Головной мозг обзор

Кора головного мозга (см. верхний рисунок). Этот отдел головного мозга, который в свою очередь, подразделяется на: затылочную долю, височную долю, теменную долю и лобную долю. Здесь расположены участки, отвечающие за деятельность таких функций организма, как зрение, речь, слух и т.д. Некоторые из этих участков отвечают сразу за несколько функций. А теперь рассмотрим подробней основные отделы головного мозга (см. нижний рисунок): 

1)Передний мозг – связан с важнейшими умственными процессами, такими как мышление, планирование и принятие каких-либо решений. Гиппокамп отвечает за функционирование памяти. Таламус же служит как ретранслятор всей поступающей в мозг информации. Ну а нервные клетки, расположенные в гипоталамусе обрабатывают информацию, поступающую от вегетативной нервной системы (таким образом, служа проводником для регулятивных систем организма) и затем подают организму сигналы к какому-либо действию. 

2)В среднем мозге расположены две маленьких возвышенности – иначе говоря, колликулы. Колликулы – скопления клеток, передающие  информацию от органов чувств в мозг. 

3)Задний мозг состоит из варолиева моста и продолговатого мозга, контролирующих процесс дыхания и сердцебиение; и мозжечка, который отвчает за движение и когнитивные процессы связанные с точным контролем временни.

Ежегодные расходы на лечение заболеваний нервной системы и головного мозга (опрос проводился среди жителей США): 

В нашей стране, к огромному сожалению, этим заболеваниям не уделяется должного внимания и подобная статистика недоступна, но очевидно , что они есть и необходимо заниматься этими вопросами.

Нейрон. 

Нейрон – основная «рабочая сила» человеческого мозга. Первоочерёдная функция нейронов – передавать информацию в другие нервные клетки, мышцы или в железистые клетки. Множество взаимосвязанных друг с другом нейронов формируют саму структуру мозга. В среднем, человеческий мозг содержит от одного до ста миллиардов нервных клеток (этот показатель может варьироваться в зависимости от многих факторов). 

Нейрон состоит из: тела клетки, дендритов, а также аксона. Тело клетки состоит из ядра и цитоплазмы. Аксон, получивший электрический импульс, вырывается за пределы тела клетки и в большинстве случаев устанавливает взаимосвязь с нервными окончаниями.Дендриты также выходят за пределы тела клетки, после чего они принимают информацию, исходящую от других нервных клеток. Синапс – область контакта нервных клеток между собой или с иннервируемыми ими тканями. Формируясь из остатков аксонов, полученных от других нервных клеток, синапс полностью покрывает собой тело клетки и дендриты. Нейронный сигнал представляет собой передачу аксоном электрических импульсов, чья протяжённость может колебаться от пары сантиметров до одного метра и более. Многие аксоны также покрыты оболочкой из миелина, который служит как катализатор процесса передачи информации. Состав этой оболочки может варьироваться в зависимости от местонахождения самой нервной клетки: к примеру, в головном мозге эту оболочку составляют так называемые олигодендроциты,  а в периферической нервной системе – шванновские клетки (или нейролеммоциты). Также нервные импульсы влекут за собой цикличное открытие и закрытие ионных каналов (проницаемых водонаполненных образований), благодаря чему ионы (заряженные атомы) и меньшие частицы могут двигаться не только в пределах клетки, но и выходить за её пределы. А затем поток ионов создаёт небольшой поток электичества, который влечёт за собой незначительные изменения в клеточной мембране. 
Нейроны могут вырабатывать электричество главным образом благодаря тому, что их внутренняя и внешняя часть имеют различную полярность. Когда возникает электрический импульс, то смена полярности с отрицательной на положительную влечёт за собой накопление электрического заряда в клеточной мембране. Это явление уже вошло в науку под названием «потенциал действия». Затем, накопленный импульс со скоростью около 200-300 километров в час проходит через мембрану. 
Пройдя через мембрану и достигнув границы аксона, электрический заряд стимулирует выброс нейротрансмиттеров (вырабатываемые организмом вещества, незаменимые в большинстве процессов жизнедеятельности). Нейротрансмиттеры, как правило, выбрасываются в районе нервных окончаний. Затем они прицепляются к поверхности какой-либо клетки так, чтобы могли перемещаться вместе с ней. Чаще всего в качестве своей «жертвы» они избирают нервную клетку, но бывает и так, что это оказывается железистая клетка или часть мышечной ткани. Рецепторы клетки служат своего рода «выключателем». За каждым из них закреплён свой чётко обозначенный участок головного мозга, который может совершенно по-разному реагировать на рецепторы, в зависимости от того, какой из нейротрансмиттеров они несут. То, как нейротрансмиттеры попадают на этот самый участок, можно сравнить с тем, как ключ открывает замок. Когда трансмиттер наконец окажется на месте, он тут же вызывает реакцию, которая может быть разной: накопление потенциала действия, сокращение определённой мышцы или группы мышц, стимуляция выработки ферментов или временное блокирование выброса нейротрансмиттеров. 
В целом, понятие «нейротрансмиттеры» и то, как они появляются и какие функции выполняют в нашем организме – один из основных и наиболее тщательно исследуемых разделов нейрологии. 
Поведение нейротрансмиттеров главным образом изучается у животных, но учёные уверены, что сделанные в этой области открытия смогут найти применение и для людей – к примеру, помогут выявить (и в дальнейшем устранить) причины возникновения болезни Альцгеймера или болезни Паркинсона. Изучая циркуляцию различных химических веществ в организме, можно узнать и понять очень многое: как работает наша память, почему у нас такая высокая сексуальная потребность, как ментальные заболевания или расстройства проявляются в организме и т.д. 


 Нейротрансмиттеры и нейромодуляторы. 

Ацетилхолин ( ACh) был первым обнаруженным нейротрансмиттером (его открыли около 75 лет назад). За выработку ацетилхолина отвечают две группы нервных клеток: те, которые контролируют сердцебиение и те, которые заставляют сокращаться определённые группы мышц (так называемые «произвольно сокращающиеся мышцы»). Действие ацетилхолина затрагивает практически все участки головного мозга. 
ACh формируется на концевых участках аксона (также называемых «аксонные терминали»). Когда потенциал действия (импульс, описанный выше) достигает нервных окончаний, происходит массовый выброс заряженных ионов кальция, после чего ацетилхолин проходит сначала через синапс, а затем присоединяется к рецепторам клетки. Находясь в мышечных тканях, ACh стимулирует циркуляцию натрия, что вызывает сокращение мышц. Затем ацетилхолин расщепляется другим веществом, называемым «Ацетилхолинэстераза» (AChE), после чего повторно синтезируется вновь. Существуют также антитела, блокирующие клеточные рецепторы, к которым присоединяется ACh. Доказано, что эти антитела вызывают бульбоспинальный паралич – болезнь, характеризующуюся повышенной утомляемостью и слабостью мышц. 
Намного в меньшей степени изучена циркуляция ацетилхолина в головном мозге. Но, как показали недавние исследования в этой сфере, ацетилхолин является неотъемлемой частью таких явлений, как память, внимание и сон. Первичная цель учёных на настоящий момент – найти способы регенерации нервных клеток, контролирующих выброс ацетилхолина (а именно отсутствие этих клеток приводит к болезни Альцгеймера). Используемые в медицине препараты для излечения болезни Альцгеймера препятствуют действию ацетилхолинэстеразы и таким образом предотвращают снижение уровня ацетилхолина в организме. 
Аминокислоты – «строительные блоки», расположенные по всему телу, в том числе и в головном мозге. Определённые виды аминокислот также могут выполнять функции нейротрансмиттеров. 
Трансмиттеры глицин и гамма-аминомасляная кислота предотвращают отмирание нервных клеток. Эффект гамма-аминомасляной кислоты можно усилить при помощибензодиазепинов или противосудорожных препаратов. В ходе болезни Хантингтона концентрация гамма-аминомасляной кислоты в организме снижается, отчего, в свою очередь, ухудшается координация движений. 
Глутамат и аспартат в организме выполняют функцию возбудителей. Они активируют различные рецепторы, в том числе и N-метил- D-аспартиновые (NMDA) рецепторы, которые отвечают за множество процессов, протекающих в организме – начиная от процесса обучения и развития памяти, и заканчивая развитием нервной системы в целом. Стимуляция NDMA-рецепторов влечёт за собой существенные изменения в головном мозге, однако избыточная стимуляция может нанести непоправимый вред организму – вплоть до уничтожения нервных клеток. 
NDMA-рецепторы, их функционирование, структура, расположение в организме – всё это активно изучается учёными и по сей день. Для лечения различных расстройств как неврологического, так и психиатрического характера, уже разрабатываются лекарственные препараты, способные стимулировать или, наоборот, блокировать работу NDMA-рецепторов. 
Катехоламины. Дофамин и норэпинефрин – неотъемлемые составляющие как головного мозга, так и периферической нервной системы. Дофамин в основном содержится в трёх участках головного мозга: в контролирующем движения организма участке, в вызывающем внешние проявления симптомов психического заболевания участке и в контролирующем гормональный отклик участке. Первый из этих участков непосредственно связан с возникновением различного рода заболеваний, как показали последние научные исследования. Симптомы болезни Паркинсона (дрожание в мышцах, потеря гибкости, затруднённые движения) проявляются как раз из-за недостатка дофамина в головном мозге. Учёными-медиками было сделано открытие: воздействие налеводопу (т.е. вещество, из которого состоит дофамин) благотворно влияет на страдающих болезнью Паркинсона, давая больным возможность более свободно двигаться и ходить. 
Второй из вышеотмеченных участков (вызывающий внешние проявления симптомов психического заболевания) играет, помимо всего прочего, огромную роль в работе сознания и проявлении эмоций. Научно доказано, что шизофрения непосредственно связана с нарушениями работы этого участка. Хотя препараты, блокирующие излишнюю выработку дофамина довольно-таки успешно справляются со своей задачей – устранить симптомы психического заболевания – лучше всё-таки изучить проблему «изнутри». Детальное изучение дофамина помогает учёным лучше понять саму природу психических заболеваний. 
И наконец, дофамин, содержащийся в третьем участке мозга (контролирующем гормональный отклик), контролирует работу эндокринной системы. Благодаря ему гормоны вырабатываются в гипоталамусе и затем накапливаются в гипофизе, чтобы по мере надобности быть выпущенными в кровь. 
Нервные волокна, содержащие норэпинефрин, находятся за пределами головного мозга. Недостаточная или избыточная концентрация этого вещества, помимо болезней Альцгеймера и Паркинсона, также ведёт к корсаковскому синдрому (также называемому «дизнойя Корсакова») – болезнью, носящую те же симптомы, что и хронический алкоголизм. По мнению учёных, норэпинефрин также может влиять на процесс обучения и память. Также при помощи норэпинефрина симпатическая нервная система регулирует сердцебиение и кровяное давление. В ходе сильного стресса органы симпатической системы и надпочечники немедленно активизируются, начиная вырабатывать этот гормон. 
Серотонин. Этот нейротрансмиттер находится не только в головном мозге, но также и за его пределами – в основном в тромбоцитах и в желудочно-кишечном тракте. Расположенный в головном мозге серотонин отвечает за такие процессы и чувства, как сон, настроение, страхи и депрессии. Учёными установлено, что вещества, схожие по строению с серотонином (к примеру, флуоксетин), могут так же, как и он, избавлять от симптомов депрессии и постоянного нервного напряжения. 
Пептиды. Пептиды – это связанные между собой цепи аминокислот. Их не следует путать с протеинами – протеины имеют более обширную и более сложную структуру. 
В 1973 году учёными была обнаружена область головного мозга, вырабатывающая опиаты. Это позволило сделать вывод о том, что человеческий мозг может вырабатывать вещества, оказывающие примерно такое же воздействие, что и опиум. Спустя некоторое время в ходе научного исследования был обнаружен опиат, напоминающий по своей структуре морфий (разновидность опиума, используемая ранее в медицине как обезболивающее). Это вещество получило название «энкефалин» (название буквально переводится как «в голове»). Немногим позже были открыты эндорфины – ещё один вид опиатных пептидов (слово «эндорфин» образовано от «эндогенный морфин»). Подобно морфию, эндорфины утишают боль и вызывают сонливость. 
Пока ещё точно не известно, какой цели служат опиатные пептиды в нашем организме. Предположительно, они вырабатываются мозговыми клетками в моменты сильного стресса, чтобы облегчить боль и помочь адаптироваться к стрессовой ситуации, чтобы как можно быстрей преодолеть её. Если эта гипотеза верна, то она объясняет, почему травмы, полученные в ходе стресса или, например, драки, замечаются нами порой только спустя несколько часов – нервные клетки под действием эндорфинов не воспринимают сигналы о боли, полученные от органов чувств. 
Опиаты неразрывно связаны с участками головного мозга, которые активируются поступающими сигналами о боли или физических травмах. Сигналы о боли передаются вцентральную нервную систему (головной и спинной мозг) при помощи миелированных волокон, главным образом класса «С» (миелированные волокна подразделяются на несколько классов в зависимости от выполняемых функций; помимо С- волокон также существуют A?-волокна, A?-волокна и т.д.). Как показали недавние открытия учёных, в С-волокнах содержится так называемое «вещество Р» - именно из-за него мы чувствуем жгучую боль при травме или во время болезни. Вещество Р вырабатывается в организме под воздействием капсацина (который, кстати, входит в состав острого перца чили). 
Трофические факторы. В ходе научных исследований учёными были открыты протеины микроскопических размеров, которые, как оказалось, очень важны для развития и функционирования определённых групп нейронов. Эти протеины вырабатываются в головном мозге и никогда не покидают его пределов. Также учёными был открыт генетический код, влияющий на то, к каким из нервных клеток могут присоединяться эти протеины, а к каким – не могут. Это открытие позволило науке сделать огромный шаг к пониманию того, что собой представляют трофические факторы. Также благодаря этому открытию в будущем можно будет разработать новые методы лечения различных отклонений в работе головного мозга и таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. 
Гормоны. Эндокринная система, подобно нервной системе, служит также в качестве коммуникационной системы нашего организма. Гормоны выполняют в эндокринной системе примерно ту же функцию, что и нейротрансмиттеры выполняют в нервной системе. В нашем организме насчитывается множество источников гормонов: поджелудочная железа, почка, сердце, надпочечники, гонады, щитовидная и околощитовидная железа, вилочковая железа и т.д. Но основную роль в эндокринной системе выполняет гипофиз, направляющий поток гормонов в кровь. Эндорфины, выбрасываемые гипофизом в кровь, также могут функционировать в качестве гормонов. Эндокринная система отвечает за множество естественных процессов и потребностей человеческого организма: секс, эмоции, реакция на стресс, а также рост, размножение, метаболизм и т.д. Благодаря гормонам, наш мозг становится «пластичным», т.е. может быстро реагировать на любые внешние раздражители. 
Существуют две группы гормонов: тироидные и стероидные. Стероидные гормоны, в свою очередь, подразделяются на шесть видов – андрогены, эстрогены, прогестины, глюкокортикоиды, минералокортикоиды и витамин D. Рецепторы гормонов расположены во многих органах человеческого тела, но наибольшее их количество находится в головном мозге. Как тироидные, так и стероидные гормоны способны соединяться с протеинами, которые, в свою очередь, связываются с ДНК и воздействуют на генную структуру организма. Изменения в генной структуре влекут за собой изменения в клеточной структуре организма и затрагивают многие процессы, протекающие в ней. 
А вообще, головной подвергается влиянию не только тех гормонов, о которых было рассказано выше. Наряду с ними существуют метаболические гормоны, такие какинсулин (известный также как «гормон роста»), грелин и лептин. Этот вид гормонов влияет на активность нервной системы, а также на её структуру. 
В моменты стресса или нарушения наших «внутренних часов» гормоны незамедлительно поступают в кровь, а затем уже распределяются по всему организму. Попадая в головной мозг, гормоны стимулируют выработку продуктов генов, которые могут, во-первых, служить в качестве синаптических нейротрансмиттеров, а во-вторых, воздействуют на структуру мозговых клеток. 
В результате чего структура самого мозга также меняется – как говорится, «медленно, но верно». Также наш мозг приспосабливается к постоянной меняющейся обстановке вокруг нас. Гормоны незаменимы в ходе этой адаптации, а также защите от возможных стресс-факторов. Однако гормоны стресса - к примеру глюкокортикоид кортизол – также могут существенно повлиять на фундаментальные процессы головного мозга, включая и процесс обучения. Сильный и продолжительный стресс может нанести необратимый вред головному мозгу. 
Возьмём процесс размножения у женщин как пример, чтобы на нём показать как гормоны циркулируют по нашему телу и к каким результатам это приводит. Нервные клетки гипоталамуса вырабатывают гонадолиберин – пептид, воздействующий на клетки гипофиза. Затем, и в женском, и в мужском организме вырабатываются два гормона:фолликулостимулирующий гормон (также называемый «пролан А» или «ФСГ») илютеинизирующий гормон («пролан Б», «ЛГ»).  Далее, в мужском организме эти два гормона циркулируют к яичкам, где они высвобождают мужской гормон тестостерон (андроген), направляя его в кровь. В женском организме ФСГ и ЛГ воздействуют на яичники, в результате чего выделяются женские гормоны – эстроген и прогестерон. Тестостерон, эстроген и прогестерон часто называют «гормоны секса». 
Повышенный уровень тестостерона у мужчин или эстрогена и прогестерона у женщин также влечёт за собой изменения в клеточной структуре, вызывая более высокую сексуальную активность. Гормоны секса также воздействуют на многие функции нашего организма: внимание, настроение, память, боль и т.д. «Половая принадлежность» головного мозга определяется тем, какие гормоны воздействовали на него в большей степени во внутриутробном и послеродовом периоде его развития, хотя последние научные изыскания выявили зависимость также от количества генов в Y-хромосоме. Тем не менее, учёными было обнаружено множество существенных физических различий между мозгом мужчины и мозгом женщины. К примеру, у них различна структура и размер нейронных соединений гипоталамуса, а также коры и гиппокампа. 
Половая принадлежность – это далеко не только сексуальное поведение и различия в процессе размножения. Она затрагивает множество участков головного мозга и большинство его функций, начиная от способов восприятия болевых ощущений и реакции на стресс до выработки стратегий для решения какой-либо когнитивной задачи. Но, хотя различия и существует, всё же справедливо будет отметить, что между мозгом мужчины и мозгом женщины больше сходств, чем различий. 
Также исследования в области анатомии выявили, что существуют различия между мозгом людей традиционной сексуальной ориентации и нетрадиционной. Основываясь на этом, можно сделать вывод о том, что гормоны и гены, воздействующие на организм человека в самом начале его развития формируют также и сексуальную ориентацию и вообще всё, что может быть обобщено словом «сексуальный», но об этом судить пока рано: учёные всё ещё пытаются найти последние недостающие фрагменты в этой мозаике. 
Газы. Доказано, что газы также могут служить в качестве нейротрансмиттеров. Тем не менее, эти два газа – оксид азота и моноксид углерода (угарный газ) функционируют не совсем в точности так же, как и нейротрансмиттеры. Благодаря их структуре они не скапливаются в каком-либо определённом участке организма. Они вырабатываются при помощи ферментов, которые по мере надобности производятся нервными клетками. Газы не задействуют рецепторы, как это делают обычные нейротрансмиттеры. Они просто проникают в соседние клетки и уже находясь в них действуют на различные их участки или на ферменты, содержащиеся в них. 
Хотя роль моноксида углерода в организме ещё до конца не изучена, уже научно подтверждено, что оксид азота выполняет сразу несколько функций. К примеру, благодаря циркуляции оксида азота мужчины могут испытывать эрекцию. Находясь в нервных окончаниях кишечника, он регулирует процесс пищеварения. Находясь в головном мозге, он контролирует работу циклического гуанозинмофосфата. Вред, наносимый нервным клеткам в ходе сильного стресса из-за избыточной концентрации вырабатываемого глутамата, также может иметь связь с оксидом азота. 


 Вторичные мессенджеры. 

После нейротрансмиттеров в работу включаются так называемые «вторичные мессенджеры» («вторичные передатчики») – вещества, активирующие различные биохимические процессы, протекающие внутри клеток. Внутриклеточные изменения могут повлечь за собой радикальные и длительные изменения в нервной системе. Если описать этот процесс в двух словах, то вторичные мессенджеры передают «химическую почту» от клеточной мембраны к внутренней биохимической структуре клетки. Эффект от действия вторичных месседжеров может быть различным: от нескольких миллисекунд до минут или даже часов. 
В активации вторничных мессенджеров непосредственное участие принимаетаденозинтрифосфат (АТР) – химический источник энергии клеток, который есть во всех клетках организма. АТР, как правило, расположен в цитоплазме. 
Здесь неплохо было бы привести пример. Выстроим последовательность событий: 
1)норэпинефрин присоединяется к нейрону; 
2)активированный рецептор нейрона, в  свою очередь, вовлекает G-белок в клеточную мембрану; 
3)уже находясь внутри клеточной мембраны, G-белок заставляет ферментАденилатциклазу трансформировать АТР в циклический аденозинмонофосфат (цАМФ); 
4)вторичный мессенджер цАМФ воздействует на множество внутриклеточных процессов: начиная от изменений в работе ионных каналов и заканчивая изменениями в структуре генов в белке (естественно, при этом он продолжает выполнять свою роль передатчика).
Также считается, хоть и не доказано, что вторичные мессенджеры также играют роль в выработке и последующему выбросу нейротрансмиттеров, а также в межклеточных циркуляциях различного рода. 
Сюда же стоит добавить участие вторичных мессенджеров в процессе метаболизма головного мозга и в таких процессах, как рост и развитие организма. Также стоит отметить, что воздействие мессенджеров на генную структуру клеток может привести к долговременным изменениям клеточной структуры, а как следствие – и поведения самого организма в целом. 

Нейрон. Активизируясь, нейрон передаёт электрические импульсы по аксону. Когда импульсы достигают конечной точки аксона, они стимулируют выброс нейротрансмиттеров (скапливающихся в так называемых везикулах). Затем нейротрансмиттеры присоединяются к молекулам-рецепторам, расположенным на соседних нейронах. Точка, в которой нейроны соприкасаются друг с другом, называется «синапс».

Эта игра запрещена для пользования в гостевом режиме.
Пожалуйста авторизуйтесь или, если Вы новый пользователь,  зарегистрируйтесь. Это бесплатно!

Успехов!