Как устроен мозг человека и каковы его функции?

«Да он же безмозглый, ничего не соображает!», «Она же тупая, совсем мозгов нет!», «А вот те ребята умные, у них мозги работают, как надо!» Как правило, в повседневной жизни люди вспоминают про мозг исключительно в контексте чьих-либо способностей к мыслительной деятельности. Хотя из школьной программы должны смутно помнить, что задачи мозга гораздо шире, чем думать и запоминать.

Улучшить свои навыки мышления можно на нашей программе «Когнитивистика», а сегодня мы поговорим о многообразии функций человеческого мозга и о том, как устроен мозг человека. По ходу изложения пойдем от простого к более сложному, чтобы не запутаться в хитросплетениях строения и функций.

Общая структура мозга

Чтобы упростить задачу, мы возьмем за основу материал из школьного учебника биологии за 8 класс, где как раз и объясняется строение организма человека [В. Пасечник, 2010]. А чтобы было интереснее, будем дополнять разъяснения занимательными фактами из других источников.

Итак, мозг находится в черепной коробке и занимает до 80% ее объема. Вес мозга в среднем составляет 2% от общей массы человека. Именно этим объясняется разница между средним весом мозга мужчин и женщин: мужчины весят в среднем больше, чем женщины. Интересно, что линейной взаимосвязи между весо-габаритными характеристиками мозга и интеллектом человека не обнаружено, и больше вовсе не означает лучше.

История свидетельствует, что мозг-рекордсмен весом 2850 граммов был обнаружен у молодого человека, страдавшего эпилепсией и идиотией [G. Elliot, 1925]. В то же время, как утверждает руководитель отдела эмбриологии НИИ морфологии человека профессор Сергей Савельев, у 72% одаренных людей мозг превышает среднюю массу [С. Кузина, 2010].

Так или иначе, при всех различиях в объеме и способностях, все люди имеют одинаковую структуру головного мозга. Устройство мозга рассматривают, во-первых, в контексте функций полушарий, во-вторых, в контексте функций различных частей или долей мозга. Из школьного курса биологии мы помним (или не помним), что мозг состоит из следующих частей:

Доля лобная.
Доля теменная.
Доля височная.
Доля затылочная.
Мозжечок.
Промежуточный мозг (таламус, гипоталамус, гипофиз).
Средний мозг.
Мост.
Продолговатый мозг.

Кроме того, из головного мозга берет свое начало спинной мозг. Поскольку спинной мозг не является темой сегодняшнего материала, мы его рассматривать не будем, а вот общую схему строения головного мозга предлагаем изучить:

Самые внимательные из вас заметили, что на схеме отсутствует изображение некоторых частей мозга из выше приведенного перечня. Все верно, потому что на схеме изображено лишь наружное устройство этого органа. Все, что внутри, скрыто наружными долями и частями мозга.

Чтобы не загромождать схему и не запутать вас в деталях и нюансах, как устроен головной мозг человека, мы будем давать представление о расположении внутренних компонентов мозга относительно наружных на отдельных картинках по мере рассмотрения частей мозга. А теперь перейдем к изучению функций каждой из них.

Продолговатый мозг

Он является продолжением спинного мозга, а его основная функция – проводниковая. Через продолговатый мозг передается информация в остальные отделы и идет обратный трансфер информации из головного мозга в спинной.

Помимо этого, данная часть мозга отвечает за множество различных защитных рефлексов, в частности, за чихание и кашель. Тут же находятся центры дыхательных и пищеварительных рефлексов, таких как глотание и слюноотделение.

Мост

Мост примыкает к продолговатому мозгу и его основная функция напрямую связана с ним же. Именно через эту «промежуточную станцию» продолговатый мозг передает сигналы в остальные части мозга и через нее же получает сигналы, идущие из разных отделов мозга.

В медицинской литературе можно встретить второе название «Варолиев мост», названный так в честь итальянского врача и анатома Констанзо Варолия (1543-1575), внесшего огромный вклад в изучение строения мозга.

Средний мозг

Эта часть мозга отвечает за первичную обработку зрительной и слуховой информации, в том числе за так называемое «скрытое» или «боковое зрение». Информация обо всем, что попало в наше поле зрения, поступает в мозг, однако вспомнить увиденное скрытым зрением несколько сложнее, нежели то, на чем мы сознательно фокусировали взгляд.

Кроме того, средний мозг отвечает за некоторые жизненно важные рефлексы, например, за ориентировочный. Когда мы вздрагиваем от неожиданного громкого звука (гром, падение предмета, скрип тормозов) или яркой вспышки (молния, взрыв), а потом пытаемся выяснить происхождение звука или вспышки, это и есть пример работы ориентировочного рефлекса и среднего мозга.

Как мы выяснили только что, средний мозг ведет первичную обработку зрительной и слуховой информации, а ориентировочный рефлекс напрямую связан с этими функциями.

Промежуточный мозг (таламус, гипоталамус, гипофиз)

Здесь мы скажем об основных компонентах промежуточного мозга: таламусе, гипоталамусе и гипофизе. Гипоталамус отвечает за такие рефлексы как жажда и голод, регулирует сон, поддерживает стабильность внутренней среды всего организма и участвует в формировании эмоций. Например, таких, как любовь и агрессия.

Таламус иногда называют «центральной релейно-трансформаторной станцией головного мозга», где собирается практически вся сенсорная и моторная информация за исключением сигналов органов обоняния. Кроме того, таламус участвует в управлении двигательными функциями, речью и памятью.

Гипофиз, в принципе, является органом эндокринной системы, в котором осуществляется синтез гормонов, влияющих на метаболизм, рост и репродуктивную функцию. Гипофиз тесно взаимосвязан с гипоталамусом и формирует гипоталамо-гипофизарную систему, регулирующую множество функций организма, связанных с метаболизмом, репродуктивной функцией, ростом.

Мозжечок

Мозжечок анатомически располагается за продолговатым мозгом и мостом и отвечает за координацию движений, равновесие, сохранение нужного положения тела и мышечный тонус. Традиционный способ проверки функций мозжечка заключается в том, чтобы с закрытыми глазами вытянуть руки перед собой, а потом дотронуться до кончика носа, не открывая глаз. У здорового человека это получается запросто притом, что в этом простом движении задействовано около30 мышц.

Помимо координации движений, данная часть мозга выполняет адаптационно-трофическую функцию, которая обеспечивает адаптацию организма к изменяющимся условиям.

Затылочная доля

Затылочная доля граничит с теменной и височной долями. В этой части мозга концентрируются зрительные анализаторы. Они включают в себя так называемую «первичную зрительную кору» и зоны визуальных ассоциаций.

Чтобы было яснее, о чем речь, скажем, что нарушения в первичной зрительной коре приводят к специфическому расстройству зрения, синдрому Антона Бабинского. Это когда люди не различают объекты по внешнему виду, однако при этом даже не подозревают о своем расстройстве и уверены, что они видят именно то, что есть на самом деле. Подробнее об этом синдроме можно узнать из видеолекции, посвященной данной проблеме:

Височная доля

Височная доля соседствует с лобной, затылочной и теменной долями. В этой части мозга концентрируются слуховые и вкусовые анализаторы. Благодаря слуховым анализаторам мы распознаем речь и можем воспринимать музыку. Если есть нарушения в правой доле, человек теряет способность воспринимать музыку, если в левой, у него будет расстройство построения речи.

Здесь же, в височных долях, находится гиппокамп. Это парная структура, которая вместе с корой (внешним покрытием) височной доли участвует в формировании эмоций, долговременной и пространственной памяти.

Кроме того, в височных долях локализуется так называемое «миндалевидное тело». Это тоже парная структура, по одному «телу» с каждой стороны. Миндалевидное тело ответственно за формирование многих эмоциональных реакций, например, страха, и принятие решений.

Если оно будет разрушено, допустим, из-за болезни, человек не будет испытывать чувства страха и не сможет принять решение, адекватное грозящей опасности.

Теменная доля

Теменная доля соседствует с лобной, височной и затылочной частью мозга. Она отвечает за обработку и интеграцию сенсорной информации. Например, за восприятие взаимосвязи между тактильными ощущениями и болью. Таким образом человек усваивает, что если прикоснуться к чему-то горячему, будет больно и можно получить ожог.

Кроме того, эта часть мозга позволяет сориентироваться в пространстве, понять, какая именно часть тела затронута ощущениями. Например, прикоснулись вы к горячему предмету пальцем или ладонью или случайно зацепили локтем.

Лобная доля

Лобная доля охватывает передние отделы полушарий головного мозга. Она соседствует с теменной и височной долями. Лобная доля отвечает за обучение, восприятие информации, память и мышление. Таким образом, когда кого-либо называют «безмозглым», подразумевается, по сути, не слишком качественная работа лобных долей, а не всего головного мозга.

В целом лобные доли можно представить, как «командный пункт» всего головного мозга. Здоровье и сохранность этих долей мозга предопределяет способность человека анализировать обстановку, проявлять инициативу, принимать самостоятельные решения, контролировать свое поведение.

При поражении этой части мозга у человека часто наблюдаются симптомы, сходные с симптомами лени: отсутствие интереса к происходящему, безынициативность, неадекватная беззаботность. Помимо этого, человек может утратить социальный контроль за своим поведением и, к примеру, начать использовать ненормативную лексику в общественных местах.

Еще одна сложность, которая сопровождает расстройства лобных долей, – это потеря ранее наработанных навыков. Например, человек забывает, как приготовить то или иное блюдо, которое он готовил раньше. Освоение новых навыков в этом случае тоже затруднено, а иногда и невозможно.

Признаком расстройства в этой части мозга служит и персеверация в речи (например, необоснованное ситуацией повторение слов) либо в действиях (бессмысленное перекладывание вещей с места на место). И, наконец, лобные доли отвечают за прямохождение и поддержание вертикального положения тела. При поражении долей может наблюдаться специфичная «семенящая» походка и постоянная сутулость.

Кроме всего перечисленного, в медицинской литературе можно встретить такой термин как «конечный мозг». Тут подразумеваются покрытые корой большие полушария мозга, мозолистое тело, полосатое тело и обонятельный мозг. Про кору полушарий мозга мы расскажем подробнее чуть позже, когда будем рассматривать строение тканей головного мозга. А об остальных компонентах конечного мозга скажем пару слов прямо сейчас.

Мозолистое тело отвечает за координацию полушарий и передачу информации из одного полушария в другое:

Полосатое тело регулирует мышечный тонус, принимает участие в формировании условных рефлексов и регулировании работы внутренних органов:

Обонятельный мозг, как понятно из названия, отвечает за обоняние и входит в так называемую «лимбическую систему» мозга, под которой понимается совокупность компонентов мозга и их связей, участвующих в управлении инстинктивным поведением и вегетативными функциями:

Это, скажем так, «знание для продвинутых», поэтому подробно останавливаться на устройстве данной части мозга не будем. Здесь мы привели эти сведения для того, чтобы вы понимали, о чем речь, если вам вдруг встретятся эти термины в специальной литературе.

К слову, иногда лимбическую систему называют «животной частью» мозга, потому что это больше о рефлексах, нежели о сознательном. В этом плане весьма интересна книга «Воля и самоконтроль. Как гены и мозг мешают нам бороться с соблазнами» [И. Якутенко, 2020].

Итак, мы выяснили, как устроены мозги человека, и теперь знаем, что головной мозг симметричен. Из школьного курса биологии и общего развития нам известно, что мозг разделяется бороздой на два полушария, правое и левое, и что функции этих полушарий различны.

Возникает закономерный вопрос: если мы уже изучили в общих чертах функции всех частей мозга, как именно должны отличаться функции правого и левого полушарий? Для понимания этого нюанса следует знать, что левое полушарие обрабатывает информацию, поступающую постепенно, а правое полушарие мгновенно создает цельный образ. В левом полушарии хранится информация, которую нужно обдумать и скоординировать, а в правом хранятся ранее созданные и запечатленные образы.

Таким образом, когда вы готовитесь к докладу или экзамену, работает левое полушарие, а когда вам в голову приходит спонтанная идея, пусть даже касающаяся темы доклада или экзаменационного билета, это означает, что в процесс «включилось» правое полушарие. Если у вас доминирует правое полушарие, вы сможете образно представить разницу между полушариями, просто взглянув на картинку с примерами работы правого и левого полушария:

Даже беглого взгляда достаточно, чтобы понять: то, как устроен мозг человека, и психология человека тесно взаимосвязаны. Основы процессов, предопределяющих поведение человека, его успех или отсутствие достижений в жизни, наличие или отсутствие талантов к музыке, живописи или стихосложению, проистекают из недр головного мозга.

Именно поэтому так велик интерес ученых к строению мозга, его тайнам и секретам. Причем считается, что человеческий мозг до сих пор не изучен полностью, и новые открытия еще впереди.

Если вам проще воспринимать информацию на слух, чем из текста, можем посоветовать на тему «Как устроен мозг человека» видео – урок биологии за 8 класс:

Тут рассказывается, как устроен мозг человека, для детей, поэтому изложение простое, понятное и дающее общее представление по теме, вполне достаточное для человека, в силу своей профессии не связанного с медициной. Из этого видео вы можете узнать как о структуре, так и строении тканей головного мозга. Мы остановимся на строении тканей чуть подробнее.

Последний фейерверк: что происходит с телом, когда мы умираем

Когда пациент приближается к смерти, в его теле происходят изменения. Они касаются дыхания, кровообращения, сознания. Мы подробно объясняем, что происходит: если понять смерть, возможно, мы будем меньше ее бояться.

Автор: Якоб Зимманк

Автор статьи — в прошлом сотрудник паллиативной службы, которая курирует умирающих на дому. Он был поражен тем, как спокойно многие люди смотрят в лицо собственной смерти.

Когда начинается умирание? В какой момент человек начинает свой путь к смерти?

Умирание начинается задолго до того, как мы появимся на свет. Оно закладывается еще в утробе, в скоплении клеток, из которого формируется будущий ребёнок. Некоторые клетки лишние, и они должны освободить место для новых. Только так смогут появиться органы ребенка. Именно за счет этого почек только две, а пальцев на руке — только десять. В геноме каждой клетки уже заложены программы, которые действуют как своеобразная «катапульта». Она включается в тот момент, когда клетка становится ненужной или опасной для организма. В этом случае клетка добровольно уничтожает саму себя.

Становление человека — это процесс, в котором участвуют как жизнь, так и смерть. По словам доктора паллиативной медицины Жана-Доменико Боразио, смерть — это «необходимое условие для того, чтобы мы в принципе могли появиться на свет как жизнеспособные организмы».

«Что нам известно доподлинно, так это то, что человек не умирает внезапно, в одночасье» – Жан-Доменико Боразио, врач паллиативной помощи

Смерть вездесуща — но, появившись на свет, мы забываем об этом. И, если всё хорошо, то смерть снова появится в нашей жизни только через несколько десятков лет. Нередко это будет заболевание, которое нельзя вылечить: рак, болезнь сердца или заболевание почек, из-за которого они больше не могут очищать кровь. И вот тогда начинается процесс умирания.

«Что нам известно доподлинно, так это то, что человек не умирает внезапно, в одночасье. Органы человеческого тела прекращают функционировать постепенно, не все одновременно, а затем в какой-то момент их работа прекращается» — рассказывает доктор Боразио. В результате цепной реакции перестают работать печень, почки, лёгкие и сердце.

Заболевания бывают самые различные, однако в конце жизни всё всегда идёт по одной и той же схеме: сердце прекращает биться, останавливается дыхание и в последнюю очередь угасает сознание. При этом очень трудно разделить работу сердца и головного мозга. Если сердце перестает качать кровь, насыщенную кислородом, клетки мозга начинают гибнуть уже через несколько секунд. А через несколько минут наступает смерть мозга: на ЭЭГ в этот момент будет видна прямая линия вместо привычных кривых и зубцов. Перестают работать и рефлексы, которыми управляют глубинные отделы мозга, ответственные за дыхание, глотание и сознание. Таким образом, когда сердце останавливается, вслед за ним прекращает свою работу и головной мозг.

Бывает и наоборот. В головном мозге находятся центры, которые регулируют все жизненно важные функции: кровяное давление, работу сердца, дыхание. Если произойдет повреждение этих центров — дыхание прекратится, сердечный ритм нарушится. Часто такое повреждение наступает, когда в результате автокатастрофы или несчастного случая резко повышается внутричерепное давление. Кости черепа твёрдые, поэтому при сильном ударе мягкие ткани мозга выдавливаются в единственное естественное отверстие, которое есть в черепе, — большое затылочное отверстие. Через него полость черепа сообщается с позвоночным каналом (спинной мозг переходит в ствол головного мозга). Если ствол мозга пережат или повреждён, человек умирает.

Однозначных признаков нет, но есть общие закономерности

Последние годы, месяцы и дни жизни умирающие проживают по-разному. «Процесс умирания очень индивидуален», — рассказывает Лукас Радбрух, президент Немецкого общества паллиативной медицины и профессор Университетской клиники Бонна. Часто он длится месяцы и даже годы. Медики разделяют умирание на три стадии: в начале наступает «терминальная» стадия, которая продолжается один-два года. В это время постепенно снижается функционирование отдельных внутренних органов, умирающий всё чаще испытывает усталость. Затем следует «предфинальная» стадия, которая может длиться несколько недель или месяцев. В это время появляются такие симптомы, как одышка и боль. И, наконец, «финальная» стадия — последние дни. Больной перестаёт есть и пить и медленно угасает. «Важно помнить, что такое разделение умирания на этапы — не более чем условность» — отмечает Радбрух. Оно важно для обеспечения лечения и ухода, но не даёт точной картины, «не помогает определить, когда больной умрёт».

«Раньше считалось, что о приближении смерти свидетельствует бледность кожи в области носогубного треугольника» — говорит Радбрух. Но это тоже ненадёжный признак. Сейчас исследования, которые позволяют точно определить время смерти, находятся на начальной стадии. Некоторые ученые исследуют пробы крови на наличие маркеров, при помощи которых можно будет рассчитать оставшуюся продолжительность жизни. По словам Радбруха, лучше всего спросить лечащего врача: удивилась бы она, если бы узнала, что больной умер этой ночью или на будущих выходных? Если врач скажет, что не удивлена, — значит, пора готовиться к смерти.

Часть 2. Предсмертный хрип

Несмотря на то, что умирание — процесс строго индивидуальный, есть определённые физические изменения, общие для большинства пациентов (Palliative Care Review: Plonk&Arnold, 2005). По мере приближения к смерти схожих черт всё больше, хотя причина смерти может быть разной. Умирающие обессилены, дышат с трудом и испытывают боль. Дыхание меняется: сначала оно становится неглубоким, затем — прерывистым, однако через некоторое время умирающий снова может сделать глубокий вдох.

Врачи предполагают, что к этому моменту центры мозга, отвечающие за дыхание, уже поражены. Они с опозданием реагируют на наличие в крови углекислого газа, позволяя ему накопиться в большом количестве. В некоторых случаях при дыхании возникают шумы, один из них раньше носил название «предсмертного хрипа». Из-за невозможности отхаркивания и откашливания в глотке и бронхах скапливается секрет, который влияет на прохождение воздушного потока при дыхании.

Предсмертные хрипы — это нередко ужасный звук, однако нет никаких данных о том, что умирающий в этот момент страдает. То же самое касается повышения уровня углекислого газа в крови — предполагается, что это оказывает скорее успокаивающее и усыпляющее действие. Предсмертный хрип (как следует из названия) свидетельствует о том, что смерть близка (American Journal of Hospice and Palliative Medicine: Morita et al, 1998). Когда остаётся совсем немного времени, хрипы могут стать неконтролируемыми.

Кроме того, в последние дни и часы перед смертью наблюдаются изменения в кровообращении. Организм пытается доставить то небольшое количество кислорода, которое сердце ещё в состоянии прокачать с кровью, к жизненно важным органам. «Пульс слабеет и часто едва прощупывается, руки холодеют, а губы могут посинеть, — объясняет Лукас Радбрух. — Это стрессовая реакция». В некоторых случаях сердце начинает биться быстрее, а давление падает, может даже появиться небольшая лихорадка.

Когда сознание меркнет

Радбрух говорит: «Кто-то до последнего вздоха остаётся в сознании. Другой может испытывать беспокойство и даже галлюцинации. А третий просто тихо угасает».

Причин для таких изменений достаточно. С одной стороны, вследствие неравномерного притока крови и кислорода нарушается метаболизм головного мозга. С другой стороны, некоторые органы перестают работать, и из-за этого в крови накапливаются токсичные вещества. Например, мочевина, которая выводится через почки, может в больших концентрациях повреждать нервные клетки. (Но и от этого умирающий не страдает. Забытье, вызванное высокой концентрацией мочевины в крови, схоже с наркозом — человеку не больно, даже приятно.)

Кроме мочевины, в крови умирающего в большом количестве накапливаются кетоновые тела, которые тоже воздействуют на сознание человека. Они вырабатываются из жира и в условиях дефицита энергии используются организмом как заменитель глюкозы, необходимой для питания головного мозга и мышц. Именно это и происходит при умирании: человек перестает есть, но не испытывает чувства голода (JAMA: McCann et al., 1994).

Умирая, многие пациенты тихо угасают или, напротив, возбуждены и что-то взволнованно шепчут. Может сложиться впечатление, что они уже покинули этот мир, однако несмотря на это, «мы должны относиться к умирающим так, как будто они всё понимают», — подчеркивает Лукас Радбрух. «Нам точно не известно, как много они способны воспринять».

Многие пациенты продолжали воспринимать происходящее даже после остановки сердца. Об этом свидетельствуют результаты крупного исследования. Учёные опросили 140 человек из Великобритании, Австрии и США, переживших остановку сердца. Девять процентов опрошенных сообщили, что испытали околосмертные переживания: чувствовали страх, видели свет или членов семьи.

Двое из опрошенных помнили процесс собственного реанимирования. Один из них рассказывал о том, что наблюдал за действиями врачей сверху, из угла комнаты. Он помнит, что врачи включили дефибриллятор и пытались «запустить» сердце, заставить его снова биться в нужном ритме. И это совпадало с тем, что происходило в действительности. Интересно, что больной пришёл в сознание только через несколько минут после остановки сердца.

Последний фейерверк

Когда сердце останавливается и перестаёт снабжать головной мозг кислородом, нервные клетки гибнут не сразу. Напротив, их активность резко возрастает. Об этом сообщают учёные, которые исследовали электрическую активность мозга у лабораторных крыс (мозг крысы во многом схож с мозгом человека). Через несколько минут после того, как у грызунов переставало биться сердце, можно было наблюдать всплеск электрической активности — исключительно сильный. «Это может объяснить, почему воспоминания больных, переживших клиническую смерть, настолько реальные и точные», — пишет один из авторов исследования, анестезиолог Джордж Машур (George Mashour) из Медицинской школы при Мичиганском университете.

Когда останавливается сердце, в головном мозге происходит настоящий «фейерверк». Нервные клетки выбрасывают колоссальное количество норадреналина, который воздействует на лобные доли мозга и обостряет внимание. Также происходит выброс серотонина, поэтому возможны галлюцинации и мистические озарения. И в самый последний момент из среднего мозга поступает дофамин. Он отвечает за чувство удовлетворения, дарит ощущение тепла и радости. Возможно, даже счастья.

Оригинал интервью — на ZEIT ONLINE.

Благодарим волонтёра фонда «Вера» Вениамина Сапожникова за перевод этой статьи.

Как поддержать пациентов хосписов?

Поддержать пациентов хосписов очень легко. Можно подписаться на ежемесячные пожертвования (поставив галочку напротив «Хочу жертвовать ежемесячно») или совершить разовое пожертвование:

Спасибо вам всегда.

Твитнуть

ПОХОЖИЕ

Строение тканей мозга

Головной мозг – очень сложная и весьма хрупкая структура, поэтому природой создана тройная система защиты мозга. В результате головной мозг покрыт тремя защитными слоями.

Это, во-первых, мягкая сосудистая оболочка, которая срастается с мозгом и заполняет все его пространство.

Во-вторых, это паутинная оболочка, которая срастается с мягкой и соединяется с твердой.

И, в-третьих, это твердая оболочка, которая срастается с надкостницей черепа и соединяется с паутинной.

Схематично строение оболочек можно представить следующим образом:

Терминами «эпидуральное пространство», «субдуральное пространство»,

«субарахноидальное пространство», которые вы можете прочитать на схеме, обозначается пространство между слоями мозга. Ликвороносные каналы – это каналы, по которым циркулирует спинномозговая жидкость. Иногда ее еще называют церебральной жидкостью.

Ликвор генерируется из плазмы крови, проникает в пространство под оболочками и «уходит» в лимфатические узлы. Спинномозговая жидкость питает нервные клетки, поддерживает стабильность внутричерепного давления, предохраняет мозг от сотрясений и удаляет вредоносные продукты метаболизма.

Сам мозг состоит из серого и белого веществ. Серое вещество находится снаружи, образуя кору головного мозга, белое вещество находится внутри. Слой серого вещества может составлять от 1,3 до 4,5 миллиметров, причем в передней части мозга этот слой толще.

В сером веществе находятся нейроны и глии – вспомогательные клетки центральной нервной системы. Именно от количества нейронных связей и зависит эффективность мышления человека, способность сопоставлять новую информацию с уже имеющейся и т.д.

Количество нейронов мозга исчисляется миллиардами. Так, есть данные, что мозг взрослого мужчины содержит в среднем 86,1 миллиарда нейронов +/- 8,1 миллиарда [F. Azevedoet al., 2009]. А некоторые ученые считают, что количество нейронов головного мозга человека может достигать 100 миллиардов [R. Hodson, 2019].

У нейронов есть отростки – аксоны и дендриты. Функция аксонов –распространение нервных импульсов, функция дендритов – получение нервных импульсов. Схематично соотношение аксонов и дендритов можно представить следующим образом:

За слаженную работу нейронов отвечают глиальные клетки (глии), обеспечивающие нейроны питательными веществами. Кора головного мозга играет ведущую роль в высшей нервной деятельности, обеспечивает связь между клетками мозга, корректирует отклонения в функционировании систем и органов человека.

Белое вещество головного мозга состоит преимущественно из аксонов, которые покрыты миелином. Отсюда и название «белое вещество», потому что миелин белого цвета. Обратите внимание, что в сером веществе концентрируются так называемые безмиелиновые аксоны, не покрытые миелином.

Белое вещество соединяет различные области серого вещества, где расположены нервные клетки, друг с другом, и обеспечивают трансфер импульсов между нейронами. Миелиновое покрытие в данном случае функционирует, как ускоритель сигнала.

Головной мозг содержит 12 пар нервов, каждая из которых обеспечивает определенную функцию:

1 пара – обонятельные.
2 пара – зрительные.
3 пара – глазодвигательные.
4 пара – блоковые (иннервируют мышцы, поворачивающие глазные яблоки кнаружи и вниз).
5 пара – тройничные (отвечают за чувствительность мышц лица).
6 пара – отводящие (иннервируют мышцы, отвечающие за отведение глазного яблока).
7 пара – лицевые (иннервируют мимические мышцы).
8 пара – преддверно-улитковые (отвечают за передачу слуховых сигналов и импульсов от внутреннего уха).
9 пара – языкоглоточные.
10 пара – блуждающие (иннервируют внутренние органы).
11 пара – добавочные (иннервируют мышцы, отвечающие за повороты головы).
12 пара – подъязычные.

В целом функции нервов понятны из их названий, поэтому пояснения в скобках содержатся лишь там, где названия не слишком информативны. Ознакомиться со схемой расположения нервов головного мозга можно на следующей картинке:

Кора головного мозга разделена на доли, расположение и функции которых мы рассмотрели выше, и испещрена извилинами, за счет чего площадь поверхности коры может достигать 2-2,5 квадратных метров. Чем больше извилин, тем больше серого вещества «помещается» в мозге и тем больше нейронных связей потенциально может образоваться, и тем выше производительность мозга. Появление большого количества извилин является продуктом эволюции, в результате чего сложные когнитивные структуры могут развиваться без увеличения объема черепной коробки.

Итак, мы рассмотрели в самом общем упрощенном виде, как устроен мозг человека, его структуру и строение тканей, из которых он состоит. Этого, в целом, достаточно, чтобы понимать общие закономерности работы мозга и того, от чего же на самом деле зависят мыслительные процессы. А глубже проработать техники мышления можно, изучив нашу программу «Когнитивистика».

Мы желаем, чтобы ваш мозг всегда функционировал безупречно и никогда не подводил вас. А в заключение предлагаем пройти небольшой проверочный тест по теме статьи:

Советуем также прочитать:

Сторителлинг
Книги о развитии и для развития
Brain-дайджест
«Вы в своем уме?» или 32 упражнения для развития мозга
Творчество и логика: миф о функциональной асимметрии полушарий головного мозга
10 простых способов держать мозг в тонусе
Структура головного мозга
Нейропластичность
3 задачи для быстрой тренировки мозга
5 нейролайфхаков: как улучшить продуктивность мозга
Интеллект и его развитие: несколько рекомендаций

Ключевые слова:1Когнитивистика

Зрение как оно есть

В самом простом смысле зрение — это в первую очередь два глаза, которые получают и обрабатывают информацию об окружающем нас мире. На самом деле человеческое зрение, разумеется, устроено гораздо сложнее, и информация от органов чувств (то есть глаз) проходит несколько этапов обработки: как самим глазом, так и далее — мозгом. Вместе с офтальмологической клиникой 3Z рассказываем, как зрительная система человека формирует изображение действительности, и объясняем, почему мы не видим мир перевернутым, маленьким, трясущимся и разделенным на две части.

Из школьного курса физики вы можете помнить про линзы — приборы из прозрачного материала с преломляющей поверхностью, способные, в зависимости от своей формы, собирать или рассеивать попадающий на них свет. Именно линзам мы обязаны тому, что в мире существуют фотоаппараты, видеокамеры, телескопы, бинокли и, конечно, контактные линзы и очки, которые носят люди. Человеческий глаз — это точно такая же линза, а точнее — сложная оптическая система, состоящая из нескольких биологических линз.

Проекция объекта через двояковыпуклую линзу

Первая из них — роговица, внешняя оболочка глаза, наиболее выпуклая его часть. Роговица — это вогнуто-выпуклая линза, которая принимает лучи, исходящие из каждой точки предмета, и передает их дальше через переднюю камеру, заполненную влагой, и зрачок к хрусталику. Хрусталик, в свою очередь, представляет собой двояковыпуклую линзу, по форме напоминающую миндаль или сплющенную сферу.

Двояковыпуклая линза — собирающая: лучи, проходящие через ее поверхность, собираются за ней в одну точку, после чего формируется копия наблюдаемого предмета. Интересный момент состоит в том, что изображение объекта, сформированное на заднем фокусе такой линзы, — действительное (то есть соответствует тому самому наблюдаемому предмету), перевернутое и уменьшенное. Изображение, которое формируется за хрусталиком, поэтому, точно такое же.

То, что изображение уменьшенное, позволяет глазу видеть объекты, по величине в несколько десятков, сотен и тысяч раз превосходящие его по размеру. Другими словами, хрусталик компактно складывает изображение и в таком же виде отдает его сетчатке, выстилающей бо́льшую часть внутренней поверхности глаза — места заднего фокуса хрусталика. Вместе роговица и хрусталик, таким образом, — это компонент зрительной системы, который собирает рассеянные лучи, исходящие от объекта, в одну точку и формирует их проекцию на сетчатке. Строго говоря, никакой «картинки» на сетчатке на самом деле нет: это всего лишь следы фотонов, которые затем преобразуются рецепторами и нейронами сетчатки в электрический сигнал.

Внутреннее строение глаза

Этот электрический сигнал затем проходит в головной мозг, где обрабатывается отделами зрительной коры. Все вместе эти отделы отвечают за то, чтобы преобразовать сигналы о расположении фотонов — единственную информацию, которую получает сам глаз — в имеющие смысл образы. При этом мозг — система взаимосвязанная, и за то, как мы воспринимаем то, что происходит в действительности, отвечают не только наши глаза и зрительная система, но и другие органы чувств, способные получать информацию. Мы не видим мир перевернутым благодаря тому, что у нашего вестибулярного аппарата есть информация о том, что мы стоим ровно, двумя ногами на земле, и дерево, растущее из земли, соответственно, перевернутым быть не должно.

Подтверждение этому — эксперимент, который поставил на самом себе американский психолог Джордж Стрэттон (George Stratton) в 1896 году: ученый изобрел специальное устройство — инвертоскоп, чьи линзы также могут переворачивать изображение, на которое смотрит тот, кто их носит. В своем устройстве Стрэттон проходил неделю и при этом не сошел с ума от необходимости передвигаться в перевернутом пространстве. Его зрительная система быстро адаптировалась под измененные обстоятельства, и уже через пару дней ученый видел мир таким, каким привык видеть его с детства.

Другими словами, в мозге нет специального отдела, который переворачивает изображение, поступившее на сетчатку: за это отвечает вся зрительная система головного мозга, которая, с учетом информации от других органов чувств, позволяет нам точно определить ориентацию объектов в пространстве.

Клиники 3Z – крупнейшая в России сеть офтальмологических клиник, которая насчитывает 36 диагностических центров и клиник в восьми регионах России. За 15 лет работы офтальмохирурги 3Z провели более 210 тысяч операций, из них около 65 тысяч — по передовым технологиям коррекции зрения.

Что касается самой сетчатки, то для того, чтобы понять, как работает зрение, нужно также подробнее рассмотреть ее функционирование и строение. Сетчатка представляет собой тонкую многослойную структуру, в которой находятся нейроны, принимающие и обрабатывающие световые сигналы от оптической системы глаза и отправляющие их друг другу и в мозг для дальнейшей обработки. Всего в сетчатке выделяют три слоя нейронов и еще два слоя синапсов, получающих и передающих сигналы от этих нейронов.

Первые и главные нейроны, участвующие в обработке светового стимула, — это фоторецепторы (светочувствительные сенсорные нейроны). Два основных вида фоторецепторов в сетчатке — это палочки и колбочки, получившие свои название за палочко- и колбочкообразную форму, соответственно. Палочки и колбочки заполнены светочувствительными пигментами — родопсином и йодопсином соответственно. Родопсин в разы чувствительнее к свету, чем йодопсин, но только к свету с одной длиной волны (около 500 нанометров в видимой области) — именно поэтому палочки, содержащие родопсин, отвечают за зрение человека в темноте: они улавливают даже мельчайшие лучи, помогая нам различать очертания предметов, при этом не позволяя точно определить их цвет. А вот за цветовосприятие уже как раз отвечают «дневные» фоторецепторы — колбочки.

Светочувствительный йодопсин, входящий в состав колбочек, бывает трех видов в зависимости от того, к свету с какой длиной волны он чувствителен. В нормальном состоянии колбочки человеческого глаза реагируют на свет с длинной, средней и короткой волной, что примерно соответствует красно-желтому, желто-зеленому и сине-фиолетовому цветам (а если проще — красному, зеленому и синему). Колбочек, которые содержат тот или иной вид йодопсина, в сетчатке разное количество, и их баланс как раз и помогает различать все краски окружающего мира. В случае, когда колбочек с тем или иным видом йодопсина, недостаточно или просто нет, говорят о наличии дальтонизма — особенности зрения, при котором недоступно распознавание всех или некоторых цветов. Вид дальтонизма напрямую зависит от того, какие именно колбочки «не работают», но самым распространенным у человека считается дейтеранопия — при ней отсутствуют колбочки, чей йодопсин чувствителен к свету со средней длиной волны (то есть плохо воспринимают зеленый цвет или не воспринимают его вообще).

Красное яблоко при нормальном зрении и яблоко при дейтеранопии

При этом палочки и колбочки покрывают не весь соответствующий слой поверхности сетчатки: в ней присутствует так называемое слепое пятно, не содержащее светочувствительных рецепторов вообще. Так как их нет, свет в границах пятна обрабатывать нечему — именно поэтому те объекты, которые попадают в «поле зрения» слепого пятна, для человека невидимы. Зрение любого человека (к счастью или к сожалению) не позволяет увидеть эти слепые пятна, но некоторые заболевания приводят к появлению скотомы (то есть слепого участка в поле зрения) и вне соответствующего места на сетчатке.

Изображение яблока с центральной скотомой

Сигнал, получаемый и обрабатываемый фоторецепторами, затем переходит к другому слою нейронов — биполярным клеткам. Такие клетки — своеобразные посредники, которые связывают колбочки и палочки с ганглионарными клетками — нейронами сетчатки, которые генерируют нервные импульсы и затем передают их по зрительному нерву в зрительную кору головного мозга через латеральное коленчатое тело (небольшой бугорок на поверхности таламуса).

Латеральное коленчатое тело, принявшее сигналы от ганглионарных клеток сетчатки, сначала передает их первичной зрительной коре — наиболее эволюционно древней части зрительной системы головного мозга (для удобства и лаконичности ее также называют V1). В этом месте начинается формирование действительного изображения того, что происходит вокруг нас, — фотоны, принятые глазом, начинают обретать форму, и цвет, очертания, наличие движения и другие аспекты изображения превращаются в электрическую активность. В зависимости от того, что эти сигналы передают (движение объекта в пространстве или же его форму), они далее посылаются для обработки по вентральному и дорсальному пути в другие отделы зрительной коры. К примеру, средняя височная зрительная область (ее порядковый номер — пять, то есть кратко ее называют V5) считается частью дорсального пути, так как отвечает за обработку движения, а четвертая зона (V4) отвечает за обработку цвета, поэтому относится к вентральному пути.

Современные технологии помогают решить проблемы со зрением. Для коррекции близорукости, дальнозоркости и астигматизма в клиниках 3Z собраны 6 лучших мировых практик коррекции зрения: ReLEx SMILE, ReLEx FLEx, Femto Super LASIK, Super LASIK, ФРК и имплантация факичных интраокулярных линз. Каждому пациенту технология подбирается индивидуально, чтобы обеспечить наилучший результат. Поэтому острота зрения после операции часто составляет 120% или даже 150%.

Отделы, отвечающие за обработку информации от органов чувств и, как мы уже выяснили, помогающие воссоздавать картину реального мира зрительной системе, — не единственные участки мозга, которые участвуют в процессе зрения. Важную роль также играет и моторная кора головного мозга, отвечающая за обработку движений. Важна моторная кора потому, что глаза все время двигаются: перемещение взгляда помогает следить за движущимся изображением или рассмотреть то, что не попадает в поле зрения целиком.

В спокойном состоянии (тогда, когда мы смотрим на статичный предмет или даже на фон) глаза все равно двигаются, совершая очень быстрые синхронные движения (до 80 миллисекунд) — саккады. Информация о том, что глазу нужно изменить положение, посылается к нему из моторной коры. Чуть раньше точно такой же (или, по крайней мере, похожий) сигнал посылается к зрительной коре в качестве так называемой «эфферентной копии». Благодаря этому зрительная кора получает информацию о том, что глаз будет двигаться, еще до того, как это движение начнется — это помогает зрительной коре игнорировать возможные мелкие движения.

Примерное изображение статичного объекта без стабилизации с помощью эфферентной копии

Наконец, осталось разобраться еще с одним моментом — тем, почему картинка действительности, которую мы видим, не разделена на две части. У человека, как и других позвоночных, одна пара глаз. Расположены они достаточно близко друг к другу: отверстия в глазницах черепа обеспечивают расположение глаз таким образом, что у каждого из глаз, с одной стороны, свое поле зрения (около 90 градусов на каждый глаз — то есть чуть больше 180 всего), а с другой — по 60 градусов центрального поля зрения, которые пересекаются с каждого глаза. Благодаря этому пересечению, изображения, получаемые одним и другим глазом, складываются в одно изображение в центре общего поля зрения. То же пересечение полей зрения обеспечивает нам стереоскопическое (или бинокулярное) зрение и способность воспринимать глубину. Бинокулярность зрения теряется при некоторых формах косоглазия — и при них же теряется нормальная возможность воспринимать глубину.

Поэтому механизм того, как формируется в нашем мозге изображение действительности, — это не только оптика и химические реакции, происходящие на сетчатке. Важнейшую роль в создании этой картинки играет наш мозг — причем не только зрительная кора, которая делает фигуры объемными, отделяет их от фона и раскрашивает в нужные цвета, но и остальные отделы, которые отвечают за жизненно важные функции.

В клинике 3Z работают со всеми видами нарушения зрения, возникающими из-за неправильной формы глаза (близорукость и дальнозоркость) или чрезмерной кривизны роговицы (астигматизм). До 15 июля коррекцию зрения в 3Z можно сделать в рассрочку без предварительного взноса и переплат. Акция действует на все виды лазерной коррекции зрения, а также на имплантацию факичных интраокулярных линз (ФИОЛ).

Елизавета Ивтушок