Современные образовательные

технологии в социальной сфере

«СТРОЕНИЕ МОЗГА КАК СУБСТРАТА ПСИХИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»

Цель - познакомить слушателей со строением головного мозга как субстрата психических процессов, изучить отделы головного мозга и выполняемые ими функции.

Мозг как субстрат психических процессов представляет собой единую суперсистему, единое целое, состоящее, однако, из дифференцированных отделов (участков или зон), которые выполняют различную роль в реализации психических функций. Это главное положение теории локализации высших психических функций человека опирается не только на сравнительно-анатомические, физиологические данные и результаты клинических наблюдений, но и на современные сведения об основных принципах строения мозга человека.

В созревшем состоянии головной и спинной мозг, а также весь аппарат периферических нервов с рецепторными органами представляют собой целостную систему, которая анатомически и функционально делится на большое число звеньев. Центральная нервная система (ЦНС) включает в себя спинной и головной мозг.

Основной функциональной единицей нервной системы является нейрон – нервная клетка, к специфическим функциям которой относят восприятие и передачу информации об изменениях во внешней и внутренней средах, ее запоминание, создание образа внешнего мира и целесообразную организацию поведения как форму активного приспособления.

По функциональному назначению нейроны делятся на:

1. афферентные (сенсорные или рецепторные) – получающие информацию из внешней или внутренней среды;
2. эфферентные (моторные) – посылающие импульсы к исполнительным органам;

3. вставочные – обеспечивающие связь одного нейрона с другим.

Помимо нейронов с их отростками, масса головного и спинного мозга приблизительно на 40% состоит из клеточной глиальной ткани, равномерно распределенной по всему их объему и заполняющей пространство между нейронами. Функция глии или нейроглии – кроме опорной – обеспечение трофических функций мозга и обслуживание реактивных свойств нервной ткани – образование рубцов после травм, участие в реакциях воспаления, в формировании опухолей и т. д.

Функционирование мозга обеспечивается совместной работой всех клеток, взаимодействие между которыми осуществляется посредством синаптической связи. Синапс – специализированный контакт между нервными клетками, служащий для передачи и преобразования сигналов (информации).

Спинной мозг является цилиндрическим образованием с толстыми стенками, которое на поперечном разрезе представлено двумя типами нервной ткани – серым веществом тел нейронов, сконцентрированных в центральной части в виде буквы «Н» или «бабочки», и белым веществом, образованным пучками восходящих и нисходящих аксонов и дендритами. «Крылья бабочки» разделены на два передних и два задних рога (рис. 1).

Спинной мозг не является только передаточным механизмом, в котором афферентные сигналы транслируются по восходящим путям. Здесь отдельные сенсорные модальности подвергаются сложной переработке, в его многочисленных нейронных цепях и синаптических контактах происходят интегративные процессы, приводящие к тому, что

з

значительное число импульсов, входящих в спинной мозг, отфильтровывается и не достигает больших полушарий.

Рис.1.                Спинной мозг (поперечный разрез): 1 – задний канатик; 2 – задний рог; 3 –

боковой канатик; 4 – центральный канал; 5 – белая спайка;

6 – передний рог; 7 – передний канатик

Головной мозг – высший орган нервной системы – как анатомо-функциональное образование может быть условно подразделен на несколько уровней, каждый из которых осуществляет собственные функции.

I уровень – кора головного мозга – осуществляет высшее управление чувствительными и двигательными функциями, преимущественное управление сложными когнитивными процессами.

II уровень – базальные ядра полушарий большого мозга – осуществляет управление непроизвольными движениями и регуляцию мышечного тонуса.

III уровень – гиппокамп, гипофиз, гипоталамус, поясная извилина, миндалевидное ядро – осуществляет преимущественное управление эмоциональными реакциями и состояниями, а также эндокринную регуляцию.

IV уровень (низший) – ретикулярная формация и другие

структуры ствола мозга – осуществляет управление вегетативными функциями.

Головной мозг анатомически ограничен костными структурами черепа и структурно делится на задний, средний, промежуточный и передний (рис. 2)

Рис. 2. Строение головного мозга

Задний мозг состоит из продолговатого мозга, мозжечка и моста (варолиева).

Продолговатый мозг анатомически является продолжением спинного, хотя по внутренней структуре и соотношению серого и белого веществ заметно от него отличается. Продолговатый мозг включает в себя ряд ядер, обслуживающих управление дыханием, сердечным ритмом, сосудистым тонусом и рядом других функций, в том числе артикуляторных.

В продолговатом мозгу находится ряд рефлекторных центров, связанных с процессами пищеварения. Это группа центров моторных рефлексов (жевания, глотания, движения желудка и части кишечника), а также секреторных (слюноотделение, выделение пищеварительных соков желудка, поджелудочной железы и др.). Кроме того, здесь находятся

центры некоторых защитных рефлексов: чихания, кашля, мигания, слезоотделения, рвоты.

Продолговатый мозг играет важную роль в осуществлении двигательных актов и в регуляции тонуса скелетных мышц – участвует в осуществлении рефлексов поддержания и восстановления позы тела, так называемых установочных рефлексов. Как филогенетически древнейший отдел головного мозга, он имеет важное значение в осуществлении функций сна.

Мозжечок – двухполушарный орган кзади сверху от продолговатого мозга, имеющий дольчатую структуру и принимающий участие в координации движений, сохранении позы, тонуса и равновесия тела, то есть тех компонентов жизнедеятельности, которые имеют отношение к гравитационным условиям обитания организма. Помимо этого, мозжечок вместе с лобной корой больших полушарий соучаствует в формировании программ движений на основе обратной афферентации, поступающей в него от проприорецепторов (мышечно-суставных), а также вестибулярных, зрительных и тактильных анализаторов. Он же осуществляет и контроль точности движений артикуляторного аппарата, косвенно влияя на речевые функции.

Мозжечок включается в решение любого типа задач, где требуются быстрые и последовательные изменения, а также регулирует психическую активность при переходе с одних задач на другие.

Варолиев мост – это крупное поперечно-волокнистое образование, охватывающее передне-верхнюю часть продолговатого мозга. В функцию моста входит проведение координирующих импульсов от одного полушария мозжечка к другому для обеспечения согласованных движений мышц на

обеих сторонах тела и связь коры больших полушарий с самим мозжечком. В варолиевом мосту поперечно проходят волокна, имеющие отношения к слуховой системе (трапецевидное тело), а продольно – к двигательной.

Средний мозг (мезенцефальный), расположенный над мостом, включает в себя ножки мозга (две ветви разделившегося пополам продолговатого мозга) и четверохолмие – четыре округлых выступа на задней поверхности среднего мозга. Средний мозг играет важную роль в регуляции движений глаз.

В каждой из ножек мозга, помимо проводящих волокон, располагаются имеющие отношение к регуляции движений богатая пигментом черная субстанция (регулирует тонус мышц, особенно при выполнении мелких движений пальцами рук) и красное ядро (поддерживает тонус скелетной мускулатуры).

В глубине среднего мозга вдоль задней его поверхности проходит узкий канал, соединяющий 3-й и 4-й желудочки мозга, – сильвиев водопровод.

Все отделы между спинным мозгом и промежуточным мозгом (включительно) образуют ствол мозга, в массе которого расположена ретикулярная (сетевидная) формация, волокна которой переплетаются со всеми проходящими через него афферентными и двигательными путями. Она оказывает энергорегулирующее воздействие на кору больших полушарий и контролирует рефлекторную деятельность спинного мозга.

Промежуточный мозг (диэнцефальный) включает в себя – зрительный бугор (таламус), подбугорную область (гипоталамус), эпиталамус (надбугорная область) и метаталамус (забугорная область).

Таламус представляет собой сложный парный комплекс серого вещества, образующего пространственную конструкцию, похожую на два сросшихся яйца, каждое из которых составляет единое целое со своим полушарием.

Таламус выполняет функцию коллектора и коммутатора всех возбуждений, поступающих от рецепторов в головной мозг (кроме обоняния), то есть производит предварительный анализ и синтез импульсов от всех органов чувств и через синаптические связи направляет их в соответствующие зоны мозга.

В гипоталамусе расположены многочисленные высокодифференцированные ядра, регулирующие температуру тела, аппетит, водный баланс, углеводный и жировой обмен, сосудистый тонус и другие вегетативные функции, связанные с обменом веществ, в том числе с нейрогуморально­ гормональным контролем. Здесь же находятся центры, осуществляющие регуляцию сна, сексуального и эмоционального поведения. Гипоталамус играет важнейшую роль в регуляции гомеостаза (постоянства внутренней среды организма), но, помимо решения физиологических задач, проявляет себя и в качестве:

1. главного «сенсорного входа» в эмоциональную систему сигналов из внутренней среды организма;
2. подкоркового интегратора информации, имеющей отношение к реализации эмоций;
3. «выхода» для импульсов, обеспечивающих внешнее выражение эмоциональных состояний.

Именно гипоталамус передает во фронтальную кору возбуждение мотивационного характера. Исключительно велика роль связи ретикулярной формации с находящимися в

8

гипоталамусе центрами, обеспечивающими пластичность и динамическую устойчивость внутренней среды организма.

Кроме того, к структурам гипоталамуса анатомически относят гипофиз – железу внутренней секреции и зрительную хиазму – место неполного перекрестья зрительных нервов.

Эпиталамус включает в себя железу внутренней секреции – эпифиз (шишковидное тело). В темноте она вырабатывает гормон мелатонин, который участвует в организации суточного ритма организма, влияет на регуляцию многих процессов, в частности на рост скелета и скорость полового созревания.

Метаталамус представлен наружными и срединными коленчатыми телами. Наружное коленчатое тело является подкорковым центром зрения, его нейроны по-разному реагируют на цветовые раздражения, включение, выключение света, т.е. могут выполнять детекторную функцию.

Срединное коленчатое тело – подкорковый, таламический центр слуха. Эфферентные пути от медиальных коленчатых тел идут в височную долю коры головного мозга, достигая там первичной слуховой зоны.

Передний мозг состоит из двух полушарий, покрытых серым веществом – корой (ее толщина у взрослого человека колеблется от 1 до 5 мм). При рассмотрении поверхности мозга и для локализации отдельных участков в нейропсихологии принято пользоваться специальной терминологией, обозначающей плоскость или сектор обзора, на которых фиксируется внимание.

Конвекситальный мозг – поверхность полушарий, видная при взгляде сверху.

Базальный мозг – поверхность и анатомические структуры, видные при взгляде снизу.

Латеральный мозг – поверхности, видные при взгляде сбоку.

Медиальный мозг – поверхности полушарий, обращенные внутрь продольной щели мозга.

Поверхность полушарий покрыта бороздами и извилинами, причем величина и форма борозд подвержены значительным индивидуальным колебаниям, вследствие чего не только мозг различных людей, но и полушария одного и того же индивида по рисунку борозд могут заметно отличаться друг от друга. Глубокими постоянными бороздами пользуются для разделения каждого полушария на большие участки, называемые долями. Такими бороздами являются боковая (сильвиева) борозда, центральная (роландова) борозда и теменно-затылочная борозда, отчетливо обозначенная лишь на поверхности продольной щели мозга, делящей его на два полушария (рис.3).

1        2        3

8        7

Рис. 3. Основные борозды больших полушарий головного мозга:

1 – продольная щель; 2 – роландова (центральная) борозда; 3 – сильвиева (боковая)

борозда; 4 – поясная борозда; 5 – теменно-затылочная

борозда; 6 – шпорная борозда;

7 – коллатеральная борозда; 8 – гиппокампальная борозда

Долей каждого полушария пять: лобная, теменная, височная, затылочная и долька, скрытая на дне сильвиевой борозды, – островок. Он прикрыт частями лобной, теменной и височной долей, совокупно составляющими покрышку (operculum) (рис.4).

Боковая борозда

Рис. 4. Доли больших полушарий головного мозга

Оба полушария объединены между собой рядом спаек, наиболее крупная из которых – мозолистое тело – расположена выше таламуса (рис. 5).

Рис. 5. Мозолистое тело

Между передней частью мозолистого тела и сводом (двухканальной системы волокон, которая проходит над таламусом и «рогообразно» соединяет гиппокамп -

«морского        коня» -        валикоподобный выступ на медиальной

стенке        нижнего                рога        бокового        желудочка,        и        гипоталамус) натянута        тонкая        вертикальная        пластинка        мозговой  ткани        - прозрачная перегородка.

Совокупность        отделов        мозга,        включающая преимущественно внутреннюю поверхность полушарий и их глубокие структуры, объединенные по пространственному и функциональному признакам, получила название лимбической системы (рис.6). Подавляющее большинство структур лимбической системы принимает участие в функциональной организации эмоций, что предполагает их влияние на соответствующие вегетативные изменения, регулируемые гипоталамусом, а также привлечение потенциала генетической

и оперативной памяти.

-----

Сеод

----------

(nраеый)        теnо

Рис. 6. Строение лимбической системы

Кора        головного        мозга является        наиболее дифференцированным отделом центральной нервной системы (ЦНС), подразделяется на следующие структурные элементы:

1. древнюю (paleocortex);

2. старую (archeocortex);
3. среднюю, или промежуточную (mesocortex);
4. новую (neocortex).

У человека  новая кора -        наиболее сложная по строению по протяженности        составляет                96  % от всей        поверхности полушарий.        Наиболее        типична        для        человека        новая шестислойная кора, однако в разных отделах мозга число слоев

различно.

По морфологическим критериям выделены разные цитоархитектонические поля, характеризующиеся различным строением клеток. Наибольшее признание получила цитоархитектоническая карта полей Бродмана, согласно которой выделяется 52 поля. В пределах многих полей выделены подполя (рис. 7).

Рис. 7. Карта цитоархитектонических полей коры головного мозга (по Бродману): а - наружная поверхность, б - внутренняя поверхность

В пределах новой коры у человека наибольшее развитие получили ассоциативные отделы. Одновременно отмечаются усложнение и дифференцировка ассоциативных таламических ядер, подкорковых узлов, а также филогенетически новых отделов мозгового ствола. Существенно более развиты у человека по сравнению со всеми представителями животного мира, включая и высших приматов, лобные доли  мозга - как их корковые отделы, так и подкорковые связи. Ассоциативные отделы коры больших полушарий у человека не только больше по занимаемой площади, чем проекционные (в абсолютных и относительных размерах), но и характеризуются более тонким архитектоническим и нейронным строением.

О. С. Адриановым была разработана концепция структурно-системной организации мозга как субстрата психической деятельности. В соответствии с этой концепцией деятельность мозга обеспечивается проекционными, ассоциативными, интегративно-пусковыми и лимбико­ ретикулярными системами, каждая из которых выполняет свои функции.

Проекционные системы обеспечивают анализ и переработку соответствующей по модальности информации.

Ассоциативные системы связаны с анализом и синтезом разномодальных возбуждений.

Для интегративно-пусковых систем характерен синтез возбуждений различной модальности с биологически значимыми сигналами и мотивационными влияниями, а также окончательная трансформация афферентных влияний в качественно новую форму деятельности, направленную на быстрейший выход возбуждений на периферию (т. е. на аппараты, реализующие конечную стадию приспособительного поведения).

Лимбико-ретикулярные                                системы                                                        обеспечивают энергетические, мотивационные и эмоционально-вегетативные влияния. Все перечисленные выше системы мозга работают в тесном                взаимодействии        друг        с        другом        по                принципу        либо одновременно, либо последовательно возбужденных структур. Работа        каждой        системы,                а        также        процессы                        взаимодействия систем                имеют        не                жестко                закрепленный,        а                                динамический характер.        Эта                динамика                        определяется                                особенностями поступающих афферентных импульсов и спецификой реакции организма.

Динамичность        этих        взаимоотношений        проявляется        на

поведенческом, нейронном, синаптическом и молекулярном (нейрохимическом) уровнях. Условием, способствующим этой динамичности, является свойство мультифункциональности (или функциональной многозначности), присущее различным системам мозга в разной степени.

Установлено, что головной мозг человека обладает значительной изменчивостью. Различают этническую, половую, возрастную и индивидуальную изменчивость. Этнические различия, сохраняющиеся от поколения к поколению, относятся к общему весу (массе) головного мозга, его размерам, организации борозд и извилин. Считается, однако, что средний вес мозга, свойственный одной этнической группе, - весьма условный  показатель. Масса мозга коррелирует с весом тела и формой черепа. Установлены различия между мужским и женским мозгом: 1375 г для мужчин и 1245 г для женщин - средние показатели веса мозга европейца. С возрастом масса мозга и морфологическое строение отдельных структур и проводящих волокон (мозолистого тела, передних комиссур и др.) изменяются, причем у женщин эти изменения менее заметны, чем у

мужчин. С момента рождения головной мозг постепенно увеличивается и достигает максимальной массы к 20 годам; после 50 лет происходит постепенное уменьшение массы мозга (примерно на 30 г каждые 10 лет жизни). Описана значительная индивидуальная морфологическая изменчивость мозга. Это относится и к массе мозга, и к другим его характеристикам.

Современная нейроанатомия признает существование пороговых значений веса мозга: по одним данным, минимальная масса мозга равна 900 г; по другим - 750-800 г. Максимальная масса мозга здорового человека равна 2200- 2300 г.

Таким образом, современные нейропсихологические представления о мозге как субстрате психических процессов должны учитывать не только общие характеристики его строения, но и фактор большой изменчивости, вариативности его морфологических показателей.

16