HUMAN BRAIN, organ, ki koordinira in ureja vse vitalne funkcije telesa in nadzoruje vedenje. Vse naše misli, čustva, občutki, želje in gibi so povezani z delom možganov, in če ne deluje, gre oseba v vegetativno stanje: izgubi se sposobnost za kakršna koli dejanja, občutke ali reakcije na zunanje vplive. Ta članek se osredotoča na človeške možgane, ki so bolj kompleksni in bolj organizirani kot možgani živali. Vendar pa obstajajo pomembne podobnosti v strukturi človeških možganov in drugih sesalcev, kot tudi večina vretenčarjev.
Osrednji živčni sistem (CNS) je sestavljen iz možganov in hrbtenjače. To je povezano z različnimi deli telesa s perifernimi živci - motoričnimi in senzoričnimi. Glej tudi NERVAJSKI SISTEM.
Možgani so simetrična struktura, kot večina drugih delov telesa. Ob rojstvu je teža približno 0,3 kg, pri odraslem pa pribl. 1,5 kg. Pri zunanjem pregledu možganov pozornost pritegnejo dve veliki polobli, ki skrivata globlje formacije. Površina polobli je prekrita z utori in zvitki, ki povečujejo površino skorje (zunanji sloj možganov). Za možganom je postavljena površina, ki je bolj tanko rezana. Pod velikimi polobli je možgansko deblo, ki prehaja v hrbtenjačo. Živci zapustijo trup in hrbtenjačo, vzdolž katerih se informacije prenašajo iz notranjih in zunanjih receptorjev v možgane, v nasprotni smeri pa se signali pošljejo v mišice in žleze. 12 parov lobanjskih živcev se odmika od možganov.
V možganih se razlikuje siva snov, ki jo sestavljajo predvsem telesa živčnih celic in tvorijo skorjo, bela snov - živčna vlakna, ki tvorijo prevodne poti (trakove), ki povezujejo različne dele možganov, in tvorijo živce, ki presegajo centralni živčni sistem in gredo v različnih organov.
Možgani in hrbtenjača so zaščiteni s kostnimi primeri - lobanjo in hrbtenico. Med snovjo možganov in koščenimi stenami so tri lupine: zunanja - dura mater, notranja - mehka, in med njimi - tanek arahnoid. Prostor med membranami je napolnjen s cerebrospinalno (cerebrospinalno) tekočino, ki je po sestavi podobna krvni plazmi, ki se proizvaja v intracerebralnih votlinah (možganskih prekatih) in kroži v možganih in hrbtenjači ter ji zagotavlja hranila in druge dejavnike, potrebne za vitalno aktivnost.
Oskrbo možganov s krvjo zagotavljajo predvsem karotidne arterije; na dnu možganov so razdeljeni na velike veje, ki gredo v različne odseke. Čeprav je teža možganov le 2,5% telesne teže, nenehno, podnevi in ponoči, prejme 20% krvi, ki kroži v telesu in s tem tudi kisika. Energetske zaloge možganov so zelo majhne, zato je zelo odvisna od oskrbe s kisikom. Obstajajo zaščitni mehanizmi, ki lahko podpirajo možganski pretok krvi v primeru krvavitve ali poškodbe. Značilnost možganske cirkulacije je tudi prisotnost ti. krvno-možgansko pregrado. Sestavljen je iz več membran, ki omejujejo prepustnost žilnih sten in pretok mnogih spojin iz krvi v snov možganov; ta pregrada tako opravlja zaščitne funkcije. Na primer, mnoge zdravilne učinkovine ne prodrejo skozi to zdravilo.
Možganske celice
Celice CNS imenujemo nevroni; njihova funkcija je obdelava informacij. V človeških možganih od 5 do 20 milijard nevronov. Struktura možganov vključuje tudi glijalne celice, približno 10-krat več kot nevroni. Glia zapolnjuje prostor med nevroni, oblikuje podporni okvir živčnega tkiva in opravlja tudi presnovne in druge funkcije.
Nevron, tako kot vse druge celice, je obdan z polprepustno (plazemsko) membrano. Dve vrsti procesov odstopata od celičnega telesa - dendriti in aksoni. Večina nevronov ima veliko razvejanih dendritov, vendar samo en akson. Dendriti so ponavadi zelo kratki, dolžina aksona pa je od nekaj centimetrov do nekaj metrov. Telo nevrona vsebuje jedro in druge organele, enako kot v drugih celicah telesa (glej tudi CELL).
Živčni impulzi.
Prenos informacij v možganih, kot tudi v živčni sistem kot celoto, poteka s pomočjo živčnih impulzov. Razprostirajo se v smeri od celičnega telesa do terminalnega dela aksona, ki se lahko razcepi in oblikuje niz koncev v stiku z drugimi nevroni skozi ozko režo, sinapso; prenos impulzov skozi sinapso posredujejo kemične snovi - nevrotransmiterji.
Živčni impulz običajno izvira iz dendritov - tankih vejnih procesov nevrona, ki so specializirani za pridobivanje informacij od drugih nevronov in ga prenašajo v telo nevrona. Na dendritih in v manjšem številu je na tisočih sinaps na celičnem telesu; gre skozi aksonske sinapse, ki prenašajo informacije iz telesa nevrona, ga prenašajo na dendrite drugih nevronov.
Konec aksona, ki tvori presinaptični del sinapse, vsebuje majhne mehurčke z nevrotransmiterjem. Ko impulz doseže presinaptično membrano, se nevrotransmiter iz mehurčka sprosti v sinaptično razcepko. Konec aksona vsebuje samo eno vrsto nevrotransmiterja, pogosto v kombinaciji z eno ali več vrstami nevromodulatorjev (glej spodaj Nevrokemija možganov).
Nevrotransmiter, ki se sprosti iz presinaptične membrane aksona, se veže na receptorje na dendritih postsinaptičnega nevrona. Možgani uporabljajo različne nevrotransmiterje, od katerih je vsak povezan s posebnim receptorjem.
Receptorji na dendritih so povezani s kanali v polprepustni postsinaptični membrani, ki nadzoruje gibanje ionov skozi membrano. V mirovanju ima nevron električni potencial 70 milivoltov (potencial mirovanja), medtem ko je notranja stran membrane negativno nabita glede na zunanji. Čeprav obstajajo različni mediatorji, imajo vsi stimulativni ali zaviralni učinek na postsinaptični nevron. Spodbujevalni učinek se doseže s povečanjem pretoka določenih ionov, predvsem natrija in kalija, skozi membrano. Posledično se zmanjša negativni naboj notranje površine - pride do depolarizacije. Zavorni učinek nastane predvsem zaradi spremembe v pretoku kalija in klorida, zaradi česar negativni naboj notranje površine postane večji kot v mirovanju in pride do hiperpolarizacije.
Funkcija nevrona je, da integrira vse vplive, ki jih zaznavamo skozi sinapse na svojem telesu in dendritih. Ker so ti vplivi lahko ekscitatorni ali zaviralni in se ne ujemajo v času, mora nevron izračunati skupni učinek sinaptične aktivnosti kot funkcijo časa. Če ekscitacijski učinek prevladuje nad zaviralno in membranska depolarizacija presega mejno vrednost, se aktivira določen del nevronske membrane - v območju osnove aksona (aksonovega gomolja). Tu se zaradi odpiranja kanalov za natrijeve in kalijeve ione pojavlja akcijski potencial (živčni impulz).
Ta potencial se razteza še vzdolž aksona do konca s hitrostjo od 0,1 m / s do 100 m / s (večja je akson, večja je hitrost prevoda). Ko akcijski potencial doseže konec aksona, se aktivira druga vrsta ionskih kanalov, odvisno od potencialne razlike, kalcijevih kanalov. Po njihovem mnenju kalcij vstopa v akson, kar vodi v mobilizacijo veziklov z nevrotransmiterjem, ki se približa presinaptični membrani, združi z njim in sprosti nevrotransmiter v sinapso.
Mielinske in glialne celice.
Mnogi aksoni so prekriti z mielinsko ovojnico, ki jo tvorijo večkrat zvite membrane membrane celic glije. Mielin je sestavljen predvsem iz lipidov, ki dajejo značilen videz beli snovi v možganih in hrbtenjači. Zahvaljujoč mielinskemu plašču se hitrost izvajanja akcijskega potenciala vzdolž aksona povečuje, saj se lahko ioni premikajo skozi aksonsko membrano le na mestih, ki jih ne pokriva mielin - tako imenovani prestrezanje Ranvier. Med prestrezanjem potekajo impulzi vzdolž mielinskega plašča preko električnega kabla. Odprtje kanala in prehod ionov skozi njo traja nekaj časa, odprava konstantnega odpiranja kanalov in omejitev njihovega obsega na majhna membranska področja, ki jih mielin ne pokriva, pospeši prevodnost impulzov vzdolž aksona za približno 10-krat.
Le del glialnih celic sodeluje pri tvorbi mielinske ovojnice živcev (Schwannove celice) ali živčnih traktov (oligodendrociti). Veliko bolj številne glijske celice (astrociti, mikrogliociti) opravljajo druge funkcije: tvorijo podporno okostje živčnega tkiva, zagotavljajo njegove presnovne potrebe in okrevajo po poškodbah in okužbah.
KAKO DELUJE MOŽGAN
Preberite enostaven primer. Kaj se zgodi, ko na mizo vzamemo svinčnik? Svetloba, ki se odbija od svinčnika, se osredotoča na oko z lečo in je usmerjena v mrežnico, kjer se pojavi slika svinčnika; zaznavajo ga ustrezne celice, iz katerih signal preide v glavno senzorično oddajno jedro možganov, ki se nahaja v talamusu (vidnem tuberku), večinoma v tistem delu, ki se imenuje lateralno genikulno telo. Obstajajo številni nevroni, ki se odzivajo na porazdelitev svetlobe in teme. Aksoni nevronov lateralnega kolenastega telesa gredo v primarno vidno skorjo, ki se nahaja v okcipitalnem režu velikih polobel. Impulzi, ki prihajajo iz talamusa v ta del skorje, se spremenijo v kompleksno zaporedje izpustov kortikalnih nevronov, od katerih se nekateri odzovejo na mejo med svinčnikom in mizo, drugi pa na vogale v sliki svinčnika itd. Podatki o aksonih iz primarne vidne skorje vstopajo v asociativno vizualno skorjo, kjer poteka prepoznavanje vzorcev, v tem primeru svinčnik. Priznavanje v tem delu skorje temelji na predhodno pridobljenem znanju zunanjih obrisov objektov.
Načrtovanje gibanja (tj. Jemanje svinčnika) se verjetno zgodi v možganski skorji velikih polobel. V istem predelu korteksa se nahajajo motorni nevroni, ki dajejo ukaze mišicam roke in prstov. Pristop roke do svinčnika je pod nadzorom vizualnega sistema in interoreceptorjev, ki zaznavajo položaj mišic in sklepov, informacija, iz katere vstopa v osrednji živčni sistem. Ko v roki vzamemo svinčnik, nam receptorji na konicah prstov, ki zaznavajo pritisk, povejo, če prsti dobro držijo svinčnik in kakšen napor bi ga moral držati. Če želimo napisati svoje ime s svinčnikom, moramo aktivirati druge informacije, shranjene v možganih, ki zagotavljajo to bolj kompleksno gibanje, in vizualna kontrola bo pomagala povečati njeno natančnost.
V zgornjem primeru je razvidno, da izvajanje dokaj preprostega dejanja vključuje obsežne dele možganov, ki se raztezajo od skorje do podkortikalnih regij. Z bolj kompleksnim vedenjem, povezanim z govorom ali razmišljanjem, se aktivirajo drugi nevronski krogi, ki zajemajo še obsežnejša področja možganov.
GLAVNI DELI MOŽNOSTI
Možgane lahko razdelimo v tri glavne dele: prednji mož, možgansko deblo in mali možgani. V predelu možganov se izločajo možganske poloble, talamus, hipotalamus in hipofiza (ena najpomembnejših nevroendokrinih žlez). Možgansko deblo je sestavljeno iz medulla oblongata, ponsa (pons) in srednjega možganja.
Velike poloble
- največji del možganov, komponenta pri odraslih približno 70% njene teže. Običajno so poloble simetrične. Povezane so z masivnim snopom aksonov (corpus callosum), ki zagotavljajo izmenjavo informacij.
Vsaka hemisfera je sestavljena iz štirih rež: frontalnega, parietalnega, časovnega in okcipitalnega. V skorji čelnih rež se nahaja središče, ki uravnava lokomotorno aktivnost, verjetno pa tudi centre za načrtovanje in predvidevanje. V skorji parietalnih rež, ki se nahajajo za frontalnim, obstajajo območja telesnih občutkov, vključno z občutkom dotika in občutkom sklepov in mišic. Vstran do parietalnega režnja se navezuje na časovno, v katerem se nahaja primarna slušna skorja, pa tudi na središča govora in druge višje funkcije. Zadnji del možganov zaseda okcipitalni reženj, ki se nahaja nad majhnim mozgom; njegovo lubje vsebuje območja vizualnih občutkov.
Območja skorje, ki niso neposredno povezana z regulacijo gibov ali analizo senzoričnih informacij, se imenujejo asociativni korteks. V teh specializiranih conah nastajajo asociativne povezave med različnimi območji in deli možganov in informacije, ki prihajajo iz njih, so integrirane. Asociativni korteks zagotavlja tako kompleksne funkcije, kot so učenje, spomin, govor in razmišljanje.
Subkortikalne strukture.
Pod skorjo ležijo številne pomembne možganske strukture ali jedra, ki so skupine nevronov. Med njimi so talamus, bazalni gangliji in hipotalamus. Talamus je glavno senzorično oddajno jedro; prejme informacije od čutov in jih nato preusmeri v ustrezne dele čutilne skorje. Obstajajo tudi nespecifične cone, ki so povezane s skoraj celotno skorjo in verjetno zagotavljajo procese njene aktivacije in ohranjanja budnosti in pozornosti. Bazalni gangliji so niz jeder (tako imenovana lupina, bleda krogla in nagnjeno jedro), ki sodelujejo pri regulaciji koordiniranih gibov (začetek in ustavitev).
Hipotalamus je majhno območje na dnu možganov, ki leži pod talamusom. Hipotalamus je bogat s krvjo in je pomembno središče, ki nadzoruje homeostatske funkcije telesa. Proizvaja snovi, ki uravnavajo sintezo in sproščanje hipofiznih hormonov (glej tudi HYPOPHYSIS). V hipotalamusu je veliko jeder, ki opravljajo specifične funkcije, kot so uravnavanje metabolizma vode, porazdelitev shranjene maščobe, telesna temperatura, spolno vedenje, spanje in budnost.
Možgansko steblo
na dnu lobanje. Povezuje hrbtenjačo s prednjim možkom in je sestavljena iz podolgovate medule, ponsa, sredine in diencefalona.
Skozi srednji in vmesni možgani, pa tudi skozi celotno deblo, preidejo motorne poti, ki vodijo do hrbtenjače, pa tudi nekatere občutljive poti od hrbtenjače do preležnih delov možganov. Pod njim je most, ki ga živčna vlakna povezujejo z majhnim mozgom. Najnižji del trupa - medulla - neposredno prehaja v hrbtenjačo. V podolgovatih delcih se nahajajo centri, ki uravnavajo delovanje srca in dihanje, odvisno od zunanjih okoliščin, ter nadzorujejo krvni tlak, želodčno in črevesno gibljivost.
Na ravni trupa se križajo poti, ki povezujejo vsako možgansko hemisfero s cerebelumom. Zato vsaka od polobli nadzoruje nasprotno stran telesa in je povezana z nasprotno poloblo majhnega mozga.
Mali možgani
se nahaja pod okcipitalnimi režami možganske poloble. Skozi poti mostu je povezan z nadrejenimi deli možganov. Mali možgani uravnavajo subtilne avtomatske gibe, usklajujejo delovanje različnih mišičnih skupin pri izvajanju stereotipnih vedenjskih dejanj; tudi stalno nadzoruje položaj glave, trupa in okončin, tj. ohranjanje ravnovesja. Po najnovejših podatkih ima možgani zelo pomembno vlogo pri oblikovanju motoričnih sposobnosti, ki pomagajo zapomniti zaporedje gibov.
Drugi sistemi.
Limbični sistem je široko omrežje med seboj povezanih možganskih regij, ki uravnavajo čustvena stanja ter zagotavljajo učenje in spomin. Jedra, ki tvorijo limbični sistem, vključujejo amigdalo in hipokampus (vključen v temporalni lobe), pa tudi hipotalamus in tako imenovano jedro. transparentni septum (v podkožnih predelih možganov).
Retikularna tvorba je mreža nevronov, ki se raztezajo po celotnem trupu do talamusa in so nadalje povezani z obsežnimi področji možganske skorje. Sodeluje pri uravnavanju spanja in budnosti, ohranja aktivno stanje skorje in prispeva k žarišču pozornosti na določene predmete.
ELEKTRIČNA DEJAVNOST MOŽNOSTI
S pomočjo elektrod, nameščenih na površino glave ali vnesenih v snov možganov, je mogoče določiti električno aktivnost možganov zaradi izpustov njenih celic. Zapisovanje električne aktivnosti možganov z elektrodami na površini glave se imenuje elektroencefalogram (EEG). Ne dovoljuje beleženja praznjenja posameznega nevrona. Samo zaradi sinhroniziranega delovanja tisočev ali milijonov nevronov se na zabeleženi krivulji pojavijo opazne oscilacije (valovi).
S stalno registracijo na EEG se odkrivajo ciklične spremembe, ki odražajo splošno raven aktivnosti posameznika. V stanju aktivne budnosti EEG zajame nizke amplitude ne-ritmičnih beta valov. V stanju sproščene budnosti z zaprtimi očmi prevladujejo alfa valovi s frekvenco 7–12 ciklov na sekundo. Pojav spanja se kaže v pojavu počasnih valov z visoko amplitudo (delta valovi). V času sanjanja se na EEG-u ponovno pojavijo beta valovi, na podlagi EEG-ja pa se lahko ustvari napačen vtis, da je oseba budna (od tod tudi izraz »paradoksalen spanec«). Sanje pogosto spremljajo hitri gibi oči (z zaprtimi vekami). Zato sanjanje imenujemo tudi spanje s hitrimi gibi oči (glej tudi SLEEP). EEG vam omogoča diagnosticiranje nekaterih možganskih bolezni, zlasti epilepsije (glej EPILEPSY).
Če registrirate električno aktivnost možganov med delovanjem določenega dražljaja (vizualnega, slušnega ali otipnega), lahko prepoznate tako imenovano. evocirani potenciali - sinhroni izpusti določene skupine nevronov, ki nastanejo kot odziv na specifične zunanje spodbude. Študija evociranih potencialov je omogočila pojasnitev lokalizacije možganskih funkcij, zlasti povezavo funkcije govora z določenimi področji časovnih in čelnih rež. Ta študija prav tako pomaga oceniti stanje senzoričnih sistemov pri bolnikih z zmanjšano občutljivostjo.
MOČNA NEUROHEMIJA
Najpomembnejši nevrotransmitorji v možganih so acetilholin, noradrenalin, serotonin, dopamin, glutamat, gama-aminobutirna kislina (GABA), endorfini in enkefalini. Poleg teh dobro znanih snovi verjetno v možganih delujejo tudi številne druge, ki še niso bile raziskane. Nekateri nevrotransmitorji delujejo samo na nekaterih delih možganov. Tako se endorfini in enkefalini nahajajo le v poteh, ki izvajajo bolečine. Drugi mediatorji, kot je glutamat ali GABA, so bolj razširjeni.
Delovanje nevrotransmiterjev.
Kot smo že omenili, nevrotransmiterji, ki delujejo na postsinaptično membrano, spremenijo prevodnost ionov. Pogosto se to zgodi z aktivacijo v postsinaptičnem nevronu drugega sistema "mediatorja", na primer cikličnega adenozin monofosfata (cAMP). Delovanje nevrotransmiterjev se lahko spremeni pod vplivom drugega razreda nevrokemičnih snovi - peptidnih neuromodulatorjev. Osvobojene s presinaptično membrano istočasno z mediatorjem, lahko povečajo ali drugače spremenijo učinek mediatorjev na postsinaptično membrano.
Nedavno odkrit endorfin-enkefalinski sistem je pomemben. Enkefalini in endorfini so majhni peptidi, ki zavirajo prevajanje bolečinskih impulzov z vezavo na receptorje v osrednjem živčevju, vključno v višjih conah možganske skorje. Ta družina nevrotransmitorjev zavira subjektivno dojemanje bolečine.
Psihoaktivne droge
- snovi, ki se lahko specifično vežejo na določene receptorje v možganih in povzročajo spremembe v vedenju. Opredelili so več mehanizmov njihovega delovanja. Nekateri vplivajo na sintezo nevrotransmiterjev, drugi - na kopičenje in sproščanje iz sinaptičnih veziklov (npr. Amfetamin povzroča hitro sproščanje noradrenalina). Tretji mehanizem je, da se veže na receptorje in posnema delovanje naravnega nevrotransmiterja, na primer učinek LSD (dietilamid lizergične kisline) je mogoče pojasniti z njegovo sposobnostjo, da se veže na serotoninske receptorje. Četrti tip delovanja zdravila je blokada receptorjev, t.j. antagonizem z nevrotransmiterji. Takšni široko uporabljani antipsihotiki kot fenotiazini (npr. Klorpromazin ali aminazin) blokirajo dopaminske receptorje in s tem zmanjšajo učinek dopamina na postsinaptične nevrone. Nazadnje, zadnji skupni mehanizem delovanja je zaviranje inaktivacije nevrotransmiterjev (mnogi pesticidi preprečujejo inaktivacijo acetilholina).
Že dolgo je znano, da morfin (prečiščen proizvod iz opijevega maka) nima le izrazitega analgetskega (analgetičnega) učinka, ampak tudi sposobnost povzročanja evforije. Zato se uporablja kot zdravilo. Delovanje morfina je povezano z njegovo sposobnostjo, da se veže na receptorje na človeškem sistemu endorfina-enkefalina (glejte tudi DROG). To je le eden od mnogih primerov dejstva, da je kemična snov drugačnega biološkega izvora (v tem primeru rastlinskega izvora) sposobna vplivati na delovanje možganov živali in ljudi, v interakciji s specifičnimi nevrotransmitorskimi sistemi. Drug dobro znani primer je kurare, pridobljen iz tropske rastline, ki lahko blokira acetilholinske receptorje. Indijanci Južne Amerike so namazali kurare, s svojim paralizirnim učinkom, povezanim z blokado živčno-mišične transmisije.
ŠTUDIJE MOŽGANOV
Raziskovanje možganov je težko iz dveh glavnih razlogov. Prvič, možganom, ki so varno zaščiteni z lobanjo, ni mogoče neposredno dostopati. Drugič, nevroni možganov se ne regenerirajo, zato lahko vsaka intervencija povzroči nepopravljivo škodo.
Kljub tem težavam so raziskovanje možganov in nekatere oblike njegovega zdravljenja (predvsem nevrokirurške intervencije) znane že od antičnih časov. Arheološke najdbe kažejo, da je človek že v antiki zlomil lobanjo, da je dobil dostop do možganov. Posebej intenzivno raziskovanje možganov je potekalo v vojnih obdobjih, ko je bilo mogoče opaziti različne poškodbe glave.
Poškodbe možganov zaradi poškodbe spredaj ali poškodbe v miru je vrsta eksperimenta, ki uničuje določene dele možganov. Ker je to edina možna oblika "eksperimenta" na človeških možganih, je bila še ena pomembna metoda raziskav poskusi na laboratorijskih živalih. Če opazujemo vedenjske ali fiziološke posledice poškodbe določene možganske strukture, lahko presodimo njeno funkcijo.
Električna aktivnost možganov pri poskusnih živalih je zabeležena z uporabo elektrod, nameščenih na površini glave ali možganov ali vnesenih v snov možganov. Tako je mogoče določiti aktivnost majhnih skupin nevronov ali posameznih nevronov, kot tudi identificirati spremembe ionskih tokov skozi membrano. S pomočjo stereotaktične naprave, ki omogoča vstop v elektrodo na določeni točki v možganih, se preverijo njeni nedostopni globinski deli.
Drugi pristop je odstraniti majhna območja živega možganskega tkiva, po tem pa se njegov obstoj ohranja kot rezina v hranilnem mediju ali pa se celice ločijo in preučijo v celičnih kulturah. V prvem primeru lahko raziščete interakcijo nevronov, v drugem - aktivnost posameznih celic.
Pri proučevanju električne aktivnosti posameznih nevronov ali njihovih skupin na različnih področjih možganov se ponavadi najprej zabeleži začetna aktivnost, nato se določi učinek določenega učinka na funkcijo celic. Po drugi metodi se skozi vsajeno elektrodo nanese električni impulz, da se umetno aktivirajo najbližji nevroni. Tako lahko preučite učinke nekaterih področij možganov na druga področja. Ta metoda električne stimulacije je bila koristna pri preučevanju sistemov aktiviranja matičnih celic, ki potekajo skozi srednji možgani; Uporablja se tudi, ko poskuša razumeti, kako se procesi učenja in spomina odvijajo na sinaptični ravni.
Pred sto leti je postalo jasno, da so funkcije leve in desne hemisfere različne. Francoski kirurg P. Brock, ki je opazoval bolnike z možgansko kapjo, je ugotovil, da so le bolniki s poškodbo leve hemisfere imeli govorno motnjo. Nadaljnje študije o specializaciji polobli so se nadaljevale z drugimi metodami, na primer s snemanjem EEG in evociranimi potenciali.
V zadnjih letih so se za pridobivanje slik (vizualizacij) možganov uporabljale kompleksne tehnologije. Tako je računalniška tomografija (CT) revolucionirala klinično nevrologijo, kar je omogočilo pridobitev podrobne (večplastne) in vivo podobe možganskih struktur. Druga slikovna metoda - pozitronska emisijska tomografija (PET) - daje sliko o presnovni aktivnosti možganov. V tem primeru se v osebo vnaša kratkotrajni radioizotop, ki se nabira v različnih delih možganov, in bolj kot je njihova metabolična aktivnost višja. S pomočjo PET je bilo tudi dokazano, da so govorne funkcije večine pregledanih oseb povezane z levo hemisfero. Ker možgani delujejo z velikim številom vzporednih struktur, PET zagotavlja takšne informacije o možganskih funkcijah, ki jih ni mogoče doseči z eno samo elektrodo.
Praviloma se raziskave možganov izvajajo s kombinacijo metod. Na primer, ameriški nevrobiolog R. Sperri z zaposlenimi je uporabljen kot postopek zdravljenja za zmanjšanje korpusnega žleza (snop aksonov, ki povezujejo obe polobli) pri nekaterih bolnikih z epilepsijo. Kasneje je bila pri teh bolnikih z razcepljenimi možgani raziskana hemisferična specializacija. Ugotovljeno je bilo, da je za govorne in druge logične in analitične funkcije odgovorna prevladujoča prevladujoča (ponavadi leva) polobla, medtem ko nedominantna hemisfera analizira prostorsko-časovne parametre zunanjega okolja. Torej se aktivira, ko poslušamo glasbo. Mozaična slika možganske aktivnosti kaže na to, da so v korteksu in podkožnih strukturah številna specializirana področja; hkratno delovanje teh področij potrjuje koncept možganov kot računalniške naprave z vzporedno obdelavo podatkov.
S prihodom novih raziskovalnih metod se bodo verjetno spremenile ideje o možganskih funkcijah. Uporaba naprav, ki nam omogočajo, da pridobimo "zemljevid" presnovne aktivnosti različnih delov možganov, kot tudi uporabo molekularnih genetskih pristopov, bi morali poglobiti naše poznavanje procesov, ki se pojavljajo v možganih. Glej tudi neuropsihologija.
PRIMERJALNA ANATOMIJA
Pri različnih vrstah vretenčarjev so možgani izjemno podobni. Če primerjamo na ravni nevronov, ugotovimo izrazito podobnost značilnosti, kot so uporabljeni nevrotransmiterji, nihanja koncentracij ionov, tipi celic in fiziološke funkcije. Temeljne razlike so odkrite le v primerjavi z nevretenčarji. Nevronični nevroni so veliko večji; pogosto so med seboj povezani ne s kemikalijami, temveč z električnimi sinapami, ki jih v človeških možganih redko najdemo. V živčnem sistemu nevretenčarjev so odkriti nekateri nevrotransmiterji, ki niso značilni za vretenčarje.
Med vretenčarji se razlike v strukturi možganov nanašajo predvsem na razmerje med posameznimi strukturami. Pri oceni podobnosti in razlik v možganih rib, dvoživk, plazilcev, ptic, sesalcev (vključno z ljudmi) je mogoče izpeljati več splošnih vzorcev. Prvič, vse te živali imajo enako strukturo in funkcije nevronov. Drugič, struktura in funkcije hrbtenjače in možganskega debla so zelo podobne. Tretjič, razvoj sesalcev spremlja izrazito povečanje kortikalnih struktur, ki dosežejo največji razvoj pri primatih. Pri dvoživkah je skorja le majhen del možganov, pri ljudeh pa prevladujoča struktura. Vendar pa se domneva, da so načela delovanja možganov vseh vretenčarjev skoraj enaka. Razlike so odvisne od števila interneuronskih povezav in interakcij, ki so višje, bolj so kompleksni možgani. Glejte tudi PRIMERJAVA ANATOMIJE.
Človeški možgani
Človeški možgani (lat. Encephalon) so organ centralnega živčnega sistema, sestavljen iz številnih med seboj povezanih živčnih celic in njihovih procesov.
Človeški možgani zavzemajo skoraj celotno votlino možganske kranialne regije, katere kosti varujejo možgane pred zunanjimi mehanskimi poškodbami. V procesu rasti in razvoja so možgani v obliki lobanje.
Vsebina
Brain mass [uredi]
Masa možganov normalnih ljudi se giblje od 1000 do več kot 2000 gramov, kar je v povprečju približno 2% telesne teže. Možgani moških imajo povprečno težo 100-150 gramov več kot možgani žensk [1]. Splošno prepričanje je, da so duševne sposobnosti osebe odvisne od mase možganov: večja je možganska masa, bolj je nadarjena oseba. Vendar pa je očitno, da to ni vedno tako [2]. Na primer, možgani I. S. Turgeneva so tehtali leta 2012, možgani Anatola Francije - 1017 g. Najtežji možgani - 2850 g - so našli pri posamezniku, ki je imel epilepsijo in idiotizem [3]. Njegovi možgani so bili funkcionalno slabši. Torej ni neposredne povezave med maso možganov in mentalnimi sposobnostmi posameznika. Vendar pa so v velikih vzorcih številne študije pokazale pozitivno korelacijo med možgansko maso in mentalnimi sposobnostmi, pa tudi med maso določenih regij možganov in različnimi kognitivnimi sposobnostmi [4] [5].
Stopnjo razvoja možganov lahko ocenjujemo zlasti z razmerjem med maso hrbtenjače in možgani. Torej je pri mačkah 1: 1, pri psih 1: 3, pri nižjih opicah 1:16, pri ljudeh je 1:50. V ljudeh zgornjega paleolitika so bili možgani opazno (10–12%) večji od možganov modernega človeka [6] - 1: 55–1: 56.
Struktura možganov [uredi]
Volumen človeških možganov je 91-95% zmogljivosti lobanje. V možganih je pet oddelkov: medulla, posterior, ki vključuje most in mali možgani, epifizo, srednji, vmesni in prednji mož, ki ga predstavljajo velike poloble. Skupaj z navedenimi delitvami na delitve je celoten možgan razdeljen na tri velike dele:
- Možganske poloble;
- Mali možgani;
- Možgansko steblo.
Možganska skorja pokriva dve polobli možganov: desno in levo.
Možganske lupine [uredi]
Možgani, tako kot hrbtenjača, so prekriti s tremi membranami: mehko, arahnoidno in trdno.
Mehka ali vaskularna membrana možganov (lat. Pia mater encephali) je neposredno v bližini snovi v možganih, gre v vse utore, pokriva vse konvolucije. Sestavljen je iz ohlapnega veznega tkiva, v katerem se več možganov odcepi do možganov. Tanki procesi vezivnega tkiva, ki segajo globoko v možgansko maso, se odmikajo od žilnice.
Arahnoidna membrana možganov (lat. Arachnoidea encephali) je tanka, prosojna, brez žil. Tesno se prilega možganskim zvitkom, vendar ne vstopa v žlebove, zaradi česar se med vaskularnimi in arahnoidnimi membranami oblikujejo subarahnoidne cisterne, napolnjene s cerebrospinalno tekočino. Največji cerebelarni podolgovat kotliček se nahaja na zadnji strani četrtega prekata, v katerega se odpira osrednja odprtina četrtega prekata; cisterna bočne jame leži v stranskem žlebu velikih možganov; med-blade - med nogami možganov; križišče rezervoarja - na mestu vidne chiasme (križišče).
Dura mater možganov (lat. Dura mater encephali) je periost za notranjo možgansko površino kosti lobanje. V tej membrani opazimo najvišjo koncentracijo receptorjev za bolečino v človeškem telesu, medtem ko v samih možganih ni receptorjev za bolečino.
Dura mater je zgrajen iz gostega vezivnega tkiva, ki je iz notranjosti obdano s ploščatimi, navlaženimi celicami, tesno prepletenimi s kostmi lobanje v območju njegove notranje baze. Med trdnimi in arahnoidnimi lupinami je subduralni prostor, napolnjen s serozno tekočino.
Strukturni deli možganov [uredi]
Oblong Brain [uredi]
Medulla oblongata (lat. Medulla oblongata) se razvije iz petega možganskega vezikla (dodatnega). Medulla oblongata je nadaljevanje hrbtenjače z zmanjšano segmentacijo. Siva snov medulle oblongata je sestavljena iz posameznih jeder lobanjskih živcev. Bela snov so poti hrbtenjače in možganov, ki se vlečejo v možgansko deblo in od tam v hrbtenjačo.
Na sprednji površini medulle oblongata je sprednja srednja razpoka, na vsaki strani katere so debela bela vlakna, imenovana piramide. Piramide se zožijo zaradi dejstva, da del njihovih vlaken prehaja na nasprotno stran, ki predstavlja križišče piramid, ki tvorijo stransko piramidalno pot. Nekatera bela vlakna, ki se ne sekajo, tvorijo ravno piramidalno pot.
Bridge [uredi]
Most (lat. Pons) leži nad podolgovato medulu. To je zgoščeni valj s prečnimi vlakni. V središču je glavni utor, v katerem leži glavna arterija možganov. Na obeh straneh brazde so pomembne izboljšave, ki jih tvorijo piramidalne poti. Most sestavlja veliko število prečnih vlaken, ki tvorijo njegovo belo snov - živčna vlakna. Med vlakni je veliko grozdov sive snovi, ki tvori jedro mostu. Nadaljujemo do malih možganov in živčna vlakna tvorijo njegove srednje noge.
Cerebellum [uredi]
Mali možgani (lat. Cerebelum) leži na zadnji strani mostu in podolgovata medulla v zadnji koralni lobanji. Sestavljen je iz dveh polobli in črva, ki med seboj povezuje poloble. Masa majhnega mozga 120-150 g.
Mali možgani so ločeni od velikih možganov s horizontalnim razcepom, v katerem dura mater tvori mali šotor, raztegnjen nad zadnjo jamo lobanje. Vsaka cerebelarna hemisfera je sestavljena iz sive in bele snovi.
Siva snov cerebeluma je na vrhu bele barve v obliki skorje. Živčna jedra ležijo znotraj možganskih polobli, katerih masa je večinoma predstavljena z belo snovjo. Lubje polobel oblikuje vzporedne žlebove, med katerimi obstajajo zvijači enake oblike. Brazde delijo vsako poloblo majhnega mozga na več delov. Eden od delcev - ostanek, ki meji na srednje noge majhnega mozga, izstopa bolj kot drugi. Filogenetsko je najstarejša. Flap in nodul črva se pojavita že v spodnjih vretenčarjih in sta povezana z delovanjem vestibularnega aparata.
Skorje možganske hemisfere je sestavljeno iz dveh plasti živčnih celic: zunanjega molekularnega in granularnega. Debelina lubja 1-2,5 mm.
Siva snov cerebeluma je razvejana v beli barvi (v srednjem delu cerebeluma se lahko vidi kot vejica zimzelene tuje), zato jo imenujemo drevo možganov življenja.
Mali možgani so povezani s tremi pari nog do možganskega stebla. Noge predstavljajo snopi vlaken. Spodnje (repne) noge malih možganov gredo v medullo oblongata in se imenujejo tudi vrvna telesa. Vključujejo posteriorno spinalno-cerebralno pot.
Srednji (mostični) mostički možganov so povezani z mostom, v katerem prečna vlakna preidejo na nevrone možganske skorje. Skozi srednjih nog prehaja kortikalna-mostna pot, zaradi katere deluje možganska skorja na mali možgani.
Zgornji deli možganov v obliki belih vlaken gredo v smeri srednjega možganja, kjer se nahajajo vzdolž krakov srednjega možganja in se z njimi tesno prilegajo. Zgornje (kranialne) noge malih možganov so sestavljene predvsem iz vlaken njenih jeder in služijo kot glavne poti, ki vodijo impulze do optičnih gomil, hipogastrične regije in rdečih jeder.
Noge se nahajajo spredaj, pnevmatika pa zadaj. Med pnevmatiko in nogami poteka oskrba z vodo v srednjem toku (Sylviev vodovod). Četrto prekat povezuje s tretjim.
Glavna funkcija cerebeluma je refleksna koordinacija gibov in porazdelitev mišičnega tonusa.
Midbrain [uredi]
Pokrov srednjega možganja (lat. Mesencephalon) leži nad njegovim pokrovom in pokriva nad vodovodom srednjega možganja. Pokrov vsebuje ploščo pnevmatike (cheliflow). Dva zgornja griča sta povezana s funkcijo vizualnega analizatorja, delujeta kot središča usmerjevalnih refleksov k vizualnim dražljajem in se zato imenuje vizualna. Dva spodnja tuberkusa sta zvočna, povezana s približnimi refleksi na zvočne dražljaje. Z zgornjimi ročaji so zgornji griči povezani s stranskimi kolenastimi telesi diencefalona, spodnji grebeni pa so s spodnjimi ročicami povezani z medialno ročnimi telesi.
S plošče pnevmatike se začne cerebrospinalna pot, ki povezuje možgane s hrbtenjačo. Efektni impulzi se skozi to odzivajo na vidne in slušne dražljaje.
Hemisfere [uredi]
Možganske hemisfere. Sem spadajo režnjevi polobel, možganska skorja (plašč), bazalni gangliji, vohalni možgani in lateralne komore. Polovice možganov so ločene z vzdolžno režo, v kateri je vdolbina korpusni kalup, ki jih povezuje. Na vsaki polobli se razlikujejo naslednje površine:
- zgornja stran, konveksna, obrnjena proti notranji površini lobanjskega oboka;
- spodnjo površino, ki se nahaja na notranji površini osnove lobanje;
- medialna površina, skozi katero so poloble med seboj povezane.
Na vsaki polobli so najbolj vidni deli: spredaj - prednji pol, zadaj - okcipitalni pol, na strani - časovni pol. Poleg tega je vsaka možganska hemisfera razdeljena na štiri velike režnje: frontalni, parietalni, okcipitalni in časovni. V vdolbini stranske foske možganov je majhen delež - otok. Polkrogla je razdeljena na krpe brazd. Najgloblji od njih je bočni ali stranski in se imenuje tudi silvij. Bočni žleb loči časovni reženj od frontalnega in parietalnega. Z zgornjega roba polobli se osrednji utor ali Rolandov žleb spusti. Ločuje prednji del možganov od parietalne. Okcipitalni režnik je ločen od parietalne le od medialne površine polobel - parietalno-okcipitalnega sulkusa.
Cerebralne poloble od zunaj so prekrite s sivo snovjo, ki tvori možgansko skorjo ali plašč. V skorji je 15 milijard celic in če upoštevamo, da ima vsaka od 7 do 10 tisoč povezav s sosednjimi celicami, lahko sklepamo, da so funkcije lubja prilagodljive, stabilne in zanesljive. Površina korite se znatno poveča zaradi brazd in zvitkov. Filogenetska skorja je največja struktura možganov, njena površina je približno 220 tisoč mm 2.
Spolne razlike [uredi]
Metode tomografskega skeniranja so omogočile eksperimentalno določitev razlik v strukturi možganov žensk in moških [7] [8]. Ugotovljeno je bilo, da ima moški možgani več povezav med območji znotraj polobel in žensko med polobli. Predpostavlja se, da so možgani bolj optimizirani za motorične sposobnosti, ženske pa za analitično in intuitivno razmišljanje. Raziskovalci ugotavljajo, da je treba te rezultate uporabiti za celotno populacijo in ne za posameznike. Te razlike v strukturi možganov so bile najbolj izrazite pri primerjavi skupin, starih od 13,4 do 17 let. Vendar pa se je s starostjo v možganih pri ženskah število povezav med območji znotraj polobel povečalo, kar zmanjša predhodno različne strukturne razlike med spoloma [8].
Hkrati pa kljub obstoju razlik v anatomski in morfološki strukturi možganov žensk in moških ni nobenih odločilnih znakov ali njihovih kombinacij, ki bi nam omogočale govoriti o specifično "moškem" ali posebej "ženskem" možganu [9]. Obstajajo značilnosti možganov, ki so pogostejše pri ženskah, in pogosteje so opažene pri moških, vendar se lahko obe pojavita v nasprotnem spolu in noben stabilen sklop takšnih znakov praktično ni opazen.
Razvoj možganov [uredi]
Prenatal [10] razvoj [uredi]
Razvoj, ki se pojavi v obdobju pred rojstvom, intrauterini razvoj ploda. V predporodnem obdobju je intenziven fiziološki razvoj možganov, njegovih senzoričnih in efektorskih sistemov.
Natal [10] pogoj [uredi]
Diferenciacija sistemov možganske skorje poteka postopoma, kar vodi do neenakomernega zorenja posameznih možganskih struktur.
Ko se otrok rodi, se praktično oblikujejo subkortikalne formacije in projekcijska področja možganov so blizu končne faze zorenja, pri čemer se konča nevronske povezave, ki prihajajo iz receptorjev različnih čutnih organov (analizatorski sistemi) in izvirajo motorne poti [11].
Ta območja delujejo kot konglomerat vseh treh možganskih blokov. Toda med njimi je najvišja stopnja zorenja dosežena s strukturo bloka regulacije možganske dejavnosti (prvi blok možganov). V drugem (bloku sprejemanja, obdelave in shranjevanja informacij) in tretjem (bloku programiranja, regulacije in nadzora aktivnosti) blokirajo le tista področja skorje, ki so povezana s primarnimi režami, ki sprejemajo vhodne informacije (drugi blok) in tvorijo izhodne motorne impulze. (3. blok) [12].
Druga področja možganske skorje v času poroda ne dosežejo zadostne stopnje zrelosti. To dokazujejo majhnost njihovih celic, majhna širina njihovih zgornjih plasti, ki opravljajo asociativno funkcijo, relativno majhno površino, ki jo zasedajo, in nezadostno mielinacijo njihovih elementov.
Obdobje od 2 do 5 let [uredi]
V starosti od dveh do petih let pride do zorenja sekundarnih asociativnih možganskih polj, od katerih so nekatera (sekundarna gnostična območja analizatorskih sistemov) v drugem in tretjem bloku (predmotorna regija). Te strukture zagotavljajo procese zaznavanja in izvedbe zaporedja dejanj [11].
Obdobje od 5 do 7 let [uredi]
Naslednje so terciarna (asociativna) možganska polja. Najprej se razvije posteriorno asociativno polje - parieto-časovno-okcipitalno področje, nato pa anteriorno asociativno polje - prefrontalna regija.
Tercijarna polja imajo najvišjo pozicijo v hierarhiji medsebojnega delovanja različnih možganskih con in tu se izvajajo najzahtevnejše oblike obdelave informacij. Posteriorna asociativna regija zagotavlja sintezo vseh vhodnih multimodalnih informacij v super-modalni integralni odsev okoliške entitete realnosti v celovitosti njenih povezav in odnosov. Prednje asociativno področje je odgovorno za samovoljno urejanje kompleksnih oblik duševne dejavnosti, vključno z izbiro potrebnih informacij, ki so bistvene za to dejavnost, oblikovanjem programov dejavnosti na osnovi in nadzorom njihovega pravilnega poteka.
Tako vsak od treh funkcionalnih blokov možganov doseže polno zrelost ob različnih časih in zorenje poteka v zaporedju od prvega do tretjega bloka. To je pot od spodaj navzgor - od osnovnih formacij do prekrivanja, od subkortikalnih struktur do primarnih polj, od primarnih polj do asociativnih. Poškodbe med nastankom katerekoli od teh ravni lahko povzročijo odstopanja pri dozorevanju naslednjega zaradi odsotnosti stimulativnih učinkov iz osnovne poškodovane ravni [11].