Промежуточный мозг функции: Ошибка выполнения

Содержание

Функции промежуточного мозга

Это сравнительно небольшая структура головного мозга (рис.), которая имеет очень сложное строение и принимает участие в осуществлении многих важных функций. Основными структурными образованиями промежуточного мозга являются таламус (зрительные бугры), гипоталамус (подбугорье) и эпиталамус (забугорье). Центральную часть промежуточного мозга занимает третий желудочек мозга. Таламус образует боковые стенки желудочка. Он почти полностью сформирован из серого вещества. В таламусе насчитывают почти 40 ядер. Функционально их разделяют на переключающие, ассоциативные и неспецифические. Переключающие ядра — это тела вставочных нейронов, которые передают возбуждение от рецепторов в соответствующий участок чувствительной коры.

В ассоциативных ядрах таламуса происходит первичный анализ и синтез информации. Они получают возбуждение от разных переключающих ядер, отбирают самые сильные и важнейшие и посылают их к ассоциативным зонам коры больших полушарий.

Неспецифические ядра получают постоянную информацию от всех рецепторов и посылают возбуждение ко всем отделам коры больших полушарий, поддерживая её активное состояние. Эти ядра относятся к ретикулярной формации промежуточного мозга.

Строение промежуточного мозга и мозжечка: 1 — таламус; 2 — ствол головного мозга; 3 — средний мозг; 4 — мост; 5 — продолговатый мозг; 6 — спинной мозг; 7 — мозжечок; 8 — кора мозжечка; 9 — ядро мозжечка

Гипоталамус образует дно третьего желудочка головного мозга. Структурно и функционально он тесно связан с гипофизом (железой внутренней секреции). В гипоталамусе есть несколько десятков ядер. Это высший центр вегетативной регуляции в организме, который обеспечивает поддержание гомеостаза. Установлено, что часть ядер гипоталамуса является регуляторным центром симпатической нервной системы, а остальные — парасимпатической. Гипоталамус получает информацию от рецепторов внутренних органов, а также от собственных рецепторов, размещённых на дне третьего желудочка.

Это температурные, химические, осмотические рецепторы. Анализируя эту информацию, структуры гипоталамуса определяют характер и степень нарушения гомеостаза. Через автономную нервную систему и железы внутренней секреции осуществляется регуляторное влияние на деятельность внутренних органов, направленное на возобновление показателей гомеостаза.

В гипоталамусе есть центры голода и насыщения, температурные центры, центры сна, бодрствования и др. Кроме того, в гипоталамусе размещены центры удовольствия и наказания, которые направляют поведение человека на удовлетворение физиологических потребностей (мотивационные центры). Крысы, которым были вживлены электроды в центр удовольствия, постоянно наносили себе раздражение электрическим током, отказываясь от пищи и воды. Такое несоответственное (неадекватное) поведение животных обычно приводило к их гибели. Считается, что с нарушением деятельности этих центров связано возникновение алкогольной и наркотической зависимостей. Повреждение структур гипоталамуса (в результате травмы, кровоизлияния, возникновения опухоли, инфекционного процесса и пр.

) приводит к значительным нарушениям процессов обмена веществ и энергии. Например, опухоль, что постоянно раздражает центр голода, вызывает потребность в постоянном употреблении пищи (гиперфагию) и как следствие — возникает сильное ожирение. Напротив, постоянное раздражение центра насыщения ведёт к развитию дистрофии.

Основной структурой эпиталамуса является железа внутренней секреции эпифиз.

Тема 6. Промежуточный мозг — СтудИзба

Промежуточный мозг каудально соединяется со средним мозгом, а рострально переходит в большие полушария конечного мозга. Полость промежуточного мозга представляет собой вертикальную щель, расположенную в серединной сагиттальной плоскости, это III мозговой желудочек (ventriculus tertius). Сзади III желудочек переходит в водопровод среднего мозга, а впереди соединяется с двумя боковыми желудочками больших полушарий посредством двух межжелудочковых отверстий Монро (foramina interventricularia). Боковые стенки III желудочка образованы медиальными поверхностями правого и левого таламусов, дно – гипоталамусом и субталамусом.

Передняя граница подходит к нисходящим колонам свода (columnae fornicis), ниже к передней мозговой комиссуре (commissura anterior) и далее к конечной пластинке (lamina terminalis). Задняя стенка состоит из задней комиссуры (commissura posterior) над входом в водопровод мозга. Крыша III желудочка состоит из эпителиальной пластинки. Над ней располагается сосудистое сплетение. Выше сплетения проходит свод, а еще выше – мозолистое тело. По боковым стенкам III желудочка от межжелудочковых отверстий до входа в водопровод мозга проходят гипоталамические борозды, отделяющие таламусы от гипоталамуса. Таламусы соединяются между собой в средней части III желудочка спайкой – межталамическим сращением (
adhesio interthalamica).

Промежуточный мозг (diencéphalon) включает в себя несколько структур: собственно зрительный бугор – таламус, гипоталамус, метаталамус, субталамус, эпиталамус, гипофиз.

6.1. Таламус

Таламус представляет собой большое парное скопление серого вещества в боковых стенках промежуточного мозга по бокам III желудочка, имеющее яйцевидную форму, причем передний его конец заострен в виде переднего бугорка (tuberculum anterius), а задний расширен и утолщен в виде подушки (pulvinar). Деление на передний конец и подушку соответствует делению таламуса на центры афферентных путей (передний конец) и на зрительный центр (задний). Дорсальная поверхность покрыта тонким слоем белого вещества – stratum zonale. В латеральном своем отделе она обращена в полость бокового желудочка, отделяясь от соседнего с ней хвостатого ядра пограничной бороздкой (sulcus terminalis), являющейся границей между конечным мозгом, к которому принадлежит хвостатое ядро, и промежуточным мозгом, к которому относится зрительный бугор. По этой бороздке проходит полоска мозгового вещества (stria terminalis).

Медиальная поверхность зрительного бугра, покрытая слоем центрального серого вещества, стоит вертикально и обращена в полость III желудочка, образуя его латеральную стенку. Сверху она отграничивается от дорсальной поверхности посредством белой мозговой полоски (stria medullaris thalami). Обе медиальные поверхности зрительных бугров соединены между собой серой спайкой (adhesio interthalamica), лежащей почти посередине. Латеральная поверхность зрительного бугра граничит с внутренней сумкой (capsula interna). Нижней своей поверхностью зрительный бугор располагается над ножкой мозга, срастаясь с ее покрышкой. Как видно на разрезах, серая масса зрительного бугра белыми прослойками (laminae medullaris thalami) разделяется на отдельные ядра, носящие названия в зависимости от их топографии, — переднее, центральное, медиальное и ряд вентральных.

Функциональное значение зрительного бугра очень велико. В нем переключаются афферентные пути: в его подушке (pulvinar) оканчивается часть волокон зрительного тракта (подкорковый центр зрения), В переднем ядре – пучок Вик-д’Азира, идущий от сосцевидных тел и связывающий зрительный бугор с обонятельной сферой, и, наконец, все остальные афферентные пути нижележащих отделов ЦНС заканчиваются в ядрах таламуса. Таким образом, таламус является подкоркрвым центром всех видов чувствительности. Отсюда чувствительные пути идут частью в подкорковые узлы. Частью непосредственно в кору (tractus thalamocorticalis).

Функционально все ядра таламуса Р. Лоренте- де-Но предложил делить на две большие группы – специфические и неспецифические. Такое деление основано на морфологической характеристике окончаний волокон, идущих от таламических ядер в кору больших полушарий, и на электрофизиологической характеристике изменений электрической активности коры при раздражении этих ядер. Волокна от специфических ядер – специфические таламические пути – оканчиваются в 3 — 4 слоях коры больших полушарий и образуют синапсы на ограниченном числе клеток сенсорных и ассоциативных зон. Волокна от неспецифических ядер – неспецифические таламические пути – дают большое количество разветвлений в разных участках коры больших полушарий и вовлекают в процесс возбуждения большое количество корковых нейронов. Специфические ядра таламуса имеют прямые связи с определенными участками коры больших полушарий. Неспецифические ядра в большинстве случаев передают сигналы в подкорковые ядра, от которых импульсы поступают одновременно в разные отделы коры.

Специфические ядра таламуса разделяют на две группы: переключающие ядра (таламические реле) и ассоциативные ядра. Различия между ними состоят в том, что каждое переключающее ядро получает импульсы, идущие от определенного сенсорного тракта (зрительного, слухового, спинно-таламического и.т.д.). Ассоциативные ядра получают импульсы, поступающие не непосредственно из других отделов нервной системы, а от переключающих таламических ядер. Таким образом, к ассоциативным ядрам поступает информация, переработанная в самом таламусе.

6.2. Гипоталамус

Гипоталамус (hypothálamus) – небольшое образование передненижней части промежуточного мозга, весом около 4 г. Он образует дно III желудочка и отделяется от таламусов гипоталамическими бороздами. На основании мозга между его ножками и кзади от перекреста зрительного нерва видны основные структуры гипоталамуса. Серый бугор (túber cineréum) расположен между сосцевидными телами и перекрестом зрительного нерва, с боков ограничен зрительными трактами. Серый бугор соединен с воронкой (infundíbulum), которая переходит вентральнее в ножку гипофиза и далее в гипофиз (hypóphysis). За серым бугром следуют белого цвета парные круглые образования – сосцевидные тела (córpora mamillária). Своей передней частью гипоталамус прилежит к конечной пластинке мозга, а передненижней – к зрительному перекресту. Сосцевидные тела граничат с задним продырявленным пространством (substantia реrforata posterior). Эта часть поверхности мозга называется продырявленным пространством, потому что пронизана многочисленными сосудами. Серое вещество гипоталамуса образует ядра, которые подразделяются на пять групп: преоптическую, переднюю, среднюю, наружную и заднюю группы.

Преоптическая группа включает медиальное и латеральное преоптические ядра, а также перивентрикулярное ядро. В переднюю группу входят: супраоптическое, супрахиазматическое и околожелудочковое ядра. Средняя группа — это вентромедиальные и дорсомедиальные ядра серого бугра. К наружной группе относят скопление серого вещества — латеральное гипоталамическое поле. Ядра задней группы — заднее гипоталамическое, латеральные и медиальные ядра сосцевидных тел: Латеральное мамиллярное ядро меньше медиального.

Ядра гипоталамуса тесно связаны с другими мозговыми структурами. Так, ядра сосцевидных тел получают большое количество волокон из гиппокампа (структуры конечного мозга) через свод (fornix) и из покрышки среднего мозга через мамиллярную ножку. Эфферентные волокна сосцевидных тел образуют их главный пучок (tractus principalis) или мамиллоталамический (Вик д’Азира), который направляется к переднему ядру таламуса, а мамиллосегментальный – к покрышке среднего мозга (в пучке Вик д’Азира проходит 0,7 млн. волокон).

Ядра боковых и средних групп гипоталамуса имеют двусторонние связи с базальными ядрами больших полушарий головного мозга. Ядра серого бугра получают афференты от обонятельного мозга, а передняя группа ядер – от свода. Эфференты ядер гипоталамуса связывают их с таламусом, субталамусом и другими подкорковыми структурами. Особо следует выделить связи передней группы ядер с задней долей гипофиза (нейрогипофизом). Аксоны клеток этих ядер создают мощный пучок волокон, проходящих в ножке гипофиза (около 100 тыс. волокон образуют аксоны клеток супраоптического ядра).

В гипоталамусе следует различать три основные группы нейросекреторных клеток: 1) пептидергические; 2) либерин- и статинергические; 3) моноаминергические. Однако это разделение весьма условно, так как одни и те же клетки могут синтезировать два типа нейрогормонов.

Паравентрикулярное и супраоптическое ядра связаны с нейрогипофизом путем прорастания в него аксонов нервных клеток, образующих эти ядра и формирующих гипоталамо-нейрогипофизарную систему. В супраоптическом и паравентрикулярном ядрах синтезируются два пептидных гормона, секретирующихся из нейрогипофиза. Это вазопрессин и окситоцин.

Гипоталамус является высшим подкорковым центром интеграции нервных и эндокринных влияний, вегетативных и эмоциональных компонентов поведенческих реакций, и, тем самым, обеспечивает регуляцию постоянства внутренней среды.

4.3. Метаталамус

Позади зрительного бугра находятся два небольших возвышения – коленчатые тела (corpus geniculatum laterale et mediale).

Медиальное коленчатое тело (corpus geniculatum mediale) меньшее по размерам, чем латеральное, но более выраженное, лежит впереди нижней ручки четверохолмия под подушкой зрительного бугра, отделенное от него выраженной бороздкой. В нем заканчиваются волокна слуховой петли (lemniscus lateralis), вследствие чего оно является вместе с нижними бугорками четверохолмия подкорковым центром слуха.

В медиальном коленчатом теле выделяют латеральную мелкоклеточную часть и медиальную, содержащую более крупные нейроны. В мелкоклеточной части обнаружены нейронные группы, «ансамбли», образованные 4-10 различными клетками с возвратными коллатералями и имеющие связи как внутри «ансамбля», так и вне его. В крупноклеточной части большие проекционные нейроны составляют 20%, средние по размерам – 54%, малые – 26%. Каждая из двух частей различается своими проекциями в слуховые зоны коры. Наибольшее количество волокон из медиального коленчатого ядра приходит у приматов и человека в височную область коры к полям 41, 41/42, 22. Упорядоченный вход афферентных путей формирует и тонотопическую организацию медиального коленчатого ядра: нейроны, воспринимающие звуки более высокой частоты, локализуются более дорсально, низкой частоты – более вентрально.

Латеральное коленчатое тело (corpus geniculatum lateralis) больше, чем медиальное, в виде плоского бугорка, помещается на нижней латеральной стороне подушки. В нем оканчивается большей своей частью латеральная часть зрительного тракта (другая часть тракта оканчивается в подушке). Поэтому вместе с подушкой и верхними бугорками четверохолмия латеральное коленчатое тело является подкорковым центром зрения. Ядра обоих коленчатых тел центральными путями связаны с корковыми концами соответственных анализаторов.

В ряду грызуны – хищники – приматы латеральное коленчатое тело прогрессивно усложняется. Если в мозге у крысы эта структура подразделяется на дорсолатеральное и вентролатеральное коленчатое тело, то в мозге у кошки выделяют в направлении сверху вниз клеточные пластины A, AI, C и расположенную вентромедиально небольшую клеточную группу (nucl. interlaminaris medialis). У обезьяны и человека в латеральном коленчатом теле имеется шесть слоев, наружные из которых (I, II, III, IV) мелкоклеточные, а внутренние (Va, Vb) – крупноклеточные. В ряду высших позвоночных строение этой структуры различно в зависимости от особенностей зрения. Степень развития верхних слоев коррелирует с ночным зрением, эквивалентом цветного зрения считаются карликовые нейроны верхних слоев.

В поверхностные отделы латерального коленчатого тела осуществляется ретинотопическая проекция. Отчасти эти волокна являются коллатералями нейритов ганглиозных клеток, следующих в верхние бугорки четверохолмия. Проекция осуществляется с сохранением функциональных характеристик X-, Y- и W-ганглиозных клеток сетчатки, так что и сами нейроны латерального коленчатого тела несут эти характеристики и параллельными каналами проецируют их в зрительную область коры (поля 17 и 18).

У приматов и человека волокна Х-типа заканчиваются в мелкоклеточных слоях I – IV, а Y-типа – в крупноклеточных слоях Va и Vb. Возбуждение волокон каждой из этих подсистем приводит к взаимоингибирующим эффектам, подавляет также кортикальные проекции, участвующие в механизмах бинокулярного зрения, посредством М-холинорецепторов, и холинергические волокна из таламического ретикулярного ядра.

Для понимания механизмов бинокулярного зрения существенно следующее. В отличие от нейронов коры, где происходит взаимодействие сигналов ипси- и кнтрлатерального глаза, в нейронах латерального коленчатого тела такого взаимодействия нет, и один нейрон получает импульсы только от одного глаза. Такое разделение четко выражено по слоям у приматов: слои I, III, IV получают вход от контрлатерального глаза, II, IV, Va – от ипсилатерального. Эта особенность имеет прямое отношение к формированию у обезьян и человека в зрительной области коры глазодоминантных колонок.

6.4. Субталамус

Кзади от гипоталамуса, в задненижнем участке промежуточного мозга, в межножковой его области над задним продырявленным пространством находится субталамус (subthalamus). В этой части промежуточного мозга у человека располагается субталамические ядро Люиса (nucleus subthalamicus Luisi).

6.5. Эпиталамус

Эпиталамус – незначительный участок головного мозга, расположенный между III желудочком и средним мозгом. В эту область включается треугольник поводка, который является задней расширенной частью мозговой полоски. Треугольник поводка относится к подкорковым центрам обоняния. От треугольников отходят поводки, которые подвешивают шишковидное тело. Поводки связаны спайкой. Шишковидное тело лежит между верхними бугорками четверохолмия среднего мозга, образуя как бы пятый бугорок. У низших животных шишковидное тело является преобразованным выростом промежуточного мозга, который у них представляет третий глаз. У высших животных и человека из шишковидного тела формируется эндокринная железа – эпифиз.

Функции эпифиза до недавнего времени были совершенно не ясны. В ХVII столетии Рене Декарт полагал, что эпифиз является “седалищем души”. В конце XIX века было обнаружено, что поражение эпифиза у детей сопровождается преждевременным половым созреванием, и было высказано предположение, что эпифиз имеет отношение к развитию полового аппарата. Позднее Лернер установил, что в эпифизе образуется вещество, названное мелатонином. Такое название было предложено потому, что это вещество обладает активным действием на меланофоры (пигментные клетки лягушки и некоторых других животных). Действие мелатонина противоположно действию интермедина и вызывает посветление кожи.

В организме млекопитающих мелатонин действует на половые железы, вызывая у неполовозрелых животных задержку полового развития, а у взрослых самок уменьшение размеров яичников и торможение эстрального цикла.

Внутренняя секреция эпифиза изменяется в зависимости от времени пребывания организма в темноте или на свету. Под влиянием освещения образование мелатонина в эпифизе угнетается. С этим связывают то, что у ряда животных, в частности у птиц, половая активность имеет сезоный характер и повышается весной и летом, когда в результате более продолжительного дня уменьшается образование мелатонина. Эпифиз содержит также большое количество серотонина, являющегося предшественником мелатонина. Образование серотонина в эпифизе увеличивается в период наибольшей освещенности. Внутренняя секреция эпифиза регулируется симпатической нервной системой. Так как цикл биохимических процессов в железе отражает смену периодов дня и ночи, то счтается, что эта циклическая активность представляет собой своеобразные “биологические часы” организма.

Любые биологические часы, зависящие от света, должны включать три элемента: 1) входной канал, по которому свет или информация о нем достигает пейсмекера и воздействует на него; 2) пейсмекер – генератор и регулятор ритма: 3) выходной канал, по которому передаются сигналы, возбуждающие ритмическую деятельность.

Как уже указывалось выше, серотонин является предшественником мелатонина. Процесс превращения серотонина в мелатонин состоит из двух этапов, и его осуществляют два фермента, синтезируемые в эпифизе. Один из этих ферментов – N-ацетилтрансфераза. От ее активности зависит количество мелатонина, выделяемого эпифизом в кровь, а оно в свою очередь контролирует такие физиологические ритмы, как циклические изменения температуры тела, и такие поведенческие ритмы, как цикл сна и бодрствования. Поэтому некоторые ученые считают, что N-ацетилтрансфераза служит для этих функций синхронизирующим фактором. У человека некоторые из «часов», определяющих физиологические ритмы, возможно, тоже используют механизм, сходный с внутренним ритмом активности N-ацетилтрансферазы в эпифизе. Однако ничего пока нельзя сказать с уверенностью, так как возможности проведения эксперимента на человеке ограничены.

6.5. Гипофиз

Гипофиз (hypóphysis), или нижний мозговой придаток, располагается на вентральной поверхности мозга в основании черепа в ямке турецкого седла. После рождения, по мере роста и развития ребенка вес гипофиза увеличивается, и к 14 годам достигает массы гипофиза взрослого человека: 0,7 г у девушек и 0,6 г у юношей. В период беременности масса гипофиза у женщин увеличивается до 1 г. Гипоталамус и гипофиз составляют единую функциональную систему, обеспечивающую совместную регуляцию функций нервным и гуморальным путем.

По своему строению и эмбриогенезу гипофиз не однороден. В гипофизе различают две главные части: аденогипофиз и нейрогипофиз, имеющие различное эмбриональное происхождение и строение.

Аденогипофиз (передняя доля) развивается из эпителиального выпячивания (кармана Ратке) крыши кишечной трубки. Передняя доля гипофиза имеет тесную сосудистую связь с гипоталамусом. Здесь артерии ветвятся на капилляры, образуя плотное сплетение в форме мантии на поверхности срединного возвышения. Капиллярные ветви этого сплетения образуют вены, достигающие передней доли гипофиза, здесь вены вновь распадаются на капилляры, пронизывающие всю долю. Вся эта сложная система кровеносных сосудов носит название портальной. По ней в аденогипофиз из гипоталамуса поступают пептидные гормоны (либерины и статины), регулирующие синтез и секрецию гормонов аденогипофиза. Нейрогипофиз имеет собственную, не зависящую от портальной системы, систему кровоснабжения.

Нейрогипофиз представляет собой производное дна воронки промежуточного мозга. Он находится в тесной морфологической и функциональной связи с гипоталамусом, в нем заканчиваются волокна гипоталамо-гипофизарного тракта, идущего от супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса.

Гормоны аденогипофиза. В аденогипофизе секретируется два типа гормонов – эффекторные, т.е. реализующие свои свойства непосредственно в организме, и тропные – оказывающие регулирующее влияние на периферические железы внутренней секреции. Всего в аденогипофизе синтезируется шесть гормонов – гормон роста, пролактин, тиреотропин, адренокортикотропный гормон (АКТГ), фолликулостимулирующий гормон, лютенизирующий гормон. Фолликулостимулирующий и лютенизирующий гормоны объединяются в группу гонадотропных гормонов.

За последние годы было установлено, что практически все биологически активные вещества, секретируемые нейронами гипоталамо-гипофизарной системы, имеют пептидную природу.

6.6. Циркумвентрикулярная система

Циркумвентрикулярная система – один из компонентов промежуточного мозга. Система образована измененными эпендимными клетками и немногочисленными нейронами. Структуры этой системы, расположенные в определенных зонах со стороны мозгового желудочка, выполняют трофические функции и поддерживают постоянство состава цереброспинальной жидкости. К циркумвентрикулярной системе относят паравентрикулярный орган, субфорникальный орган и субкомиссуральный орган. Субфорникальный и субкомиссуральный органы иннервируются волокнами перивентрикулярной волоконной системы, а также серотонинсодержащими проекциями из ядра шва (nucl. raphae). Содержание серотонина в этих структурах изменяется в зависимости от времени суток. Серотонин тормозит секреторную активность эпендимных клеток

Субфорникальный орган (fornix — свод) — отдел промежуточного мозга, воздействие на который ангиотензином и ацетилхолином изменяет питьевое поведение и повышает кровяное давление. В субфорникальном органе выявлены также волокна с соматостатином и люлиберином. Нервные клетки органа захватывают ангиотензины из крови и далее направляют свои ангиотензинсодержащие волокна в преоптическое медиальное ядро.

6.7. Третий желудочек

Третий желудочек (ventriculus tertius) расположен по средней линии и на фронтальном разрезе мозга имеет вид узкой вертикальной щели. Боковые стенки III желудочка образованы медиальными поверхностями зрительных бугров, между которыми почти посередине перекидывается adhesio interthalamica. Переднюю стенку желудочка составляет снизу тонкая пластинка (lamina terminalis), а дальше кверху – столбики свода (columnae fornicis) с лежащей поперек белой передней спайкой (commissura cerebri anterior). По бокам у передней стенки желудочка столбики свода вместе с передними концами зрительных бугров ограничивают межжелудочковые отверстия (foramina interventricularia Monroi), соединяющие полость III желудочка с боковыми желудочками, залегающими в полушариях конечного мозга.

Верхняя стенка III желудочка, лежащая под сводом и мозолистым телом, представляет собой tela chorioidea ventriculi tertii, в состав последней входит недоразвитая стенка мозгового пузыря в виде эпителиальной пластинки (lamina epitеlialis) и сросшаяся с ней сосудистая оболочка. По бокам от средней линии в tela chorioidea заложено ворсинчатое сплетение (plexus chorioideus ventriculi tertii). В области задней стенки желудочка находятся commissura habenularum et commissura cerebri posterior, между которыми вдается в каудальную сторону слепой выступ желудочка (recessus pinealis). Вентрально от commissura posterior открывается в III желудочек воронкобразным отверстием водопровод. Нижняя узкая стенка III желудочка, ограниченная изнутри от боковых стенок бороздками (sulci hypothalamici), со стороны основания мозга соответствует задней продырявленной пластинке (substantia perforata posterior), сосцевидным телам (corpora mamillaria), серому бугру (tuber cinereum) c перекрестом зрительных нервов (chiasma opticum). В области дна полость желудка образует два углубления: углубление воронки (recessus intundibuli), вдающейся в серый бугор, и воронку, зрительное углубление (recessus opticus), лежащее впереди хиазмы. Внутренняя поверхность стенки III желудочка покрыта эпендимой.

Рассмотренные отделы мозга – ромбовидный (кроме мозжечка), средний и промежуточный объединяются под названием мозгового ствола. Мозговой ствол, филогенетически более старое образование, существенно отличается по строению и функции от более молодой части головного мозга – конечного мозга.

6.8. Филогенез

В филогенезе структуры промежуточного мозга появляются и развиваются на разных его этапах. У низших позвоночных животных уже есть некоторые эпиталамические, метаталамические и гипоталамические структуры. У круглоротых таламус уже достаточно выражен и разделяется на дорсальную и вентральную части, включающие в себя несколько ядер. Гипоталамус является также выраженной структурой. У костистых рыб происходит усложнение в организации таламуса и дифференциация ряда ядерных групп. У амфибий и рептилий развиваются зрительные бугры. Они становятся специальными структурами и связывают средний мозг с конечным. У рептилий промежуточный мозг выполняет вместе с некоторыми структурами конечного мозга высшие интегративные функции. У рептилий дорсальный таламус отделяется от вентрального, на этом этапе выделяются четкие ядра с характерным строением и связями. В дорсальном таламусе у рептилий различают девять ядер, в вентральном – семь. В переднем отделе гипоталамуса у рептилий появляются зачатки супраоптического и паравентрикулярного ядер.

Обратите внимание на лекцию «13 — Факторы метаморфизма».

У птиц дифференциация ядер гипоталамуса хорошо выражена, таламус усложняется незначительно. Особенно бурно идет развитие дорсального таламуса у млекопитающих, так как он выполняет функцию основного коллектора сенсорных путей к коре больших полушарий. У млекопитающих наряду с развитием релейных (переключательных) ядер таламуса развиваются ассоциативные ядра. Происходит усиленное развитие таламуса и формируется таламонеокортикальная система интеграции.

6.9. Онтогенез

В онтогенезе структуры промежуточного мозга возникают из стенок второго мозгового пузыря (diencephalon) пятипузырной стадии развития головного мозга. Глазные пузырьки превращаются в глазные стебельки. Позже из них строятся сетчатка глаза и зрительные проводящие пути.

Из боковых стенок второго пузыря формируются структуры дорсального (thalamus) и вентрального (subthalamus) таламуса. Верхней стенкой являются эпиталамические структуры, нижней — гипоталамус.

Из верхней части задней стенки развиваются забугорные структуры (metathalamus). В этой части мозговой трубки все структуры образуются во время онтогенеза из крыловидной пластинки (пограничная борозда и основная пластинка заканчиваются на уровне среднемозгового пузыря). Поэтому здесь не появляется ни моторных (двигательных), ни вегетативных ядер, а, следовательно, нет и соответствующих черепномозговых нервов. Все ядра промежуточного мозга являются либо сенсорными (переключательными), либо интегративными (ассоциативными). Имеются здесь и неспецифические ядра.

Гипоталамус отделяется от соседних участков мозга на 2-м месяце внутриутробной жизни. Вслед за этим начинается формирование шести гипоталамических ядер, которые представляют собой скопление нейронов с определенными функциями. Дифференцировка входящих в них клеток продолжается до 6-го месяца внутриутробной жизни, но завершается еще позднее. Из 6 ядер, в четырех вырабатываются гормоны, которые по системе сосудов направляются в аденогипофиз. Гипоталамо-аденогипофизарную систему составляют супрахиазматическое ядро, вентромедиальное, дорсомедиальное и аркуатное ядра. Сосудистая система появляется на 14-й неделе в виде первых капиллярных петель, и ее формирование завершается к моменту рождения. Синтезируемые в этих ядрах регуляторные пептиды обнаруживаются в аденогипофизе уже на 10-й неделе развития плода. Однако, по некоторым наблюдениям, в первые три месяца внутриутробной жизни, а возможно, до первой половины беременности, гипофиз не подчиняется контролю гипоталамуса. Это объясняется незрелостью нейросекреторных клеток и недостаточным развитием портальной системы сосудов.

Вазопрессин появляется в гипофизе плода на 15-17-й неделях, а окситоцин – на 18-19-й неделях внутриутробного развития. К 6-му месяцу беременности содержание их значительно возрастает.

Уже в этот период они принимают участие в регуляции жизнедеятельности плода. Установление гипоталамического контроля над эндокринными железами происходит к концу внутриутробного развития.

Что такое промежуточный мозг?

Промежуточный мозг, также известный как межмозговые или межмозговые, является одной из основных областей мозга, наряду с стволом мозга, мозжечком и головным мозгом. Эта структура в мозге содержит ряд более мелких компонентов мозга, которые выполняют различные функции для поддержания функционирования организма. У людей с нарушениями, связанными с промежуточным мозгом, может проявиться ряд неврологических симптомов, и обычно требуется лечение для устранения нарушений регуляции функций организма.

Эта структура содержит таламус, гипоталамус, шишковидную железу и ряд родственных структур. Одна из ключевых ролей промежуточного мозга — это ретрансляционная система для мозга. Он принимает сенсорные данные со всего тела, за исключением обонятельной информации, и передает эту информацию в соответствующие области мозга, чтобы ее можно было обработать. Слушает ли кто-то звуки оркестра или собирает вишню, промежуточный мозг участвует в восприятии этих ощущений.

Другая роль промежуточного мозга заключается в регуляции эндокринной системы. Эндокринная система использует гормоны для контроля различных функций организма. Уровни гормонов колеблются в ответ на изменение входных данных, и промежуточный мозг участвует в регулировании уровней гормонов, начиная с выявления повышений и запуска сокращения производства, до выявления необходимости в дополнительных гормонах и отправки сигналов для их увеличения. Эндокринные расстройства иногда связаны с проблемами с промежуточным мозгом; в случаях, когда общая эндокринная система, по-видимому, не функционирует нормально, структуры в промежуточном мозге могут быть ошибочными.

Другие функции промежуточного мозга включают регулирование внутренних органов. Это происходит на уровне, который не является сознательным, но делает его не менее важным. Эта область мозга участвует, например, в дыхании и глотании. Он также участвует в регуляции центральной нервной системы и дополняет функции лимбической системы.

Расстройства промежуточного мозга могут приводить к широкому разнообразию симптомов, в зависимости от области поражения, нарушения и степени проблемы. Медицинские исследования изображений могут иногда использоваться, чтобы идентифицировать проблемы, такие как опухоли, необычные изменения в размере, повреждении ткани, воспалении или инфекции. Обследования пациентов, включая неврологические осмотры, тестирование уровней гормонов и связанные с ними действия, также могут предоставить дополнительную информацию, которая может помочь врачу понять корни медицинской проблемы пациента.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Промежуточный Мозг

Промежуточный мозг является самой крупной и весьма функционально значимой частью ствола мозга. В нем содержится огромное количество ядер, которые являются очень важными центрами вегетативной системы, а также в состав него входят две эндокринных железы – эпифиз и гипофиз. Промежуточный мозг располагается под самим мозолистым телом между большими полушариями, сзади он ограничивается зрительным трактом и задним продырявленным веществом, а впереди — зрительным перекрестом.

Промежуточный мозг строение имеет сложное, так как в нем располагается большое количество различных центров, регулирующих нормальное функционирование и правильную деятельность различных органов и систем. В мозге (промежуточном) различают: эпиталамус, таламус, метаталамус, гипоталамус и третий желудочек.

Таламус (зрительные бугры) является парным образованием продолговатой формы. Он сформирован скоплением серого вещества в виде ядер (около сорока), которые разделены прослойкой белого вещества. Эпиталамус представлен эпифизом или шишковидным телом. Эпифиз по внешнему виду напоминает еловую шишку и локализуется над четверохолмием среднего мозга. С наружной стороны он покрыт капсулой, от которой внутрь отходят перегородки, разделяющие эпифиз на дольки.

Метаталамус представлен медиальными и, конечно же, латеральными коленчатыми телами, которые являются центрами слуха и зрения. Они располагаются позади подушки двух частей таламуса и соединяются со средним мозгом ножками верхнего двухолмия и нижнего. Гипоталамус представлен воронкой, зрительным перекрестом, серым бугром, гипофизом и двумя сосцевидными телами. Гипофиз является центральной железой эндокринной системы, расположенной в гипофизной ямке турецкого седла на клиновидной кости. Гипоталамус формирует именно нижнюю часть мозга промежуточного.

Все гипоталамические ядра, которых около сорока, по своему расположению дополнительно разделяются на задние, промежуточные и передние, большинство из них вырабатывают нейросекрет. Передние ядра представлены паравентикулярными и супраоптическими, задние — гипоталамическими и ядрами сосцевидного тела, средние – нижними и верхнемедиальными гипоталамическими ядрами, ядрами воронки и серобугорными.

Промежуточный мозг также представлен третьим желудочком, который является полостью мозга. Он сообщается внизу с четвертым желудочком, сзади и спереди – через межжелудочковое отверстие — с первым и вторым желудочками. Как и во всех остальных, в третьем находятся сосудистые сплетения, которые вырабатывают спинномозговую жидкость.

Функции промежуточного мозга зависят от его отделов:

Регулирование работы эндокринной системы, так как в промежуточном мозге расположены гипофиз и эпифиз. Гипофиз стимулирует выработку следующих гормонов: роста, пролактина (способность образования молока в альвеолах молочных желез), ТТГ, АКТГ, фолликулостимулирующего, лютеинизирующего, лютеотропного, меланотропинного, окситоцина, вазопрессина. Нейросекреторная функция эпифиза носит четкий суточный режим. Ночью синтезирует мелатоксин, который участвует в пигментном обмене, а днем – серотоксин.
Регуляция вегетативной системы. В гипоталамусе расположены подкорковые центры вегетативных рефлексов, таких как жажда, голод, насыщение, удовольствие, неудовольствие, терморегуляция, а так же всех видов чувств.
В латеральных коленчатых телах расположены подкорковые центры зрения, а в медиальных – слуха.
Таламус является центром общей чувствительность, кроме обонятельной.

Промежуточный мозг, как правило, имеет множество функций, при нарушении хоть одной из них могут возникнуть непоправимые последствия, которые неизбежно приведут к инвалидности или летальному исходу.

Физиология промежуточного мозга и мозжечка. (Лекция 9)

1. Лекция № 9

Основы физиологии
промежуточного мозга и
мозжечка

2. Схема головного мозга человека

3. Главные структуры промежуточного мозга

• таламус, или зрительный бугор,
• эпиталамус (включает шишковидное
тело, поводки и треугольники
поводков),
• метаталамус (медиальное и
латеральное коленчатые тела),
• гипоталамус

4. III желудочек, стенки:

• Ядра таламуса расположены главным
образом в области боковой стенки III
желудочка;
• ядра гипоталамуса образуют его нижнюю и
нижнебоковую стенки.
• Верхняя часть III желудочка образована
сводом и эпифизом (эпиталамус)
• Наружная граница промежуточного мозга
проходит латеральнее коленчатых тел и
образована белым веществом внутренней
капсулы, отделяющей промежуточный мозг
от подкорковых ядер конечного мозга.

5. Таламус

• Таламус (thalamus, зрительный бугор) — структура, в
которой происходит обработка и интеграция
практически всех сигналов, идущих в кору большого
мозга от спинного, среднего мозга, мозжечка,
базальных ганглиев головного мозга.
• Является центром организации и реализации
инстинктов, влечений, эмоций.
• В ядрах таламуса происходит переключение
информации, поступающей от экстеро-,
проприорецепторов и интероцепторов и начинаются
таламокортикальные пути.
• Зрительный бугор в целом является
подкорковой релейной или передающей
«станцией» для всех видов
чувствительности за исключением
обонятельной.

6. Ядра таламуса

• Cпецифические ядра: переднее вентральное,
медиальное, вентролатеральное,
постеролатеральное, постеромедиальное,
латеральное и медиальное коленчатые тела
• Ассоциативные ядра: переднее,
медиодорсальное, латеральное дорсальное ядро
и подушка
• Неспецифические ядра: срединный центр,
парацентральное ядро, центральное медиальное и
латеральное, субмедиальное, вентральное
переднее, парафасцикулярный комплекс,
ретикулярное ядро, перивентрикулярное и
центральная серая масса

7.

Функции ядер таламуса (начало): • Специфические. Основной функциональной
единицей специфических таламических ядер
являются «релейные» нейроны, у которых мало
дендритов и длинный аксон; их функция заключается
в переключении информации, идущей в кору
большого мозга от рецепторов.
• От специфических ядер информация о характере
сенсорных стимулов поступает в строго
определенные участки III—IV слоев коры большого
мозга (соматотопическая локализация).
Латеральное коленчатое тело – подкорковый
зрительный центр.
• Медиальное коленчатое тело подкорковый
слуховой центр.

8. Функции ядер таламуса (продолжение):

• Неспецифические ядра таламуса являются
филогенетическим древними и рассматриваются как
производные ретикулярной формации среднего
мозга. Аксоны нейронов поднимаются в кору
большого мозга и контактируют со всеми ее слоями,
образуя не локальные, а диффузные связи.
• К неспецифическим ядрам поступают связи из
ретикулярной формации ствола мозга, гипоталамуса,
лимбической системы, базальных ганглиев,
специфических ядер таламуса.

Ядра этой группы
получают волокна от стволовой ретикулярной
формации, гипоталамуса, лимбической системы и
базальных ганглиев.
• Основная функция — модуляция уровня возбудимости
нейронов коры больших полушарий, регуляция цикла
бодрствование-сон

9. Функции ядер таламуса (окончание):

• Ассоциативные ядра: переднее связано с лимбической
корой (поясной извилиной), медиодорсальное – с лобной
долей коры, латеральное дорсальное – с теменной,
подушка – с ассоциативными зонами теменной и височной
долями коры большого мозга.
• Нейроны этих ядер являются полисенсорными. Их аксоны
направляются в 1-2 слои проекционных и ассоциативных
полей коры, отдавая коллатерали, образующие
аксосоматические синапсы с пирамидными нейронами
этих слоев.
• Основная функция — полисенсорная интеграция стимулов
различных модальностей и направление интегрированного
сигнала в ассоциативные области коры больших
полушарий, также отвечают за обеспечение
последовательности взаимодействий специфических и
неспецифических ядер.

10. Симптомы поражения ядер таламуса

Основные группы
симптомов
1. Раздражение
неспецифических
ядер
2. Раздражение
специфических
ядер
Основные проявления
Раздражительность, эмоциональная лабильность, плаксивость
либо безудержный смех, циклические колебания настроения.
Нарушение цикла бодрствование-сон (бессонница, сменяющаяся
непреодолимой сонливостью). Вегетативные дисфункции
Геперэстезия, гипералгезия (таламические боли), возникновение
различных галлюцинаций сенсорного характера. В некоторых
случаях гиперэмоциональность. Возможны вегетативноэндокринные расстройства
3. Выпадение функций Эмоциональная “тупость”, снижение уровня внимания и
неспецифических
бодрствования, апатия, сонливость. В тяжелых случаях вплоть
ядер
до коматозного состояния (“летаргический сон”). Вегетативные
нарушения
4. Выпадение функций Гипэстезия, гипалгезия. Снижение (вплоть до полного
специфических
отсутствия) восприятия различных сенсорных стимулов.

В
ядер
некоторых случая гипоэмоциональность. Возможны нарушения
вегетативных функций

11. Ядра гипоталамуса:

• 1) преоптическая группа имеет выраженные связи с
конечным мозгом и делится на медиальное и латеральное
преоптические ядра
• 2) передняя группа, в состав которой входят
супраоптическое, паравентрикулярные ядра
• 3) средняя группа состоит из нижнемедиального и
верхнемедиального ядер
• 4) наружная группа включает в себя латеральное
гипоталамическое поле и серобугорные ядра
• 5) задняя группа сформирована из медиальных и
латеральных ядер сосцевидных тел и заднего
гипоталамического ядра.

12. Ядра гипоталамуса (1 – преоптическое, 2 – паравентрикулярное, 3 –супраоптическое, 4 – переднее, 5 – инфундибулярное, 6

–вентромедиальное,
7 – дорсомедиальное, 8 – заднее)
• Задняя группа ядер повышает тонус симпатической нервной
системы (эрготропные влияния). Передняя – увеличивает
тонус парасимпатической системы (трофотропные влияния).

• Существуют экспериментальные данные о наличии в
гипоталамусе центров сна и центров пробуждения.
• Гипоталамус играет важную роль в терморегуляции.
Раздражение задних ядер приводит к гипертермии в результате
повышения теплопродукции при интенсификации обменных
процессов, а также вследствие дрожи скелетной мускулатуры.
• В области средних и боковых ядер имеются группы нейронов,
рассматриваемых как центры насыщения и голода. Стимулом
для изменения их деятельности являются отклонения в
химическом составе притекающей крови.
• Активация зон, расположенных дорсолатерально от
супраоптического ядра приводит к появлению чувства жажды.
Разрушение указанных гипоталамических центров приводит к
отказу от воды (адипсия) .
• В гипоталамусе расположены центры, связанные с регуляцией
полового поведения, регуляции эмоциональной сферы.
• Латеральный гипоталамус образует
двусторонние связи с верхними отделами ствола мозга,
центральным серым веществом среднего мозга (лимбической
областью среднего мозга) и с лимбической системой.

Чувствительные сигналы от поверхности тела и внутренних
органов поступают в гипоталамус по восходящим спинобульборетикулярным путям.
• Медиальный гипоталамус обладает
двусторонними связями с латеральным и, кроме того,
непосредственно получает ряд сигналов из остальных отделов
головного мозга.
В медиальной области гипоталамуса существуют особые
нейроны, воспринимающие важные параметры крови и
спинномозговой жидкости

16. Схема головного мозга человека

17. Физиология мозжечка

• Анатомически мозжечок делится двумя
поперечными бороздами на три доли
• Самая древняя часть — флокулонодулярная
доля (древний мозжечок или
архицеребеллум).
• Затем развивается передняя доля — старый
мозжечок (палеоцеребеллум).
• Последней развивается задняя доля — новый
мозжечок (неоцеребеллум).
• Связи мозжечка со стволом мозга
образуются за счет трех пар его ножек:
верхней, средней и нижней.

19.

Отделы мозжечка

20. Функциональное деление мозжечка

• Узелок червя и клочок полушарий
образуют флокулонодулярную долю
или вестибулярный мозжечок
• Остальная часть червя и прилегающие
к нему медиальные части полушарий
образуют спинальный мозжечок
• Латеральные части полушарий
называются новым мозжечком

21. Связи вестибулоцеребеллюма

22. вестибулярный мозжечок

• Связан с вестибулярным аппаратом и регуляцией
равновесия.
• Червь получает афферентную информацию от
соматосенсорной систем и оказывает через ядро
шатра прямое и непрямое влияние на ядро
Дейтерса, а также на ретикулярную формацию
продолговатого мозга и моста.
• Обратная афферентация, постоянно
сигнализирующая о позе и выполнении движения
мгновенно обрабатывается для решения вопроса о
том, следует ли поддержать или изменить
расположение тела. Вследствие этого червь
мозжечка управляет позой, тонусом,
поддерживающими движениями и равновесием тела.

23. Связи спиноцеребеллюма

24. Промежуточная часть мозжечка

• Благодаря тому, что в промежуточную часть мозжечка
по коллатералям кортикоспинального тракта заранее
поступают сведения о готовящемся целенаправленном
движении, а также обратная афферентация от
соматосенсорной системы, этот отдел участвует:
• во взаимной координации позных и целенаправленных
движений (например, когда необходимо в
определенный момент времени сместить центр тяжести
тела),
• в коррекции выполняющихся движений путем посылки
сигналов к красному ядру, а также непосредственного
направления обратной афферентации в двигательную
область коры. Возможно, такого рода коррекция важна
для выполнения недостаточно заученных и редко
выполняемых движений.

25. Связи неоцеребеллюма

26. Новый мозжечок

• Взаимодействует с корой и участвует в планировании и
программировании движений. Афферентная импульсация
поступает к полушариям мозжечка от всех областей коры
больших полушарий.

Информация о замысле движения
превращается в полушариях мозжечка и его зубчатом ядре в
программу движения, которая передается к двигательным
областям коры через вентролатеральные ядра таламуса.
Зубчатое ядро также посылает сигналы к стволовым
двигательным центрам через красное ядро. Данные связи
используются для генерации и осуществления быстрых
баллических целенаправленных движений.
• Такие движения производятся настолько быстро, что управлять
ими через соматосенсорные обратные связи невозможно по
временным соображениям. Также движения могут выполняться
настолько четко, что в подобном управлении нет
необходимости (при некоторых видах спорта, требующих
большой скорости, игре на музыкальных инструментах, речи,
при быстрых движениях глаз).

27. Афферентные связи мозжечка:

От вестибулярных ядер с рецепторов лабиринта,
которые сигнализируют о положении тела в
пространстве и об ускорениях, возникающих при его
движении.

Из спинного мозга от проприорецепторов мышц,
сухожилий и суставов по двум спинно-мозжечковым
путям (вентральному и дорсальному).
От коры больших полушарий в мозжечок передаются
копии команд, которые она посылает на
двигательные ядра ствола и спинного мозга и планы
двигательных реакций из ассоциативных зон коры.
От ретикулярной формации идут диффузные
влияния на нейроны коры мозжечка.

28. Эфферентные пути мозжечка

• Эфферентные пути мозжечка начинаются от его
глубоких ядер и передают влияния как к
двигательным центрам ствола мозга (красному ядру,
вестибулярным ядрам и ретикулярной формации),
так и через вентролатеральный отдел таламуса к
двигательным и соматосенсорным областям коры
больших полушарий.
• Вся информация от коры мозжечка передается его
ядрам через клетки Пуркинье — крупные тормозные
нейроны, которые образуют средний слой коры
мозжечка.
• Таким образом, активность коры мозжечка в
конечном счете преобразуется в тормозные влияния
на нейроны его ядер.

29. Строение и функции коры мозжечка

• В состав коры мозжечка входят 5 типов нейронов: клетки
Пуркинье, клетки зерна, корзинчатые клетки, клетки
Гольджи и звездчатые клетки.
• Клетки Пуркинье — главные нейроны, выполняющие
интегративную функцию, — возбуждаются под влиянием
лиановидных и мшистых волокон. К каждой клетке Пуркинье
подходит одно лиановидное волокно и образует крупный
возбуждающий синапс. Мшистые волокна оказывают
слабое возбуждающее влияние через клетки зерна.
• Нейроны Гольджи, корзинчатые и звездчатые клетки
являются тормозными клетками и оказывают
модулирующее влияние на клетки Пуркинье. Тормозные
клетки получают возбуждающие влияния от параллельных
волокон, образованных аксонами зернистых клеток.
Медиатором зернистых клеток является глутамат, а в
тормозных клетках ГАМК.

30. Строение коры мозжечка

32. Мозжечок как компаратор

33. Основные функции мозжечка:

Участие в координации движений
Поддержание равновесия
Участие в реализации и
программировании баллистических
движений
Участие в регуляции вегетативных
функций
Торможение
И другие…

34.

Симптомы поражения мозжечка:
Атаксия
Астазия/абазия
Интенционный тремор
Дистония
Астения
Адиадохокинез
Дисметрия
Асинергия
Дезэквилибрация
Дизартрия
Дисграфия

Промежуточный мозг. Конечный мозг. Серое и белое вещество

Стр. 124

Вспомните:

Какие животные имеют наиболее развитый передний мозг?

Наиболее развитый передний мозг имеют обезьяны.

Обезьяны относятся к отряду приматы, они обладают более развитым головным мозгом. В особенности развитие получил передний мозг, кора больших полушарий. Примитивные эмоции, зачатки рассудочной деятельности. Древесный образ жизни привёл к формированию противопоставленного 5 пальца верхней конечность, что в дальнейшем позволило сделать руку рабочим органом. Развитое бинокулярное зрение,

Чем образовано серое и белое вещество мозга?

Поверхность большого мозга образована корой, которая состоит из серого вещества. Там находятся тела нейронов. Они располагаются столбиками, образуя несколько слоев. Под корой находится белое вещество. В глубине полушарий среди белого вещества располагаются скопления серого вещества — подкорковые ядра. Нейроны больших полушарий отвечают за восприятие поступающей в мозг информации от органов чувств, управление сложными формами поведения, участвуют в процессах памяти, мыслительной и речевой деятельности человека. Белое вещество состоит из массы нервных волокон, которые связывают нейроны коры между собой и с нижележащими отделами мозга.

Стр. 125

Вопрос 1. Каковы основные функции промежуточного мозга?

Промежуточный мозг состоит из трёх частей — верхней, центральной и нижней. Центральная часть — таламус (зрительный бугор) контролирует все чувствительные нервные импульсы, осуществляет прямые связи с корой больших полушарий.

Нижняя часть — гипоталамус — связывает функции нервной и эндокринной систем, управляет функциями вегетативной нервной системы. В ядрах гипоталамуса находятся центры жажды, голода и насыщения. Он контролирует гомеостаз организма, обмен веществ и энергии.

В промежуточном мозге находятся центры, регулирующие защитную реакцию — боль, сигнализирующую о неблагополучии в организме. В результате поражения промежуточного мозга исчезает болевая чувствительность к повреждающим раздражителям. Это опасно для здоровья, так как человек не может различить оптимальное воздействие среды и экстремальное, наносящее вред организму.

Вопрос 2. В чём различия больших полушарий головного мозга человека и высших животных?

Объём больших полушарий головного мозга человека больше, чем у высших животных. Так, объем головного мозга человека превышает объем мозга его ближайшего предшественника — человекообразной обезьяны — более чем в два раза. Если у человекообразной обезьяны средний объем мозга равен 600 см3, то у человека он составляет 1400 см3. Еще в большей пропорции увеличивается площадь поверхности больших полушарий, так как количество извилин коры головного мозга и их глубина у человека значительно больше.

Однако с появлением человека происходит не только физическое увеличение объема головного мозга и площади коры. Происходят существенные структурные и функциональные перестройки мозга. Такое резкое разрастание коры головного мозга, ее структурная эволюция прежде всего связаны с тем, что ряд элементарных функций, которые у животных целиком осуществляются низшими отделами мозга, у человека уже требуют участия коры.

Благодаря клиническим исследованиям мы знаем, что сознательная деятельность и осознанное поведение человека в значительной степени определяется переднелобными и теменными полями коры головного мозга. Так, при поражении переднелобных полей человек теряет способность сознательно и разумно управлять своей деятельностью в целом, подчинять свои действия более отдаленным мотивам и целям. В то же время поражение теменных полей приводит к утрате представлений о временных и пространственных отношениях, а также логических связей. Интересен тот факт, что лобные и теменные поля у человека по сравнению с человекообразными обезьянами развиты в наибольшей степени, особенно лобные. Если лобные поля у обезьян занимают около 15% площади коры головного мозга, то у человека они занимают 30%. Кроме этого, переднелобные и нижнетеменные участки у человека имеют некоторые нервные центры, отсутствующие у животных.

Следует также отметить, что на характере структурных изменений головного мозга человека отразились результаты эволюции двигательных органов. Каждая группа мышц тесно связана с определенными двигательными полями коры головного мозга. У человека двигательные поля, связанные с той или иной группой мышц, имеют разную площадь, размер которой напрямую зависит от степени развития той или иной группы мышц. При анализе соотношений размеров площади двигательных полей обращает на себя внимание то, насколько велика но отношению к другим полям площадь двигательного поля, связанного с кистями рук. Следовательно, кисти рук человека имеют наибольшее развитие среди органов движения и наиболее связаны с деятельностью коры головного мозга. Необходимо подчеркнуть, что подобный феномен встречается только у человека.

Вопрос 3. Какие функциональные зоны выделяют в коре больших полушарий?

Кора — высший отдел ЦНС. Она отвечает за восприятие всей поступающей в мозг информации. В ней в зависимости от специфики обрабатываемой информации выделяют чувствительные, двигательные и ассоциативные зоны. Чувствительные зоны получают информацию от рецепторов органов чувств. Так, в затылочной доле сосредоточены нейроны зрительной зоны, в височных долях — слуховые, обонятельные, вкусовые. В теменных долях позади центральной извилины находятся зоны кожно-мышечной чувствительности, принимающие информацию от рецепторов кожи, суставов и мышц. При этом зона правого полушария принимает информацию от левой стороны тела, а левого — от правой. Двигательные (моторные) зоны находятся в лобных долях. Они обеспечивают произвольное сокращение скелетных мышц. В лобных долях также находятся зоны, определяющие наиболее сложную психическую и интеллектуальную деятельность человека. Это центры эмоций, памяти, научения, речи, счёта, мышления.

Вопрос 4. В чём проявляется функциональная асимметрия мозга?

В ассоциативных зонах мозга функции между полушариями распределены неравномерно. В результате проявляется функциональная асимметрия. Левое полушарие отвечает за регуляцию работы органов правой части туловища, а также воспринимает информацию от пространства справа. Кроме этого, левое полушарие ответственно за осуществление математических операций и процесса логического, абстрактного мышления; здесь же находятся слуховой и двигательный центры речи, которые обеспечивают восприятие устной и формирование устной и письменной речи.

Правое полушарие управляет органами левой части туловища и воспринимает информацию от пространства слева. Также правое полушарие участвует в процессах образного мышления, выполняет ведущую роль в узнавании человеческих лиц и ответственно за музыкальное и художественное творчество; отвечает оно и за узнавание людей по голосу и восприятие музыки.

В зависимости от степени развития полушарий у человека преобладают те или иные способности.

11.6A: Функции промежуточного мозга

Отдельные части промежуточного мозга выполняют множество жизненно важных функций, от регуляции бодрствования до контроля вегетативной нервной системы.

Цели обучения

Описать функции промежуточного мозга

Ключевые моменты

Промежуточный мозг состоит из четырех основных компонентов: таламуса, субталамуса, гипоталамуса и эпиталамуса.
Гипоталамус — неотъемлемая часть эндокринной системы, ключевая функция которой — связь нервной системы с эндокринной системой через гипофиз.
Таламус играет важную роль в ряде функций, включая передачу сенсорных и моторных сигналов в кору головного мозга и регулирование сознания, сна и бдительности.
Эпиталамус служит связующим звеном между лимбической системой и другими частями мозга. Некоторые функции его компонентов включают секрецию мелатонина шишковидной железой (участвующей в циркадных ритмах) и регуляцию двигательных путей и эмоций.

Основные термины

субталамус : Получает афферентные связи от черной субстанции и полосатого тела и регулирует движения скелетных мышц.
таламус : Любая из двух крупных овоидных структур серого вещества в переднем мозге, которые передают сенсорные импульсы в кору головного мозга.
гипоталамус : Область переднего мозга, расположенная ниже таламуса, образующая базальную часть промежуточного мозга и регулирующая температуру тела, некоторые метаболические процессы и вегетативную нервную систему.
эпиталамус : Дорсо-задний сегмент промежуточного мозга, участвующий в поддержании циркадианных ритмов и регуляции двигательных путей и эмоций.
лимбическая система : Набор структур головного мозга, расположенных по обеим сторонам таламуса, прямо под головным мозгом. Поддерживает множество функций, включая эмоции, поведение, мотивацию, долговременную память и обоняние.

Промежуточный мозг («межмозг») представляет собой область нервной трубки позвоночных, которая дает начало задним структурам переднего мозга. В процессе развития передний мозг развивается из прозэнцефалона, самого переднего пузырька нервной трубки, который позже образует как промежуточный, так и конечный мозг.У взрослых промежуточный мозг появляется в верхнем конце ствола мозга, расположенном между головным мозгом и стволом мозга. Он состоит из четырех отдельных компонентов: таламуса, субталамуса, гипоталамуса и эпиталамуса.

Промежуточный мозг : Трехмерное изображение промежуточного мозга

Другие структуры, являющиеся частью промежуточного мозга:

Переднее и заднее паравентрикулярные ядра
Медиальное и латеральное ядра крючков
Полоска мозгового слоя таламуса
Задняя спайка
Шишковидная железа

Эмбриональный мозг : Подразделения эмбрионального мозга позвоночных, которые позже дифференцируются в структуры переднего, среднего и заднего мозга.

Функции первичных структур промежуточного мозга

Таламус — это своего рода распределительный щит информации, который, как полагают, действует как реле между различными подкорковыми областями и корой головного мозга. В частности, каждая сенсорная система (за исключением обонятельной) включает таламическое ядро, которое получает сенсорные сигналы и посылает их в соответствующую первичную область коры. Таламус также играет важную роль в регуляции состояний сна и бодрствования.Ядра таламуса имеют сильные взаимные связи с корой головного мозга, образуя таламо-кортико-таламические цепи, которые, как полагают, связаны с сознанием. Таламус играет важную роль в регуляции возбуждения, уровня осознания и активности. Повреждение таламуса может привести к постоянной коме.

Субталамус соединяется с бледным шаром, базальным ядром конечного мозга. Он получает афферентные связи от черной субстанции и полосатого тела и регулирует движения скелетных мышц.

Гипоталамус выполняет множество жизненно важных функций (например, регуляцию некоторых метаболических процессов), большинство из которых прямо или косвенно связаны с регуляцией висцеральной активности через другие области мозга и вегетативную нервную систему. Он синтезирует и секретирует определенные нейрогормоны, часто называемые гипоталамо-рилизинг-гормонами, которые, в свою очередь, стимулируют или ингибируют секрецию гормонов гипофиза. Гипоталамус контролирует температуру тела, голод, жажду, усталость, сон и циркадные циклы.

Эпиталамус функционирует как связующее звено между лимбической системой и другими частями мозга. Некоторые функции его компонентов включают секрецию мелатонина шишковидной железой (участвующей в циркадных ритмах) и регуляцию двигательных путей и эмоций.

Промежуточный мозг: определение, расположение и функция — видео и расшифровка урока

Что, где и насколько велик промежуточный мозг?

Промежуточный мозг — это часть головного мозга, включающая таламус и гипоталамус.Это связующее звено между нервной системой и эндокринной системой. Промежуточный мозг получает сигналы от нервов (нервной системы) и интерпретирует сигналы, затем гипофиз (который в значительной степени контролирует эндокринную систему) отвечает выделением гормонов.

Таламус размером с грецкий орех, тогда как гипоталамус размером с миндаль; в целом размер промежуточного мозга примерно равен размеру абрикоса. Промежуточный мозг расположен глубоко в головном мозге под головным мозгом и над гипофизом.

Теперь, когда мы знаем общую функцию, размер и расположение промежуточного мозга, давайте обсудим специфические функции таламуса и гипоталамуса.

Функция таламуса и гипоталамуса

Таламус посылает и получает сигналы к мозгу и телу и от них. Мозг посылает сигнал в таламус, который передает сигнал в тело. Точно так же тело посылает сигнал в таламус, а таламус передает сигнал в мозг. Вы можете думать о таламусе как о посреднике; он получает сообщения, а затем отправляет сообщения по назначению.

Гипоталамус отвечает за выработку гормонов гипофизом. В сочетании с гипофизом он регулирует функции организма и имеет множество эффектов. Давайте рассмотрим пять важных функций, на которые влияет гипоталамус.

1. Подавление сна: Когда вы чувствуете себя бодрствующим, это частично связано с гипоталамусом. Гипоталамус посылает сигналы в другие части мозга, чтобы держать вас в тонусе.

2. Аппетит: Гормоны грелин и лептин вырабатываются в желудочно-кишечном тракте и указывают на чувство голода и сытости.Грелин выводится из организма, и рецепторы в гипоталамусе принимают грелин, тем самым вызывая чувство голода. После еды количество грелина уменьшается, а лептина увеличивается. Рецепторы в гипоталамусе получают лептин, что указывает на сытость.

3. Окситоцин: Гипоталамус сигнализирует гипофизу о высвобождении окситоцина, что приводит к схваткам во время родов.

4. Водный баланс: Гипоталамус помогает поддерживать водный баланс при недостатке воды в организме.Гипоталамус заставляет гипофиз выделять антидиуретический гормон, заставляя почки поглощать больше воды. Кроме того, гипоталамус сигнализирует об ощущении жажды, чтобы мы знали, когда нам нужно пить воду.

5. Кровяное давление. Гипоталамус помогает контролировать кровяное давление, контролируя сердцебиение и расширение кровеносных сосудов.

Резюме урока

Промежуточный мозг расположен глубоко в головном мозге под головным мозгом и является связующим звеном между нервной системой и эндокринной системой.В него входят таламус и гипоталамус. Таламус передает сигналы к мозгу и телу и от них. Гипоталамус заставляет гипофиз выделять гормоны, а также помогает контролировать сон, аппетит, уровень окситоцина, водный баланс и артериальное давление.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг (промежуточный мозг) представляет собой область в ядре головного мозга, окруженную большими полушариями.Это связь между стволом головного мозга и большим мозгом, состоящая из трех структур серого вещества; таламус , гипоталамус и эпиталамус (см. рисунок ниже).

Схема, иллюстрирующая промежуточный мозг, включая таламус, гипоталамус и эпиталамус (шишковидную железу).

Таламус

По простейшему определению, таламус — это сортировочный или ретрансляционный центр информации, поступающей в кору головного мозга от всех частей тела (сенсорные импульсы). За исключением обоняния, афферентные нейроны от всех частей тела сходятся и образуют синапс в таламусе, который, в свою очередь, передает информацию в определенные области коры головного мозга. Таламус редактирует и сортирует информацию, а затем классифицирует сходные функции для передачи в виде группы в соответствующие области коры головного мозга.Таким образом, специфическая локализация и интерпретация стимулов происходят в коре головного мозга, но только после тщательной сортировки привратника — таламуса. Недавнее исследование предполагает, что таламус играет важную роль в нашей способности концентрироваться на поставленной задаче, игнорируя отвлекающие сенсорные сигналы. (Виммер и др. «Таламический контроль сенсорного выбора при разделенном внимании», Nature, 21 октября 2015 г. DOI: 10.1038/nature15398). Он также играет важную роль в регуляции состояний сна и бодрствования.Кроме того, считается, что он играет важную роль в поддержании возбужденного состояния, а повреждение таламуса может привести к коме.

Гипоталамус

Гипоталамус назван так из-за его положения ниже таламуса. Гипоталамус является висцеральным центром управления, он регулирует функции внутренних органов. Таким образом, он в основном связан с поддержанием гомеостаза. Из-за ключевой роли, которую он играет в поддержании нормальной функции организма, его иногда называют мозгом внутри мозга.Некоторые из важных функций гипоталамуса перечислены в таблице ниже.

Таблица: Выберите гомеостатическую роль гипоталамуса.

Вегетативная нервная система	Вегетативная нервная система представляет собой систему нейронов, которые автоматически регулируют такие функции, как частота сердечных сокращений, артериальное давление, пищеварение и т. д.(функции, о которых нам не нужно сознательно думать). Гипоталамус регулирует многие виды деятельности вегетативной нервной системы, контролируя центры в стволе головного мозга и спинном мозге.
Эмоции	нейронов гипоталамуса участвуют в восприятии удовольствия, страха и гнева.
Температура тела	Отдельные группы гипоталамических нейронов контролируют температуру крови напрямую, а также реагируют на сигналы от других терморецепторов по всему телу, а затем посылают соответствующие сигналы системам, помогающим регулировать температуру тела, таким как потовые железы.
Прием пищи	Избранные нейроны реагируют на уровень питательных веществ в крови и регулируют чувство голода или сытости.
Водный баланс	Осморецепторы (модифицированные нейроны) в гипоталамусе реагируют на изменение концентрации соли в крови, что, в свою очередь, вызывает реакцию почек, а также регулирует чувство жажды.
Сон	Нейроны в гипоталамусе связаны с нашими биологическими часами.
Эндокринная система	Гипоталамус регулирует работу гипофиза.Железа главного эндокринного органа, которая регулирует многочисленные функции организма, включая обмен веществ и размножение.

Эпиталамус

Эпиталамус является самой дорсальной структурой промежуточного мозга. Внутри эпиталальма находится несколько важных структур, включая ядра габенуляра и шишковидную железу. Было показано, что ядра хабенуляров участвуют в нескольких функциях типа лимбической системы, включая обработку отрицательного вознаграждения.

Шишковидная железа секретирует гормон мелатонин в ответ на цикл света и темноты (секреция мелатонина стимулируется темнотой и подавляется светом). Мелатонин участвует в регуляции нашего сна и репродукции сезонно размножающихся животных (см. эндокринные модули). Мелатонин играет важную роль в половом созревании, поскольку опухоли шишковидной железы связаны с началом преждевременного полового созревания. Считается, что ядра хабенуляров участвуют в обработке боли, репродуктивном поведении, обучении, циклах сна и бодрствования, реакциях на стресс и питании.Известно, что многие из этих функций связаны с лимбической системой, и действительно, эпиталамус считается мостом между лимбической системой и головным мозгом (подробнее о лимбической системе позже).

**Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле**

Распечатать эту страницу

К научным открытиям функций человеческого мозга

Реферат

Несмотря на то, что он успешно применяется для исследования генома, наука открытий ускользает от сообщества функциональной нейровизуализации. Основной проблемой остается разработка общих парадигм для исследования множества функциональных систем мозга без ограничений априорных гипотез. Функциональная МРТ в состоянии покоя (R-fMRI) представляет собой подход-кандидат, способный решить эту проблему. Визуализация головного мозга в состоянии покоя выявляет спонтанные низкочастотные (<0,1 Гц) колебания большой амплитуды в сигнале фМРТ, которые коррелируют во времени между функционально связанными областями. Называемые функциональной связностью, эти корреляции дают подробные карты сложных нейронных систем, в совокупности составляющих индивидуальный «функциональный коннектом».«Воспроизводимость между наборами данных и отдельными людьми предполагает, что функциональный коннектом имеет общую архитектуру, но функциональный коннектом каждого человека обладает уникальными характеристиками со стабильными, значимыми межиндивидуальными различиями в моделях и сильных сторонах соединения. Всестороннее картирование функционального коннектома и его последующее использование для выявления генетических влияний и взаимосвязей между мозгом и поведением потребуют многоцентровых совместных наборов данных. Здесь мы начинаем эту работу, собирая данные R-fMRI от 1414 добровольцев, собранных независимо друг от друга в 35 международных центрах.Мы демонстрируем универсальную архитектуру положительных и отрицательных функциональных связей, а также устойчивые локусы межиндивидуальной изменчивости. Возраст и пол стали важными определяющими факторами. Эти результаты демонстрируют, что независимые наборы данных R-fMRI можно объединять и совместно использовать. Высокопроизводительная R-фМРТ может предоставить количественные фенотипы для молекулярно-генетических исследований и биомаркеры онтогенетических и патологических процессов в головном мозге. Чтобы начать науку о функциях мозга, набор данных 1000 Functional Connectomes Project находится в свободном доступе на сайте www.nitrc.org/projects/fcon_1000/.

Подобно проблеме расшифровки генома человека, сложности картирования функций человеческого мозга представляют собой проблему для сообщества функциональной нейровизуализации. Как показал проект «1000 геномов» (1), накопление и совместное использование крупномасштабных наборов данных для интеллектуального анализа данных необходимо на первом этапе научных открытий.

Хотя сообщество специалистов по нейровизуализации традиционно ориентировалось на подходы, основанные на гипотезах и задачах, в последнее время функциональная МРТ в состоянии покоя (R-fMRI) стала мощным инструментом для научных открытий.Визуализация головного мозга в состоянии покоя выявляет спонтанные низкочастотные (<0,1 Гц) колебания сигнала фМРТ большой амплитуды, которые коррелируют во времени между функционально связанными областями (2). –5). Одно сканирование R-fMRI (всего 5 минут) можно использовать для одновременного опроса множества функциональных цепей без необходимости выбора априорных гипотез (6). Основываясь на термине «коннектом», придуманном для описания всеобъемлющей карты структурных связей в человеческом мозге (7), мы используем термин «функциональный коннектом» для описания коллективного набора функциональных связей в человеческом мозге.

Подкрепляется умеренной и высокой надежностью повторных испытаний (8 –10) и воспроизводимость (11, 12), а также широкий доступ, R-fMRI преодолела первоначальный скептицизм (13) в отношении обоснованности исследования такого явно свободного состояния (5, 8, 14). Недавние исследования R-fMRI выявили предполагаемые биомаркеры нервно-психических заболеваний (12, 15). –18), дал представление о развитии функциональных сетей в созревающем и стареющем мозге (19 –22), продемонстрировал общую внутреннюю функциональную архитектуру (23) у людей и нечеловеческих приматов (24, 25) и определил влияние сна (26), анестезии (27) и фармакологических агентов на показатели R-fMRI (28, 29).Учитывая множество источников изменчивости, присущих фМРТ, остающаяся задача состоит в том, чтобы продемонстрировать осуществимость и полезность принятия высокопроизводительной модели для R-фМРТ, соизмеримой со шкалой, используемой в исследованиях генетики человека, чтобы иметь возможность обнаруживать как отдельные гены, так и и комбинаторные генетические и экологические эффекты на сложные фенотипы.

Соответственно, был сформирован проект 1000 функциональных коннектомов для объединения существующих данных R-fMRI из сотрудничающих центров по всему миру и для первоначальной демонстрации возможности объединения функциональных данных между центрами. По состоянию на 11 декабря 2009 г. репозиторий включает данные 1414 здоровых взрослых участников, предоставленные 35 лабораториями (таблица S1). Намерение состоит в том, чтобы расширять этот открытый ресурс по мере появления дополнительных данных.

Здесь мы представляем первоначальную демонстрацию возможности объединения наборов данных R-fMRI в разных центрах. В частности, мы (i) устанавливаем наличие универсальной функциональной архитектуры в мозге, постоянно обнаруживаемой в разных центрах; (ii) исследовать влияние центра на показатели R-fMRI; (iii) изучить потенциальное влияние демографических переменных (e.г., возраст, пол) по показателям R-фМРТ; и (iv) продемонстрировать использование метода, основанного на межсубъектной дисперсии, для определения предполагаемых границ между функциональными сетями.

Результаты

Мы применили три различных аналитических метода, обычно используемых в литературе по R-фМРТ: функциональная связность на основе исходных данных, анализ независимых компонентов (ICA) и анализ в частотной области. Во всех трех подходах мы обнаружили доказательства (i) универсальной внутренней функциональной архитектуры человеческого мозга, (ii) связанных с центром вариаций в показателях R-fMRI и (iii) последовательного влияния возраста и пола на показатели R-fMRI. , обнаруживаемый в центрах, несмотря на наличие изменчивости, связанной с центром (рис.1). В частности, корреляционный анализ на основе исходных данных выявил очень согласованные модели функциональной связи между центрами как для сетей «режим по умолчанию» (30), так и для сетей «положительных задач» (31), поддерживая универсальную функциональную архитектуру (рис. S1). Точно так же подход ICA с временной конкатенацией на основе данных в сочетании с двойной регрессией (32 –34), выявил устойчивые паттерны функциональной связи между центрами для 20 пространственно независимых функциональных сетей (рис. 1 и рис. S2 и S3).Кроме того, для каждой из мер функциональной связности карты коэффициентов вариации внутри центра показали высокую степень согласованности между центрами (рис. S4). Это говорит о том, что существуют общие локусы изменчивости: центры продемонстрировали высокую степень согласия относительно того, какие связи характеризуются относительной дисперсией или инвариантностью. Несмотря на высокую степень согласованности между центрами, были заметные связанные с центрами различия в силе функциональной связи по всему мозгу (8).Эффект центра был особенно заметен в регионах с большей силой межрегиональных связей, потому что они имеют наименьшую изменчивость внутри центра (см. Результаты SI и рис. S5 для дальнейшего обсуждения изменчивости, связанной с центром.) Однако, даже принимая во внимание эту изменчивость, связанную с центром, надежно надежные эффекты возраста и пола оставались заметными (рис. 2 и рис. S1 и S2). (Видеть Результаты SI и рис. S6 для изучения влияния размера выборки на влияние возраста и пола.)

Рисунок 1.

Независимые вариации, связанные с центром, возрастом и полом, обнаруженные в R-fMRI измерениях функциональной связности и колебаний амплитуды. В первой строке показаны карты на уровне группы для репрезентативного анализа функциональной связности на основе начальных (столбец 1) и ICA (столбец 3) ( Результаты SI ), а также fALFF (столбец 2). Карты на уровне групп были получены из однофакторного ANOVA для 1093 участников из 24 центров (фактор: центр; ковариаты: возраст и пол). Все изображенные карты на уровне группы были скорректированы для множественных сравнений на уровне кластера с использованием теории случайных полей Гаусса ( Z > 2.3; P < 0,05, исправлено). Для каждой меры во втором ряду показаны устойчивые межцентровые соответствия (Kendall's W ) с коэффициентами вариации по вокселям выше диагонали и средними по вокселам ниже диагонали. Конкордантность Kendall W между любыми двумя центрами была рассчитана по всем вокселям в маске мозга для средней (или коэффициента вариации) карты связности для всех участников, включенных в каждый центр. В строках 3, 4 и 5 показаны воксели со значительными эффектами центра, возраста и пола соответственно, обнаруженные с помощью однофакторного дисперсионного анализа. «Мужской» относится к значительно большей связности (или амплитуде, т.е., fALFF) у мужчин; аналогично, «женский» относится к значительно большей связности (или амплитуде) у женщин. «Пожилой» относится к значительному увеличению связности (или амплитуды) с возрастом, тогда как «моложе» относится к значительному увеличению связности (или амплитуды) с уменьшением возраста. «Pos» относится к положительной функциональной связности, а «neg» относится к отрицательной функциональной связности. Затравочная область PCC обозначена белой точкой.( Верхний левый ) Легенда карты поверхности: LL, слева сбоку; RL, правый боковой; LM, слева медиально; РМ, правая медиальная. Все карты поверхности представлены в атласе PALS-B12 в CARET (http://brainvis.wustl.edu).

Рис. 2.

Иллюстративные области, демонстрирующие возрастные и половые различия в свойствах R-fMRI. Значительная дисперсия на уровне группы в картах функциональной связности была объяснена возрастом и полом (исправлено на основе кластерного гауссовского случайного поля: Z > 2,3; P <0. 05). Для каждого из трех методов (seed-based, fALFF и ICA) разница в силе связности, объясняемая возрастом ( слева ) и полом ( справа ), проиллюстрирована как анатомически, так и графически. Возрастные различия представлены в виде диаграмм рассеяния. Различия, связанные с полом, представлены в виде гистограмм, отображающих распределения значений функциональной связности в состоянии покоя (RSFC) для мужчин и женщин отдельно. Вертикальные линии указывают пиковые значения. Соответствующие топографические области мозга обозначены точками.«Мужской» относится к значительно большей связности (или амплитуде, т.е., fALFF) у мужчин; аналогично, «женский» относится к значительно большей связности (или амплитуде) у женщин. «Пожилой» относится к значительному увеличению связности (или амплитуды) с возрастом, тогда как «моложе» относится к значительному увеличению связности (или амплитуды) с уменьшением возраста.

Обнаружение половых различий заслуживает особого внимания, поскольку эти различия редко оцениваются в литературе по R-фМРТ (35). Известно, что половой диморфизм в экспрессии генома человека (36) влияет на многочисленные физиологические параметры, которые могут влиять на сигнал фМРТ (37, 38). Например, мужчины и женщины различаются по концентрации гемоглобина и гематокриту (39). Однако такие глобальные переменные, как эти, не объясняют регионально специфическое явление, связанное с полом, отмеченное в настоящей работе. Известно, что гормональные эффекты (например, эстроген), действующие как во время развития мозга (40), так и остро (41), имеют региональную специфичность (42), что делает их потенциальными факторами наблюдаемых различий.Учитывая исследовательский характер настоящей работы и отсутствие предварительной координации между центрами, специфические половые различия, которые мы наблюдали, следует интерпретировать с осторожностью, пока они не будут воспроизведены в независимой выборке.

Наряду с изучением паттернов функциональной связности мы измерили амплитуду низкочастотных колебаний в каждом вокселе, используя две распространенные меры, основанные на периодограммах: амплитуда низкочастотных колебаний (ALFF; общая мощность <0,1 Гц) (2, 17, 43) и дробный ALFF (fALFF; общая мощность <0. 1 Гц/общая мощность в измеренном спектре) (44). В соответствии с предыдущей работой преобладание низкочастотных флуктуаций постоянно отмечалось в областях серого, но не белого вещества (44). Как и в случае с нашим анализом функциональной связности, несмотря на четкие доказательства эффектов, связанных с центром, мы снова смогли продемонстрировать возрастные и половые различия в величине низкочастотных колебаний в различных областях, особенно в структурах медиальной стенки (рис. 2). и рис. S7).

Помимо объединения данных для статистического анализа, мы демонстрируем потенциал использования высокопроизводительных наборов данных для разработки нормативных карт функциональных систем мозга, что является необходимым условием для клинических приложений.В частности, мы используем ключевое свойство карт функциональной связности, наличие четко дифференцированных границ между функционально различными областями (45). Воксельные меры коэффициентов вариации для каждого типа карты функциональной связности очерчивают предполагаемые функциональные границы на основе наличия заметной изменчивости функциональной связности между участниками. Изменчивость, наблюдаемая на этих границах, контрастирует с низкой степенью изменчивости, наблюдаемой в областях, демонстрирующих постоянно положительную или отрицательную связность (рис.3). Кроме того, изучение коэффициентов вариации показателей fALFF выявило четкие пограничные зоны между белым и серым веществом. Также были выявлены области изменчивости амплитуды спонтанных колебаний, которые совпадали с анатомическими областями заметной изменчивости борозды (например, поясная и лобная оперкулярные области).

Рис. 3.

Различия между людьми выявляют функциональные границы. В предыдущей работе отмечалось, что функционально обособленные регионы часто характеризуются четко очерченными границами для индивидуума (45).Таким образом, изменчивость в граничных областях можно обнаружить среди участников. Здесь мы определяем функциональные границы посредством изучения воксельных коэффициентов вариации (абсолютное значение) для fALFF и выбранных карт функциональной связности на основе семян [внутритеменной борозды (IPS), задней поясной извилины/предклинья (PCC)] и на основе ICA (IC13). В целях визуализации коэффициенты вариации были ранжированы, при этом относительная степень вариации среди участников в данном вокселе, а не фактическое значение, была нанесена на график для лучшего контраста областей мозга.Ранжирование коэффициентов вариации эффективно идентифицировало области наибольшей межиндивидуальной изменчивости, тем самым очерчивая предполагаемые функциональные границы.

Обсуждение

Настоящая работа представляет собой переломный момент в функциональной визуализации: демонстрация возможности совместного использования и объединения функциональных данных в нескольких центрах наряду с созданием хранилища данных с открытым доступом. Мы продемонстрировали (i) наличие универсальной функциональной архитектуры с замечательной стабильностью функционального коннектома и его локусов вариаций среди участников и центров; (ii) свидетельство систематических половых различий в показателях R-fMRI, а также возрастных градиентов даже в среднем взрослом возрасте; и (iii) метод выделения сложной совокупности предполагаемых функциональных границ между сетями, на основе которых могут быть разработаны нормативные карты. Будущая работа должна быть сосредоточена на использовании функционального коннектома для каталогизации фенотипического разнообразия в отношениях между мозгом и поведением.

Функциональная связность связана с анатомической связностью и отличается от нее. В частности, недавнее исследование показало, что структурное ядро, по-видимому, играет «центральную роль в интеграции информации между функционально обособленными областями мозга» (23). Таким образом, наше открытие универсальной функциональной архитектуры не было неожиданным. Но структура и функция не полностью связаны, как показано на устойчивом гомотопическом (т.е., контралатеральная) функциональная связность для таких областей, как первичная зрительная кора или миндалевидное тело, обе из которых лишены прямых мозолистых проекций (24, 46). Такие данные подразумевают, что функциональная связность обеспечивается как полисинаптическими, так и моносинаптическими анатомическими цепями. Кроме того, функциональная связность обладает динамическими свойствами, которых нет у структурной связности. Например, функциональная связность модулируется когнитивным (47) и эмоциональным состоянием (48), возбуждением и сном (26), тогда как на структурную связность эти факторы практически не влияют.Короче говоря, наличие доказуемой структурной связи не требует наличия функциональной связи, равно как и демонстрация функциональной связи не подразумевает наличие прямой структурной связи.

Подходы фМРТ и R-фМРТ, основанные на задачах, играют взаимодополняющую роль в изучении функций головного мозга человека. Подходы, основанные на задачах, требуют достаточных априорных знаний, чтобы сформулировать конкретные гипотезы, и они бесценны при уточнении таких гипотез. Но когда базы знаний недостаточно, подходы, основанные на задачах, можно сравнить с исследованиями генов-кандидатов, которые имели ограниченный успех при применении к сложным генетическим нарушениям.Напротив, полногеномные ассоциативные исследования все чаще дают первоначальные данные о сложных признаках (49) и заболеваниях, которые впоследствии подтверждаются посредством репликации, расширения и глубокого секвенирования (50). Наша демонстрация того, что данные R-fMRI могут быть агрегированы и объединены, и что изменчивость среди людей может быть объяснена с точки зрения конкретных предметных переменных (например, пола, возраста), предполагает, что этот подход может обеспечить количественные фенотипы для интеграции в молекулярные исследования.

Наши результаты следует рассматривать в свете нескольких ограничений настоящего исследования.Во-первых, мы использовали удобную выборку, включающую ранее собранные данные из массива центров без предварительного согласования параметров сбора данных или условий сканирования. Хотя надежность наших результатов свидетельствует о постоянстве внутренней активности мозга, она по-прежнему представляет собой потенциальную недооценку истинной согласованности между центрами. Наши демографические данные требуют осторожности, поскольку центры были неоднородны по соотношению мужчин и женщин, среднему возрасту и возрастному диапазону. Наши результаты должны мотивировать к более систематическому изучению этих переменных, потому что будущие высокопроизводительные исследования изображений должны будут учитывать такие факторы.

Несмотря на обещания R-fMRI, необходимо решить некоторые теоретические и практические вопросы. Примеры включают определение происхождения и биологического значения спонтанных низкочастотных колебаний нейронной и гемодинамической активности, влияние внутренней активности на вызванные ответы (и наоборот), а также идеальные средства получения, обработки и анализа R-fMRI. данные. Тем не менее, потенциал научных открытий огромен: от разработки объективных показателей функциональной целостности мозга, помогающих в постановке клинических диагнозов и принятии решений, до отслеживания реакции на лечение и оценки эффективности лечебных вмешательств.Наконец, в то время как настоящая работа исследует только функциональную связность, будущие исследования могут сочетать R-fMRI с другими методами (например, ЭЭГ, магнитоэнцефалографией, диффузионно-тензорной визуализацией, волюметрией) и генетикой для достижения более полного понимания человеческого мозга.

Все данные и аналитические инструменты, использованные в настоящей работе, будут доступны на сайте www. nitrc.org/projects/fcon_1000/. Мы ожидаем, что открытый доступ к набору данных 1000 Functional Connectomes привлечет широкое участие и сотрудничество научного сообщества, необходимые для успешного внедрения основанной на открытиях науки о функциях человеческого мозга.Кроме того, мы надеемся, что это будет способствовать дальнейшему развитию духа обмена данными и сотрудничества, инициированного такими усилиями, как fMRIDC (www.fmridc.org), FBIRN (www.birncommunity.org), OASIS (www.oasis-brains.org). , BrainScape (www.brainscape.org) и BrainMap (www.brainmap.org).

Методы

фМРТ-сканирования в состоянии покоя были объединены из 35 наборов данных, основанных на сообществах ( n = 1414). Настоящий анализ был ограничен 24 центрами ( n = 1093; 21 опубликовано, 3 неопубликовано; средний возраст <60 лет; только участники старше 18 лет; одно сканирование на участника; продолжительность: 2).2–20 мин; n = 970 при 3 Тл, n = 123 при 1,5 Тл; размер вокселя 1,5–5 мм в плоскости; толщина среза 3–8 мм). Соответствующий комитет по этике каждого участника одобрил представление обезличенных данных. Институциональные наблюдательные советы Медицинского центра Лангоне Нью-Йоркского университета и Медицинской школы Нью-Джерси одобрили получение и распространение данных.

Для функциональной связности мы использовали корреляционный анализ на основе исходных данных, основанный на шести ранее идентифицированных исходных областях (31), и ICA без модели, используя временную конкатенацию для создания компонентов на уровне группы и двойную регрессию для создания карт отдельных участников.Для измерения амплитуды в каждом вокселе мы использовали ALFF на основе БПФ (2, 17, 43) и его нормализованный вариант, fALFF (44).

Выполнена стандартная предварительная обработка изображения (т.е. коррекция движения, пространственная фильтрация с FWHM = 6 мм, аффинное преобразование 12 степеней свободы в стереотаксическое пространство MNI152). Для подходов на основе исходной корреляции и двойной регрессии после анализа ICA мешающие сигналы (например, глобальный сигнал, WM, CSF, параметры движения) были регрессированы. Временная фильтрация была адаптирована для каждого аналитического подхода (29, 31, 32, 44).

компонента ICA для двойного регрессионного анализа были определены с помощью (i) низкоразмерной (20 компонентов) временной конкатенации ICA, проведенной 25 раз (каждая с 18 участниками, случайно выбранными из каждого из 17 центров с минимум 165 временными точками) и (ii) низкоразмерный (20 компонентов) мета-ICA, второй ICA на основе конкатенации, использующий наборы компонентов, полученные в результате 25 прогонов (см. Результаты SI описание альтернативного метода). Для каждого участника двойная регрессия (32 –34) был выполнен с использованием 20 компонентов, идентифицированных с помощью мета-ICA (рис.S3), что дает карту связности для каждого компонента.

Совокупный статистический анализ эффектов центра, пола и возраста был основан на реализации обобщенной линейной модели однофакторного дисперсионного анализа (фактор: центр; ковариаты: возраст и пол). Чтобы определить функциональные границы, мы рассчитали воксельные коэффициенты вариации для всех 1093 участников и ранжировали каждый воксель на основе абсолютного значения его коэффициента вариации.

Благодарности

Мы благодарим Дэвида Кеннеди и www.nitrc.org за поддержку выпуска данных проекта 1000 Functional Connectomes, Avi Snyder за предоставление полезных идей и советов относительно целей проекта и Cameron Craddock за полезные советы по этому исследованию. Финансовая поддержка проекта «1000 функциональных коннектомов» была оказана за счет грантов Национальных институтов психического здоровья (R01MH083246 и R01MH081218 для FXC и MPM), Национального института по борьбе со злоупотреблением наркотиками (R03DA024775, для CK; R01DA016979, для FXC), Autism Speaks, National Институт неврологических расстройств и инсульта (R01NS049176, до Б.B.) и Медицинский институт Говарда Хьюза (JSA и RLB), а также подарки Детскому учебному центру Нью-Йоркского университета от Фонда Ставроса Ниархоса, Фонда Леона Леви, Джозефа П. Хили, Линды и Ричарда Шапс, а также Джилл и Боб Смит и пожертвования Филлис Грин и Рэндольфа Кауэна. NITRC финансируется Планом исследований в области неврологии Национального института здравоохранения (neuroscienceblueprint. nih.gov) (контракт N02-EB-6-4281 с TCG, Inc.).

Сноски

¹ Кому следует направлять корреспонденцию.Электронная почта: michael.milham{at}nyumc.org.
Вклад авторов: B.B.B., R.L.B., J.S.H., R.K., A.V., Y.Z., F.X.C. и M.P.M. проектное исследование; BBB, MM, XN.Z., SG, CK, SMS, CFB, JSA, RLB, SC, A.-MD, ME, DF, MH, MJH, JSH, VJK, RK, SJ.L., CP.L ., MJL, CEM, DM, KHM, DSM, HSM, KM, CSM, SM, BJN, JJP, SJP, SEP, VR, SAR, BR, BLS, SS, RDS, GS, CS, GJ.T., JMV , AV, MW, LW, XC.W., SW-G., P.W., C.W., Y.Z., HY.Z., F.X.C. и M.P.M. проведенное исследование; SMS, CFB, RLB, SC, A.-MD, ME, DF, MH, MJH, JSH, VJK, RK, SJ.L., CP.L., MJL, CEM, DM, KHM, DSM, HSM, KM , CSM, SM, BJN, JJP, SJP, SEP, VR, SAR, BR, BLS, SS, RDS, GS, CS, GJ.T., JMV, AV, MW, LW, XC.W., SW-G ., PW, CW, YZ, HY.Z., BBB, FXC и MPM предоставил новые реагенты/аналитические инструменты; B.B.B., M.M., XN.Z., S.G., C.K., F.X.C. и M.ВЕЧЕРА. проанализированные данные; и B.B.B., M.M., XN.Z., C. K., J.S.A., F.X.C. и M.P.M. написал бумагу.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Депонирование данных: Все данные, использованные в этой работе, были опубликованы 11 декабря 2009 г. на сайте www.nitrc.org/projects/fcon_1000/.
↵*Эта статья для прямой отправки была подготовлена заранее редактором.
Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу www.pnas.org/cgi/content/full/0911855107/DCSupplemental.
Бесплатно доступен в Интернете через опцию открытого доступа PNAS.

Основы мозга: знай свой мозг

Запросить бесплатную рассылку брошюры по почте

Введение
Архитектура мозга
География мысли
Кора головного мозга
Внутренний мозг
Установление связей
Некоторые ключевые нейромедиаторы в работе
Неврологические расстройства
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта

Мозг — самая сложная часть человеческого тела. Этот трехфунтовый орган является местопребыванием разума, интерпретатором чувств, инициатором движений тела и контролером поведения. Лежащий в своей костлявой оболочке и омываемый защитной жидкостью, мозг является источником всех качеств, определяющих нашу человечность. Мозг является жемчужиной в короне человеческого тела.

На протяжении веков ученые и философы были очарованы мозгом, но до недавнего времени они считали мозг почти непостижимым. Однако теперь мозг начинает раскрывать свои секреты.За последние 10 лет ученые узнали о мозге больше, чем за все предыдущие столетия, благодаря ускорению темпов исследований в области неврологии и бихевиоризма и развитию новых методов исследования. В результате Конгресс назвал 1990-е годы «Десятилетием мозга». В авангарде исследований мозга и других элементов нервной системы находится Национальный институт неврологических расстройств и инсульта (NINDS), который проводит и поддерживает научные исследования в США и во всем мире.

Этот информационный бюллетень представляет собой базовое введение в человеческий мозг. Это может помочь вам понять, как работает здоровый мозг, как сохранить его здоровым и что происходит, когда мозг болен или дисфункционален.

Изображение 1

Мозг подобен комитету экспертов. Все части мозга работают вместе, но каждая часть имеет свои особые свойства. Мозг можно разделить на три основные единицы: передний мозг, средний мозг и задний мозг.

Задний мозг включает верхнюю часть спинного мозга, ствол головного мозга и складчатый клубок ткани, называемый мозжечком (1). Задний мозг контролирует жизненно важные функции организма, такие как дыхание и частота сердечных сокращений. Мозжечок координирует движения и участвует в заученных механических движениях. Когда вы играете на пианино или бьете по теннисному мячу, вы активируете мозжечок. Самая верхняя часть ствола головного мозга — это средний мозг, который контролирует некоторые рефлекторные действия и является частью цепи, участвующей в контроле движений глаз и других произвольных движений. Передний мозг — самая крупная и наиболее высокоразвитая часть человеческого мозга: он состоит в основном из головного мозга (2) и структур, скрытых под ним ( см. «Внутренний мозг» ).

Когда люди видят изображения головного мозга, они обычно замечают именно головной мозг. Головной мозг находится в самой верхней части мозга и является источником интеллектуальной деятельности. Он хранит ваши воспоминания, позволяет вам планировать, позволяет вам воображать и думать. Это позволяет узнавать друзей, читать книги и играть в игры.

Головной мозг разделен на две половины (полушария) глубокой трещиной. Несмотря на разделение, два полушария головного мозга сообщаются друг с другом через толстый тракт нервных волокон, лежащий в основании этой трещины. Хотя два полушария кажутся зеркальным отражением друг друга, они разные. Например, способность образовывать слова, по-видимому, в основном принадлежит левому полушарию, в то время как правое полушарие, по-видимому, контролирует многие навыки абстрактного мышления.

По какой-то пока неизвестной причине почти все сигналы от мозга к телу и наоборот пересекаются на пути к мозгу и от него.Это означает, что правое полушарие головного мозга в основном контролирует левую сторону тела, а левое полушарие в основном контролирует правую сторону. При поражении одной стороны мозга поражается противоположная сторона тела. Например, инсульт в правом полушарии мозга может привести к параличу левой руки и ноги.

Передний мозг Средний мозг Задний мозг

Каждое полушарие головного мозга можно разделить на отделы или доли, каждая из которых специализируется на различных функциях.Чтобы понять каждую долю и ее особенности, мы совершим экскурсию по полушариям головного мозга, начав с двух лобных долей (3), которые лежат непосредственно за лбом. Когда вы планируете расписание, представляете будущее или используете обоснованные аргументы, эти две доли выполняют большую часть работы. Один из способов, которым лобные доли, кажется, делают это, — это то, что они действуют как места кратковременного хранения, позволяя держать в уме одну идею, пока обдумываются другие идеи. В самой задней части каждой лобной доли находится моторная зона (4), которая помогает контролировать произвольные движения.Близлежащее место в левой лобной доле, называемое зоной Брока (5), позволяет мыслям преобразовываться в слова.

Когда вы наслаждаетесь хорошей едой — вкусом, ароматом и консистенцией пищи — за лобными долями работают две части, называемые теменными долями (6). Передние части этих долей, сразу за моторными областями, являются первичными сенсорными областями (7). Эти области получают информацию о температуре, вкусе, прикосновении и движении от остальной части тела.Чтение и арифметика также входят в репертуар каждой теменной доли.

Когда вы смотрите на слова и картинки на этой странице, задействуются две области задней части мозга. Эти доли, называемые затылочными долями (8), обрабатывают изображения, поступающие от глаз, и связывают эту информацию с изображениями, хранящимися в памяти. Поражение затылочных долей может привести к слепоте.

Последними в нашем туре по полушариям головного мозга являются височные доли (9), которые лежат перед зрительными областями и гнездятся под теменными и лобными долями.Любите ли вы симфонии или рок-музыку, ваш мозг отвечает за активность этих долей. В верхней части каждой височной доли находится область, отвечающая за получение информации от ушей. Нижняя сторона каждой височной доли играет решающую роль в формировании и извлечении воспоминаний, в том числе связанных с музыкой. Другие части этой доли, по-видимому, объединяют воспоминания и ощущения вкуса, звука, зрения и осязания.

Поверхность головного мозга и мозжечка покрыта жизненно важным слоем ткани толщиной в стопку двух или трех десятицентовиков.Она называется корой, от латинского слова «кора». Большая часть фактической обработки информации в мозгу происходит в коре головного мозга. Когда люди говорят о «сером веществе» мозга, они имеют в виду эту тонкую оболочку. Кора серая, потому что нервы в этой области лишены изоляции, из-за которой большинство других частей мозга кажутся белыми. Складки в мозгу увеличивают площадь его поверхности и, следовательно, увеличивают количество серого вещества и количество информации, которая может быть обработана.

Глубоко в головном мозге, скрытые от глаз, лежат структуры, являющиеся привратниками между спинным мозгом и большими полушариями. Эти структуры не только определяют наше эмоциональное состояние, они также изменяют наше восприятие и реакцию в зависимости от этого состояния и позволяют нам инициировать движения, которые вы совершаете, не задумываясь о них. Как и доли в полушариях головного мозга, описанные ниже структуры располагаются парами: каждая дублируется в противоположной половине мозга.

Гипоталамус (10), размером с жемчужину, управляет множеством важных функций. Он будит вас по утрам и заряжает адреналином во время экзамена или собеседования. Гипоталамус также является важным эмоциональным центром, контролирующим молекулы, которые заставляют вас чувствовать себя воодушевленным, злым или несчастным. Рядом с гипоталамусом находится таламус (11), главный центр обмена информацией, поступающей в спинной и головной мозг и обратно.

Дугообразный тракт нервных клеток ведет от гипоталамуса и таламуса к гиппокампу (12). Этот крошечный выступ действует как индексатор памяти, отправляя воспоминания в соответствующую часть полушария головного мозга для долговременного хранения и извлекая их при необходимости. Базальные ганглии (не показаны) представляют собой скопления нервных клеток, окружающих таламус. Они отвечают за инициирование и интеграцию движений. Болезнь Паркинсона, которая приводит к тремору, ригидности и жесткой шаркающей походке, представляет собой заболевание нервных клеток, ведущих к базальным ганглиям.

Изображение 5

Мозг и остальная часть нервной системы состоят из множества различных типов клеток, но основной функциональной единицей является клетка, называемая нейроном. Все ощущения, движения, мысли, воспоминания и чувства являются результатом сигналов, проходящих через нейроны. Нейроны состоят из трех частей. Тело клетки (13) содержит ядро, в котором производится большинство молекул, необходимых нейрону для выживания и функционирования. Дендриты (14) отходят от тела клетки, как ветви дерева, и получают сообщения от других нервных клеток. Затем сигналы проходят от дендритов через тело клетки и могут перемещаться от тела клетки вниз по аксону (15) к другому нейрону, мышечной клетке или клеткам какого-либо другого органа. Нейрон обычно окружен множеством опорных клеток. Некоторые типы клеток обвивают аксон, образуя изолирующую оболочку (16). Эта оболочка может включать жировую молекулу, называемую миелином, которая обеспечивает изоляцию аксона и помогает нервным импульсам проходить быстрее и дальше.Аксоны могут быть очень короткими, например те, которые передают сигналы от одной клетки коры к другой клетке, расположенной на расстоянии менее ширины волоса. Или аксоны могут быть очень длинными, например те, которые передают сообщения от головного мозга по всему спинному мозгу.

Изображение 6

Ученые многое узнали о нейронах, изучая синапс — место, где сигнал передается от нейрона к другой клетке. Когда сигнал достигает конца аксона, он стимулирует высвобождение крошечных мешочков (17).Эти мешочки выделяют химические вещества, известные как нейротрансмиттеры (18), в синапс (19). Нейротрансмиттеры пересекают синапс и прикрепляются к рецепторам (20) соседней клетки. Эти рецепторы могут изменять свойства воспринимающей клетки. Если принимающая клетка также является нейроном, сигнал может продолжать передачу к следующей клетке.

Изображение 7

Нейротрансмиттеры — это химические вещества, которые клетки мозга используют для общения друг с другом.Некоторые нейротрансмиттеры делают клетки более активными (называемые возбуждающими ), в то время как другие блокируют или ослабляют активность клеток (называются тормозящими ).

Ацетилхолин является возбуждающим нейротрансмиттером, поскольку он обычно делает клетки более возбудимыми. Он регулирует мышечные сокращения и заставляет железы выделять гормоны. Болезнь Альцгеймера, которая изначально влияет на формирование памяти, связана с нехваткой ацетилхолина.

Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером.Слишком много глутамата может убивать или повреждать нейроны и связано с такими расстройствами, как болезнь Паркинсона, инсульт, судороги и повышенная чувствительность к боли.

ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) представляет собой тормозной нейротрансмиттер, который помогает контролировать мышечную активность и является важной частью зрительной системы. Препараты, повышающие уровень ГАМК в головном мозге, используются для лечения эпилептических припадков и тремора у пациентов с болезнью Гентингтона.

Серотонин — нейротрансмиттер, сужающий кровеносные сосуды и вызывающий сон.Он также участвует в регулировании температуры. Низкий уровень серотонина может вызвать проблемы со сном и депрессию, а слишком высокий уровень серотонина может привести к судорогам.

Допамин — тормозной нейротрансмиттер, участвующий в настроении и контроле сложных движений. Потеря активности дофамина в некоторых участках мозга приводит к мышечной ригидности при болезни Паркинсона. Многие лекарства, используемые для лечения поведенческих расстройств, работают, изменяя действие дофамина в мозге.

Мозг — один из самых трудолюбивых органов в организме.Когда мозг здоров, он функционирует быстро и автоматически. Но когда возникают проблемы, результаты могут быть разрушительными. Около 100 миллионов американцев в какой-то момент своей жизни страдают от разрушительных заболеваний головного мозга. NINDS поддерживает исследования более 600 неврологических заболеваний. Некоторые из основных типов расстройств включают: нейрогенетические заболевания (такие как болезнь Гентингтона и мышечная дистрофия), нарушения развития (такие как церебральный паралич), дегенеративные заболевания взрослой жизни (такие как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера), метаболические заболевания (такие как болезнь Гоше), цереброваскулярные заболевания (такие как инсульт и сосудистая деменция), травмы (такие как травмы спинного мозга и головы), судорожные расстройства (такие как эпилепсия), инфекционные заболевания (такие как слабоумие при СПИДе) и опухоли головного мозга. Дополнительные знания о мозге могут привести к разработке новых методов лечения заболеваний и расстройств нервной системы и улучшению многих областей здоровья человека.

С момента своего создания Конгрессом в 1950 году NINDS стала ведущим сторонником неврологических исследований в Соединенных Штатах. Большинство исследований, финансируемых NINDS, проводится учеными в государственных и частных учреждениях, таких как университеты, медицинские школы и больницы. Правительственные ученые также проводят широкий спектр неврологических исследований в более чем 20 лабораториях и филиалах самого NINDS.Это исследование варьируется от изучения структуры и функции отдельных клеток мозга до испытаний новых диагностических инструментов и методов лечения людей с неврологическими расстройствами.

Для получения информации о других неврологических расстройствах или исследовательских программах, финансируемых Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, обращайтесь в сеть информационных ресурсов и информации о мозге (BRAIN) Института по телефону:

МОЗГ
Заказной номер Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov

Верх

Подготовлено:
Управление по связям с общественностью
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Национальный институт здравоохранения
Bethesda, MD 20892

Медицинские материалы NINDS предоставляются только в информационных целях и не обязательно отражают одобрение или официальную позицию Национального института неврологических расстройств и инсульта или любого другого федерального агентства.Рекомендации по лечению или уходу за отдельным пациентом должны быть получены путем консультации с врачом, который осматривал этого пациента или знаком с историей болезни этого пациента.

Вся информация, подготовленная NINDS, находится в открытом доступе и может быть свободно скопирована. Приветствуется кредит NINDS или NIH.

Функция промежуточного мозга: объединение всех ваших чувств

Ваш мозг представляет собой сложную структуру, состоящую из четырех областей. Каждая из этих областей отличается от других расположением, функцией и размером.

Самым маленьким из них является промежуточный мозг, который составляет не более 2% от общей массы мозга и имеет длину всего 2,2 дюйма.

Не обманывайтесь его размером, так как промежуточный мозг играет роль во многих важных мозговых процессах.

В этой статье мы обсудим основную функцию промежуточного мозга и ответим на некоторые распространенные вопросы об этой небольшой, но важной части мозга.

Где находится промежуточный мозг в головном мозге?

Промежуточный мозг расположен в центре головного мозга, и его название (от греческого «между мозгами») отражает это.

Окружена стволом головного мозга и мозжечком снизу и корой головного мозга сверху. Он плавно переходит в средний мозг в правом нижнем углу и граничит с мозолистым телом в верхнем левом углу.

Из-за своего особого положения в мозге, а также небольшого размера промежуточный мозг почти не виден . Глядя на 3D-модель мозга, вы можете увидеть только самое дно промежуточного мозга. Чтобы увидеть эту область мозга полностью, необходимо сделать поперечный срез мозга.

Какова функция промежуточного мозга в головном мозге?

В целом основной функцией промежуточного мозга является передача сенсорной информации между различными отделами центральной нервной системы. Это также помогает мозгу более точно интерпретировать сигналы от нервной системы.

Эта область мозга состоит из четырех отделов, каждый из которых выполняет свой набор функций.

Начиная снизу, находится миндалевидный гипоталамус , отвечающий за многие функции вегетативной нервной системы . Этот отдел отвечает за выработку гормонов и поддержание гомеостаза. Он также регулирует кровяное давление и температуру тела.

Далее идет эпиталамус , в котором находится шишковидная железа. Эта эндокринная железа отвечает за выработку мелатонина , гормона, который помогает контролировать циркадные ритмы вашего тела. Эпиталамус также регулирует цикл сна. Кроме того, он также помогает обонянию.

Двигаясь вверх, находится субталамус , который имеет прямую связь с базальными ганглиями, большой группой ядер, расположенных в головном мозге. Их основные функции включают в себя управление двигателем и обучение двигателю. Поскольку субталамус связан с базальными ганглиями, он играет вспомогательную роль в этих процессах.

Наконец, есть таламус , самая большая часть промежуточного мозга.Как и эпиталамус, этот отдел отвечает за регуляцию циркадных ритмов вашего тела . Что еще более важно, он отвечает за передачу информации, полученной от всех органов чувств, кроме обоняния, за которое отвечает эпиталамус.

Является ли промежуточный мозг частью среднего мозга?

Как мы уже объясняли, промежуточный мозг плавно переходит в средний мозг, из-за чего они кажутся одной и той же структурой. Однако промежуточный мозг не является частью среднего мозга.

Вместо этого средний мозг является частью другого основного отдела мозга. Вместе с продолговатым мозгом и варолиевым мостом средний мозг образует ствол головного мозга, расположенный чуть ниже промежуточного мозга.

Является ли гипофиз частью промежуточного мозга?

Гипофиз фактически является частью промежуточного мозга.

Однако важно отметить, что только задняя часть этой железы считается частью промежуточного мозга. Он соединяется с гипоталамусом через небольшую трубку, известную как ножка гипофиза.

Отвечает за выработку гормона мелатонина, гипофиз позволяет гипоталамусу регулировать циклы сна и бодрствования вашего тела.

Последнее слово

Нам нужно понять, как работает наш разум, чтобы лучше работать с ним.
— Джим Квик, автор программы Mindvalley Superbrain Program
.

Возможно, вы слышали, что мы используем только 10 процентов нашего мозга. Хотя этот миф неоднократно развенчивался, правда в том, что мы до сих пор не используем свой мозг в полной мере. Чтобы сделать это, нам нужно больше узнать о человеческом мозге и его внутренней работе.

Современная наука стремится помочь нам в этом. На протяжении десятилетий ученые интересовались человеческим мозгом и стремились открыть новые увлекательные факты, которые помогли бы им лучше понять, как работает наш мозг и как он адаптируется к изменениям, как структурным, так и психологическим.

Какой самый удивительный факт о человеческом мозге вы недавно услышали? Дайте нам знать в комментариях ниже!

От коннектома к функции мозга

Bock, D.Д. и др. Сетевая анатомия и in vivo физиология нейронов зрительной коры. Природа 471 , 177–182 (2011).

КАС Статья Google Scholar

Бриггман, К. Л. и Бок, Д.Д. Объемная электронная микроскопия для реконструкции нейронных цепей. Курс. мнение Нейробиол. 22 , 154–161 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Бриггман, К.Л., Хельмштедтер, М. и Денк, В. Специфичность проводки в схеме избирательности направления сетчатки. Природа 471 , 183–188 (2011).

КАС Статья Google Scholar

Kleinfeld, D. et al. Крупномасштабная автоматизированная гистология в поисках коннектомов. J. Neurosci. 31 , 16125–16138 (2011).

КАС Статья Google Scholar

Берроуз, М.Моносинаптические связи между рецепторами растяжения крыльев и полетными мотонейронами саранчи. Дж. Экспл. биол. 62 , 189–219 (1975).

КАС пабмед Google Scholar

Fentress, J. C. Simpler Networks and Behavior (Sinauer Associates, 1976).

Геттинг, П.А., Леннард, П.Р. и Хьюм, Р.И. Центральный генератор паттернов, обеспечивающий плавание в Тритония .I. Идентификация и синаптические взаимодействия. Дж. Нейрофизиол. 44 , 151–164 (1980).

КАС Статья Google Scholar

Стреттон, А.О. и Кравиц, Э.А. Геометрия нейронов: определение методом внутриклеточной инъекции красителя. Наука 162 , 132–134 (1968).

КАС Статья Google Scholar

Ремлер М., Селверстон, А. и Кеннеди, Д. Боковые гигантские волокна раков: расположение сомат с помощью инъекции красителя. Наука 162 , 281–283 (1968).

КАС Статья Google Scholar

Гудман, К. С. Изогенные кузнечики: генетическая изменчивость в морфологии идентифицированных нейронов. Дж. Комп. Нейрол. 182 , 681–705 (1978).

КАС Статья Google Scholar

Мейнард, Э.А. Электронная микроскопия стоматогастрального ганглия омара, Homarus americanus . Tissue Cell 3 , 137–160 (1971).

КАС Статья Google Scholar

Кинг, Д.Г. Организация нейропиля ракообразных. I. Паттерны синаптических связей в стоматогастральном узле омара. J. Нейроцитол. 5 , 207–237 (1976).

КАС Статья Google Scholar

Кинг Д.Г. Организация нейропиля ракообразных. II. Распределение синаптических контактов на идентифицированных двигательных нейронах в стоматогастральном ганглии омара. J. Нейроцитол. 5 , 239–266 (1976).

КАС Статья Google Scholar

Уайт, Дж. Г., Саутгейт, Э., Томсон, Дж.Н. и Бреннер С. Структура нервной системы нематоды Caenorhabditis elegans . Фил. Транс. Р. Соц. Лонд.B 314 , 1–340 (1986).

КАС Статья Google Scholar

Сын, Х.С. Чтение книги памяти: разреженная выборка против плотного картирования коннектомов. Нейрон 62 , 17–29 (2009).

КАС Статья Google Scholar

Майнерцхаген И.А. и Ли, Ч.Х. Генетический анализ функциональной коннектомики дрозофилы . Доп. Жене. 80 , 99–151 (2012).

Артикул Google Scholar

Anderson, J.R. et al. Изучение коннектома сетчатки. Мол. Вис. 17 , 355–379 (2011).

ПабМед ПабМед Центральный Google Scholar

Лу, Дж., Тапиа, Дж. К., Уайт, О.Л. и Лихтман, Дж.В. Коннектом межчерепной мышцы. PLoS Биол. 7 , e32 (2009 г.).

Google Scholar

Мардер, Э. и Бухер, Д. Понимание динамики цепи с использованием стоматогастральной нервной системы омаров и крабов. Анну. Преподобный Физиол. 69 , 291–316 (2007).

КАС Статья Google Scholar

Нусбаум, М.П. и Бенхаккер, М.П. Подход малых систем к генерации двигательных паттернов. Природа 417 , 343–350 (2002).

КАС Статья Google Scholar

Тирумалай В., Принц А.А., Джонсон К.Д. & Marder, E. Гормон, концентрирующий красный пигмент, сильно усиливает обратную связь с генератором ритма привратника, но мало влияет на период ритма привратника. Дж. Нейрофизиол. 95 , 1762–1770 (2006 г.).

КАС Статья Google Scholar

Чалфи, М. и другие. Нейронная цепь сенсорной чувствительности у Caenorhabditis elegans . J. Neurosci. 5 , 956–964 (1985).

КАС Статья Google Scholar

Гутьеррес Г.Дж., О’Лири Т. и Мардер Э. Несколько механизмов переключают электрически связанные, синаптически ингибированные нейроны между конкурирующими ритмическими осцилляторами. Нейрон 77 , 845–858 (2013).

КАС Статья Google Scholar

Шарп, А.А., Скиннер, Ф.К. и Мардер, Э. Механизмы колебаний в динамических зажимах, построенных полуцентровыми схемами с двумя ячейками. Дж. Нейрофизиол. 76 , 867–883 (1996).

КАС Статья Google Scholar

Jang, H. et al. Нейромодуляторное состояние и пол определяют альтернативное поведение через антагонистические синаптические пути у C. elegans . Нейрон 75 , 585–592 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Переда А.Е. и др. Электрическая передача, опосредованная щелевыми контактами: регуляторные механизмы и пластичность. Биохим. Биофиз. Acta 1828 , 134–146 (2013).

КАС Статья Google Scholar

Нейтон Дж. и Траутманн А. Физиологическая модуляция проницаемости щелевых контактов. Дж.Эксп. биол. 124 , 93–114 (1986).

Google Scholar

Гуо Ю.М. и другие. Визуализация динамического межклеточного соединения in vivo с использованием Trojan-LAMP. Нац. Методы 5 , 835–841 (2008).

КАС Статья Google Scholar

Мардер Э. Нейромодуляция нейронных цепей: назад в будущее. Нейрон 76 , 1–11 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Макоско, Е.З. и другие. Схема ступицы и спицы управляет феромонным влечением и социальным поведением у C. elegans . Природа 458 , 1171–1175 (2009).

КАС Статья Google Scholar

Инагаки Х.К. и другие. Визуализация нейромодуляции in vivo : ТАНГО-картирование передачи сигналов дофамина показывает контроль аппетита за счет восприятия сахара. Cell 148 , 583–595 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Шарп А.А., О’Нил М.Б., Эбботт Л.Ф. и Мардер Э. Динамический зажим: сгенерированные компьютером проводимости реальных нейронов. Дж. Нейрофизиол. 69 , 992–995 (1993).

КАС Статья Google Scholar

Кавагути Ю. и Кондо С.Парвальбумин, соматостатин и холецистокинин как химические маркеры специфических типов ГАМКергических интернейронов в лобной коре крыс. J. Нейроцитол. 31 , 277–287 (2002).

Артикул Google Scholar

Егоров А.В., Хамам Б.Н., Франсен Э., Хассельмо М.Е. и Алонсо А.А. Ступенчатая постоянная активность нейронов энторинальной коры. Природа 420 , 173–178 (2002).

КАС Статья Google Scholar

Астон-Джонс, Г.и Коэн, Дж. Д. Интегративная теория функции голубого пятна и норадреналина: адаптивное усиление и оптимальная производительность. Анну. Преподобный Нейроски. 28 , 403–450 (2005).

КАС Статья Google Scholar

Цукер, Р.С. и Регер, В. Г. Кратковременная синаптическая пластичность. Анну. Преподобный Физиол. 64 , 355–405 (2002).

КАС Статья Google Scholar

Масланд, Р.H. Нейронная организация сетчатки. Нейрон 76 , 266–280 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Граймс, В.Н., Чжан, Дж., Грейдон, К.В., Качар, Б. и Даймонд, Дж.С. Ретинальные параллельные процессоры: внутри одного интернейрона работает более 100 независимых микросхем. Нейрон 65 , 873–885 (2010).

КАС Статья Google Scholar

Хосоя Т., Баккус, С.А. и Мейстер, М. Динамическое прогностическое кодирование сетчаткой. Природа 436 , 71–77 (2005).

КАС Статья Google Scholar

Фэрроу, К. и др. Окружающее освещение переключает нейронную цепь в сетчатке и визуальное восприятие на пороге колбочек. Нейрон 78 , 325–338 (2013).

КАС Статья Google Scholar

Ривлин-Эцион, М., Вэй, В. и Феллер, М.Б. Зрительная стимуляция меняет направленное предпочтение селективных по направлению ганглиозных клеток сетчатки. Нейрон 76 , 518–525 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Витковски П. Дофамин и функция сетчатки. Док. Офтальмол. 108 , 17–40 (2004).

Артикул Google Scholar

Чокки, С.и другие. Кодирование условного страха в тормозных цепях центральной миндалины. Природа 468 , 277–282 (2010).

КАС Статья Google Scholar

Мардер, Э. и Тейлор, А.Л. Несколько моделей для учета изменчивости биологических нейронов и сетей. Нац. Неврологи. 14 , 133–138 (2011).

КАС Статья Google Scholar

Мило Р. и другие. Сетевые мотивы: простые строительные блоки сложных сетей. Наука 298 , 824–827 (2002).

КАС Статья Google Scholar

Маркрам Х. Проект «Голубой мозг». Нац. Преподобный Нейроски. 7 , 153–160 (2006).

КАС Статья Google Scholar

Кох, К. и Рид, Р.К. Неврология: обсерватории разума. Природа 483 , 397–398 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Alivisatos, A.P. et al. Проект карты активности мозга и задача функциональной коннектомики. Нейрон 74 , 970–974 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Кох, К. Системная биология. Модульная биологическая сложность. Наука 337 , 531–532 (2012).

КАС Статья Google Scholar

Варшней Л.

РубрикаРазное

Промежуточный мозг функции: Ошибка выполнения

Функции промежуточного мозга

Тема 6. Промежуточный мозг — СтудИзба

6.1. Таламус

Рекомендуемые файлы

6.2. Гипоталамус

4.3. Метаталамус

6.4. Субталамус

6.5. Эпиталамус

6.5. Гипофиз

6.6. Циркумвентрикулярная система

6.7. Третий желудочек

6.8. Филогенез

6.9. Онтогенез

Что такое промежуточный мозг?

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Промежуточный Мозг

Физиология промежуточного мозга и мозжечка. (Лекция 9)

1. Лекция № 9

2. Схема головного мозга человека

3. Главные структуры промежуточного мозга

4. III желудочек, стенки:

5. Таламус

6. Ядра таламуса

7.

8. Функции ядер таламуса (продолжение):

9. Функции ядер таламуса (окончание):

10. Симптомы поражения ядер таламуса

11. Ядра гипоталамуса:

12. Ядра гипоталамуса (1 – преоптическое, 2 – паравентрикулярное, 3 –супраоптическое, 4 – переднее, 5 – инфундибулярное, 6

16. Схема головного мозга человека

17. Физиология мозжечка

19.

20. Функциональное деление мозжечка

21. Связи вестибулоцеребеллюма

22. вестибулярный мозжечок

23. Связи спиноцеребеллюма

24. Промежуточная часть мозжечка

25. Связи неоцеребеллюма

26. Новый мозжечок

27. Афферентные связи мозжечка:

28. Эфферентные пути мозжечка

29. Строение и функции коры мозжечка

30. Строение коры мозжечка

32. Мозжечок как компаратор

33. Основные функции мозжечка:

34.

Промежуточный мозг. Конечный мозг. Серое и белое вещество

11.6A: Функции промежуточного мозга

Ключевые моменты

Основные термины

Функции первичных структур промежуточного мозга

Промежуточный мозг: определение, расположение и функция — видео и расшифровка урока

Что, где и насколько велик промежуточный мозг?

Функция таламуса и гипоталамуса

Резюме урока

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг

Таламус

Гипоталамус

Эпиталамус

К научным открытиям функций человеческого мозга

Реферат

Результаты

Обсуждение

Методы

Благодарности

Сноски

Основы мозга: знай свой мозг

Функция промежуточного мозга: объединение всех ваших чувств

Где находится промежуточный мозг в головном мозге?

Какова функция промежуточного мозга в головном мозге?

Является ли промежуточный мозг частью среднего мозга?

Является ли гипофиз частью промежуточного мозга?

Последнее слово

От коннектома к функции мозга

Добавить комментарий Отменить ответ