Основные источники информации об анатомической и функциональной организации мозга

 

Реферат по нейропсихологии

на тему

«Основные источники информации об анатомической и функциональной организации мозга»

ТРИ ИСТОЧНИКА ЗНАНИЙ О ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МОЗГА

Наши знания о функциональной организации мозга животных и человека являются результатом использования трех методических процедур:

• сравнительно-анатомических наблюдений;
• физиологического метода раздражений отдельных участков мозга;
• метода разрушения ограниченных участков мозга, а при исследовании функциональной организации мозга человека — клинических наблюдений над изменением поведения больных с локальными поражениями мозга.

1. СРАВНИТЕЛЬНО-АНАТОМИЧЕСКИЕ  ДАННЫЕ

Сравнительно-анатомические данные используются для исследования основных принципов организации деятельности животных, и при рассмотрении мозга как органа психики.

Основные принципы эволюции и строения мозга как органа психики:

1- принцип заключается  в том, что на различных этапах  эволюции отношения организма  животного со средой и его  поведение регулировались различными  аппаратами нервной системы, и мозг человека является продуктом длительного исторического развития.

 На наиболее элементарных уровнях развития животного мира (например, у гидроидных полипов) прием сигналов и организация движений осуществляются диффузной, или сетевидной, нервной системой. На этом этапе не существует единого центра по приему и переработке информации, вместо этого в том или ином участке нервной системы животного появляются временные доминирующие очаги.

В процессе эволюции диффузная система  уступила ведущее место новым образованиям. В передних отделах головного мозга животного концентрировались сложные рецепторные приборы, и сигналы, получаемые ими, стали направляться в передний ганглий, который перерабатывал получаемую информацию и переключал возбуждение на эфферентные пути, идущие к двигательному аппарату животного.

 На ранних ступенях  эволюции (у червей) передний ганглий  имел относительно простую функциональную  структуру. На позднейших ступенях (у насекомых) передний ганглий  приобретает все более сложную  функциональную организацию. Он становится органом реализации врожденного (инстинктивного) поведения, которое может пускаться в ход элементарными стимулами и иметь удивительную по своей сложности программу.

Нервные аппараты переднего ганглия, хорошо приспособленные для реализации врожденных программ поведения, не могут обеспечить приспособления к резко меняющимся условиям среды. Это осуществляется либо благодаря избыточному производству индивидуальных особей, либо благодаря выработке индивидуально-изменчивого поведения.

Поэтому, при переходе к наземному существованию у позвоночных появляется головной мозг.  На ранних этапах эволюции позвоночных (у рыб и земноводных) он допускает лишь относительно небольшую изменчивость поведения. Преобладающие формы поведения реализуются здесь аппаратами элементарного обонятельного и среднего мозга. У птиц ведущее место занимают аппараты промежуточного мозга (зрительный бугор, подкорковые двигательные узлы), которые образуют таламо-стриальную систему (уровень синергий).

У млекопитающих ведущую роль в управлении организмом имеет кора больших полушарий. Корковые аппараты в состоянии заменять врожденные программы поведения сложными индивидуально-изменчивыми, обеспечивая формирование более сложных программ индивидуального поведения.

На этапе человека, когда появляются общественно-исторические условия и когда возникает язык — уникальная для человека система кодов, корковые аппараты достигают такого уровня развития, что оказываются в состоянии обеспечить формы поведения, по степени сложности, не имеющие равных в животном мире.

Индекс Хауга (1) и индекс Я.Я. Рогинского (2) демонстрируют прогрессивное развитие мозга на последовательных ступенях эволюции.

1.

                                         2.

где Е — масса мозга, р — масса тела.

 У человека, по сравнению с остальным животным миром, высокий вес мозга по отношению к общей массе тела. В процессе эволюции удельный вес коры — по сравнению с нижележащими подкорковыми образованиями — непрерывно возрастает, причем увеличение веса мозга достигается не из-за разрастания древних стуктур, а из-за развития больших полушарий. 

С переходом от высших млекопитающих к человеку эволюция мозга связана преимущественно с увеличением площади наиболее сложных (третичных) зон коры.

Важнейший принцип работы мозга заключается в том, что прежние нервные аппараты сохраняются в нем, но сохраняются уступая ведущее место новым образованиям и приобретая иную роль. Они обеспечивают фон поведения, принимают активное участие в регуляции состояний организма, передавая функции получения, переработки и хранения информации, и функции создания новых программ поведения и регуляции и контроля сознательной деятельности высшим аппаратам коры головного мозга.

 Рассматривать аппараты коры головного мозга в отрыве от лежащих ниже образований означало бы допускать грубейшую ошибку.

Сложные рефлекторные процессы и сложные формы поведения могут осуществляться разными уровнями нервной системы, каждый из которых вносит в функциональную организацию поведения свой вклад.

Роль нижних отделов ствола и образований межуточного мозга в обеспечении и регуляции тонуса коры была показана благодаря работам Мэгуна и Моруцци, посвященным восходящей активирующей ретикулярной формации.

Аппараты стволового уровня не работают в полной изоляции от коры головного мозга и сами испытывают ее регулирующее влияние.

Работы большого числа учёных показали роль нисходящей активирующей ретикулярной формации, приводящей аппараты регуляции тонуса в соответствие с информацией, получаемой субъектом, и с задачами, которые он ставит.

Эти данные позволяют сформулировать принцип вертикального строения функциональных систем мозга - каждая форма поведения обеспечивается совместной работой разных уровней нервного аппарата, связанных друг с другом как восходящими, так и нисходящими связями, превращающими мозг в саморегулирующуюся систему.

Отдельные участки коры головного мозга соединяются между собой не только с помощью горизонтальных связей, но и через нижележащие образования, иначе говоря, посредством системы вертикальных связей.

Т.е. кора головного мозга, находящаяся в постоянном взаимодействии с нижележащими образованиями, не является единственным мозговым субстратом психических процессов.

Структурная и функциональная организация коры головного мозга

Наблюдения, показавшие, что мозг в целом и его кора в частности обладают неоднородным строением, относятся еще к началу прошлого века.

Ф. Галль впервые отличил серое вещество, составляющее мозговую кору и подкорковые серые образования, от белого вещества, состоящего из проводящих волокон, связывающих отдельные участки коры и соединяющие кору большого мозга с периферией.

В 1863 г. В.А. Бец, описывая строение различных участков мозговой коры, обнаружил, что их морфологическая структура неоднородна.

 Позднее установили, что эти различия не только морфологические, но и функциональные. На основании морфологических данных были выделены моторная и сенсорная области коры, что послужило первым шагом к созданию функциональной карты коры головного мозга.

Внимательное изучение «первичных» областей мозговой коры позволяет делать точные выводы о некоторых особенностях поведения животного.

Благодаря работам Кэмпбелла, Бродмана и других, в начале 20 века были созданы цитоархитектонические карты мозговой коры. Эти карты позволили приблизиться к описанию основных принципов строения мозговой коры животных и человека.

Так же было обнаружено, что кора головного мозга состоит из шести слоев клеток. IV — афферентный слой связывает мозговую кору с органами чувств , а V — эфферентный слой – с мышцами. В IV слое коры приходят волокна, несущие импульсы, возникающие в периферических рецепторах. V слой включает в себя гигантские пирамидные клетки, генерирующие импульсы к мышцам тела и дающие начало двигательному пути.

 В коре головного мозга человека выделяются проекционная общечувствительная (теменная), зрительная (затылочная) и слуховая (височная) области.

Существенным для понимания функции этих слоев коры головного мозга является тот факт, что в процессе эволюции видов удельный вес слоёв коры непрерывно увеличивается; это показывает, что процесс усложнения психической деятельности связан с развитием этих высших слоев мозговой коры.

 Другой важной функциональной  характеристикой строения коры  мозга животного является отношение  между массой клеточных тел  и массой клеточного вещества.

В осуществлении сложных нервных процессов решающую роль играет не только тело нервной клетки, но и ее многочисленные отростки и окружающие нейроны глиальные клетки. Увеличение «глиального индекса» на каждой новой ступени эволюции указывает на повышение управляемости функций отдельных мозговых зон.

С эволюцией животного величина отношения глиальной ткани коры к массе ее нервных клеток все более возрастает и у человека оказывается во много раз большей, чем у млекопитающих.  Аналогичная тенденция легко прослеживается в процессе созревания коры мозга человека

Важным анатомическим фактом, позволяющим понять основные принципы строения мозговой коры, является неравномерность распределения отдельных слоев коры в топографически различных участках коры головного мозга.

Кора мозга имеет иерархическое строение (над каждой первичной областью мозговой коры надстраиваются вторичные области).

В коре головного мозга человека можно выделить участки, которые лежат на границах между корковыми представительствами отдельных чувствительных зон мозговой коры и которые получили название третичных зон коры. Эти зоны коры обеспечивают совместную работу корковых звеньев отдельных анализаторов, наиболее сложные интегральные функции коры головного мозга.

Выделяют 2 группы третичных областей.

1- задняя — расположена на стыке затылочной, теменной и височной областей. Это зона перекрытия корковых отделов экстероцептивных анализаторов.

2 — передняя — расположена спереди от двигательной зоны коры и надстраивается над двигательными отделами коры головного мозга. Она связана со всеми остальными отделами коры.

Иерархическое строение коры головного мозга является продуктом длительного исторического развития.

Данные приведённые выше, касаются основных тенденций прогрессивного развития вторичных и третичных зон коры на последовательных этапах эволюции животного мира. Но можно ли проследить такую же тенденцию и на последовательных этапах антропогенеза? Наряду с учеными других стран большую работу в этом направлении проделала отечественный антрополог В. И. Кочеткова. Создавая слепки мозга с внутренней поверхности черепа ископаемого человека и пользуясь некоторыми опорными пунктами, она смогла получить приближенные реконструкции, позволяющие определить соотношения отдельных частей мозга на последовательных этапах праистории.

В древнейшей истории человека можно выделить четыре больших этапа, представителями которых являются австралопитеки , жившие 1— 4 млн лет назад, архантропы, жившие 200 тыс. — 1 млн лет назад, палеоантропы, жившие 200 — 400 тыс. лет назад, и неоантропы, жившие 10 — 40 тыс. лет назад.

Данные исследований показывают, что основное развитие мозга в раннем антропогенезе идет не столько за счет первичных, сколько за счет вторичных и третичных областей коры.

Из сложных областей коры в первую очередь начинают развиваться нижнетеменные области, (у архантропов ). Это связано с условиями охотничьей жизни.

Затем развиваются нижнелобные области мозга ( у палеоантропов). Это связано с возникновением и развитием звукового языка.

Потом верхние отделы переднелобной области ( у неоантропа и у современного человека).

Эти данные указывают на прямую связь эволюции головного мозга с усложнением процесса переработки и кодирования информации, с одной стороны, и с усложнением программ индивидуально-изменчивого поведения, которые отличают деятельность высших животных, — с другой.

Большой интерес представляет анализ тех изменений в мозговых структурах, которые наблюдаются в процессе развития ребенка.

Было обнаружено, что во внутриутробном развитии мозг человека повторяет филогенетическое развитие. Ребенок появляется на свет с полностью созревшими аппаратами подкорковых образований и первичных зон коры и с недостаточно созревшими аппаратами более сложных вторичных и третичных зон коры; это проявляется в относительно малом размере входящих в их состав клеток, в недостаточном развитии ширины их верхних слоев, в относительно малой площади занимаемых ими территорий и, наконец, в недостаточной миелинизации их элементов. Признаки недоразвития высших (вторичных и третичных) полей коры исчезают постепенно и неравномерно.

Аналогичным образом развиваются в онтогенезе верхние (ассоциативные) слои зон коры. По мере развития ребенка возрастает роль тех видов деятельности, которые требуют совместной работы отдельных зон коры и осуществляются при ближайшем участии верхних, ассоциативных, или интегративных, ее слоев.

Как показали исследования Флексига, процесс миелинизации — по завершении которого нервные элементы становятся готовыми к нормальному функционированию — протекает в разных зонах коры неравномерно: миелинизация элементов первичных зон заканчивается довольно рано, процесс миелинизации во вторичных и третичных зонах может продолжается даже до 7 —12-летнего возраста.

Т.о. формирование психической деятельности человека идет от более простых к сложным, опосредствованным формам.

2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ  ДАННЫЕ: МЕТОД РАЗДРАЖЕНИЯ