Строение головного мозга человека, его функции, основы физиологии

Анатомия головного мозга

Головной мозг располагается в полости черепа и повторяет его внутренние очертания. Через многочисленные  отверстия черепной коробки в мозг проникают артерии, выходят черепно-мозговые нервы и вены. Снаружи его покрывают 3 оболочки: твердая, паутинная и мягкая. Твердая мозговая оболочка – это самый верхний слой, который является двухслойным. Наружный слой примыкает к надкостнице костей черепа, а внутренний – к паутинной оболочке. В толще верхней оболочки проходят многочисленные кровеносные сосуды. Между твердой и паутинной оболочкой расположено субдуральное пространство. Паутинная оболочка является средним слоем, которая отделена от мягкой оболочки субарахноидальным пространством.

Мягкая оболочка покрывает полностью головной мозг и содержит в своем составе большое количество кровеносных сосудов. Оболочки мозга, стенки кровеносных сосудов и специальные клетки-помощники (глиальные клетки) образуют гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Его формирование начинается на ранних сроках эмбрионального развития и заканчивается после рождения ребенка. ГЭБ защищает головной мозг от проникновения инфекционных агентов, токсинов, агрессивных агентов кровеносной системы (иммунные клетки). Гипоталамус, 3 и 4 желудочки лишены барьера, что связано с особенностями транспортировки ряда гормонов в кровеносное русло из мозга.

С анатомо-функциональных позиций в головном мозге выделяют большие полушария, ствол мозга, мозжечок, подкорковые ядра, желудочковую систему.

Ствол мозга

Ствол мозга образован продолговатым мозгом, варолиевым мостом, промежуточным мозгом и средним мозгом.

1. Продолговатый мозг.

Продолговатый мозг является непосредственным продолжением спинного мозга и  отвечает за связь вышележащих отделов центральной нервной системы с нижележащими. На гистологическом уровне продолговатый мозг представляет собой слои серого и белого вещества, но без четкой их послойной дифференциации. Серое вещество образует тела нервных клеток (нейроны), а их скопления называются ядрами. Белое вещество – это отростки нейронов, которые проводят нервные импульсы. Отростки могут быть разной длины (короткие и длинные), что объясняется разной удаленностью нервных центров, с которыми продолговатый мозг осуществляет связь.

В продолговатом мозге содержатся ядра, которые образуют дыхательный, сосудодвигательный и пищевой центр, ядра черепно-мозговых нервов. Все перечисленные образования участвуют в жизненно важных реакциях организма, а повреждение некоторых из них (дыхательный, сосудодвигательный центр) ведет к гибели человека. С помощью продолговатого мозга и его связей с другими отделами центральной нервной системы происходит реализация безусловных рефлексов: кашель, дыхание, сосание, глотание, мигание, чихание, слезотечение, рвота, перераспределение тонуса мышц, работа сердечно-сосудистой системы.

1. Варолиев мост.

Мост расположен впереди продолговатого мозга и визуально представляет собой поперечный валик. Он взаимодействует с мозжечком и корой больших полушарий. В толще моста расположена часть ядер черепно-мозговых нервов. Его повреждение может привести к развитию слабости (парез) или полному отсутствию движений (паралич) мимической мускулатуры, снижению чувствительности на лице, нарушению работы слюнных желез.

1. Средний мозг.

Средний мозг образуется в первое деление головного конца нервной трубки на три мозговых пузыря, которое происходит со 2 недели внутриутробного развития зародыша. По мере роста и развития мозга в нем формируется полость (водопровод мозга, или сильвиев водопровод), заполненная эндолимфой. Водопровод среднего мозга входит с систему сообщающихся полостей, которые носят название «желудочки мозга». Выделяют два боковых желудочка, 3-й желудочек и 4-й желудочек.  Просвет желудочков заполнен эндолимфой.  Эндолимфа  защищает  мозг от механических повреждений, поддерживает постоянный уровень внутричерепного давления, является промежуточным звеном в обмене важных питательных веществ между тканями мозга и кровью, регулирует работу гематоэнцефалического барьера и принимает участие в работе нейрогуморальной и эндокринной системы.

В самом среднем мозге располагаются ядра 3 и 4 пары черепно-мозговых нервов, красные ядра и четверохолмие. С помощью специальных образований – ножек, мозг связан с большими полушариями. Средний мозг содержит в своем составе нервные пути и центры, которые связаны со слуховым и зрительным анализатором. Красные ядра и черное вещество входят в состав экстрапирамидной системы, отвечающей за установочные рефлексы в нашем теле, реализацию сложных последовательных действий.

Орган регулируют зрачковые реакции на свет (сужение или расширение зрачка), поворот головы и глаз в ответ на слуховой или зрительный раздражитель, участвует в реализации ходьбы и поддержании позы стояния.

1. Промежуточный мозг.

Промежуточный мозг образуется благодаря делению переднего мозга на два отдела: промежуточный мозг и большой мозг. Мозг состоит из гипоталамуса и таламуса.

Таламус (зрительные бугры) – это подкорковый центр, который отвечает за получение информации от всех рецепторов тела, кроме слуха, обоняния и вкуса.

Повреждение таламуса в результате черепно-мозговой травмы, инфекции или кровоизлияния приводит к потере или снижению чувствительности на противоположной очагу стороне тела.

Гипоталамус – это важнейший орган центральной нервной системы, который регулирует все виды обмена веществ (водно-солевой, жировой, углеводный, белковый, минеральный). Он принимает участие в работе вегетативной нервной системы, в  изменении фаз сна и бодрствования,  в теплообмене. Участие в большинстве жизненно важных реакциях организма осуществляется с помощью содержащихся в его слоях более 30 пар ядер, которые являются высшими центрами вегетативной нервной системы.

В гипоталамус входит гипофиз, сосцевидные тела, зрительный перекрест и зрительный тракт.

Мозжечок

Позади продолговатого мозга и моста находится мозжечок, который состоит из двух полушарий и между ними — червя. С помощью 3 пар ножек он соединяется с мостом, средним мозгом и продолговатым мозгом. Мозжечок также состоит из белого и серого вещества, в котором располагаются ядра.

Данный орган в организме человека выполняет ряд важнейших функций:

1. Координация движений.
2. Поддержание равновесия и позы за счет регуляции мышечного тонуса.
3. Адаптация работы нервной системы в изменяющихся условиях внешней среды.
4. Участие в работе внутренних органов.

Повреждения мозжечка при травмах головного мозга, инсультах или инфекционных заболеваниях приводит к развитию ряда симптомов у человека. Это может быть нарушение координации движений и походки (мозжечковая атаксия), нарушение речи (дизартрия), падения в результате снижения мышечного тонуса (атония) и другие изменения.

Большой мозг

Конечный, или большой мозг  состоит и 2 полушарий, которые разделены между собой щелью. Взаимосвязь между полушариями осуществляется благодаря мозолистому телу и спайкам. В полушариях содержатся полости, образующие боковые желудочки.  Серое и белое вещество большого мозга представлено в виде борозд и извилин, которые многократно увеличивают поверхность органа без увеличения занимаемой площади. Оба полушария делят на доли: теменные, лобные, затылочные, височные.

Покрывает большие полушария кора, которая представлена серым веществом толщиной в 3-5 мм. Кора — это высший отдел центральной нервной системы, обеспечивающий работу всего организма как единого целого. Для обеспечения жизнедеятельности человеческого тела в ней содержится от  14 до 17 миллиардов нервных клеток (нейроны), которые расположены в 6 слоев (неокортекс).

В коре выделяют участки (зоны), отвечающие за определенные функции.

1. Двигательная зона отвечает за силу движений. Она представлена передней центральной извилиной в лобных долях. Кровоизлияния или травмы головного мозга на этом участке приводят к развитию параличей (полное отсутствие движений) или парезов (ослабление силы движений).
2. Сенсорная область включает в себя участки кожной чувствительности и мышечно-суставного чувства (постцентральная извилина в теменных долях), зрительную (затылочная доля), слуховую (верхняя височная извилина), вкусовую и обонятельные зоны (лимбическая система). Их повреждение приводит к частичной или полной утрате того или иного вида чувствительности (снижение слуха, онемение участка тела, потеря зрения и другие).
3. Для воспроизведения речи необходимо сразу несколько отделов в центральной нервной системе. Моторный центр речи отвечает за воспроизведение звуков и находится в лобной доле левого полушария у правшей и, наоборот, в правом полушарии — у левшей. За правильное восприятие и понимание устной речи отвечает сенсорный центр в височной извилине. Восприятие письменной речи происходит благодаря работе нервных клеток в теменной доле.
4. Ассоциативные зоны — отделы в коре больших полушариев, которые необходимы для реализации связи между всеми зонами. Они обеспечивают выполнение целостных актов (чтение и письмо одновременно, логическое мышление, поведенческие реакции и другие).

Левое полушарие головного мозга отвечает за мышление, положительные эмоции, речь.

Правое полушарие ответственно за творческую деятельность человека, отрицательные эмоции.

Между корой и базальными ядрами расположено белое вещество, представляющее собой сплетения нервных волокон 3 видов (ассоциативные, комиссуральные и проекционные).

Ассоциативные волокна осуществляют взаимосвязь между отделами мозга в пределах одного полушария.

Комиссуральные волокна устанавливают связь между симметричными участками обоих полушарий.

Проекционные волокна связывают между собой полушария головного мозга с другими отделами центральной нервной системы.

Базальные ядра

В основании большого мозга между лобными долями и промежуточным мозгом расположены скопления нервных клеток, которые получили название базальных ядер. К базальным ядрам относят скорлупу, бледный шар, хвостатое ядро и чечевицеобразное ядро. Они входят в состав экстрапирамидной системы и участвуют в сложных последовательных двигательных актах. Например, чечевицеобразное ядро принимает участие в реализации бега, плавания, прыжков, а также через гипоталамус оказывает влияние на вегетативную нервную систему.

Бледный шар отвечает за плавность сложных движений, регулирует мимику лица, обеспечивает правильное распределение мышечного тонуса во время бега или ходьбы.

С помощью базальных ядер возможно долговременное хранение в памяти определенных двигательных навыков (научившись плавать — нельзя разучиться, езда на велосипеде спустя долгий перерыв времени и др.).

Лимбическая система

На нижнебоковой поверхности лобной доли расположен комплекс нервных образований, который регулирует работу вегетативной нервной системы, внутренних органов. Лимбическая система принимает участие в формировании эмоций, памяти, сна, в поведении человека согласно половому признаку.

Сосуды головного мозга

Кровоснабжение мозга осуществляется благодаря  двум общим сонным артериям и двум позвоночным артериям. Отток крови происходит с помощью лакун, где венозная кровь собирается и после по яремным венам покидает полость черепа. Головной мозг имеет сильно развитую кровеносную сеть, многочисленные капилляры проникают в толщу мозговой ткани и обеспечивают  жизненно важными веществами нервные клетки.

Большое количество химических соединений (гормоны, нейромедиаторы, биологически активные вещества) участвует в передаче информации от одних клеток к другим. Взаимодействие различных структур в головном мозге – это сложный физико-химический процесс, который до сих пор изучается учеными из разных стран мира.

Видеоуроки по анатомии головного мозга:

Частые вопросы

Каково строение головного мозга человека?

Головной мозг человека состоит из нескольких основных частей: больших полушарий, мозжечка, среднего мозга, продолговатого мозга и промежуточного мозга.

Какие функции выполняет головной мозг?

Головной мозг выполняет множество функций, включая контроль над мышцами и движениями, обработку информации от органов чувств, регуляцию внутренних органов, память, мышление, речь и многое другое.

Какие основы физиологии лежат в основе работы головного мозга?

Основы физиологии головного мозга включают в себя электрическую активность нейронов, передачу сигналов между нейронами с помощью нейротрансмиттеров, формирование и укрепление связей между нейронами, а также пластичность мозга – его способность изменяться и адаптироваться к новым условиям и опыту.

Полезные советы

СОВЕТ №1

Изучайте анатомию головного мозга. Понимание его строения поможет вам лучше понять его функции и основы физиологии. Изучайте различные регионы и отделы мозга, их связи и взаимодействие.

СОВЕТ №2

Изучайте функции головного мозга. Он отвечает за множество важных процессов, таких как мышление, память, речь, координация движений и многое другое. Понимание этих функций поможет вам лучше понять, как работает ваш мозг и какие процессы в нем происходят.

СОВЕТ №3

Изучайте основы физиологии головного мозга. Узнайте, какие химические вещества и нейромедиаторы играют важную роль в его функционировании. Понимание этих основ поможет вам лучше понять, какие процессы происходят в мозге и как они могут быть регулированы.