Цитоархитектонические поля Бродмана в полушариях головного мозга

История изучения

В Германии в 1909 году врач-ученый Корбиниан Бродман впервые построил и описал карты цитоархитектонических полей Бродмана. Спустя 10 лет О. Фогт и Ц. Фогт изучили и описали больше сотни миело-архитектонических областей в полушариях мозга.
В результате в государственном научном центре неврологии И. Н. Филимоновым и С.А. Саркисовым выпущена карта полушарий мозга по Бродману, в которой описаны 47 полей.

Поля Бродмана чаще всего используются при изучении нейронной организации головного мозга и ее функционирования. Разделение той или иной области мозга к конкретному разделу полей проводилось на основе гистологического анализа — цветовой окраске по Нисслю.

Концепция структурно-функциональных блоков мозга А. Р. Лурия

А. Р. Лурия предложил структурно-функциональную модель мозга как субстрата психической деятельности. Эта модель характеризует наиболее общие закономерности работы мозга как единого целого и позволяет объяснить его интегративную функцию (Е. Д. Хомская).

Согласно этой модели, весь мозг можно разделить на три структурно-функциональных блока:

а) Энергетический блок,

б) Блок приема, переработки и хранения экстероцептивной информации,

в) Блок программирования, регуляции и контроля сложных форм деятельности.

Любая ВПФ осуществляется при обязательном участии всех трех блоков. Каждый блок характеризуется особенностями строения, физиологическими принципами, лежащими в основе его работы, и той ролью, которую он играет в обеспечении психических функций .

Группы полей головного мозга по Бродману

Описание полей Бродмана в коре головного мозга по зонам:

1. Первая зона — моторная, ответственная за реакции активных движений. В эту зону входят 4, 6, 8, 9 поля Бродмана. 4 отвечает за моторику, находится в прецентральной извилине. 6 выделяется в передних областях прецентральной извилины и в районе средней лобной извилины. 8 координирует произвольную подвижность глаз и находится в задних отделах верхней и средней лобной извилин. 9 располагается в префронтальной области.
2. Вторая зона — аффективная. Включает в себя области коры мозга сзади роландовой борозды. Здесь располагаются 1, 2, 3, 5 и 7 поля. Верхняя часть зоны отвечает за тактильные ощущения ног и гениталий. Нижележащие области — за ощущения в области рук, черепа и ротовой полости. Вторая зона непосредственно взаимодействует с первой. В первой зоне располагаются афферентные нервные клетки, принимающие стимулы от проприоцепторов — это моторные сенсорные области. Во второй зоне размещаются двигательные компоненты — это сенсомоторные области, регулирующие формирование и интенсивность чувств боли.
3. Третья зона – зрительная, располагающаяся в затылочной области коры мозга. В нее входят 17, 18, 19 поля Бродмана. 17-е относят к первичной зрительной области, а 18 и 19 — вторичной зрительной. От вторичных областей в первичные поступают зрительные возбуждения и там уже обрабатываются. При патологиях 17 поля Бродмана возникает корковая слепота — утрата зрительного восприятия. При нарушении 18 поражается функция идентификации и восприятия письменной речи. При патологиях 19 отмечаются галлюцинации и нарушения образного запоминания.
4. Четвертая зона – слуховая, выделяется в височной зоне коры мозга. В нее включается 22, 41, 42, 52 поля. При поражении 22 отмечаются слуховые галлюцинации, страдает ориентирование на звук, возникает музыкальная глухота. При патологиях 42 страдает распознавание звуков, а поражение 41 – корковая глухота, то есть полная утрата слухового восприятия. 52 — это зона, которая отвечает за пространственное восприятие голосов, звуков и речи.
5. В пятую – обонятельную зону входит 11 и 29 поля, которые выделяются в грушевидной извилине. Отвечают за распознавание различных запахов.
6. Шестая зона – вкусовая, включающая в себя 43-е поле.
7. Седьмая зона — речевая, у правшей находится в левом полушарии. Сюда входит 22 поле — речевой центр Вернике, 37 — контролирует произвольную речь и ее понимание, 47 — области пения, 44 и 45 – речевые центры Брокка.
8. 24, 25 и 26 поля Бродмана выполняют задачу распознавания несовпадений и ошибок.

Схема полей Бродмана:

Первый функциональный блок мозга

Первый блок — это блок регуляции энергетического тонуса и бодрствования.

Было доказано (И. П. Павлов, А. Р. Лурия, М. Н. Ливанов), что для нормальной психической деятельности организм должен находиться в состоянии бодрствования (иными словами, кора больших полушарий должна находиться в состоянии тонуса, т. е. иметь определенный уровень возбуждения).

Только в условиях оптимального бодрствования человек может наилучшим образом принимать и перерабатывать информацию, вызывать в памяти нужные системы связей, программировать деятельность, осуществлять контроль над ней.

Было установлено, что аппараты, обеспечивающие и регулирующие тонус коры, находятся не в самой коре, а в лежащих ниже стволовых и корковых отделах мозга.

Таким аппаратом являются неспецифические структуры разных уровней:

• ретикулярная формация ствола мозга,
• неспецифические структуры среднего мозга,
• лимбическая система,
• область гиппокампа.

Ретикулярная формация представляет собой нервную сеть, в которую вкраплены тела нейронов с короткими аксонами.

Ретикулярная формация имеет ряд особенностей строения и функционирования, благодаря которым обеспечиваются ее основные функции:

1. во-первых, она состоит из восходящей и нисходящей частей. По волокнам восходящей ретикулярной формации возбуждение направляется вверх, оканчиваясь в расположенных выше образованиях (гипоталамусе, древней коре и новой коре). Волокна нисходящей ретикулярной формации имеют обратное направление: начинаясь от новой коры, они передают возбуждение к структурам среднего мозга и ствола мозга.
2. Кроме того, нейроны ретикулярной формации работают по принципу «постепенного накопления возбуждения», т. е. возбуждение распространяется не отдельными импульсами, а градуально, постепенно меняя свой уровень и таким образом модулируя состояние всего нервного аппарата.
3. И, наконец, к ретикулярной формации сходятся волокна (колатерали) от всех анализаторных систем, а также волокна из коры головного мозга и мозжечка.

Наличие многочисленных связей в самой ретикулярной формации, конвергенция всех нервных путей на большей части ее нейронов создают дополнительные возможности широкого и одновременного распространения волн возбуждения в первичные, вторичные и третичные зоны коры, а также другие структуры мозга.

Как известно, нервная система всегда находится в состоянии определенной активности и для любого проявления жизнедеятельности обязательно ее наличие.

Принято выделять несколько источников активности: в первую очередь, обменные процессы организма, лежащие в основе гомеостаза (белковый, углеводный и т. д.). Затем непосредственный приток информации, поступающей в организм из внешнего мира (от экстерорецепторов).

Известно, что в состоянии сенсорной депривации человек впадает в сон, из которого его может вывести лишь поступление новой информации.

Перечисленные источники активности свойственны и человеку, и животным. Но у человека помимо этого значительная часть активности обусловлена его планами, намерениями, программами. Формируясь в процессе сознательной жизни, они являются социальными по своему заказу и осуществляются при ближайшем участии сначала внешней, а потом внутренней речи.

Функциональное значение первого блока в обеспечении психических функций заключается,

1. Во-первых, в регуляции процессов активации, в поддержании общего тонуса ЦНС, необходимого для любой психической деятельности (активирующая функция).
2. Во-вторых, в передаче регулирующего влияния мозговой коры на нижележащие стволовые образования (модулирующая функция): За счет нисходящих волокон ретикулярной формации высшие отделы коры управляют работой нижележащих аппаратов, модулируя их работу и обеспечивая сложные формы сознательной деятельности.

При поражении ретикулярной формации снижается продуктивность всех ВПФ (в первую очередь — непроизвольного внимания и памяти), нарушается активность, сон.

В случае массивных поражений ретикулярной формации стирается грань между сном и бодрствованием, человек находится в полусонном состоянии, у него страдает ориентировка во времени и месте.

Отличительными диагностическими признаками поражения ретикулярной формации является одновременное снижение продуктивности абсолютно всех психических процессов, а также возможность частичной компенсации дефекта за счет усложнения задания.

Вовлечение произвольных процессов и специальная мотивация позволяют ненадолго повысить эффективность психических процессов.

Таким образом, первый блок мозга участвует в обеспечении психической деятельности, в первую очередь в организации внимания, памяти, эмоционального состояния и сознания в целом.

Кроме того, первый блок мозга участвует в регуляции эмоциональных (страх, боль, удовольствие, гнев) и мотивационных состояний.

Лимбические структуры мозга, входящие в этот блок, занимают центральное место в организации эмоциональных и мотивационных состояний.

В связи с этим первый блок мозга воспринимает и перерабатывает разнообразную интероцептивную информацию о состоянии внутренних органов и регулирует эти состояния.

Центры первой сигнальной системы

Первая сигнальная система числится как у Homo sapiens, так и у других живых существ. Она выполняет функции понимания и анализа раздражений, исходящих из окружающего мира и проявляющиеся в форме ощущений и представлений.

Центры первой сигнальной системы располагаются в ядрах анализаторов сенсорной чувствительности, двигательных анализаторах, слуховых, кожных, зрительных и обонятельных.

Обозначаются в верхней и нижней теменной области мозга, в прецентральной и надкраевой борозде, а также в толще латеральной борозды (слуховые ядра).

Назначение данной системы представлено в таблице полей Бродмана:

На картинке изображены поля коры больших полушарий по Бродману и их функции:

Второй функциональный блок мозга

Второй блок — блок приема, переработки и хранения информации – расположен в наружных отделах новой коры (неокортекса) и занимает ее задние отделы, включая в свой состав аппараты затылочной, височной и теменной коры.

Структурно-анатомической особенностью этого блока мозга является шестислойное строение коры.

Она включает:

1. первичные зоны (обеспечивающие прием и анализ поступающей извне информации),
2. вторичные зоны (выполняющие функции синтеза информации от одного анализатора) и
3. третичные зоны (основной задачей которых является комплексный синтез информации).

Отличительной особенностью аппаратов второго блока является модальная специфичность.

Эксперименты по регистрации активности отдельных нейронов показали, что нервные клетки первичных зон отличаются высокой модальной специфичностью и узкой специализацией.

Первое означает, что они реагирует на возбуждение только одной модальности (одного вида), например, только зрительное или только слуховое.

Второе предполагает, что эти нейроны реагируют лишь на отдельный признак раздражителя одного вида (например, только на ширину линии или угол наклона и т. п.).

Благодаря этому аппараты второго функционального блока мозга выполняют функции приема и анализа информации, поступающей от внешних рецепторов и синтеза этой информации.

Основные законы построения коры, входящей в состав второго блока мозга

А. Р. Лурия выделяет основные законы построения коры, входящей в состав второго блока мозга.

1. Закон иерархического строения корковых зон.

Согласно этому закону соотношение первичных, вторичных и третичных зон коры осуществляет все более сложный синтез информации.

Более сложно организованные зоны коры обеспечивают более сложные функции.

А. Р. Лурия подчеркивает, что соотношение первичных, вторичных и третичных зон у взрослого и у ребенка различно.

Для нормального развития вторичных зон у ребенка необходимо, чтобы были сформированы первичные, а для развития третичных — вторичные зоны.

Поэтому поражение первичных зон в раннем детстве может приводить к грубым нарушениям в развитии вторичных и, тем более, третичных зон.

У взрослого же человека, при сформированных зонах коры, третичные, наиболее организованные, управляют функцией ниже лежащих вторичных и первичных зон. Поэтому у взрослого человека взаимодействие зон коры осуществляется сверху вниз.

В данном случае поражение первичных зон не приводит к заметным нарушениям психических функций и может компенсироваться работой расположенных рядом структур.

2. Закон убывающей модальной специфичности иерархически построенных корковых зон.

Этот закон предполагает, что по мере перехода от первичных зон к третичным снижается проявление их модальной специфичности.

Первичные зоны каждой из долей мозга, входящих во второй блок мозга, обладают максимальной модальной специфичностью (благодаря громадному числу нейронов с высокодифференцированной, модально-специфической функцией).

Вторичные зоны, в которых преобладают верхние слои с ассоциативными нейронами, обладают модальной специфичностью в значительно меньшей степени.

Еще меньше модальная специфичность характерна для третичных зон описываемого блока («зоны перекрытия» корковых концов различных анализаторов).

Таким образом, этот закон описывает переход от дробного отражения частных, модально-специфических признаков к синтетическому отражению более общих схем воспринимаемого мира.

3. Закон прогрессивной латерализации функций.

Закон прогрессивной латерализации функций объясняет связь функций с определенным полушарием (по мере перехода от первичных зон к третичным зонам).

Первичные зоны обоих полушарий мозга равноценны. На уровне вторичных зон часть функций, выполняемых левым и правым полушариями, остаются одинаковыми, но часть функций левого полушария уже отличаются от функций, выполняемых правым полушарием мозга.

Функции же третичных зон левого полушария уже коренным образом отличаются от функций аналогичных зон правого полушария мозга.

При поражении аппаратов второго блока мозга нарушение функций зависит от того, какие именно зоны пострадали.

При поражении первичных зон возникает нарушение восприятия отдельных признаков воспринимаемого раздражителя одной модальности (слепое пятно, гемеанопсия, нарушение тон-шкалы, анестезия и т. д.).

При поражении вторичных зон коры наблюдается нарушение синтеза отдельных признаков воспринимаемого раздражителя в целостный образ одной модальности (агнозии, афазии).

Поражение третичных зон приводит к нарушению комплексного синтеза раздражений, поступающих от разных анализаторов, что проявляется в нарушении ориентировки в пространстве.

Причем, согласно закону прогрессивной латерализации, при поражении третичных зон правого полушария нарушается предметная ориентировка в пространстве, а при поражении аналогичных зон левого полушария — страдает символическая ориентировка в пространстве.