Индивидуальные особенности анатомических образований на горизонтальном срезе мозга и их функциональное назначение

ВВЕДЕНИЕ

Головной мозг (лат. cerebrum) – часть центральной нервной системы у большинства хордовых, её головной конец. У позвоночных мозг расположен внутри черепа. В анатомической номенклатуре позвоночных животных, в том числе человека, мозг обозначен как encephalon – атинизированная форма греческого слова; изначально латинское cerebrum стало синонимом большого мозга (telencephalon).
В состав головного мозга входит огромное количество нейронов, которые синаптически связаны между собой. Нейроны, взаимодействуя посредством этих связей, начинают формировать сложные электрические импульсы, контролирующие работу всего организма.
Невзирая на современный прогресс в области исследований головного мозга многое в его работе до сих пор загадочно. Актуальность исследований мозга объясняется тем, что функционирование некоторых клеток мозга довольно подробно объяснено, при этом понимание того, каким образом тысячи и миллионы нейронов мозга функционируют как единое целое, доступно лишь в упрощённом виде и требует глубокого исследования.
Таким образом, цель настоящей работы: изучить индивидуальные особенности анатомических образований на горизонтальном срезе мозга и их функциональное назначение.
Согласно цели исследования ставим перед собой ряд задач:
1) описать головной мозг как орган позвоночных животных;
2) описать ткани и клетки мозга, особенности кровоснабжения;
3) описать функции и отделы мозга, охарактеризовать пластичность и эмбриональное развитие;
4) систематизировать методы исследования мозга, поражения и заболевания.

Головной мозг как орган позвоночных

Головной мозг является главным отделом центральной нервной системы. Говорить о том, что головной мозг имеется у существа можно лишь применительно к позвоночным животным, начиная с рыб. При этом несколько распространенно данный термин используется для обозначения подобных структур у высокоорганизованных беспозвоночных. К примеру, у насекомых «головным мозгом» порой называют скопление ганглиев окологлоточного нервного кольца. При описании более простых организмов следует говорить о головных ганглиях, но не о головном мозге.
Масса головного мозга в процентах от массы тела у ряда 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 %. Млекопитающие животные имеют относительные размеры головного мозга гораздо больше: крупные китообразные 0,3 %; мелкие китообразные – 1,7 %; приматы 0,6–1,9 %. У человека отношение массы головного мозга к массе тела в среднем равно 2%.
Наибольшие размеры у головного мозга млекопитающих животных отрядов китообразные, хоботные, приматы. Самым сложным по структуре и функциональным мозгом следует считать человеческий мозг.

Ткани мозга

Человеческий головной мозг защищен надежной оболочкой черепа. Он покрыт несколькими оболочками, которые состоят из соединительной ткани – твёрдой и мягкой. Между оболочками располагается сосудистая, или паутинная сетка. Между оболочками и поверхностью головного мозга располагается цереброспинальная или спинномозговая жидкость – ликвор. Она же заполняет и желудочки головного мозга. В том случае, когда спинномозговой жидкости слишком много, развивается врожденная или приобретенная гидроцефалия.
В состав головного мозга высших позвоночных организмов входит ряд структур: коры больших полушарий, базальных ганглиев, таламуса, мозжечка, ствола мозга. Перечисленные структуры соединяются между собой посредством нервных волокон (проводящих путей). Область мозга, которая состоит преимущественно из клеток серого вещества и нервных волокон, называется белым веществом. Белый цвет – это цвет миелина, вещества, которое покрывает мозговые волокна. Демиелинизация волокон приводит к рассеянному склерозу.

Клетки мозга

Среди основных клеток мозга можно выделить два типа:
1) нейроны – клетки, которые генерируют и передают нервные импульсы. Нейроны бывают возбуждающие, активизирующие разряды других нейронов, а так же тормозные – препятствующие возбуждению других нейронов. Различают так же и принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, которые осуществляют связь внутри каждого отдела мозга. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры;
2) глиальные клетки – клетки, которые выполняют важнейшие дополнительные функции.
Исследователи считают нейроны паренхимой мозга, а глиальные клетки стромой. Обмен информацией между нейронами осуществляется с помощью синаптической передачи. У каждого нейрона есть длинный отросток – аксон, по которому передаются импульсы соседним нейронам. Аксон имеет разветвление, и на месте соединения с соседними нейронами образует синапсы. Очень редко можно встретить аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы.
Анализируя работу большинства синапсов, исследователям удалось доказать, что сигнал передается химическим образом – с помощью нейромедиаторов. Медиаторы оказывают воздействие на постсинаптические клетки, привязываясь к мембранным рецепторам, для которых они являются особыми лигандами. Мембранные рецепторы могут играть роль лиганд-зависимых ионных каналов, тогда их называют ионотропными рецепторами. Так же мембранные рецепторы могут связываться с системами внутриклеточных вторичных мессенджеров, тогда их называют метаботропными.
Ток ионотропных рецепторов способен изменить заряд клеточной мембраны, что, в свою очередь, приводит к её возбуждению или напротив, к торможению. В качестве примера ионотропного рецептора можно привести тормозной, представляющий собой хлоридный канал рецептор к ГАМК, или рецептор к глутамату – возбуждающий, натриевый канал. Примерами метаботропных рецепторов могут служить мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норадреналину, эндорфинам, серотонину. Раз действие ионотропных рецепторов приводит к торможению или возбуждению, то их эффекты раскрываются быстрее, чем у метаботропных рецепторов: 1–2 млс против 50 млс, а то и нескольких минут.
Формы и размер нейронов человеческого головного мозга многообразны. Каждый отдел мозга содержит разные типы клеток. Нейронная активность в некоторых отделах головного мозга способна повышаться из-за изменения гормонального фона.
До настоящего времени было известно, что способностью к восстановлению обладают лишь животные нервные клетки. Не так давно учеными было обнаружено, что в отделе человеческого головного мозга, отвечающем за обоняние, из клеток-предшественниц появляются нейроны. Когда-нибудь они могут пригодиться при «починке» травмированного мозга [3]. Рассматривая процесс рождения нейрона, стоит отметить, что при этом стволовые клетки мозга прекращают деление, начинается реактивация определенных хромосомных участков, запускается формирование специфических для нейронов структур и соединений. В этот момент клетку следует считать полноценным нейроном. Сегодня науке известны лишь две области активного прироста нейронов: зона памяти и зона, ответственная за движение. Как раз этим и объясняется процесс восстановления данных функций у человека после повреждения ответственных за них участков.

Кровоснабжение

Функционирование мозговых нейронов может происходить лишь при наличии значительного энергетического запаса, который образуется посредством кровоснабжения. Кровь к мозгу подается из бассейна трёх крупнейших артерий – основной артерии и двух внутренних сонных. В черепе внутренняя сонная артерия продолжается как передняя и средняя мозговые артерии. Основная артерия располагается на вентральной поверхности мозгового ствола, она образуется вследствие соединения правой и левой позвоночных артерий. Её ветви – это задние мозговые артерии.
Описанные артерии, анастомозируют и образуют артериальный виллизиев круг. Передние мозговые артерии соединяются между собой передней соединительной артерией, а между внутренней сонной (или, иногда средней мозговой) и задней мозговыми артериями, с каждой стороны, находится задняя соединительная артерия. Отсутствие анастомозов между артериями отмечается при сосудистых патологиях, к примеру, инсультах. Во время инсульта, при отсутствии замкнутого круга кровоснабжения область мозгового поражения растет. Следует отметить, что бывают разнообразные варианты строения круга кровоснабжения: он может быть разомкнутым, может встретиться уникальное деление сосудов с трифуркациями.
Когда нейронная активность в одном из отделов головного мозга усиливается, то растет кровоснабжение данной области. Выявлять динамику функциональной активности каждого мозгового участка помогает неинвазивная нейровизуализация: функциональная магнитно-резонансная томография и позитрон-эмиссионная томография.
Кровь и ткани головного мозга разделяются гематоэнцефалическим барьером, обеспечивающим избирательную проницаемость веществ из сосудистого русла в церебральные ткани. На определенных участках мозга такого барьера нет, это гипоталамические области. Гематоэнцефалический барьер несет защитную функцию, ограждая мозг от большинства инфекционных заболеваний. При этом, подавляющее количество лекарственных препаратов, которые проникают в другие органы организма, через гематоэнцефалический барьер проникнуть не могут.

Функции

Большинство учёных, перечисляют следующие функции головного мозга:
1) обработка сенсорной информации, поступающей из внешнего мира;
2) организация процесса планирования;
3) обеспечение принятия решений;
4) координация, управление движениями;
5) обеспечение развития эмоции, внимания, памяти;
6) обеспечение мышления, восприятия и генерации речи.
Медицине известна функциональная асимметрия мозговых полушарий. Правое полушарие генерирует образное мышление, а левое – отвечает за мышление абстрактное. Повреждение левого полушария ведет к тяжелым нарушениям человеческой речи.

Отделы мозга

Перечислим основные отделы головного мозга человека:
1) ромбовидный мозг;
2) продолговатый мозг;
3) задний мозг;
4) мост;
5) мозжечок;
6) IV желудочек;
7) средний мозг;
8) четверохолмие;
9) полость среднего мозга – Сильвиев водопровод;
10) ножки мозга;
11) передний мозг, состоящий из промежуточного и конечного мозга;
12) промежуточный мозг с полостью – III желудочком;
13) таламус;
14) эпиталамус;
15) эпифиз;
16) поводок;
17) серая полоска;
18) гипоталамус;
19) гипофиз;
20) воронка гипофиза;
21) серый бугор;
22) сосцевидные тела;
23) конечный;
24) плащ или кора;
25) базальные ядра – стриатум;
26) хвостатое ядро;
27) чечевицеобразное ядро;
28) ограда;
29) миндалевидное тело;
30) обонятельный мозг;
31) обонятельная луковица;
32) обонятельный тракт;
33) полости конечного мозга – боковые I и II желудочки.
Подача сигналов к головному мозгу и от него происходит сквозь спинной мозг и черепномозговые нервы. Набор сенсорных сигналов поступает от органов чувств в подкорковые ядра, потом в таламус, а далее – в кору больших полушарий.