Центральная нервная система

Нервная система – это огромная сеть нейронов и поддерживающих их глиальных клеток. В головном мозге человека насчитывается порядка 86 млрд нейронов; точное число различается между людьми. Нейроны есть и в спинном мозге, и в периферических нервах. Говорить о нейронах «в позвоночнике» неправильно: позвоночник — это костная структура, внутри которой проходит спинной мозг. Подробнее о главном органе ЦНС см. «Головной мозг».

Функции нервной системы

Периферийная нервная система напоминает сеть дорог, соединяющих головной и спинной мозг с остальным телом. В ней выделяют соматическую систему, связанную с чувствительностью и произвольными движениями, и автономную (вегетативную), регулирующую работу внутренних органов, сосудов и желез. При этом сигналы по периферическим нервам идут в обоих направлениях — к ЦНС и от нее.

Основная функция нервной системы – обработка информации обо всех раздражителях, влияющих на человеческий организм. Эта информация преобразуется нервной системой в электрические импульсы и передается в отделы головного и спинного мозга.

Проводниковая функция спинного мозга

Краткий экскурс в историю изучения

«Мозг – это Вселенная в черепной коробке», – говорила Наталья Бехтерева, академик, научный руководитель Института мозга человека РАН. И действительно, человеческий организм – это маленький космос, и нервная система, мозг – одни из самых таинственных его уголков. Исследователи сделали в этой области немало открытий, но до сих пор нервная система таит в себе множество тайн и загадок.

Рене Декарт. Рисунок из «Трактата о человеке»

Царь и владыка Мозг привлекал внимание врачей древнего Египта. Именно они первыми заметили, что повреждение мозга приводит к болезненным состояниям других отделов тела, слабости мышц, затруднению речи, изменению мимики. Столетия позже, на рубеже XIII–XIV веков, армянский врач Григорис очень метко охарактеризовал назначение мозга, назвав его «царем всего организма».

Реформатор античной медицины, легендарный Гиппократ, высказал смелое предположение, что именно мозг является источником гнева и печали, радости и веселья, скорби и слез, боли и удовольствия. Много сотен лет спустя его гипотеза нашла подтверждение. Головной мозг действительно участвует в регуляции эмоций и боли. Нервные клетки используют множество нейромедиаторов и нейропептидов, в том числе эндогенные опиоидные пептиды, способные снижать болевую чувствительность и влиять на эмоциональное состояние. Однако называть их просто «гормонами удовольствия» и сравнивать действие мозга с опиумом слишком упрощенно.

Илья Репин. Портрет И.М. Сеченова. 1889 г.

Лимбическая система

О существовании лимбической системы догадывались еще в первых веках нашей эры. Христианский философ Квинт Септимий Тертуллиан, живший на рубеже I–II веков, заявлял, что главный орган чувств у человека находится в мозге. Его предположение позже неоднократно было подтверждено и доказано. Люди видят и слышат не глазами и ушами, а участками коры, покрывающей оба полушария головного мозга.

Первые представления о рефлексах были высказаны еще в XVII веке, в 1649 году, французским ученым Рене Декартом. Он рассматривал их как простейшие движения. Но со временем стало очевидно, что это понятие гораздо шире.

В 1863 году Иван Михайлович Сеченов высказал блестящее предположение о том, что «все акты сознательной и бессознательной деятельности по способу происхождения суть рефлексы». Двумя годами позже он блестяще обосновал его в своей работе «Рефлексы головного мозга».

Свое учение о высшей нервной деятельности выдающийся русский ученый И.П. Павлов выстроил на основе труда И.М. Сеченова. Павлов разделил рефлексы на безусловные, которыми человек обладает при рождении, и условные, приобретаемые в течение жизни.

Пучок нервных волокон

Во второй половине XIX века строение нервной ткани стало быстро проясняться благодаря работам многих исследователей. Вильгельм Вальдейер ввел термин «нейрон», а Сантьяго Рамон-и-Кахаль на основе микроскопических исследований обосновал представление о нервной системе как о сети отдельных клеток. Аугуст Валлер известен прежде всего исследованиями дегенерации нервных волокон после повреждения.

В 1937 году английским анатомом Джеймсом Папесом были открыты глубинные структуры мозга, поддерживающие эмоциональное равновесие человека. Мозговая кузница эмоций в честь первооткрывателя получила название круг Папеса. Лишь в 1952 году по предложению американского физиолога Пола Мак-Лейна система была переименована в лимбическую (окаймляющую) систему мозга.

Эмоции

Эмоции – одно из проявлений субъективного отношения человека к окружающей действительности и к самому себе. Радость, горе, страх, гнев, жалость, любовь – вот неполный перечень различных видов и оттенков эмоций. С физиологической точки зрения это реакция организма на различные виды внешних и внутренних раздражителей. Решающая роль в формировании эмоций принадлежит лимбической системе (поясная извилина, свод, перегородка, таламус и гипоталамус, гиппокамп), ретикулярной формации, лобным и височным долям мозга.

Строение нервной системы

Нейроны — специализированные клетки нервной системы, принимающие, обрабатывающие и передающие сигналы. Они находятся в головном и спинном мозге, чувствительных и вегетативных ганглиях и других нервных структурах. Точные доли нейронов по отделам нервной системы зависят от способа подсчета, поэтому утверждение, что «примерно четверть» всех нейронов сосредоточена в спинном мозге и узлах, некорректно.

Нейроны

Центральная нервная система представлена у человека спинным и головным мозгом. Ее функция – обрабатывать поступающую в мозг информацию и отдавать команды рабочим органам, то есть формировать ответные приспособительные реакции.

Большинство зрелых нейронов действительно не делится так, как многие другие клетки организма. Однако нервная система сохраняет пластичность всю жизнь: образуются и перестраиваются синаптические связи, а в некоторых областях мозга обсуждается ограниченное образование новых нейронов. Поэтому абсолютное утверждение, что после рождения новые нейроны вообще не появляются, неверно.

Все нервные клетки построены по единому принципу. Они состоят из тела и отходящих от него отростков. Короткие ветвистые отростки называются дендритами, а длинные – аксонами. Эти отростки служат своего рода проводами, передающими информацию по нервной системе.

Рефлекс – это реакция организма на раздражение, осуществляемая при помощи нервной системы.

Спинной мозг

Спинной мозг расположен в позвоночном канале. Сзади и спереди находятся две борозды, благодаря которым мозг делится на правую и левую половины. Он покрыт тремя оболочками: сосудистой, паутинной и твердой. Пространство между сосудистой и паутинной оболочками заполнено спинномозговой жидкостью. В центре спинного мозга можно увидеть серое вещество, на срезе по форме напоминающее бабочку.

Спинной мозг и позвоночный канал

В строении спинного мозга насчитывают 31 сегмент. Из каждого тянутся передние и задние корешки, которые, сливаясь, образуют спинномозговой нерв. При выходе из мозга нервы сразу же распадаются на корешки – задние и передние. В задних корешках находятся спинномозговые узлы, в которых расположены чувствительные нервные клетки. По центру спинного мозга проходит спинномозговой канал. К мышцам головы, легким, сердцу, органам грудной полости и верхним конечностям нервы отходят от сегментов верхней грудной и шейной частей мозга.

Органами брюшной полости и мышцами туловища управляют сегменты поясничной и грудной частей. Мышцами нижней части брюшной полости и мышцами нижних конечностей управляют крестцовые и нижнепоясничные сегменты мозга. Известны две основные функции спинного мозга: проводниковая; рефлекторная. Проводниковая функция состоит в том, что нервные импульсы по восходящим путям мозга движутся к головному мозгу, а по нисходящим путям от головного мозга к рабочим органам поступают команды.

Рефлекторная функция спинного мозга

Рефлекторная же функция спинного мозга заключается в том, что он позволяет выполнять простейшие рефлексы (коленный рефлекс, отдергивание руки, сгибание и разгибание верхних и нижних конечностей и др.). Под контролем спинного мозга осуществляются только простые двигательные рефлексы. Все остальные движения, такие как ходьба, бег и др., требуют обязательного участия головного мозга.

Головной мозг

Определение, служащее краеугольным камнем науки о мозге, нейрологии, звучит очень лаконично: «Мозг – материальный субстрат высшей нервной деятельности». Это орган, координирующий и регулирующий все жизненные функции организма и контролирующий поведение. Все наши мысли, чувства, ощущения, желания и движения связаны с работой этого органа.

Строение мозга

Строение головного мозга Можно сказать, что у человека не один мозг, а пять: конечный, промежуточный, средний, задний и продолговатый. Все они расположены друг под другом. Три нижних «этажа» относятся к стволу мозга, самой древней его части, которая представляет собой продолжение спинного мозга в полости черепа и сохраняет некоторые его черты.

Средний мозг — верхняя часть ствола мозга между мостом и промежуточным мозгом. В его крыше расположены четыре холмика: верхние участвуют в зрительных ориентировочных реакциях, нижние — в обработке слуховой информации. В среднем мозге находятся также ядра черепных нервов и проводящие пути, соединяющие различные отделы нервной системы.

Основные составляющие заднего мозга – продолговатый мозг, мост и мозжечок.

Продолговатый мозг расположен в месте соединения головного мозга со спинным и в сущности является продолжением спинного мозга. Он регулирует такие исключительно важные функции организма, как дыхание, сердцебиение, кровяное давление, пищеварение, глотание и рвоту. Далее в заднем мозге расположен мост. Он обеспечивает подготовку для передачи импульсов по спинному мозгу и, кроме того, частично отвечает за сон и бодрствование. По продолговатому мозгу и мосту проходит особый путь импульсов, известный как ретикулярная формация. Он очень важен для бдительности и бодрствования. Очевидно, вещества, вызывающие сон, действуют именно на этот участок мозга.

Третья главная часть заднего мозга – мозжечок. Он имеет очень сложное строение, состоит из нескольких миллиардов нейронов. Основная его задача – регулировать движения частей тела. Механизм действия мозжечка нам практически непонятен, известно только, что он согласовывает самые разные телодвижения, речь и сохраняет равновесие.

Клетки Пуркинье названы по имени чешского анатома Яна Эвангелисты Пуркине, впервые описавшего их. Эти крупные нейроны коры мозжечка являются главным выходом из коры мозжечка и передают сигналы к его глубоким ядрам; напрямую к мышцам они не идут. Через связи мозжечка с другими отделами нервной системы они участвуют в координации движений, поддержании равновесия и моторном обучении.

Промежуточный мозг представляет собой продолжение мозгового ствола. Он располагается чуть выше мозжечка, укрытый двумя большими полушариями. В центре промежуточного мозга возвышаются зрительные бугры, или таламусы. В этом месте находится самое большое скопление серого вещества в черепной коробке, принимается и обрабатывается самый большой объем информации, которая затем поступает в кору. Вокруг таламуса группируются все остальные части промежуточного мозга: гипоталамус, метаталамус, эпиталамус, эпифиз, гипофиз и т. д.

Конечный мозг состоит из двух полушарий, соединенных прежде всего мозолистым телом. Функции распределены между полушариями неравномерно, но нельзя называть правое полушарие универсально «доминантным» или считать, что оно выполняет больше обязанностей. Латерализация зависит от конкретной функции и индивидуальных особенностей человека.

Полушария мозга покрывает полусантиметровый слой серого вещества, состоящего из нейронов различной величины и назначения. На поверхности коры видны крупные складки, или извилины, и щелевидные борозды. По последним проводят границу, разделяющую мозг на лобную, теменную, височную и затылочную доли. Совместная деятельность участков мозговой коры объединяется в единую систему – анализатор, который позволяет нам обрабатывать информацию и своевременно реагировать на нее.

Почему мозг человека «сморщенный»?

Человеческий мозг весь в извилинах и бороздах. Как же он получил такую форму? Основная часть головного мозга – большие полушария. Их покрывает кора, в которой хранится большая часть информации. В сморщенном виде она занимает 50 % объема всего головного мозга. Но если смотреть на поверхность мозга, то 66% коры не видно. В результате постепенного развития мозга природа нашла способ уместить увеличивающуюся кору в ограниченном пространстве черепа – так образовались борозды и вмятины. То есть человеческий мозг оказался определенным образом «сложенным».

Что умеет мозг

Некоторые неврологи считают обсуждение возможностей мозга сродни предсказанию погоды. Можно делать какие угодно предположения, но ничего нельзя сказать с уверенностью. Это не совсем так. За все время неутихающего интереса к устройству человеческого мозга наука продвинулась, но чем больше открывается ученым, тем больше вопросов впереди.

Умение обучаться – проявление высшей нервной деятельности

Природа вручила головному мозгу практически бразды правления человеческим телом. Основная задача мозга – осуществление высшей нервной деятельности. Этим занимаются «руководящие отделы» центральной нервной системы, кора больших полушарий и подкорковые центры. Все адаптивные реакции человека, среди которых умение обучаться, – проявление высшей нервной деятельности.

В середине 80-х годов XX века американские нейробиологи Флойд Блум, Лора Хофстедтер и Арлайн Лейзерсон составили краткий список подконтрольного мозгу: под его руководством находятся все пять человеческих чувств, а кроме того – движения, работа внутренних органов, все процессы, способствующие продолжению рода и адаптации.

Флойд Блум – американский исследователь в области химической нейроанатомии

Головной мозг осуществляет и низшую деятельность, проявления которой помогают человеку гармонично сосуществовать с внешним миром и предупреждают об опасности. Например, стоит человеку попасть в стрессовую ситуацию, как мозг сразу включает пищевой рефлекс, чтобы пополнить запасы энергии.

Теории и домыслы

Английский ученый анатом Виллизий утверждал, что в мозолистом теле головного мозга рождаются идеи, а в окружающих его полушариях возникают фантазии и сохраняется память. Считалось, что в правом полушарии кроется внутреннее «я», отвечающее за образное мышление и восприятие искусства, а также помогающее ориентироваться в пространстве и приспосабливаться к переменам. А левое полушарие – место обитания «второго я» человека, заведующее рационалистическим, аналитическим и абстрактным мышлением, основанном на словесных понятиях.

Уиллис Томас Виллизий – английский анатом и врач

Говорить о «главном» и «второстепенном» полушариях некорректно. У большинства правшей и значительной части левшей важнейшие языковые зоны расположены преимущественно в левом полушарии. Поль Брока в 1861 году связал нарушение речи с повреждением левой лобной доли; позднее эту область стали называть зоной Брока. При этом речевые функции распределены по сети областей обоих полушарий и развиваются в течение многих лет, а не только на первом году жизни.

Ученые считают, что в древности человечество было леворуким. Причины возобладавшей праворукости существуют на уровне гипотез. Наиболее вероятная причина уменьшения числа левшей – это постепенная активизация роли левого полушария.

В височной доле правого полушария был обнаружен акустико-гностический центр, в котором складируются звуковые образы произнесенных слов. В лобной доле обнаружили двигательный анализатор, центр пения, письма, равновесия. Теменная доля оказалась ответственной за кожную чувствительность, она же помогает опознавать предметы на ощупь. В височной доле сосредоточились центры обоняния, вкуса, слуха и вестибулярного чувства. Затылочная доля контролирует зрение. Несмотря на все усилия, ученым так и не удалось найти в коре головного мозга зоны, отвечающие за память, интуицию, творческие способности, доброту, чувство юмора и многие другие свойства личности.

Поль Пьер Брока – французский хирург, этнограф, анатом и антрополог

Для полноценной работы мозгу нужен эквивалент энергии, потребляемой 10-ваттной лампочкой. Когда в мультиках возникновение идеи в мозгу героя символизирует лампочка над головой, это не так уж далеко от правды. Мозг также генерирует количество энергии, равное маленькой лампочке, даже во время сна.

Спите на здоровье

Последние исследования позволили приподнять завесу тайны над таким загадочным проявлением деятельности человеческого мозга, как сон. В течение ночи человеческий организм занят делом. Он выкидывает из памяти случайные впечатления и ненужную информацию, очищается от шлаков, накапливает ресурсы для следующего дня. Мозг, не имеющий возможности отдохнуть, не может полноценно выполнять свои функции, поэтому очень важно высыпаться.

Хотя, казалось бы, сон – пассивный процесс и процесс полного отдыха, на самом деле он требует очень активного взаимодействия различных частей головного мозга для того, чтобы одна фаза сна могла сменять другую