Введение

Мозг – самая сложная часть человеческого тела. Этот трехфунтовый орган является местопребыванием разума, интерпретатором чувств, инициатором движений тела и контролером поведения. Лежащий в своей костлявой оболочке и омываемый защитной жидкостью, мозг является источником всех качеств, определяющих нашу человечность. Мозг является жемчужиной в короне человеческого тела.
На протяжении веков ученые и философы были очарованы мозгом, но до недавнего времени они считали мозг почти непостижимым. Однако теперь мозг начинает раскрывать свои секреты. За последние 10 лет ученые узнали о мозге больше, чем за все предыдущие столетия, благодаря ускорению темпов исследований в области неврологии и бихевиоризма и развитию новых методов исследования. В результате Конгресс назвал 1990-е годы «Десятилетием мозга». В авангарде исследований мозга и других элементов нервной системы находится Национальный институт неврологических расстройств и инсульта ( ), который проводит и поддерживает научные исследования в США и во всем мире.
Этот информационный бюллетень представляет собой базовое введение в человеческий мозг. Это может помочь вам понять, как работает здоровый мозг, как сохранить его здоровым и что происходит, когда мозг болен или дисфункционален.
Изображение 1

Основы мозга

Архитектура мозга

Мозг подобен комитету экспертов. Все части мозга работают вместе, но каждая часть имеет свои особые свойства. Мозг можно разделить на три основные единицы:  передний мозг ,  средний мозг и  задний мозг .
Задний мозг включает верхнюю часть спинного мозга, ствол головного мозга и складчатый клубок ткани, называемый мозжечком  ( 1 ). Задний мозг контролирует жизненно важные функции организма, такие как дыхание и частота сердечных сокращений. Мозжечок координирует движения и участвует в заученных механических движениях. Когда вы играете на пианино или бьете по теннисному мячу, вы активируете мозжечок. Самая верхняя часть ствола головного мозга — это средний мозг, который контролирует некоторые рефлекторные действия и является частью цепи, участвующей в контроле движений глаз и других произвольных движений. Передний мозг — самая крупная и наиболее высокоразвитая часть головного мозга человека: он состоит в основном из большого  мозга  ( 2 ) и скрытых под ним структур ( см.Внутренний мозг » ).
Когда люди видят изображения мозга, обычно они замечают именно головной мозг. Головной мозг находится в самой верхней части мозга и является источником интеллектуальной деятельности. Он хранит ваши воспоминания, позволяет вам планировать, позволяет вам воображать и думать. Это позволяет узнавать друзей, читать книги и играть в игры.
Головной мозг разделен на две половины (полушария) глубокой трещиной. Несмотря на разделение, два полушария головного мозга сообщаются друг с другом через толстый тракт нервных волокон, лежащий в основании этой трещины. Хотя два полушария кажутся зеркальным отражением друг друга, они разные. Например, способность образовывать слова, по-видимому, в основном принадлежит левому полушарию, в то время как правое полушарие, по-видимому, контролирует многие навыки абстрактного мышления.
По какой-то пока неизвестной причине почти все сигналы от мозга к телу и наоборот пересекаются на пути к мозгу и от него. Это означает, что правое полушарие головного мозга в основном контролирует левую сторону тела, а левое полушарие в основном контролирует правую сторону. При поражении одной стороны мозга поражается противоположная сторона тела. Например, инсульт в правом полушарии мозга может привести к параличу левой руки и ноги.
            Передний мозг Средний                         мозг         Задний мозг

География мысли

Каждое полушарие головного мозга можно разделить на отделы или доли, каждая из которых специализируется на различных функциях. Чтобы понять каждую долю и ее особенности, мы совершим экскурсию по полушариям головного мозга, начав с двух  лобных долей ( 3 ), которые лежат непосредственно за лбом. Когда вы планируете расписание, представляете будущее или используете обоснованные аргументы, эти две доли выполняют большую часть работы. Один из способов, которым лобные доли, кажется, делают это, — это то, что они действуют как места кратковременного хранения, позволяя держать в уме одну идею, пока обдумываются другие идеи. В самой задней части каждой лобной доли находится  моторная зона  ( 4 ), которая помогает контролировать произвольные движения. Близлежащее место на левой лобной доле называется Зона Брока  ( 5 ) позволяет мыслям преобразовываться в слова.
Когда вы наслаждаетесь хорошей едой — вкусом, ароматом и консистенцией пищи — за лобными долями работают две области, называемые теменными долями  ( 6 ). Передние части этих долей, сразу за моторными областями, являются первичными  сенсорными областями  ( 7 ). Эти области получают информацию о температуре, вкусе, прикосновении и движении от остальной части тела. Чтение и арифметика также входят в репертуар каждой теменной доли.
Когда вы смотрите на слова и картинки на этой странице, задействуются две области задней части мозга. Эти доли, называемые  затылочными долями  ( 8 ), обрабатывают изображения от глаз и связывают эту информацию с изображениями, хранящимися в памяти. Поражение затылочных долей может привести к слепоте.
Последние доли в нашем туре по полушариям головного мозга — это  височные доли  ( 9 ), которые лежат перед зрительными областями и гнездятся под теменными и лобными долями. Любите ли вы симфонии или рок-музыку, ваш мозг отвечает за активность этих долей. В верхней части каждой височной доли находится область, отвечающая за получение информации от ушей. Нижняя сторона каждой височной доли играет решающую роль в формировании и извлечении воспоминаний, в том числе связанных с музыкой. Другие части этой доли, по-видимому, объединяют воспоминания и ощущения вкуса, звука, зрения и осязания.

Кора головного мозга

Покрытие поверхности головного мозга и мозжечка представляет собой жизненно важный слой ткани толщиной в стопку двух или трех десятицентовиков. Она называется корой, от латинского слова «кора». Большая часть фактической обработки информации в мозгу происходит в коре головного мозга. Когда люди говорят о «сером веществе» мозга, они имеют в виду эту тонкую оболочку. Кора серая, потому что нервы в этой области лишены изоляции, из-за которой большинство других частей мозга кажутся белыми. Складки в мозгу увеличивают площадь его поверхности и, следовательно, увеличивают количество серого вещества и количество информации, которая может быть обработана.

Внутренний мозг

Глубоко внутри мозга, скрытые от глаз, лежат структуры, которые являются привратниками между спинным мозгом и большими полушариями. Эти структуры не только определяют наше эмоциональное состояние, они также изменяют наше восприятие и реакцию в зависимости от этого состояния и позволяют нам инициировать движения, которые вы совершаете, не задумываясь о них. Как и доли в полушариях головного мозга, описанные ниже структуры располагаются парами: каждая дублируется в противоположной половине мозга.
Гипоталамус ( 10 ) , размером с жемчужину, управляет множеством важных функций. Он будит вас по утрам и заряжает адреналином во время экзамена или собеседования. Гипоталамус также является важным эмоциональным центром, контролирующим молекулы, которые заставляют вас чувствовать себя воодушевленным, злым или несчастным. Рядом с гипоталамусом находится таламус ( 11 ), главный информационный центр для информации, поступающей в спинной и головной мозг и обратно.
Дугообразный тракт нервных клеток ведет от гипоталамуса и таламуса к гиппокампу ( 12 ). Этот крошечный выступ действует как индексатор памяти, отправляя воспоминания в соответствующую часть полушария головного мозга для долговременного хранения и извлекая их при необходимости. Базальные ганглии (не показаны) представляют собой скопления нервных клеток, окружающих таламус. Они отвечают за инициирование и интеграцию движений. Болезнь Паркинсона, которая проявляется тремором, ригидностью и жесткой, шаркающей походкой, представляет собой заболевание нервных клеток, ведущих к базальным ганглиям.
Изображение 5
Внутренний мозг

Установление связей

Мозг и остальная часть нервной системы состоят из множества различных типов клеток, но основной функциональной единицей является клетка, называемая нейроном. Все ощущения, движения, мысли, воспоминания и чувства являются результатом сигналов, проходящих через нейроны. Нейроны состоят из трех частей. Тело клетки ( 13 ) содержит ядро, где производится большинство молекул, необходимых нейрону для выживания и функционирования. Дендриты ( 14 ) отходят от тела клетки, как ветви дерева, и получают сообщения от других нервных клеток. Затем сигналы проходят от дендритов через тело клетки и могут перемещаться от тела клетки вниз по аксону ( 15 ).) к другому нейрону, мышечной клетке или клеткам какого-либо другого органа. Нейрон обычно окружен множеством опорных клеток. Некоторые типы клеток обвивают аксон, образуя изолирующую оболочку ( 16 ). Эта оболочка может включать жировую молекулу, называемую миелином, которая обеспечивает изоляцию аксона и помогает нервным импульсам проходить быстрее и дальше. Аксоны могут быть очень короткими, например, те, которые передают сигналы от одной клетки коры к другой клетке, находящейся на расстоянии менее ширины волоса. Или аксоны могут быть очень длинными, например те, которые передают сообщения от головного мозга по всему спинному мозгу.
Изображение 6
Установление связей

Ученые многое узнали о нейронах, изучая синапс — место, где сигнал передается от нейрона к другой клетке. Когда сигнал достигает конца аксона, он стимулирует высвобождение крошечных мешочков ( 17 ). Эти мешочки выделяют химические вещества, известные как нейротрансмиттеры ( 18 ), в синапс ( 19 ). Нейротрансмиттеры пересекают синапс и прикрепляются к рецепторам ( 20 ) на соседней клетке. Эти рецепторы могут изменять свойства воспринимающей клетки. Если принимающая клетка также является нейроном, сигнал может продолжать передачу к следующей клетке.
Изображение 7
Тело клетки

Некоторые ключевые нейротрансмиттеры в действии

Нейротрансмиттеры — это химические вещества, которые клетки мозга используют для общения друг с другом. Некоторые нейротрансмиттеры делают клетки более активными (так называемые возбуждающие ), в то время как другие блокируют или ослабляют активность клеток (так называемые тормозные ).
Ацетилхолин является возбуждающим нейротрансмиттером, потому что обычно делает клетки более возбудимыми. Он регулирует мышечные сокращения и заставляет железы выделять гормоны. Болезнь Альцгеймера, которая изначально влияет на формирование памяти, связана с нехваткой ацетилхолина.
Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером. Слишком большое количество глутамата может убивать или повреждать нейроны и связано с такими расстройствами, как болезнь Паркинсона, инсульт, судороги и повышенная чувствительность к боли.
ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) является тормозным нейротрансмиттером, который помогает контролировать мышечную активность и является важной частью зрительной системы. Препараты, повышающие уровень ГАМК в головном мозге, используются для лечения эпилептических припадков и тремора у пациентов с болезнью Гентингтона.
Серотонин — нейротрансмиттер, сужающий кровеносные сосуды и вызывающий сон. Он также участвует в регулировании температуры. Низкий уровень серотонина может вызвать проблемы со сном и депрессию, а слишком высокий уровень серотонина может привести к судорогам.
Дофамин является тормозным нейротрансмиттером, участвующим в настроении и контроле сложных движений. Потеря активности дофамина в некоторых участках мозга приводит к мышечной ригидности при болезни Паркинсона. Многие лекарства, используемые для лечения поведенческих расстройств, работают, изменяя действие дофамина в мозге.

Неврологические расстройства

Мозг является одним из самых трудолюбивых органов в организме. Когда мозг здоров, он функционирует быстро и автоматически. Но когда возникают проблемы, результаты могут быть разрушительными. Около 100 миллионов американцев в какой-то момент своей жизни страдают от разрушительных заболеваний головного мозга. _поддерживает исследования более 600 неврологических заболеваний. Некоторые из основных типов расстройств включают: нейрогенетические заболевания (такие как болезнь Хантингтона и мышечная дистрофия), нарушения развития (такие как церебральный паралич), дегенеративные заболевания взрослой жизни (такие как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера), метаболические заболевания (такие как болезнь Гоше), цереброваскулярные заболевания (такие как инсульт и сосудистая деменция), травмы (такие как травмы спинного мозга и головы), судорожные расстройства (такие как эпилепсия), инфекционные заболевания (такие как слабоумие при СПИДе) и опухоли головного мозга. Дополнительные знания о мозге могут привести к разработке новых методов лечения заболеваний и расстройств нервной системы и улучшению многих областей здоровья человека.