotransmitera, na primjer, učinak LSD (dietilamid lizergične kiseline) se objašnjava njegovom sposobnošću vezanja na serotoninske receptore. Četvrti tip djelovanja lijeka je blokada receptora, tj. antagonizam s neurotransmiterima. Takvi široko korišteni antipsihotici kao što su fenotiazini (na primjer, klorpromazin ili aminazin) blokiraju dopaminske receptore i time smanjuju učinak dopamina na postsinaptičke neurone. Konačno, posljednji uobičajeni mehanizam djelovanja je inhibicija inaktivacije neurotransmitera (mnogi pesticidi sprečavaju inaktivaciju acetilkolina).
Odavno je poznato da morfin (pročišćeni proizvod opijskog maka) ima ne samo izražen analgetički (analgetski) učinak, nego i sposobnost da uzrokuje euforiju. Zato se koristi kao lijek. Djelovanje morfina povezano je s njegovom sposobnošću da se veže na receptore na ljudskom endorfin-enkefalinskom sustavu (vidi također DROG). Ovo je samo jedan od mnogih primjera da kemijska tvar različitog biološkog podrijetla (u ovom slučaju biljnog podrijetla) može utjecati na funkcioniranje mozga životinja i ljudi, u interakciji sa specifičnim neurotransmiterskim sustavima. Drugi dobro poznati primjer je kurare, izveden iz tropske biljke i sposoban da blokira acetilkolinske receptore. Indijanci Južne Amerike podmazali su kurare, koristeći svoj paralizirajući učinak povezan s blokadom neuromuskularnog prijenosa.
STUDIJE MOZGA
Istraživanje mozga je teško iz dva glavna razloga. Prvo, mozgu, koji je sigurno zaštićen lubanjom, ne može se pristupiti izravno. Drugo, neuroni mozga se ne regeneriraju, tako da svaka intervencija može dovesti do nepovratnog oštećenja.
Unatoč tim poteškoćama, istraživanje mozga i neki oblici njegovog liječenja (prvenstveno neurokirurške intervencije) poznati su još od antičkih vremena. Arheološki nalazi pokazuju da je već u antici čovjek razbio lubanju da bi dobio pristup mozgu. Posebno intenzivno istraživanje mozga provedeno je tijekom ratnih razdoblja, kada je bilo moguće promatrati razne ozljede glave.
Oštećenje mozga kao posljedica ozljede prednjeg dijela ili ozljede zadobivene u vrijeme mira je vrsta eksperimenta u kojem su pojedini dijelovi mozga uništeni. Budući da je to jedini mogući oblik "eksperimenta" na ljudskom mozgu, još jedna važna metoda istraživanja bili su pokusi na laboratorijskim životinjama. Promatrajući bihevioralne ili fiziološke posljedice oštećenja određene moždane strukture, može se prosuditi njezina funkcija.
Električna aktivnost mozga u pokusnih životinja zabilježena je uporabom elektroda smještenih na površini glave ili mozga ili uvedenih u supstancu mozga. Tako je moguće odrediti aktivnost malih skupina neurona ili pojedinih neurona, kao i identificirati promjene u ionskim tokovima preko membrane. Pomoću stereotaktičke naprave koja vam omogućava da uđete u elektrodu na određenoj točki u mozgu, ispituju se njezini nedostupni dubinski dijelovi.
Drugi pristup je uklanjanje malih područja živog tkiva mozga, nakon čega se njegovo postojanje održava kao kriška smještena u hranjivom mediju, ili su stanice odvojene i proučavane u staničnim kulturama. U prvom slučaju možete istražiti interakciju neurona, u drugom - aktivnost pojedinačnih stanica.
Kada se proučava električna aktivnost pojedinih neurona ili njihovih skupina u različitim područjima mozga, početna aktivnost se obično prvi put bilježi, zatim se određuje učinak određenog učinka na funkciju stanica. Prema drugoj metodi, električni impuls se nanosi kroz implantiranu elektrodu kako bi se umjetno aktivirale najbliže neurone. Tako možete proučavati učinke određenih dijelova mozga na druga područja. Ova metoda električne stimulacije bila je korisna u proučavanju sustava aktiviranja matičnih stanica koji prolaze kroz srednji mozak; također se pribjegava kada se pokušava shvatiti kako se procesi učenja i pamćenja odvijaju na sinaptičkoj razini.
Prije sto godina postalo je jasno da su funkcije lijeve i desne hemisfere različite. Francuski kirurg P. Brock, koji je promatrao bolesnike s cerebrovaskularnom nesrećom (moždani udar), otkrio je da su samo bolesnici s oštećenjem lijeve hemisfere imali poremećaj govora. Daljnje studije specijalizacije hemisfera nastavljene su drugim metodama, primjerice EEG snimanjem i evociranim potencijalima.
Posljednjih godina korištene su složene tehnologije za dobivanje slika (vizualizacija) mozga. Dakle, kompjutorska tomografija (CT) je revolucionirala kliničku neurologiju, dopuštajući da se dobije in vivo detaljna (slojevita) slika moždanih struktura. Druga metoda snimanja - pozitronska emisijska tomografija (PET) - daje sliku metaboličke aktivnosti mozga. U ovom slučaju, u čovjeka se uvodi kratkotrajni radioizotop koji se akumulira u različitim dijelovima mozga, i što je veći, njihova metabolička aktivnost je veća. Uz pomoć PET-a, također je pokazano da su govorne funkcije većine ispitanika povezane s lijevom hemisferom. Budući da mozak radi pomoću velikog broja paralelnih struktura, PET daje takve informacije o moždanim funkcijama koje se ne mogu dobiti s pojedinačnim elektrodama.
Istraživanje mozga u pravilu se provodi kombinacijom metoda. Na primjer, američki neurobiolog R. Sperri, sa zaposlenicima, koristio se kao postupak liječenja za rezanje corpus callosum (snop aksona koji povezuje obje hemisfere) kod nekih bolesnika s epilepsijom. Nakon toga, kod ovih bolesnika s "podijeljenim" mozgom istraživana je hemisferna specijalizacija. Utvrđeno je da je za govorne i druge logičke i analitičke funkcije odgovorna dominantna dominantna (obično lijeva) hemisfera, dok nedominantna hemisfera analizira prostorno-vremenske parametre vanjskog okruženja. Dakle, aktivira se kad slušamo glazbu. Mozaička slika aktivnosti mozga sugerira da postoje brojna specijalizirana područja unutar korteksa i subkortikalnih struktura; istovremena aktivnost tih područja potvrđuje koncept mozga kao računalnog uređaja s paralelnom obradom podataka.
S pojavom novih metoda istraživanja, ideje o moždanim funkcijama vjerojatno će se promijeniti. Upotreba uređaja koji nam omogućuju da dobijemo "mapu" metaboličke aktivnosti različitih dijelova mozga, kao i upotrebu molekularno genetičkih pristupa, trebali bi produbiti naše znanje o procesima koji se odvijaju u mozgu. Vidi također neuropsihologija.
USPOREDNA ANATOMIJA
Kod različitih vrsta kralježnjaka, mozak je izuzetno sličan. Ako uspoređujemo na razini neurona, nalazimo izrazitu sličnost karakteristika kao što se koriste neurotransmiteri, fluktuacije u koncentracijama iona, tipove stanica i fiziološke funkcije. Temeljne razlike otkrivene su samo u usporedbi s beskralježnjacima. Neuronibralni neuroni su mnogo veći; često su međusobno povezani ne kemijskim nego električnim sinapama, koje se rijetko nalaze u ljudskom mozgu. U živčanom sustavu beskralježnjaka otkriveni su neki neurotransmiteri koji nisu karakteristični za kralježnjake.
Među kralježnjacima, razlike u strukturi mozga uglavnom se odnose na odnos pojedinih struktura. Procjenjujući sličnosti i razlike u mozgu riba, vodozemaca, gmazova, ptica, sisavaca (uključujući i ljude) moguće je izvesti nekoliko općih obrazaca. Prvo, sve ove životinje imaju istu strukturu i funkcije neurona. Drugo, struktura i funkcije leđne moždine i moždanog debla vrlo su slične. Treće, evolucija sisavaca popraćena je naglašenim povećanjem kortikalnih struktura koje dosežu maksimalni razvoj kod primata. Kod vodozemaca korteks predstavlja samo mali dio mozga, dok je kod ljudi dominantna struktura. Vjeruje se, međutim, da su principi funkcioniranja mozga svih kralježnjaka gotovo isti. Razlike su određene brojem interneuronskih veza i interakcija, što je viši, to je mozak složeniji. Vidi također KOMPARATIVNA ANATOMIJA.
Ljudski mozak
Ljudski mozak (lat. Encephalon) je organ središnjeg živčanog sustava, koji se sastoji od mnogih međusobno povezanih živčanih stanica i njihovih procesa.
Ljudski mozak zauzima gotovo cijelu šupljinu cerebralne kranijalne regije, čije kosti štite mozak od vanjskih mehaničkih oštećenja. U procesu rasta i razvoja, mozak poprima oblik lubanje.
Sadržaj
Masa mozga [uredi]
Masa mozga normalnih ljudi kreće se od 1000 do više od 2000 grama, što je u prosjeku oko 2% tjelesne težine. Mozak muškaraca ima prosječnu težinu od 100-150 grama više od mozga žena [1]. Općenito se vjeruje da mentalne sposobnosti osobe ovise o masi mozga: što je masa mozga veća, to je osoba više darovana. Međutim, očito je da to nije uvijek slučaj [2]. Na primjer, mozak I. S. Turgeneva težio je 2012., a mozak Anatolske Francuske - 1017 g. Najteži mozak - 2850 g - pronađen je kod osobe koja je patila od epilepsije i idiotizma [3]. Mozak mu je bio funkcionalno inferioran. Dakle, ne postoji izravna veza između mase mozga i mentalnih sposobnosti pojedinca. Međutim, u velikim uzorcima brojne su studije pokazale pozitivnu korelaciju između mase mozga i mentalnih sposobnosti, kao i između mase određenih područja mozga i različitih kognitivnih sposobnosti [4] [5].
Stupanj razvoja mozga može se posebno procijeniti odnosom mase leđne moždine prema mozgu. Dakle, kod mačaka to je 1: 1, kod pasa 1: 3, u nižim majmunima 1:16, kod ljudi 1:50. U ljudima gornjeg paleolitika, mozak je bio značajno (10-12%) veći od mozga suvremenog čovjeka [6] - 1: 55–1: 56.
Struktura mozga [uredi]
Volumen ljudskog mozga je 91-95% kapaciteta lubanje. U mozgu postoji pet podjela: medula, stražnji dio, koji uključuje most i mali mozak, epifizu, srednji, srednji i prednji mozak, predstavljen velikim hemisferama. Uz podjelu na gore navedene podjele, cijeli mozak je podijeljen na tri velika dijela:
- Moždane hemisfere;
- mali mozak;
- Stabla mozga.
Moždana kora pokriva dvije hemisfere mozga: desnu i lijevu.
Moždane školjke [uredi]
Mozak, kao i kičmena moždina, prekriven je s tri membrane: mekim, arahnoidnim i čvrstim.
Mekana ili vaskularna membrana mozga (lat. Pia mater encephali) je neposredno uz supstancu mozga, ulazi u sve brazde, pokriva sve konvolucije. Sastoji se od labavog vezivnog tkiva, u kojem se razgranate brojne žile do mozga. Tanki procesi vezivnog tkiva koji prodiru duboko u masu mozga udaljavaju se od žilnice.
Arahnoidna membrana mozga (lat. Arachnoidea encephali) je tanka, prozirna i nema krvne žile. Čvrsto se uklapa u vijuge mozga, ali ne ulazi u žljebove, zbog čega se između vaskularnih i arahnoidnih membrana formiraju subarahnoidne cisterne napunjene cerebrospinalnom tekućinom, zbog čega se hrani. Najveći cerebelarni duguljasti cistern nalazi se na stražnjem dijelu četvrtog ventrikula, u koji se otvara središnji otvor četvrtog ventrikula; cisterna bočne jame leži u bočnom žlijebu velikog mozga; inter-blade - između nogu mozga; sjecište spremnika - na mjestu vizualne chiasme (raskrižje).
Dura mater mozga (lat. Dura mater encephali) je periost za unutarnju površinu mozga kostiju lubanje. U ovoj se membrani uočava najveća koncentracija receptora za bol u ljudskom tijelu, dok u samom mozgu nema receptora za bol.
Dura mater izgrađena je od gustog vezivnog tkiva, obloženog iznutra ravnim, vlažnim stanicama, čvrsto spojenim s kostima lubanje u području unutarnje baze. Između čvrstih i arahnoidnih ljusaka nalazi se subduralni prostor ispunjen seroznom tekućinom.
Strukturni dijelovi mozga [uredi]
Oblong Brain [uredi]
Medulla oblongata (lat. Medulla oblongata) razvija se iz pete moždane vezikule (dodatne). Duguljasti medulla je nastavak kičmene moždine s oslabljenom segmentacijom. Siva tvar medulle oblongata sastoji se od pojedinačnih jezgri kranijalnih živaca. Bijela tvar je puteljka kičmene moždine, koja se povlači u moždanu stabljiku, a odatle u leđnu moždinu.
Na prednjoj površini medulle oblongata nalazi se prednja srednja pukotina, na svakoj strani koja se sastoji od obloženih bijelih vlakana zvanih piramide. Piramide se sužavaju zbog činjenice da dio njihovih vlakana prolazi na suprotnu stranu, tvoreći raskrižje piramida, formirajući lateralnu piramidalnu stazu. Neka bijela vlakna koja se ne sijeku čine ravnu piramidalnu stazu.
Most [uredi]
Most (lat. Pons) leži iznad medulle oblongata. To je zgusnuti valjak s poprečnim vlaknima. U središtu je glavni žlijeb u kojem leži glavna arterija mozga. S obje strane brazde postoje značajna poboljšanja koja su formirana piramidalnim putevima. Most se sastoji od velikog broja poprečnih vlakana koja tvore njenu bijelu tvar - živčana vlakna. Između vlakana postoji mnogo nakupina sive tvari koja čini jezgru mosta. Nastavljajući se do malog mozga, živčana vlakna tvore njegove srednje noge.
Cerebellum [uredi]
Mali mozak (lat. Cerebellum) leži na stražnjoj površini mosta, a medulla oblongata u stražnjoj lubanji. Sastoji se od dvije hemisfere i crva koji međusobno spaja polutke. Masa malog mozga 120-150 g.
Mali mozak je odvojen od velikog mozga horizontalnim prorezom, u kojem dura mater formira mali šator rastegnut preko stražnje jame lubanje. Svaka cerebelarna hemisfera sastoji se od sive i bijele tvari.
Siva tvar malog mozga nalazi se na vrhu bijele boje u obliku korteksa. Jezgra živaca leži unutar cerebralnih polutki, čija je masa uglavnom predstavljena bijelom tvari. Kora hemisfera formira paralelne žljebove, između kojih se pojavljuju vijuge istog oblika. Brazde dijele svaku hemisferu malog mozga na nekoliko dijelova. Jedna od čestica - otpad, u blizini srednjih nogu malog mozga, ističe se više od drugih. Filogenetski je najstariji. Poklopac i kvržica crva pojavljuju se već u donjim kralježnjacima i povezani su s funkcioniranjem vestibularnog aparata.
Korteks cerebelarne hemisfere sastoji se od dva sloja živčanih stanica: vanjske molekularne i granularne. Debljina kore od 1-2,5 mm.
Siva tvar malog mozga razgranata je u bijelom (u središnjem dijelu malog mozga može se vidjeti kao grančica zimzelene tuje), pa se naziva stablo malog mozga života.
Mali mozak spojen je u tri para nogu s moždanim stablom. Noge su predstavljene snopovima vlakana. Donje (repne) noge malog mozga prelaze u medullu oblongatu i nazivaju se i tijelima užadi. Oni uključuju stražnji spinalno-cerebralni put.
Srednje (mostne) noge malog mozga povezane su s mostom, u kojem poprečna vlakna prolaze do neurona moždane kore. Kroz središnje noge prolazi staza kortikalnog mosta, zbog čega moždana kora djeluje na cerebelum.
Gornje noge malog mozga u obliku bijelih vlakana idu u smjeru srednjeg mozga, gdje su smještene uz krajeve srednjeg mozga i blisko im pripadaju. Gornje (kranijalne) noge malog mozga uglavnom se sastoje od vlakana njezinih jezgri i služe kao glavni putevi koji vode impulse prema optičkim humcima, hipogastričnom području i crvenim jezgrama.
Noge se nalaze ispred, a guma iza. Između guma i nogu provodi se opskrba vodom srednjeg mozga (Sylviev vodovod). Povezuje četvrti ventrikul s trećim.
Glavna funkcija malog mozga je refleksna koordinacija pokreta i distribucija mišićnog tonusa.
Midbrain [uredi]
Pokrov srednjeg mozga (lat. Mesencephalon) leži iznad njegovog pokrivača i pokriva iznad akvadukta srednjeg mozga. Poklopac sadrži ploču gume (cheliflow). Dva gornja hrpta povezana su s funkcijom vizualnog analizatora, djeluju kao središta usmjeravanja refleksa prema vizualnim podražajima i stoga se nazivaju vizualnim. Dva donja tuberkula su slušna, povezana s približnim refleksima zvučnim podražajima. Gornji brežuljci povezani su gornjim rukohvatima s lateralnim koljenastim tijelima diencefalona, donji brežuljci su spojeni donjim rukohvatima s medijalnim koljenastim tijelima.
Sa ploče gume počinje cerebrospinalni put koji povezuje mozak s leđnom moždinom. Eferentni impulsi prolaze kroz njega kao odgovor na vizualne i slušne podražaje.
Polutke [uredi]
Moždane hemisfere. To su režnjevi hemisfera, moždana kora (plašt), bazalni gangliji, mirisni mozak i bočne komore. Polutke mozga odvojene su uzdužnim prorezom, u čijem udubljenju se nalazi corpus callosum, koji ih spaja. Na svakoj hemisferi razlikuju se sljedeće površine:
- gornja strana, konveksna, okrenuta prema unutarnjoj površini svoda lubanje;
- donja površina smještena na unutarnjoj površini baze lubanje;
- Medijalna površina kroz koju su polutke međusobno povezane.
U svakoj hemisferi su najistaknutiji dijelovi: prednji, prednji, iza okcipitalnog pola, sa strane, temporalni pol. Osim toga, svaka moždana hemisfera je podijeljena u četiri velika režnja: frontalni, parijetalni, okcipitalni i temporalni. U udubljenju lateralne jame mozga je mali udio - otok. Polulopta je podijeljena na režnjeve brazda. Najdublji od njih je bočni ili bočni, a naziva se i silvijus sulkus. Bočni žlijeb odvaja temporalni režanj od frontalnog i parijetalnog. S gornjeg ruba hemisfera, središnji žlijeb, ili Rolandov žlijeb, spušta se. Odvaja frontalni mozak od parietalnog. Zatiljni režanj odvojen je od parijetalne samo od središnje površine hemisfera - parijetalno-okcipitalnog sulkusa.
Vanjske moždane hemisfere prekrivene su sivom tvari koja tvori moždanu koru ili plašt. U korteksu ima 15 milijardi stanica, a ako uzmemo u obzir da svaka od njih ima od 7 do 10 tisuća veza sa susjednim stanicama, možemo zaključiti da su funkcije kore fleksibilne, stabilne i pouzdane. Površina korteksa značajno se povećava zbog brazdi i konvolucija. Filogenetski korteks je najveća struktura mozga, njegova površina je oko 220 tisuća mm 2.
Seksualne razlike [uredi]
Metode tomografskog skeniranja omogućile su eksperimentalno fiksiranje razlika u strukturi mozga žena i muškaraca [7] [8]. Utvrđeno je da muški mozak ima više veza između zona unutar hemisfera i ženke između hemisfera. Pretpostavlja se da je mozak muškaraca optimiziraniji za motoričke sposobnosti, a žena za analitičko i intuitivno razmišljanje. Istraživači napominju da bi se ti rezultati trebali primijeniti na populaciju u cjelini, a ne na pojedince. Ove razlike u strukturi mozga bile su najizraženije u usporedbi skupina u dobi od 13,4 do 17 godina. Međutim, s godinama u mozgu kod žena, povećava se broj veza između zona unutar hemisfera, što minimizira ranije različite strukturne razlike među spolovima [8].
U isto vrijeme, unatoč postojanju razlika u anatomskoj i morfološkoj strukturi mozga žena i muškaraca, nema nikakvih odlučujućih znakova ili njihovih kombinacija koje bi nam omogućile da govorimo o specifično "muškom" ili specifično "ženskom" mozgu [9]. Postoje značajke mozga koje su češće među ženama, a češće se primjećuju kod muškaraca, međutim, obje se mogu manifestirati u suprotnom spolu, a bilo koji stabilni ansambli ove vrste znakova praktički se ne primjećuju.
Razvoj mozga [uredi]
Prenatal [10] razvoj [uredi]
Razvoj koji se javlja u razdoblju prije rođenja, intrauterinog razvoja fetusa. U prenatalnom razdoblju postoji intenzivan fiziološki razvoj mozga, njegovih senzornih i efektorskih sustava.
Natal [10] uvjet [uredi]
Diferencijacija sustava moždane kore nastaje postupno, što dovodi do neravnomjernog sazrijevanja pojedinih struktura mozga.
Kada se dijete rodi, subkortikalne formacije su praktično formirane i projekcijska područja mozga su blizu završnog stadija sazrijevanja, pri čemu se završavaju neuronske veze koje dolaze iz receptora različitih osjetilnih organa (analizatorski sustavi) i nastaju motorni putovi [11].
Ta područja djeluju kao konglomerat svih triju moždanih blokova. Među njima, najviša razina sazrijevanja postiže se strukturom bloka regulacije moždane aktivnosti (prvi blok mozga). U drugom (bloku prijema, obrade i pohranjivanja informacija) i trećem (blok programiranja, regulacije i kontrole aktivnosti) blokiraju se samo ona područja kore koja su povezana s primarnim režnjevima koji primaju ulaznu informaciju (drugi blok) i formiraju izlazne motorne impulse. (3. blok) [12].
Ostala područja moždane kore u vrijeme rođenja djeteta ne dosežu dovoljnu razinu zrelosti. O tome svjedoče mala veličina njihovih ćelija, mala širina njihovih gornjih slojeva, koji obavljaju asocijativnu funkciju, relativno malu veličinu područja koje zauzimaju i nedovoljnu mijelinizaciju njihovih elemenata.
Razdoblje od 2 do 5 godina [uredi]
U dobi od dvije do pet godina dolazi do sazrijevanja sekundarnih asocijativnih polja mozga, od kojih su neka (sekundarne gnostičke zone sustava analizatora) smještena u drugom i trećem bloku (premotorna regija). Ove strukture osiguravaju procese percepcije i izvršenja niza akcija [11].
Razdoblje od 5 do 7 godina [uredi]
Sljedeće su tercijarna (asocijativna) polja mozga. Prvo se razvija posteriorno asocijativno polje - parijeto-temporalno-okcipitalno područje, zatim prednje asocijativno polje - prefrontalna regija.
Tercijarna polja zauzimaju najvišu poziciju u hijerarhiji interakcije različitih moždanih zona, a ovdje se provode najsloženiji oblici obrade informacija. Stražnja asocijativna regija osigurava sintezu svih dolaznih multimodalnih informacija u super-modalni integralni odraz okoline koja okružuje stvarnost u ukupnosti njezinih veza i odnosa. Prednja asocijativna oblast odgovorna je za proizvoljnu regulaciju složenih oblika mentalnih aktivnosti, uključujući i izbor potrebnih informacija bitnih za tu aktivnost, formiranje programa aktivnosti na temelju te kontrolu njihovog ispravnog tijeka.
Dakle, svaki od tri funkcionalna bloka mozga dostiže punu zrelost u različito vrijeme i sazrijevanje slijedi od prvog do trećeg bloka. To je put odozdo prema gore - od temeljnih formacija do prekrivanja, od subkortikalnih struktura do primarnih polja, od primarnih polja do asocijativnih. Oštećenja tijekom formiranja bilo koje od ovih razina mogu dovesti do odstupanja u sazrijevanju sljedeće razine zbog odsustva stimulirajućih učinaka iz temeljne oštećene razine.