Нервная система. Строение и функции головного мозга
Обитавшие на Земле первобытные существа имели примитивное двухслойное нервное образование — древнюю кору; в процессе эволюции строение мозга усложнилось, появился обонятельный мозг — так называемая старая кора. Дальнейшее развитие привело к появлению новой коры, имеющей наиболее сложную структуру. У человека она занимает 96% площади всей коры, старая кора — 3,4%, а древняя — всего 0,6%. У животных же древняя и старая кора занимает около 70% площади всей коры больших полушарий.
При изучении формирования мозга в процессе эволюции сложилось представление о трех мозговых уровнях (рис. 1): высший уровень — передний отдел мозга (к нему относятся кора больших полушарий, подкорковые базальные узлы, обонятельный мозг и диэнцефальный отдел, или промежуточный мозг); средний уровень — средний отдел мозга и низший уровень — задний отдел мозга (он состоит из так называемого варолиева моста, мозжечка и продолговатого мозга, являющегося продолжением спинного мозга).
Можно считать твердо установленным иерархический принцип управления функциями организма, осуществляемый центральной нервной системой. «Верховное командование» принадлежит высшим отделам головного мозга — коре больших полушарий и подкорковым образованиям. Им подчиняются средний и низший уровни мозга. Все они взаимосвязаны, и ни один отдел мозга никогда не действует в одиночку.
Рис. 1. Схема переднего, среднего и заднего отделов головного мозга человека: передний отдел обозначен точками, средний — белым, задний — штриховкой; 1 — кора больших полушарий; 2 — обонятельный мозг; 3 — промежуточный, мозг; 4 — мозжечок; 5 — продолговатый мозг.
Смысл иерархической организации заключается в распределении задач между несколькими уровнями. Рассмотрим для примера механизм управления каким-либо движением. Известно, что выполнение любого двигательного акта требует координированной работы большого числа разнообразных мышц, причем каждая группа мышц, каждое мышечное волокно должны получать специальную информацию. Высший уровень управления (кора больших полушарий) ставит лишь общую задачу: «встать со стула», «подойти к столу» и т. п. Но он не контролирует действие отдельных мышечных единиц, участвующих в осуществлении поставленной задачи. Детализация команды происходит на более низких уровнях мозга. Иногда же все управление движениями формируется в нижележащих уровнях, находящихся в различных отделах спинного мозга. Это наблюдается в случаях рефлекторных (не зависимых от сознания) движений, например отдергивание руки при неожиданном прикосновении к горячему предмету, быстрое зажмуривание при прикосновении к глазу пылевой частицы, мошки.
Детальная последовательность нервных стимулов для осуществления такого рода бессознательных стереотипных движений заключена в «памяти» низших уровней головного мозга. Стандартные программы управления отдельными «блоками» движений жестко фиксированы в различных системах низших уровней.
Таким образом, при совершении того или иного движения кора головного мозга вовсе не управляет каждой мышцей, а тем более каждым мышечным волокном. Сложные двигательные акты автоматически разворачиваются в детализированную систему последовательного чередования мышечных сокращений, более или менее жестко фиксированную в низших уровнях мозга. И если общие задачи-команды, исходящие из высшего уровня — коры больших полушарий (как правило, осознаваемые), весьма разнообразны и часто нестандартны, то осуществление этих нестандартных движений происходит благодаря стандартным программам, фиксированным в более низких уровнях мозга.
Высший уровень, т.е. передний отдел мозга, возник в связи с эволюцией обоняния и совершенствованием других органов чувств. У человека он стал органом управления всеми формами поведения — инстинктивного (передаваемого по наследству), индивидуального (выработанного в процессе роста и развития) и коллективного (появляющегося в результате трудовой деятельности и общения людей с помощью речи). Эта последняя форма поведения связана с развитием самых молодых (новых, с точки зрения эволюции) поверхностных слоев мозговой коры.
Кора больших полушарий (рис. 2) — самая сложная часть мозга человека. Она покрывает всю поверхность головного мозга, ее толщина колеблется от 1,5 до 3 мм; общая поверхность составляет у взрослого человека 1400-1700 см2. В коре находится абсолютное большинство всех нервных клеток (общее их количество, по данным разных авторов, достигает 9-15 млрд. ). Они расположены не хаотично, а упорядоченно: шестью слоями, лежащими друг под другом. Клетки коры различны по форме и величине. Одни имеют правильную пирамидную или треугольную форму, другие похожи на звезды или веретена, третьи названы зернистыми.
Рис. 2. Кора больших полушарий головного мозга: 1 — лобная доля; 2 — височная доля; 3 — теменная доля; 4 — затылочная доля; 5 — мозжечок.
В каждом слое преобладают клетки однотипной конфигурации. Например, один из слоев состоит из мелких зернистых клеток, другой — образован звездчатыми клетками, третий — гигантскими пирамидными, четвертый — веретенообразными клетками и т.д. Клетки мозговой коры расположены упорядоченно не только по горизонтали (слоями), но и по вертикали, а именно: пирамидные, звездчатые, веретенообразные и зернистые клетки располагаются друг под другом и образуют вертикальные колонки, которые могут функционировать самостоятельно или в комплексе друг с другом. Объединение мозговых клеток в колонки является отличительным признаком коры головного мозга человека, так как даже у высших животных, имеющих все шесть слоев коры, эта особенность отсутствует.
Каждая мозговая клетка (называемая нейроном), в отличие от всех остальных клеток тела, имеет отростки — дендриты, по которым в нейрон приходят нервные импульсы (информация), и аксон, по которому сигналы передаются другим нейронам. Мозговая клетка представляет собой центр по переработке информации, и чем больше у нее дендритов, тем больше информации она получает, обрабатывает и передает другим нейронам. Таким образом, общий объем мозговой деятельности обусловливается не только и не столько количеством нейронов, сколько развитием связей между ними.
Поверхность коры головного мозга представляет собой сложный узор, образуемый бороздами и извилинами. Их расположение одинаково у всех людей. В соответствии с особенностями клеточного состава поверхность коры условно разделяют на ряд участков — корковые поля, обозначенные постоянными номерами.
Участки коры, в которые поступают импульсы от органов чувств, а также от внутренних органов, мышц и суставов, получили название чувствительных, или сенсорных, центров. В коре больших полушарий имеются также области, которые обладают способностью одновременно реагировать на импульсы не из одного, а из нескольких органов чувств. Это ассоциативные зоны. Их повреждение не сопровождается потерей определенного вида чувствительности (как при поражении чувствительных зон), но при этом может быть нарушена способность правильно оценивать значение действующего раздражителя. Например, при повреждении зрительной ассоциативной зоны человек остается зрячим, он может прочитать слово, фразу, но перестает понимать их значение (словесная слепота). Повреждение слуховой ассоциативной зоны не вызывает потери слуха, но нарушает способность понимать смысл слышимых слов (словесная глухота); при поражении ассоциативной зоны тактильной чувствительности теряется способность узнавать предметы на ощупь с закрытыми глазами.
Все это свидетельствует о важнейшей роли ассоциативных зон коры больших полушарий головного мозга. Об этом же говорят и следующие факты: площадь ассоциативных зон по мере эволюционного развития прогрессивно возрастает, наибольшей величины она достигает у человека, и именно в этих зонах расположены наиболее сложные колонки корковых клеток.
Помимо сенсорных и ассоциативных, в коре мозга имеются двигательные (моторные) зоны, возбуждение которых вызывает мышечные сокращения. Повреждение этих областей сопровождается частичным или полным параличом.
Строение и функции головного мозга — 2 часть
