Головной мозг
Головной мозг расположен в полости мозгового черепа. Масса мозга не превышает 2 % от общей массы тела. В среднем головной мозг взрослого мужчины весит 1375–1400 г. При этом относительная масса мозга мужчин меньше, чем у женщин. Так, у мужчин на 1 кг массы тела приходится 20 г мозга, у женщин – 22. Абсолютная масса мозга практически не важна. Приведем пример. Масса мозга голубого кита весом около 74 тонн – всего 7 кг, т. е. на 1 кг массы тела приходится около 100 мг мозга. Абсолютная масса мозга (по данным М. А. Гремяцкого) некоторых великих людей: Тургенева – 2012 г, Кромвеля – 2000 г, Байрона – 2238 г, Кювье – 1830 г, Шиллера – 1871 г, Теккерея – 1644 г, зоолога Агассица – 1495 г, химика Либиха – 1325 г, оратора Гамбетты – 1294 г, поэта Уитмена – 1282 г, врача Деллингера – 1207 г, Анатоля Франса – 1017 г. Несмотря на то, что масса мозга А. Франса была в 2 раза меньше массы мозга И. Тургенева, оба они были гениальными писателями и мыслителями.
С давних пор мозг считался вместилищем духа. Философ и теолог Фома Аквинский в XIII веке в своей «Философии любви» писал, что высшая, разумная душа живет в мозге. У. Шекспир говорит: «Мой мозг с моей душой в согласье». Сегодня ни у кого не вызывает сомнений, что мышление, сознание имеют свой материальный субстрат – мозг. Мышление было дано человеку при его сотворении как Божественный дар. Для сомневающихся приведем мнение, пожалуй, крупнейшего знатока мозга, лауреата Нобелевской премии Джона Экклза, который утверждает, что душа возникает благодаря влиянию сверхъестественных сил, она связывается с тканью мозга, после чего мозг и становится истинным мозгом (выделено мною. – Г. Б.). Экклз называет мозг «великое неизвестное», «смысл творения». Нобелевский лауреат нейрофизиолог Чарльз Шеррингтон сравнил мозг человека с «чудесным ткацким станком, на котором миллионы сверкающих челноков ткут мимолетный узор, непрестанно меняющийся, но всегда полный значения». Значение этого узора было расшифровано гораздо позднее и то не до конца. Мозг хранит в себе много тайн.
Головной мозг состоит из следующих отделов: ромбовидный мозг, в состав которого входят продолговатый и задний мозг (последний включает варолиев мозг и мозжечок); средний мозг и передний мозг, подразделяющийся на большой (конечный) и промежуточный мозг (включая таламус и гипоталамус).
Передний мозг. Конечный мозг, управляющий всей деятельностью организма, состоит из двух полушарий, которые очень хорошо развиты у человека разумного. Масса полушарий составляет около 78 % общей массы головного мозга, а площадь поверхности коры полушарий человека достигает около 2200 тыс. см2, что зависит от наличия большого количества борозд и извилин. Особенного развития у человека достигают лобные доли, их поверхность составляет около 29 % всей поверхности коры, а масса – более 50 % массы головного мозга. Полушария большого мозга отделены друг от друга продольной щелью, в глубине которой видно их мозолистое тело, образованное белым веществом, т. е. волокнами. Каждое полушарие состоит из пяти долей: лобной, теменной, височной, затылочной и островковой. Поперечная щель большого мозга отделяет затылочные доли полушарий от мозжечка. Сзади и книзу от затылочных долей расположены мозжечок и продолговатый мозг, переходящий в спинной (рис. 1.33 и 1.34).
Рис. 1.33.
Рис. 1.34.
Различные рецепторы воспринимают энергию раздражения и передают ее в виде нервного импульса в кору головного мозга, где происходит анализ всех раздражений, которые поступают из внешней и внутренней среды. В коре головного мозга располагаются центры (корковые концы анализаторов, которые не имеют строго очерченных границ), регулирующие выполнение определенных функций (рис. 1.35).
Рис. 1.35.
Лобная доля – передняя часть каждого полушария большого мозга, ограниченная снизу латеральной бороздой (сильвиева), а сзади центральной бороздой. Непосредственно впереди центральной борозды расположена двигательная область коры головного мозга (предцентральная извилина), контролирующая произвольные движения человека; впереди нее расположена префронтальная доля – область головного мозга, отвечающая за поведение человека, его обучение, рассудок и характер.
Теменная доля расположена за центральной бороздой, позади лобной, над височной и перед затылочной долей. В состав теменной доли входят: чувствительная кора, локализующаяся в коре постцентральной извилины противоположной половины тела.
Причем вверху расположены проекции нижних конечностей и нижних отделов туловища, а внизу проецируются рецепторные поля верхних частей тела и головы. Пропорции тела весьма искажены (рис. 1.36), ибо на представительство в коре кистей, языка, лица и губ приходится значительно большая площадь, чем на туловище и ноги, что соответствует их физиологической значимости. В двигательной коре лобной доли пропорции частей тела человека, как и в чувствительной зоне, весьма искажены (рис. 1.37). Размеры проекционных зон различных частей тела зависят не от их действительной величины, а от функционального значения. Так, зоны кисти в коре полушарий большого мозга значительно больше, чем зоны туловища и нижней конечности, вместе взятые. Двигательные области каждого из полушарий, весьма специализированные у человека, связаны со скелетными мышцами противоположной стороны тела. Если мышцы конечностей изолированно связаны с одним из полушарий, то мышцы туловища, гортани и глотки – с двигательными областями обоих полушарий. От двигательной коры нервные импульсы направляются
Рис. 1.36.
Рис. 1.37.
Височная доля занимает нижнебоковые отделы полушария и отделена от лобной и теменной долей латеральной бороздой. В коре височной доли находятся ядро слухового анализатора устной (разговорной) речи.
Затылочная доля разделяется на несколько извилин бороздами, в коре медиальной поверхности затылочной доли находится зрительный центр.
Островковая доля располагается в глубине латеральной борозды. Глубокая круговая борозда островка отделяет ее от других отделов полушария. Функция островковой доли у человека пока изучена недостаточно.
На долю корковых центров приходится лишь малая часть коры больших полушарий, преобладают участки, непосредственно не выполняющие чувствительных и двигательных функций. Эти зоны называются ассоциативными. Они обеспечивают связи между различными центрами, участвуют в восприятии и обработке сигналов, объединении получаемой информации с эмоциями и информацией, заложенной в памяти.
Ассоциативная кора обеспечивает связи между чувствительными и двигательными центрами; отвечает за переработку чувствительной информации и приводит ее в соответствие с информацией, хранящейся в памяти. В ассоциативной коре расположены чувствительные центры высшего порядка. Здесь формируется схема тела – представление человека о расположении его конечностей и частей тела. Именно ассоциативная кора ответственна за поддержание умственной деятельности человека на возможно более высоком уровне.
Речь и мышление человека осуществляются при участии всей коры полушарий большого мозга. В то же время в коре полушарий большого мозга человека имеются зоны, являющиеся центрами целого ряда специальных функций, связанных с речью. Двигательные анализаторы устной и письменной речи располагаются в областях коры лобной доли вблизи ядра двигательного анализатора. Центры зрительного и слухового восприятия речи находятся вблизи ядер анализаторов зрения и слуха. При этом речевые анализаторы у правшей локализируются лишь в левом полушарии, у левшей – в большинстве случаев тоже слева. Однако они могут располагаться справа или в обоих полушариях. Согласно современным данным, кора лобных долей является морфологическим субстратом психических функций человека и его разума. При бодрствовании наблюдается более высокая активность нейронов лобных долей. Определенные области лобных долей (так называемая префронтальная кора) соединены многочисленными связями с различными отделами лимбической нервной системы, что позволяет считать их корковыми отделами лимбической системы. Префронтальная кора играет наиболее важную роль в эмоциях. Лобная кора – орган абстрактного мышления и интеллекта человека.
В 1982 г. Р. Сперри был удостоен Нобелевской премии «за открытия, касающиеся функциональной специализации полушарий мозга». Исследования Сперри показали, что кора левого полушария отвечает за вербальные (от лат. verbalis – словесный) операции и речь. Левое полушарие ответственно за понимание речи, а также за выполнение движений и жестов, связанных с языком; за математические расчеты, абстрактное мышление, интерпретацию символических понятий. Кора правого полушария контролирует выполнение невербальных функций, она управляет интерпретацией зрительных образов, пространственных взаимоотношений. Кора правого полушария дает возможность распознавать предметы, но не позволяет выразить это словами. Кроме того, правое полушарие распознает звуковые образы и воспринимают музыку. Оба полушария ответственны за сознание и самосознание человека, его социальные функции. Р. Сперри пишет: «Каждое полушарие… имеет как бы отдельное собственное мышление». При анатомическом изучении мозга были выявлены межполушарные различия. В то же время следует подчеркнуть, что оба полушария здорового мозга работают вместе, образуя единый мозг.
Базальные ядра – несколько крупных скоплений серого вещества, расположенного в толще белого вещества большого мозга. В их состав входят хвостатое и чечевицеобразное ядра (они образуют полосатое тело), а также миндалевидные тела и ограду. Чечевицеобразное ядро состоит из скорлупы и бледного шара. Базальные ядра имеют сложные нервные связи как с корой головного мозга, так и с таламусом, они участвуют в регуляции мышечного тонуса и управлении самопроизвольными движениями человека на подсознательном уровне.
Белое вещество полушарий большого мозга сформировано отростками нейронов, большинство из которых миелинизировано, и клеток глии. В головном мозге белое вещество находится внутри расположенного в коре мозговых полушарий слоя серого вещества. Количество нервных волокон в белом веществе огромно, если сложить их по длине, они составят 300–400 тыс. км – расстояние от Земли до Луны! Комиссуральные волокна соединяют между собой полушария, например, мозолистое тело, состоящее примерно из 200 млн нервных волокон. Ассоциативные волокна соединяют структуры одного полушария. Проекционные волокна направляются от коры полушарий большого мозга к другим структурам центральной нервной системы (например, внутренняя капсула). Пучки нервных волокон образуют проводящие пути головного и спинного мозга, несущие определенные нервные импульсы. В глубине полушарий расположены боковые желудочки (см. разд. «Желудочки мозга» далее в этой главе).
Промежуточный мозг расположен между полушариями большого мозга под мозолистым телом. В состав промежуточного мозга входят таламус, гипоталамус, эпиталамус и субталамус (см. рис. 1.34).
Таламус (зрительный бугор) является подкорковым центром всех видов общей чувствительности, поступающих в головной мозг перед тем, как они достигают его коры. Все чувствительные импульсы, за исключением тех, которые передают информацию о запахах, попадают в таламус, где, вероятно, начинается восприятие температуры, боли, прикосновения и т. д., откуда они передаются в кору больших полушарий. Таламус называют «воротами в кору полушарий большого мозга». Некоторые ученые идут дальше: таламус – «ворота в мир сознания». Таламус имеет обширные связи практически со всеми структурами головного мозга. Медиальные поверхности обоих таламусов образуют боковые стенки III желудочка, который является полостью промежуточного мозга.
Гипоталамус описан в разд. «Эндокринные железы» ранее в этой главе. Напомним: в состав гипоталамуса входят более 30 ядер, осуществляющих контроль температуры тела, чувства жажды, голода, аппетита, водного балансом в организме и его половой функции. Кроме того, он тесно связан с эмоциональной активностью и сном, а также выполняет функции центра, в котором интегрируется гормональная и вегетативная нервная активность путем осуществления контроля за секрецией гипофизных гормонов. Гипоталамус управляет функцией внутренней среды организма и обеспечивает гомеостаз. Гипоталамус является связующим звеном между нервной и эндокринной системами. Гипоталамус связан со всеми структурами головного мозга. Особенно важны его связи с лимбической системой и корой полушарий большого мозга.
В состав эпиталамуса входит эпифиз, описанный в разд. «Эндокринные железы» ранее в этой главе. Напомним: эпифиз обеспечивает формирование суточных ритмов, являясь своеобразными «биологическими часами» (образование и выделение основного гормона мелатонина зависит от времени суток: ночью выделяется около 80 % гормона). Гормоны эпифиза предотвращают раннее половое созревание. Мелатонин участвует в защите организма от вредных последствий стресса.
Средний мозг включает ножки мозга и крышу среднего мозга. Ножки мозга (см. рис. 1.34) – белые округлые тяжи, которые выходят из моста и направляются к полушариям большого мозга. В ножках мозга проходят нисходящие пучки нервных волокон, образующие двигательные пути. В ножках залегают черное вещество и красные ядра, образованные группами нервных клеток. Они участвуют в регуляции мышечного тонуса и подсознательных автоматических движений. В крыше среднего мозга различают пластинку в виде четверохолмия. Два верхних холмика являются подкорковыми центрами зрительного анализатора, два нижних – слухового анализатора. Именно здесь происходит переключение импульсов на нижележащие структуры мозга. В углублении между верхними холмиками лежит эпифиз (шишковидное тело) (см. разд. «Эндокринная система» ранее в этой главе). Сильвиев водопровод соединяет III и IV желудочки. Вокруг водопровода располагается ретикулярная формация и ядра III и IV пар черепных нервов (ретикулярная формация описана далее в этой главе).
Задний мозг, в состав которого входят мост и мозжечок (см. рис. 1.33 и 1.34), располагается над продолговатым мозгом.
Мост (варолиев мост) выглядит в виде поперечного утолщенного валика. Задняя поверхность, покрытая мозжечком, участвует в образовании ромбовидной ямки, передняя граничит с продолговатым мозгом внизу и ножками мозга вверху. Внутри варолиева моста проходит множество проводящих путей, связывающих кору головного мозга со спинным мозгом и с корой полушарий мозжечка. Кроме того, внутри него находится несколько ядер серого вещества (V, VI, VII, VIII пар черепных нервов, ретикулярная формация). От его передней поверхности отходят тройничные нервы.
Мозжечок располагается в задней черепной ямке кзади от варолиева моста и продолговатого мозга под затылочными долями большого мозга (см. рис. 1.34). Как и в большом мозге, в мозжечке снаружи расположено серое вещество (кора), а внутри – белое вещество. Белое вещество, проникая между серым, как бы ветвится, образуя белые полоски, напоминая на срединном разрезе фигуру ветвящегося дерева – «древо жизни». Три пары широких пучков нервных волокон – нижняя, средняя и верхняя ножки мозга – соединяют мозжечок соответственно с продолговатым мозгом, мостом и средним мозгом. Мозжечок состоит из двух полушарий и непарной срединной части – червя мозжечка. Поверхность полушарий и червя разделяют поперечные параллельные борозды, между которыми залегают узкие длинные листки мозжечка. В толще белого вещества располагаются четыре пары ядер – скоплений нейронов (зубчатое, пробковидное, шаровидное и ядро шатра). Основными функциями мозжечка являются: поддержание позы и мышечного тонуса, сохранение равновесия и синхронизация деятельности различных групп мышц на подсознательном уровне путем преобразования мышечных сокращений в плавные хорошо скоординированные движения. Несмотря на это, мозжечок не инициирует выполняемые движения и не участвует в сознательном восприятии человеком его чувств или в развитии у него интеллектуальных способностей. Масса мозжечка взрослого мужчины достигает 150–160 г, поверхность коры мозжечка – около 850 см2.
Продолговатый мозг является непосредственным продолжением спинного мозга (см. рис. 1.33). В его белом веществе расположены многочисленные ядра, в том числе IX–XII пар черепных нервов, олив, центры дыхания и кровообращения, ретикулярная формация. Белое вещество образовано нервными волокнами, которые составляют все чувствительные и двигательные проводящие пути. Центры продолговатого мозга регулируют кровяное давление, сердечный ритм и спонтанные дыхательные движения.
Мозжечок частично прикрывает заднюю поверхность продолговатого мозга. Если приподнять или удалить мозжечок, становится видна ромбовидная ямка – дно IV желудочка, являющегося полостью ромбовидного мозга.
Желудочки мозга – четыре заполненные спинномозговой жидкостью полости внутри головного мозга. Парные боковые желудочки, расположенные по одному в каждом полушарии мозга, соединяются через межжелудочковые отверстия с третьим желудочком. Последний соединяется через узкий канал – водопровод мозга – с четвертым желудочком, являющимся полостью ромбовидного мозга. Полость IV желудочка сообщается с подпаутинным пространством головного мозга, которое продолжается в подпаутинное пространство спинного мозга. Внутри всех этих полостей циркулирует спинномозговая жидкость.
Лимбическая система (от лат. limbus – край, кайма) окаймляет мозолистое тело (см. рис. 1.34). В состав лимбической системы входят структуры конечного, среднего и промежуточного мозга, которые участвуют в регуляции эмоций, мотиваций и управлении их общими приспособлениями к условиям внешней среды. Лимбическая система участвует в формировании эмоций, памяти и обучении, влияет на функции организма, имеющие отношение к инстинкту самосохранения (скажем, поиск пищи), борьбе за выживаемость вида (например, рождение потомства и забота о нем), к проявлениям страха, гнева и удовольствия, а также к запоминанию различной информации.
Кроме того, лимбическая система участвует в ориентировочном поведении, внимании, настороженности, эмоциональном напряжении. Кора лобной доли играет важную роль в регуляции эмоций. Поражение данной зоны (опухоль, кровоизлияние, травма и др.) приводит к резкому нарушению эмоций. При этом возникает «лобная психика», или «лобная тупость», – безразличие к социальным отношениям, к близким, родным, потеря интереса к духовной сфере, творчеству, отсутствие сочувствия, сопереживания. В то же время усиливаются биологические потребности (пищевые, половые). Эти эмоции растормаживаются.
Ретикулярная система – совокупность нейронов и соединяющих их нервных волокон, расположенных в стволе мозга и образующих сеть. Ретикулярная формация связана со всеми органами чувств, двигательными и чувствительными областями коры большого мозга, таламусом и гипоталамусом, спинным мозгом. Она регулирует уровень возбудимости и тонуса различных отделов центральной нервной системы, участвует в регуляции уровня сознания, эмоций, сна и бодрствования, вегетативных функций, целенаправленных движений. Один нейрон ретикулярной формации может иметь синапсы более чем с 25 000 других нейронов.
