Действия которые управляются большими полушариями головного мозга 4 класс: Подчеркни те действия, которые обычно управляются большими полушариями головного мозга. Отдергивание руки от горячего

«Мы носители мозга, который рассчитан на пещерные времена» – Огонек № 32 (5627) от 17.08.2020

В голове человека, подсчитали ученые, за день возникает около 6 тысяч мыслей. Каким образом их считали? Есть ли шанс научиться их «считывать»? В конце концов, чем отличается наш мозг от мозга кроманьонца и можно ли заморозить мысли до лучших времен — когда, к примеру, получится их додумать? На эти и другие вопросы «Огоньку» ответил известный психофизиолог, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова профессор Александр Каплан.

Беседовала Елена Кудрявцева

— Александр Яковлевич, начнем, как говорится, сначала. Скажите, что же такое мысль? Как на этот вопрос сегодня отвечают ученые?

Александр Каплан, психофизиолог

Фото: из личного архива

— Попробую упростить. Все объекты и все явления природы существуют в нашем сознании в виде понятий: «рама», «мама», «мыла» и тому подобное. Далее, операции с понятиями называются мышлением. А логически завершенная операция с понятиями — например, «мама мыла раму» — есть мысль. Если же в голове роятся неясные образы, еще не обозначенные понятием, то это тоже важные психические процессы, но всего лишь подготовительные процессы к мысли.

Обычно мысль — это не одно понятие и не одно слово, это целое предложение. В среднем в литературных текстах будут встречаться предложения от 11 до 17 слов. В «Анне Карениной», например, средняя длина предложения — 14 слов. Чтобы высказать мысли длиной 14 слов, потребуется около 9–10 секунд. Вот вам длительность среднестатистической мысли. Несложно подсчитать: если непрерывно мыслить в течение 16 часов бодрствования, наберется около 6 тысяч мыслей!

— И все-таки, что представляет собой мысль с точки зрения физики и химии мозга?

— Понятно, что рождение мыслей как-то связано с работой нервных клеток, то есть с их химией и физикой. Но мысль не вытекает из нейронов, как желчь из клеток печени, потому что мысль — это не вещественный, а информационный продукт работы мозга. Поэтому сколько бы мы ни препарировали мозг скальпелем, сколько бы ни пытались регистраторами измерить превращение молекул или, скажем, изменение биопотенциалов, мы эту мысль все равно не увидим.

Особенностью информационных продуктов является вот что: увидеть их можно только с помощью настроенных на них приемников информации. В наших примерах для мысли и для фото нужен особый приемник — разум человека. Но даже в этом случае для передачи и восприятия мысли нужно, чтобы она, эта мысль, посредством нейронов моторной речевой зоны мозга и голосового аппарата превратилась в звуковые колебания. Затем посредством слуховых рецепторов и нейронов сенсорной речевой зоны эта мысль может восстановиться из звуковых волн… в мысль у другого человека. Код нервных клеток субъективно воспринимается как мысль. Знаменитый канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд еще в 1960-х годах установил, что искусственная стимуляция корковых нейронов действительно может вызвать у человека отголоски образов и мыслей.

Как жизнь учит думать

— Простите, но откуда же тогда берутся эти коды мозга?

— А вот это пока для нас тайна! Мы не знаем, каким образом наши намерения — желания, эмоциональные порывы, творческие озарения — формируют нейронные коды, отзывающиеся в сознании мыслями. Еще большая интрига в том, как наши мысли становятся действенными. Как они превращаются в коды, определяющие наши движения? В самом деле, а кто вообще написал эти коды?

Концептуальный ответ на эти вопросы предложил выдающийся российский философ и теоретик мозга Давид Дубровский. Разгадка, полагаю, в том, что люди не рождаются с готовыми кодами для общения нервных клеток. Эти коды формируются по ходу индивидуального развития человека. В каждом элементарном действии перебирается множество спонтанных посылок от одной нервной клетки к другой, пока не находится такой вариант, который активирует следующую клетку с нужным эффектом.

Этот эффективный код и запоминается. Так создается нейронная кодовая сеть. К примеру, у ребенка желание схватить игрушку поначалу транслируется к моторным нейронам почти в случайных нервных импульсах. Это видно по первоначально неумелым движениям грудного ребенка. Но работа нейронных сетей мозга всегда нацелена на конкретный результат: согласно намерению, игрушка должна оказаться в руке. В конце концов выработается такое распределение команд между нейронами и к конкретным мышцам, которое приводит к точному движению руки к игрушке. Это и есть код. Мы говорим: навык сформировался. Коды нервных клеток создает сама жизнь!

То же самое происходит, когда что-то «крутится в голове», на самом деле подыскивается такое распределение активностей нейронов, которое субъективно проявится как конкретная мысль. Получается, что мысль — это тоже действие, обусловленное нервным кодом. Только не двигательное, а умственное.

— Да, но как же тогда с главной интригой? Как рождаются новые мысли? Как они превращаются в нервные коды, чтобы командовать нашими действиями?

— А это — главная тайна мозга. Она еще не открыта. Но мы, кажется, можем порассуждать: мысль возникает после того, как у нас активировалась конкретная нейронная сеть. А мышление — это комбинирование мыслей, то есть взаимодействие соответствующих этим мыслям нейронных сетей. Вот в этом взаимодействии и рождается новая нейронная комбинация и соответствующая ей новая мысль. Закономерности комбинирования нейронных сетей пока неизвестны. Но понятно, что там нет мистики — они находятся под контролем текущих потребностей конкретного человека.

— В новом исследовании канадские ученые из Королевского университета в Кингстоне пришли к тому же выводу, что и вы: за день у человека возникает 6 тысяч мыслей. Что и как считали в данном конкретном случае?

— Для изучения мыслительной деятельности человека канадские исследователи воспользовались очень популярным в настоящее время инструментом — магнитно-резонансным томографом (МРТ). Это такой большой магнит весом под 3 тонны, с трубой посередине, куда укладывают человека, чтобы, например, по реакциям молекул гемоглобина в магнитном поле с большой точностью получить карты интенсивности кровотока в объеме мозга. Идея в том, что если в какой-то области мозга показатели кровотока увеличиваются, то это может быть признаком усиления активности нервных клеток именно в этой области.

Ученые задумали посмотреть, а как будут меняться карты активации мозговых структур, если испытуемым — прямо в трубе МРТ — показывать короткие фильмы с однозначными действиями (сюжеты: «Он идет по лестнице», «Они едут в машине», «Метеорит падает на Землю» и т.д.). Проанализировав данные 184 испытуемых, ученые обнаружили любопытный факт: карты активности мозга, как правило, резко меняются только синхронно с началом и завершением коротких смысловых конструкций в клипах. Если показать испытуемым бессмысленные клипы, то этого не происходит. Ученые считают, что спокойные участки карт мозговой активности между моментами их резких трансформаций отражают протекание элементарных мыслей! Таких переходов между трансформациями карт МРТ они насчитывают в среднем 6,5 в минуту: за период бодрствования, с учетом 8-часового сна, действительно получается около 6 тысяч мыслей.

— Если данные канадских исследователей, полученные на магнитном томографе, в точности совпадают с вашими рассуждениями о предложениях в «Анне Карениной», то можно пофантазировать дальше. И прийти, предположим, к выводу, что в этом произведении из 253 311 слов Лев Николаевич Толстой высказал 17 838 мыслей!

— Не будем наивными! Мы же по себе знаем, что далеко не каждую минуту в голову приходит какая-то мысль. Да и в иных книжках (я, разумеется, не о Льве Николаевиче) не все предложения наводят на полноценные мысли…

— Хорошо, а что из этого следует? Может ли человек не думать? Почему «состояние недумания» так ценится в восточных культурах?

— Известная игра в «не думать про белую обезьяну» показывает, что эта обезьяна не отстанет от вас, пока вы не смените тему. Иными словами, невозможно не думать по инструкции. А если ничто не тревожит? Представьте, вы в отпуске, в шезлонге, шум прибоя или шелест листвы… Можно ни о чем и не думать.

Ведь все в организме функционально: мышление — это не излишество в конструкции мозга, оно необходимо для конкретных задач. Если на данный момент нет таких задач — незачем тратить мысли. При этом вы бодрствуете, осознаете себя, но просто созерцаете бытие.

У каждого такое бывает. Вспомните, как вы выходите из такого состояния — как из приятного путешествия, с какой-то свежестью в настроении, с неожиданными планами. Наша с вами проблема в том, что такие состояния в обычной жизни чрезвычайно редки, нам некогда остановиться и побыть наедине с собой. А вот в восточных культурах такие состояния — просто жизненная установка.

С чего начиналось сознание

— Когда у людей на эволюционном пути появилось сознание и зачем оно было нужно? Как эти изменения выразились в физиологии мозга?

— Это очень трудный вопрос, прежде всего потому, что непонятно, что такое сознание. Немножко упрощая, можно сказать, что сознание — это осведомленность о себе. Знают ли о себе кузнечики, крокодилы и попугаи? Собаки и обезьяны? Ну да, они прекрасно освоились в своей среде, знают все, что им надо для комфортной жизни. Но включены ли они сами как персонажи в эту освоенную ими реальность? Зоопсихологи находят у некоторых животных признаки любования собой, пример тому евразийские сороки. Если закрепить на их перьях контрастные цветные наклейки, то, глядя на свое отражение в зеркале, сороки пытаются удалить метку. Значит, посредством зеркала они не только осведомлены о своем существовании, но даже о том, что на оперении какой-то непорядок. А новокаледонские вороны с помощью высоко поднятого зеркала даже обнаруживают пищу в углублениях у себя за спиной. Между тем у птиц большие полушария мозга еще не покрылись корковым слоем нервных клеток, которым так гордится человек! Как видно, даже у существ без коры самоидентификация используется для дела. Может, это и есть зачатки сознания? Что касается людей, то настоящее человеческое сознание, по-видимому, появилось только у Хомо сапиенс одновременно (или вследствие) с появлением языковой коммуникации и развитой речи, может, более 100–200 тысяч лет назад.

Полноценная идентификация себя, конечно, была революционным достижением эволюции в конструировании мозга. По сути дела, именно в связи с этим приматы из особей превратились в личности, в человека. Возникли стратегии самосовершенствования. На этой основе появилось не только сознание, но и разум, то есть способность к познанию уже не только окружающего мира, но и самого себя и своей связи с этим окружающим миром. В свое время это, может быть, даже подстегнуло эволюцию в отношении ускоренного развития мозга, так как естественный отбор стал возможен не только в отношении способности к выработке все более сложных навыков, но и в отношении способности к познанию закономерностей окружающего мира.

Не исключено, что познавательная активность современного человека стала даже избыточной по отношению к его биологическим потребностям. Но, очевидно, она необходима для самореализации в этом мире, для движения ко все большему пониманию себя и своего предназначения.

— Вы однажды сказали: мы создали информационный мир, на восприятие которого возможности мозга не были рассчитаны…

— Мозг человека достиг эволюционного совершенства 40–50 тысяч лет назад, когда человек еще жил в пещерах, но уже был разумным. Ему уже не надо было биологически подстраиваться под условия среды обитания, он ими, условиями, управлял: владел огнем и орудиями труда, эффективно добывал пищу, строил жилища и т.д. В племени уже находилось место всем: и слабым, и сильным, и умным, и глупым. Естественный отбор в этом направлении перестал работать. Поэтому мы сейчас являемся носителями мозга, «рассчитанного» на пещерные времена. Кстати, в те времена, чтобы выжить, надо было проявлять максимум смекалки и сообразительности. Потому, наверное, десятки тысяч лет мозг человека отлично справлялся с вызовами каждого нового времени.

Проблемы для мозга стали возникать, когда сама среда обитания человека стала превращаться в искусственную, все более оторванную от биологической сущности человека, когда основным продуктом его деятельности и потребления все более становятся информационные потоки. Избыточная информация неминуемо перегружает и повреждает аналитические ресурсы мозга, так как по своей природе он настроен анализировать все, что поступает через органы чувств. Нам, по сути, нужен новый эволюционный рывок, но, как мы знаем, это дело на миллионы лет. Поэтому нужно как-то побыстрее приспособиться к цифровому миру. Один из путей: разработка технологий для управляемого непосредственно от мозга человека искусственного интеллекта, который позволит ему резко сбросить информационные нагрузки.

Почему мысли не считываются

— Можно ли сказать, что ученые уже близки к чтению мыслей и сознания как такового? Какими методами это достигается?

— Как мы уже говорили, каждому движению руки или каждой мысли сопутствует активация уникальной композиции нервных клеток, которая, по сути, является кодом двигательного или мысленного действия. Поэтому прочитать мысль прямо из мозга — это значит расшифровать ее нейронный код. А где на самом деле взять коды для трансляции нервных импульсов в мысль? В каждой паре нервных клеток эти коды формировались индивидуально в ходе многочисленных тренировок на протяжении жизни. К каким нервным клеткам из 86 миллиардов в мозгу человека надо подключать сенсоры и какими драйверами декодировать нервные импульсы чтобы подслушать собственно мысли?

Дело усложняется еще и тем, что коды общения нервных клеток постоянно меняются, и не для сохранения секретности, но в силу непрерывного обогащения нервных сетей новыми сведениями и даже собственными мыслями. Кроме того, одни и те же формулировки мыслей, одна и та же композиция слов — «мама мыла раму» — могут иметь множество смыслов. Для расшифровки этих смыслов потребуется декодировать не только эти три слова, но и весь контекст, иначе мысль правильно не понять. Получается, что даже теоретически задача чтения мыслей напрямую из мозга представляется неразрешимой. Однако шансы прочитать если не мысли, то хотя бы намерения человека у психофизиологов все-таки есть.

— С помощью нейроинтерфейсов, которые вы разрабатываете в своей лаборатории, можно регистрировать сигналы мозга. А нельзя ли с помощью таких нейроинтерфейсов прочитать мысли?

— Начнем с того, что регистрировать биопотенциалы мозга прямо с кожной поверхности головы нейрофизиологи научились почти 100 лет назад. Это всем известный метод электроэнцефалографии, или ЭЭГ. Но ЭЭГ — это усредненные значения электрической активности сотен тысяч нервных клеток. Это, если хотите, как сигнал микрофона над многолюдным митингом. Тем не менее, даже если не слышно отдельных голосов, характеристики голосового шума могут подсказать состояние толпы, определить, агрессия ею правит или веселье. На этом основании метод ЭЭГ широко используется для диагностики, например, патологических состояний мозга и вообще для исследований механизмов мозга.

— А что если ЭЭГ использовать не для диагностики, а для расшифровки пусть не мыслей, а намерений человека к какому-то действию? Ведь когда мы протягиваем руку к переключателю света, у нас нет мысли: «Я хочу нажать кнопку», нас подтолкнуло к этому всего лишь неясно осознаваемое намерение…

— Намерения к движению рук и ног действительно удается определять по характерным изменениям в ЭЭГ. Их можно научиться автоматически детектировать и превращать в команды для исполнительных устройств, заранее договорившись с оператором, что, например, намерение к движению левой руки выключает свет, а правой руки — включает телевизор. Вот вам и нейрокомпьютерный интерфейс. При этом никакой магии и никакого чтения мыслей! До чтения мыслей нейроинтерфейсам так же далеко, как до расшифровки межнейронных кодов. «Подсмотреть», как на ЭЭГ будут выглядеть сигналы мозга, если речь идет не о движениях тела, а о каких-то объектах, например о фруктах, об автомобилях и т.д., оказалось практически непосильной задачей.

Наибольший «урожай» приносит метод МРТ: американские исследователи Джек Галлант и Синдзи Нисимото из Университета в Беркли еще в 2011 году показали, что по картам распределения мозгового кровотока можно распознавать не только задуманные испытуемым простые объекты, но и кадры фильма, которые он просматривает в данный момент. Аналогичным образом тот же Галлант в 2016-м построил семантическую карту мозга, согласно которой две трети мозга, как оказалось, «расписаны» под слова 12 смысловых категорий. Иначе говоря, было показано, что словам каждого определенного смысла, например «еда», «родительские отношения» и т.д., соответствует уникальная схема активации областей головного мозга. Это значит, что по картам активации областей мозга можно судить, какая именно в данный момент семантическая категория используется мыслительным процессом. Но, очевидно, саму мысль такой технологией поймать не удастся.

— Какие самые интересные достижения были сделаны у вас в лаборатории в последнее время?

— Весьма долго мы трудились над созданием нейроинтерфейса, который позволил бы человеку без голоса и движений набирать текст на экране компьютера. Речь не о чтении мыслей, а все о том же подсматривании в ЭЭГ признаков, когда человек задумывает ту или иную букву. Это, увы, никому не удалось. Но американские ученые Фарвел и Дончин более 30 лет назад нашли другой ход: они нарисовали на экране все буквы алфавита и в быстром темпе подсвечивали каждую букву в случайном порядке. Оказалось, что отклик ЭЭГ на подсветку буквы, интересующей оператора в данный момент, отличался от всех остальных. Далее дело техники: быстро определить эту уникальную реакцию и набрать на экране соответствующую ей букву. Так буква за буквой можно набрать целый текст. Опять-таки без чтения мыслей!

Но когда сделали лабораторное тестирование так называемого наборщика букв, дело решили бросить, так как надежность и скорость набора оставляли желать лучшего: было до 30 процентов ошибок и всего 4–5 букв в минуту. Мы довели эту технологию до возможного совершенства: надежность — менее 5 процентов ошибок, правда, скорость — до 10–12 букв в минуту. Но мы делали эту технологию не для здоровых людей, а для тех, кто страдает тяжелыми расстройствами речи и движений после инсульта и нейротравм. Впервые в мире эта технология дошла до реальных пользователей: 500 первых комплектов «НейроЧат» — так назван наш продукт — сейчас находятся в больницах и у реальных пользователей, которым крайне нужна коммуникация с внешним миром. Первую демонстрацию «НейроЧата» провели в реабилитационном госпитале в Лос-Анджелесе, где пациентка с помощью нашего нейроинтерфейса общалась с пациентом из реабилитационной клиники в Москве, также снабженным этим нейроинтерфейсом.

В ближайшей перспективе — перенос нейроинтерфейсных технологий в виртуальную реальность, объекты которой будут управляться мысленными усилиями. Что это будет: новое поколение компьютерных игр или тренажер умственных навыков,— покажут текущие разработки. А далее открывается путь к так называемым нейроинтерфейсам 6.0: мозг человека посредством нейроинтерфейсов нового поколения будет связан с модулями искусственного интеллекта. Тут уже трудно сделать прогноз, но, возможно, нейрофизиологам и компьютерщикам уже не придется трудиться над дешифраторами ЭЭГ: при удачном построении канала оба агента на линии «мозг — искусственный интеллект» придут к созданию своего собственного кода общения.

— Когда говорят, что мы используем возможности мозга на 10 процентов, что имеется в виду? И откуда взялась эта странная цифра?

— Если речь идет об использовании всего 10 процентов нервных клеток мозга, то это просто журналистский миф. Эволюция не оставляет в организме ничего лишнего, что может тратить его энергию без пользы. Тем более это верно для мозга, составляющего всего 2 процента веса человека, но «съедающего» в активном состоянии до 25 процентов энергии всего тела. Все 100 процентов нервных клеток эксплуатируются мозгом всегда. А вот если говорить о потенциальных интеллектуальных возможностях мозга, то здесь у всех людей получается по-разному. Чем больше человек накапливает систематизированных знаний, чем больше их эксплуатирует для получения новых интеллектуальных продуктов, тем более продуктивно используются всегда работающие 100 процентов нервных клеток его мозга.

— Как вы относитесь к движению биохакинга, когда состоятельные люди пытаются отодвинуть старение с помощью различных средств и методов?

— Биохакинг бывает разный. Если речь идет об усовершенствовании органов и систем организма вне их биологической сущности — то отрицательно, точно так же, как к апгрейду мозга. И логика тут очевидна: в общем случае внесение изменений в элемент системы неминуемо вызовет нарушения в функционировании этой системы. А если биохакинг понимать как исправление недостатков естественной биологической и психической жизни человека в связи с его неправильным питанием и поведением, в связи с генетическими ошибками, кризисами здоровья и прочими факторами, мешающими полноценному проявлению эволюционно обусловленных возможностей человека, то он должен стать делом первостепенной важности.

— А как выотноситесь к идее крионики — заморозки человека для жизни через столетия? Что при этом произойдет с мозгом и сознанием?

— Идея заморозки-разморозки мозга с надеждой на его полноценное возвращение к жизни, по крайней мере, не выдерживает критики. В отличие от компьютера мозгу неоткуда будет загрузить слетевшие «программы» его работы, накопленную за годы жизни память, выработанные навыки и приобретенные знания. Между тем в живом мозгу все это хранится не в «постоянной памяти», как в компьютере, а в непрерывно работающих гигантских сетях естественных нервных клеток. Даже временное выключение корковых нервных клеток при наркозе с полным сохранением их жизнедеятельности приводит к необратимым когнитивным повреждениям. Что тогда говорить о тотальной остановке мозга, да еще с заморозкой?!

Психотропные свойства препаратов мелатонина в эксперименте и клинике uMEDp

В статье рассматривается природа мелатонина и обсуждается его место в эволюции клеток растений и животных на Земле. Основное внимание уделяется рецепторам мелатонина 1 и 2, которые расположены в участках головного мозга, ответственных за сон и бодрствование. Анализируется вклад рецепторов мелатонина и других рецепторов центральной нервной системы в развитие бодрствования, медленноволнового и быстрого сна. Сравниваются эффекты препаратов мелатонина, показанные в экспериментальных исследованиях и обнаруженные в клинической практике. Обсуждаются перспективы гипнотиков на основе препаратов мелатонина.

Эволюционные аспекты

Мелатонин, или N-ацетил-5-метокситриптамин (C13h26N2O2), по химической структуре моноамин, который относится к классу индолов, появился на Земле более 3,5 млрд лет назад, задолго до начала эпохи бактерий. О древности этого вещества свидетельствует широкая представленность мелатонина у альфа-протео- и цианобактерий. Согласно эндосимбиотической теории, предки альфа-протео- и цианобактерий, содержащие мелатонин, в ходе эволюции послужили пищей для примитивных эукариотов. Однако в результате ряда превращений сложился симбиоз, в котором протобактерии с мелатонином взяли на себя функции митохондрий, а цианобактерии с мелатонином – хлоропластов [1]. По всей вероятности, первая функция мелатонина была связана с нейтрализацией свободных радикалов для защиты клеток от окисления [2] после повышения концентрации кислорода в атмосфере Земли около 2,5 млрд лет назад [3]. При этом вновь образованные органеллы (как митохондрии, так и хлоропласты) сохранили функцию продуцирования мелатонина. Именно поэтому все живые организмы на Земле на клеточном уровне обладают способностью синтезировать мелатонин в митохондриях (растения и животные) или хлоропласте (только растения) [1, 4]. Впоследствии первые дали начало эволюции клеток животного царства, а вторые – клеток растительного царства.

В отличие от одноклеточных, где фотопериодизм непосредственно определяет выработку мелатонина и метаболизм клетки, многоклеточные, значительная часть клеток которых не доступна для света, нуждались в веществе, молекулы которого взяли бы на себя функцию информирования о фотопериодических изменениях в окружающей среде. Мелатонин, способный синтезироваться в митохондриях всех клеток, стал соединением, определяющим суточную динамику метаболизма и реализацию многих физиологических функций организма в зависимости от изменений освещенности среды [5]. Пока что не совсем понятно, как это реализуется у беспозвоночных животных [6]. Но у позвоночных в результате эволюции нервной системы образовался эпифиз [7, 8], контролирующий централизованную выработку мелатонина в организме. Централизованная выработка мелатонина сделала адаптацию многоклеточных хладнокровных к суточному ритму более эффективной за счет возможности поддержания активного состояния организма днем и развития оцепенения организма ночью. До наших дней сохранились некоторые низшие позвоночные, у которых при смене дневной активности ночным покоем свет по-прежнему может непосредственно влиять на функционирование эпифиза [8, 9].

Как у растений, так и у животных мелатонин синтезируется из аминокислоты триптофана. Но если растения в ходе эволюции сохранили способность синтезировать триптофан [10], то животные ее потеряли. Теперь они получают триптофан только с пищей. В пищеварительном тракте животных триптофан гидроксилируется до 5-гидрокситриптофана, который затем декарбогидроксилируется с образованием серотонина при участии ферментов триптофангидроксилазы, декарбоксилазы ароматических аминокислот, арилалкиламин N-ацетилтрансферазы (серотонин N-ацетилтрансферазы), гидроксииндол-О-метилтрансферазы [11].

У позвоночных свет, попадая на сетчатку глаза, инициирует нервные импульсы, которые по ретино-гипоталамическому тракту поступают в супрахиазматические ядра гипоталамуса, а от них к нейронам верхнего шейного ганглия. Ответы ганглиев спинного мозга возвращаются в эпифиз, где в темное время суток при участии норадреналина формируется эндокринный ответ, в процессе которого вырабатывается около 80% мелатонина [12]. Интересно, что нейроны супрахиазматических ядер и клетки эпифиза функционируют реципрокно: когда первые активированы, вторые заторможены. Смена их активности лежит в основе так называемых биологических часов – осциллятора, который определяет посредством уровня мелатонина суточную цикличность, а также участвует в регуляции сезонных изменений цикличности организма. Однако существует мнение, что регуляции суточных и сезонных ритмов – это разные, хотя и связанные друг с другом процессы [13].

В ходе дальнейшей эволюции благодаря возникновению теплокровности и терморегуляции, а кроме того, усложнению нервной системы на смену циклу «покой – активность» пришел цикл «сон – бодрствование», когда чередование медленного и быстрого сна сменялось бодрствованием, а у мелатонина появилась возможность значительно расширить свои функции [14]. У млекопитающих с помощью рецепторного аппарата и регуляторных пептидов мелатонин выполняет роль нетипичного гормона. Он, действуя через рецептор-зависимые и рецептор-независимые процессы, участвует в организации сезонных ритмов, формировании иммунного ответа, поддержании онкологического статуса и реализации многих других функций [12]. В то же время мелатонин сохранил за собой во многом без участия рецепторов антиоксидантные защитные свойства на клеточном уровне, необходимые для регуляции митохондриальной активности, противовоспалительных реакций, профилактики апоптоза и замедления возрастных процессов [8, 15, 16].

Роль рецепторов мелатонина в регуляции сна

В метаболизме мелатонина важную роль играют G-белки, с которыми сопряжены рецепторы МТ1 и МТ2. Недавно было обнаружено, что деятельность рецептора МТ1 связана не только с клеточной мембраной, но и с оболочкой митохондрий [17]. Вероятно, это позволяет мелатонину из митохондриального матрикса взаимодействовать с рецепторами МТ1, расположенными на мембране клетки. По всей видимости, мелатонин, синтезированный в митохондриях, через этот рецептор-опосредованный путь управляет высвобождением цитохрома, что важно для контроля апоптоза клетки.

Помимо рецепторов МТ1 и МТ2 найден также третий тип мембранных молекул, имеющих сайт связывания с мелатонином, – хинонредуктаза 2. Иногда его называют рецептором МТ3. Пожалуй, это не совсем верно, поскольку хинонредуктаза 2 сама не участвует в запуске сигнальных путей регуляции мелатонина. Ее локализация пока не установлена точно. В качестве кандидатов рассматриваются цилиарное тело, трабекулярная сеть и др. Не до конца ясен и механизм ее функционирования, который, похоже, имеет отношение к уменьшению окислительного повреждения клеточных структур [18].

Открыты рецепторы мелатонина в ядрах клеток. В них главная роль отводится ретиноевой кислоте. Если раньше соединения ретиноевой кислоты ROR-альфа и ROR-бета относили к группе ретиноидных/тиреоидных гормональных рецепторов, то теперь доказано, что мелатонин тормозит экспрессию ROR-альфа за счет модуляции Ca²⁺ со снижением транскрипционных и посттрансляционных факторов ROR-альфа. Стало понятно, что мелатонин, связываясь с МТ1- или МТ2-рецепторами, активирует каскады рецепторов ретиноевой кислоты. Однако есть еще один путь регуляции этой кислоты. Как выяснилось, мелатонин способен изменять концентрацию внутриклеточного кальция при связывании с рецепторами МТ1 и МТ2 или напрямую с кальмодулином. А в последние годы открываются все новые и новые гены, экспрессию которых регулирует мелатонин. Только в тканях сердца обнаружено 212 генов: у 146 экспрессия под действием мелатонина усиливается, а у 66 – ослабляется [18].

Установлено, что мелатонин контролирует спокойное бодрствование, переход ко сну, а также переключение и развитие как медленного, так и быстрого сна [14]. Все это осуществляется при помощи рецепторного аппарата, хотя дифференциальная роль его отдельных рецепторов до сих пор остается неопределенной. Трудность заключается в том, что рецепторы мелатонина есть во многих областях и структурах мозга, которые вовлекаются в реализацию разных физиологических функций, связанных со сном и не только [19]. В частности, рецепторы МТ2 локализованы в ретикулярном таламусе (его неспецифической области) и задействованы в развитии медленноволнового сна. Кроме того, рецепторы МТ2 есть в черной субстанции, супраоптическом ядре, красном ядре и областях гиппокампа CA2, CA3, CA, супрахиазматических ядрах. Тогда как рецепторы MT1 располагаются в синем пятне, дорсальном ядре и областях гиппокампа CA2 и CA3, а также в супрахиазматических ядрах [19].

Проводились опыты на мышах с нокаутированием генов, контролирующих рецепторы мелатонина. Выключение рецепторов МТ2 привело к избирательному нарушению медленноволнового сна с увеличением представленности бодрствования, а выключение рецепторов MT1 – к нарушению быстрого сна с возрастанием представленности медленного сна. Следовательно, можно говорить о противоположных эффектах рецепторов MT1 и МТ2 в организации сна. При этом вследствие выключения обоих рецепторов представленность бодрствования росла без особого изменения структуры сна. Это хорошо согласуется с данными клинических наблюдений о том, что препараты мелатонина, связывающие оба типа рецепторов, сокращают время перехода ко сну, но не оказывают существенного воздействия на продолжительность и архитектуру сна [20, 21]. Таким образом, преимущество мелатонина в лечении инсомнии было менее очевидным по сравнению с другими фармакологическими агентами. Именно поэтому рамелтеон, агонист MT1- и MT2-рецепторов, не влияющий на общую продолжительность сна и глубину медленноволнового сна, был одобрен Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США только для лечения инсомнии с трудностями засыпания.

Поддержание бодрствования происходит при участии рецепторов МТ1 и МТ2 (с приоритетом МТ1) в целом ряде областей и структур головного мозга [21]. При этом восходящая импульсация вызывает десинхронизацию большинства нейронов коры больших полушарий, что отражается в гамма- и низкочастотной тета-активности на электроэнцефалограмме. А переход ко сну у млекопитающих и человека зависит, с одной стороны, от внутренних циркадианных ритмов, а с другой – от изменений светотеневой обстановки окружающей среды [14]. Участки мозга с рецепторами МТ1 и МТ2 управляются супрахиазматическими ядрами, в которые через зрительный нерв и нейроны хиазмы приходят сигналы от клеток сетчатки. Посредством рецепторов MT1 и MT2 [19, 21] сигналы проецируются в паравентрикулярное ядро, после чего через симпатические волокна информация о наступлении темноты попадает в эпифиз, где запускается синтез мелатонина. Затем мелатонин стимулирует рецепторы МТ2 в генерирующих медленный сон областях мозга: ретикулярном неспецифическом таламусе, преоптических областях гипоталамуса, вентролатеральной преоптической области и медиальном преоптическом ядре. Разряды нейронов вентролатеральной преоптической области во время медленного сна не только угнетают активность нейронов орексинергической системы, поддерживающих бодрствование, но и высвобождают тормозные нейротрансмиттеры, в частности гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) и галанин [21, 22]. Важная роль в развитии быстрого сна с движениями глаз отводится неспецифическому ретикулярному таламусу, нарушение функционирования которого наблюдается у пациентов с фатальной семейной инсомнией [23]. Пачки нейронных разрядов из неспецифического ретикулярного таламуса, богатого рецепторами МТ2, проецируются в кору больших полушарий и запускают сигма-веретена в электроэнцефалограмме, характерные для неглубокого медленного сна. В отличие от медленного сна в быстром сне активируются преимущественно холинергические нейроны, расположенные в латеродорзальном и педункулопонтинном тегментуме. Активность этих нервных клеток при участии рецептора МТ1 инициирует очаги возбуждения в коре мозга и способствует развитию атонии за счет тормозного влияния ГАМК и глицина на двигательные нейроны. Импульсация клеток латеродорзального и педункулопонтинного тегментума посредством ацетилхолина приводит к деполяризации нейронов неспецифического таламуса, что по восходящим коллатералям способствует активации участков коры, связанных с быстрым сном и сновидениями [21, 24]. Во время быстрого сна наиболее активны сублатеральное ядро, базальный передний мозг и латеральный тегментум, богатый ацетилхолиновыми рецепторами, а также нейроны вентромедиального продолговатого мозга. Причем передний базальный мозг активен во время не только быстрого сна, но и бодрствования, однако он полностью заторможен в период медленного сна. К сожалению, до сих пор окончательно не ясно, каким образом в течение ночи чередуются периоды медленного и быстрого сна.

Агонисты мелатониновых рецепторов

Агомелатин, агонист рецепторов MT1 и MT2, так же, как и мелатонин, тормозит функционирование нейронов супрахиазматического ядра [25]. Поскольку агомелатин имеет низкое сродство к рецепторам серотонина, полагают, что его эффекты обусловлены антагонизмом к 5-HT2C-рецепторам. Постоянное введение агомелатина животным способствовало дозозависимому повышению уровней дофамина и норадреналина в лобной коре, но без оказания какого-либо влияния на уровень серотонина [21]. Как и многие другие антидепрессанты, агомелатин увеличивает экспрессию матричной РНК и усиливает нейрогенез, особенно в области гиппокампа [26]. Как было установлено, агомелатин, введенный в начале темной фазы суток, не вызывал никаких изменений в электроэнцефалограмме крыс. Однако если агомелатин вводили незадолго до темноты (10 и 40 мг/кг), то в течение последующих трех часов представленность медленного и быстрого сна возрастала, а продолжительность бодрствования сокращалась [27].

Пожилые люди более восприимчивы к агомелатину, и женщины в большей степени, чем мужчины. Показатели площади под фармакокинетической кривой «концентрация – время» (AUC) и максимальной концентрации вещества в крови (Cmax) у пациентов старше 75 лет были в 4 и 13 раз выше, чем у пациентов моложе 75 лет [21]. Агомелатин метаболизируется в основном посредством печеночного цитохрома CYP1A2, и его полиморфизм серьезно влияет на фармакокинетику препарата.

Результаты исследования агомелатина в отношении инсомнии не полны. А вот применение агомелатина при депрессии изучалось. Выяснилось, что агомелатин по сравнению с сертралином существенно сокращает время, необходимое для засыпания, повышает эффективность сна, а также значительно ослабляет проявления депрессии и тревоги. Кроме того, агомелатин увеличивает продолжительность медленноволнового сна, без снижения представленности быстрого сна и изменения структуры сна. Все это говорит о том, что препарат мелатонинового ряда агомелатин по эффективности превосходит другие антидепрессанты по уменьшению латентности сна и улучшению его качества у пациентов с тяжелыми депрессивными расстройствами. К сожалению, агомелатин не всегда эффективен в лечении инсомнических расстройств [21].

Препараты мелатонина

Следует отметить, что эффективность препаратов мелатонина в отношении улучшения сна была неоднократно подтверждена результатами метаанализов, выполненных на солидном клиническом материале. В одной из таких работ, обобщившей 19 исследований (n = 1863), показаны существенное сокращение времени засыпания, увеличение продолжительности и улучшение качества ночного сна у пациентов с первичной инсомнией разных возрастов [28]. При этом наращивание дозы мелатонина однозначно повышало эффект его влияния на латентность, продолжительность и качество сна. Эти данные свидетельствуют о том, что привыкания к препаратам мелатонина не возникло, хотя ранее оно было обнаружено у бензодиазепинов и других гипнотиков. И самое главное, несмотря на то что эффект препаратов мелатонина несколько ниже такового традиционно используемых в лечении инсомнии лекарственных средств, в отличие от них продолжительное применение препаратов мелатонина не отягощено нежелательными явлениями [29–31].

Соннован. Один из препаратов мелатонина, доступных в России (производство ЗАО «Канонфарма Продакшн»). Обладает адаптогенным эффектом, рекомендован при нарушениях засыпания, проблемах с поддержанием сна и его цикличностью. Как и другие препараты мелатонина, Соннован повышает активность ГАМК в среднем мозге и гипоталамусе, оказывая тормозное влияние на функционирование нейронов коры больших полушарий и клеток других составляющих центральной нервной системы. Влияя на ГАМК- и серотонинергические механизмы, Соннован способствует нормализации сна. Помимо этого у Соннована есть еще одно ценное качество: он помогает организму адаптироваться к быстрой смене часовых поясов и снижает вероятность стрессовых реакций.

Рамелтеон (препарат не зарегистрирован в России). Сильнодействующий и высокоселективный агонист рецепторов MT1 и MT2 со сродством к ним в 3–16 раз выше, чем у мелатонина [32]. При этом его сродство к MT2 в восемь раз ниже, чем к MT1 [33]. По-видимому, высокий гипнотический эффект рамелтеона обусловлен мощным агонизмом к рецепторам мелатонина. К тому же он не проявляет сродства к бензодиазепиновым рецепторам, рецепторам допамина, опиатным рецепторам, ионным каналам и не воздействует на активность различных ферментов. В экспериментах на крысах и обезьянах показано, что рамелтеон уменьшал латентность сна, не изменяя его общую продолжительность, хотя у кошек рамелтеон приводил к увеличению продолжительности сна. Согласно результатам метаанализа, рамелтеон эффективно снижал субъективное время ожидания сна при первичной инсомнии, однако на общее время сна он практически не влиял [34]. Рамелтеон одобрен Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США для лечения инсомнии, характеризующейся проблемами с началом сна.

Тасимелтеон (препарат не зарегистрирован в России). Избирательный агонист к рецепторам МТ1 и МТ2, первый гипнотик, рекомендованный для слепых пациентов. Предназначен для лечения синдрома не 24-часового цикла «сон – бодрствование» у этой категории больных [35]. Тасимелтеон обладает сравнимым с мелатонином действием по отношению к рецептору МТ1, при этом его сродство к МТ2 в 2,1–4,4 раза выше, чем к МТ1 [33]. Тасимелтеон уменьшает латентность сна и увеличивает его эффективность у незрячих пациентов по сравнению с плацебо, смещая пик мелатонина в плазме крови на более ранний час. Известны результаты всего одного клинического исследования, согласно которому прием тасимелтеона в дозах 20 и 50 мг/кг вызывал снижение латентности сна у слепых пациентов, страдающих первичной инсомнией. Иначе говоря, пока нет достаточно данных, свидетельствующих об уменьшении латентности сна у незрячих пациентов с первичной инсомнией на фоне приема тасимелтеона.

Пиромелатин (препарат не зарегистрирован в России). Новое интересное средство, которое сочетает агонистическую активность в отношении рецепторов мелатонина 1 и 2 с агонизмом в отношении рецепторов серотонина 1A/1D [36]. Поэтому пиромелатин ведет себя и как гипнотик, и как антиноцицептивный препарат. Это было доказано в экспериментах на мышах с частичной перевязкой седалищного нерва под электроэнцефалографическим контролем. Пиромелатин удлинял продолжительность сна и сокращал период бодрствования. При этом введение антагонистов к рецепторам мелатонина, антагониста рецептора 5-HT1A, а также антагониста опиатного рецептора полностью блокировало эффект пиромелатина. В клинической практике было показано, что лечение пиромелатином по 20 или 50 мг/кг ежедневно в течение четырех недель привело к значительному улучшению качества бодрствования после пробуждения, повышению эффективности сна и увеличению общего времени сна. В настоящее время накапливаются данные о безопасности и эффективности пиромелатина у пациентов с легкой формой болезни Альцгеймера. Кроме того, изучается потенциальная эффективность применения пиромелатина при множестве патологий, включая не только нарушения цикла «сон – бодрствование», но и синдром раздраженного кишечника, болезнь Альцгеймера в сочетании с другими недугами.

Препараты с избирательным влиянием на рецептор MT2

Как уже упоминалось ранее, в экспериментах на животных с выключением генов, контролирующих деятельность рецепторов МТ1, рецепторов МТ2, а затем обоих типов рецепторов, было показано, что эти рецепторы имеют противоположные, а в ряде случаев взаимодополняющие функции. В частности, деятельность рецептора МТ2 была связана с развитием медленноволнового сна, в то время как функционирование рецептора МТ1 укорачивало медленный и удлиняло быстрый сон [37]. В соответствии с этим были предприняты усилия по разработке новых селективных агонистов рецепторов МТ2 в качестве гипнотиков. Например, соединение UCM765 обладает большей аффинностью к рецептору МТ2, чем мелатонин, и имеет примерно в 100 раз более высокое сродство к рецептору MT2, чем к рецептору MT1, а соединение UCM924 также демонстрирует сродство к МТ2, в 300 раз более высокое, чем к МТ1. Оба соединения (и UCM765, и UCM924) увеличивают представленность медленноволнового сна, не влияя на быстрый сон и не сказываясь на общей структуре сна [37], а соединение UCM971, не меняя соотношение медленного, быстрого сна и бодрствования в течение суток, влияет на количество эпизодов сна [37]. Все это делает рецепторы МТ2 мишенью для гипнотиков нового поколения [38].

Другие области применения препаратов мелатонина

Мелатонин значительно лучше, чем классические антиоксиданты, противостоит свободнорадикальному повреждению биологических макромолекул, поскольку гидроксильный радикал атакует С2 атом индольного кольца молекулы мелатонина, а при взаимодействии с кислотой, которую продуцируют нейтрофилы в очаге воспаления, мелатонин подавляет образование кислорода [39]. В отличие от классических антиоксидантов мелатонин не только ингибирует свободные радикалы, но еще и регулирует экспрессию генов антиоксидантных ферментов, усиливая продукцию глутатиона и снижая утечку электронов из дыхательной цепи. Таким образом, мелатонин способствует синтезу аденозинтрифосфата, а торможение экспрессии генов NOS1 и NOS2 ослабляет влияние не только окислительного, но и нитрооксидного стресса. Тем самым мелатонин сохраняет выработку энергии в клетках и защищает ДНК от повреждения. В связи с этим мелатонин оказался весьма полезен при трансплантации. В экспериментах на животных с использованием раствора Томаса с мелатонином (0,1 ммоль/л) наблюдалось улучшение сердечной деятельности за счет более высокого содержания аденозинтрифосфата в тканях миокарда после 12-часовой гипотермии трансплантата, а также меньших проявлений (дистрофии и отека тканей, гранул в митохондриях) у крыс, которым вводился мелатонин, по сравнению с животными, которые его не получали [40].

Как оказалось, мелатонин (1 мг/кг) у крыс снижает побочные эффекты дексаметазона (0,01–0,04 мг/кг) вне зависимости от возраста животных и продолжительности введения кортикостероидов. Мелатонин ослабляет постишемическое повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера после экспериментального инсульта у мышей, уменьшая отек мозга. На модели животных с индуцированным канцерогенезом мелатонин угнетал возникновение и развитие опухолей в различных органах, что указывает на обширный спектр антионкологических эффектов мелатонина [41]. А в наблюдениях за больными после ишемического инсульта мелатонин положительно влиял на качество сна и общее состояние пациентов [42].

Результаты применения препаратов мелатонина при депрессии неоднозначны. Если одни исследователи говорят об эффективности мелатонина (от 0,25–0,3 до 50–100 мг/сут), то другие авторы настаивают на обратном [43]. Доказана связь шизофрении с повышенным уровнем мелатонина. Есть данные о том, что при шизофрении нарушена функция регуляции сна мелатонином [44]. В экспериментах на крысах, где индуцировались проявления шизофрении, отмечался терапевтический эффект мелатонина, что подтверждает рассмотренную гипотезу и вселяет надежду на перспективы моделирования на животных депрессии и болезни Альцгеймера [45].

Согласно данным экспериментов на мышах, мелатонин и неселективный агонист МТ2-рецепторов агомелатин обладают анксиолитической активностью [33]. Так, было выполнено сравнение эффектов мелатонина (20 мг/кг), диазепама (1 мг/кг) и селективного частичного агониста к МТ2-рецептору UCM765 (5–10–20 мг/кг). Поведение, связанное с тревогой, оценивали в тесте открытого поля, приподнятом крестообразном лабиринте и норковой камере. Оказалось, что мелатонин (20 мг/кг) запускал наиболее развернутый и продолжительный анксиолитический ответ по сравнению с другими препаратами. Если диазепам угнетал преимущественно двигательную активность грызунов, то мелатонин и агонист к МТ2-рецептору UCM765 продляли пребывание животных в открытом поле и центральной части крестообразного лабиринта. Хотя надо отметить, что влияния, оказываемые через рецептор МТ3, не сказывались на колебаниях суточной температуры тела ночных грызунов и не отражались на поведенческих маркерах тревожности [46]. А вот влияния через МТ2-рецептор увеличивали диапазон суточных колебаний температуры тела животных, особенно в темную фазу суток, а также снижали проявления тревожности животных. По мнению ряда авторов, все это привлекает внимание к рецептору МТ2 как потенциальной мишени для разработки не только новых гипнотиков, но и новых анксиолитических препаратов.

Заключение

За последние десятилетия сомнология шагнула далеко вперед. Благодаря появлению новых методов исследования была сделана серия открытий, касающихся понимания природы сна. Наконец стала ясна физиология нарколепсии, определены основные механизмы поддержания бодрствования, а также переходов к медленному и быстрому сну. Сформировались новые представления о функционировании нейронов и окружающих их глиальных клеток для избавления мозга от амилоидных белков во время сна. Постепенно раскрываются молекулярные тайны сна. Сегодня известны не только структуры мозга, ответственные за формирование сна, но и рецепторы и нейротрансмиттеры, участвующие во взаимодействии этих участков мозга. Благодаря применению методов оптогенетики уточняются молекулярные механизмы изменений в организме при смене дня ночью. Эксперименты на мышах с нокаутом генов, контролирующих функционирование специфических рецепторов, позволяют понять, какая роль им отводится в регуляции сна и какие молекулярные процессы участвуют в гомеостатических механизмах чередования бодрствования и сна. Параллельно в клинических исследованиях расширяются знания об архитектуре сна человека. Становится понятным, как меняется структура сна при различных заболеваниях, включая инсомнию, гиперсомнию, депрессивные расстройства, нейродегенеративные заболевания, посттравматические стрессы, а также какие лиганды селективных рецепторов способны улучшить качество сна [38].

К сожалению, несмотря на все достижения, при инсомнии до сих пор продолжают широко применяться бензодиазепины и устаревшие препараты, хотя их использование у возрастных пациентов связано с повышенным риском падения, получения травм и угрозы переломов. Причина кроется в том, что многие из бензодиазепинов и Z-препаратов в виде дженериков стоят дешевле инновационных снотворных препаратов [38]. Это затрудняет инвестиции исследовательских центров и фармакологических компаний в современную медицину сна. А клиницисты вынуждены прибегать к назначению не самых актуальных лекарств.

Самая острая ситуация сложилась на рынке препаратов для лечения инсомнии. Наиболее востребованы соединения с высокой эффективностью и долгосрочной безопасностью, которые не приводят к двигательным и когнитивным нарушениям на следующий день после приема. Кроме того, высока потребность в лекарствах, избирательно улучшающих сон при определенных заболеваниях. Именно такие препараты необходимы для персонифицированной медицины [38, 45].

Особый интерес для клинического применения представляют препараты мелатонинового ряда. Уникальность молекулы мелатонина обусловливает большие возможности по использованию препаратов мелатонина для лечения не только сомнологических патологий, но и других заболеваний. И этим возможности препаратов мелатонина далеко не исчерпаны. Конечно, для обнаружения новых свойств мелатонина необходимы тщательная дифференциальная диагностика и внимательный контроль протекания заболеваний, коморбидных с нарушениями сна. С каждым годом становится все очевиднее тот факт, что расстройства сна зачастую являются неотъемлемой частью, а не сопутствующим заболеванием таких патологий, как депрессия и болезнь Альцгеймера [45]. В условиях растущего старения населения, прогрессирующей урбанизации, всеобщего распространения гаджетов, которые отнимают часть ночного времени, исследования и разработка новых снотворных препаратов, в том числе мелатонинового ряда, приобретают приоритетное значение.

Статья подготовлена при поддержке фармацевтической компании «Канонфарма Продакшн» в ходе реализации государственного задания № АААА-А19-119011190176-7 (0256-2019-0037).

Зачёт по теме «Нервная система»

Нервная система

Вариант 1

Часть А

При выполнении заданий части А выберите один правильный ответ

А1. Нарушение дыхания у человека связано с функцией

1. мозжечка 3) моста

2. продолговатого мозга 4) спинного мозга

А2. У боксера внезапно возникло резкое ослабление зрения. Это произошло из-за травмы

1. височной части головы 3)Лобной части головы

2. Мозжечка 4)Затылочной области

А3. Контроль за выполнением условных рефлексов осуществляет:

1. Мозжечок 3) гипоталамус

2. Гипофиз 4)кора мозга

А4. Стабилизирует работу организма

1. парасимпатическая нервная система

2. соматическая нервная система

3. симпатическая нервная система

4. спинной мозг

А5. Эксперимент И.П. Павлова с мнимым кормлеием (наложение фистулы желудка вместе с перерезкой пищевода) доказал, что:

1)слюна отделяется рефлекторно

2) существует условный рефлекс на пищу

3) желудочный сок отделяется рефлекторно

4) в этих условиях желудочный сок не выделяется

А6. Книгу « Рефлексы головного мозга» написал

1. И.П.Павлов 3) И.М.Сеченов

2) Н.И.Пирогов 4) И.И.Мечников

А7. Отдел мозга, обеспечивающий координацию движений, называется

1. Ствол 3) кора мозга

2. Мозжечок 4) мозг

А8. Рефлекс представляет собой основу

1)передачи измененных признаков от родителей к потомству

2)наследственности организмов

3) нервной деятельности

4) эволюции человека

А9. Основу нервной деятельности человека составляют

1. Мышление 3) возбуждение

2. Рефлекс 4) рассудочная деятельность

А10.Нервным импульсом называют

1. электрическую волну, бегающую по нервному волокну

2. длинный отросток нейрона

3. процесс сокращения клетки

4. процесс, обеспечивающий торможение клетки-адресата

А11. пучки длинных отростков нейронов, покрытые соединительнотканной оболочкой и расположенные вне центральной нервной системы, образуют

1. нервы

2. мозжечок

3. спинной мозг

4. кору больших полушарий

А12..Структурной и функциональной единицей нервной системы считаю

1. нейрон

2. нервную ткань

3. нервные узлы

4. нервы

А13 В каком отделе головного мозг расположен центр вкуса:

1. коре больших полушарий 3) мозжечке

2. продолговатом мозге 4) среднем

Часть В

Выбери три правильных ответа в заданиях В1-В3

В 1. Рецепторы — это нервные окончания, которые

1. воспринимают информацию из внешней среды

2. воспринимают информацию из внутренней среды ‘

3. воспринимают возбуждение, передающееся к ним по
   двигательным нейронам

4. располагаются в исполнительном органе

5. преобразуют воспринимаемые раздражения в нервные импульсы

6. реализуют ответную реакцию организма на раздраже­ние из внешней и внутренней среды

Ответ: .

В2. Белое вещество переднего отдела головного мозга

1. образует его кору

2. расположено под корой

3. состоит из нервных волокон

4. образует подкорковые ядра

5. соединяет кору головного мозга с другими отделами го­ловного мозга и со спинным мозгом

6. выполняет функцию высшего анализатора сигналов от всех рецепторов тела

Ответ: .

В3. К центральной нервной системе относят

1. чувствительные нервы

2. спинной мозг

3. двигательные нервы

4. мозжечок

5. мост

6. нервные узлы

Ответ: .

В4. Установите соответствие между особенностями нервной и гуморальной регуляции.

А) осуществляется через кровь 1) нервная

Б) имеет рефлекторный характер 2) гуморальная

В) осуществляется с участием гормонов

Г) наиболее быстрый тип регуляции

Часть С

Прочитайте текст и выполните задания1-2

Вегетативная нервная система

Вегетативная нервная система, являясь частью нервной системы, регулирует пищеварение, кровообращение, дыхание, выделение, обмен веществ, а также согласует деятельность всех внутренних органов, приспосабливая их к нуждам организма. В вегетативной нервной системе выделяют два отдела – парасимпатический и симпатический, а в каждом из них центральную и периферическую части. Центры парасимпатической нервной системы представлены ядрами, находящимися в стволе головного мозга и крестцовом отделе спинного мозга. Нервные узлы парасимпатического отдела находятся непосредственного в органах или возле них. Парасимпатическую систему называют «системой отбоя». Она возвращает деятельность сердца в состояние покоя, снижает интенсивность обмена веществ и содержание сахара в крови, уменьшает давление крови в сосудах. Под ее влиянием дыхание становится более редким, а активность половой и пищеварительной систем повышается.

Центральные нейроны симпатического отдела в боковых рогах грудного сегмента спинного мозга. От них отходят короткие нервные волокна, заканчивающиеся за пределами спинного мозга. От них отходят короткие нервные волокна, заканчивающиеся за пределами спинного мозга в симпатических узлах, тянущихся в виде цепочек вдоль спинного мозга. От узлов берут начало другие, длинные нервные волокна, которые подходят ко всем внутренним органам, коже, кровеносным сосудам, потовым железам, органам чувств. Симпатический отдел называют «системой аварийных ситуаций». Под влиянием симпатической системы учащаются и усиливаются сокращение сердца, повышается кровяное давление, увеличивается содержание сахара в крови, суживаются кожные сосуды, и человек бледнеет, обостряется чувствительность.

С1. Представьте, что вы болеете за любимую футбольную команду и во время матча, который вы смотрите по телевизору, мама уговаривает вас поесть, так как вы давно не ели. Будете ли вы отказываться от еды? Объясните.

С2. Какая из частей вегетативной нервной системы обеспечивает поддержание гомеостаза? Ответ докажите.

С3. Найдите ошибки в приведенном тексте и объясните их

1. 1. Нервная система человека подразделяется на парасимпатическую и симпатическую. 2. Центральный отдел нервной системы состоит из головного и спинного мозга. 3. Единицей строения нервной ткани считается нефрон. 4. Головной мозг находится в мозговом отделе черепа и состоит из 4 отделов. 5. Спинной мозг выполняет проводниковую и аналитическую функции. 6. Он состоит из серого и белого вещества. 7. Серое вещество образовано телами нейронов, а белое – их отростками.

Вариант 2

При выполнении заданий части А выберите один правильный ответ

А1.. В коре больших полушарий головного мозга зрительный анализатор расположен

в области

1) височной 3) теменной

2) затылочной 4) лобной

А2.. В сером веществе спинного мозга расположены

1. тела вставочных и двигательных нейронов

2. длинные отростки двигательных нейронов

3. короткие отростки чувствительных нейронов

4. тела чувствительных нейронов

А3.. Центры условных рефлексов, в отличие от безусловных, расположены у человека в:

1) коре больших полушарий

2)продолговатом мозге

3. мозжечке

4. среднем мозге

А4. Угасание условного рефлекса при неподкреплении его безуслов­ным раздражителем является

1. безусловным торможением 3) рассудочным действием

2. условным торможением 4) осознанным поступком

А5. Систему нейронов, воспринимающих раздражения, проводящих нервные импульсы и обеспечивающих переработку информации, называют

1. нервным волокном

2. центральной нервной системой

3. нервом

4)анализатором

А6. Безусловные рефлексы человека и животных обеспечивают

1. приспособление организма к постоянным условиям среды

2. приспособление организма к новым внешним сигналам

3. освоение организмом новых двигательных умений

4. различение животными команд дрессировщика

А7. Безусловный рефлекс

1. передается по наследству

2. приобретается в процессе жизни

3. вырабатывается на определенные сигналы

4)лежит в основе различных внешних сигналов

А8. Игра на фортепиано управляется:

1. промежуточным мозгом 3) корой мозга

2. продолговатым мозгом 4) средним мозгом

А9. Болевые рецепторы кости располагаются:

1. красном мозге 3) желтом мозге

2. надкостнице 4) губчатом веществе

А10. Какой отдел ответственен за поддержание мышечного тонуса:

1. кора головного мозга 3) продолговатый мозг

2. мозжечок 4) мост

А11. Вегетативная нервная система участвует

1. в осуществлении произвольных движений

2. восприятии зрительных, слуховых и вкусовых раздражений

3. регуляции обмена веществ и работы внутренних органов

4. формировании звуков речи

А12. Какой отдел мозга получил у человека наибольшее развитие:

3. кора головного мозга 3) продолговатый мозг

4. мозжечок 4) мост

А13) Рефлекторная дуга заканчивается:

1. исполнительным органом 3) рецептором

2. чувствительным нейроном 4) вставочным нейроном

Часть В

Выбери три правильных ответа в заданиях В1-В3

В1. Условное торможение:

1)обеспечивает выполнение физиологических функций ор­ганизма

2)возникает при неподкреплении условного раздражите­
ля безусловным

3)не зависит от раздражителя

4)врожденное свойство организма

5)приобретенное свойство организма

6)возникает при появлении нового сильного раздражителя
Ответ: ———————————

В2. На звонок с урока

1. реагируют дети любого возраста одинаково

2. сходно реагируют дети школьного возраста

3. рефлекс приобретается в процессе жизни

4. рефлекс передается по наследству

5. рефлекс является врожденным

6)рефлекс не передается по наследству
Ответ:——————————-

В3. Продолговатый мозг участвует в регуляции:

1. работы эндокринных желез

2. дыхательных движений

3. координации движений

4. слюноотделения

5. температуры тела

6. работы сердца

Ответ——————————-

В4. Установите соответствие между отделом нервной системы и функцией

1. ослабляет сердцебиение А) симпатический отдел

2. усиливает сердечные сокращения Б) парасимпатический отдел

3. ослабляет выделение желудочного сока

4. усиливает перистальтику

5. сужает зрачок

6. расширяет зрачок

Ответ————————-

Часть С

С1. Каким образом у собаки вырабатывается условный рефлекс на команду « сидеть»?

Опишите ваши действия и объясните их.

С2. Чем можно объяснить, что люди, блестяще владеющие иностранным языком, могут через несколько лет его забыть?

С3. Найдите ошибки в тексте, исправьте их. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки и перепишите исправленные предложения.

1. 1. Вегетативная нервная система управляет работой внутренних органов. 2. Работа вегетативной нервной системы не подчиняется воле человека. 3. Основной отдел вегетативной нервной системы – это симпатическая нервная система. 4. Большинство внутренних органов подвержены только симпатическим влияниям. 5. Симпатическая нервная система активирует работу желудочно-кишечного тракта, сердца, органов дыхания, и выделения.

Часть А

А1. Назовите ученого, который открыл явление торможения в центральной нервной системе:

1. И.П.Павлов

2. И.М.Сеченов

3. И.И.Мечников

4. П.К.Анохин

5. Дж.Экклс

6. О.Леви

А2. Назовите те участки нервных клеток, скопления которых являются основным компонентом так называемого белого вещества спинного мозга:

1. аксоны

2. ядра нервных клеток

3. тела нервных клеток

4. дендриты.

А3. Назовите отросток нервной клетки, по мембране которого возбуждение перемещается с периферии к телу нервной клетки:

1. только аксон

2. только дендрит

3. аксон и дендрит

А4. Укажите безусловный рефлекс, нервный центр которого находится в среднем мозге:

1. чихание

2. мигательный

3. рефлекс рвоты

4. кашель

5. зрачковый

6. сосательный

А5. Назовите долю коры больших полушарий, в которой находится слуховая зона – центральный участок слухового анализатора:

1. лобная

2. теменная

3. затылочная

4. височная

А6. Сколько пар черепно-мозговых нервов отходит от головного мозга?

1) 8 3)11 5)20 7)31

2)10 4)12 6)23 8)46

А7. Назовите основной принцип работы нервной системы:

1. принцип опережающего отражения действительности

2. рефлекторный принцип

3. сигнальный принцип

4. принцип соответствия ответной реакции раздражителю.

А8. Каков в среднем диаметр спинного мозга взрослого человека?

1) 0,5см 3) 2 см

2) 1 см 4) 3 см.

А9. Назовите структуру, которая образована дугами позвонков позвоночника:

1. внутренняя полость кости

2. спинномозговой (центральный) какал

3. позвоночный канал

4. спинномозговая оболочка

5. позвоночный столб

А10. Назовите термин, которым обозначают полую структуру, находящуюся в центре спинного мозга:

1. желудочки мозга

2. спинномозговой (центральный) канал

3. позвоночный канал

4. рога

5. корешки

А11. Сколько аксонов может иметь одна нервная клетка?

1. только один

2. не более десяти

3. один-сто и более

А12. Укажите отдел головного мозга, имеющий так называемую кору:

1. мост

2. мозжечок (малый мозг)

3. средний мозг

4. продолговатый мозг

А13. Назовите отдел головного мозга, в котором различают такие участки, как чувствительные и двигательные зоны:

1. продолговатый мозг

2. средний мозг

3. промежуточный мозг

4. кора больших полушарий

В

В1. В состав нервных центров того или иного рефлекса входят нейроны определенного типа. Найдите эти нейроны среди ответов.

1. чувствительные

2. вставочные

3. двигательные (исполнительные)

В2. Для нервных клеток- нейронов – характерны некоторые особенности. Найдите эти особенности среди ответов.

1. имеют отростки: дендриты и аксоны

2. образуют многочисленные контакты с другими нервными клетками

3. очень высокий уровень обмена веществ

4. накапливают большие количества питательных веществ

5. очень высокая потребность в глюкозе

6. очень высокая потребность в кислороде.

В3. Одним из важнейших принципов работы нервной системы является рефлекторный принцип. Найдите проявления рефлекторного принципа деятельности нервной системы.

1. сокращение мышц – сгибателей в ответ на болевое раздражение кожи конечностей

2. непроизвольный поворот головы в сторону неожиданно раздавшегося сильного звука

3. выделение жидкости из слезных желез при раздражении роговицы глаза

4. сокращение мышц волос при сильном испуге

5. изменение диаметра зрачка при изменении освещенности

6. согласованность дыхательных движений и речи.

В4. При некоторых заболеваниях у человека нарушается проведение возбуждения из головного мозга в спинной, но в обратном направлении возбуждение проходит нормально. Укажите эти явления.

1. произвольные движения ноги

2. коленный рефлекс

3. безусловный рефлекс мочеиспускания

4. ощущение укола кожи.

С

С1. Кора полушарий головного мозга у большинства хордовых гладкая, а у млекопитающих, в том числе и у человека, имеет борозды и извилины. Какое это имеет значение?

С2. Прикоснувшись к горячему предмету, люди обычно отдергивают руку. Однако, при желании человек может заставить себя держать руку на этом предмете. Чем это можно объяснить?

С3. Сильный шум отрицательно влияет на нервную систему, вызывает переутомление, бессонницу, психические заболевания. Во всем мире ученые думают о защите человека от производственного и бытового шума. Какие меры вы можете предложить, чтобы уменьшить воздействие шума на человека?

Ключ

Вариант 1

С3. 1) ошибки содержатся в предложениях 1,3,4,5

3. 1. Нервная система подразделяется на центральную, нервную, периферическую. 2. Единицей нервной ткани является нейрон.

3. Головной мозг состоит из пяти отделов. 4. Спинной мозг не выполняет аналитическую функцию.

Вариант 2

Прилепина Ольга Викторовна,

учитель биологии МОУ Средняя

(полная) общеобразовательная

школа №10 города Юрги.

Инструкция по выполнению работы

Работа состоит из 3 частей, включающих заданий.

Часть 1 включает 11 заданий (А1 – А11). К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, один из которых верный.

Часть 2 содержит 3 задания (B1 – B3): 2 – с выбором трех верных ответов из пяти, 1- на соответствие.

Часть 3 содержит задания со свободным ответом (С). При выполнении которых надо дать ответ из одного -двух предложений, включающие элементы ответов.

Внимательно прочитайте каждое задание и предлагаемые варианты ответа, если они имеются. Отвечайте только после того, как вы поняли вопрос и проанализировали все варианты ответа.

Координация и регуляция.

1 вариант

Выберите один правильный ответ.

А-1) Все жизненные процессы в организме протекают под контролем систем:

а) кровеносной и лимфатической;

б) нервной и гуморальной;

в) нервной и кровеносной;

г) кровеносной и гуморальной.

А-2) Функция нервной системы :

а) накопление питательных веществ

б) регуляция функций организма

в) защита тканей и органов

г) движение организма

А-3) К центральной нервной системе относят:

а) головной и спинной мозг;

б) спинной мозг и нервные узлы;

в) нервные узлы и нервы;

г) нервы и нервные окончания.

А-4) Серое вещество головного мозга — это скопление:

а) дендритов; в) тел нервных клеток;

б) аксонов; г) окончаний нервных отростков.

А-5) От спинного мозга отходит:

а) 30 пар нервов

б) 28 пар нервов

в) 20 пар нервов

г) 31 пара нервов

А-6) В продолговатом мозге расположен центр:

а) координации

б) зрительный

в) дыхания

г) мочеиспускания

А-7) Вегетативная система:

а) стимулирует образование условных рефлексов

б) регулирует работу внутренних органов и обмен веществ

в) контролирует работу головного мозга

г) тормозит образование условных рефлексов

А-8) Симпатические нервы:

а) урежают ритм сердца, расширяют артерии

б) учащают ритм сердца, сужают артерии

в) учащают ритм сердца, расширяют артерии

г) урежают ритм сердца, сужают артерии

А-9) Тело чувствительного нейрона рефлекторной дуги находится в :

а) передних рогах серого вещества спинного мозга

б) задних рогах серого вещества спинного мозга.

в) боковых рогах серого вещества спинного мозга

г) в узлах, расположенных по обеим сторонам спинного мозга

А-10) Биологически активные вещества, вырабатываемые же­лезами внутренней секреции, поступают:

а) в кровь; в) в пищеварительную систему;

б) в лимфу; г) в выделительную систему.

А-11) Гормон поджелудочной железы инсулин влияет на обмен:

а) жиров; в) белков;

б) углеводов; г) минеральных веществ.

Выберите три правильных ответа.

В-1) Среди желез внутренней секреции:

а) потовые железы;

б) сальные железы;

в) щитовидная железа;

г) надпочечники;

д) гипофиз.

В-2) В стволовой части головного мозга выделяют следую­щие отделы:

а) полушария большого мозга;

б) средний мозг и промежуточный мозг;

в) продолговатый мозг;

г) мост;

д) мозжечок.

Приведите в соответствие(В-3).

Уровень выработки гипофизом Рост ребенка:

гормона роста:

1) недостаток гормона ; а) быстрый, приводящий к гигантизму;

2) избыток гормона. б) замедленный, приводящий к карли-

ковости.

Выберите правильные утверждения(С-1).

1) Безусловные рефлексы не передаются по наследству.

2) От спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов.

3) Рецепторы — это специальные чувствительные образо­вания, которые воспринимают раздражения из внутренней среды организма и внешней среды и преобразуют эти раз­дражения в нервные импульсы.

4) Тела двигательных нейронов находятся в задних рогах серого вещества спинного мозга.

5) Поверхность мозжечка имеет многочисленные борозды и извилины.

Впишите вместо точек нужное слово (или слова)С-2.

1) Гормон тироксин вырабатывается … … .

2) Недостаточное количество инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой, приводит к развитию такого за­болевания, как … .

3) Зрительная зона находится в … доле полушарий боль­шого мозга.

| Ответьте на вопрос(С-3).

Какой процент от общей массы тела приходится на голов­ной мозг?

2 вариант.

Выберите один правильный ответ.

А-1) Регуляция и координация всех жизненных отправлений организма обеспечивается системами:

а) гуморальной и кровеносной;

б) кровеносной и нервной;

в) нервной и дыхательной;

г) гуморальной и нервной.

А-2) Нервная ткань включает:

а) нейроны и нейроглию;

б) только нейроны;

в) только нейроглию.

А-3) Соматическая нервная система иннервирует:

а) скелетную мускулатуру и кожу;

б) кожу и желудок;

в) желудок и кишечник;

г) кишечник и скелетную мускулатуру.

А-4) Отдел головного мозга, непосредственно связанный со спинным мозгом, — это:

а) средний мозг; в) продолговатый мозг;

б) промежуточный мозг; г) мозжечок.

А-5) Число нервов, отходящих от спинного мозга:

а) 26; б) 56; в) 62; г) 70.

А-6) В спинном мозге находится центр:

а) сердечно-сосудистой деятельности,

б) мускулатуры туловища,

в) зрительный,

г) слуховой.

А-7) В продолговатом мозге нет центра:

а) координации в) слюноотделения

б) дыхательного г) глотания.

А-8) Парасимпатические нервы:

а) урежают ритм сердца, расширяют артерии

б) учащают ритм сердца, сужают артерии

в) учащают ритм сердца, расширяют артерии

г) урежают ритм сердца, сужают артерии

А- 9) В среднем длина спинного мозга у взрослого человека:

а) 20 см, в) 150 см,

б) 95 см, г) 45 см.

А- 10) Какой гормон продуцирует поджелудочная железа:

а) окситоцин в) адреналин

б) тироксин г) инсулин.

А-11) Самая крупная железа внутренней секреции в организ­ме человека — это;

а) гипофиз; в) околощитовидная;

б) щитовидная; г) надпочечники.

Выберите три правильных ответа.

В-1) В составе периферической нервной системы выделяют:

а) спинной мозг;

б) нервные узлы;

в) нервы;

г) нервные окончания;

д) красный костный мозг.

В-2) Щитовидная железа:

а) самая крупная среди желез внутренней секреции;

б) самая маленькая среди желез внутренней секреции;

в) состоит из двух долей;

г) содержит много йода;

д) продуцирует гормон инсулин.

Найдите соответствие(В-3).

Пузыри головного мозга: Отделы головного мозга:

1. Задний мозг; а) промежуточный мозг;

2. Средний мозг ; б) продолговатый мозг;

3. Передний мозг. в) мозжечок;

г) средний мозг;

д) большие полушария.

| Выберите правильные утверждения(С-1)

1) Первой из открытых и изученных желез внутренней секреции стала щитовидная железа.

2) Примером железы смешанной секреции может служить гипофиз.

3) В сером веществе спинного мозга находятся чувстви­тельные нейроны.

4) Условные рефлексы не наследуются.

5) В височной доле больших полушарий мозга находится слуховая зона.

Вместо точек впишите нужное слово (или слова)С-2.

1) Двигательный центр речи и письма у правшей находит­ся в … полушарии большого мозга.

2) Околощитовидные железы расположены на задней поверхности … … .

3) Примером железы смешанной секреции является …

Ответьте на вопрос(С-3).

Рефлекторная дуга коленного рефлекса — это пример простой или сложной рефлекторной дуги? Почему вы так решили?

3 вариант.

Выберите правильный ответ.

А-1. Большая часть нейронов спинного мозга относится к типу:

а) двигательных в) вставочных

б) чувствительных г) симпатических.

А-2. Больше всего тормозных нейронов среди:

а) сенсорных в) исполнительных

б) вставочных г) примерно равное количество во всех группах.

А-3. В продолговатом мозге расположен центр следующего рефлекса:

а) чихания в) дефекации

б) мочеиспускания г) коленного.

А-4. Нервный центр следующего рефлекса лежит за пределами продолговатого мозга:

а) кашля в)слюноотделения

б) глотания г) коленного.

А-5. Промежуточный мозг регулирует:

а) обмен веществ в) поддержание постоянной температуры тела

б) потребление пищи и воды г) верны все ответы.

А-6. Кора головного мозга определяет образование

а) глотательного рефлекса

б) коленного рефлекса

в) безусловных рефлексов

г) условных рефлексов

А-7. Двигательный нейрон дуги коленного рефлекса находится в:

а) передних рогах серого вещества спинного мозга

б) задних рогах серого вещества спинного мозга.

в) боковых рогах серого вещества спинного мозга

г) в нервных узлах, расположенных по обеим сторонам спинного мозга

А-8. Активация симпатической нервной системы приводит к:

а) увеличению частоты сердечных сокращений

б) увеличению силы сердечных сокращений

в) увеличению частоты и силы сердечных сокращений

г) нет верного ответа.

А-9. Парасимпатическая нервная система снижает:

а) частоту сердечных сокращений в) уровень глюкозы в плазме

б) силу сердечных сокращений г) все перечисленное.

А-10. Раздражитель, на который существует врожденная реакция, называется:

а) условным в) оборонительным

б) безусловным г) индифферентным.

А-11) Железы, которым свойственна внутренняя и внешняя секреция, — это:

а) гипофиз и надпочечники; в) половые и щитовидная;

б) надпочечники и половые г) поджелудочная и половые.

Выберите три правильных ответа.

В-1) Доли полушарий большого мозга:

а) лобная и околовисочная;

б) околовисочная и теменная;

в) теменная и лобная;

г) затылочная;

д) височная.

В-2) При недостатке в организме гормонов щитовидной же­лезы у взрослого человека наблюдается:

а) снижение скорости обменных реакций;

б) медлительность мышления;

в) увеличение в потреблении кислорода;

г) безучастное отношение к окружающему;

д) повышенная двигательная активность.

Найдите соответствие(В-3).

Железы внутренней секреции: Функции, регулируемые гормонами

этих желез:

1. поджелудочная; а) дифференцировка тканей;

2. щитовидная; б) обмен жиров;

3. надпочечники. в) обмен углеводов.

Выберите верные утверждения(С-1).

1. Нефрон — это структурная единица нервной ткани.

2. В состав центральной нервной системы входят головной мозг и черепно-мозговые нервы.

3. Мозжечок входит в состав среднего мозга и участвует в координации движений, позы и мышечного тонуса.

4. Средний мозг обеспечивает ориентировочные рефлексы на звук и свет, рефлексы позы.

5. Белое вещество головного и спинного мозга представляет собою скопление тел нейронов.

В место точек впишите нужное слово( или слова)С-2.

1. Спинной мозг имеет вид шнура диаметром около……. и длиной около 45 сантиметров.

2. Серое вещество головного мозга образует …… и . . … .

3. …… ……. ……. преимущественно осуществляет связь организма с окружающей средой, обуславливая чувствительность и движения тела, управляя скелетной мускулатурой.

Ответьте на вопрос(С-3).

В чем значение борозд и извилин на поверхности полушарий большого мозга?

4 вариант.

Выберите одно верное и наиболее полное утверждение.

А-1. Нервная система состоит из нервных клеток, ко­торые называют:

а) аксонами в) дендритами

б) нейронами г) медиаторами

А-2. По функции вся нервная система подразделяет­ся на:

а) соматическую и вегетативную (автоном­ную)

б) симпатическую и парасимпатическую

в) центральную и симпатическую

г) периферическую и соматическую

А-3. Вегетативная нервная система регулирует:

а) движение скелетной мускулатуры

б) работу внутренних органов

в) тонус сосудов

г) перистальтические сокращения кишечника

А-4. Серое вещество представляет собой:

а) скопление тел нейронов

б) нервные волокна

в) скопление длинных отростков нейронов

г) сосудистую оболочку мозга

А-5. Нерв — это:

а) пучки нервных волокон за пределами ЦНС.

б) аксон одного нейрона

в) скопления тел нейронов

г) проводящие пути спинного мозга

А-6. Функции рецепторов:

а) несут возбуждение от ЦНС к рабочему органу

б) воспринимают раздражение

в) переключают возбуждение с чувствитель­ных нейронов на двигательные

г) переключают возбуждение с чувствитель­ных нейронов на вставочные

А-7. Синапс:

а) область контакта нервных клеток друг с другом или с тканями

б) вещество, выделяемое благодаря действию нервного импульса

в) окончание чувствительных нервных воло­кон

г) «энергетическая станция» клетки

А-8. Свойство нервной ткани:

а) возбудимость и сократимость

б) возбудимость и проводимость

в) сократимость

г) только возбудимость

А-9. Рефлекс — это:

а) путь, по которому нервное возбуждение воспринимается и передается рабочему органу

б) ответная реакция на раздражение, осу­ществляемая нервной системой

в) переключение возбуждения с чувствитель­ных нейронов на двигательные

г) передача возбуждения к рабочему органу

А-10. Безусловный рефлекс:

а) приобретается в процессе жизни

б) вырабатывается на определенные сигналы

в) передается по наследству

г) лежит в основе различения внешних сигна­лов

А-11. Гипоталамус представляет собой:

а) железу внутренней секреции

б) железу внешней секреции

в) отдел промежуточного мозга, осущест­вляющий контроль над внутренними органами

г) гормон, выделяемый гипофизом

Выберите три правильных ответа.

В-1) Ствол головного мозга включает;

а) продолговатый мозг;

6) мозжечок и мост;

в) мост и промежуточный мозг;

г) большие полушария;

д) средний мозг.

В-2) Гормоны гипофиза оказывают влияние на работу дру­гих желез внутренней секреции, таких как:

а) потовые;

б) щитовидную;

в) молочные;

г) надпочечники;

д) половые.

Найдите соответствие(В-3).

Доли коры головного мозга: Зоны коры головного мозга:

1. Лобная, а) зрительная,

2. Затылочная б) слуховая

3. Височная в) поведение и чувства

г) обонятельная.

Выберите верные утверждения(С-1).

1. Спинной мозг – это часть ЦНС.

2. Головной мозг человека состоит из ствола, мозжечка, полушарий большого мозга.

3. Увеличение поверхности головного мозга достигается общим увеличением объема головного мозга.

4. Тела чувствительных нейронов лежат во вздутиях задних корешков спинного мозга.

5. Рефлексом называется любая ответная реакция организма на внешние или внутренние воздействия.

В место точек впишите пропущенное слово( или слова)С-2.

1. Средняя оболочка, покрывающая спинной и головной мозг, называется………………………..

2. Задний мозг образуют ……………………………… и………………………..

3. Толщина коры больших полушарий головного мозга составляет приблизительно………… мм.

Ответьте на вопрос(С-3).

Какие железы относятся к железам внутренней секреции?

Ответы: 1 вариант.

А. 1б; 2б; 3а; 4а; 5г; 6в; 7в;8в; 9г; 10а; 11б.

В1 в, г, д.

В2 б, в, г.

В3 1б.

2а.

С1 2,3,5.

С2 1- щитовидная железа.

2- диабет.

3- затылочной.

С3 около 3%. 2 вариант.

А. 1г, 2а, 3а, 4в, 5в, 6б, 7а, 8г, 9г, 10г, 11б.

В1 б, в, г.

В2 а, в, г.

В3 1 б, в.

2г.

3 а, д.

С1 . 1, 4,5.

С2 . 1- левом, 2- щитовидной железы, 3- половая, поджелудочная.

С3. Простая рефлекторная дуга, т. к. в ней задействовано только два нейрона.

3 вариант.

А. 1а, 2г, 3а, 4г, 5б,6г, 7а, 8в, 9г, 10а, 11г.

В1 в, г, д.

В2 а, б, г.

В3 1в.

2а.

3 б, в.

С1 1, 4.

С2 1- один см.

2 – кора и ядра.

3 – соматическая нервная система.

С3 Такое строение позволяет значительно увеличить поверхность коры полушарий головного мозга.

4 вариант.

А. 1б, 2а, 3б, 4а, 5а, 6б, 7а, 8б, 10в, 11 в.

В1 а, в, д.

В2 б, г, д.

В3 1в.

2а.

3 б, в.

С1 1, 4, 5.

С2 1- паутинная.

2- продолговатый мозг, мозжечок.

3 — 3-4 мм.

С3 Гипофиз, щитовидная, вилочковая, надпочечники

Ваш мозг и нервная система (для детей)

Как вы запомнили дорогу к дому друга? Почему ваши глаза моргают, а вы даже не задумываетесь об этом? Откуда берутся мечты? Ваш мозг отвечает за все это и многое другое.

Фактически, ваш мозг — хозяин вашего тела. Он запускает шоу и контролирует практически все, что вы делаете, даже когда вы спите. Неплохо для чего-то похожего на большую серую морщинистую губку.

В вашем мозгу много разных частей, которые работают вместе.Мы собираемся поговорить об этих пяти частях, которые являются ключевыми фигурами в мозговой команде:

1. головной мозг (скажем: suh-REE-brum)
2. мозжечок (скажем: sair-uh-BELL-um)
3. ствол мозга
4. гипофиз (скажем: пух-ТОО-э-э-э) железа
5. гипоталамус (скажем: hy-po-THAL-uh-mus)

Самая большая часть: мозг

Самая большая часть мозга — это головной мозг. Головной мозг — это мыслящая часть мозга, которая контролирует ваши произвольные мышцы — те, которые двигаются, когда вы этого хотите.Итак, вам нужен мозг, чтобы танцевать или бить по футбольному мячу.

Головной мозг нужен вам, чтобы решать математические задачи, решать видеоигры и рисовать картинки. Ваша память живет в головном мозге — как кратковременная память (то, что вы ели на ужин прошлой ночью), так и долговременная память (название американских горок, на которых вы катались два лета назад). Головной мозг также помогает вам рассуждать, например, когда вы понимаете, что вам лучше сделать домашнее задание сейчас, потому что ваша мама позже приведет вас в кино.

Головной мозг состоит из двух половин, по одной с каждой стороны головы.Ученые считают, что правая половина помогает вам думать об абстрактных вещах, таких как музыка, цвета и формы. Левая половина считается более аналитической, помогает с математикой, логикой и речью. Ученые точно знают, что правая половина головного мозга контролирует левую сторону вашего тела, а левая половина — правую.

Акт равновесия мозжечка

Далее идет мозжечок. Мозжечок находится в задней части мозга, ниже головного мозга. Он намного меньше головного мозга.Но это очень важная часть мозга. Он контролирует баланс, движение и координацию (как ваши мышцы работают вместе).

Благодаря мозжечку вы можете стоять, сохранять равновесие и двигаться. Представьте серфера, катающегося на волнах на своей доске. Что ему больше всего нужно, чтобы оставаться в равновесии? Лучшая доска для серфинга? Самый крутой гидрокостюм? Нет, ему нужен мозжечок!

Ствол мозга помогает дышать — и многое другое

Еще одна небольшая, но мощная часть мозга — это ствол мозга.Ствол головного мозга находится под головным мозгом и перед мозжечком. Он соединяет остальную часть головного мозга со спинным мозгом, который проходит по шее и спине. Ствол головного мозга отвечает за все функции, которые необходимы вашему организму, чтобы оставаться в живых, например, дышать воздухом, переваривать пищу и циркулировать кровь.

Часть работы ствола мозга — контролировать непроизвольные мышцы — те, которые работают автоматически, даже если вы об этом не задумываетесь. В сердце и желудке есть непроизвольные мышцы, и именно ствол мозга говорит вашему сердцу перекачивать больше крови, когда вы едете на велосипеде, или вашему желудку, чтобы начать переваривать обед.Ствол мозга также перебирает миллионы сообщений, которые мозг и остальное тело отправляют туда и обратно. Ух! Быть секретарем мозга — большая работа!

Гипофиз контролирует рост

Гипофиз очень маленький — размером с горошину! Его работа — производить и высвобождать гормоны в ваше тело. Если ваша прошлогодняя одежда слишком мала, это потому, что ваш гипофиз вырабатывает особые гормоны, которые заставляют вас расти. Эта железа играет важную роль и в период полового созревания.Это время, когда тела мальчиков и девочек претерпевают серьезные изменения, постепенно становясь мужчинами и женщинами, и все благодаря гормонам, выделяемым гипофизом.

Эта маленькая железа также играет роль с множеством других гормонов, таких как те, которые контролируют количество сахара и воды в вашем теле.

Гипоталамус контролирует температуру

Гипоталамус подобен внутреннему термостату вашего мозга (той маленькой коробке на стене, которая контролирует тепло в вашем доме). Гипоталамус знает, какой должна быть температура вашего тела (около 98.6 ° F или 37 ° C). Если ваше тело слишком горячее, гипоталамус приказывает ему потеть. Если вам слишком холодно, вы дрожите от гипоталамуса. И дрожь, и потоотделение — это попытки вернуть температуру тела на должное.

У тебя нервы!

Итак, мозг — хозяин, но он не может справиться в одиночку. Для этого нужны нервы — на самом деле их много. И ему нужен спинной мозг, который представляет собой длинный пучок нервов внутри позвоночника, позвонки, которые его защищают.Именно спинной мозг и нервы, известные как нервная система, позволяют сообщениям перемещаться между мозгом и телом.

Если колючий кактус падает с полки и направляется прямо к вашему лучшему другу, ваши нервы и мозг взаимодействуют, так что вы вскакиваете и кричите, чтобы ваш друг ушел с дороги. Если вы действительно хороши, возможно, вам удастся поймать растение до того, как оно ударит вашего друга!

Нервная система состоит из миллионов и миллионов нейронов (скажем: NUR-onz), которые представляют собой микроскопические клетки.От каждого нейрона отходят крошечные ответвления, которые позволяют ему соединяться со многими другими нейронами.

Когда вы что-то изучаете, сообщения передаются от одного нейрона к другому снова и снова. В конце концов, мозг начинает создавать связи (или пути) между нейронами, так что все становится проще, и вы можете делать их все лучше и лучше.

Вспомните, как вы впервые катались на велосипеде. Ваш мозг должен был думать о том, чтобы крутить педали, сохранять равновесие, управлять рулем, следить за дорогой и, возможно, даже нажимать на тормоза — и все это одновременно.Тяжелая работа, правда? Но в конце концов, по мере того, как вы набирались опыта, нейроны отправляли сообщения туда и обратно, пока в вашем мозгу не был создан путь. Теперь вы можете ездить на велосипеде, не задумываясь об этом, потому что нейроны успешно создали путь для езды на велосипеде.

Расположение эмоций

Не удивительно ли, что мозг управляет вашими эмоциями, учитывая все остальное, что он делает? Может быть, вы повеселились в свой день рождения и были действительно счастливы. Или ваш друг болен, и вам грустно.Или твой младший брат испортил твою комнату, так что ты очень зол! Откуда эти чувства? Твой мозг, конечно.

В вашем мозгу есть маленькие группы клеток с каждой стороны, которые называются миндалевидным телом (скажем: э-э-э-э-э-э-э-э). Слово миндалина в переводе с латыни означает миндаль, и именно так выглядит эта область. Ученые считают, что за эмоции отвечает миндалевидное тело. Это нормально — испытывать всевозможные эмоции, хорошие и плохие. Иногда вам может быть немного грустно, а иногда вы можете чувствовать себя напуганным, глупым или радостным.

Будьте добры для своего мозга

Итак, что вы можете сделать для своего мозга? Множество.

• Ешьте здоровую пищу. Они содержат важные для нервной системы витамины и минералы.
• Проведите много времени (упражнения).
• Надевайте шлем, когда едете на велосипеде или занимаетесь другими видами спорта, требующими защиты головы.
• Не употребляйте алкоголь, наркотики и табак.
• Используйте свой мозг, выполняя сложные действия, такие как головоломки, чтение, воспроизведение музыки, рисование или что-нибудь еще, что дает вашему мозгу тренировку!

Мозг и нервная система (для родителей)

Что делает мозг?

Мозг контролирует то, что мы думаем и чувствуем, как мы учимся и запоминаем, а также то, как мы движемся и говорим.Но он также контролирует вещи, о которых мы менее осведомлены, например, биение наших сердец и переваривание нашей пищи.

Думайте о мозге как о центральном компьютере, который контролирует все функции тела. Остальная нервная система похожа на сеть, которая передает сообщения из мозга в разные части тела туда и обратно. Он делает это через спинной мозг , который проходит от головного мозга вниз через спину. Он содержит нитевидные нервы, которые разветвляются ко всем органам и частям тела.

Когда сообщение приходит в мозг из любой точки тела, мозг сообщает телу, как ему реагировать. Например, если вы дотронетесь до горячей плиты, нервы на коже передадут в мозг сигнал боли. Затем мозг отправляет сообщение, приказывая мышцам руки оторваться. К счастью, эта неврологическая эстафета происходит мгновенно.

Какие части нервной системы?

Нервная система состоит из центральной нервной системы и периферической нервной системы:

• Головной и спинной мозг — это центральная нервная система .
• Нервы, которые проходят через все тело, составляют периферическую нервную систему .

Человеческий мозг невероятно компактен, весит всего 3 фунта. Однако на нем много складок и бороздок. Это дает ему дополнительную площадь поверхности, необходимую для хранения важной информации о теле.

Спинной мозг представляет собой длинный пучок нервной ткани около 18 дюймов в длину и 1/2 дюйма в толщину. Он простирается от нижней части мозга вниз по позвоночнику. По пути нервы разветвляются по всему телу.

И головной, и спинной мозг защищены костью: мозг — костями черепа, а спинной мозг — набором кольцевидных костей, называемых позвонками. Они оба покрыты слоями мембран, называемых мозговыми оболочками, и специальной жидкостью, называемой спинномозговой жидкостью. Эта жидкость помогает защитить нервную ткань, сохранить ее здоровье и удалить продукты жизнедеятельности.

Какие части мозга?

Мозг состоит из трех основных частей: переднего, среднего и заднего мозга.

Передний мозг

Передний мозг — самая большая и сложная часть мозга. Он состоит из головного мозга — области со всеми складками и бороздками, которые обычно видны на изображениях мозга, — а также некоторых других структур под ним.

Головной мозг содержит информацию, которая, по сути, делает нас такими, какие мы есть: наш интеллект, память, личность, эмоции, речь и способность чувствовать и двигаться. За обработку этих различных типов информации отвечают определенные области головного мозга.Это доли, называемые долями, и их четыре: лобная, теменная, височная и затылочная доли.

Головной мозг состоит из правой и левой половин, называемых полушариями. Посередине они связаны полосой нервных волокон (мозолистое тело), ​​которая позволяет им общаться. Эти половинки могут выглядеть как зеркальные отражения друг друга, но многие ученые считают, что у них разные функции:

• Левая сторона считается логической, аналитической, объективной.
• Правая сторона считается более интуитивной, творческой и субъективной.

Итак, когда вы балансируете в чековой книжке, вы используете левую сторону. Когда вы слушаете музыку, вы используете правую сторону. Считается, что у некоторых людей более «правое полушарие» или «левое полушарие», в то время как у других более «цельный мозг», то есть они используют обе половины своего мозга в одинаковой степени.

Внешний слой головного мозга называется , кора (также известное как «серое вещество»). Информация, собранная пятью органами чувств, поступает в кору головного мозга.Затем эта информация направляется в другие части нервной системы для дальнейшей обработки. Например, когда вы дотрагиваетесь до горячей плиты, не только выдается сообщение, чтобы пошевелить вашей рукой, но также отправляется в другую часть мозга, чтобы помочь вам не забыть больше этого не делать.

Во внутренней части переднего мозга расположены таламус, гипоталамус и

гипофиз:

• Таламус передает сообщения от органов чувств, таких как глаза, уши, нос и пальцы, к коре головного мозга.
• Гипоталамус контролирует пульс, жажду, аппетит, режим сна и другие процессы в нашем организме, которые происходят автоматически.
• Гипоталамус также контролирует гипофиз , который вырабатывает гормоны, контролирующие рост, обмен веществ, водный и минеральный баланс, половую зрелость и реакцию на стресс.

Средний мозг

Средний мозг, расположенный под серединой переднего мозга, действует как главный координатор всех сообщений, входящих и исходящих от головного мозга к спинному мозгу.

Задний мозг

Задний мозг находится под задним концом головного мозга. Он состоит из мозжечка, моста и продолговатого мозга. Мозжечок — также называемый «маленьким мозгом», потому что он выглядит как уменьшенная версия головного мозга — отвечает за баланс, движение и координацию.

Мост и продолговатый мозг вместе со средним мозгом часто называют стволом мозга . Ствол мозга принимает, отправляет и координирует сообщения мозга.Он также контролирует многие автоматические функции организма, такие как дыхание, частоту сердечных сокращений, артериальное давление, глотание, пищеварение и моргание.

Как работает нервная система?

Основная работа нервной системы во многом зависит от крошечных клеток, называемых нейронами . В мозгу их миллиарды, и у них много специализированных работ. Например, сенсорные нейроны отправляют информацию из глаз, ушей, носа, языка и кожи в мозг. Моторные нейроны передают сообщения от мозга к остальному телу.

Однако все нейроны передают информацию друг другу посредством сложного электрохимического процесса, создавая связи, которые влияют на то, как мы думаем, учимся, двигаемся и ведем себя.

Интеллект, обучение и память. По мере того, как мы растем и учимся, сообщения передаются от одного нейрона к другому снова и снова, создавая связи или проводящие пути в мозгу. Вот почему вождение требует такой концентрации, когда кто-то впервые этому учится, но позже становится второй натурой: путь был установлен.

У маленьких детей мозг хорошо адаптируется. Фактически, когда одна часть мозга маленького ребенка травмируется, другая часть часто может научиться брать на себя часть утраченных функций. Но по мере того как мы стареем, мозг должен усерднее работать, чтобы создать новые нейронные пути, что затрудняет выполнение новых задач или изменение установленных моделей поведения. Вот почему многие ученые считают, что важно постоянно заставлять мозг узнавать новые вещи и устанавливать новые связи — это помогает поддерживать мозг в активном состоянии на протяжении всей жизни.

Память — еще одна сложная функция мозга. То, что мы сделали, узнали и увидели, сначала обрабатывается в коре головного мозга. Затем, если мы чувствуем, что эта информация достаточно важна для постоянного запоминания, она передается внутрь в другие области мозга (такие как гиппокамп и миндалевидное тело) для длительного хранения и извлечения. Когда эти сообщения проходят через мозг, они также создают пути, которые служат основой памяти.

Механизм. Различные части головного мозга перемещают разные части тела.Левая часть мозга контролирует движения правой стороны тела, а правая часть мозга контролирует движения левой стороны тела. Например, когда вы нажимаете на педаль газа правой ногой, левое полушарие вашего мозга посылает сообщение, позволяющее вам это сделать.

Основные функции организма. Часть периферической нервной системы, называемая автономной нервной системой , контролирует многие процессы в организме, о которых нам почти никогда не нужно думать, например, дыхание, пищеварение, потоотделение и дрожь.Вегетативная нервная система состоит из двух частей: симпатической нервной системы и парасимпатической нервной системы.

Симпатическая нервная система подготавливает организм к внезапному стрессу, как если бы вы стали свидетелем ограбления. Когда происходит что-то пугающее, симпатическая нервная система заставляет сердце биться быстрее, так что оно быстро отправляет кровь к различным частям тела, которые могут в ней нуждаться. Это также вызывает

надпочечники в верхней части почек, чтобы высвободить адреналин, гормон, который помогает дать мышцам дополнительную силу для быстрого бегства.Этот процесс известен как реакция организма «бей или беги».

Парасимпатическая нервная система работает с точностью до наоборот: она подготавливает тело к отдыху. Это также помогает пищеварительному тракту двигаться вперед, чтобы наш организм мог эффективно усваивать питательные вещества из пищи, которую мы едим.

Чувства

Прицел. Зрение, вероятно, говорит нам о мире больше, чем любое другое чувство. Свет, попадающий в глаз, формирует на сетчатке перевернутое изображение. Сетчатка преобразует свет в нервные сигналы для мозга.Затем мозг переворачивает изображение вправо и сообщает нам, что мы видим.

Слух. Каждый звук, который мы слышим, является результатом звуковых волн, попадающих в наши уши и вызывающих вибрацию барабанных перепонок. Затем эти колебания перемещаются по крошечным косточкам среднего уха и превращаются в нервные сигналы. Кора головного мозга обрабатывает эти сигналы, сообщая нам то, что мы слышим.

Вкус. Язык содержит небольшие группы сенсорных клеток, называемых вкусовыми рецепторами, которые реагируют на химические вещества в пищевых продуктах.Вкусовые рецепторы реагируют на сладкое, кислое, соленое, горькое и соленое. Вкусовые рецепторы отправляют сообщения областям коры головного мозга, отвечающим за обработку вкуса.

Запах. Обонятельные клетки слизистых оболочек, выстилающих каждую ноздрю, реагируют на химические вещества, которые мы вдыхаем, и посылают сообщения по определенным нервам в мозг.

Сенсорный. Кожа содержит миллионы сенсорных рецепторов, которые собирают информацию, касающуюся прикосновения, давления, температуры и боли, и отправляют ее в мозг для обработки и реакции.

2 Основные структуры и функции мозга | Обнаружение мозга

es, пересекая мост, переходят к мозжечку (или «маленькому мозгу»), который в первую очередь занимается координацией сложных мышечных движений. Кроме того, нервные волокна, проходящие через мост, передают ощущения прикосновения от спинного мозга к верхним центрам головного мозга.

Многие нервы лица и головы берут свое начало в мосту, и эти нервы регулируют некоторые движения глазного яблока, выражение лица, слюноотделение и вкус.Вместе с нервами продолговатого мозга нервы моста также контролируют дыхание и чувство равновесия тела.

То, что раньше было средней выпуклостью в нервной трубке, перерастает в средний мозг, который функционирует главным образом как центр передачи сенсорных и двигательных нервных импульсов между мостом и спинным мозгом, таламусом и корой головного мозга. Нервы в среднем мозге также контролируют некоторые движения глазного яблока, зрачка и хрусталика, а также рефлексы глаз, головы и туловища.

ТАЛАМ И ГИПОТАЛАМ

Глубоко в центральной области мозга, чуть выше верхней части ствола мозга, находятся структуры, которые имеют большое отношение к восприятию, движению и жизненно важным функциям тела.Таламус состоит из двух овальных масс, каждая из которых заключена в полушарии головного мозга, соединенных мостом. Эти массы содержат тела нервных клеток, которые сортируют информацию от четырех органов чувств — зрения, слуха, вкуса и осязания — и передают ее в кору головного мозга. (Только обоняние посылает сигналы непосредственно в кору, минуя таламус.) Ощущения боли, температуры и давления также передаются через таламус, как и нервные импульсы от полушарий головного мозга, которые инициируют произвольные движения.

Гипоталамус, несмотря на его относительно небольшой размер (примерно размер большого пальца), контролирует ряд движущих сил, необходимых для функционирования широкого всеядного социального млекопитающего. На вегетативном уровне гипоталамус стимулирует гладкие мышцы (которые выстилают кровеносные сосуды, желудок и кишечник) и получает сенсорные импульсы из этих областей. Таким образом, он контролирует частоту сердечных сокращений, прохождение пищи по пищеварительному тракту и сокращение мочевого пузыря.

Гипоталамус — основная точка взаимодействия для

16.3 Центральная нервная система — Концепции биологии — 1-е канадское издание

Мозг — это часть центральной нервной системы, которая находится в полости черепа. Он включает кору головного мозга, лимбическую систему, базальные ганглии, таламус, гипоталамус и мозжечок. Существует три различных способа разделения мозга для просмотра внутренних структур: сагиттальный разрез разрезает мозг слева направо, как показано на рисунке 16.21 b , коронарный разрез разрезает мозг спереди назад, как показано на Рисунок 16.20 a , и горизонтальный разрез разрезает мозг сверху вниз.

Внешняя часть мозга представляет собой толстый кусок ткани нервной системы, называемый корой головного мозга , который сложен в холмы, называемые извилины (единственное число: извилины), и долины, называемые борозды (единственное число: борозды). Кора состоит из двух полушарий — правого и левого — разделенных большой бороздой. Пучок толстых волокон, называемый corpus callosum (лат. «Твердое тело»), соединяет два полушария и позволяет передавать информацию от одной стороны к другой.Хотя есть некоторые функции мозга, которые локализованы больше в одном полушарии, чем в другом, функции двух полушарий в значительной степени избыточны. Фактически, иногда (очень редко) все полушарие удаляется для лечения тяжелой эпилепсии. Хотя пациенты действительно страдают от некоторых недостатков после операции, у них может быть на удивление мало проблем, особенно когда операция проводится детям с очень незрелой нервной системой.

(а)

(б)

Рисунок 16.20 Эти иллюстрации показывают (а) коронарный и (б) сагиттальный срезы человеческого мозга.

При других операциях по лечению тяжелой эпилепсии мозолистое тело разрезают вместо удаления всего полушария. Это вызывает состояние, называемое расщепленным мозгом, которое дает представление об уникальных функциях двух полушарий. Например, когда объект представлен в левом поле зрения пациентов, они могут быть не в состоянии дать ему словесное имя (и могут заявить, что не видели объект вообще).Это связано с тем, что зрительный вход из левого поля зрения пересекает и попадает в правое полушарие и не может затем сигнализировать в речевой центр, который обычно находится в левом полушарии мозга. Примечательно, что если пациента с расщепленным мозгом попросят взять конкретный объект из группы объектов левой рукой, он сможет это сделать, но все равно не сможет опознать его голосом.

Концепция в действии

Посетите этот веб-сайт, чтобы узнать больше о пациентах с расщепленным мозгом и поиграть в игру, в которой вы сможете сами смоделировать эксперименты с расщепленным мозгом.

Каждое полушарие коры имеет области, называемые долями, которые участвуют в различных функциях. Ученые используют различные методы, чтобы определить, какие области мозга задействованы в различных функциях: они исследуют пациентов, у которых были травмы или заболевания, затрагивающие определенные области, и выясняют, как эти области связаны с функциональным дефицитом. Они также проводят исследования на животных, стимулируя участки мозга и проверяя, есть ли какие-либо изменения в поведении. Они используют технику, называемую трансмагнитной стимуляцией (ТМС), чтобы временно деактивировать определенные части коры головного мозга с помощью сильных магнитов, размещенных вне головы; и они используют функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для изучения изменений насыщенного кислородом кровотока в определенных областях мозга, которые коррелируют с конкретными поведенческими задачами.Эти и другие методы позволили лучше понять функции различных областей мозга, но также показали, что любая заданная область мозга может быть задействована более чем в одном поведении или процессе, и любое данное поведение или процесс обычно включает нейроны в нескольких областях мозга. . При этом каждое полушарие коры головного мозга млекопитающих можно разделить на четыре функционально и пространственно определенных доли: лобную, теменную, височную и затылочную. На рисунке 16.21 показаны эти четыре доли коры головного мозга человека.

Лобная доля расположена в передней части мозга, над глазами. В этой доле находится обонятельная луковица, которая обрабатывает запахи. Лобная доля также содержит моторную кору, которая важна для планирования и реализации движения. Области моторной коры соответствуют различным группам мышц, и эта карта имеет некоторую организацию, как показано на рисунке 16.22. Например, нейроны, управляющие движением пальцев, находятся рядом с нейронами, управляющими движением руки.Нейроны лобной доли также контролируют когнитивные функции, такие как поддержание внимания, речи и принятия решений. Исследования людей, у которых были повреждены лобные доли, показывают, что части этой области участвуют в личностных процессах, социализации и оценке риска.

Рисунок 16.22. Различные части моторной коры контролируют разные группы мышц. Группы мышц, которые являются соседями по телу, обычно также контролируются соседними областями моторной коры. Например, нейроны, управляющие движением пальцев, находятся рядом с нейронами, которые управляют движением рук.

Теменная доля расположена в верхней части мозга. Нейроны теменной доли участвуют в речи и чтении. Две из основных функций теменной доли — обработка соматосенсора — сенсорных ощущений, таких как давление, боль, тепло, холод, и обработка проприоцепции — ощущения ориентации частей тела в пространстве. Теменная доля содержит соматосенсорную карту тела, аналогичную моторной коре.

Затылочная доля расположена в задней части головного мозга.Он в первую очередь связан с видением — видением, распознаванием и идентификацией визуального мира.

Височная доля расположена в основании мозга около ваших ушей и в основном участвует в обработке и интерпретации звуков. Он также содержит гиппокамп (по-гречески «морской конек») — структуру, которая обрабатывает формирование памяти. Гиппокамп показан на рисунке 16.24. Роль гиппокампа в памяти была частично определена при изучении одного известного пациента с эпилепсией, HM, которому удалили обе стороны гиппокампа в попытке вылечить эпилепсию.Его припадки прошли, но он больше не мог формировать новые воспоминания (хотя он мог вспомнить некоторые факты до операции и мог изучить новые двигательные задачи).

Кора головного мозга

По сравнению с другими позвоночными, у млекопитающих исключительно большой мозг для их размера тела. Например, весь мозг аллигатора может заполнить около полутора чайных ложек. Это увеличение соотношения размеров мозга и тела особенно заметно у обезьян, китов и дельфинов. Хотя это увеличение общего размера мозга, несомненно, сыграло роль в эволюции сложного поведения, уникального для млекопитающих, оно не говорит всей истории.Ученые обнаружили связь между относительно большой площадью поверхности коры головного мозга и интеллектом и сложным социальным поведением некоторых млекопитающих. Эта увеличенная площадь поверхности частично связана с увеличением складывания кортикального слоя (больше борозд и извилин). Например, кора головного мозга крысы очень гладкая, с очень небольшим количеством бороздок и извилин. В коре головного мозга кошек и овец больше борозд и извилин. У шимпанзе, людей и дельфинов есть еще больше.

Рисунок 16.23. У млекопитающих соотношение мозга и тела больше, чем у других позвоночных.У млекопитающих увеличение складчатости коры и площади поверхности коррелирует со сложным поведением.

Взаимосвязанные области мозга, называемые базальными ганглиями (или базальными ядрами), , показанными на рис. 16.20, b , играют важную роль в управлении движениями и позе. Повреждение базальных ганглиев, как при болезни Паркинсона, приводит к двигательным нарушениям, таким как шаркающая походка при ходьбе. Базальные ганглии также регулируют мотивацию. Например, когда у 25-летнего бизнесмена укус осы привел к двустороннему повреждению базальных ганглиев, он начал проводить все свои дни в постели и ни к чему и никому не проявлял интереса.Но когда его стимулировали извне — например, когда кто-то просил сыграть с ним в карточную игру, — он мог нормально функционировать. Интересно, что он и другие подобные пациенты не сообщают о том, что им скучно или они разочарованы своим состоянием.

Таламус (по-гречески «внутренняя камера»), показанный на рисунке 16.24, действует как ворота в кору и из нее. Он получает сенсорные и моторные сигналы от тела, а также обратную связь от коры головного мозга. Этот механизм обратной связи может модулировать сознательное понимание сенсорных и моторных сигналов в зависимости от состояния внимания и возбуждения животного.Таламус помогает регулировать состояние сознания, возбуждения и сна. Редкое генетическое заболевание, называемое фатальной семейной бессонницей, вызывает дегенерацию таламических нейронов и глии. Это расстройство, помимо других симптомов, не дает больным пациентам спать, и в конечном итоге приводит к летальному исходу.

Рисунок 16.24. Лимбическая система регулирует эмоции и другое поведение. Он включает части коры головного мозга, расположенные рядом с центром головного мозга, включая поясную извилину и гиппокамп, а также таламус, гипоталамус и миндалевидное тело.

Ниже таламуса находится гипоталамус , показанный на рисунке 16.24. Гипоталамус контролирует эндокринную систему, посылая сигналы в гипофиз, эндокринную железу размером с горошину, которая выделяет несколько различных гормонов, которые влияют на другие железы, а также на другие клетки. Эта взаимосвязь означает, что гипоталамус регулирует важные поведения, которые контролируются этими гормонами. Гипоталамус — это термостат тела, он обеспечивает поддержание основных функций, таких как потребление пищи и воды, расход энергии и температура тела, на должном уровне.Нейроны гипоталамуса также регулируют циркадные ритмы, иногда называемые циклами сна.

l имбическая система — это связанный набор структур, регулирующих эмоции, а также поведение, связанное со страхом и мотивацией. Он играет роль в формировании памяти и включает части таламуса и гипоталамуса, а также гиппокампа. Одной из важных структур в лимбической системе является структура височной доли, называемая миндалевидным телом , (греческое слово «миндаль»), показанная на рисунке 16.24. Две миндалины важны как для ощущения страха, так и для распознавания испуганных лиц. поясная извилина помогает регулировать эмоции и боль.

Мозжечок (на латыни означает «маленький мозг»), показанный на рис. 16.21, расположен в основании мозга над стволом мозга. Мозжечок контролирует баланс и помогает координировать движения и изучать новые двигательные задачи.

Ствол мозга , показанный на рис. 16.21, соединяет остальную часть головного мозга со спинным мозгом.Он состоит из среднего мозга, продолговатого мозга и моста. Моторные и сенсорные нейроны проходят через ствол мозга, обеспечивая передачу сигналов между головным и спинным мозгом. Восходящие нервные пути пересекаются в этой части мозга, позволяя левому полушарию головного мозга управлять правой стороной тела и наоборот. Ствол мозга координирует сигналы управления двигателем, посылаемые из мозга в тело. Ствол мозга контролирует несколько важных функций организма, включая бдительность, возбуждение, дыхание, артериальное давление, пищеварение, частоту сердечных сокращений, глотание, ходьбу, а также интеграцию сенсорной и моторной информации.

Спинной мозг соединяется со стволом мозга и проходит вниз по телу через позвоночник, как показано на рисунке 16.21. Спинной мозг — это толстый пучок нервной ткани, который передает информацию о теле в мозг и от мозга к телу. Спинной мозг находится в костях позвоночного столба, но способен передавать сигналы в тело и от него через связи со спинномозговыми нервами (часть периферической нервной системы).Поперечное сечение спинного мозга выглядит как белый овал, содержащий форму серой бабочки, как показано на рисунке 16.25. Миелинизированные аксоны составляют «белое вещество», а тела нейронов и глиальных клеток составляют «серое вещество». Серое вещество также состоит из интернейронов, которые соединяют два нейрона, каждый из которых находится в разных частях тела. Аксоны и клеточные тела в спинном мозге (обращенном к спине животного) передают в основном сенсорную информацию от тела к мозгу. Аксоны и клеточные тела в вентральном (обращенном к передней части животного) спинном мозге в основном передают сигналы, управляющие движением от мозга к телу.

Спинной мозг также контролирует двигательные рефлексы. Эти рефлексы представляют собой быстрые бессознательные движения — например, автоматическое отрывание руки от горячего предмета. Рефлексы такие быстрые, потому что они связаны с локальными синаптическими связями. Например, коленный рефлекс, который врач проверяет во время обычного физиотерапевта, контролируется одним синапсом между сенсорным нейроном и двигательным нейроном. Хотя для рефлекса может потребоваться задействование только одного или двух синапсов, синапсы с интернейронами в позвоночнике передают информацию в мозг, чтобы передать, что произошло (подергивание колена или горячая рука).

В США ежегодно происходит около 10 000 травм спинного мозга. Поскольку спинной мозг — это информационная магистраль, соединяющая мозг с телом, повреждение спинного мозга может привести к параличу. Степень паралича зависит от расположения травмы вдоль спинного мозга и от того, был ли спинной мозг полностью перерезан. Например, если спинной мозг поврежден на уровне шеи, это может вызвать паралич от шеи вниз, тогда как повреждение позвоночника ниже может ограничить паралич ног.Известно, что травмы спинного мозга трудно поддаются лечению, поскольку спинномозговые нервы не регенерируют, хотя продолжающиеся исследования показывают, что трансплантация стволовых клеток может выступать в качестве моста для воссоединения поврежденных нервов. Исследователи также ищут способы предотвратить воспаление, которое усугубляет повреждение нерва после травмы. Одним из таких методов лечения является промывание тела холодным физиологическим раствором, чтобы вызвать переохлаждение. Это охлаждение может предотвратить отек и другие процессы, которые, как считается, усугубляют травмы спинного мозга.

Рисунок 16.25. Поперечный разрез спинного мозга показывает серое вещество (содержащее клеточные тела и интернейроны) и белое вещество (содержащее аксоны).

Резюме

Центральная нервная система позвоночных включает головной и спинной мозг, которые покрыты и защищены тремя мозговыми оболочками. Мозг содержит структурно и функционально определенные области. У млекопитающих они включают кору (которую можно разделить на четыре основные функциональные доли: лобную, височную, затылочную и теменную), базальные ганглии, таламус, гипоталамус, лимбическую систему, мозжечок и ствол мозга, хотя структуры в некоторых из них обозначения перекрываются.Хотя функции могут быть в основном локализованы в одной структуре мозга, наиболее сложные функции, такие как язык и сон, включают нейроны в нескольких областях мозга. Спинной мозг — это информационная супермагистраль, которая соединяет мозг с остальным телом через связи с периферическими нервами. Он передает сенсорные и моторные сигналы, а также контролирует моторные рефлексы.

Упражнения

1. В ________ доле находится зрительная кора.
   1. передний
   2. теменная
   3. височная
   4. затылочная
2. ________ соединяет два полушария головного мозга.
   1. лимбическая система
   2. Мозолистое тело
   3. мозжечок
   4. гипофиз
3. Нейроны в ________ управляющих моторных рефлексах.
   1. талмус
   2. спинной мозг
   3. теменная доля
   4. гиппокамп
4. Какие методы можно использовать для определения функции той или иной области мозга?
5. Каковы основные функции спинного мозга?

Ответы

1. D
2. B
3. B
4. Чтобы определить функцию определенной области мозга, ученые могут посмотреть на пациентов с повреждениями в этой области мозга и увидеть, какие симптомы у них проявляются.Исследователи могут временно отключить структуру мозга с помощью транскраниальной магнитной стимуляции. Они могут отключить или удалить область на животной модели. ФМРТ можно использовать для корреляции определенных функций с усилением кровотока в областях мозга.
5. Спинной мозг передает сенсорную информацию от тела к мозгу и двигательные команды от мозга к телу через связи с периферическими нервами. Он также контролирует двигательные рефлексы.

Глоссарий

миндалины

Структура лимбической системы, обрабатывающая страх

паутинная оболочка

Паутиноподобный средний слой мозговых оболочек, покрывающий центральную нервную систему

базальные ганглии

взаимосвязанных совокупностей клеток мозга, участвующих в движении и мотивации; также известные как базальные ядра

ствол мозга

часть головного мозга, которая соединяется со спинным мозгом; контролирует основные функции нервной системы, такие как дыхание, частоту сердечных сокращений и глотание

мозжечок

Структура мозга, участвующая в осанке, координации движений и обучении новым двигательным действиям

Кора головного мозга

крайний лист мозговой ткани; участвует во многих функциях высшего порядка

спинномозговая жидкость (CSF)

прозрачная жидкость, которая окружает головной и спинной мозг и заполняет желудочки и центральный канал; действует как амортизатор и распространяет материал по головному и спинному мозгу.

сосудистое сплетение

губчатая ткань желудочков, вырабатывающая спинномозговую жидкость

поясная извилина

помогает регулировать эмоции и боль; считается, что напрямую управляет сознательной реакцией организма на неприятные переживания

мозолистое тело

толстый пучок волокон, соединяющий полушария головного мозга

твердой мозговой оболочки

жесткий внешний слой, покрывающий центральную нервную систему

деполяризация постсинаптической мембраны, вызванная молекулами нейромедиатора, высвобождаемыми пресинаптической клеткой

лобная доля

Часть коры головного мозга, которая содержит моторную кору и области, участвующие в планировании, внимании и речи

извилина

(множественное число: извилины) выступы в коре головного мозга

гиппокамп

Структура мозга в височной доле, участвующая в обработке воспоминаний

гипоталамус

Структура мозга, контролирующая выброс гормонов и гомеостаз тела

лимбическая система

связанных областей мозга, которые обрабатывают эмоции и мотивацию

мозговая оболочка

мембрана, которая покрывает и защищает центральную нервную систему

затылочная доля

Часть коры головного мозга, которая содержит зрительную кору и обрабатывает зрительные стимулы

теменная доля

Часть коры головного мозга, участвующая в обработке прикосновений и восприятии тела в пространстве

pia mater

тонкий мембранный слой, непосредственно покрывающий головной и спинной мозг

проприоцепция

чувство ориентации частей тела в пространстве

соматосенсация

осязание

борозда

(множественное число: борозды) вмятины или «впадины» в коре головного мозга

височная доля

часть коры головного мозга, обрабатывающая слуховой сигнал; части височной доли участвуют в обработке речи, памяти и эмоций

таламус

Область мозга, передающая сенсорную информацию в кору

Cerebrum — обзор | Темы ScienceDirect

Функциональная нейроанатомия

Мозг условно делится на четыре отдельные области: головной мозг, промежуточный мозг, мозжечок и ствол мозга.

Головной мозг состоит из коры (лобной, теменной, затылочной, височной доли; eSlide 44.1 ), базальных ганглиев и лимбической системы. Лобная доля контролирует движения скелета, исполнительную функцию и выражение поведения. Теменная доля получает соматические ощущения, пространственное познание (особенно недоминантную сторону) и вмещает некоторые оптические излучения. Височная доля отвечает за слух и обонятельную функцию, а также содержит оптическое излучение. Затылочная доля получает оптическое излучение, а поражения затылочной доли вызывают нарушение зрения.Поскольку оптическое излучение проходит через теменную и височную доли, верхняя или нижняя контралатеральная потеря зрения может произойти из-за инсульта, поражающего теменную или височную долю соответственно.

Промежуточный мозг состоит из таламуса, гипоталамуса, гипофиза и шишковидной железы. Таламус связан со всеми основными областями мозга. Он получает сенсорную информацию от лица и тела, прежде чем она передается в головной мозг, действуя как «переключатель». Таламус также играет важную роль во сне и бодрствовании.Гипоталамус контролирует функции, связанные с основным выживанием, включая голод, жажду, вегетативные и эндокринные функции. Мозжечок участвует в точной настройке движения и равновесия.

Ствол мозга состоит из среднего мозга, моста и продолговатого мозга. Ствол мозга отвечает за жизненно важные функции, включая дыхание, кровообращение, бодрствование и глотание. Этим объясняется высокий уровень ранней смертности пациентов с инсультом ствола мозга. Гейтс описал правило четырех относительно структур ствола мозга и соответствующих функций ( eSlide 44.2 ). Четыре продольных структуры по средней линии, начинающиеся с буквы «М», и четыре продольных структуры по латерали, начинающиеся с буквы «S» (таблица 44.1). Ядра черепных нервов представляют собой горизонтальные структуры, расположенные в среднем мозге (III, IV), мостах (V, VI, VII, VIII) и продолговатом мозге (IX, X, XI, XII). Средний мозг включает координацию движений глаз. В мозговом веществе находятся моторные пути (кортикоспинальный тракт), которые пересекаются в этом месте и отвечают за движение противоположной стороны тела.Комбинированное исследование продольных и горизонтальных структур помогает диагностировать синдромы мозгового инсульта ( eSlide 44.2 ).

О головном и спинном мозге | Неврологическая хирургия

Головной и спинной мозг вместе образуют центральную нервную систему. Эта сложная система является частью всего, что мы делаем. Он контролирует то, что мы выбираем делать, например ходить и разговаривать, и то, что наше тело делает автоматически, например, дышать и переваривать пищу. Центральная нервная система также связана с нашими чувствами — зрением, слухом, осязанием, вкусом и обонянием, а также с нашими эмоциями, мыслями и памятью.

Мозг представляет собой мягкую губчатую массу нервных клеток и поддерживающей ткани. Он состоит из трех основных частей: головного мозга, мозжечка и ствола головного мозга. Части работают вместе, но у каждой есть особые функции.

Головной мозг, самая большая часть мозга, заполняет большую часть верхней части черепа. Он состоит из двух половин, называемых левым и правым полушариями головного мозга. Головной мозг использует информацию, полученную от наших органов чувств, чтобы сообщить нам, что происходит вокруг нас, и сообщает нашему телу, как реагировать.Правое полушарие контролирует мышцы левой стороны тела, а левое полушарие контролирует мышцы правой стороны тела. Эта часть мозга также контролирует речь и эмоции, а также чтение, мышление и обучение.

Мозжечок, расположенный под головным мозгом в задней части мозга, контролирует равновесие и сложные действия, такие как ходьба и разговор.

Ствол головного мозга соединяет головной мозг со спинным мозгом. Он контролирует голод и жажду, а также некоторые из самых основных функций организма, таких как температура тела, артериальное давление и дыхание.

Мозг защищен костями черепа и тремя тонкими оболочками, называемыми мозговыми оболочками. Мозг также смягчен и защищен спинномозговой жидкостью. Эта водянистая жидкость производится специальными клетками в четырех полостях мозга, называемых желудочками. Он протекает через желудочки и в промежутках между мозговыми оболочками. Спинномозговая жидкость также доставляет питательные вещества из крови в мозг и выводит из него продукты жизнедеятельности.

Спинной мозг состоит из пучков нервных волокон.Он спускается из мозга через канал в центре костей позвоночника. Эти кости защищают спинной мозг. Как и головной мозг, спинной мозг покрыт мозговыми оболочками и покрыт спинномозговой жидкостью.

Спинномозговые нервы соединяют мозг с нервами в большинстве частей тела. Другие нервы идут напрямую от мозга к глазам, ушам и другим частям головы. Эта сеть нервов передает сообщения между мозгом и остальным телом.

Человеческий мозг: факты, функции и анатомия

Человеческий мозг — это командный центр нервной системы человека.Он принимает сигналы от органов чувств тела и передает информацию мышцам . Человеческий мозг имеет ту же базовую структуру, что и мозг других млекопитающих, но больше по размеру тела, чем мозг многих других млекопитающих, таких как дельфины, киты и слоны.

Сколько весит человеческий мозг?

Человеческий мозг весит около 3 фунтов. (1,4 кг) и составляет около 2% массы тела человека. Согласно данным Northwestern Medicine in Illinois , в среднем мужской мозг примерно на 10% больше женского.У среднего мужчины объем мозга составляет около 78 кубических дюймов (1274 кубических сантиметра), в то время как средний женский мозг имеет объем 69 кубических дюймов (1131 кубический см). Головной мозг, который является основной частью мозга, расположенной в передней части черепа, составляет 85% веса мозга.

Сколько клеток мозга у человека?

Согласно исследованию 2012 года, опубликованному в Proceedings of the National Academy of Sciences , человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нервных клеток (нейронов), называемых «серым веществом».В мозге также примерно такое же количество ненейрональных клеток, таких как олигодендроциты, которые изолируют аксоны нейронов миелиновой оболочкой. Это придает аксонам (тонкие нити, по которым электрические импульсы передаются между нейронами) белый цвет, и поэтому эти аксоны называют «белым веществом мозга».

Другие интересные факты о мозге

• По данным неврологического института Дент , мозг не может выполнять несколько задач одновременно. Вместо этого он переключается между задачами, что увеличивает количество ошибок и увеличивает время.
• Человеческий мозг утроился в размерах в течение первого года жизни и достигает полной зрелости примерно к 25 годам.
• Человек использует весь мозг постоянно, а не только 10%.
• Согласно Northwestern Medicine , мозг на 60% состоит из жира.
• Человеческий мозг может генерировать 23 Вт электроэнергии — этого достаточно, чтобы заправить небольшую лампочку.

Анатомия человеческого мозга

По данным клиники Мэйфилд, самая большая часть человеческого мозга — это головной мозг, который разделен на два полушария.Каждое полушарие состоит из четырех долей: лобной, теменной, височной и затылочной. Рифленая поверхность головного мозга называется корой. Под головным мозгом находится ствол мозга, а за ним — мозжечок.

Лобная доля важна для когнитивных функций, таких как мышление и планирование наперед, а также для контроля произвольных движений. Височная доля порождает воспоминания и эмоции. Теменная доля интегрирует информацию от разных органов чувств и важна для пространственной ориентации и навигации.Визуальная обработка происходит в затылочной доле около задней части черепа.

Ствол мозга соединяется со спинным мозгом и состоит из продолговатого мозга, моста и среднего мозга. Основные функции ствола мозга включают передачу информации между мозгом и телом; снабжение большей части черепных нервов лицом и головой; и выполнение критических функций по контролю сердца, дыхания и уровней сознания (участвует в управлении циклами бодрствования и сна).

Анатомия человеческого мозга. (Изображение предоставлено Марк Гарлик / Getty Images)

Между головным мозгом и стволом мозга находятся таламус и гипоталамус. Таламус передает сенсорные и моторные сигналы к коре головного мозга. Согласно онлайн-учебнику «Нейроанатомия, таламус» (StatPublishing, 2020), за исключением обоняния (обоняния), каждая сенсорная система отправляет информацию через таламус в кору. Гипоталамус через гипофиз соединяет нервную систему с эндокринной системой, в которой вырабатываются гормоны.

Мозжечок находится под головным мозгом и выполняет важные функции по контролю над моторикой. Он играет роль в координации и балансе, а также может выполнять некоторые когнитивные функции.

В головном мозге также есть четыре соединенных между собой полости, называемые желудочками, которые производят так называемую спинномозговую жидкость (ЦСЖ). Эта жидкость циркулирует вокруг головного и спинного мозга, защищая его от травм, и в конечном итоге всасывается в кровоток.

Помимо смягчения центральной нервной системы, CSF выводит отходы из мозга.По данным Общества нейробиологии, в так называемой глимфатической системе продукты жизнедеятельности из интерстициальной жидкости, окружающей клетки мозга, перемещаются в спинномозговую жидкость и от мозга. Исследования показывают, что этот процесс удаления отходов в основном происходит во время сна. В статье Science за 2013 год исследователи сообщили, что, когда мыши спали, их интерстициальные пространства расширялись на 60%, а глимфатическая система мозга очищала бета-амилоид (белок, который составляет бляшки, характерные для болезни Альцгеймера) быстрее, чем когда грызуны бодрствовали.Авторы предложили в своей статье, что очистка мозга от потенциально нейротоксичных отходов или «вывоз мусора» через глимфатическую систему может быть одной из причин, по которой сон так важен.

Связан ли размер мозга с интеллектом?

Общий размер мозга не коррелирует с уровнем интеллекта нечеловеческих животных. Например, мозг кашалота более чем в пять раз тяжелее человеческого мозга, но люди считаются более интеллектуальными, чем кашалоты.Более точным показателем вероятного интеллекта животного является соотношение между размером мозга и размером тела, хотя даже этот показатель не ставит человека на первое место: у землеройки самое высокое соотношение мозга к телу среди всех млекопитающих. на BrainFacts.org , веб-сайт, созданный Обществом нейробиологии.

У людей размер мозга не указывает на уровень интеллекта человека. По словам Кристофа Коха, нейробиолога и президента Института мозговых исследований Аллена в Сиэтле, у некоторых гениев в своей области мозг меньше среднего, в то время как у других мозг больше среднего.Например, сравните мозги двух известных писателей. Было обнаружено, что мозг русского писателя Ивана Тургенева весил 71 унцию (2021 грамм), в то время как мозг французского писателя Анатоля Франса весил всего 36 унций (1017 граммов).

Размер мозга не указывает на интеллект человека. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Причина человеческого интеллекта отчасти кроется в нейронах и складках. У людей больше нейронов на единицу объема, чем у других животных, и единственный способ, которым они все могут вписаться в слоистую структуру мозга, — это образовывать складки во внешнем слое, или коре, сказал доктор.Эрик Холланд, нейрохирург и биолог-онколог из Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона и Вашингтонского университета.

«Чем сложнее становится мозг, тем больше у него извилин и бороздок или волнистых холмов и долин», — сказал Холланд Live Science. По его словам, у других разумных животных, таких как обезьяны и дельфины, также есть эти складки в коре головного мозга, тогда как у мышей гладкий мозг.

То, как мозг интегрирован, также имеет значение, когда дело доходит до интеллекта. Гений среди гениев, Альберт Эйнштейн имел мозг среднего размера; Исследователи подозревают, что его ошеломляющие когнитивные способности могли быть связаны с его высокой связностью с несколькими путями, соединяющими отдаленные области его мозга, как ранее сообщала Live Science.

У людей также самые большие лобные доли среди всех животных, сказал Холланд. Лобные доли связаны с функциями более высокого уровня, такими как самоконтроль, планирование, логика и абстрактное мышление — в основном, «вещи, которые делают нас особенно людьми», — сказал он.

В чем разница между левым и правым полушариями?

Человеческий мозг разделен на два полушария, левое и правое, которые соединены пучком нервных волокон, называемым мозолистым телом. Полушария сильно, хотя и не полностью, симметричны.Как правило, левое полушарие управляет мышцами правой стороны тела, а правое полушарие контролирует левую сторону. Одно полушарие может быть немного доминирующим, как у левшей, так и у правшей.

Связанный: В чем разница между правым и левым полушариями?

Популярные представления о качествах «левого полушария» и «правого полушария» являются обобщениями, которые не подкрепляются доказательствами. Однако между этими областями есть некоторые важные различия.По словам Холланда, левое полушарие содержит области, которые участвуют в производстве и понимании языка (называемые областью Брока и областью Вернике соответственно), а также связаны с математическими вычислениями и поиском фактов. Правое полушарие мозга играет роль в визуальной и слуховой обработке, пространственных навыках и художественных способностях — более инстинктивных или творческих вещах, сказал Холланд, — хотя эти функции включают оба полушария. «Все всегда используют обе половинки», — сказал он.

Человеческий мозг состоит из двух полушарий, которые, как принято считать, отвечают за совершенно разный набор навыков, но научных исследований, подтверждающих это мнение, мало.(Изображение предоставлено: Димитри Отис / Getty Images)

Инициатива BRAIN

В апреле 2013 года президент Барак Обама объявил о грандиозном научном вызове, известном как Инициатива BRAIN, сокращенно от «Исследования мозга через продвижение инновационных нейротехнологий». Усилия на сумму более 100 миллионов долларов были направлены на разработку новых технологий для создания динамической картины человеческого мозга, от уровня отдельных клеток до сложных цепей.

Как и другие крупные научные проекты, такие как проект «Геном человека», значительные затраты обычно окупаются, сказал Холланд.Ученые надеются, что это понимание приведет к новым способам лечения, лечения и профилактики заболеваний мозга.

В проекте участвуют представители нескольких государственных учреждений, включая Национальные институты здравоохранения (NIH), Национальный научный фонд (NSF) и Агентство перспективных исследовательских проектов в области обороны (DARPA), а также частных исследовательских организаций, включая Институт Аллена. для Brain Science и Медицинского института Говарда Хьюза.

В мае 2013 года спонсоры проекта изложили свои цели в журнале Science .В сентябре 2014 года NIH объявил о выделении $ 46 млн в рамках инициативы BRAIN. Представители отрасли пообещали еще 30 миллионов долларов на поддержку усилий, а крупные фонды и университеты также согласились направить более 240 миллионов долларов на собственные исследования для достижения целей инициативы BRAIN.

Когда было объявлено о проекте, президент Обама созвал комиссию для оценки этических проблем, связанных с исследованиями мозга. В мае 2014 года комиссия опубликовала первую половину своего отчета, призывая к скорейшей интеграции этики в нейробиологические исследования, ранее сообщалось Live Science о .В марте 2015 года комиссия выпустила вторую половину отчета, в которой основное внимание уделялось вопросам улучшения когнитивных функций, информированного согласия и использования нейробиологии в правовой системе, Live Science сообщила о .

Программа Brain Initiative достигла нескольких целей. По данным на веб-сайт инициативы, по состоянию на 2018 год NIH «инвестировал более 559 миллионов долларов в исследования более 500 ученых», а Конгресс ассигновал «около 400 миллионов долларов на финансирование NIH на 2018 финансовый год».Финансирование исследования способствовало разработке новых инструментов для визуализации и картирования мозга, а также помогло создать сеть переписи клеток BRAIN Initiative (BICCN) — попытку каталогизировать «список частей мозга». BICCN опубликовал свои первые результаты в ноябре 2018 года.

Помимо списка деталей, BRAIN Initiative работает над созданием подробной картины цепей в мозге. Например, в 2020 году исследователи BRAIN Initiative опубликовали исследование в журнале Neuron , в котором сообщалось, что они разработали систему, протестированную на мышах, для контроля и мониторинга активности цепей на любой глубине мозга.Предыдущие попытки могли исследовать только цепи, близкие к поверхности мозга. Также в 2020 году в рамках программы Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), направленной на отображение цепей в коре головного мозга, был запущен веб-сайт , на котором исследователи могут делиться своими данными, в том числе изображениями цепей, полученными с помощью электронной микроскопии.

С 2019 года инициатива спонсировала конкурс фото и видео , в котором исследователям предлагается представить привлекательные изображения мозга.Узнайте о победителях 2020 года на сайте Brain Initiative .

Остаётся ли мозг живым после смерти человека?

Апрель 2019 года стал важной вехой как для инициативы, так и для нейробиологических исследований в целом: исследователь инициативы BRAIN Ненад Сестан из Йельской школы медицины опубликовал отчет в журнале Nature , в котором говорится, что его исследовательская группа восстановила кровообращение и некоторые клеточные функции мозга свиней через четыре часа после смерти животных, сообщалось ранее Live Science. Результаты поставили под сомнение преобладающее мнение о том, что клетки мозга внезапно и необратимо повреждаются вскоре после того, как сердце перестает биться. Исследователи не наблюдали никаких признаков сознания в мозге и не пытались это сделать; Напротив, исследователи вводили в мозг свиньи химические вещества, имитирующие кровоток, а также блокирующие возбуждение нейронов. Исследователи подчеркнули, что они не вернули к жизни мозг свиньи. Однако они восстановили часть своей клеточной активности.

Дополнительные ресурсы

Эта статья была обновлена ​​28 мая 2021 г.