Головной и спинной мозг, подготовка к ЕГЭ по биологии

Что такое головной мозг, encephalon, его значение?

Головной мозг – это передний отдел центральной нервной системы. Головной мозг   	Филогенетически головной мозг – это передрасполагается в полости черепа, осуществляет взаимодействие организма человека (мужчины, женщины) с внешней средой, интеграцию функционирования всех систем организма. Головной мозг обладает способностью усваивать, упорядочивать, хранить, извлекать информацию о прошлом опыте. Головной мозг является материальным субстратом высшей нервной деятельности.

Филогенетически головной мозг – это передний конец нервной трубки. Онтогенетически головной мозг – это производное мозговых пузырей, из которых образуются отделы головного мозга: конечный мозг, который называется telencephalon, промежуточный мозг, средний мозг, задний мозг, который представлен такими образования, как мост головного мозга, мозжечок, продолговатый мозг. Полости мозговых пузырей развиваются в желудочки головного мозга.

 

Видео

Описание работы клеток мозга

Коммуникативные связи между нейронами устанавливаются с помощью синаптической передачи. Нейроны оснащены длинными отростками, которые называют аксоны. Они необходимы для передачи импульса к другим нейронам.

Аксон обладает разветвленной структурой и синапсами, которые образуются в месте соединения с другими нейронами. Существенно реже можно встретить аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы. Благодаря такому механизму, нейроны связываются и обмениваются сигналами. Для большей части синапсов характерна передача сигнала по химическому пути с помощью нейромедиаторов. Они оказывают воздействие на постсинаптические клетки, осуществляя связь с мембранными рецепторами, для которых являются специфическими лигандами.

Типы рецепторов:

  1. Лиганд-зависимые ионные каналы или ионотропные рецепторы.
  2. Рецепторы, обладающие связями с внутриклеточными вторичными посредниками, или метаботропные рецепторы.
Пример

Ионотропные рецепторы — рецепторы к ГАМК или глутамату.

Метаботропные рецепторы — мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норадреналину, эндорфину, серотонину.

Функционируя, ионотропные рецепторы вызывают непосредственное торможение или возбуждение. Таким образом, их эффект протекает быстрее, чем в случае с метаботропными рецепторами. Гормоны могут также модулировать активность нейронов, которые расположены в некоторых отделах головного мозга. Способность человеческого мозга к воспроизведению новых нейронов достигается за счет деятельности стволовых клеток.

Лечение болезней головного мозга

Основным залогом успеха эффективного лечения заболеваний головного мозга является своевременная диагностика имеющихся патологий. Диагностические меры определяются в каждом случае индивидуально на основе собранного анамнеза и имеющейся симптоматики. Пациентам, как правило, в комплексе назначают лабораторные и инструментальные исследования. В некоторых случаях может назначаться забор тканей органа на биопсию.

В зависимости от типа заболевания и степени тяжести его течения пациентам может быть показано консервативное или оперативное лечение. Часто применяется комплексная терапия. Для некоторых заболеваний эффективного лечения не разработано до сих пор. Для таких пациентов может быть назначена поддерживающая терапия, позволяющая ослаблять симптоматические проявления болезни и сдерживать ее прогрессирование.

Медикаментозное лечение

Лечение головного мозга с помощью медикаментозной терапии может назначаться при различных заболеваниях.

Так для лечения рака второй и последующих стадий может назначаться прием противосудорожных и стероидных противовоспалительных препаратов. Такое лечение является симптоматическим. Противосудорожные препараты позволяют уменьшить риск эпилептических припадков, а стероидные противовоспалительные лекарства предназначены для снятия отека тканей новообразования, уменьшения механического давления на здоровые ткани.

Лечение кисты головного мозга предполагает прием препаратов, направленных на удаление причин развития болезни. Так, пациентам могут назначаться препараты, направленные на рассасывание спаек, восстановление кровообращения, снижение уровня холестерина, нормализацию давления и свертываемости крови. Для насыщения мозга кислородом и глюкозой могут назначаться ноотропы. Антиоксиданты позволяют предотвратить нарушения внутричерепного давления. При определении аутоиммунных и инфекционных заболеваний может понадобиться прием лекарственных препаратов антибактериального и противовирусного действия.

При лечении такого сосудистого заболевания, как аневризма, могут назначаться блокаторы кальциевых каналов, лекарственные препараты противосудорожного, антигипертензивного, обезболивающего и противорвотного действия, а также медикаментозные средства из группы антацидов.

Геморрагические нарушения мозгового кровообращения могут потребовать приема интенсивной лекарственной терапии, направленной на снижение артериального давления, восстановления витальной функции, остановку кровотечения и устранение отека органа. Как правило, введение препаратов осуществляется посредством инъекций.

Нарушения мозгового кровообращения ишемической природы предполагают инъекционное введение препаратов, предназначенных для нормализации работы сердечно-сосудистой системы. Кроме того, пациентом могут назначаться препараты, снижающие внутричерепное давление.

Оперативное лечение

Оперативное лечение головного мозга – один из самых действенных и часто применяемых терапевтических методов. Наиболее эффективным данный метод лечения является при:

  • Лечении рака головного мозга.

Наиболее эффективным хирургическое вмешательство является при лечении рака на ранних стадиях. Удалению могут подлежать не только злокачественные, но и доброкачественные новообразования. Способы проведения хирургического вмешательства могут быть разными. Какая именно операция необходима в том или ином случае, определяется для каждого пациента индивидуально после проведения комплекса диагностических процедур.

  • Лечении кисты головного мозга.

Удаляются, как правило, кисты больших размеров. Наиболее распространенными являются следующие методы хирургического вмешательства: шунтирование, эндоскопия и трепанация черепа. Кисты головного мозга у новорожденных также могут удаляться посредством перечисленных методов. Своевременное лечение позволяет избежать отставания в интеллектуальном развитии, психических расстройств, головных болей, нарушения и полной потери зрения, речи, слуха.

  • Лечении внутричерепных кровоизлияний (гематом).

Необходимость и тип операции выбирается в зависимости от характеристик самой гематомы. Для устранения внутричерепных кровоизлияний может проводиться трепанация черепа или наложение фрезевого отверстия.

  • Лечении такого сосудистого заболевания, как аневризма.

Своевременное хирургическое вмешательство позволяет значительно уменьшить вероятность разрыва кровеносных сосудов, а также устранить эффект сдавливания близлежащих тканей. В современной медицинской практике применяются различные виды хирургического вмешательства для лечения аневризмы. В основном применяется краниотомия и клипирование аневризмы, а также ее эндоваскулярное устранение.

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Головной мозг можно условно разделить на три основные части: передний мозг, ствол мозга и мозжечок. В переднем мозгу выделяют большие полушария, таламус, гипоталамус и гипофиз (одну из важнейших нейроэндокринных желез). Ствол мозга состоит из продолговатого мозга, моста (варолиева моста) и среднего мозга.

Ткани мозга, состав

Головной мозг защищен от негативных внешних факторов с помощью мощной оболочки черепа. Кроме того, поверхность данного органа человеческого организма покрыта оболочками, образованными соединительными тканями. К таким оболочкам относятся твердая и мягкая. Они соединены сосудистой или паутинной оболочкой. Цереброспинальная жидкость разделяет оболочки и поверхность головного мозга. Данное вещество также входит в состав желудочков головного мозга. Избыточное количество цереброспинальной жидкости определяют, как гидроцефалию. Такая патология бывает двух типов: врожденная и приобретенная.

Структурные элементы связаны с помощью нервных волокон или проводящих путей.

Определение

Серое вещество — главный компонент центральной нервной системы позвоночных животных и человека, включающий клеточные тела нейронов, нейропиль (частично: дендриты, безмиелиновые аксоны, отростки глиальных клеток), глиальные клетки (астроциты и олигодендроциты), а также капилляры.

Белое вещество — компонент центральной нервной системы позвоночных животных и человека, состоящий главным образом из пучков аксонов, покрытых миелином.

Белый цвет обусловлен миелином, который представляет собой вещество, покрывающее волокна.

Ствол мозга

расположен у основания черепа. Он соединяет спинной мозг с передним мозгом и состоит из продолговатого мозга, моста, среднего и промежуточного мозга.

Через средний и промежуточный мозг, как и через весь ствол, проходят двигательные пути, идущие к спинному мозгу, а также некоторые чувствительные пути от спинного мозга к вышележащим отделам головного мозга. Ниже среднего мозга расположен мост, связанный нервными волокнами с мозжечком. Самая нижняя часть ствола – продолговатый мозг – непосредственно переходит в спинной. В продолговатом мозгу расположены центры, регулирующие деятельность сердца и дыхание в зависимости от внешних обстоятельств, а также контролирующие кровяное давление, перистальтику желудка и кишечника.

На уровне ствола проводящие пути, связывающие каждое из больших полушарий с мозжечком, перекрещиваются. Поэтому каждое из полушарий управляет противоположной стороной тела и связано с противоположным полушарием мозжечка.

Головной мозг у взрослых

Вес головного мозга у взрослого человека может составлять в пределах 1-2 кг и более. В среднем масса органа составляет 2% от общей массы тела. Ошибочно мнение, что, чем больше мозг, тем умнее человек. Наибольшей загадкой для современной науки являются различия между особенностями функционирования головного мозга мужчин и женщин. По данной теме проведено далеко не одно исследование, написана не одна книга и статья. Результаты многих исследований позволили определить, что действительно отличия в работе мужского и женского головного мозга все же существуют. Например, мужчины более подвержены развитию болезни Паркинсона, а женщины склонны к депрессиям и деменции.

Интересно, что мужской мозг больше женского примерно на 8-10%. Кроме того, у представителей разных полов отличается не только его общая масса, но и размеры отдельных зон органа. Так, исследования 2001 года, проводимые учеными из Гарвардского университета, показали, что лобные доли головного мозга у женщин больше, чем у мужчин, что позволяет им быстрее принимать решения и решать проблемы. У мужчин же больше миндалевидное тело и теменная часть коры головного мозга, что позволяет им лучше ориентироваться в пространстве и резко реагировать на опасность.

Не только размеры отличают женский и мужской головной мозг. По мнению ученых, уровень активности главного органа ЦНС у представителей обоих полов также разный. Так, женский мозг всегда активен и может непрерывно контролировать ситуацию. У женщин более выражены межполушарные связи, у мужчин – наоборот, более развитыми являются связи в области каждого полушария.

Головной мозг у мужчин

По мнению ученых, воздействие на головной мозг мужских и женских половых гормонов является разным. И тестостерон, и эстроген защищают его от функциональных нарушений. Но в отличие от мужчин, у женщин ввиду физиологических особенностей организма с возрастом наблюдается резкое снижение уровня эстрогенов. Таким образом, мужчины являются менее подверженными развитию болезни Альцгеймера, деменции и другим функциональным нарушениям основного органа ЦНС.

Мужской мозг быстрее воспринимает визуальную информацию. Именно поэтому мужчины лучше реагируют и запоминают рекламу, но не фиксируют внимание на мелких деталях и тексте, сопровождающих ее. Головной мозг у мужчин позволяет им намного быстрее чувствовать насыщение при приеме пищи. Например, голландскими учеными в 2005 году было проведено исследование, как мужской и женский мозг реагирует на поступление в организм веществ, содержащихся в шоколаде. У мужчин при употреблении шоколада отмечалась большая активность гипоталамуса, отвечающего за контроль над чувством голода. Мужской организм испытывает большую потребность в потреблении мяса, в то время, как женщины имеют значительную тягу к жирам и легкоусвояемым углеводам. Объяснить это довольно просто. Организм мужчин ввиду своих физиологических особенностей нуждается в постоянном поступлении белка, используемого для наращивания мускулатуры. Женскому организму необходим жир, что требуется для полноценной выработки гормонов и обеспечения возможности выносить ребенка.

Стресс мужчины и женщины также переживают по-разному. Так, у представителей сильного пола активнее правая часть миндалевидного тела мозга, у женщин – наоборот, левая. Именно миндалевидное тело мозга человека отвечает за чувство страха и агрессию. Мужчины в стрессовых ситуациях реагируют незамедлительно, отвечая на встречную агрессию или стараясь уединиться, чтобы все обдумать или переосмыслить. Женщины же пытаются найти поддержку и получить защиту от близких людей.

Головной мозг у женщин

Всем известно, что женщины более чувствительны и ранимы. Как ни странно, это не особенность характера, а результат особенностей работы головного мозга. Так, представительницы прекрасного пола сильнее воспринимают боль и даже ощущения прикосновений для них являются более выраженными. Томографические исследования показали, что болевой сигнал выполняется женским головным мозгом совершенно по-другому. Боль вызывает более сильные эмоции у женщин, чем объясняется и то, что представительницы прекрасного пола чаще сообщают о проблемах со здоровьем, которые их беспокоят.

Проводимые исследования показали, что женщины в три раза больше подвержены мигреням. Помимо гормональных колебаний, фактором, способствующим появлению мигреней, выступает большая подверженность представительниц прекрасного пола раздражительности. Так, специалистами калифорнийского университета было проведено исследование, в ходе которого у мужчин провоцировали головные боли посредством воздействия на них света, который был в три раза ярче светового потока, воздействующего на женщин.

Женщины чаще подвержены деменции (слабоумию). Женский мозг позволяет длительно хранить информацию. Отвечает за это повышенная активность гиппокампа – именно той зоны мозга, которая обеспечивает долговременную память. Кроме того, при болезни Альцгеймера регрессия интеллектуальных способностей у женщин происходит быстрее, нежели у мужчин.

Женщины в отличие от мужчин более подвержены депрессиям. Ввиду особенностей работы лимбической области головного мозга представительницы прекрасного пола больше переживают по поводу определенных жизненных ситуаций и негативно оценивают их.

Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств

Большое число неврологических расстройств — от эмоциональных нарушений, таких как депрессия, — до двигательных, таких как болезнь Паркинсона, связано с нарушениями работы определенных медиаторов головного мозга. Ученые создали большое количество лекарств, задачей которых является устранение этих нарушений и связанное с этим улучшение качества жизни людей. В то же самое время, многие вещества, вызывающие зависимость (алкоголь, никотин, наркотики), действуют, используя тот же самый механизм, изменяя баланс медиаторов в головном мозге. Люди испытывают приливы «хорошего самочувствия», когда начинают принимать эти вещества, но скоро нейроны в их мозге настолько адаптируются к повышенным количествам того или иного химического агента, что для того, чтобы самочувствие оставалось хорошим, требуется принимать все большие и большие дозы препарата. Мозг начинает «требовать» вещество для нормальной работы. Возникает химическая зависимость или аддикция.

Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).

Серотонин

Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.

Депрессия, социофобия, панические атаки, гиперактивность — только некоторые из нарушений, которые можно успешно излечивать, изменяя уровни медиатора в головном мозге. До того, как эти лекарства стали доступны, люди были обречены всю жизнь испытывать психические проблемы, а те, кто мог себе позволить психотерапию, длительное время работали с психиатром или психологом, пытаясь наладить работу своих чувств. Теперь мы знаем, что на многие расстройства работы головного мозга можно воздействовать с помощью лекарств, позволяя людям преодолевать трудности в эмоциональной и социальной жизни.

Сейчас специалисты обращают внимание на то, что мы перестали считать отрицательные эмоции нормальной частью жизни. Все чаще и чаще нам кажется, что тоска или трудности в социальном функционировании — это признак патологии, а значит нужно идти к психиатру и просить лекарство. Безусловно, люди, которые нуждаются в лечении у психиатра, есть. И, тем не менее, определенную часть пациентов, приходящих на прием к врачу, составляют те, кто не страдает никаким психическим расстройством. Такие люди должны проходить курсы терапии с психологами или психотерапевтами. Медикаментозное же лечение необходимо назначать только тогда, когда симптомы психического расстройства достаточно сильно вторгаются в привычную жизнь человека, серьезно нарушая ее. В большинстве случаев, несмотря на то, что лекарства могут помочь облегчить симптомы, более полное и длительное излечение может быть достигнуто только с помощью психотерапии, которая помогает изменить привычное поведение, которое, собственно, и приводит к болезни. Изменения чувств, возникновение различных, в том числе негативных, эмоций в ответ на перемены в жизни, а также жизненные испытания — это часть нормального функционирования человеческой психики. Поэтому не следует каждый раз, когда Вы испытываете печаль или испортили отношения с любимым человеком, требовать у врача назначения успокоительного. Этим Вы не только навредите себе, но и пропустите важный урок, который готова преподать Вам жизнь. И даже в случаях, когда симптомы приносят серьезные страдания или создают чрезмерные трудности, в дополнение к медикаментозному лечению необходима работа с психологом или психотерапия.

В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название «синдром дефицита внимания с гиперактивностью» (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.

Большинству детей (70 — 80 процентов) с диагнозом СДВГ лечение, направленное на коррекцию обмена дофамина помогает. Однако некоторые специалисты опасаются, что иногда родители слишком поспешно обращаются к врачам, а доктора слишком часто ставят диагноз СДВГ. В итоге то, что просто является плохим поведением, рассматривается как психическая патология, и дети, которым не нужны медикаменты, начинают их получать. Ученые считают, что часть детей, получающих медикаментозное лечение, должны получать терапию у психологов, потому что именно такая помощь была бы для них гораздо более полезна. Однако, нет простого решения этой проблемы, и очевидно, дискуссии на эту тему будут вестись еще долго.

Наркотическое вещество, известное как «экстази» или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период «депрессии» продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.

Дофамин

Дофамин — медиатор, который обеспечивает процессы контроля движений, эмоционального ответа, а также способность испытывать удовольствие и боль. При болезни Паркинсона выходят из строя нейроны, передающие дофамин, что вызывает прогрессирующую потерю контроля движений. Вещество под названием Леводопа, которое мозг может преобразовать в дофамин, часто помогает контролировать эти симптомы.

Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.

С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.

Гамма-аминомасляная кислота

Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды «стоп». Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного «тормоза», входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.

Теги