Определение мозга
Мозг является орган эти координаты нервная система функция у позвоночных и большинство беспозвоночный животные. Мозг обычно находится внутри глава в защитном покрытии, таком как экзоскелет или череп.
У людей мозг весит около трех фунтов и потребляет ошеломляющие 20-25% всей энергии организма!
Мозг в основном состоит из нейронов, которые посылают нервные импульсы и хранят информацию, и различных поддерживающих клеток, которые питают, изолируют и защищают нейроны, чтобы они могли надежно выполнять свою работу.
Нейроны чрезвычайно требовательны клетка типа, требующего большого количества кислорода и топлива, чтобы поддерживать их в живых. Для быстрого создания потенциалов действия, учитывающих мысли, движение и другие функции выживания, нейроны создают ионный градиент, который должен постоянно поддерживаться.
Если мозг лишен кислорода или клеточного топлива, такого как глюкоза, ионные насосы, которые поддерживают этот градиент ионов, отключатся. Это приведет к притоку ионов и жидкости в клетки, что фактически приведет к открытию нейронов.
Вот почему мозг так уязвим к недостатку кислорода. Для человека клетки мозга могут начать лопаться и умирать в течение нескольких минут после недостатка кислорода.
Потому что это так важно для функционирования организма, мозг ткань отделен от кровь поток через «гематоэнцефалический барьер», через который могут проходить только определенные вещества. Гематоэнцефалический барьер отфильтровывается бактерии некоторые вирусы и некоторые химические вещества, позволяя питательным веществам и кислороду проникать в ткани мозга.
Функции мозга
Мозг участвует практически во всех аспектах нашего опыта. Это увлекательная арена, где человеческий опыт встречается с биологией.
Наш опыт и чувства обрабатываются, сохраняются, а иногда и создаются физическими и химическими процессами в мозге. Наши мысли и чувства могут быть измерены как потенциалы действия; наши воспоминания и личности имеют физическую форму в виде синапсов, которые являются ветвями, которые соединяют нервные клетки друг с другом и определяют, как они взаимодействуют.
Наш мозг воспринимает цвета, звуки и ощущения. Он воспринимает и создает эмоциональные состояния. Он содержит наши моторные навыки и наш языковой центр. Это также выпускает гормоны, которые регулируют бессознательные функции нашего тела. Часть мозга, называемая стволом мозга, даже посылает нервные импульсы, которые контролируют и поддерживают наше дыхание!
Некоторые общие категории функций мозга включают в себя:
- Получение и обработка сенсорной информации
- Направление движения через нервные импульсы
- Направляет дыхание через ствол мозга
- Помогая поддерживать тело гомеостаз
- Помогая направить репродуктивный цикл организма
- Формирование и хранение воспоминаний
- Хранение навыков и концептуальной информации
- Создание, обработка и регулирование эмоциональных состояний
- Считается, что одна конкретная часть мозга может создавать сознание, объединяя все эти функции в единую матрицу. Это относительно новая находка, которая требует дополнительного изучения.
Поскольку функций мозга много, проще всего обсудить их более подробно, рассмотрев функции каждой из множества структур мозга.
Структура мозга
Мозг является сложным и запутанным органом с многочисленными функциями. Самый простой способ перечислить эти функции и обсудить, как они выполняются, – изучить структуру мозга, который является «машиной», которая выполняет все эти функции.
Нейроны
Чтобы понять функцию мозга, это помогает понять структуру нейронов. Как и у других клеток, у нейронов есть ядро, цитоплазма и клеточная мембрана, Но в отличие от других типов клеток, нейроны также имеют длинные и длинные руки, называемые «аксонами», и они постоянно создают и разрушают крошечные межклеточные соединения, называемые «дендритами».
Строение нейрона можно увидеть здесь:
«Дендриты» можно рассматривать как приемники нейрона. Они получают вход от других нервных клеток, которые будут обработаны в теле клетки. Этот ввод может быть получен либо в форме нервного импульса, то есть прямого электрохимического импульса, либо в форме нейротрансмиттеров, химических мессенджеров, которые взаимодействуют с рецепторами на принимающей клетке. Нейроны могут «решить», использовать или нет потенциал действия в ответ на потенциал действия или нейротрансмиттеры, полученные из другой клетки.
Средства, с помощью которых дендритные входы обрабатываются ячейкой, не совсем понятны. Некоторые нервные клетки, по-видимому, используют простое суммирование, то есть количество стимулирующих и ингибирующих воздействий складывается клеткой при принятии решения не стрелять. Но другие клетки могут запускать различные модели потенциалов действия в зависимости от того, какие дендриты стимулируются, что предполагает дополнительную внутреннюю обработку.
«Аксон» нейрона – это часть нейрона, которая запускает собственный потенциал действия, если клетка «решает» сделать это. Аксоны могут быть длинными, охватывающими всю длину мозга или даже длину руки или ноги! Они изолированы специальным слоем липидов, который называется «миелиновой оболочки », Которые предотвращают утечку ионов, которые несут сигнал нерва, когда нервный импульс проходит по длине аксона.
Все это означает, что нейроны в мозге могут получать информацию от многих других нейронов и принимать «решения» о том, какие действия предпринять. Эта сложная сеть ввода, обработки и запуска – это то, что позволяет нашему мозгу превращать простые цвета и линии в изображения лиц, которые мы узнаем, среди других чудес!
Внутри мозга существует множество различных структур, которые выполняют уникальные задачи. Для краткости мы не будем говорить о каждом из них здесь. Вместо этого мы сосредоточимся на основных областях мозга и функциях, которые выполняют эти области:
Лобная доля
Лобная доля является частью коры головного мозга. Эта кора головного мозга, или «головной мозг», является самой большой частью человеческого мозга, и считается, что она эволюционировала совсем недавно.
У большинства других животных кора головного мозга намного меньше, чем у людей. У людей доли головного мозга отвечают за «более высокие» задачи, такие как мышление, язык, действие и импульсный контроль.
Лобная доля – это область головного мозга, находящаяся в передней части головы, сразу за глаза и лоб Он содержит области мозга, которые могут выполнять математику и речь, а также те, которые отвечают за планирование, решение проблем, регулирование эмоций и принятие осознанных решений.
Люди с повреждением лобной доли от травм могут проявлять такие черты, как изменчивые эмоции, отсутствие самоконтроля и отсутствие социально приемлемого поведения. У них также могут быть проблемы с решением проблем, составлением планов и их выполнением.
Некоторые неврологи зашли так далеко, что утверждают, что благодаря своей связи с языком, математикой, решением проблем, эмоциональной регуляцией и сознательным принятием решений именно лобная доля мозга делает нас уникальными людьми. Другие неврологи, однако, говорят, что это намного сложнее, чем это!
Височная доля
Височная доля – это то, где наш мозг обрабатывает звуки, включая звуки речи. Он находится по обе стороны мозга ниже и позади коры головного мозга. Хорошим ориентиром для расположения височной доли является место, где шарнир вашей челюсти встречается с мозгом вашего черепа.
Временная доля содержит сложную схему для анализа звуков, которые мы слышим на тон, тон и значение. Он даже отправляет слуховые данные лимбическая система определить эмоциональное содержание звука и в языковой центр определить его словесное содержание. Временная доля может даже приблизительно определить, откуда идет звук через триангуляцию, сравнивая, когда звук достиг одного уха и другого.
Височная доля может временно хранить слуховую память и может играть роль в формировании долговременной памяти посредством ее связи с гиппокампом.
Теменная доля
Теменная доля расположена сверху мозга в направлении спины. Он простирается примерно от макушки головы до примерно половины спины черепа. Эта доля обрабатывает сенсорный ввод от тела, а также содержит схемы для движения.
Когда-то считалось, что на самом деле в большинстве частей тела содержится только одно чувство: осязание. Теперь, однако, мы знаем, что есть как минимум два разных чувства: прикосновение и проприоцепция. Проприоцепция использует датчики движения и положения в теле, чтобы сообщить нам, где различные части нашего тела находятся в пространстве. Это важно для того, чтобы мы могли выполнять сложные движения и вообще двигаться, не теряя равновесия!
Теменная доля также содержит схемы, которые могут обрабатывать визуальный ввод от затылочной коры, чтобы помочь нам распознать лица и объекты.
Затылочная доля
Затылочная доля – самая маленькая в коре головного мозга. Он расположен в самой задней части головы, у основания черепа.
Затылочная доля обрабатывает визуальную информацию. Зрительные нервы от глаз проходят глубоко в мозг через центр обработки и, наконец, доставляют свою информацию в затылочную долю, которая декодирует визуальную информацию в цвета, формы и объекты.
Поскольку у нас есть два глаза, обращенные в одном направлении – черта, называемая «бинокулярное зрение» – наша затылочная доля может создать трехмерное изображение мира, сравнивая немного разные взгляды наших двух глаз.
Затылочная доля посылает визуальную информацию через множество этапов обработки, в конечном итоге соединяясь со схемами памяти, чтобы мы могли распознавать объекты, людей и места в нашей среде.
Мозжечок
Сейчас мы покидаем головной мозг – самую последнюю эволюционную часть мозга – и переходим в более старые структуры. Мозжечок представляет собой небольшую структуру в основании головного мозга, непосредственно под теменной и затылочной долями. Он отвечает за регулирование движения, позы и равновесия – очень важные функции для любого организм иметь!
Люди с повреждением мозжечка могут испытывать трудности при ходьбе, выполнении сложных движений и даже стоя. Мы часто воспринимаем эту маленькую часть нашего мозга как должное, но ходить на двух ногах – нелегкая задача!
Лимбическая система
лимбическая система иногда упоминается как «эмоциональный мозг. Он лежит в центре головного мозга, вокруг него обернута кора головного мозга, а за ним спрятан мозжечок. Это эволюционно старая структура; это также чрезвычайно важно. Лимбическая система включает в себя:
- Гиппокамп, который создает и хранит воспоминания. Эта структура, расположенная в центре мозга, имеет связи, которые могут стимулировать большинство других областей мозга, что позволяет нам вспоминать достопримечательности, звуки, эмоции и другие аспекты событий в нашем прошлом. Точно не известно, как гиппокамп создает воспоминания, или действительно ли это место хранения воспоминаний. Некоторые исследования предполагают, что люди с повреждением гиппокампа не могут образовывать новые воспоминания, но все же могут иметь доступ к воспоминаниям до повреждения. Считается, что миндалина может влиять на то, как гиппокамп хранит воспоминания, что приводит к более сильному и живому кодированию воспоминаний. это включает в себя страх, травму или другие сильные эмоции. Это могло дать нашим предкам эволюционное преимущество, гарантировав, что они избежали опасных или вредных ситуаций в будущем.
- Миндалина контролирует и помогает создавать эмоциональные состояния. Сейчас считается, что эмоциональные состояния – это коллективное усилие между мозгом и телом. На активность миндалины влияют сигналы тела, такие как сердце скорость, осанка и адреналин. Но миндалина также воздействует на тело в ответ, вызывая реакции страха, когда обнаруживается угрожающее зрение, звук или другой стимул, связанный с опасной или болезненной памятью. Миндалина также может посылать сигналы в гиппокамп, которые вызывают более кодированную память особенно если это сделано в условиях острого страха или боли. Это считается выживанием приспособление чтобы мы могли более эффективно избегать страха и боли в будущем. Также считается, что травматические воспоминания имеют тенденцию быть очень яркими и иногда могут быть вызваны подобными сенсорными стимулами в таких условиях, как ПТСР. Считается, что миндалина связана со страхом и болью, так как они Это одни из самых простых эмоциональных состояний для выявления, которые обычно изучаются психиатрами и неврологами, стремящимися помочь людям исцелиться от травм. Тем не менее, возможно, что миндалина также может играть роль в положительных эмоциях, которые еще не совсем понятны.
- Таламус действует как «распределительный щит» для коры головного мозга. Вся сенсорная информация, за исключением обоняния, проходит через таламус, прежде чем он попадает в центры обработки коры головного мозга. Это может быть причиной того, что вы перестали замечать некоторые части своего окружения, например, то, как ваша одежда чувствует себя против вашей кожа в то время как стимулы, которые являются новыми или важными для того, что вы делаете, привлекают ваше внимание. Считается, что таламус может помочь мозгу «решить», на какие сенсорные стимулы обратить внимание. Это может помочь нам выжить, гарантируя, что мы расставляем приоритеты в существующей среде, игнорируя те части окружающей среды, которые не влияют на нас в данный момент.
- Гипоталамус – это крошечная структура, расположенная под таламусом. Он играет жизненно важную роль в передаче химических сообщений от мозга к телу, которые регулируют многие непроизвольные функции нашего тела. Химические сообщения, выпускаемые таламусом, включают сообщения, которые делают нас голодными, испытывающими жажду и сонливыми; сообщения говорят нашим почкам, когда сохранять воду; и сообщения, которые могут влиять на наши эмоциональные состояния. Проблемы с гипоталамусом могут привести к широкому кругу заболеваний, при которых органы не функционируют должным образом, даже если сам орган здоров и не поврежден. Органы, которым для правильного функционирования необходимы сигналы от гипоталамуса включают надпочечники, щитовидную железу, почки и репродуктивные органы.
Мозговой ствол
Головной мозг отвечает за самые основные жизненные функции. В его обязанности входит заставить диафрагму расширяться и сжиматься, чтобы мы могли дышать; регулирование сердцебиения; и регулирование кровяного давления. Части ствола мозга включают в себя:
- Средний мозг. Эта интригующая структура помогает многим целям, и на нее могли положиться наши очень древние предки в начале нашей эволюционной истории. Он играет роль в зрении, слухе, движении глаз и движении тела. Его наиболее важные функции включают: Средний мозг содержит черную субстанцию, которая производит весь дофамин, используемый двигательной системой для обеспечения движения. Болезнь Паркинсона чаще всего вызывается ухудшением черной субстанции, что приводит к недостатку дофамина в моторной коре. Средний мозг также содержит превосходный колликуляр, который обладает замечательной способностью. Некоторые люди, которые не могут видеть из-за повреждения затылочной доли, могут выполнять основные визуальные задачи, используя верхний колликулус. Хотя верхний колликулус сознательно не регистрирует визуальные данные, похоже, что тело может использовать его для правильного движения!
- Понс участвует в слуховой обработке, моторном контроле и сенсорном анализе. Возможно, его самая уникальная функция – это его роль во сне. Во время сна pons посылает сигналы остальной части мозга, которые активируют процессы быстрого сна – создания снов, а также консолидации обучения и памяти!
- Продолговатый мозг отвечает за поддержание нашего дыхания и регуляцию сердечного ритма. Он также содержит клетки, которые могут обнаруживать яды в кровотоке и вызывать рвоту в ответ. Когда смерть наступает от черепно-мозговых травм, это происходит чаще всего потому, что мозг распух до точки разрушения ствола мозга, который находится под другими структурами мозга. Нарушение активности продолговатого мозга может привести к остановке дыхания и смерти.
Вот почему врачи рекомендуют разбудить пациентов с определенными серьезными травмами головы каждые несколько часов, когда они спят. В случаях отека мозга и внутреннего кровотечения потеря сознания обычно происходит до остановки дыхания. Обнаружение того, что человек с черепно-мозговой травмой находится в бессознательном состоянии и не может быть разбужен, иногда позволяет врачам принять меры для предотвращения смерти от сдавления продолговатого мозга.
Clostrum
«Клострум» – это часть мозга, которая была открыта совсем недавно и о которой в настоящее время известно немногое. Это интригует, потому что некоторые ученые полагают, что это может быть частью мозга, где вклад всех вышеперечисленных функций объединяется с опытом сознания.
На протяжении многих лет ответ на вопрос «как происходит сознание?» как «мы понятия не имеем». Это все еще есть – ученые не знают, как именно клострум может производить сознание – но с открытием клострума, по крайней мере, один маленький кусочек головоломки был решен.
Ранее, загадка для врачей заключалась в том, что, казалось, не было ни одной области мозга, которая бы мешала сознанию при повреждении. Повреждение различных областей мозга может вызывать множество различных симптомов, но люди будут продолжать бодрствовать и осознавать, если большая часть или весь мозг не перестанет функционировать. Какая часть мозга была ответственна за сознание?
Само существование клострума было пропущено много лет, потому что оно крошечное. Клострум – это тонкий лист ткани, выстилающий каждое полушарие мозга, который получает входные данные – и посылает выходные данные – практически в каждую часть мозга.
Пытаясь лечить пациентку с эпилепсией, было совершенно случайно обнаружено, что нарушение деятельности ее клострума приводит к прекращению сознания. Она не реагировала на что-либо, не испытывала и не помнила ничего из периодов, когда ее клострум разрушался.
Все эти открытия были сделаны только в последние несколько лет, поэтому требуется гораздо больше исследований. Но это делает его очень интересной областью исследований!
Два полушария
Одна из самых замечательных и недооцененных вещей в нашем мозге состоит в том, что у него есть два полушария. Наша кора головного мозга по существу разделена на две половины, каждая из которых имеет очень похожую проводку. Две половины нашей коры головного мозга могут связываться друг с другом только напрямую через мозолистое тело – полосу волокон, которая передает информацию туда и обратно между двумя сторонами.
Они могут передавать основную информацию, такую как эмоции и выживание, косвенно через лимбическую систему и ствол мозга, которые получают информацию от обоих полушарий.
В течение многих лет считалось, что это просто биологическая странность, но в последнее время ученые начинают думать, что это очень важно для того, кто мы есть. Наши полушария мозга часто имеют немного различную проводку, которая дает каждому немного разные способности. Например, у большинства людей речевой центр находится только в левом полушарии; правое полушарие может обладать незначительными языковыми возможностями или вообще не иметь их, но оно более чувствительно к эмоциональному содержанию сенсорных раздражителей.
Не так просто, как миф о поп-культуре, математика и наука живут в левом мозгу, а искусство и музыка – в правом. Но это правда, что разные полушария мозга обладают разными способностями – и могут даже иметь разные желания и находить разные решения при решении проблем.
Один пациент, чье мозолистое тело было вырезано для контроля тяжелых приступов, было опрошено учеными. Было обнаружено, что у него есть некоторая языковая функция в левом и правом полушариях головного мозга, что позволяет проводить собеседование с каждой стороной по отдельности. Это было сделано только для того, чтобы позволить одному полушарию «видеть» или «слышать» вопросы, поскольку каждый глаз и каждое ухо посылают свой сенсорный вклад только в одно полушарие мозга. Результаты были поразительными! Правое полушарие этого пациента давало разные ответы от левого мозга, когда его спрашивали о его амбициях, политических чувствах и религиозных убеждениях.
Более поздние эксперименты показали, что другие пациенты с разрезом мозолистого тела будут демонстрировать аналогичные «различия во мнениях» между полушариями мозга, например, когда каждая из их рук пытается решить головоломку по-своему. Иногда кажется, что две руки сражаются за лучшее решение, уничтожая работу друг друга!
Для большинства людей два полушария объединены мозолистым телом, что позволяет нам принимать во внимание обе их перспективы. Но последствия расщепления мозга для здоровых людей все еще изучаются!
викторина
1. Что из нижеперечисленного НЕ является функцией мозга?A. Обрабатывать и интегрировать сенсорный вводB. Разрешить движениеC. Для координации жизненных функцийD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 1
D верно. Все вышеперечисленное – это функции человеческого мозга!
2. Что из нижеперечисленного является частью нейрона, ответственного за использование потенциала действия и отправку сообщения другим нейронам?A. ДендритыB. ЯдроC. АксонD. Миелиновая оболочка
Ответ на вопрос № 2
С верно. Аксон является частью нейрона, который запускает потенциал действия.
3. Какие из следующих симптомов можно ожидать от человека с повреждением лобной доли?A. слепотаB. ГлухотаC. Отсутствие импульсного контроляD. Неспособность регулировать функции организма
Ответ на вопрос № 3
С верно. Импульсное управление происходит в основном в лобной коре.
Ссылки
- Шепард Г. М. (1994). Нейробиологии. Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета.
- Структуры мозга и их функции. (Н.о.). Получено 14 июля 2017 г. с сайта http://serendip.brynmawr.edu/bb/kinser/Structure1.html.
- Спорнс, О. (2010). Сети мозга. MIT Press.
- (Н.о.). Получено 14 июля 2017 г. с сайта http://www.nytimes.com/health/guides/disease/hypothalamic-dysfunction/overview.html.
- Kandel, E.R., Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (1995). Основы нейронной науки и поведения. Норуолк, Коннектикут: Эпплтон и Ланге.
- Роджерс-Рамачандран, В.С. (н.д.). Когда слепота в уме, а не в глазах. Получено 14 июля 2017 г. с сайта https://www.scientificamerican.com/article/when-blindness-is-in-the-mind/