Мозг человека: строение и функции¶

Мозг человека — центральный орган нервной системы, расположенный в полости черепа и обеспечивающий регуляцию всех функций организма, высшую нервную деятельность, сознание, мышление, память и речь. Масса головного мозга взрослого человека составляет в среднем 1300–1400 г у мужчин и 1200–1300 г у женщин, что не коррелирует напрямую с уровнем интеллекта. Орган состоит из более чем 80 миллиардов нервных клеток — нейронов, связанных между собой синапсами, и примерно такого же числа вспомогательных глиальных клеток.

¶Общий план строения

Анатомически головной мозг делят на три крупных отдела: ствол, мозжечок и большой мозг (конечный мозг). Ствол включает продолговатый мозг, мост и средний мозг; здесь расположены ядра черепных нервов и жизненно важные центры — дыхательный, сосудодвигательный, центры регуляции сердечной деятельности. Мозжечок отвечает за координацию движений, равновесие и мышечный тонус. Большой мозг представлен двумя полушариями, соединёнными мозолистым телом, и покрыт корой.

¶Полушария и кора

Кора больших полушарий — наиболее молодой в эволюционном отношении отдел, толщиной 2–4 мм, образующий борозды и извилины. Её площадь у взрослого человека достигает 2200 см², значительная часть скрыта в глубине борозд. В коре выделяют четыре доли: лобную, теменную, височную и затылочную. Лобная доля связана с планированием, произвольным вниманием, речью (центр Брока) и управлением поведением; теменная — с обработкой соматосенсорной информации; височная — со слухом, памятью и пониманием речи (центр Вернике); затылочная — со зрением.

¶Подкорковые структуры

Под корой расположены базальные ядра, таламус, гипоталамус, гиппокамп и миндалевидное тело. Таламус служит главным релейным узлом: через него почти вся сенсорная информация поступает в кору. Гипоталамус регулирует температуру тела, голод, жажду, сон и работу эндокринной системы через гипофиз. Гиппокамп критичен для перехода кратковременной памяти в долговременную, а миндалевидное тело участвует в формировании эмоций, прежде всего страха.

¶Клеточное строение

Основная функциональная единица мозга — нейрон. Он имеет тело (сому), дендриты, принимающие сигналы, и аксон, передающий импульс другим клеткам. Передача сигнала через синапс осуществляется химическим путём с помощью нейромедиаторов: глутамата (возбуждающего), ГАМА (тормозного), дофамина, серотонина, ацетилхолина, норадреналина. Глия выполняет опорную, трофическую и защитную функции, участвует в формировании миелиновой оболочки, ускоряющей проведение импульса.

¶Кровоснабжение и защита

Мозг потребляет около 20 % всего кислорода, поступающего в организм, при массе менее 2 % тела. Кровоснабжение обеспечивают две внутренние сонные и две позвоночные артерии, образующие у основания черепа Виллизиев круг. Существует гематоэнцефалический барьер — избирательный фильтр между кровью и нервной тканью, защищающий мозг от токсинов и микроорганизмов. Мозг окружён тремя оболочками и омывается спинномозговой жидкостью.

¶Функции

Мозг обеспечивает:

восприятие и обработку сенсорных сигналов;
управление движениями и позой;
регуляцию внутренней среды и работы внутренних органов;
высшие когнитивные функции — мышление, речь, обучение, память;
эмоции и мотивации;
циклы сна и бодрствования;
сознание и самосознание.

¶Методы исследования

Изучение мозга ведётся с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), регистрирующей суммарную электрическую активность; магнитно-резонансной томографии (МРТ), включая функциональную (фМРТ); позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ); компьютерной томографии (КТ); магнитоэнцефалографии. В клинической практике применяют также электронейромиографию и транскраниальную магнитную стимуляцию.

¶Патологии

Наиболее распространённые заболевания: инсульт (острое нарушение мозгового кровообращения), эпилепсия, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и другие деменции, рассеянный склероз, опухоли, черепно-мозговые травмы, менингиты и энцефалиты. В России значительная часть смертности и инвалидизации связана с сосудистыми заболеваниями мозга.

¶Нейропластичность

Долгое время считалось, что нервные клетки не восстанавливаются. Современные данные показывают: мозг сохраняет способность к перестройке связей на протяжении всей жизни. Это явление называют нейропластичностью. Оно лежит в основе обучения, реабилитации после инсульта и травм, а также компенсаторных возможностей при потере сенсорных функций.

¶История изучения

Первые анатомические описания мозга принадлежат врачам античности, включая Гиппократа и Галена. В эпоху Возрождения Андреас Везалий уточнил строение органа. В XVII веке Рене Декарт предложил концепцию рефлекса. В XIX веке Франц Галль разработал френологию, оказавшуюся ошибочной, но стимулировавшую изучение локализации функций; Поль Брока и Карл Вернике описали речевые центры. В XX веке нейрофизиология развивалась благодаря работам Ивана Павлова по условным рефлексам, а также исследованиям Ходжкина, Хаксли и Экклса о механизмах нервного импульса. В России значительный вклад внесли Владимир Бехтерев, основавший первую в стране психофизиологическую лабораторию, и Александр Лурия, создатель нейропсихологии.

¶Современные направления

Сегодня развиваются нейровизуализация, нейроинтерфейсы, вычислительная нейробиология и моделирование нейронных сетей. Исследования мозга остаются одним из наиболее активно финансируемых направлений мировой науки, поскольку понимание его работы связано с лечением неврологических и психических расстройств.

Источники: учебники по анатомии и физиологии человека, данные Всемирной организации здравоохранения, обзорные публикации по нейробиологии.