Он находится в мозговом отделе черепа, который защищает его от механических повреждений. Снаружи мозг покрыт тремя мозговыми оболочками. Масса мозга у взрослого человека обычно составляет около 1400-1600 г (у новорожденных его масса 330-400 г).

По строению и функциям головной мозг подразделяют на пять отделов: передний, промежуточный, средний, мозжечок и продолговатый (рис.2). Все отделы головного мозга, исключая передний мозг, составляют ствол мозга, состоящий из белого вещества, в котором имеются скопления серого вещества - ядра, являющиеся центрами различных рефлекторных актов. В соответствии с выполняемыми функциями выделяют различные чувствительнее центры, центры вегетативных функций, двигательные центры, центры психических функций и т. п.

Рис.2 . Продольный разрез головного мозга: 1 - продолговатый мозг; 2 - варолиев мост; 3 - средний мозг; 4 - промежуточный мозг; 5 - гипофиз; 6 - четверохолмие; 7 - мозолистое тело; 8 - полушарие; 9 - мозжечок; 10 - червь.

От скоплений серого вещества разных отделов головного мозга отходит 12 пар черепно-мозговых нервов: обонятельный, зрительный, лицевой, слуховой и др. Все части головного мозга связаны друг с другом и со спинным мозгом проводящими путями, благодаря чему обеспечивается функционирование центральной нервной системы как единого целого. Спинномозговой канал продолжается в головном мозге, в котором он образует четыре расширения (желудочка), заполненных жидкостью.

Продолговатый мозг - жизненно важный отдел ЦНС, представляющий собой продолжение спинного мозга. Здесь расположены центры регуляции дыхания (центры вдоха и выдоха), сердечно-сосудистой деятельности, а также центры пищеварительных (слюноотделения, отделения желудочного и поджелудочного сока, жевания, сосания, глотания и др.) и защитных рефлексов (чихания, кашля, рвоты и др.). Повреждение продолговатого мозга приводит к мгновенной смерти в результате прекращения дыхания и остановки сердца.

Проводниковая функция продолговатого мозга заключается в передаче импульсов от спинного мозга в головной и в обратном направлении.

Мозжеиок и варолиев мост образуют задний мозг. Через мост проходят нервные пути, связывающие передний и средний мозг с продолговатым и спинным. Мозжечок состоит из двух полушарий, соединенных небольшим образованием - червем. Серое вещество мозга располагается на поверхности, образуя извилистую кору, а белое вещество находится внутри мозжечка, под корой. Ядра мозжечка обеспечивают координацию движений, сохранение равновесия и позы тела, регуляцию мышечного тонуса. Поражение мозжечка сопровождается понижением тонуса мышц, исчезновением точности и направленности движений. Деятельность мозжечка связана с осуществлением безусловных рефлексов и контролируется корой больших полушарий мозга.

Средний мозг размешен между варолиевым мостом, в который переходит продолговатый мозг, и промежуточным мозгом. На верхней стороне среднего мозга лежат две пары бугорков четверохолмия, в толще которых расположено серое вещество, а на поверхности - белое. В передней паре бугорков четверохолмия находятся первичные (подкорковые) рефлекторные центры зрения, а в задней паре бугорков - первичные рефлекторные центры слуха. Они обеспечивают ориентировочные рефлекторные реакции на световые и слуховые раздражители, выражающиеся в различных движениях тела, головы, глаз в сторону нового звукового или слухового раздражителя, В среднем мозге находятся также скопления тел нервных клеток (красное ядро), принимающие участие в регуляции тонуса скелетных мышц.

Промежуточный мозг расположен над средним мозгом и под большими полушариями переднего мозга. Он имеет два главных отдела: зрительные бугры (таламус) и подбугровую область (гипоталамус). В зрительных буграх находятся нейроны, отростки которых идут к коре больших полушарий мозга. С другой стороны к ним подходят волокна проводящих путей от всех центростремительных нейронов. Поэтому ни один центростремительный импульс, откуда бы он ни шел, не может пройти к коре больших полушарий, минуя зрительные бугры. Таким образом, через эту часть ствола мозга осуществляется связь всех рецепторов с корой больших полушарий. При разрушении таламуса наблюдается полная потеря чувствительности.

В гипоталамусе находятся центры, регулирующие все виды обмена веществ (белковый, жировой, углеводный, водно-солевой), теплопродукцию и теплоотдачу (центр терморегуляции), деятельность желез внутренней секреции. В гипоталамусе расположены подкорковые центры регуляции вегетативных функций, поддержания постоянства параметров внутренней среды организма (гомеостаза). В гипоталамусе находятся также центры насыщения, голода, жажды, удовольствия. Ядра гипоталамуса участвуют в регуляции чередования сна и бодрствования.

Передний мозг - самый крупный и развитый отдел головного мозга. Он представлен большими полушариями , миндалиной, гиппокампом, базальными ганглиями и перегородками . Снаружи полушария покрыты корой - слоем серого вещества мозга, толщина которого 1,5-4,5 мм. Около 16 млрд. клеток коры полушарий размещены в шесть слоев. Они различны по форме, размерам и выполняемым функциям.

Передний мозг, prosencephalon, развивается в связи с обонятельным рецептором и вначале (у водных животных) является чисто обонятельным мозгом, rhinencephalon. С переходом животных из водной среды в воздушную роль обонятельного рецептора возрастает, так как с его помощью определяются содержащиеся в воздухе химические вещества, сигнализирующие животному о добыче, опасности и других жизненно важных явлениях природы с далекого расстояния, - дистантный рецептор. Поэтому, а также благодаря развитию и совершенствованию других анализаторов передний мозг у наземных животных сильно разрастается и превосходит другие отделы центральной нервной системы, превращаясь из обонятельного мозга в орган, управляющий всем поведением животного.

Соответственно двум основным формам поведения: 1) инстинктивному, основанному на опыте вида (безусловные рефлексы), и 2) индивидуальному, основанному на опыте индивида (условные рефлексы), в переднем мозге развиваются две группы центров: 1) базальные, или подкорковые, ядра полушарий большого мозга; 2) кора большого мозга. В эти две группы центров переднего мозга поступают все нервные импульсы и к ним протягиваются все афферентные чувствительные пути, которые (за немногими исключениями) предварительно проходят через один общий центр - таламус, thalamus. Приспособление организма к среде путем изменения обмена веществ обусловило возникновение в переднем мозге высших центров, ведающих вегетативными процессами (гипоталамус, hypothalamus).

Одни из них являются чувствительными, воспринимающими возбуждение, приходящее с периферии от разных органов. Возбуждение двигательных клеток передается через спинной мозг соответствующим органам, например мышцам. Ассоциативные клетки связывают своими отростками разные участки коры, обеспечивая связь между чувствительными и двигательными зонами коры. В результате формируется адекватная форма ответной реакции человека.

Кора больших полушарий имеет извилины и борозды, которые значительно увеличивают ее поверхность - примерно до 1700-2500 см 2 . Три самые глубокие борозды делят каждое полушарие на четыре доли: лобную, теменную, височную й затылочную. Клетки коры трех разных видов и функций размещены неравномерно в разных ее участках, благодаря чему образуются так называемые зоны (поля) коры.

Так, слуховая зона коры расположена в височных долях и воспринимает импульсы от слуховых рецепторов.

Зрительная зона лежит в затылочных долях. Она воспринимает зрительные сигналы и формирует зрительные образы.

Обонятельная зона расположена на внутренней поверхности височных долей.

Чувствительная зона (болевой, температурной, тактильной чувствительности) размещена в теменных долях; ее поражение ведет к потере чувствительности.

Двигательный центр речи лежит в лобной доле левого полушария. Самая передняя часть лобных долей коры имеет центры, участвующие в формировании личностных качеств, творческих процессов и влечений человека. В коре замыкаются условнорефлекторные связи, поэтому она является органом приобретения и накопления жизненного опыта и приспособления организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Таким образом, кора больших полушарий переднего мозга - это высший отдел ЦНС, регулирующий и координирующий работу всех органов. Он является также материальной основой психической деятельности человека.

Самостоятельная работа студентов

Тема «Локальные системы мозга и их функциональная организация»

Задание 1. Пользуясь содержанием текста «Головной мозг, его строение и функции», заполните таблицу:

Таблица 1.

Строение и функции головного мозга

Задание 2 . Используя словарь по теме «Локальные системы мозга и их функциональная организация», заполните таблицу:

Таблица 2.

Локальные системы мозга и их функциональная организация

Головной мозг, его строение и функции Строение мозга

Спинной мозг , находящийся в позвоночном столбе, регулирует простейшие автоматизированные мышечно-двигательные реакции, он переходит в продолговатый отдел головного мозга.

Головной мозг – передний отдел центральной нервной системы позвоночных, расположенный в полости черепа; главный регулятор всех жизненных функций организма и материальный субстрат его высшей нервной деятельности. Наиболее высоко головной мозг развит у человека за счет увеличения массы и усложнения строения коры больших полушарий.

Головной мозг

Снаружи головной мозг покрыт соединительнотканными оболочками, в которых проходят кровеносные сосуды. Полости мозга – желудочки –являются продолжением спинномозгового канала и заполнены жидкостью – ликвором. В головном мозге, как и в спинном, есть белое и серое вещество. Проводящие пути, связывающие головной мозг со спинным, образуют белое вещество. Они соединяют также разные отделы головного мозга. Серое вещество головного мозга располагается в виде отдельных скоплений – ядер – внутри белого вещества. Кроме того, серое вещество покрывает полушария мозга и мозжечка, образует кору больших полушарий и кору мозжечка. От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов.

Таблица 1. Отделы головного мозга

Продолговатый мозг, варолиев мост и средний мозг образуют ствол мозга.

Продолговатый мозг представляет собой продолжение спинного мозга и связывает его с вышележащими отделами головного мозга. Анатомическим положением продолговатого мозга определяется его проводниковая функция. Через продолговатый мозг проходят все восходящие и нисходящие пути, связывающие центры головного и спинного мозга. Продолговатый мозг регулирует различные процессы жизнеобеспечения в организме – ритм сердца, дыхание, кровяное давление; кашель, мигание, слезоотделение, рвота, сосание, глотание и др.

Центральную часть продолговатого мозга занимает ретикулярная формация (от лат. reticulum – сеточка) – диффузная сеть сильно ветвящихся интернейронов. Она распространяется до таламуса. Ретикулярная формация ствола мозга выполняет интегративно-координационные функции. Она участвует в регуляции возбудимости и поддержании тонуса всех отделов ЦНС, в том числе коры больших полушарий. Активность самой ретикулярной формации поддерживают импульсы, приходящие от восходящих сенсорных путей. В свою очередь, кора больших полушарий оказывает нисходящие тормозящие влияния на ретикулярную формацию ствола. Ретикулярная формация получает также нисходящие влияния от мозжечка, подкорковых ядер, лимбической системы. Ретикулярные нейроны участвуют в регуляции сердечно-сосудистой системы (в поддержании кровяного давления, в регуляции дыхания.

Мост (варолиев мост) действует как переключающий центр между отделами мозга, а также между спинным и головным мозгом и поэтому играет важную роль в интеграции. Через ядра моста кора больших полушарий оказывает влияние на мозжечок – это основной канал их связи. Варолиев мост содержит дыхательный центр, который вместе с дыхательным центром продолговатого мозга регулирует дыхание. Ретикулярная формация моста (вместе с продолговатым мозгом) участвует в регуляции тонуса мышц, поддержании позы, ориентации тела в пространстве. Здесь находятся вестибулярные ядра. В ретикулярной формации моста находятся центры, управляющие быстрыми движениями глаз – саккадами.

Констанцио Варолий (1543-1575) – итальянский анатом, профессор, лейб-медик папы Григория XIII. Выполнил большое количество исследований в области анатомии мозга и черепномозговых нервов.

Мозжечок состоит из червя и двух полушарий, поверхность которых образует сильно складчатая многослойная кора, образованная несколькими видами нейронов (клетки Пуркинье, звездчатые, корзинчатые и др.). В глубине полушарий залегают скопления нейронов – ядра. От ядер мозжечка часть волокон идет к двигательным ядрам ствола мозга, другая часть направляется к таламусу (промежуточный мозг), а через него к коре больших полушарий. Мозжечок регулирует двигательные акты. При нарушении его нормальной работы теряется способность к точным согласованным движениям и сохранению равновесия. Функции червя мозжечка связаны с вестибулярным аппаратом. К мозжечку поступает информация от других сенсорных систем: зрительной, слуховой, соматосенсорной.

Пурькинье Ян Евангелиста (1787-1869) – чешский естествоиспытатель, профессор, член-корр. Петербургской АН и пр., один из основоположников учения о клеточном строении растений и животных.

Средний мозг входит в ствол мозга, он соединяет задний мозг с передним, через него проходят все нервные пути от органов чувств к большим полушариям. К среднему мозгу относя четверохолмие и ножки мозга. Средний мозг регулирует работу органов чувств. Проявление врожденных ориентировочных рефлексов (прислушивание, всматривание). Структуры среднего мозга участвуют в регуляции движений и мышечного тонуса, регуляции актов жевания, глотания, их последовательности, обеспечивают точные движения рук, например, при письме. Ядра передних бугров четверохолмия являются первичными зрительными подкорковыми центрами, ядра задних бугорков – слуховыми . Нейроны передних бугров четверохолмия реагируют на смену света и темноты, с этой частью мозга связан поворот головы в направлении зрительного и слухового стимулов.

В среднем мозге находится продолжающееся из продолговатого мозга образование – ретикулярная формация . Импульсы от органов чувств как бы заряжают эту формацию, и она оказывает активизирующее (тонизирующее) влияние на деятельность головного мозга. Ретикулярная формация среднего мозга играет важную роль в регуляции бодрствования и состояния непроизвольного внимания.

Промежуточный мозг – расположен над средним мозгом. Включает в себя таламус (зрительный бугор), гипоталамус (подбугорную область), надбугорную область, лимбическую систему и контролирует разные виды чувствительности (соматическую, болевую, зрение, слух), сложные витальные (жизненно важные) реакции, питание, защиту, размножение, психические реакции (сон, память), поддержание гомеостаза. С промежуточным мозгом структурно и функционально связаны две железы внутренней секреции – гипофиз и эпифиз.

Таламус – сложное полифункциональное образование, включающее специфические ядра, где переключается афферентация от органов чувств в соответствующие области коры больших полушарий, ассоциативные ядра, где эта афферентация взаимодействует и частично обрабатывается, и неспецифические ядра, через которые проходят импульсные потоки из ретикулярной формации. Эти группы ядер связаны между собой и системой двусторонних связей с большими полушариями. Таламус связан с ретикулярной формацией ствола мозга, гипоталамусом и корой больших полушарий. Строение и многочисленные связи таламуса обеспечивают его участие в организации сложных двигательных реакций, таких как сосание, жевание, глотание, смех и др.

Гипоталамус – центр регуляции деятельности внутренних органов, эндокринной системы, обмена веществ, температуры тела, цикла «бодрствование – сон». Гипоталамус через гипофиз управляет работой желез внутренней секреции и благодаря этому участвует в регуляции эмоций и формировании мотиваций.

Подкорковые образования, регулируя врожденную безусловно-рефлекторную деятельность, являются областью тех процессов, которые субъективно ощущаются в виде эмоций.

Структуры мозга человека содержат «опыт», накопленные в процессе эволюционного развития.

Конечный мозг: базальные ганглии (ядра) и кора больших полушарий.

Базальные ганглии – комплекс подкорковых ядер, погруженный в белое вещество больших полушарий и окруженный волокнами, связывающими их с корой больших полушарий.

Особенно развита у человека кора больших полушарий – орган высших психических функций. Кора больших полушарий представляет собой слой серого вещества, образованный скоплениями нейронов. В коре каждого из полушарий выделяют 4 доли или области: лобную, теменную, височную и затылочную. Они делятся на более мелкие поля, отличные друг от друга по своей структуре и назначению. В соответствии с наиболее распространенной классификацией, предложенной К.Бродманом, кору головного мозга делят на 11 областей и 52 поля.

Разные поля коры характеризуются особенностями нейрохимического состава. Так, норадреналин встречается в нейронах коры повсюду, но больше его в соматосенсорной коре. Он играет особую роль в восприятии тактильной информации. Вещества, усиливающие накопление норадреналина в нейронах (например, кокаин), могут вызвать галлюцинации. Другое вещество – дофамин – в больших количествах обнаружено в передних отделах лобной доли, в префронтальном поле.

В лобной доле расположена зона устной речи, центры эмоций, памяти; центр логического мышления, координирует двигательные механизмы речи.

В теменной – центры кожно-мышечного восприятия, пространственная ориентация, память, связанная с речью и обучением, центр соматической чувствительности.

В височной – центры слухового восприятия, контроль речи, пространственный анализ, центр памяти.

В затылочной – центры зрительного восприятия.

Функциональные зоны коры. Особенностью их организации является то, что сигналы от рецепторов проецируются не на один нейрон, а на группу нейронов. В результате сигнал фокусируется не только в одной точке (в одном поле), а распространяется на некоторое расстояние и захватывает совокупность нейронов. Это обеспечивает анализ сигнала и возможность его передачи в другие структуры мозга. Их первичных сенсорных зон импульсы распространяются к ассоциативным и моторным областям.

Сенсорные зоны коры получают специфическую сенсорную информацию: зрительную (затылочная), слуховую (височная), мотасенсорную и вкусовую (теменная). Соматосенсорная зона коры – область мышечной и кожной чувствительности – располагается в заднецентральной извилине, позади центральной борозды. При ее раздражении возникает ощущение прикосновения, покалывания, онемения. Самую большую площадь занимает сенсорная область руки, а затем голосового аппарата и лица, наименьшие размеры имеют сенсорные области туловища, бедра, голени, т.е. области с более низкой чувствительностью.

Схема Пенфилда. Уильбер Грейвс Пенфилд (1891-1976, Нобелевская премия, канадский невролог и нейрохирург) совместно с И. Рамуссеном создал знаменитые рисунки: «Чувствительный «гомонкулюс» и «Двигательный «гомонкулюс» – корковый центр общей чувствительности и двигательная область коры больших полушарий.

«Homúnculus» лат. – человечек, по представлениям средневековых алхимиков – некое существо, которое можно получить искусственно (в колбе).

 Сенсорная зрительная кора расположена в затылочной области коры.

 Сенсорная слуховая зона находится в височной области.

 Зона вкусовых ощущений располагается в теменной области.

 Зона обонятельной чувствительности располагается в старой коре .

Моторные (двигательные, афферентные) зоны находятся в переднецентральной извилине лобной доли.

Ассоциативные зоны получают импульсы от всех зон коры. К ассоциативной относится лимбическая кора. Лимбическая система мозга интегрирует три вида информации: 1) о работе внутренних органов, 2) от чувствительных, двигательных и ассоциативных зон коры, 3) от обонятельных рецепторов.

Основной структурой больших полушарий является новая кора, покрывающая их поверхность. В глубине больших полушарий располагается старая кора – гиппокамп и различные крупные ядерные образования (базальные ганглии), связанные с осуществлением психических функций. Существует также древняя кора, имеющая всего один слой клеток, не полностью отделенный от подкорковых структур. Площадь новой, старой и древней коры: ~ 96% , ~ 3% , ~ 1%.