Этапы развития коры головного мозга. Функции коры головного мозга человека

Шошина Вера Николаевна

Терапевт, образование: Северный медицинский университет. Стаж работы 10 лет.

Написано статей

Головной мозг современного человека и его сложное строение является наибольшим достижением этого вида и его преимуществом, отличием от других представителей живого мира.

Кора головного мозга – это очень тонкий слой серого вещества, который не превышает 4,5 мм. Он расположен на поверхности и боковых сторонах больших полушарий, покрывая их сверху и по периферии.

Анатомия коры или кортекса, сложная. Каждый участок выполняет свою функцию и играет огромное значение в осуществлении нервной деятельности. Можно считать этот участок высшим достижением физиологического развития человечества.

Строение и кровоснабжение

Кора головного мозга – это слой клеток серого вещества, составляющий примерно 44% от общего объема полушария. Площадь коры среднестатистического человека – около 2200 квадратных сантиметров. Особенности строения в виде чередующихся борозд и извилин призваны максимально увеличить размеры кортекса и в то же время компактно уместить в пределах черепной коробки.

Интересно, что рисунок извилин и борозд столь же индивидуален, как и отпечатки папиллярных линий на пальцах человека. Каждая особь индивидуальна по рисунку и .

Кора полушарий из следующих поверхностей:

1. Верхнелатеральная. Она примыкает к внутренней стороне костей черепа (свода).
2. Нижняя. Ее передние и средние отделы находятся на внутренней поверхности основания черепа, а задние опираются о намет мозжечка.
3. Медиальная. Она направлена к продольной щели мозга.

Наиболее выступающие места носят название полюсов – лобного, затылочного и височного.

Кора больших полушарий симметрично делится на доли:

• лобная;
• височная;
• теменная;
• затылочная;
• островковая.

В строении выделяются следующие слои коры человеческого головного мозга:

• молекулярный;
• наружный зернистый;
• слой пирамидальных нейронов;
• внутренний зернистый;
• ганглионарный, внутренний пирамидный или слой клеток Беца;
• слой мультиформатных, полиморфных или веретенообразных клеток.

Каждый слой не является отдельным независимым образованием, а представляет собой единую слаженно функционирующую систему.

Функциональные области

Нейростимуляция выявила, что кортекс подразделяется на следующие отделы коры головного мозга:

1. Сенсорные (чувствительные, проекционные). Они получают входящие сигналы от рецепторов, находящихся в различных органах и тканях.
2. Двигательные, отправляемые исходящие сигналы к эффекторам.
3. Ассоциативные, обрабатывающие и сохраняющие информацию. Они оценивают ранее полученные данные (опыт) и выдают ответ с их учетом.

Структурно-функциональная организация коры головного мозга включает в себя следующие элементы:

• зрительная, расположенная в затылочной доле;
• слуховая, занимающая височную долю и часть теменной;
• вестибулярная в меньшей степени изучена и пока еще представляет проблему для исследователей;
• обонятельная находится на нижней ;
• вкусовая размещается в височных отделах мозга;
• соматосенсорная кора выступает в виде двух областей – I и II, расположенных в теменной доле.

Столь сложное строение кортекса говорит о том, что малейшее нарушение приведет к последствиям, отразившимся на множестве функций организма и вызовет патологии разной интенсивности, зависящие от глубины поражения и расположения участка.

Как связана кора с другими отделами мозга

Все зоны коры человеческого головного мозга не существуют обособленно, они взаимосвязаны и образуют неразрывные двусторонние цепи с расположенными глубже мозговыми структурами.

Наиболее важной и значимой оказывается связь кортекса и таламуса. При травме черепа повреждения оказываются намного значительнее, если вместе с корой травмированным оказывается и таламус. Травмы только кортекса выявляются намного меньшими, и имеют менее значительные последствия для организма.

Почти все связи от разных частей коры проходят через таламус, что дает основание объединять эти части головного мозга в таламокортикальную систему. Прерывание связей таламуса и кортекса приводит к утрате функций соответствующей части коры.

Пути от сенсорных органов и рецепторов к кортесу также пролегают через таламус, за исключением некоторых обонятельных путей.

Интересные факты о коре головного мозга

Человеческий мозг – уникальное творение природы, которое сами владельцы, то есть люди, до сих пор не научились полностью понимать. Не совсем справедливо сравнивать его с компьютером, потому что сейчас даже самые современные и мощные компьютеры не могут справляться с объемами задач, выполняемых мозгов в течение секунды.

Мы привыкли не обращать внимание на привычные функции мозга, связанные с поддержанием нашей ежедневной жизнедеятельности, но произойди в этом процессе хоть мельчайший сбой, сразу бы ощутили его «на своей шкуре».

«Маленькие серые клеточки», как говорил незабвенный Эркюль Пуаро, или с точки зрения науки – кора мозга – это орган, до сих пор остающийся загадкой для ученых. Мы выяснили очень многое, например, знаем, что величина мозга никак не влияет на уровень интеллекта, ведь у признанного гения – Альберта Эйнштейна – мозг имел массу ниже средней, около 1230 граммов. В то же время есть существа, имеющие мозг сходной структуры и даже большего размера, но так и не достигшие уровня развития человека.

Яркий пример – харизматичные и умные дельфины. Кое-кто считает, что когда-то в глубочайшей древности древо жизни раскололось на две ветви. По одному пути прошли наши предки, а по другому – дельфинов, то есть у нас с ними, возможно, были общие предки.

Особенностью коры головного мозга является ее незаменимость. Хотя мозг способен адаптироваться к травмам и даже частично или полностью восстанавливать свою функциональность, при потере части коры утраченные функции не восстанавливаются. Мало того, ученые смогли сделать вывод о том, что эта часть во многом обуславливает личность человека.

При травме лобной доли или наличия здесь опухоли, после операции и удаления уничтоженного участка кортекса больной радикально меняется. То есть перемены касаются не только его поведения, но и личности в целом. Отмечены случаи, когда хороший добрый человек превращался в настоящее чудовище.

Некоторые психологи и криминалисты на основании этого сделали вывод, что внутриутробное повреждение коры головного мозга, особенно его лобной доли, приводит к рождению детей с асоциальным поведением, с социопатическими наклонностями. У таких малышей высокий шанс стать преступником и даже маньяком.

Патологии КГМ и их диагностика

Все нарушения строения и функционирования головного мозга и его коры можно разделить на врожденные и приобретенные. Часть из таких поражений несовместима с жизнью, например, анэнцефалия – полное отсутствие мозга и акрания – отсутствие черепных костей.

Другие заболевания оставляют шанс на выживание, но сопровождаются нарушениями умственного развития, например, энцефалоцеле, при котором часть мозговых тканей и его оболочек выпячивается наружу через отверстие в черепе. В эту же группу попадает и – недоразвитый маленький мозг, сопровождающийся разными формами задержки психического (олигофрения, идиотия) и физического развития.

Более редким вариантом патологии является макроцефалия, то есть увеличение головного мозга. Патология проявляется умственной отсталостью и судорогами. При нем увеличение мозга может быть частичным, то есть гипертрофия асимметричная.

Патологии, при которых поражается кора головного мозга, представлены следующими заболеваниями:

1. Голопрозэнцефалия – состояние, при котором полушария не разделены и не существует полноценного деления на доли. Дети при такой болезни рождаются мертвыми или погибают в первые сутки после родов.
2. Агирия – недоразвитость извилин, при котором нарушаются функции коры. Атрофия сопровождается множественными расстройствами и приводит к смерти младенца в течение первых 12 месяцев жизни.
3. Пахигирия – состояние, при котором первичные извилины увеличены в ущерб остальным. Борозды при этом короткие и выпрямленные, строение коры и подкорковых структур нарушено.
4. Микрополигирия, при которой мозг покрыт мелкими извилинами, а кора имеет не 6 нормальных слоев, а всего 4. Состояние бывает диффузным и локальным. Незрелость приводит к развитию плегий и парезов мышц, эпилепсии, которая развивается в первый же год, умственной отсталости.
5. Фокальная корковая дисплазия сопровождается наличием в височной и лобной доле патологических участков с огромными нейронами и ненормальными . Неправильное строение клеток приводит к возникновению повышенной возбудимости и приступам, сопровождающимся специфическими движениями.
6. Гетеротопия – скопление нервных клеток, которые в процессе развития не достигли своего места в коре. Одиночное состояние может проявиться после десятилетнего возраста, большие скопления вызывают приступы типа эпилептических припадков и олигофрению.

Приобретенные заболевания в основном являются следствиями перенесенных серьезных воспалений, травм, а также появляются после развития или удаления опухоли – доброкачественной или злокачественной. При таких состояниях, как правило, прерывается импульс, исходящий от коры в соответствующие органы.

Наиболее опасным считается так называемый префронтальный синдром. Эта область – фактически проекция всех органов человека, поэтому повреждения лобной доли приводит к , памяти, речи, движений, мышления, а также к частичной или полной деформации и изменению личности больного.

Ряд патологий, сопровождающихся внешними изменениями или отклонениями в поведении, диагностировать достаточно легко, другие требуют более тщательного изучения, а удаленные опухоли подвергаются гистологическому исследованию, чтобы исключить злокачественную природу.

Тревожными показаниями для проведения процедуры является наличие в семье врожденных патологий или заболеваний, гипоксия плода в беременности, асфиксия в родах, родовая травма.

Методы диагностики врожденных отклонений

Современная медицина помогает препятствовать рождению детей с тяжелейшими пороками развития коры головного мозга. Для этого выполняется скрининг в первом триместре беременности, который позволяет выявить патологии строения и развития мозга на самых ранних стадиях.

У родившегося крохи с подозрением на патологии проводится нейросонография через «родничок», а детей постарше и взрослых обследуют путем проведения . Этот способ позволяет не только обнаружить дефект, но и визуализировать его размеры, форму и расположение.

Если в семье встречались наследственные проблемы, связанные со строением и функционированием коры и всего мозга, требуется консультация генетика и проведение специфических обследований и анализов.

Знаменитые «серые клеточки» – величайшее достижение эволюции и высшее благо для человека. Вызвать повреждения могут не только наследственные заболевания и травмы, но и приобретенные патологии, спровоцированные самим человеком. Врачи призывают беречь здоровье, отказаться от вредных привычек, позволять своему телу и мозгу отдыхать и не давать разуму лениться. Нагрузки полезны не только мышцам и суставам – они не позволяют нервным клеткам стареть и выходить из строя. Тот, кто учится, работает и загружает свой мозг, меньше страдает от его износа и позже приходит к и утрате умственных способностей.

«… можно предположить, что эволюция от слабо- и среднеинтеллектуальных систем к высокоинтеллектуальным происходила по двум направлениям.

Первоначальное увеличение областей памяти, ответственных за осознанное поведение, привело к революционной реорганизации структуры мозга, а последующее увеличение объёма отдельных регионов и существенное изменение связей между этими структурами привели к дальнейшему развитию и расхождению видов внутри каждого класса представителей животного мира.

У неинтеллектуального представителя животного мира - червя, мозг содержит только сенсорные области и область, в которой отражены «жёстко смонтированные» структуры, ответственные за поведение особи. В мозге насекомых начинают развиваться грибные тела, ответственные за осознанное поведение, происходит реорганизация структур, выделение этих областей в отдельную структуру и развитие связей этой структуры с первичной «жёстко смонтированной» структурой.

Чем больше объём вновь образованных структур, особенно нейросетевых (calyces), тем больше проявляются интеллектуальные способности насекомого. Мозг дрозофилы, одного из наименее интеллектуальных насекомых, содержит минимальное количество calyces, мозг пчелы - одного из наиболее интеллектуальных - максимальное. Мы видим, что структуры мозга червя и насекомых в принципе отличаются своими структурами. Но внутри одного класса «насекомые» различия в структуре мозга незначительны, в основном эти различия определяются объёмом областей и множественностью связей между и внутри них.

Следующий этап в эволюции мозга, можно предположить, связан со значительным увеличением поверхности calyces, состоящей из особого класса нейронов - Kenyon cell, по-видимому, прародителей коры головного мозга млекопитающих. Происходит следующий этап преобразования структуры мозга.

Все будущие основные структуры головного мозга млекопитающих в том либо другом виде заложены в виде отдельных подструктур в первичном, вторичном и третичном мозгах насекомых.

Внутри грибных тел происходит явное выделение структур, отражающих рабочую и декларативную память, и их подструктур. Происходит реорганизация центрального комплекса мозга насекомых, выделение его первоначальных структур в мозжечок и гиппокамп. Возникают непосредственные связи грибного тела и центрального комплекса. Структура мозга насекомых преобразуется в структуру головного мозга млекопитающих.

Мозг достаточно простых животных перерабатывает информацию о внешнем мире в таламусе и вырабатывает отклик в базальных ганглиях и мозжечке. Мозг более сложных животных в дополнение к этим основным структурам содержит ряд перерабатывающих структур, реализующих осознание. Эти структуры локализованы в многослойном кортексе (который содержит до 85% всей массы мозга).

Узнавание происходит по схеме: сенсорный вход и интегрированное ощущение перерабатываются в затылочной височной и теменной долях. Выработка решений и поведенческий отклик вырабатывается во фронтальных долях. Сенсорные доли в основном локализованы в задних частях мозга (над таламусом), а фронтальные доли спереди (над базальными ганглиями). Такая кортикальная и субкортикальная организация «сзади вперёд», когда узнавание происходит в задних частях кортекса, а отклик - в передних, характерна для всех млекопитающих

Лавинообразное увеличение неокортекса является важнейшей чертой эволюции млекопитающих. Степень этого увеличения отличает приматов от остальных млекопитающих, а человека - от приматов. Имеет место существенное увеличение развития кортекса, но без столь же значительных изменений внешней конструкции мозга.

Для оценки показателя развития мозга было предложено использовать тот факт, что, как предполагают, современные примитивные насекомоядные мало изменились по сравнению со своими предками, от которых произошла также линия человека. За этот показатель было предложено использовать отношение наблюдаемого объёма мозга и отдельных его областей к тому его объёму, какой предполагается у насекомоядных с таким же весом тела.

Показатель развития неокортекса для человека оказался равен 156, для шимпанзе 80, для других обезьян - до 40, для других млекопитающих - ещё меньше. Степень развития других областей мозга у человека, как мы уже писали выше, дает значительно меньшее увеличение: базальных ганглий - 14-16, гиппокампа - 4, мозжечка - 5, дорсального таламуса - 5.

Обонятельные структуры остаются без изменений или даже регрессируют. Следует также отметить, что, как предполагают, ни на какой стадии эволюции млекопитающих не появлялись совершенно новые типы клеток, присущие только одному виду мозга.

Увеличение неокортекса у приматов происходило путём большого расширения его поверхности без существенных изменения вертикальной организации.

Число нейронов по вертикали, идущей через толщу коры, остается постоянным для моторной, соматосенсорной, лобной, теменной и височной корковых областей у мыши, кошки, крысы, макаки и человека. Хотя число нейронов в подобном вертикальном цилиндре (миниколонке) неизменно и равно приблизительно 110, плотность их упаковки и, тем самым, толщина слоя, варьирует у разных млекопитающих приблизительно в три раза. Эти различия объясняются вариациями в развитии связей между миниколонками.

Одновременно с увеличением неокортекса, а тем самым и количества миниколонок, и с увеличением их связей происходит и образование некоторых новых структур мозга, и существенное изменение их функций. Этот процесс совершенно естественен, резкое увеличение количества взаимодействующих единиц в системе должно приводить к качественным изменениям её структуры.

Дальнейшее развитие головного мозга млекопитающих, как правило, связано не с изменением общей модели мозга, а с наращиванием обьёмов тех регионов, которые ответственны за осознанное интеллектуальное поведение и связи этих регионов друг с другом.

Возникла достаточно устойчивая конструкция структур, дающая определённые преимущества отдельным видам животных в занимаемой ими нише внешнего мира.

Можно предположить, что дальнейшие революционные изменения структуры мозга, отличающие головной мозг человека от остальных млекопитающих, были связаны с существенными изменениями не только, и даже не столько, с объёмом эпизодической памяти, в которой хранится информация о прошлом состоянии мира, как с общей реорганизацией связей между структурами мозга, позволяющей раздельное функционирование неосознанного и осознанного поведений, а также с реорганизацией внутренней структуры эпизодической памяти, приведшей к созданию многослойного описания внешнего мира.

Шетлворт (Shettleworth, 1998) в своем, одном из самых исчерпывающих, исследовании в области мозга животных, определила, что сознание у животных не является индивидуальным субъективным феноменом. Она исследовала процессы осознания у животных и пришла к выводу, что мозг животных структурирован в некотором количестве модулей, которые используют различные информационные технологии, выработанные в процессе эволюции. У каждого вида животных эти модули соответствуют той уникальной нише, которую эти виды занимают в природе. Таким образом, животные обладают сознанием, понимаемым в смысле способности решать проблемы, связанные со своим целенаправленным поведением.

Выживание зависит от способности организма эффективно распознавать опасность и вырабатывать отклик, создающий возможности противостоять этим угрозам. Фронтальные доли и, особенно, префронтальные регионы мозга предоставляют человеку и многим видам млекопитающих существенные преимущества в решении этих задач, потому что они позволяют им кроме чисто реактивного поведения, свойственного большинству животных, предвидеть последствия тех либо других действий и вырабатывать соответствующие решения.

Таким образом, на вопрос «имеют ли животные разум?» можно ответить следующим образом: животные, у которых архитектура мозга содержит не только «жёстко реализованные» алгоритмы возможного поведения, но и структуры, реализующие базы правил и знаний с доступом к отдельным их элементам, имеют разум.

Индивидуальные свойства этого разума внутри какого-либо одного вида, очевидно, всегда будут базироваться на общих структурно-однородных механизмах. Тип подобного разума зависит от «конструкции» этих структур, но в любом случае разум должен реализовывать адаптацию его носителя к эконише, в которой он функционирует».

Рапопорт Г. Н., Герц А.Г., Биологический и искусственный интеллект, Часть 2. Модели сознания. Может ли робот любить, страдать и иметь другие эмоции?, М., «Либроком», 2011 г., с. 131-133.

(англ. development of cerebral cortex ) как филогенетически нового образования происходит в течение длительного периода онтогенеза . В различных областях и полях коры изменения ее ширины, размеров и уровней дифференцировки нейронов всех типов происходит в разные сроки (гетерохронно) и с различной интенсивностью. Наиболее поздно достигают полной дифференцировки ассоциативные области. Вместе с тем, несмотря на гетерохронию морфогенеза, в определенные возрастные периоды Р. к. г. м. дифференцировка нервных элементов в различных областях происходит синхронно (см. Кора головного мозга , Мозг , Нервная система , Пренатальное развитие ).

К моменту рождения ребенка кора имеет то же многослойное строение, что и у взрослых. Однако ширина корковых слоев и подслоев значительно увеличивается с возрастом. Наиболее существенные изменения претерпевает цито- и фиброархитектоника коры. В период новорожденности нейроны отличаются небольшими размерами, слабым развитием дендритов и аксонов. Модульная организация нейронов представлена вертикальными колонками. В течение первых лет жизни происходит интенсивная дифференциация клеточных элементов, типизация нейронов, увеличиваются их размеры, развиваются дендритные и аксонные ветвления, расширяется система вертикальных связей в ансамблях нейронов. К 5-6 гг. усложняется система дендритных связей по горизонтали, возрастает полиморфизм нейронов, отражающий их специализацию. К 9-10 гг. пирамидные нейроны достигают наибольших размеров, увеличивается ширина клеточных группировок. К 12-14 гг. все типы интернейронов достигают высокого уровня дифференцировки, усложняются внутри- и межансамблевые связи по горизонтали. В филогенетически наиболее новых областях коры (лобных) усложнение ансамблевой организации нейронного аппарата и межансамблевых связей прослеживается до 18-20-летнего возраста. Развитие нейронного аппарата, его ансамблевой организации и межансамблевых связей обеспечивает формирование с возрастом системной организации высших нервных функций, психики и поведенческих реакций. (Н. В. Дубровинская, Д. А. Фарбер.)

• - расстройство функции ц. н. с. в результате кислородного голодания при недостаточном кровоснабжении мозговой ткани...

  Ветеринарный энциклопедический словарь

• - см. Перечень анат. терминов...

  Большой медицинский словарь

• - имеющий сложное строение внешний слой большого мозга, на который приходится до 40% веса всего головного мозга и который содержит примерно 15 миллиардов нейронов...

  Медицинские термины

• - Вид снизу. передняя соединительная артерия; передняя мозговая артерия; внутренняя сонная артерия; средняя мозговая артерия; задняя соединительная артерия; задняя мозговая артерия; базиляриая артерия...

  Атлас анатомии человека

• - мед. Абсцесс головного мозга - отграниченное скопление гноя в головном мозге, возникающее вторично при наличии очаговой инфекции за пределами ЦНС; возможно одновременное существование нескольких абсцессов...

  Справочник по болезням

• - А., формирующийся в тканях головного мозга в результате попадания в них возбудителей гнойной инфекции из других очагов или при черепно-мозговой травме...

  Большой медицинский словарь

• - см. Борозда...

  Большой медицинский словарь

• - см. Борозда...

  Большой медицинский словарь

• - см. Гидроцефалия...

  Большой медицинский словарь

• - см....

  Большой медицинский словарь

• - см, Извилина...

  Большой медицинский словарь

• - см. Извилина...

  Большой медицинский словарь

• - участок коры головного мозга, который отвечает за инициацию нервных импульсов, сопровождающих самопроизвольные движения скелетных мышц человека...

  Медицинские термины

• - см. Головной...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - ИЗВИ́ЛИНА, -ы,...

  Толковый словарь Ожегова

• - сущ., кол-во синонимов: 2 атеизм левославие...

  Словарь синонимов

"РАЗВИТИЕ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА" в книгах