Картинки отделы головного мозга: Схемы строения головного мозга

Содержание

Как мозг превращает картинку в действие, а движение — в звук

Два потока восприятия

Лекция состоялась в рамках III Международной конференции «Нейробиология языка и речи».

Говоря о восприятии информации мозгом, Лучано Фадига рассказал о гипотезе двух потоков: вентральном и дорсальном. Это две параллельно работающие системы в головном мозге, кодирующие визуально воспринимаемую информацию. При зрительном восприятии объектов информация фиксируется в первичной зрительной коре, после чего поступает во вторичную, откуда и берут начало вентральный и дорсальный потоки.

Вентральный поток заканчивается в височном, а дорсальный — в теменном отделе коры головного мозга. Благодаря экспериментам на обезьянах с нарушениями височной и теменной долей удалось сформулировать предположения о роли этих отделов мозга в восприятии зрительной информации. Так, височная доля участвует в функционировании памяти и выступает своеобразным «архивом»: попадая туда, информация быстро определяется в нужные «категории».

Теменная доля считается ответственной за пространственную ориентацию. Согласно данной гипотезе, вентральный поток отвечает за семантику, фактически отвечая мозгу на вопрос «что это?», дорсальный же — за пространственное положение, обрабатывая понятия «где?» или «как?».

Наш мозг — это классификационная машина. Он распределяет все, что мы видим, на множество категорий. Мозг порождает ассоциации, связи между предметами и понятиями, группируя объекты по различным параметрам.

Профессор Университета Феррары (Италия) Лучано Фадига

«Например, кирпич относится к понятийной группе стройматериалов и в то же время может быть обобщен с красным яблоком по цветовому признаку. Мы делаем все это автоматически, не задумываясь, это делает наш мозг», — подчеркнул Лучано Фадига.

Движение и действие

После обработки зрительной информации, рассказал ученый, мозг принимает решение о дальнейших действиях с ней. К примеру, если человек осознает, что ему необходим видимый предмет, он протягивает руку, чтобы его взять. Мозг при этом должен быстро понять, есть ли на пути препятствие и как именно нужно сложить ладонь, чтобы получить желаемое. Лучано Фадига с коллегами изучал работу мозга обезьян в момент, когда они осуществляли хватательное движение различными конечностями в отношении предметов разного размера и формы. Это позволило зафиксировать реакции мозга и схему, приводящую к совершению движения.

Действие, согласно формулировке, приведенной ученым, — это иерархически организованная последовательность движений, приводящих к цели. То есть если цель — взять видимый предмет, то хватание будет действием, осуществляемым с помощью цепочки движений, регламентируемых мозгом. Принятие соответствующих решений, по данным ученых, происходит в вентральной области премоторной коры (так называемой зоне F5). Именно в ней группе исследователей из Пармы, в которую входил и Лучано Фадига, удалось обнаружить так называемые зеркальные нейроны.

Первым шагом к выявлению зеркальных нейронов стала случайность.

«Однажды мой коллега в лаборатории ел мороженое. В момент, когда он его лизал, зона F5 мозга подопытной обезьяны, подключенной к энцефалографу, выдавала реакцию, которая возникла бы в случае, если бы сама обезьяна производила движение, подобное тому, которое совершал мой коллега. Однако сама обезьяна в этот момент оставалась неподвижной», — рассказал ученый.

Так удалось обнаружить, что нейроны в области F5 у обезьян активизируются не только в момент хватания предмета, но и в момент наблюдения за знакомым действием другого.

Центр Брока

Все вышеперечисленные факторы, считает Лучано Фадига, влияют на речевую функцию человека. Именно благодаря зрительному восприятию, уверен он, и дальнейшему претворению информации в движения речевого аппарата и происходит непосредственно процесс говорения. То есть звук, по мнению ученого, в данном случае не играет решающей роли. «Послушайте, как пожилой человек и маленький ребенок или люди с разными акцентами произнесут одно и то же слово: звуки могут отличаться, однако движения губ, языка будут одинаковыми», — подчеркнул исследователь.

Но, конечно, мозг человека и мозг обезьяны существенно различаются: обезьяны фактически не используют язык в привычном нам понимании. Профессор Фадига полагает при этом, что сходство между мозгом обезьяны и мозгом человека можно проследить, однако последний в процессе эволюции значительно усовершенствовался.

По предположению Лучано Фадиги, цитоархитектоническим гомологом зоны F5 у обезьян в мозгу человека может быть область, или центр, Брока. Область Брока расположена в задней нижней части префронтальной коры и отвечает, в частности, за сенсомоторную организацию речи. Согласно исследованиям ученого, центр Брока активизируется во время восприятия и использования человеком языка, математических вычислений, прослушивания музыки, логических операций. Процессы в центре Брока, считает ученый, также связаны с визуальным восприятием окружающего мира: анализ видимого пространства позволяет человеку планировать и прогнозировать как свои действия, так и действия других. Это одно из важных эволюционных приобретений, уверен профессор, благодаря которому люди владеют понятием «будущее», способны к долгосрочному планированию, к просчитыванию последствий своих действий, символическому мышлению и, возможно, языку.

«Заплатив цену с точки зрения эффективности, наш вид получил новые возможности: изобретать новые действия и реакции, исследовать новые решения. Все это обеспечивается чрезвычайно сложным сенсомоторным механизмом, вычислительные возможности которого могут быть использованы и в познавательных целях», — заключил Лучано Фадига.

Доктор биологических наук рассказал о возможностях человеческого мозга — Российская газета

Принято считать, хотя это никем не доказано, что человеческий мозг используется не более чем на 5 процентов. Но и этого КПД пока хватает для рождения гениальных идей, влекущих за собой великие открытия и достижения. А если использовать мозг на все 100 процентов? Возможно ли это? И какого прогресса тогда достигло бы человечество? Обсудим тему с доктором биологических наук, руководителем лаборатории развития нервной системы Института морфологии человека Сергеем Савельевым.

Горе от ума — это литературная выдумка

Вы согласились бы жить вечно при условии, что ваша жизнь продолжалась бы в неразумном состоянии?

Сергей Савельев: Конечно, нет. Это неинтересно. Хотя некоторые люди рождаются и умирают, не приходя в сознание, как было написано в анамнезе у одного из генеральных секретарей коммунистической партии. Жил и умер, не приходя в сознание. Конечно, это шутка. Но есть растения, которые живут тысячи лет. Спросите у них, наверное, им это нравится. Что касается человеческой эволюции, то это не что иное, как эволюция мозга, и больше ничего. Потому что во всем остальном мы сделаны никудышно. Как говорил знаменитый офтальмолог Гельмгольц, если бы Господь Бог поручил мне сделать глаза, я бы сделал их в сто раз лучше. Это касается и всех остальных человеческих органов.

Что такое горе от ума в физиологическом проявлении этого, скажем так, недуга?

Сергей Савельев: Горя от ума как его трактует обыватель или в том смысле, какой вкладывал в это понятие великий русский писатель, — такого горя не бывает. Если человек достаточно умен, то он понимает принципы и механизмы мира, в котором живет, и не станет, как Чацкий, «метать бисер перед свиньями».

Горе от ума — это литературная выдумка. Человек, понимающий, что происходит, во-первых, не предъявляет к окружающим излишне высоких требований, а, во-вторых, бессовестно пользуется своими знаниями.

Хорошо, спрошу так: чрезмерная нагрузка на мозг может иметь для человека негативные последствия?

Сергей Савельев: Существует наивное мнение, что человеческий мозг беспределен в своих физиологических возможностях. На самом же деле он в них сильно ограничен. Есть четкие физиологические пределы. Скорость метаболизма нельзя повысить бесконечно. Когда человек умственно не активен, то есть когда, например, читает «Российскую газету» на диване перед сном, он потребляет примерно девять процентов всей энергии организма. А если чтение его чем-то возбуждает и подогревает, действует как перец в пище, то он начинает задумываться, и расходы энергии в этом случае достигают двадцати пяти процентов от всей энергии организма. Это очень большие расходы и очень тяжелые. Человеческий организм сопротивляется им.

Поэтому мы ленивы и нелюбопытны. А между тем творчество требует как раз тех самых двадцати пяти процентов.

В мозгах все устроено так, что вход — рубль, выход — три

Значит, ради здоровья умственную энергию нужно экономить?

Сергей Савельев:

Это происходит помимо нашей воли. Человеческий мозг не приспособлен к большим энергетическим затратам. В режиме двадцатипятипроцентной активности он может просуществовать пару недель. А потом начинает развиваться так называемая энергетическая задолженность и то, что в старой медицине называлось нервным истощением. В мозгах все устроено так, что вход — рубль, выход — три. Если вы две недели кряду интеллектуально перенапрягаетесь, то потом должны шесть недель расслабляться и отдыхать, чтобы компенсировались мозговые затраты .

Вы хотите сказать, что интеллектуальные нагрузки вредят мозгу?

Сергей Савельев: Конечно, вредят, он же приспособлен не для интеллекта.

Я думал, вы скажете, что интеллектуальные нагрузки укрепляют мозг, как физические нагрузки укрепляют мышцы.

Сергей Савельев: Да ведь и с мышцами ничего такого не происходит. Не укрепляются они от физической нагрузки, а разрушаются. Вы сколько хотите прожить-то? Если вы хотите прожить сильным красивым физкультурником лет до пятидесяти, то, конечно, укрепляйте свои мышцы. Но любая мышца может сократиться один миллиард раз, а потом она умрет. Любая перенагрузка — это смерть. Это касается и мышц, и мозга. Смертность у профессиональных спортсменов в десять раз выше, чем у обычных людей. Причем от тяжелых заболеваний. Спорт — это не полезно.

А слабая нагрузка на мозг — это полезно?

Сергей Савельев: О, это мечта любого государя.

Разве мозговая пассивность не ведет к умственной деградации?

Сергей Савельев: Мир наполнен мистическими историями про мозг, но суть-то проста: мозг не хочет работать, потому что его работа требует энергетических затрат. В этом причина нашей праздности, лени и желания украсть, а не заработать.

Никогда не объяснишь, почему один видит то, чего не видит другой

Есть люди, обладающие феноменальными способностями. Например, умением за несколько секунд перемножить в уме два четырехзначных числа. Этому есть научное объяснение?

Сергей Савельев: Надо учиться в физико-математической школе, чтобы овладеть таким умением. Это несложно, есть хорошо известные приемы. Ну и кроме того, надо быть ограниченным во многих других областях, чтобы сосредоточенно демонстрировать такие фокусы. Ничего творческого или тем более гениального здесь нет. Истории известны люди, которые замечательно умножали цифры, особенно когда речь шла об их собственных деньгах. Но, к сожалению, эти люди ничего не произвели, кроме таких расчетов.

В человеческом мозге есть отделы, отвечающие за ту или иную одаренность, например, за музыкальную или шахматную?

Сергей Савельев: Конечно, есть. Вся поверхность мозга занята областями, которые структурно очень хорошо выявляются. Можно посмотреть на гистологические срезы. На этих гистологических срезах толщиной в несколько микрон, если порезать человеческий мозг, существуют поля и видны их границы. Каждое поле функционально приспособлено к той или иной функции. Скажем, к зрению, слуху, движению. И мозг состоит из таких полей. И он индивидуально изменчив. То есть каждое поле у разных людей разное. У одного человека, к примеру, у хорошего фотографа, оно в «зрительной» области может быть в три раза больше, чем у любого другого. А это миллиарды нейронов, миллиарды связей. Никогда не объяснишь, почему один видит то, чего не видит другой. То же самое и у музыканта или ученого. Наши индивидуальные возможности определены комбинацией этих полей, имеющих разные размеры. У кого какое-то поле большое, у того та или иная одаренность явственно выражена. А у кого некое поле маленькое, тому свои способности, допустим, к математике, уж извините, ничем не нарастить. Словом, наше поведение детерминировано размером полей коры мозга, а также подкорковых структур, которые отвечают за каждую функцию. Например, за музыкальную. Чтобы просто слышать, нужно иметь два десятка структур. Вероятность, что у одного человека все эти структуры будут достаточно большие, прямо скажем, невелика. Поэтому выдающихся музыкантов мало, а имитаторов полным-полно.

Разум — это абстрактное понятие

Как соотносятся между собой мозг и разум?

Сергей Савельев: Разум — это абстрактное понятие. То, что червь осознанно ползет от раствора соли к раствору еды, — это разум? С точки зрения психологов — да. Но физиология абстрактными понятиями не оперирует. Гениальность — да, есть такое понятие в физиологии. Уникальная комбинация размера структур мозга позволяет какому-то человеку писать гениальную музыку. А другой никогда гениальную музыку не напишет, потому что у него нет соответствующей комбинации структур. Мозг — это структурно детерминированное устройство, которое определяет индивидуальность и неповторимость каждого человека. По этой причине все люди разные. И эти способности не наследуются. На фоне талантливого родителя ребеночек может выглядеть полным бездарем. Что чаще всего и бывает.

Можно ли сказать, что разум является посредником между мозгом и телом?

Сергей Савельев: Нет. Разум вообще понятие не научное. В чем разум? Тыкать пальцем в клавиатуру компьютера? Нажимать на кнопки телефона? Считать до десяти?

Тем не менее есть понятие «разумные существа».

Сергей Савельев: Я не занимаюсь философией.

В любом случае разум — это физиологическое понятие.

Сергей Савельев: Для меня такого понятия не существует по той простой причине, что у него размыты границы. Разумом обладают все животные, у которых есть нервная система. И в этом смысле глупо утверждать, что человек — разумный, а остальные живые существа — неразумные. Человек является продуктом церебральной эволюции. Он может создавать то, чего не было в природе и обществе. Вот муравьи того, чего не было в обществе, создать не могут. И черви плоские, и даже обезьяны не могут создать того, чего не было в их сообществе. А человек может. Что является критерием человека? То, что он творчески создает нечто, до него в природе и обществе не созданное. И если мы договоримся, что разум — это способность создавать то, чего не было в природе и обществе, то такое понятие я принимаю. А если мы это не вводим, то получается размытое пустое определение, словоблудие для философов, основная задача которых объяснить, почему мы профукали свою жизнь так бездарно.

Европейцы прошли отрицательную эволюцию

Есть пределы развитию мозга?

Сергей Савельев: Те, кто задает такие вопросы, предполагают, что человеческий мозг законсервировался двести тысяч лет назад, и с тех пор эволюционных изменений не происходит.

А они есть?

Сергей Савельев: За двести тысяч лет, даже чуть меньше, примерно за сто тридцать пять тысяч, человеческий мозг уменьшился на двести пятьдесят граммов. Я имею в виду цивилизованную Европу. Потому что они отбирали конформистов и уничтожали творческих, самостоятельных людей.

Эволюция мозга была отрицательной?

Сергей Савельев: Для Европы — да. Европейцы прошли отрицательную эволюцию и высокую церебральную специализацию — многовековой искусственный отбор, очень жесткий, который уменьшил размер и массу их мозга в пользу конформизма и социальной адаптированности.

Разве конформизм и способность к социальной адаптации свойственны только европейцам?

Сергей Савельев: Да. Потому что они всегда очень тесно жили, и любой приказ какого-нибудь князя быстро доходил до всех. Смотришь, уже голову рубят крестьянину в соседней деревне… А в Африке это плохо действовало, и в России это плохо действовало, не получалось. Поэтому у нас полиморфизм сохранился больше, а у европейцев меньше. Чем больше полиморфизм, тем больше шансов для эволюционного прогресса.

Человеческий мозг работать не хочет, не любит и по возможности не будет никогда

Безграничные возможности мозга, если таковые имеются, несут в себе какие-то риски для человечества?

Сергей Савельев: Безграничных возможностей нет. Во-первых, есть ограничения энергетические. Во-вторых, человеческий мозг приспособлен для решения конкретных биологических задач и жестко сопротивляется любому нецелевому использованию. Поэтому он работать не хочет, не любит и по возможности не будет никогда.

Значит, лень имеет физиологическое обоснование?

Сергей Савельев: Конечно. Когда вы ленитесь и ничего не делаете, мозг потребляет девять процентов энергии. А когда начинаете думать — до двадцати пяти. И это катастрофа. Потому что когда вы ленитесь, у вас эндорфины, эти внутренние наркотики, выбрасываются в мозг и в результате вы мало того что бездельничайте, вы еще и кайф ловите. А когда вы, не дай бог, начинаете трудиться, мозг придумывает миллион способов, чтобы вас от этого отвадить. В итоге организм сопротивляется и, предвидя энергозатраты, просто криком кричит: «А что я буду делать завтра?! Где гарантия, что колбаса в холодильнике снова появится?!» То есть вы сопротивляетесь любому труду как нормальная обезьяна. И это вполне естественно.

Можно заставить работать ленивый мозг?

Сергей Савельев: Можно.

Как?

Сергей Савельев: Когда вас поставят в стрессовую ситуацию, требующую напряжения умственных сил. Но при первой возможности мозг будет вас обманывать. Даже мозг гения, который приспособлен для творчества, будет стараться увильнуть от работы. Гению проще имитировать свою гениальность, чем что-то создавать. Именно поэтому у гениев на двадцать работ лишь одна гениальная, остальное — подделки. Обезьянья порода неисправима, все время приходится прятать хвост.

Гениальность не надо искать у политиков

Мозг гения физически отличается от мозга обычного человека?

Сергей Савельев: Да, мозг гения весит больше. В свое время в России был создан Институт мозга, там изучали в том числе мозг Ленина, сравнивали его с мозгом Маяковского, других выдающихся людей. Оказалось, что у Ленина мозг был маленького размера и весил 1330 граммов. У Сталина примерно столько же. Что было, как теперь можно смело сказать, вполне ожидаемо. Вообще гениальность не надо искать у политиков. У нас есть биологическая инстинктивная форма поведения, называемая доминантностью. Свойственная политикам гипердоминантность, означающая стремление властвовать, управлять людьми и ходом истории, она является биологически обусловленной. А гениальность — это другое. Это способность к необычному. Стать гипердоминантом может любой бабуин. Поэтому в мозге Ленина ничего особенного не нашли, там очень посредственные параметры. Просто эта биологическая инстинктивная форма поведения — доминантность — она у него была гипертрофирована.

Мозг работает, даже когда мы спим

Это правда, что человеческий мозг используется не более чем на пять процентов?

Сергей Савельев: У того, кто так считает, он используется, видимо, на два. Это полная чушь насчет пяти процентов. Мозг работает весь. Это как оперативная память в компьютере: выключили — и все стерлось. Поэтому через шесть минут после отключения человека от кислорода и продуктов питания мозг начинает необратимо терять память и умирать. Он потребляет десять процентов всей энергии организма, даже когда мы спим. Именно из-за того что он всегда и весь работает.

Интеллектуальная нагрузка — это профилактика старения

Что такое старение мозга? От чего начинается старческая деменция?

Сергей Савельев: Старение мозга — это в первую очередь гибель нейронов. Сами нейроны уморить очень сложно. Но их количество исчерпаемо. Причем нейроны у человека начинают гибнуть еще в утробе матери. После пятидесяти лет они уже активно погибают, и за каждые последующие десять лет наш мозг теряет по тридцать граммов нейронов. Этот процесс продолжается до глубокой старости. И если головой не думать, не заставлять сосуды кровоснабжаться и кровоснабжать нейроны, то к восьмидесяти годам мозг может полегчать на 100 граммов, а то и больше. У людей, которые мозгами вообще не пользуются, такого рода ослабление идет еще быстрее. Интеллектуальные люди дольше сохраняют умственную потенцию.

Значит, интеллектуальная нагрузка необходима мозгу?

Сергей Савельев: Абсолютно. Это профилактика старения. Но кроссвордами и просмотрами телепрограммы «Что? Где? Когда?» старение мозга не замедлишь. Чтобы его замедлить, надо всякий раз решать проблему, которая раньше перед тобой не стояла. Игрой в шахматы можно только ускорить маразм, а не остановить его. Потому что шахматы — не столь уж интеллектуальное занятие. Это просто комбинаторика. К сожалению, многие путают творчество и комбинаторику. Комбинаторика — это когда из трех бумажек делают четвертую, а мозг при этом сачкует.

Обещает ли нам эволюция умственный прогресс?

Сергей Савельев: Нет, не обещает. Перспективы печальны: уменьшение размеров мозга из-за тотального конформизма и постоянной адаптации к среде, экспорт своей индивидуальности и способностей государству в обмен на экономию энергии. Когда мы договариваемся с государством или религией, мы им дарим свою творческую, интеллектуальную свободу. А они, в свою очередь, гарантируют нам пищу и размножение. Так что дальше все будет хуже и хуже. И если эта тенденция сохранится, то человеческий мозг может уменьшиться еще граммов на двести пятьдесят.

Выходит, эволюция идет в обратном направлении? Человечество не умнеет, а глупеет?

Сергей Савельев: Увы, это так.

Визитная карточка

Фото: Александр Корольков / РГ

Сергей Савельев — палеоневролог, доктор биологических наук, заведующий лабораторией развития нервной системы Института морфологии человека РАН. Родился в Москве, окончил биолого-химический факультет МГЗПИ им. Ленина, работал в Институте мозга АМН СССР, с 1984 года в НИИ морфологии человека РАМН. Более 30 лет занимается исследованиями в области морфологии и эволюции мозга. Автор более 10 монографий, 100 научных статей и первого в мире Стереоскопического атласа мозга человека. Много лет изучает эмбриональные патологии нервной системы и разрабатывает методы их диагностики. Является автором идеи церебрального сортинга — способа анализа индивидуальных человеческих способностей по структурам головного мозга посредством разработки и применения томографа высокого разрешения.

Фотограф, член Творческого союза художников России, награжден бронзовой, серебряной и золотой медалями ТСХ России.

Строение и функции глаза, анатомия глаза

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв «правую часть» изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения — правую и левую — головной мозг соединяет воедино.

Так как каждый глаз воспринимает «свою» картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаз может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Основные функции глаза

  • оптическая система, проецирующая изображение;
  • система, воспринимающая и «кодирующая» полученную информацию для головного мозга;
  • «обслуживающая» система жизнеобеспечения.

Строение глаза

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.

Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой. См. строение роговицы.

Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т. е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Полезно почитать

Общие вопросы о лечении в клинике

Вестибулярные нарушения (головокружения)

Головокружение – это ощущение движения самого себя или же вещей, находящихся вокруг. 

Причиной головокружения могут стать различные заболевания – как
доброкачественные, так и очень опасные для жизни человека. Выявлено примерно 80 причин, которые могут вызвать головокружение, из них 20 % сочетают в себе ряд причин. У здорового человека состояние равновесия происходит за счёт сочетания поступающих в кору головного мозга человека сигналов от вестибулярных, зрительных и
проприоцептивных систем. Импульсы, которые исходят из коры головного мозга, доходят до скелетных и глазных мышц, благодаря этому осуществляется устойчивая поза и нужное положение глазных яблок. В случае, если поступление импульсов от вестибулярных отделов в кору височной и теменной доли нарушено, возникает иллюзорное восприятие движение окружающих вещей или же своего тела. Часто пациенты понятие «головокружение» понимают неверно. Иногда человек, испытывая состояние дурноты, приближение лишение сознания, чувства пустоты, «лёгкости в голове» воспринимает как головокружение, хотя данные симптомы приближающегося обморока сочетаются с вегетативными нарушениями, такими как бледность кожных покровов, сердцебиение, тошнота, помутнение в глазах, гипергидроз (потливость).
Подобное состояние может быть вызвано сердечно-сосудистой патологией,
ортостатической гипотензией, гипогликемией, анемией, близорукостью высокой степени.
Нередко больные под головокружением имеют в виду нарушение равновесия, т. е. неустойчивость, шатание при ходьбе. Такие расстройства могут быть после органического поражения нервной системы и, само собой, не являются головокружением.
Виды головокружений. 

Выделяют следующие виды головокружений:

  • Психогенное головокружение. Проявляется после сильных эмоциональных переживаний или из-за сильной усталости. При этом человек ощущает неясное чувство неустойчивости, неясность в голове, слабость. Патологическими состояниями, которые сопровождаются головокружением, могут стать некоторые психические синдромы – истерия, деперсонализация, тревога с паническими атаками. 
  • Головокружение при мозговых нарушениях обычно происходит из-за патологий мозжечка. Это могут быть опухоль, смещение мозжечка при гидроцефалии, травмы черепа или шейного отдела позвоночника, сосудистые нарушения мозга. Резкое головокружение может сигнализировать об инфаркте мозжечка; происходит это из-за кровоизлияния в мозжечок в случае, если больной находится в сознании. Поражение вегетативных ядер, которые располагаются под большими полушариями головного мозга, являются второй важной причиной головокружения при мозговых нарушениях. Это может быть следствием воспалительных или сосудистых поражений или же при отравлении химическими веществами либо лекарственными препаратами. К таким лекарствам относятся барбитураты и противосудорожные средства, вызывающие сонливость и заторможенность,головокружение. Чрезмерный приём стрептомицина приводит к необратимым поражениям головного мозга.
  • Головокружение глазной природы бывает у здоровых людей вследствие непривычной зрительной стимуляции (например, быстрое движение предметов или на высоте). Причиной может стать и патология глазных мышц, то есть паралич, который приводит к нарушению проекции предметов на сетчатку и «составлению» неверной картинки в головном мозгу. 
  • Головокружение при патологии уха возможно из-за поражения разных структур: вестибулярного аппарата, нервов и сосудов или евстахиевой трубы (соединяющей полость уха с носовой полостью). Головокружение, сочетающиеся с потерей слуха, болью или шумом в ушах, или же проявление головокружения при определённом положении головы может возникнуть в зависимости от места поражения. Наиболее простой причиной головокружения может стать серная пробка в наружном слуховом проходе.

Причины головокружения.

Существует большое количество причин головокружения. Оно может появиться вследствие поражения внутреннего уха или вестибулярного нерва. Такое головокружение называют периферическим головокружением

Различные заболевания головного мозга тоже могут стать причиной головокружения, тогда его называют центральным головокружением

По симптоматике головокружения и его характеру, по частоте и продолжительности приступов можно определить действительную причину головокружения: если есть какие-либо выделения из уха, ухудшения слуха, это свидетельствует о воспалении внутреннего уха и требует консервативного лечения. Если головокружение сопровождается шумом в ушах, тошнотой, рвотой, ухудшением слуха, то это свидетельствует о наличие синдрома Меньера. Если слуховая функция не нарушена, то это может говорить о признаках вестибулярного неврита. Неврит проявляется внезапно выраженным головокружением, систематической рвотой, при попытке встать с кровати чувство вращения усиливается, также как и при вращении головы. Данные симптомы исчезают постепенно в течение двух-трёх дней с начала заболевания. В случае внезапной односторонней глухоты, шуме в ушах и рвоте у большей половины пациентов обнаруживается перилимфатическая фистула. В других случаях фистула может быть в разной степени выражена головокружением и расстройством слуха (шум, звон в ушах, нарушение слуха). В случае одностороннего расстройства слуха и головокружения стоит проверить, нет ли опухоли головного мозга. Подобное головокружение проявляется исподволь, нередко сопровождается медленно нарастающей головной болью, усиливается при определённых положениях тела. В случае возникновения головокружения после перенесённых травм головы или позвоночника причиной может быть рывковое движение головой или черепно-мозговая травма.

Головокружения

Каковы основные причины головокружения?

С проблемой головокружения сталкивался, наверное, каждый человек. Например, утром,  встав с постели или со стула, когда положение тела резко меняется, в детстве после катания на аттракционах, после бурно-проведенной ночи с друзьями, после выпитого спиртного, во время поездки на морском транспорте. В этом состоянии нет ничего опасного. А вот головокружение, которое длится от нескольких часов до нескольких дней, периодически повторяется, может быть причиной серьезного заболевания.

Головокружение возникает тогда, когда происходит рассогласование информации, поступающей от вестибулярной, зрительной и осязательной  физиологических систем, отвечающих за ориентацию в окружающем пространстве. Человеку кажется, что предметы начинают двигаться и земля уходит из под ног.

В связи с этим, причины головокружения условно можно разделить на те, что связаны с:
— патологиями уха;
— патологиями глаза;
— мозговыми нарушениями.

К патологиям уха, которые могут вызвать головокружения можно отнести — отит, лабиринтит, нарушение кровоснабжения уха, внезапно возникшая односторонняя глухота и др.

К патологиям глаза, вызывающим головокружение, можно отнести такие заболевания, как паралич глазных мышц, который приводит к нарушению проекции предметов на сетчатку и «составлению» неверной картинки в головном мозгу.

Головокружение при мозговых нарушениях обычно происходит из-за патологий мозжечка. Это могут быть опухоль, смещение мозжечка, травмы черепа или шейного отдела позвоночника, сосудистые нарушения мозга. Резкое головокружение может сигнализировать об инфаркте мозжечка. Поражение вегетативных ядер, которые располагаются под большими полушариями головного мозга, являются второй важной причиной головокружения при мозговых нарушениях. Это может быть следствием воспалительных или сосудистых поражений или же при отравлении химическими веществами либо лекарственными препаратами.

Головокружение может появиться при нарушении кровоснабжения отделов головного мозга (инсульт) , травмы шейного отдела позвоночника, шейном остеохондрозе.

Следует срочно обратиться к врачу, если симптомы головокружения:

  • сочетаются с головной болью, слабостью в мышках рук или ног;
  • не проходят больше часа;
  • возникли у больного гипертонией или сахарным диабетом;
  • вызвали падение, потерю сознания у больного;
  • сопровождаются продолжительной рвотой, повышением температуры.
Лечение повторяющихся головокружений заключается в борьбе с их причинами, установить которые самостоятельно без помощи врача-специалиста невозможно.  Множество причин недомогания создаёт трудности для диагностики, с которыми справится только специалист. При постоянном головокружении рекомендуем вам обратиться к врачу-неврологу.
Телефон в Сыктывкаре(8212) 21-81-95
Телефон в Ухте(8216) 76-79-20

Возврат к списку

Как проходит исследование головного мозга?

Головной мозг — самый сложный орган человеческого тела, ведь он связывает между собой все системы организма. Именно поэтому исследование головного мозга проходит с применением самых высокотехнологичных устройств диагностики.

Когда нужно обследовать мозг

С помощью высокоточной диагностики головного мозга врач может поставить диагноз или отследить развитие заболевания. Назначить обследования мозга или сосудов могут невролог, флеболог и травматолог из-за следующих жалоб:

  • головные боли неясной природы;
  • травмы головы;
  • потеря чувствительности в конечностях, снижение зрения, слуха и обоняния;
  • нарушение координации, постоянная общая слабость;
  • судороги.

При подозрении на инсульт и диагностике опухолей и эпилепсии, исследования просто необходимы — с их помощью можно обнаружить новообразования, закупорки и разрывы сосудов, гематомы, инородные тела и нефункционирующие участки мозга. Так как патологии в разных участках головы могут вызывать совершенно разнообразные симптомы, врачи очень часто назначают исследования головного мозга.

Виды исследований головного мозга

Самые распространённые и информативные виды исследований головного мозга — это компьютерная и магнитно-резонансная томография. Они позволяют получить качественные снимки мозга в нескольких проекциях, что помогает в диагностике любого недуга.

Магнитно-резонансная томография головного мозга

Абсолютно безопасный способ обследования, который практически не имеет противопоказаний. Опасен только пациентам с кардиостимуляторами и металлическими имплантатами в теле — магнитное поле томографа может сместить или нагреть предметы из металла и нарушить работу механизмов.

На полученном изображении можно рассмотреть плотные и мягкие ткани, сосуды и новообразования. Снимок МРТ проводится в нескольких проекциях на необходимой глубине, поэтому доктор может оценить состояние любого участка мозга.

Перед процедурой необходимо снять все металлические предметы и аксессуары. Чтобы не раздеваться перед исследованием, можно просто надеть одежду без молний и металлических пуговиц.

Для проведения МРТ пациент ложится на кушетку. Лаборант может дать наушники, защищающие от очень громких звуков во время процедуры. Затем пациента помещают внутрь томографа. Нужно сохранять неподвижность, так как смена положения тела исказит изображение. Обследование мозга обычно проводится не более получаса. По желанию пациента, если он почувствует себя некомфортно, процедуру можно прекратить или приостановить без вреда для информативности исследования.

Компьютерная томография головного мозга

Работает на основе рентгеновских лучей, поэтому её не рекомендуется проводить детям, беременным и кормящим женщинам. Но для всех остальных пациентов она абсолютно безопасна.

После КТ можно получить 3D-снимок головного мозга. Он такой же качественный, как и МРТ: на нём видны все структуры мозга и сосудов. Поэтому выбор между двумя видами томографии основан только на имеющихся противопоказаниях.

Металлические предметы также будет необходимо снять: они не опасны, как при МРТ, но мешают прохождению излучения. Если этого не сделать, часть изображения потеряется.

Существенный плюс компьютерной томографии — небольшие изменения положения тела не скажутся на результате. В остальном процедура мало отличается от проведения МРТ. Пациента на кушетке помещают в томограф и наблюдают за ним во время процедуры. Исследование длится не больше 15–20 минут и его можно прекратить в любой момент по просьбе пациента.

Томографию могут провести с использованием контрастного вещества, чтобы получить более детальные и чёткие снимки. Для этого сначала проходит обычное исследование, а затем пациенту внутривенно вводят красящее вещество. После этого процедура продолжается в течение нескольких минут.

Другие виды исследований

Кроме томографии, для обследования головного мозга применяются ещё несколько видов диагностики:

  • Электроэнцефалография (ЭЭГ) регистрирует колебания электрических импульсов в мозге. На голову пациента прикрепляют электроды, через которые фиксируются и выводятся на бумагу или экран биотоки головного мозга. Это исследование может помочь при задержке психического и речевого развития, эпилепсии и травмах: благодаря нему можно определить неактивные участки головного мозга.
  • Краниография — это рентген черепа в двух проекциях. Используется очень слабое излучение, чтобы не навредить пациенту. Такие снимки помогут определить врождённые дефекты строения и травмы костей черепа.
  • Нейросонография — это ультразвуковое исследование головного мозга у детей от рождения до моменты закрытия родничка. Она не так информативна, как томография и рентген, но является одним из немногих безопасных способов обследования новорождённых.
  • Электронейромиография проверяет прохождение импульсов по нервам. Для этого на кожу в области локализации нервов накладывают электроды, по которым пускают электрический импульс. По интенсивности сокращения мышц доктор определит работоспособность нервов.

Как проходит исследование сосудов?

Для обследования вен и артерий головного мозга применяют ангиографию и ультразвуковое исследование. Оба варианта безопасны, информативны и имеют минимум противопоказаний.

Магнитно-резонансная ангиография

Даёт лучший результат при исследовании мелких сосудов и нервных стволов. В ходе исследования врач получит снимок всех сосудов вашего головного мозга. Это поможет диагностировать микроинсульты и тромбозы, которые не видны на обычном МРТ-снимке головы. Часто её назначают хирурги после операций для контроля состояния.

МРА проходит так же, как и обычная магнитно-резонансная томография, и имеет те же особенности и противопоказания. Перед процедурой нужно снять все металлические предметы, а во время работы томографа нельзя двигать головой. Часто, для правильной диагностики, ангиографию следует совмещать с МРТ головного мозга — это позволит более детально рассмотреть участок патологии.

Компьютерная ангиография

КА сосудов головного мозга по проведению схожа с компьютерной томографией. По итогам процедуры врач получит трёхмерная модель сосудов головы. На полученном изображении можно рассмотреть аномалии строения вен и артерий, атеросклероз, сужение просвета сосудов и новообразования.

Доктор может назначить это обследование как для подготовки к оперативному вмешательству, так и для контроля после лечения. Кроме того, такой вид обследования — выход для пациентов, которые по противопоказаниям не могут провести МРА.

При компьютерной ангиографии можно использовать контрастное вещество, чтобы лучше визуализировать повреждённые участки. Противопоказания для процедуры те же, что и для КТ: беременность и детский возраст.

Ультразвуковая допплерография

Датчик УЗИ ставят на самые тонкие кости черепа. С помощью ультразвука можно найти сужение или тромбоз в сосудах мозга, измерить скорость движения крови, обнаружить аневризмы и участки с изменённым направлением кровотока. Изображение показывается на экране монитора, и, при необходимости, можно распечатать нужный кадр.

С помощью УЗИ можно обследовать как сосуды внутри черепа, так и в шее, если из-за них был нарушен кровоток в мозге. У метода нет противопоказаний, он абсолютно безопасен для пациентов любого возраста. УД не требует дополнительной подготовки или обследований, однако, перед процедурой лучше воздержаться от приёма продуктов и лекарств, влияющих на тонус сосудов.

От чего зависит выбор исследования?

Самые распространённые методы исследований головного мозга: МРТ, КТ и УЗИ. Они достаточно информативны для абсолютного большинства возможных заболеваний. Если вы не знаете своего диагноза и хотите прийти к врачу с уже готовыми анализами, лучшим вариантом будет МРТ или КТ. Они дают достаточно информации по состоянию как самого мозга, так и костных тканей, на них можно различить крупные сосуды.

При травмах головы сначала следует провести краниографию. Она даст достаточную информацию о целостности черепа, и, если инородные тела не попали в мозг, другие виды диагностики будут не нужны. Если травма более серьёзная, с внутренним кровотечением и поражением мозга, то вам обязательно сделают томографию.

Если доктор назначил вам обследование сосудов головного мозга, то следует ориентироваться на собственные противопоказания, а также доступность исследований. И томография, и УЗИ показывают одинаково хороший результат.

Решающим фактором при выборе исследований остаётся решение врача. Серьёзная диагностика проводится только по направлению от доктора. Вполне возможно, что он назначит вам сразу несколько процедур для более полного обследования и точной постановки диагноза.

Harvard Business Review Россия

Болезни мозга — бич ХХI века. В мире на людей, страдающих ими, тратятся гигантские суммы — но на излечение многих из этих заболеваний надежды пока нет. В чем причина болезней мозга и каковы перспективы борьбы с ними, рассказывает вице-президент Российского физиологического общества им. И.П. Павлова, заведующий лабораториями Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН и НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина, академик РАН, советник Президента РАН по международному научному сотрудничеству, профессор, доктор биологических наук Михаил Вениаминович Угрюмов.

Что такое болезни мозга?

Это заболевания, в основе которых лежит гибель нейронов. В зависимости от того, в какой области мозга они погибают, выключается та или иная функция мозга или организма в целом — скажем, репродуктивная.

Почему гибнут нейроны?

Причины могут быть разными. Например, острые повреждения: травмы, инсульты — в результате которых кровь изливается из сосудов и практически мгновенно начинается процесс гибели нейронов. Если быстро вмешаться и начать терапию, лечебный эффект может быть очень хорошим. В случае инсультов речь идет о 3—5 часах. Но если затянуть и оказать помощь позже, то процесс, идущий как цепная реакция, станет необратимым и захватит многие области мозга. Хуже ­всего, если этот процесс развивается в ­продолговатом мозгу, где находится дыхательный, сосудодвигательный центр, — тогда у человека останавливается дыхание, перестает работать сердце и он тут же умирает. Если процесс идет в коре, люди теряют память и возможность осознавать и воспринимать проис­ходящее.

Еще одна большая группа болезней мозга — хронические, так называемые нейродегенеративные заболевания. Они развиваются в течение многих лет — скажем, 20—30 — без каких-либо внешних проявлений. Человек чувствует себя абсолютно здоровым, но при этом у него идет патологический процесс — погибают нейроны. Вообще нейроны погибают у всех. Даже условно рассчитана скорость этой гибели — четыре процента в 10 лет. Но при нейродегенеративных заболеваниях она значительно увеличивается.

Какие болезни относятся к нейро-дегенеративным?

Их круг широк, но доминируют, безусловно, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. При болезни Паркинсона погибают в основном дофаминергические нейроны, находящиеся в особом отделе мозга, который называется нигростриатная система, — и у человека нарушается двигательная функция: наступает дрожание или скованность движений. Чаще всего эти симптомы со време­нем смешиваются. При болезни Альцгеймера погибают холинергические нейроны в гиппокампе и в коре, то есть нейроны, которые отвечают за память и обучение, — эти функции у человека и страдают. Еще одна болезнь, которая связана с гибелью дофаминергических нейронов, — хорея Гентингтона. Она проявляется в нарушении когнитивных и физических способностей. Существует также заболевание, поражающее людей молодого репродуктивного возраста, — гиперпролактинемия. В этом случае гибель нейронов приводит к торможению репродуктивной функции и бесплодию. Если эту болезнь запустить, она переходит в необратимую стадию — развивается опухоль гипофиза. С гибелью нейронов также связана депрессия. Все начинается с обратимой функциональной стадии (ухудшение настроения, чувство тревоги, высокая утомляемость), но потом переходит на уровень органических изменений.

Почему при нейродегенеративных заболеваниях гибель нейронов так долго не дает о себе знать?

Потому что мозг чрезвычайно пластичен, у него колоссальные компенсаторные возможности. Вообще говоря, эти возможности есть у всех органов, но в могзе они проявляются в наибольшей степени, поскольку с точки зрения эволюции это одна из наиболее важных структур. Поэтому когда симптомы заболевания наконец появляются, это, с одной стороны, говорит о том, что компенсаторные механизмы себя исчерпали, а с другой — что количество погибших нейронов достигло порогового уровня. Этот порог рассчитан только для болезни Паркинсона: если дофамин теряется на 70—80 процентов, у человека сразу нарушается двигательная функция.

Приведите, пожалуйста, 
примеры компенсаторных 
механизмов.

При болезни Паркинсона, как я говорил, погибают нейроны, синтезирующие дофамин, — вещество, которое определяет взаимодействие (химические сигналы) между нейронами. Погибают не все нейроны, и те, которые сохраняются, активизируются, стараются производить больше сигналов. Но рано или поздно количество этих химических сигналов снижается: гибель нейронов — процесс необратимый. И тогда на первый план выходит другая группа компенсаторных механизмов — нейроны, получающие сигналы, становятся более чувствительными и «слышат» даже те нейроны, которые генерируют сигнал на очень низком уровне, то есть «тихо говорят».

Каковы причины нейродегенеративных заболеваний?

В подавляющем большинстве случаев они не известны. Еще лет десять назад ученые надеялись, что нейро­дегенеративные заболевания — моногенные, то есть за их развитие отвечает какой-то один ген. В этом случае было бы несложно наладить диагностику и лечение — нужно было бы только найти этот ген. Но оказалось, что у подавляющего большинства больных нарушены функции очень многих генов, поэтому эти заболевания из моногенных перешли в разряд полигенных.

Еще одна особенность: если раньше считали, что заболевание развивается в результате гибели только одной группы нейронов — в строго определенной области мозга, то оказалось, что это системное заболевание, которое распространяется на многие отделы мозга, на периферическую нервную систему, на внутренние органы. Но ключевая симптоматика, от которой по-настоящему страдает больной, ­действительно зависит от какой-то определенной группы клеток.

Существует ли наследственная предрасположенность к этим заболеваниям?

Существует, но речь идет об очень небольшом проценте больных — не больше трех. Есть семейные формы — они проявляются у людей уже в молодом возрасте, в 25—30 лет. Но в целом это не фатальные заболевания: если болеют родители, совершенно не обязательно заболеют дети.

Какой процент населения в России и в мире болеет нейродегенеративными заболеваниями?

Количество заболевших возрастает среди людей старше 60 лет. Если говорить о болезни Паркинсона, то среди 60-летних — это один процент, потом, к 70 годам, доходит до пяти процентов. Болезнь Альцгеймера с возрастом распространяется еще быстрее. В 60 лет — это процента три, в 70—75 лет — 15—20 процентов. Это мировая статистика. Наши цифры по заболеваемости надо принимать с большой осторожностью. Считается, что в России полтора миллиона больных болезнью Альцгеймера, 300 тысяч — болезнью Паркинсона. Но в России плохо поставлена диагностика: в сельской местности люди вообще не проходят амбулаторных обследований. Поэтому, чтобы понять общие тенденции, надо обращаться к американскому и европейскому опыту.

Какое место эти болезни занимают по распространенности?

Сейчас неврологические и психические заболевания занимают третье место после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Однако по прогнозам Всемирной организации здравоохранения, буквально через десять лет они выйдут на первое место.

Почему?

Число больных нейродегенеративными заболеваниями каждые десять лет увеличивается в разы. Это катастрофа. Тому есть три причины — две из них можно понять, третью — нет. Первая — это заболевания пожилого возраста: чем человек старше, тем больше вероятность, что гибель нейронов достигнет у него порогового уровня. А поскольку продолжительность жизни в мире резко увеличилась, растет и количество пожилых людей. Хотя к нам это не относится: у нас продолжительность жизни лет на 15 меньше, чем в Европе, и намного меньше, чем в Японии. Вторая причина — загрязнение окружающей среды. Из-за этого возникает, например, паркинсонизм — примерно то же самое, что болезнь Паркинсона. Скажем, на вредном производстве тяжелые металлы попадают в мозг через носовые ходы и вызывают гибель нейронов. Кроме того, статистика Всемирной организации здравоохранения и Общества по борьбе с болезнью Альцгеймера показывает, что число больных быстрее всего растет в развивающихся странах. Почему — не понятно: продолжительность жизни там низкая, значит, должно быть меньше больных. Возможно, причина в загрязнении окружающей среды — в этих странах мало внимания уделяют экологии. Третий фактор объяснить невозможно — идет омоложение заболевания: люди начинают болеть в более молодом возрасте.

С наибольшей скоростью сегодня нарастает число депрессий, часто заканчивающихся суицидом. Одна из причин — постоянный стресс, ­который изматывает человека. Кроме того, думаю, это отчасти можно объяснить экономическим кризисом. В этом смысле мы находимся в привилегированном положении. Если на Западе жизнь настолько отрегулирована, что любое отклонение от правил полностью дестабилизирует человека, то наших людей сложно вышибить из колеи.

Насколько эффективно лечатся хронические болезни мозга?

Болезнь Паркинсона выявили примерно 200 лет назад, болезнь Альцгеймера — 100 лет назад. За это время ни в одной стране мира не вылечили ни одного больного. Лекарственная терапия должна быть направлена на сохранение регуляторных нейронов и поддержание функциональной активности нейронов, участвующих в компенсаторных процессах. Однако, как я уже говорил, когда у человека появляются симптомы болезни и он обращается к врачу, этих нейронов у него почти не остается — лечить просто нечего.

Совсем недавно, лет 10—15 назад, ученые подумали, что нужно постараться ставить диагноз на самом начальном этапе патологического процесса, когда нейроны только начинают погибать. Это происходит в довольно молодом возрасте — в 35—40 лет. Если на этом этапе начинать лечить больного — снижать скорость гибели нейронов, то количество этих нейронов не упадет до порогового уровня даже в 90—100 лет. Это значит, что человек до конца жизни не почувствует симптомов болезни. Я думаю, это самый перспективный путь.

Как можно поставить диагноз на раннем этапе? Человек должен по каким-то признакам понять, что с ним что-то не так, и обратиться к врачу?

Я думаю, что сам человек до появления симптомов к врачу обращаться не будет. Поэтому, мне кажется, вопрос должен решать диспансеризацией населения, в ходе которой могут быть выявлены клинические предвестники заболевания. Процесс гибели нейронов охватывает многие отделы мозга, и, прежде чем начать погибать в специфических для той или иной болезни областях, они умирают, например, в обонятельной луковице — в области мозга, которая отвечает за обоняние. Кроме того, у больных на ранних этапах бывают запоры, сердечная недостаточность. Эти предвестники могут свидетельствовать о разных заболеваниях, и ни один из них не указывает на конкретную болезнь — поэтому нужно собрать целый букет предвестников. Изменение функций нервной системы и — в результате — внутренних органов должно отражаться на составе плазмы крови и на функциональной активности ее клеток. Эти изменения также могут служить маркерами нейродегенеративных заболеваний. Когда у человека находят все предвестники, его включают в группу риска — из тысячи человек в нее попадают три-пять. И уже этим людям нужно проводить дифференциальную диагностику, чтобы убедиться, что речь действительно идет о болезни Паркинсона или Альцгеймера. Для это существует дорогостоящий и редкий метод — позитронно-эмиссионная томография. Это неинвазивный (в мозг человеку никто не забирается) нейровизуализационный (можно видеть все клеточно-молекулярные процессы, которые проходят в мозгу) метод. Если оказывается, что у человека плохо работают нейроны, синтезируется мало химического ­сигнала и при этом у него выявлены все предвестники — значит его однозначно нужно лечить.

Не проще ли при диспансеризации сразу отправлять всех на такую томографию?

Этот метод никогда не будут применять для всеобщей диспансеризации даже в самых богатых странах. Он требует больших финансовых затрат и особых технических условий: изотопы, которые используются при томографии, живут недолго, от получаса до двух-трех часов, поэтому нужна специальная нейрохимическая лаборатория с циклотроном, ­которая будет их синтезировать и тут же вводить больному. Сами по себе приборы — это железо, их работа зависит от набора тестов, соединений, которые есть в руках у специалистов. К сожалению, в России очень трудно получить лицензию на использование необходимых тес­тов. Поэтому у нас такая диагностика вообще не про­водится.

Как можно затормозить гибель нейронов?

Для этого существует несколько групп веществ. Как правило, смерть любой клетки связана с оксидативным стрессом: в клетке накапливаются свободные радикалы, которые в конечном итоге ее убивают. Этому противодействуют лекарства — антиоксиданты. Но мне кажется, что превентивное лечение может быть построено на использовании ростовых, или нейротрофических факторов. Это нейропептиды — молекулы, которые состоят из аминокислот. Они обладают тремя важнейшими свойствами. Во-первых, их действие направлено на остановку или замедление гибели нейронов. Во-вторых, они стимулируют дифференцировку нейронов в процессе развития мозга. В-третьих, они управляют компенсаторными процессами. Это уникальная комбинация. У разных пептидов ­доминируют разные свойства, и соответственно они оказывают разный эффект на те или иные нейроны. Поэтому прежде чем использовать их для лечения, необходимо их тщательно изучать.

Что может служить источником ростовых факторов?

Их можно получать химическим, генно-инженерным или комбинаторным способом. Но главное — они сами синтезируются в организме, практически в любых клетках, и особенно активно в мозге. Так что можно либо использовать искусственные ростовые факторы, либо научиться управлять их естественным синтезом в мозге. Второй вариант предпочтительнее, поскольку он значительно снижает риск возникновения побочных эффектов. Уже существуют специальные вещества, стимулирующие выработку ростовых факторов. Еще в советские времена, очевидно по заказу Министерства обороны, Институт молекулярной генетики разработал препарат для космонавтов и летчиков-высотников, который улучшает мозговую деятельность, особенно в экстремальных ситуациях, — он называется «семакс».

Однако, как я уже сказал, необходимо не просто увеличивать синтез ростовых факторов, но и управлять этим процессом. Надо понимать, в каких ситуациях и областях мозга это нужно и можно делать, а в каких — нет, потому что ростовые факторы при определенных условиях могут вызывать образование опухоли. Если их концентрация очень низкая (10-11), они обладают всеми положительными свойствами. Но стоит эту концент­рацию увеличить на три порядка, и ростовые факторы начнут губить клетки, в частности нейроны.

Если говорить об искусственно синтезируемых ростовых ­факторах, то встает еще один вопрос: как их доставлять в мозг? Пептиды очень плохо проходят или вовсе не проходят через гемато-энцефалический барьер, который защищает мозг от внешних вредных воздействий (бактерии, токсические вещества из внешней среды могут проникнуть в кровь, а в мозг — нет; и наоборот, большинство веществ из мозга не попадает в общую систему циркуляции). Чтобы перетащить пептиды через этот барьер, их можно упаковывать в липидные капсулы (все, что растворяется в липидах, хорошо проникает в мозг) или сажать на наночастицы. Еще один способ — принимать эти вещества интерназально: они попадут в мозг по ходу черепно-мозговых нервов.

Если вопрос доставки пептидов сегодня решаем, то ряд других проблем требует долгой и серьезной работы. Это, прежде всего, проблемы дозировки и поддержания необходимой концентрации вещества и его адресной доставки именно к тем нейронам, которые страдают.

Сейчас много говорят о стволовых клетках. Можно ли их использовать для лечения нейродегенеративных заболеваний?

В рамках европейской программы я почти 15 лет занимался использованием клеточных технологий для лечения болезни Паркинсона — 
и разочаровался в этом подходе. Создатель этой программы, известный шведский ученый Андрес Бьоркланд, руководствовался такими соображениями: если что-то погибает, например сердце, почки, печень, их меняют; значит, если перестают работать нейроны, синтезирующие химический сигнал, нужно поставить помпу, которая бы этот сигнал качала. Он 
решил, что идеальная помпа — сами нейроны. Если перенести нейроны от взрослого человека взрослому, они не приживаются и погибают. Поэтому нужно использовать эмбриональные нейроны — в мозгу взрослого организма они будут хорошо развиваться и работать. Эксперимент на крысах дал ­идеальный терапевтический ­эффект. Однако в ходе испытаний на людях состояние больных улучшалось в течение полугода, максимум года, а потом все опять сводилось к нулю. Ухудшения, слава богу, ни у кого не было, но терапевтический эффект был временный. Поэтому в клинике эту технологию использовать не рекомендовали.

Проблема оказалась гораздо сложнее, чем мы думали. Выяснилось, что у грызунов мозг гораздо ­пластичнее, чем у людей. У человека каждый нейрон связан еще с десятком, а то и с двумя десятками тысяч других нейронов с помощью специализированных — синаптических контактов. Поэтому, чтобы вылечить человека, следует не только закачать нужное вещество, но и воспроизвести всю эту микроархитектонику — а это сделать пока невозможно.

Существуют ли другие, нелекарственные способы лечения болезней мозга?

Как известно, если отключить от мозга всю внешнюю информацию, получаемую через зрение, слух, двигательную активность и т. д., то он очень быстро деградирует. Информация тренирует мозг и заставляет его работать. Эту особенность можно использовать и при нейродегенеративных заболеваниях. На прошлогоднем форуме «Науки и технологии в обществе» в Киото профессор Колумбийского университета сделала потрясающий доклад. Она рассказала о психологическом тренинге — на запоминание, на мыслительные усилия, — который проводился для людей с начавшейся болезнью Альцгеймера. Оказалось, что такая тренировка тормозит и даже на ­какое-то время останавливает развитие заболевания. Похожие тренинги проводятся и у нас — в Центре патологии речи и нейрореабилитации при НИИ психиатрии Минздрава. Психологи этого центра занимаются с людьми, перенесшими травмы, инсульты, и в результате многие больные возвращаются даже к профессиональной деятельности.

Если говорить о методе ранней диагностики и лечения, через сколько лет, по вашим прог-нозам, он будет применяться на практике?

Я думаю, успех на этом пути будет достигнут лет через пять, максимум десять. Это время можно было бы существенно сократить, если бы специалисты из разных стран объединили свои усилия. Несколько лет назад мы договорились о совместной ­работе с Национальными институтами здоровья США, которые ведут такие же исследования. Однако потом они неожиданно отказались — вероятно, для них конкуренция на этом поле стала определяющим политическим вопросом.

Мы все время говорим о глобализации мира, о том, что перед человечеством встают новые проблемы, которые не могут быть решены одной страной, даже самой богатой, что для этого необходимо объединение. Пока, к сожалению, это в основном слова. Никто не понимает, как объединяться: как сочетать национальные экономические, политические и научные амбиции, с одной стороны, и интересы больных — с другой.

Анатомия, изображения, функции и состояния

Четыре лепестка

PIXOLOGICSTUDIO / НАУЧНАЯ ФОТОБИБЛИОТЕКА / Getty Images

Кора головного мозга можно разделить на четыре части, которые известны как доли. Лобная доля, теменная доля, затылочная доля и височная доля связаны с различными функциями, от рассуждения до слухового восприятия.

Лобная доля

Эта доля расположена в передней части мозга и связана с рассуждением, моторикой, познанием более высокого уровня и выразительной речью.В задней части лобной доли, возле центральной борозды, находится моторная кора.

Моторная кора головного мозга получает информацию от различных долей мозга и использует эту информацию для выполнения движений тела. Повреждение лобной доли может привести к изменению сексуальных привычек, социализации и внимания, а также к повышенному риску.

Теменная доля

Теменная доля расположена в средней части мозга и связана с обработкой тактильной сенсорной информации, такой как давление, прикосновение и боль.Часть мозга, известная как соматосенсорная кора, расположена в этой доле и важна для обработки органов чувств.

Височная доля

Височная доля расположена в нижнем отделе мозга. Эта доля также является местом расположения первичной слуховой коры, которая важна для интерпретации звуков и языка, который мы слышим.

Гиппокамп также расположен в височной доле, поэтому эта часть мозга также в значительной степени связана с формированием воспоминаний.Повреждение височной доли может привести к проблемам с памятью, восприятием речи и языковыми навыками.

Затылочная доля

Затылочная доля расположена в задней части мозга и связана с интерпретацией визуальных стимулов и информации. Первичная зрительная кора, которая получает и интерпретирует информацию от сетчатки глаза, расположена в затылочной доле.

Повреждение этой доли может вызвать проблемы со зрением, такие как трудности с распознаванием объектов, неспособность определять цвета и проблемы с распознаванием слов.

3D-изображений: исследование человеческого мозга

Изучение человеческого мозга

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Доктор Альберт Ротон из Университета Флориды собрал беспрецедентную библиотеку изображений анатомии мозга. Эти изображения, доступные в формате 3D онлайн через Университет iTunes, позволяют хирургам рассматривать хрупкие структуры мозга под точным углом. Яркие сине-красные красители делают кровеносные сосуды видимыми, поэтому хирурги могут лучше планировать деликатные хирургические вмешательства.Изучите географию человеческого мозга с помощью этой коллекции изображений доктора Ротона.

Правое полушарие мозга

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Если смотреть сбоку (сбоку), это изображение показывает правое полушарие головного мозга. Головной мозг — участок языка, памяти и сенсорной обработки — делится посередине на две части. Несмотря на утверждения поп-психологии, правое полушарие не особенно креативно, а левое полушарие по своей сути не более логично.Однако сенсорная информация с каждой стороны тела поступает в противоположную сторону мозга.

Мозговая подушка

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Здесь левое полушарие почти полностью удалено, открывая поверхность правого мозга, где оно встречается с церебральным разделением (a «медиальный вид»). Видны артерии и вены, извивающиеся сквозь ткань мозга. Большая белая роговидная структура в середине представляет собой боковой желудочек, полость, заполненную спинномозговой жидкостью, которая смягчает мозг.

Линия глаза

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Вглядитесь в зрительный перекрест — участок, который играет важную роль в способности человека в первую очередь смотреть. Хиазм отмечает точку, где перекрещиваются некоторые зрительные нервы на пути от глаз к мозгу. Изображения, которые попадают на носовую сторону каждой сетчатки, переходят в противоположную сторону мозга.

Под мозжечком

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший., MD, 2007.)

Мозжечок, область мозга, важная для управления моторикой, выглядит как отдельный орган, прикрепленный к мозгу ниже двух полушарий. На этом изображении показана «подзатылочная поверхность» мозжечка, то есть приближенная снизу. Мозжечок не инициирует движение, но эта область мозга определяет правильную координацию и время.

Основание мозжечка

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Здесь мозжечок возвращается, но если смотреть со стороны его «основания» или места, где он прикрепляется к остальной части мозга ( «базальный» вид).Плотный слой ткани, называемый твердой мозговой оболочкой, отделяет мозжечок от головного мозга. Однако мозжечок по-прежнему получает информацию от других частей мозга через связи с частью ствола мозга, называемой мостом.

Спинной мозг

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

После удаления мозжечка появляется верхушка спинного мозга. Это «задний» вид, то есть он смотрит на спинной мозг сзади тела. Спинной мозг прикрепляется к области мозга, называемой продолговатым мозгом, части ствола мозга, отвечающей за непроизвольные функции, такие как дыхание.

Большая вена головного мозга

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Большая синяя структура здесь (окрашенная Ротоном для удобства просмотра) показывает, где большая вена головного мозга отводит кровь из головного мозга. Эта вена также проходит по «Вене Галена», названной в честь открывшего ее древнегреческого врача Галена. Здесь также видна шишковидная железа, вырабатывающая гормон, влияющий на режим сна.

Половина мозга

(Изображение предоставлено Альбертом Л. Ротоном-младшим., MD, 2007.)

Здесь мозг аккуратно разрезан пополам — «срединный саггиттальный разрез». Этот фрагмент разреза выделяет гипофиз, маленький круглый кусочек, окруженный кровеносными сосудами, расположенный сразу за носом и ниже области мозга, называемой гипоталамусом (внизу слева). Гипофиз, называемый «главной железой», вырабатывает гормоны, влияющие на другие железы.

Ствол мозга

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

На этом изображении ствол мозга окружают боковые желудочки (полости, обеспечивающие амортизацию) и другие структуры.Ствол головного мозга контролирует основные функции организма, такие как дыхание и артериальное давление. Он также служит важным узлом: нейроны, ответственные за передачу сенсорной и моторной (мышечных) информации между мозгом и телом, проходят через ствол мозга.

Нервный кластер

(Изображение предоставлено: Альберт Л. Ротон-младший, доктор медицины, 2007 г.)

Этот кластер нервов и артерий встречается в «мозжечковом углу», на стыке между мозжечком и мостом. Являясь частью ствола головного мозга, мост обеспечивает передачу всех сообщений между мозжечком и остальной частью мозга.При операциях на головном мозге, подобных тем, которые выполняет Ротон, необходимо проявлять особую осторожность, чтобы не повредить такие нервы и кровеносные сосуды.

Обзор анатомии мозга нейрохирурга

Мозг выполняет множество важных функций. Это придает смысл тому, что происходит в окружающем нас мире. Через пять органов чувств: зрение, обоняние, слух, осязание и вкус, мозг получает сообщения, часто многие одновременно.

Мозг контролирует мысли, память и речь, движения рук и ног, а также функции многих органов в теле.Он также определяет, как люди реагируют на стрессовые ситуации (например, написание экзамена, потеря работы, рождение ребенка, болезнь и т. Д.), Регулируя частоту сердечных сокращений и дыхания. Мозг — это организованная структура, разделенная на множество компонентов, которые выполняют определенные и важные функции.

Вес мозга меняется от рождения до взрослого возраста. При рождении средний мозг весит около одного фунта, а в детстве вырастает до двух фунтов. Средний вес мозга взрослой женщины — около 2.7 фунтов, тогда как мозг взрослого мужчины весит около трех фунтов.

Нервная система

Нервная система обычно делится на центральную нервную систему и периферическую нервную систему. Центральная нервная система состоит из головного мозга, его черепных нервов и спинного мозга. Периферическая нервная система состоит из спинномозговых нервов, ответвляющихся от спинного мозга и автономной нервной системы (разделенной на симпатическую и парасимпатическую нервную систему).

Клеточная структура мозга

Мозг состоит из двух типов клеток: нейронов и глиальных клеток, также известных как нейроглия или глия. Нейрон отвечает за отправку и получение нервных импульсов или сигналов. Глиальные клетки — это ненейрональные клетки, которые обеспечивают поддержку и питание, поддерживают гомеостаз, образуют миелин и способствуют передаче сигналов в нервной системе. В человеческом мозге количество глиальных клеток превышает количество нейронов примерно в 50 раз. Глиальные клетки — самые распространенные клетки, обнаруживаемые в первичных опухолях головного мозга.

Когда у человека диагностируется опухоль головного мозга, может быть сделана биопсия, при которой патолог извлекает ткань из опухоли для идентификации. Патологи определяют тип клеток, которые присутствуют в этой мозговой ткани, и на основании этой ассоциации назначают опухоли головного мозга. Тип опухоли головного мозга и вовлеченные клетки влияют на прогноз и лечение пациента.

Менинги

Мозг расположен внутри костной оболочки, называемой черепной коробкой.Череп защищает мозг от травм. Вместе череп и кости, которые защищают лицо, называются черепом. Между черепом и мозгом находятся мозговые оболочки, которые состоят из трех слоев ткани, которые покрывают и защищают головной и спинной мозг. С самого внешнего слоя внутрь они представляют собой твердую мозговую оболочку, паутинную оболочку и мягкую мозговую оболочку.

Dura Mater: В головном мозге твердая мозговая оболочка состоит из двух слоев беловатой неэластичной пленки или мембраны. Внешний слой называется надкостницей.Внутренний слой, твердая мозговая оболочка, выстилает внутреннюю часть всего черепа и создает небольшие складки или отсеки, в которых части мозга защищены и закреплены. Две особые складки твердой мозговой оболочки называются серповидной и тенториальной. Соколов разделяет правую и левую половину мозга, а тенториум разделяет верхнюю и нижнюю части мозга.

Арахноидальная оболочка: Второй слой мозговых оболочек — паутинная оболочка. Эта оболочка тонкая и нежная, покрывает весь мозг.Между твердой мозговой оболочкой и паутинной оболочкой есть пространство, которое называется субдуральным пространством. Паутинная оболочка состоит из нежной эластичной ткани и кровеносных сосудов разного размера.

Pia Mater: Слой мозговых оболочек, ближайший к поверхности мозга, называется мягкой мозговой оболочкой. Мягкая мозговая оболочка имеет множество кровеносных сосудов, которые проникают глубоко в поверхность мозга. Мягкая мозговая оболочка, покрывающая всю поверхность головного мозга, следует по складкам головного мозга. Основные артерии, снабжающие мозг, обеспечивают мягкую мозговую оболочку кровеносными сосудами.Пространство, разделяющее паутинную оболочку и мягкую мозговую оболочку, называется субарахноидальным пространством. Именно в этой области течет спинномозговая жидкость.

Спинномозговая жидкость

Спинномозговая жидкость (CSF) находится в головном мозге и окружает головной и спинной мозг. Это прозрачное водянистое вещество, которое защищает головной и спинной мозг от травм. Эта жидкость циркулирует по каналам вокруг спинного и головного мозга, постоянно всасываясь и пополняясь.Жидкость вырабатывается в полых каналах головного мозга, называемых желудочками. Специализированная структура внутри каждого желудочка, называемая сосудистым сплетением, отвечает за большую часть производства спинномозговой жидкости. Мозг обычно поддерживает баланс между количеством абсорбированной спинномозговой жидкости и ее производством. Однако в этой системе могут возникнуть сбои.

Желудочковая система

Желудочковая система разделена на четыре полости, называемые желудочками, которые соединены серией отверстий, называемых отверстиями, и трубками.

Два желудочка, заключенные в полушариях головного мозга, называются боковыми желудочками (первым и вторым). Каждый из них сообщается с третьим желудочком через отдельное отверстие, называемое отверстием Манро. Третий желудочек находится в центре мозга, а его стенки состоят из таламуса и гипоталамуса.

Третий желудочек соединяется с четвертым желудочком через длинную трубку, называемую Акведуком Сильвия.

СМЖ, протекающая через четвертый желудочек, обтекает головной и спинной мозг, проходя через другую серию отверстий.

Компоненты и функции мозга

Ствол мозга

Ствол мозга — это нижняя часть мозга, расположенная перед мозжечком и соединенная со спинным мозгом. Он состоит из трех структур: среднего мозга, моста и продолговатого мозга. Он служит ретрансляционной станцией, передавая сообщения туда и обратно между различными частями тела и корой головного мозга. Здесь расположено множество простых или примитивных функций, необходимых для выживания.

Средний мозг является важным центром движения глаз, в то время как мост отвечает за координацию движений глаз и лица, восприятие лица, слух и равновесие.

Продолговатый мозг контролирует дыхание, артериальное давление, сердечный ритм и глотание. Сообщения от коры головного мозга к спинному мозгу и нервам, которые отходят от спинного мозга, отправляются через мосты и ствол мозга. Разрушение этих областей мозга вызовет «смерть мозга». Без этих ключевых функций люди не могут выжить.

Ретикулярная активирующая система находится в среднем мозге, мосту, мозговом веществе и части таламуса. Он контролирует уровень бодрствования, позволяет людям обращать внимание на окружающую их среду и участвует в образцах сна.

В стволе мозга берут начало 10 из 12 черепных нервов, которые контролируют слух, движение глаз, лицевые ощущения, вкус, глотание и движения мышц лица, шеи, плеч и языка. Черепные нервы обоняния и зрения берут начало в головном мозге.От моста берут начало четыре пары черепных нервов: нервы с пятого по восьмой.

Мозжечок

Мозжечок расположен в задней части мозга под затылочными долями. Он отделен от головного мозга тенторием (складкой твердой мозговой оболочки). Мозжечок точно регулирует двигательную активность или движение, например тонкие движения пальцев, когда они выполняют операцию или рисуют картину. Он помогает поддерживать осанку, чувство равновесия или равновесия, контролируя тонус мышц и положение конечностей.Мозжечок важен для способности выполнять быстрые и повторяющиеся действия, например, играть в видеоигры. В мозжечке правосторонние аномалии вызывают симптомы на одной и той же стороне тела.

головного мозга

Головной мозг, составляющий основную часть мозга, делится на две основные части: правое и левое полушария головного мозга. Головной мозг — это термин, который часто используется для описания всего мозга. Трещина или бороздка, разделяющая два полушария, называется большой продольной трещиной.Две стороны мозга соединены внизу мозолистым телом. Мозолистое тело соединяет две половины мозга и доставляет сообщения от одной половины мозга к другой. Поверхность головного мозга содержит миллиарды нейронов и глии, которые вместе образуют кору головного мозга.

Кора головного мозга имеет серовато-коричневый цвет и называется «серым веществом». Поверхность мозга выглядит морщинистой. Кора головного мозга имеет борозды (маленькие бороздки), трещины (большие бороздки) и выпуклости между бороздками, называемые извилинами.У ученых есть особые названия для выпуклостей и бороздок на поверхности мозга. Десятилетия научных исследований выявили специфические функции различных областей мозга. Под корой головного мозга или поверхностью мозга соединительные волокна между нейронами образуют область белого цвета, называемую «белым веществом».

Полушария головного мозга имеют несколько отчетливых трещин. Расположив эти ориентиры на поверхности мозга, его можно эффективно разделить на пары «долей».»Доли — это просто широкие области мозга. Большой мозг можно разделить на пары лобных, височных, теменных и затылочных долей. В каждом полушарии есть лобная, височная, теменная и затылочная доли. Каждую долю можно снова разделить. , в области, которые выполняют очень специфические функции. Доли мозга не функционируют в одиночку: они функционируют посредством очень сложных взаимоотношений друг с другом.

Сообщения в мозгу доставляются разными способами. Сигналы передаются по маршрутам, называемым путями.Любое разрушение ткани мозга опухолью может нарушить связь между различными частями мозга. Результатом будет потеря таких функций, как речь, способность читать или способность выполнять простые голосовые команды. Сообщения могут перемещаться от одной выпуклости в мозгу к другой (извилины к извилинам), от одной доли к другой, от одной части мозга к другой, от одной доли мозга к структурам, находящимся глубоко в мозгу, например таламус или из глубоких структур мозга в другую область центральной нервной системы.

Исследования показали, что прикосновение к одной стороне мозга посылает электрические сигналы на другую сторону тела. Прикосновение к моторной области на правой стороне мозга заставит двигаться противоположную или левую сторону тела. Стимуляция левой первичной моторной коры заставит двигаться правую сторону тела. Сообщения о движении и ощущениях переходят к другой стороне мозга и заставляют противоположную конечность двигаться или чувствовать ощущение. Правая часть мозга контролирует левую часть тела и наоборот.Таким образом, если опухоль головного мозга возникает в правой части мозга, которая контролирует движение руки, левая рука может быть слабой или парализованной.

Черепные нервы

Есть 12 пар нервов, которые исходят из самого мозга. Эти нервы отвечают за очень специфическую деятельность и имеют следующие названия и номера:

  1. Обоняние: Запах
  2. O ptic: Поля зрения и способность видеть
  3. Глазодвигатель: Движение глаз; открывание века
  4. Trochlear: Движение глаз
  5. Тройник: Ощущение лица
  6. Abducens: Движение глаз
  7. Лицевая сторона: Закрытие век; Выражение лица; вкусовые ощущения
  8. Слуховые / вестибулярные: Слуховые; чувство равновесия
  9. Глоссофарингеальный: Ощущение вкуса; глотание
  10. Блуждающий нерв: Глотание; вкусовые ощущения
  11. Принадлежность : Контроль мышц шеи и плеч
  12. Hypoglossal: Движение языка

Гипоталамус

Гипоталамус — это небольшая структура, которая содержит нервные связи, которые отправляют сообщения в гипофиз.Гипоталамус обрабатывает информацию, поступающую от вегетативной нервной системы. Он играет роль в контроле над такими функциями, как еда, сексуальное поведение и сон; и регулирует температуру тела, эмоции, секрецию гормонов и движения. Гипофиз развивается из продолжения гипоталамуса вниз и из второго компонента, идущего вверх от неба.

Лопасти

Лобные доли

Лобные доли — самые большие из четырех долей, отвечающих за множество различных функций.К ним относятся двигательные навыки, такие как произвольные движения, речь, интеллектуальные и поведенческие функции. Области, которые вызывают движение в частях тела, находятся в первичной моторной коре или прецентральной извилине. Префронтальная кора играет важную роль в памяти, интеллекте, концентрации, темпераменте и личности.

Премоторная кора — это область, расположенная рядом с первичной моторной корой. Он направляет движения глаз и головы, а также чувство ориентации человека. Область Брока, важная для языковой выработки, находится в лобной доле, обычно с левой стороны.

Затылочные доли

Эти доли расположены в задней части мозга и позволяют людям получать и обрабатывать визуальную информацию. Они влияют на то, как люди обрабатывают цвета и формы. Затылочная доля справа интерпретирует зрительные сигналы из левого зрительного пространства, а левая затылочная доля выполняет ту же функцию для правого зрительного пространства.

Теменные доли

Эти доли одновременно интерпретируют сигналы, полученные от других областей мозга, таких как зрение, слух, моторные, сенсорные функции и память.Память человека и полученная новая сенсорная информация придают значение объектам.

Височные доли

Эти доли расположены на каждой стороне мозга примерно на уровне ушей и могут быть разделены на две части. Одна часть находится внизу (вентрально) каждого полушария, а другая часть — сбоку (сбоку) каждого полушария. Область справа участвует в зрительной памяти и помогает людям узнавать предметы и лица людей. Область слева задействована в вербальной памяти и помогает людям запоминать и понимать язык.Задняя часть височной доли позволяет людям интерпретировать эмоции и реакции других людей.

Лимбическая система

Эта система задействована в эмоциях. В эту систему входят гипоталамус, часть таламуса, миндалевидное тело (активная часть агрессивного поведения) и гиппокамп (играет роль в способности запоминать новую информацию).

Шишковидная железа

Эта железа является выростом задней или задней части третьего желудочка.У некоторых млекопитающих он контролирует реакцию на темноту и свет. У людей он играет определенную роль в половом созревании, хотя точная функция шишковидной железы у людей неясна.

Гипофиз

Гипофиз — это небольшая железа, прикрепленная к основанию мозга (за носом) в области, называемой гипофизарной ямкой или турецким седлом. Гипофиз часто называют «главной железой», потому что он контролирует секрецию гормонов. Гипофиз отвечает за контроль и координацию следующего:

  • Рост и развитие
  • Функции различных органов тела (т.е. почки, грудь и матка)
  • Функция других желез (т. Е. Щитовидной железы, гонад и надпочечников)

Задняя ямка

Это полость в задней части черепа, которая содержит мозжечок, ствол мозга и черепные нервы 5–12.

Таламус

Таламус служит ретрансляционной станцией для почти всей информации, которая приходит и уходит в кору. Он играет роль в болевых ощущениях, внимании и настороженности.Он состоит из четырех частей: гипоталамуса, эпиталамуса, брюшного таламуса и дорсального таламуса. Базальные ганглии — это скопления нервных клеток, окружающие таламус.

Языковые и речевые функции

Как правило, за язык и речь отвечает левое полушарие или часть мозга. Из-за этого его называют «доминирующим» полушарием. Правое полушарие играет большую роль в интерпретации визуальной информации и пространственной обработке.Примерно у одной трети левшей речевая функция может быть расположена в правом полушарии мозга. Людям-левшам может потребоваться специальное тестирование, чтобы определить, находится ли их речевой центр с левой или с правой стороны, до какой-либо операции в этой области.

Многие нейробиологи считают, что левое полушарие и, возможно, другие части мозга важны для языка. Афазия — это просто нарушение языка. Определенные части мозга отвечают за определенные функции языкового производства.Существует много типов афазий, каждый из которых зависит от пораженной области мозга и той роли, которую эта область играет в языковом производстве.

В лобной доле левого полушария есть область, называемая областью Брока. Он находится рядом с областью, контролирующей движение мимических мышц, языка, челюсти и горла. Если эта область разрушена, человеку будет трудно воспроизводить звуки речи из-за неспособности двигать языком или лицевыми мышцами для формирования слов. Человек с афазией Брока все еще может читать и понимать устную речь, но испытывает трудности с речью и письмом.

В левой височной доле есть область, называемая зоной Вернике. Повреждение этой области вызывает афазию Вернике. Человек может издавать звуки речи, но они бессмысленны (рецептивная афазия), потому что не имеют никакого смысла.

AANS не поддерживает какие-либо виды лечения, процедуры, продукты или врачей, упомянутые в этих информационных бюллетенях о пациентах. Эта информация предоставляется в качестве образовательной услуги и не предназначена для использования в качестве медицинской консультации. Любой, кому нужен конкретный нейрохирургический совет или помощь, должен проконсультироваться со своим нейрохирургом или найти его в своем районе с помощью онлайн-инструмента AANS «Найдите сертифицированного нейрохирурга».

Ваш мозг и нервная система (для детей)

Как вы запомнили дорогу к дому друга? Почему ваши глаза моргают, а вы даже не задумываетесь об этом? Откуда берутся мечты? Ваш мозг отвечает за все это и многое другое.

Фактически, ваш мозг — хозяин вашего тела. Он запускает шоу и контролирует практически все, что вы делаете, даже когда вы спите. Неплохо для чего-то похожего на большую серую морщинистую губку.

В вашем мозгу много разных частей, которые работают вместе.Мы собираемся поговорить об этих пяти частях, которые являются ключевыми фигурами в мозговой команде:

  1. головной мозг (скажем: suh-REE-brum)
  2. мозжечок (скажем: sair-uh-BELL-um)
  3. ствол мозга
  4. гипофиз (скажем: пух-ТОО-э-э-э) железа
  5. гипоталамус (скажем: hy-po-THAL-uh-mus)

Самая большая часть: мозг

Самая большая часть мозга — это головной мозг. Головной мозг — это мыслящая часть мозга, которая контролирует ваши произвольные мышцы — те, которые двигаются, когда вы этого хотите.Итак, вам нужен мозг, чтобы танцевать или бить по футбольному мячу.

Головной мозг нужен вам, чтобы решать математические задачи, решать видеоигры и рисовать картинки. Ваша память живет в головном мозге — как кратковременная память (то, что вы ели на ужин прошлой ночью), так и долговременная память (название американских горок, на которых вы катались два лета назад). Головной мозг также помогает вам рассуждать, например, когда вы понимаете, что вам лучше сделать домашнее задание сейчас, потому что ваша мама позже приведет вас в кино.

Головной мозг состоит из двух половин, по одной с каждой стороны головы.Ученые считают, что правая половина помогает вам думать об абстрактных вещах, таких как музыка, цвета и формы. Левая половина считается более аналитической, помогает с математикой, логикой и речью. Ученые точно знают, что правая половина головного мозга контролирует левую сторону вашего тела, а левая половина — правую.

Акт равновесия мозжечка

Далее идет мозжечок. Мозжечок находится в задней части мозга, ниже головного мозга. Он намного меньше головного мозга.Но это очень важная часть мозга. Он контролирует баланс, движение и координацию (как ваши мышцы работают вместе).

Благодаря мозжечку вы можете стоять, сохранять равновесие и двигаться. Представьте серфера, катающегося на волнах на своей доске. Что ему больше всего нужно, чтобы оставаться в равновесии? Лучшая доска для серфинга? Самый крутой гидрокостюм? Нет, ему нужен мозжечок!

Ствол мозга помогает дышать — и многое другое

Еще одна небольшая, но мощная часть мозга — это ствол мозга.Ствол головного мозга находится под головным мозгом и перед мозжечком. Он соединяет остальную часть головного мозга со спинным мозгом, который проходит по шее и спине. Ствол головного мозга отвечает за все функции, которые необходимы вашему организму, чтобы оставаться в живых, например, дышать воздухом, переваривать пищу и циркулировать кровь.

Часть работы ствола мозга — контролировать непроизвольные мышцы — те, которые работают автоматически, даже если вы об этом не задумываетесь. В сердце и желудке есть непроизвольные мышцы, и именно ствол мозга говорит вашему сердцу перекачивать больше крови, когда вы едете на велосипеде, или вашему желудку, чтобы начать переваривать обед.Ствол мозга также перебирает миллионы сообщений, которые мозг и остальное тело отправляют туда и обратно. Ух! Быть секретарем мозга — большая работа!

Гипофиз контролирует рост

Гипофиз очень маленький — размером с горошину! Его работа — производить и высвобождать гормоны в ваше тело. Если ваша прошлогодняя одежда слишком мала, это потому, что ваш гипофиз вырабатывает особые гормоны, которые заставляют вас расти. Эта железа играет важную роль и в период полового созревания.Это время, когда тела мальчиков и девочек претерпевают серьезные изменения, постепенно становясь мужчинами и женщинами, и все благодаря гормонам, выделяемым гипофизом.

Эта маленькая железа также играет роль с множеством других гормонов, таких как те, которые контролируют количество сахара и воды в вашем теле.

Гипоталамус контролирует температуру

Гипоталамус подобен внутреннему термостату вашего мозга (той маленькой коробке на стене, которая контролирует тепло в вашем доме). Гипоталамус знает, какой должна быть температура вашего тела (около 98.6 ° F или 37 ° C). Если ваше тело слишком горячее, гипоталамус приказывает ему потеть. Если вам слишком холодно, вы дрожите от гипоталамуса. И дрожь, и потоотделение — это попытки вернуть температуру тела на должное.

У тебя нервы!

Итак, мозг — хозяин, но он не может справиться в одиночку. Для этого нужны нервы — на самом деле их много. И ему нужен спинной мозг, который представляет собой длинный пучок нервов внутри позвоночника, позвонки, которые его защищают.Это спинной мозг и нервы, известные как нервная система, которые позволяют сообщениям перемещаться между мозгом и телом.

Если колючий кактус падает с полки и направляется прямо к вашему лучшему другу, ваши нервы и мозг взаимодействуют, так что вы вскакиваете и кричите, чтобы ваш друг ушел с дороги. Если вы действительно хороши, возможно, вам удастся поймать растение до того, как оно ударит вашего друга!

Нервная система состоит из миллионов и миллионов нейронов (скажем: NUR-onz), которые представляют собой микроскопические клетки.От каждого нейрона отходят крошечные ответвления, которые позволяют ему соединяться со многими другими нейронами.

Когда вы изучаете что-то, сообщения передаются от одного нейрона к другому, снова и снова. В конце концов, мозг начинает создавать связи (или пути) между нейронами, так что все становится проще, и вы можете делать их все лучше и лучше.

Вспомните, как вы впервые катались на велосипеде. Ваш мозг должен был думать о том, чтобы крутить педали, сохранять равновесие, управлять рулем, следить за дорогой и, возможно, даже нажимать на тормоза — и все это одновременно.Тяжелая работа, правда? Но в конце концов, по мере того, как вы набирались опыта, нейроны отправляли сообщения туда и обратно, пока в вашем мозгу не был создан путь. Теперь вы можете ездить на велосипеде, не задумываясь об этом, потому что нейроны успешно создали путь для езды на велосипеде.

Расположение эмоций

Не удивительно ли, что мозг управляет вашими эмоциями, учитывая все остальное, что он делает? Может быть, вы повеселились в свой день рождения и были действительно счастливы. Или ваш друг болен, и вам грустно.Или твой младший брат испортил твою комнату, так что ты очень зол! Откуда эти чувства? Твой мозг, конечно.

В вашем мозгу есть небольшие группы клеток с каждой стороны, которые называются миндалевидным телом (скажем: э-э-э-э-э-э-э). Слово миндалина в переводе с латыни означает миндаль, и именно так выглядит эта область. Ученые считают, что за эмоции отвечает миндалевидное тело. Это нормально — испытывать самые разные эмоции, хорошие и плохие. Иногда вам может быть немного грустно, а иногда вы можете чувствовать себя напуганным, глупым или радостным.

Будьте добры к своему мозгу

Итак, что вы можете сделать для своего мозга? Множество.

  • Ешьте здоровую пищу. Они содержат важные для нервной системы витамины и минералы.
  • Проведите много времени (упражнения).
  • Надевайте шлем, когда едете на велосипеде или занимаетесь другими видами спорта, требующими защиты головы.
  • Не употребляйте алкоголь, наркотики и табак.
  • Используйте свой мозг, выполняя сложные действия, такие как головоломки, чтение, воспроизведение музыки, рисование или что-нибудь еще, что дает вашему мозгу тренировку!

Части мозга | Введение в психологию

Что вы научитесь делать: определять и описывать части мозга

В этом разделе вы узнаете об определенных частях мозга, их ролях и функциях.Хотя это не урок анатомии, вы увидите, насколько важно понимать части мозга и то, что они делают, чтобы мы могли понять психические процессы и поведение.

Смотреть IT

Посмотрите это видео CrashCourse Psychology, чтобы получить обзор мозга и интересные темы, которые мы рассмотрим:

Цели обучения

  • Объясните два полушария мозга, латерализацию и пластичность
  • Определите расположение и функцию долей головного мозга

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга.

Мозг

Мозг — удивительно сложный орган, состоящий из миллиардов взаимосвязанных нейронов и глии. Это двусторонняя или двусторонняя структура, которую можно разделить на отдельные доли. Каждая доля связана с определенными типами функций, но, в конечном итоге, все области мозга взаимодействуют друг с другом, обеспечивая основу для наших мыслей и поведения.

Спинной мозг

Можно сказать, что спинной мозг соединяет мозг с внешним миром.Благодаря этому мозг может действовать. Спинной мозг похож на ретрансляционную станцию, но очень умную. Он не только направляет сообщения в мозг и из него, но также имеет собственную систему автоматических процессов, называемых рефлексами.

Верхняя часть спинного мозга сливается со стволом головного мозга, где контролируются основные жизненные процессы, такие как дыхание и пищеварение. В противоположном направлении спинной мозг заканчивается чуть ниже ребер — вопреки тому, что мы могли ожидать, он не доходит до основания позвоночника.

Спинной мозг функционально разделен на 30 сегментов, соответствующих позвонкам. Каждый сегмент связан с определенной частью тела через периферическую нервную систему. На каждом позвонке от позвоночника отходят нервы. Сенсорные нервы передают сообщения; двигательные нервы посылают сообщения мышцам и органам. Сообщения передаются в мозг и из него через каждый сегмент.

Некоторые сенсорные сообщения немедленно обрабатываются спинным мозгом, без какого-либо вмешательства со стороны головного мозга.Преодоление тепла и коленный рефлекс — два примера. Когда сенсорное сообщение соответствует определенным параметрам, спинной мозг инициирует автоматический рефлекс. Сигнал проходит от сенсорного нерва к простому центру обработки, который инициирует двигательную команду. Сохраняются секунды, потому что сообщения не должны попадать в мозг, обрабатываться и отправляться обратно. В вопросах выживания спинномозговые рефлексы позволяют телу чрезвычайно быстро реагировать.

Спинной мозг защищен костными позвонками и покрыт спинномозговой жидкостью, но травмы все же происходят.Когда спинной мозг повреждается в определенном сегменте, все нижние сегменты отсекаются от мозга, вызывая паралич. Следовательно, чем ниже поврежден позвоночник, тем меньше функций теряет травмированный человек.

Два полушария

Поверхность мозга, известная как кора головного мозга , очень неровная, характеризуется характерным рисунком из складок или выпуклостей, известных как извилины (единственное число: извилины), и бороздок, известных как борозды (единственное число : sulcus), как показано на рисунке 1.Эти извилины и борозды образуют важные ориентиры, которые позволяют нам разделить мозг на функциональные центры. Наиболее заметная борозда, известная как продольная щель, — это глубокая борозда, разделяющая мозг на две половины или полушария: левое и правое полушарие.

Рисунок 1 . Поверхность мозга покрыта извилинами и бороздами. Глубокая борозда называется щелью, например продольной щелью, которая разделяет мозг на левое и правое полушария.(кредит: модификация работы Брюса Блауса)

Есть свидетельства некоторой специализации функций — называемой латерализация — в каждом полушарии, в основном в отношении различий в языковых способностях. Однако помимо этого различия, которые были обнаружены, были незначительными (это означает, что это миф о том, что человек является либо левополушарным, либо правополушарным доминантом). Что мы действительно знаем, так это то, что левое полушарие контролирует правую половину тела, а правое полушарие контролирует левую половину тела.

Два полушария соединены толстой полосой нервных волокон, известной как мозолистое тело , состоящей из примерно 200 миллионов аксонов. Мозолистое тело позволяет двум полушариям общаться друг с другом и позволяет передавать информацию, обрабатываемую на одной стороне мозга, другой стороне.

Обычно мы не осознаем различных ролей, которые наши два полушария играют в повседневных функциях, но есть люди, которые достаточно хорошо знают возможности и функции своих двух полушарий.В некоторых случаях тяжелой эпилепсии врачи решают перерезать мозолистое тело, чтобы контролировать распространение приступов (рис. 2). Хотя это эффективный вариант лечения, он приводит к раздвоению мозга. После операции эти пациенты с расщепленным мозгом демонстрируют множество интересных форм поведения. Например, пациент с расщепленным мозгом не может назвать картинку, которая отображается в левом поле зрения пациента, потому что информация доступна только в основном невербальном правом полушарии.Однако они могут воссоздать картинку левой рукой, которой также управляет правое полушарие. Когда более вербальное левое полушарие видит рисунок, нарисованный рукой, пациент может назвать его (при условии, что левое полушарие может интерпретировать то, что было нарисовано левой рукой).

Рисунок 2 . (а, б) Мозолистое тело соединяет левое и правое полушария головного мозга. (c) Ученый раздвигает этот рассеченный мозг барана, чтобы показать мозолистое тело между полушариями.(кредит c: модификация работы Аарона Борнштейна)

Многое из того, что мы знаем о функциях различных областей мозга, получено в результате изучения изменений в поведении и способностях людей, получивших повреждение мозга. Например, исследователи изучают изменения в поведении, вызванные инсультами, чтобы узнать о функциях определенных областей мозга. Инсульт, вызванный прекращением притока крови к определенной области мозга, вызывает потерю функции мозга в пораженной области.Ущерб может быть в небольшой области, и, если это так, это дает исследователям возможность связать любые возникающие в результате поведенческие изменения с определенной областью. Типы дефицита, проявляющиеся после инсульта, будут во многом зависеть от того, где в головном мозге произошло повреждение.

Рассмотрим Теону, умную, самодостаточную женщину, которой 62 года. Недавно у нее случился инсульт в передней части правого полушария. В результате ей очень трудно двигать левой ногой. (Как вы узнали ранее, правое полушарие контролирует левую сторону тела; кроме того, основные двигательные центры мозга расположены в передней части головы, в лобной доле.) Теона также испытала изменения в поведении. Например, находясь в продуктовом отделе продуктового магазина, она иногда ест виноград, клубнику и яблоки прямо из их мусорных ведер, прежде чем заплатить за них. Такое поведение, которое до инсульта могло бы ее смутить, согласуется с повреждением другой области лобной доли — префронтальной коры, что связано с суждением, рассуждением и контролем над импульсами.

Ссылка на обучение

Посмотрите это видео, чтобы увидеть невероятный пример проблем, с которыми сталкивается пациентка с расщепленным мозгом вскоре после операции по рассечению ее мозолистого тела.


Посмотрите это второе видео о другой пациентке, перенесшей драматическую операцию для предотвращения приступов. Вы узнаете больше о способности мозга изменяться, адаптироваться и реорганизовываться, известной также как пластичность мозга .


Структуры переднего мозга

Два полушария коры головного мозга являются частью переднего мозга (рис. 3), который является самой большой частью мозга. Передний мозг содержит кору головного мозга и ряд других структур, лежащих под корой (называемых подкорковыми структурами): таламус, гипоталамус, гипофиз и лимбическая система (совокупность структур).Кора головного мозга, которая является внешней поверхностью мозга, связана с процессами более высокого уровня, такими как сознание, мысль, эмоции, рассуждение, язык и память. Каждое полушарие головного мозга можно разделить на четыре доли, каждая из которых выполняет разные функции.

Рисунок 3 . Мозг и его части можно разделить на три основные категории: передний мозг, средний мозг и задний мозг.

Доли мозга

Четыре доли головного мозга — это лобная, теменная, височная и затылочная доли (рис. 4).Лобная доля расположена в передней части мозга, простираясь назад до щели, известной как центральная борозда. Лобная доля участвует в рассуждении, управлении моторикой, эмоциями и речью. Он содержит моторную кору , которая участвует в планировании и координации движений; префронтальная кора , отвечающая за когнитивные функции более высокого уровня; и — площадь Брока, необходимая для производства языков.

Рисунок 4 .Показаны доли головного мозга.

Людям, пострадавшим в районе Брока, очень трудно воспроизводить язык в любой форме. Например, Падма была инженером-электриком, была социально активной и заботливой, вовлеченной матерью. Около двадцати лет назад она попала в автомобильную аварию и пострадала в районе Брока. Она полностью потеряла способность говорить и формировать какой-либо значимый язык. Все в порядке с ее ртом или голосовыми связками, но она не может произносить слова.Она может следовать указаниям, но не может отвечать устно, и она может читать, но больше не писать. Она может выполнять рутинные задачи, например бежать на рынок за молоком, но не может устно общаться, если того требует ситуация.

Рисунок 5 . (а) Финеас Гейдж держит железный стержень, пробивший его череп во время аварии на строительстве железной дороги 1848 года. (б) Префронтальная кора головного мозга Гейджа была серьезно повреждена в левом полушарии. Удочка вошла в лицо Гейджа с левой стороны, прошла за его глаз и вышла через верхнюю часть черепа, прежде чем приземлиться на расстоянии около 80 футов.(кредит а: модификация работы Джека и Беверли Уилгус)

Вероятно, самый известный случай повреждения лобной доли произошел с человеком по имени Финеас Гейдж. 13 сентября 1848 года Гейдж (25 лет) работал мастером железной дороги в Вермонте. Он и его команда использовали железный стержень, чтобы забить взрывчатку в отверстие для взрыва, чтобы удалить камни вдоль пути железной дороги. К сожалению, железный стержень вызвал искру, и стержень вырвался из взрывного отверстия в лицо Гейджу и через его череп (рис. 5).Хотя Гейдж лежал в луже собственной крови, из его головы выходило мозговое вещество, он был в сознании и мог вставать, ходить и говорить. Но через несколько месяцев после аварии люди заметили, что его личность изменилась. Многие из его друзей описывали его как больше не самого себя. Перед аварией говорили, что Гейдж был хорошо воспитанным и мягким человеком, но после аварии он начал вести себя странно и неуместно. Такие изменения личности будут соответствовать потере контроля над импульсами — функции лобных долей.

Помимо повреждения самой лобной доли, последующие исследования пути стержня также выявили возможное повреждение проводящих путей между лобной долей и другими структурами мозга, включая лимбическую систему. Из-за разрыва связи между функциями планирования лобной доли и эмоциональными процессами лимбической системы Гейджу было трудно контролировать свои эмоциональные импульсы.

Однако есть некоторые свидетельства того, что драматические изменения в личности Гейджа были преувеличены и приукрашены.Случай Гейджа произошел в разгар дебатов 19 века о локализации — о том, связаны ли определенные области мозга с определенными функциями. На основе крайне ограниченной информации о Гейдже, степени его травмы и его жизни до и после аварии, ученые, как правило, находили поддержку своих собственных взглядов, в какую бы сторону они ни принимали участие (Macmillan, 1999).

Ссылка на обучение

Посмотрите этот видеоролик о Финеасе Гейдже, чтобы узнать больше о его аварии и травме.

Рисунок 6 . Определенные части тела, такие как язык или пальцы, наносятся на определенные области мозга, включая первичную моторную кору.

Одна особенно интересная область лобной доли называется «первичная моторная кора». Эта полоска, проходящая по краю мозга, отвечает за произвольные движения, такие как прощание, шевеление бровями и поцелуи. Это прекрасный пример того, как различные области мозга имеют узкую специализацию.Интересно, что каждая из частей нашего тела имеет уникальную часть первичной моторной коры, посвященной ей. У каждого отдельного пальца примерно столько же выделенного мозгового пространства, сколько у всей вашей ноги. Вашим губам, в свою очередь, требуется столько же специальной обработки, сколько вашим пальцам и руке вместе взятым!

Рисунок 7 . Пространственные отношения в теле отражаются в организации соматосенсорной коры.

Поскольку кора головного мозга в целом и лобная доля в частности связаны с такими сложными функциями, как планирование и самосознание, их часто считают более высокой, менее примитивной частью мозга.Действительно, другие животные, такие как крысы и кенгуру, хотя у них есть лобные области мозга, не имеют такого же уровня развития коры головного мозга. Чем ближе животное к человеку на эволюционном древе — подумайте о шимпанзе и гориллах, тем более развита эта часть их мозга.

Теменная доля головного мозга расположена сразу за лобной долей и участвует в обработке информации, поступающей от органов чувств. Он содержит соматосенсорной коры головного мозга , которая необходима для обработки сенсорной информации по всему телу, такой как прикосновение, температура и боль.Соматосенсорная кора организована топографически, что означает, что пространственные отношения, существующие в теле, поддерживаются на поверхности соматосенсорной коры. Например, часть коры головного мозга, которая обрабатывает сенсорную информацию от руки, примыкает к той части, которая обрабатывает информацию от запястья.

Рис. 8. Повреждение области Брока или Вернике может привести к языковому дефициту. Однако типы дефицита очень разные, в зависимости от того, какая область поражена.

Височная доля расположена на стороне головы (височная означает «около висков») и связана со слухом, памятью, эмоциями и некоторыми аспектами языка. Слуховая кора , основная область, отвечающая за обработку слуховой информации, расположена в височной доле. Зона Вернике , важная для понимания речи, также находится здесь. В то время как люди с повреждением области Брока испытывают трудности с воспроизведением языка, люди с повреждением области Вернике могут воспроизводить разумную речь, но они не могут ее понять.

Затылочная доля расположена в самой задней части мозга и содержит первичную зрительную кору, которая отвечает за интерпретацию поступающей зрительной информации. Затылочная кора организована ретинотопно, что означает тесную взаимосвязь между положением объекта в поле зрения человека и положением репрезентации этого объекта в коре головного мозга. Вы узнаете гораздо больше о том, как визуальная информация обрабатывается в затылочной доле, когда изучите ощущения и восприятие.

Пища для размышлений

При изучении конкретных частей мозга прислушайтесь к следующему совету Джозефа Леду, профессора нейробиологии и психологии Нью-Йоркского университета:

С подозрением относитесь к любому утверждению, в котором говорится, что область мозга является центром, отвечающим за некоторые функции. Представление о функциях, являющихся продуктами областей или центров мозга, осталось со времен, когда большинство доказательств функционирования мозга основывалось на эффектах поражений мозга, локализованных в определенных областях.Сегодня мы думаем о функциях как о продуктах систем, а не областей. Нейроны в определенных областях вносят свой вклад, потому что они являются частью системы. Миндалевидное тело, например, способствует обнаружению угроз, поскольку является частью системы обнаружения угроз. И то, что миндалевидное тело способствует обнаружению угроз, не означает, что обнаружение угроз — единственная функция, в которой она участвует. Нейроны миндалины, например, также являются компонентами систем, которые обрабатывают значимость стимулов, связанных с едой, питьем, сексом и наркотиками.

Глоссарий

слуховая кора: полоса коры в височной доле, которая отвечает за обработку слуховой информации
Область Брока: область в левом полушарии, которая важна для производства речи
кора головного мозга: поверхность мозга, которая связана с нашими высшими умственными способностями
мозолистое тело: толстая полоса нервных волокон, соединяющая два полушария головного мозга
передний мозг: наибольшая часть мозга, содержащая кору головного мозга, таламус и лимбическую систему, среди других структур
лобная доля: часть коры головного мозга, участвующая в рассуждении, моторном контроле, эмоциях и речи; содержит моторную кору
извилины (множественное число: извилины): выступ или гребень на коре головного мозга
полушарие: левая или правая половина мозга
латерализация: концепция, что каждое полушарие мозга связано со специализированными функциями
продольная щель: глубокая борозда в коре головного мозга
моторная кора: полоса коры, участвующая в планировании и координации движений
затылочная доля: часть коры головного мозга, связанная с визуальной обработкой; содержит первичную зрительную кору
теменной доли: часть коры головного мозга, участвующая в обработке различной сенсорной и перцептивной информации; содержит первичную соматосенсорную кору
префронтальная кора: область в лобной доле, отвечающая за когнитивные функции более высокого уровня
соматосенсорная кора: необходимая для обработки сенсорной информации по всему телу, такой как прикосновение, температура и боль
борозда (множественное число: борозды): углубления или бороздки в коре головного мозга
височная доля: часть коры головного мозга, связанная со слухом, памятью, эмоциями и некоторыми аспектами языка; содержит первичную слуховую кору
Зона Вернике: важна для понимания речи


Нейрокорреляты эпизодического кодирования картинок и слов

Реферат

Поразительной особенностью человеческой памяти является то, что картинки запоминаются лучше, чем слова.Мы исследовали нейронные корреляты памяти изображений и слов в контексте кодирования эпизодической памяти, чтобы определить специфические для материала различия в моделях активности мозга. Для этого мы использовали позитронно-эмиссионную томографию для картирования областей мозга, активных во время кодирования слов и изображений объектов. Кодирование осуществлялось с использованием трех различных стратегий для изучения возможных взаимодействий между спецификой материала и типами обработки. Кодирование изображений привело к большей активности двусторонней зрительной и медиальной височной коры по сравнению с кодированием слов, тогда как кодирование слов было связано с повышенной активностью в префронтальной и височно-теменной областях, связанной с функцией языка.Каждая стратегия кодирования характеризовалась особым паттерном активности, но эти паттерны были в основном одинаковыми для изображений и слов. Таким образом, улучшенная общая память для изображений может быть опосредована более эффективным и автоматическим задействованием областей, важных для зрительной памяти, включая медиальную височную кору, тогда как механизмы, лежащие в основе конкретных стратегий кодирования, похоже, действуют аналогичным образом с изображениями и словами.

Люди обладают замечательной способностью запоминать картинки.Несколько десятилетий назад было показано, что люди могут запоминать более 2000 изображений с точностью не менее 90% в тестах на распознавание в течение нескольких дней, даже при коротком времени представления во время обучения (1). Эта отличная память на картинки постоянно превосходит нашу способность запоминать слова (2, 3). Кроме того, различные манипуляции, влияющие на производительность памяти, по-разному влияют на изображения и слова. Одна из таких манипуляций — это уровни эффекта обработки, что является преимуществом для последующего извлечения более сложной или семантической обработки стимулов во время кодирования (4, 5).Этот эффект уровней больше для слов, чем для изображений, из-за превосходной памяти изображений даже после неглубокого или несемантического кодирования (6). Одна из теорий механизма, лежащего в основе превосходной памяти изображений, заключается в том, что картинки автоматически включают множественные представления и ассоциации с другими знаниями о мире, тем самым поощряя более сложное кодирование, чем это происходит со словами (2, 5, 7). Эта теория предполагает, что существуют качественные различия между способами обработки слов и изображений во время запоминания.

С эволюционной точки зрения способность запоминать различные аспекты визуального окружения должна быть жизненно важной для выживания, поэтому неудивительно, что память на изобразительный материал особенно хорошо развита. Однако механизмы мозга, лежащие в основе этого явления, до конца не изучены. Эксперименты по нейровизуализации с использованием вербальных или невербальных материалов в качестве стимулов показали, что существуют различия в областях мозга, участвующих в обработке этих двух видов стимулов.Например, предыдущие эксперименты по нейровизуализации показали медиальную временную активацию во время кодирования лиц и других невербальных визуальных стимулов (8–13), но не постоянно при кодировании слов (14–16). Напротив, активация медиальных височных областей была обнаружена во время поиска слов (17, 18), но не всегда во время поиска невербального материала (10, 11, 19, 20). При сравнении запоминания слов и изображений не было обнаружено никакой разницы между ними, но поскольку требовалось вспомнить имя, соответствующее картинке, различия между этими двумя условиями могли быть уменьшены (21).Эти результаты предполагают различия между функциональной нейроанатомией памяти слов и картинок, но отсутствуют достаточные прямые сравнения. Мы исследовали нейронные корреляты памяти для изображений и слов в контексте кодирования памяти, чтобы определить, можно ли идентифицировать специфические для материала мозговые сети для памяти. Кроме того, кодирование выполнялось с использованием трех различных наборов инструкций, чтобы увидеть, является ли специфичность материала общим свойством памяти или зависит от того, как материал обрабатывается.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Двенадцать молодых правшей (шесть мужчин, шесть женщин, средний возраст ± стандартное отклонение = 23,0 ± 3,5 года) участвовали в эксперименте. Еще 12 субъектов участвовали в пилотном эксперименте, и их данные были включены в поведенческий анализ. В качестве стимулов в эксперименте использовались конкретные, часто встречающиеся слова или штриховые рисунки знакомых объектов (22). Все стимулы предъявлялись на мониторе компьютера черным цветом на белом фоне.Было три задачи кодирования как для слов, так и для изображений, требующих трех списков изображений и трех списков слов. Все списки были сопоставлены по частоте слов, длине слова, знакомству и сложности изображения, независимо от того, был ли список представлен в виде слов или изображений. Для двух условий кодирования испытуемых просили принять определенные решения относительно стимулов, но не просили их запоминать; поэтому память на предметы, представленные в этих условиях, была случайной.Одно случайное условие включало несемантическую или поверхностную обработку стимулов (размер изображения или регистр букв), а другое требовало семантической или глубокой обработки стимулов (живое / неживое решение). Эти два условия были выбраны, потому что предыдущая работа показала, что информация, которая была обработана во время глубокого кодирования, то есть с большей проработкой или связью ее через семантические ассоциации с другими знаниями, запоминается лучше, чем информация, обработанная поверхностным способом, т.е.г., чисто на основе восприятия (4, 5). Во время третьего условия, преднамеренного обучения, испытуемых проинструктировали запомнить картинки или слова и сказали, что они будут проверены по этим предметам. После сканирования испытуемые выполнили две задачи на распознавание памяти, одну для стимулов, закодированных в виде слов, и одну для стимулов, закодированных в виде изображений. Эти задачи состояли из 10 целей из каждого из трех условий кодирования для слов или изображений и 30 отвлекающих факторов (то есть всего 60 элементов). Все стимулы в задачах распознавания были представлены в виде слов, независимо от того, были ли они изначально представлены в виде слов или изображений, чтобы предотвратить эффекты потолка для распознавания изображений.

Шесть сканирований позитронно-эмиссионной томографии с инъекциями 40 мКи H 2 15 O каждый и с интервалом 11 минут были выполнены для всех субъектов, когда они кодировали стимулы, описанные выше. Сканирование проводилось на томографе GEMS PC2048–15B с восстановленным разрешением 6,5 мм как в поперечной, так и в аксиальной плоскостях. Этот томограф позволяет снимать одновременно 15 плоскостей, разделенных расстоянием 6,5 мм (от центра к центру). Данные об излучении были скорректированы на ослабление посредством сканирования передачи, полученного на тех же уровнях, что и сканирование излучения.Движение головы во время сканирования было минимизировано за счет использования термопластической маски, которая была прикреплена к голове каждого субъекта и прикреплена к платформе сканера. Каждая задача начиналась за 20 секунд до введения изотопа и продолжалась в течение 1-минутного периода сканирования.

Для шести сканирований три списка были отнесены к трем условиям кодирования в уравновешенной манере, и порядок условий также был уравновешен для разных субъектов. Во время всех сканирований испытуемые нажимали кнопку правым указательным или средним пальцем, чтобы указать свое решение о стимуле или, во время условия преднамеренного обучения, просто произвести двигательную реакцию.

Поведенческие данные были проанализированы с использованием ANOVA с повторными измерениями с типом стимула и условием кодирования в качестве повторных измерений. Сканы позитронно-эмиссионной томографии регистрировались с помощью воздуха (23), пространственно нормализовались (в системе координат атласа Талаира и Турну, ссылка 24) и сглаживались (до 10 мм) с помощью spm95 (25). Отношения регионального мозгового кровотока (rCBF) к глобальному мозговому кровотоку (CBF) в рамках каждого сканирования для каждого субъекта были вычислены и проанализированы с использованием частичных наименьших квадратов (PLS) (26) для определения пространственно распределенных паттернов мозговой активности, связанных с различными условия задачи.PLS — это многомерный анализ, который работает на ковариации между вокселями мозга и планом эксперимента для определения нового набора переменных (так называемых скрытых переменных или LV), которые оптимально связывают два набора измерений. Мы использовали PLS для анализа ковариации значений вокселей мозга с кодированием ортонормированных контрастов для экспериментального дизайна. Результатом являются наборы взаимно независимых моделей пространственной активности, изображающие области мозга, которые в целом демонстрируют наиболее сильную связь с (т.е., ковариантны) с контрастами. Эти паттерны отображаются в виде отдельных изображений (рис. 1), которые показывают области мозга, которые зависят от контраста или контрастов, которые вносят вклад в каждый LV. Каждый воксель мозга имеет вес, известный как значимость, который пропорционален этим ковариациям, и умножение значения rCBF в каждом вокселе мозга для каждого субъекта на значимость для этого вокселя, а суммирование по всем вокселям дает оценку для каждого субъекта. данный LV. Значимость для каждого LV в целом определялась с помощью перестановочного теста (26, 27).В этом эксперименте были идентифицированы пять LV, все из которых были значимыми с помощью перестановочного теста ( P <0,001). Первые три LV идентифицировали области мозга, связанные с основными эффектами типа стимула и условия кодирования, а четвертый и пятый LV идентифицировали взаимодействия между типом стимула и условием кодирования. Поскольку значимость выводится на одном аналитическом шаге, коррекция множественных сравнений, как при одномерном анализе изображений, не требуется.

Рисунок 1

Воксели, показанные в цвете, — это те, которые лучше всего характеризуют паттерны активности, идентифицированные LV 1–3 из анализа PLS (см. Материалы и методы ).На стандартном магнитно-резонансном изображении отображаются области от -28 мм до +48 мм относительно линии передняя комиссура-задняя комиссура (AC-PC) (с шагом 4 мм). Цифры, показанные слева, указывают уровень в мм

.

В дополнение к тесту перестановки, вторым и независимым шагом в анализе PLS является определение стабильности выступов для вокселей мозга, характеризующих каждый паттерн, идентифицированный LV. Для этого все значения были подвергнуты начальной оценке стандартных ошибок (28, 29).Эта оценка включает случайную повторную выборку субъектов с заменой и вычисление стандартной ошибки значимости после достаточного количества выборок начальной загрузки. Пиковые воксели с отношением заметности / SE ≥ 2,0 считались стабильными. Локальные максимумы для областей мозга со стабильными выступами на каждом LV были определены как воксель с отношением заметности / SE выше, чем у любого другого воксела в 2-сантиметровом кубе с центром в этом вокселе. Расположение этих максимумов указывается в области мозга, или извилины, и в области Бродмана (BA), как это определено в атласе Талаира и Турну.Выбранные локальные максимумы показаны в таблицах 2 и 3 с результатами соответствующих контрастов из SPM95 (то есть, основные эффекты и взаимодействия) в качестве сравнения. Одномерные тесты были выполнены на выбранных максимумах в качестве дополнения к анализу PLS, чтобы помочь в интерпретации эффектов взаимодействия, а не в качестве теста значимости. Логический компонент нашего анализа исходит из теста перестановки и надежности, оцениваемой с помощью оценок бутстрапа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Картинки запоминались лучше, чем слова в целом (таблица 1), и как семантическая обработка, так и преднамеренное обучение привели к лучшему распознаванию, чем несемантическое кодирование.Кроме того, наблюдалось значительное взаимодействие типа стимула и стратегии кодирования с производительностью распознавания, вызванное большей разницей между памятью для изображений и слов во время несемантического состояния.

Таблица 1

Эффективность распознавания изображений и слов, оставляющих большую часть изображения в каждой строке относительно строки AC-PC. Правая часть изображения представляет собой правую часть мозга. ( A ) Области мозга с повышенным rCBF во время кодирования изображений показаны желтым и красным, а области с повышенной активностью во время кодирования слов показаны синим (LV1).( B ) Области мозга с повышенным rCBF во время семантического кодирования по сравнению с двумя другими состояниями (LV2) показаны красным. ( C ) Области мозга с повышенным rCBF во время преднамеренного обучения по сравнению с двумя другими состояниями (LV3) показаны красным. Выбранные максимумы из этих регионов показаны в Таблице 2.

Были идентифицированы три паттерна активности rCBF, преимущественно связанных с основными эффектами типа стимула и условий кодирования. Один паттерн отличал кодирование изображений от кодирования слов, один характеризовал семантическое кодирование от несемантической обработки и преднамеренного обучения, а третий отделял преднамеренное обучение от двух других условий.Была большая активация во время кодирования изображений, по сравнению со словами, в обширной области двусторонней вентральной и дорсальной экстрастриарной коры и в двусторонней медиальной височной коре, особенно в вентральной части (рис. 1 A и таблица 2). В обоих этих регионах увеличение rCBF было более значительным в правом полушарии. В экстрастриатной коре rCBF увеличивалось во время кодирования изображения по сравнению с кодированием слов одинаково во всех трех условиях стратегии кодирования, тогда как в медиальной височной коре эта специфическая для стимула разница была больше во время несемантической обработки (рис.2 A и C ). С другой стороны, кодирование слов было связано с большей rCBF при всех состояниях в двусторонней префронтальной коре и передних частях средней височной коры (рис. 1 A и таблица 2). В отличие от увеличения rCBF во время кодирования изображения, увеличение префронтальной и височной коры во время кодирования слова было более значительным в левом полушарии. Повышенный rCBF также был обнаружен в левой теменной коре при кодировании слов.

Таблица 2

Отдельные области коры с различной активностью во время кодирования: основные эффекты

фигура 2

Отношение rCBF к CBF всего мозга в областях мозга, которые показали взаимодействие между типом стимула и условиями кодирования. Средние височные области от LV1 ( A и C , координаты показаны в скобках) показали более высокий rCBF во время кодирования изображения по сравнению с кодированием слова ( P <0,001 для правого полушария и P <0.02 слева). Эти области также имели взаимодействия условие × стимул по одномерному тесту (оба P <0,05), что указывает на большую разницу между картинками и словами в несемантических условиях. B и D показывают медиальные височные области от LV4, которые показали взаимодействия стимула × кодирование, включая несемантические и преднамеренные условия обучения (одномерное взаимодействие для правого полушария P = 0,02; левое полушарие P = 0.07). E и F показывают области из LV5 с взаимодействиями стимула × кодирования, включающими несемантические и семантические условия (одномерное взаимодействие для левой моторной области, P = 0,01; взаимодействие для левой орбитофронтальной области, P = 0,006). Дополнительные области с взаимодействиями «стимул × кодирование» показаны в таблице 3. Несемантическое, несемантическое кодирование; сем, семантическое кодирование; учиться, преднамеренное обучение.

Области мозга с повышенной активностью во время условия семантического кодирования по сравнению с двумя другими состояниями находились в основном в левом полушарии.Эти области включали вентральную и дорсальную части медиальной префронтальной коры, а также область, которая включала как медиальную височную область, так и заднюю часть островка (рис. 1 B и таблица 2). Семантическое кодирование также привело к увеличению rCBF в двусторонней задней экстрастриатной коре головного мозга. Такая закономерность увеличения rCBF при семантическом кодировании была обнаружена как для изображений, так и для слов. Увеличение rCBF во время преднамеренного обучения, по сравнению с обоими случайными условиями кодирования, также наблюдалось в левой префронтальной коре, но в левой вентролатеральной префронтальной коре, в отличие от медиальной и передней областей, активируемых во время семантического кодирования (рис.1 C и таблица 2). Кроме того, повышенный rCBF был обнаружен в левой премоторной коре и хвостатом ядре, а также в двусторонней вентральной экстрастриарной коре во время преднамеренного обучения. Как и в случае с семантическим кодированием, паттерн rCBF, наблюдаемый в этих областях во время преднамеренного обучения, характеризует как изображения, так и слова.

Было несколько областей мозга, которые показали взаимодействие между типом стимула и условиями кодирования (таблица 3), особенно медиальные височные области.В дополнение к различию, уже отмеченному в этих областях во время несемантического кодирования, была еще одна область в правой медиальной височной коре, которая показала взаимодействие, включающее несемантические и преднамеренные условия обучения (идентифицированные на LV4). Это взаимодействие было вызвано устойчивой активностью в этой области в условиях кодирования изображения со снижением активности во время преднамеренного заучивания слов по сравнению с несемантическим условием (рис. 2 B ). Также была область в левой медиальной височной коре, которая показывала противоположное взаимодействие, заключающееся в большем увеличении активности во время заучивания слов по сравнению с несемантическим состоянием (рис.2 D ). Наконец, было взаимодействие в левой моторной коре (идентифицированное на LV5), вызванное увеличением активности в семантическом состоянии для изображений по сравнению с несемантическим состоянием с противоположным паттерном для слов (рис. 2 E ). Напротив, при семантическом кодировании в левой орбитофронтальной коре происходило усиление активности, но только для слов (рис. 2 F ).

Таблица 3

Отдельные области коры с различной активностью во время кодирования: взаимодействия

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты этого эксперимента направлены на ответы на три вопроса о нейробиологии памяти, первый из которых — почему картинки запоминаются лучше, чем слова.Поведенческие результаты показали общую разницу в точности распознавания изображений и слов, которая была наибольшей для тех элементов, которые были обработаны с помощью несемантического кодирования. Измерения активности мозга выявили области, которые показали общую картину различий между изображениями и словами, а также области, которые имели различия в основном во время несемантической обработки. Повышенный rCBF в условиях кодирования изображения был обнаружен в двусторонней экстрастриарной и вентральной медиальной височной коре.Экстрастриальная кора головного мозга активируется во время зрительного восприятия как вербального, так и невербального материала (30–33) и, возможно, была более активной во время кодирования изображения, потому что картинки, хотя и простые линейные рисунки, вероятно, были визуально более сложными, чем слова. Эта разница в визуальных характеристиках могла также повлиять на медиальную височную активность. С другой стороны, медиальная височная кора головного мозга давно известна из экспериментов с поражениями как важная для эпизодической памяти (34–38) и может быть особенно важна для кодирования новой информации (39).Большая активность медиальной височной коры во время кодирования изображений по сравнению со словами предполагает, что изображения более непосредственно или эффективно задействуют эти связанные с памятью области мозга, что приводит к более качественному запоминанию этих элементов. Этот эффект может быть частично связан с отличительностью или новизной, которая, как было показано, активирует медиальную височную кору (13), учитывая, что изображения, даже если они были знакомыми объектами, могут быть более новыми, чем знакомые слова. Кроме того, поскольку лучшая память для изображений и активация медиальной височной коры были более очевидны в условиях несемантического кодирования, включение сетей памяти изображениями может быть автоматическим и привести к более прочным следам памяти (40).Следовательно, этот тип информации, по-видимому, лучше представлен и более доступен для механизмов поиска, независимо от предполагаемой задачи кодирования. Слова, с другой стороны, активируют области левого полушария, которые, как ранее было показано, участвуют в речевых задачах, включая левую лобную, височную и теменную области (30, 41, 42). Этот результат подразумевает, что кодирование слов в первую очередь задействует распределенную систему регионов, участвующих в лингвистической обработке, которая менее способна поддерживать последующее извлечение из эпизодической памяти.Также следует отметить, что в дополнение к любым преимуществам, предоставляемым изображениям во время первоначальной обработки, во время поиска, вероятно, также будет обнаружена специфичность материала. То есть в реальных ситуациях отчасти причина превосходной памяти изображения, вероятно, вызвана особенностями соответствия между внутренними представлениями изображения и самим изображением, когда оно повторно встречается и распознается.

Второй вопрос: приводят ли разные стратегии кодирования к участию разных областей мозга.Результаты тестов на распознавание показали, что память изображений и слов практически эквивалентна после семантической обработки или преднамеренного обучения. Однако паттерны мозговой активности во время этих двух состояний были совершенно разными, показывая различную активность в основном в префронтальной и экстрастриарной области коры головного мозга. Предыдущие эксперименты по нейровизуализации показали активацию левой префронтальной области как во время семантической обработки, так и во время преднамеренного обучения, которая отличается от правой префронтальной активации во время восстановления памяти, что привело к развитию HERA или модели асимметрии полушарного кодирования / извлечения (43, 44).В нашем эксперименте семантическая обработка сопровождалась повышенной активностью в вентромедиальной и дорсомедиальной областях левой префронтальной коры, которые показали повышенную активность во время семантической или языковой обработки в других экспериментах (45–49). Преднамеренное обучение показало увеличение rCBF в различных частях левой префронтальной коры, прежде всего в вентролатеральных областях, которые ранее были активными во время преднамеренного обучения (15, 16) и эпизодического поиска (13, 50). Таким образом, хотя и семантическая обработка, и преднамеренное обучение, несомненно, включают в себя некоторую детальную обработку, которая преимущественно задействует левую префронтальную кору, наши результаты показывают, что существует диссоциация между частями левой префронтальной коры, которые участвуют в этих двух стратегиях.Экстрастриатная кора также проявляла различную активность при семантическом и намеренном кодировании. Семантическое кодирование активировало задние экстрастриальные области, аналогичные областям, активируемым во время беззвучного называния стимулов, подобных тем, которые используются здесь (51). Напротив, намеренное обучение активировало больше вентральных частей экстрастриарной коры, аналогично исследованию, в котором сообщалось об активации левой вентральной затылочно-височной коры во время намеренного обучения лиц (10). Таким образом, в настоящее время существуют сходные доказательства в поддержку дифференциальной реакции как префронтальной, так и экстрастриарной коры во время кодирования, в зависимости от конкретной стратегии кодирования, которая используется.Этот вывод вместе с данными о поведении показывает, что разные механизмы мозга, лежащие в основе разных стратегий кодирования, могут обеспечить одинаково эффективную поддержку обработки памяти.

Последний вопрос, решаемый в этом эксперименте, заключается в том, существует ли взаимодействие между типом кодируемого стимула и стратегией, используемой для кодирования, т.е. являются ли области мозга, активные в различных условиях кодирования, одинаковыми или разными для изображений и слов? Поведенческие результаты показывают четкое взаимодействие, поскольку наибольшие различия в производительности проявляются во время несемантической обработки.Паттерны мозговой активности демонстрируют что-то от этого взаимодействия, потому что есть вентральные медиальные височные области, где разница rCBF также наибольшая во время несемантического состояния (обсуждалось выше). Однако во время семантического кодирования и преднамеренного обучения многие области мозга демонстрируют аналогичное изменение активности, связанное с кодированием, для изображений и слов, что указывает на то, что в этих областях эти два механизма кодирования могут работать одинаково, независимо от природы поступающих сообщений. стимул.Этот паттерн активности мозга отражается в результатах распознавания, которые аналогичны для изображений и слов во время семантического кодирования и преднамеренного обучения. Тем не менее, шаблоны не идентичны. Активность медиальной височной коры особенно чувствительна как к типу стимула, так и к условию кодирования. Правое полушарие показало устойчивую активность для изображений и более изменчивую активность для слов (в зависимости от условий кодирования), тогда как левое полушарие продемонстрировало повышенную активность с более глубокой обработкой слов и более изменчивым шаблоном для кодирования изображений.Эта асимметрия согласуется с описанием различных эффектов поражений правого и левого полушария в медиальной височной коре на невербальную и вербальную память соответственно (например, ссылки 52 и 53). Это также согласуется с активацией левых медиальных височных структур во время семантического кодирования слов (14, 54) или извлечением семантически закодированных слов (17) и активацией правой медиальной височной коры во время кодирования лиц (10). Кроме того, хотя левая медиальная префронтальная кора активна во время семантической обработки как изображений, так и слов, вентральная часть этой области в большей степени задействована во время кодирования слов.Этот вывод подтверждает другие исследования, в которых сообщалось об участии левой вентральной префронтальной коры в обработке речи (42) и вербальном поиске (50).

Наша способность запоминать картинки лучше, чем слова, особенно в ситуациях, которые не обеспечивают адекватной поддержки для последующего извлечения, таким образом, оказывается опосредованной медиальной височной и экстрастриальной корой, которые имеют сильные взаимосвязи друг с другом (55, 56). Неясно, какую именно пользу дает изображениям активация областей зрительной памяти.Вышеупомянутая теория предполагает, что изображения вызывают более сложное или ассоциативное кодирование, чем это происходит со словами. Если предположить, что этот процесс создания ассоциаций в определенном контексте осуществляется медиальной височной корой (57, 58), то наши результаты подтвердят эту гипотезу. Независимо от конкретного механизма, наши результаты показывают, какие области мозга могут иметь решающее значение для превосходной памяти изображений, и дают направление для будущих исследований в отношении того, какой аспект изображений необходим и достаточен для преимущественного использования этих областей, связанных с памятью.

Благодарности

Мы благодарим сотрудников центра ПЭТ при Институте психиатрии Кларка за их техническую помощь в проведении этого эксперимента. Работа поддержана грантом Фонда психического здоровья Онтарио.

СОКРАЩЕНИЯ

rCBF,
регионарный церебральный кровоток;
CBF,
мозговой кровоток;
PLS,
частичных наименьших квадратов;
LV,
скрытая переменная
  • Поступила 15 августа 1997 г.
  • Принято 8 декабря 1997 г.
  • Авторские права © 1998, Национальная академия наук

Внутри мозга — Основы мозга

Внутри мозга

Экскурсия о том, как работает разум

Три фунта, три части

Ваш мозг — ваш самый мощный орган, но он весит всего около трех фунтов. Имеет консистенцию, похожую на твердое желе.

Мозг состоит из трех основных частей:

головной мозг занимает большую часть вашего черепа.Он участвует в запоминании, решении проблем, мышлении и чувствах. Он также контролирует движение.

Мозжечок находится в задней части головы, под головным мозгом. Он контролирует координацию и баланс.

Ствол головного мозга находится под головным мозгом перед мозжечком. Он соединяет головной мозг со спинным мозгом и контролирует автоматические функции, такие как дыхание, пищеварение, частоту сердечных сокращений и артериальное давление.

Будьте в курсе

Подпишитесь, чтобы получать обновления, поскольку мы находим новые методы лечения, чтобы остановить, замедлить и предотвратить болезнь Альцгеймера.

Линии снабжения

Ваш мозг питается одной из самых богатых сетей кровеносных сосудов вашего тела. Когда вы много думаете, ваш мозг может использовать до 50 процентов топлива и кислорода.

С каждым ударом сердца артерий переносят от 20 до 25 процентов крови в мозг, а миллиарды клеток используют около 20 процентов кислорода и питают кровь.

Вся сеть сосудов включает в себя вены и капилляры в дополнение к артериям.

Кора: «Мыслительные морщины»

Морщинистая поверхность вашего мозга — это особый внешний слой головного мозга, называемый корой. Ученые «нанесли на карту» кору, определив области, тесно связанные с определенными функциями.

Просмотр определенных областей коры:

  • Интерпретация ощущений вашего тела
  • Прицелы обработки
  • Обработка звуков
  • Запах обработки
  • Мысли, решение проблем и планирование
  • Формирование и хранение воспоминаний
  • Управление добровольным движением

Левое полушарие / Правое полушарие

Ваш мозг разделен на правую и левую половины.Эксперты не уверены, чем «левое полушарие» и «правое полушарие» могут различаться по функциям. У большинства людей языковая область находится в основном слева.

Левая половина контролирует движение правой стороны тела.

Правая половина контролирует левую сторону тела.

Лес нейронов

Нейроны — это основной тип клеток, разрушаемых болезнью Альцгеймера.

Мозг взрослого человека содержит около 100 миллиардов нервных клеток .

Ветви соединяют нервные клетки более чем в 100 триллионах точек. Ученые называют эту плотную разветвленную сеть «нейронным лесом».

Сигналы , путешествующие по лесу нейронов, составляют основу воспоминаний, мыслей и чувств.

Сигнализация ячейки

Настоящая работа вашего мозга происходит в отдельных клетках. Нейромедиаторы перемещаются по синапсу, передавая сигналы другим клеткам.Ученые идентифицировали десятки нейромедиаторов. Болезнь Альцгеймера нарушает как движение электрических зарядов внутри клеток, так и активность нейротрансмиттеров.

1

Сигналы, формирующие воспоминания и мысли, проходят через отдельную нервную клетку в виде крошечного электрического заряда .

2

Нервные клетки соединяются друг с другом через синапсов .

3

Когда заряд достигает синапса, он может вызвать выброс крошечных выбросов химических веществ, называемых нейротрансмиттерами .

Кодирование сигнала

100 миллиардов нервных клеток. 100 триллионов синапсов. Десятки нейромедиаторов. Эта «сила в числах» дает сырье для вашего мозга. Со временем наш опыт создает закономерности по типу и силе сигнала. Эти модели активности объясняют, как на клеточном уровне наш мозг кодирует наши мысли, воспоминания, навыки и ощущение того, кто мы есть.

Сканирование позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) слева показывает типичные паттерны мозговой активности, связанные с:

  • Чтение слов
  • Слуховые слова
  • Размышляя о словах
  • Произнесение слов

Дополнительные ресурсы

.
Leave a Reply

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *