Головной мозг в организме человека

Головной мозг — общие представления

Головной мозг — главный орган центральной нервной системы. Практически все органы и системы организма находятся у него в подчинении, в том числе и спинной мозг. Этот «командный центр» человека располагается в полости черепа, полностью занимая ее пространство. При этом мозг не касается черепа, он окружен особой жидкостью (ликвор) и тремя оболочками. Объем органа составляет 1250-1600 см3, а масса в среднем — 1200-1400 граммов. По отношению к размерам и массе всего тела эти показатели являются весьма внушительными, но не рекордными. Цвет головного мозга бежево-розовый, а по форме он визуально похож на грецкий орех. Консистенция его мягкая и эластичная.

Из чего состоит наш мозг?

Головной мозг состоит из нервных клеток — нейронов, а также из клеток нейроглии. Последние носят опорную, питательную и защитную функцию по отношению к нейронам. На первый взгляд кажется, что такое строение примитивно, однако это совершенно не так. Количество разновидностей названных клеток очень велико, а функции их чрезвычайно разнообразны.

Рисунок 1. Строение нейрона. Источник: Юкатан / Dhp1080 (original) / Wikipedia (CC BY-SA 3.0)

Нейрон представляет собой клетку, которая состоит из тела и отростков двух типов: аксона и дендритов (рис. 1). Аксон у каждого нейрона только один, по нему информация от клетки передается в виде электрических импульсов к другим клеткам. Дендриты имеют обратную функцию — с их помощью нейрон воспринимает сигналы от других клеток. Такого типа отростков у нейрона может быть несколько, причем каждый из них имеет собственные, более мелкие отростки, что создает вокруг нервной клетки крупную ветвистую дендритную сеть.

Что такое серое и белое вещество?

О сером веществе наверняка хоть раз слышал каждый в контексте разговоров об интеллекте. Но далеко не все понимают, что оно из себя представляет. Под серым веществом подразумевают скопления тел нейронов. Свое название оно получило за относительно темный цвет на срезах нервной ткани. В одних отделах мозга серое вещество представлено сплошным слоистым «ковром» из тел нейронов, как, например, в больших полушариях мозга или мозжечке. В других оно организуется в виде ядер.

Белое вещество — это скопления преимущественно аксонов нейронов. На срезе оно светлее серого, что объясняется наличием у аксонов светлой миелиновой оболочки, состоящей из концентрически закрученных вокруг аксона клеток с высоким содержанием жира. Эта оболочка играет ту же роль, что и резиновая оплетка на проводах — обеспечивает изолированное проведение электрического импульса. Проводя аналогию с компьютером, можно сказать, что серое вещество выступает в качестве вычислительных агрегатов, а белое — в качестве проводов, соединяющих их.

Отделы головного мозга

В головном мозге принято выделять три крупных отдела: задний, средний и передний. В таком порядке они располагаются, если начинать отсчет с самого нижнего. В заднем мозге при этом различают продолговатый мозг, мост и мозжечок. В среднем мозге крупных составляющих не выделяют. И, наконец, в состав переднего мозга входят конечный и промежуточный мозг (рис. 2). Каждый отдел головного мозга имеет качественно разную нейронную структуру, осуществляющую конкретные специфические функции.


Рисунок 2. Строение мозга человека. Источник: roxanabalint / Depositphotos

Строение конечного мозга

Конечный мозг — самая большая структура головного мозга, занимающая до 80% от его объема. Он состоит из двух полушарий, поверхность которых образована корой, а внутренняя часть — белым веществом. Внутри полушарий ближе к центру мозга также располагаются базальные ганглии и некоторые другие образования.

Строение больших полушарий

Стоит подробнее остановиться на долевом строении мозга. Это имеет важное значение, поскольку функции коры часто привязаны к той или иной доле. Итак, при первом взгляде на полушария можно увидеть, что их два, и они разделены между собой большой продольной щелью. Также бросается в глаза их сложный рисунок со множеством борозд. Такое строение значительно увеличивает площадь коры, позволяя поместиться в ней  большему количеству нейронов. Некоторые борозды отчетливо прослеживаются у каждого человека. К ним относятся:

• Центральная борозда, спускающаяся от самой верхней части полушария вниз по его боковой поверхности.
• Боковая борозда, которая идет наискось по боковой поверхности полушария.

Центральная борозда отделяет друг от друга лобную долю и теменную. Боковая же отграничивает от теменной и лобной — височную долю. Также на наружной поверхности мозга выделяют затылочную долю, располагающуюся в самой задней части полушария (рис. 3). Помимо названных долей существуют еще две, которые снаружи не видны. Первая, островковая, прячется внутри боковой борозды на нижней ее поверхности. Вторая, лимбическая, находится на внутренней поверхности каждого полушария в щели, отделяющей их друг от друга.

Рисунок 3. Кора больших полушарий головного мозга. Источник: bemoll / Depositphotos

Как работает наш мозг?

Основа работы мозга состоит в его сложной организации, которая подразумевает обширную систему связей между отдельными мозговыми структурами. Каждая клетка в такой системе может возбуждаться, то есть генерировать электрический импульс. Возбуждаясь, нейрон способен передавать импульс на другие нейроны с помощью отростков. Здесь важно отметить, что количество и частота передачи импульсов как бы образуют своеобразный язык, на котором общаются нейроны. Таким образом, можно сказать, что принцип работы мозга основан на активации той или иной цепочки нейронов, которые имеют специфичные функции. Так как клеток в головном мозге огромное количество, таких сценариев для активации существует бесчисленное множество. Это позволяет мозгу осуществлять очень разнообразную работу.

Функции мозга

Головной мозг выполняет настолько большое количество функций, что назвать их точное количество будет проблематично. Мы постараемся выделить лишь основные функции каждого отдела, не вдаваясь в сложные подробности.

Функции продолговатого мозга и моста

Продолговатый мозг и мост являются непосредственным продолжением спинного мозга. С точки зрения эволюции это довольно древние структуры, которые отвечают за контроль самых важных и жизненно необходимых функций организма, таких как:

• Дыхание.
• Работа сердца.
• Тонус сосудов.
• Защитные рефлексы: чихание, кашель, рвота, моргание.
• Некоторые пищеварительные функции.

В продолговатом мозге и мосте содержатся ядра черепных нервов. Как мы уже сказали, ядра — один из видов организации серого вещества, то есть это скопления тел нейронов. Черепные нервы — белое вещество, то есть отростки нейронов, собравшихся в ядре. Всего нервов двенадцать пар, каждому присвоен свой номер.

В продолговатом мозге содержатся ядра черепных нервов с 9-ого по 12-ый:

• Девятый нерв, языкоглоточный, обеспечивает движение языка и глотки, а также их чувствительность.
• Десятый нерв, блуждающий, иннервирует все внутренние органы и обеспечивает настройку организма, нацеленную на отдых и переваривание пищи.
• Одиннадцатый нерв, добавочный, обеспечивает повороты головы и некоторые движения в верхнем плечевом поясе.
• Двенадцатый нерв, подъязычный, контролирует движения языка.

В мосте находятся ядра черепных нервов с 5-го по 8-ой:

• Пятый нерв, тройничный, обеспечивает чувствительность лица и полости рта, а также работу жевательных мышц.
• Шестой нерв, отводящий, отводит глазное яблоко кнаружи.
• Седьмой нерв, лицевой, обеспечивает движение мимических мышц и частично вкусовую чувствительность языка.
• Восьмой нерв, преддверно-улитковый, собирает информацию от органов слуха и равновесия

Выполнение всех названных функций возможно лишь благодаря работе продолговатого мозга и моста, поскольку черепные нервы берут из них свое начало. В данных образованиях происходит первичная обработка полученной через черепные нервы информации.

Функции мозжечка

Мозжечок — второй по величине отдел мозга после больших полушарий. Он напоминает последние по структуре — также располагает корой из тел нейронов и бороздами. На срезе мозжечок похож на ветвистое дерево. Главная функция этого отдела — координация движений человека. Мозжечок анализирует информацию от органов чувств и осуществляет необходимые поправки, делая наши движения точными и выверенными. Бег, ходьба, приседания, отжимания и даже простое поддержание положения стоя — все это только благодаря мозжечку.

Функции среднего мозга

Средний мозг — самый скромный по размеру отдел головного мозга, но не менее важный, чем остальные. Его можно охарактеризовать как детектор движения и звука. Он обеспечивает мгновенный поворот головы и глаз в сторону сигналящего автомобиля или летящего мимо футбольного мяча. Команда повернуть глаза, голову или вообще все тело в сторону дается в зависимости от интенсивности раздражителя. Так работают ориентировочные рефлексы. Сложно переоценить их значимость — порой, они спасают нам жизнь.
Здесь же располагаются ядра 3-го и 4-го черепного нерва. Эти нервы вместе с вышеупомянутым 6-м объединены в группу «глазодвигательных», что недвусмысленно намекает на их главную функцию — контроль движений глазных яблок. Также они способны изменять диаметр зрачка и конфигурацию хрусталика.

Функции промежуточного мозга

Промежуточный мозг находится между полушариями головного мозга и содержит ряд важных образований: таламус, гипоталамус, гипофиз и эпифиз. Разберем их основные функции.

Таламус — секретарь головного мозга

Главная задача таламуса — фильтрация нервных импульсов, поступающих в большие полушария. Для чего это нужно? Дело в том, что рецепторы и ряд структур собственно головного мозга работают в постоянном режиме, то и дело посылая сигналы в кору. Суммарно они генерируют огромное количество импульсов — полушария не способны обрабатывать такой объем информации, да и сама информация может быть для нас очень неприятна. Для этого и существует таламус, который блокирует часть импульсов или модулирует их, чтобы снизить нагрузку. От болевых рецепторов, например, постоянно идет импульсация в мозг. Если работа таламуса будет нарушена, то малейшее прикосновение к коже будет вызывать боль.

Гипоталамус и гипофиз — центры управления эндокринной системой

Гипоталамус располагается под таламусом, за что и получил свое название. Эта часть мозга имеет несколько функций, объединенных общей целью — контроль постоянства внутренней среды. Гипоталамус отслеживает температуру тела и концентрацию гормонов в крови и способен влиять на эти показатели. Гормональная регуляция главным образом осуществляется за счет управления работой гипофиза. Также благодаря гипоталамусу мы чувствуем жажду, голод, насыщение и страх.
Гипофиз — эндокринная железа, часть гормонов которой имеет самостоятельный эффект, а часть оказывает влияние на другие эндокринные органы. Подробнее о гипофизе Вы можете узнать из другого нашего материала, полностью посвященного данному органу.

Функции конечного мозга

О функциональных особенностях конечного мозга можно говорить очень долго, поскольку это его наиболее сложно устроенная часть. Мы лишь в общих чертах обрисуем то, над чем ученые до сих пор ломают голову. 

Базальные ганглии

Базальные ганглии — структуры причудливой формы, которые представляют собой большие скопления серого вещества в глубине мозга. Как и мозжечок, ганглии тоже отвечают за запоминание определенного рода движений. Отличие состоит в том, что мозжечок фиксирует отдельные действия, а ганглии реализуют целые поведенческие программы, запоминают цепочки движений. Помимо этого, базальные ганглии определяют наши потребности, эмоции, мотивации и связанные с ними сценарии поведения.

Кора больших полушарий — наше «Я»

Кора у человека достигает наивысшего развития. Это одна из главных структур, которая обуславливает ту интеллектуальную пропасть, что существует между животными и человеком. Причем наш мозг берет не размером и не количеством нейронов, а их качеством, высокой пластичностью. У каждой доли в коре свои функции, кроме того, даже внутри доли каждая извилина имеет собственную специфическую роль. Для удобства мы собрали главные функции разных долей в таблице 1.

Таблица 1. Главные функции различных долей коры головного мозга

Стоит отметить, что это далеко не полный список функций коры, а лишь выжимка из их огромного разнообразия. Чего только стоит работа ассоциативной коры, о которой можно говорить очень долго.

 

Зачем мозгу нужно спать?

В среднем человеку нужно 7-8 часов сна в сутки. Фото: freeograph / freepik.com

Все механизмы сна и цели, которые преследует наш мозг, когда заставляет нас заснуть, ученым пока не ясны. Однако совершенно точно известно, что спать обязательно нужно всем животным, включая человека. Сон незаменим, и без него можно умереть.Одной из основных функций сна сегодня считается своеобразная «промывка» мозга. Пока мы бодрствуем, в мозге накапливаются продукты деятельности нейронов, например, белок бета-амилоид. При его повышенной концентрации в тканях мозга могут формироваться амилоидные бляшки, что негативно влияет на их работу. Именно с ними связывают развитие болезни Альцгеймера. Во время сна весь мусор из мозга вымывается, что помогает наладить связи между нервными клетками.Кроме того, сон нужен мозгу, чтобы:

• заняться обработкой поступающих к нему от органов сигналов;
• лучше формировать воспоминания и усваивать новую информацию;
• «чинить» накопившиеся в ДНК нейронов мутации.

Профилактика заболеваний головного мозга

Головной мозг — крайне защищенный орган. Он не контактирует с внешней средой, обнесен мозговыми оболочками и черепной коробкой словно стенами замка. Кроме того, существует так называемый гемато-энцефалический барьер — система защиты, которая предотвращает попадание в мозг различных веществ из крови. В связи с этим заболевания головного мозга — не такое частое явление. Тем не менее, в обороне существует брешь — сосуды. Поэтому цереброваскулярная болезнь (ЦВБ), инсульты и аневризмы — наиболее часто встречающиеся патологии.

Профилактика цереброваскулярной болезни (ЦВБ)

Деменция — это серьезный диагноз, который нужно начинать профилактировать как можно раньше. Фото: freepik.com

 

ЦВБ — это хроническое заболевание головного мозга, при котором постепенно сужается просвет его сосудов, что приводит к недостаточному снабжению кислородом и питательными веществами мозговой ткани. Вначале болезнь почти никак себя не проявляет, но итогом в лучше случае становится деменция, в худшем — инсульт. Причины ЦВБ:

• Атеросклероз сосудов головного мозга и шеи — главная причина.
• Гипертоническая болезнь.
• Сахарный диабет.

 

В соответствии с этим профилактика атеросклероза сводится к модификации образа жизни. Людям с повышенным риском заболеть показаны регулярная физическая активность и здоровый рацион с большим количеством овощей и низким содержанием холестерина, соли, насыщенных жиров. 

Профилактика инсультов

Инсульт — тоже сосудистое заболевание, только нарушение кровотока в данном случае возникает остро. Это приводит к отмиранию того участка мозговой ткани, который кровоснабжается пораженным сосудом. Результатом становится выпадение определенных функций мозга или даже летальный исход, если эти функции жизненно важны. Причиной инсульта могут быть уже упомянутые атеросклероз, гипертоническая болезнь и сахарный диабет. Поэтому профилактика в данном случае та же, что при ЦВБ. Существует и множество других причин инсульта, которые требуют следующих профилактических мер:

• Своевременное лечение сердечных аритмий, так как аритмии способствуют образованию тромбов в предсердиях и могут спровоцировать тромбоз сосудов головного мозга.
• Своевременное лечение болезней свертывающей системы крови, так как повышенная ее активность увеличивает вероятность тромбоза, а сниженная — риск кровоизлияния в вещество мозга.
• Регулярное УЗИ сердца для людей с протезированными сердечными клапанами. Клапанные протезы обладают тромбогенным потенциалом.

Профилактика аневризм сосудов головного мозга

 

Аневризма представляет собой мешковидную деформацию участка сосуда, которая потенциально способна разорваться и привести к геморрагическому инсульту. Это заболевание может быть врожденным, что исключает возможность профилактики. Но такие аневризмы реже проявляются клинически. Другое дело — приобретенные аневризмы, которые обычно развиваются как следствие уже знакомого нам «дуэта» из атеросклероза и гипертонической болезни. То есть профилактика совпадает с таковой для предыдущих заболеваний.

Менактра: как предотвратить менингит

Менингит — очень тяжелое инфекционное заболевание, при котором воспаляются оболочки головного мозга. Очевидно, что шутить с ним не стоит, а при его возникновении счет идет на часы. Заподозрить менингит у ребенка или взрослого можно, если:

• у пациента сильная головная боль на фоне повышенной температуры, рвота, нарушения сознания, повышенная чувствительность к свету;
• мышцы на затылке напряжены;
• присутствуют специфические именные симптомы Кернига и Брудзинского (наблюдаются далеко не всегда, рис. 4);
• на теле есть красная сыпь, не исчезающая при надавливании на нее стенкой стакана;
• у грудничка — родничок заметно выпирает за пределы черепной коробки.

Рисунок 4. Симптом Кернига — если согнуть ногу пациента в тазобедренном и коленном суставах, ему не удастся выпрямить колено. Верхний симптом Брудзинского — за прижатием подбородка к груди следует непроизвольное сгибание ног. Нижний симптом Брудзинского — сгибание одной ноги приводит к автоматическому сгибанию второй. Фото: Annals of Indian Academy of Neurology  / Open-i (CC BY-NC-SA 3.0)

Вызывать эту инфекцию могут самые разные возбудители, включая вирусы (например, вирус Коксаки или герпес), грибы и простейшие. Самыми опасными и распространенными при этом остаются бактериальные формы болезни, которые обусловлены заражением менингококком, пневмококком, гемофильной и туберкулезной палочкой. Против всех этих инфекций существуют вакцины. В России это:

• Менактра (не входит в Национальный календарь прививок, но может быть получена по ОМС).
• Превенар 13 и Пневмо 23.
• Акт-ХИБ и Хиберикс (компонент, защищающий от гемофильной палочки типа В также входит в состав вакцин Пентаксим и Инфанрикс Гекса),
• БЦЖ (доступна только для детей).

Заключение

С уверенностью можно сказать, что головной мозг — самый сложный и интересный орган человека. Многие аспекты его деятельности вызывают вопросы, на которые ученые и по сей день ищут ответы. Тот объем материала, что мы разобрали, естественно, является лишь краткой преамбулой к науке о мозге. В пределах каждого, даже самого скромного образования головного мозга, можно найти множество структур с различным строением и функциями. Мы постарались выделить ключевые моменты, чтобы создать более-менее целостную картину того, что такое наш мозг. А краткое знакомство с некоторыми заболеваниями органа позволит быть на страже его здоровья.