«Да он же безмозглый, ничего не соображает!», «Она же тупая, совсем мозгов нет!», «А вот те ребята умные, у них мозги работают, как надо!» Как правило, в повседневной жизни люди вспоминают про мозг исключительно в контексте чьих-либо способностей к мыслительной деятельности. Хотя из школьной программы должны смутно помнить, что задачи мозга гораздо шире, чем думать и запоминать.
Улучшить свои навыки мышления можно на нашей программе «Когнитивистика», а сегодня мы поговорим о многообразии функций человеческого мозга и о том, как устроен мозг человека. По ходу изложения пойдем от простого к более сложному, чтобы не запутаться в хитросплетениях строения и функций.
Общая структура мозга
Чтобы упростить задачу, мы возьмем за основу материал из школьного учебника биологии за 8 класс, где как раз и объясняется строение организма человека [В. Пасечник, 2010]. А чтобы было интереснее, будем дополнять разъяснения занимательными фактами из других источников.
Итак, мозг находится в черепной коробке и занимает до 80% ее объема. Вес мозга в среднем составляет 2% от общей массы человека. Именно этим объясняется разница между средним весом мозга мужчин и женщин: мужчины весят в среднем больше, чем женщины. Интересно, что линейной взаимосвязи между весо-габаритными характеристиками мозга и интеллектом человека не обнаружено, и больше вовсе не означает лучше.
История свидетельствует, что мозг-рекордсмен весом 2850 граммов был обнаружен у молодого человека, страдавшего эпилепсией и идиотией [G. Elliot, 1925]. В то же время, как утверждает руководитель отдела эмбриологии НИИ морфологии человека профессор Сергей Савельев, у 72% одаренных людей мозг превышает среднюю массу [С. Кузина, 2010].
Так или иначе, при всех различиях в объеме и способностях, все люди имеют одинаковую структуру головного мозга. Устройство мозга рассматривают, во-первых, в контексте функций полушарий, во-вторых, в контексте функций различных частей или долей мозга. Из школьного курса биологии мы помним (или не помним), что мозг состоит из следующих частей:
- Доля лобная.
- Доля теменная.
- Доля височная.
- Доля затылочная.
- Мозжечок.
- Промежуточный мозг (таламус, гипоталамус, гипофиз).
- Средний мозг.
- Мост.
- Продолговатый мозг.
Кроме того, из головного мозга берет свое начало спинной мозг. Поскольку спинной мозг не является темой сегодняшнего материала, мы его рассматривать не будем, а вот общую схему строения головного мозга предлагаем изучить:
Самые внимательные из вас заметили, что на схеме отсутствует изображение некоторых частей мозга из выше приведенного перечня. Все верно, потому что на схеме изображено лишь наружное устройство этого органа. Все, что внутри, скрыто наружными долями и частями мозга.
Чтобы не загромождать схему и не запутать вас в деталях и нюансах, как устроен головной мозг человека, мы будем давать представление о расположении внутренних компонентов мозга относительно наружных на отдельных картинках по мере рассмотрения частей мозга. А теперь перейдем к изучению функций каждой из них.
Продолговатый мозг
Он является продолжением спинного мозга, а его основная функция – проводниковая. Через продолговатый мозг передается информация в остальные отделы и идет обратный трансфер информации из головного мозга в спинной.
Помимо этого, данная часть мозга отвечает за множество различных защитных рефлексов, в частности, за чихание и кашель. Тут же находятся центры дыхательных и пищеварительных рефлексов, таких как глотание и слюноотделение.
Мост
Мост примыкает к продолговатому мозгу и его основная функция напрямую связана с ним же. Именно через эту «промежуточную станцию» продолговатый мозг передает сигналы в остальные части мозга и через нее же получает сигналы, идущие из разных отделов мозга.
В медицинской литературе можно встретить второе название «Варолиев мост», названный так в честь итальянского врача и анатома Констанзо Варолия (1543-1575), внесшего огромный вклад в изучение строения мозга.
Средний мозг
Эта часть мозга отвечает за первичную обработку зрительной и слуховой информации, в том числе за так называемое «скрытое» или «боковое зрение». Информация обо всем, что попало в наше поле зрения, поступает в мозг, однако вспомнить увиденное скрытым зрением несколько сложнее, нежели то, на чем мы сознательно фокусировали взгляд.
Кроме того, средний мозг отвечает за некоторые жизненно важные рефлексы, например, за ориентировочный. Когда мы вздрагиваем от неожиданного громкого звука (гром, падение предмета, скрип тормозов) или яркой вспышки (молния, взрыв), а потом пытаемся выяснить происхождение звука или вспышки, это и есть пример работы ориентировочного рефлекса и среднего мозга.
Как мы выяснили только что, средний мозг ведет первичную обработку зрительной и слуховой информации, а ориентировочный рефлекс напрямую связан с этими функциями.
Промежуточный мозг (таламус, гипоталамус, гипофиз)
Здесь мы скажем об основных компонентах промежуточного мозга: таламусе, гипоталамусе и гипофизе. Гипоталамус отвечает за такие рефлексы как жажда и голод, регулирует сон, поддерживает стабильность внутренней среды всего организма и участвует в формировании эмоций. Например, таких, как любовь и агрессия.
Таламус иногда называют «центральной релейно-трансформаторной станцией головного мозга», где собирается практически вся сенсорная и моторная информация за исключением сигналов органов обоняния. Кроме того, таламус участвует в управлении двигательными функциями, речью и памятью.
Гипофиз, в принципе, является органом эндокринной системы, в котором осуществляется синтез гормонов, влияющих на метаболизм, рост и репродуктивную функцию. Гипофиз тесно взаимосвязан с гипоталамусом и формирует гипоталамо-гипофизарную систему, регулирующую множество функций организма, связанных с метаболизмом, репродуктивной функцией, ростом.
Мозжечок
Мозжечок анатомически располагается за продолговатым мозгом и мостом и отвечает за координацию движений, равновесие, сохранение нужного положения тела и мышечный тонус. Традиционный способ проверки функций мозжечка заключается в том, чтобы с закрытыми глазами вытянуть руки перед собой, а потом дотронуться до кончика носа, не открывая глаз. У здорового человека это получается запросто притом, что в этом простом движении задействовано около30 мышц.
Помимо координации движений, данная часть мозга выполняет адаптационно-трофическую функцию, которая обеспечивает адаптацию организма к изменяющимся условиям.
Затылочная доля
Затылочная доля граничит с теменной и височной долями. В этой части мозга концентрируются зрительные анализаторы. Они включают в себя так называемую «первичную зрительную кору» и зоны визуальных ассоциаций.
Чтобы было яснее, о чем речь, скажем, что нарушения в первичной зрительной коре приводят к специфическому расстройству зрения, синдрому Антона Бабинского. Это когда люди не различают объекты по внешнему виду, однако при этом даже не подозревают о своем расстройстве и уверены, что они видят именно то, что есть на самом деле. Подробнее об этом синдроме можно узнать из видеолекции, посвященной данной проблеме:
Височная доля
Височная доля соседствует с лобной, затылочной и теменной долями. В этой части мозга концентрируются слуховые и вкусовые анализаторы. Благодаря слуховым анализаторам мы распознаем речь и можем воспринимать музыку. Если есть нарушения в правой доле, человек теряет способность воспринимать музыку, если в левой, у него будет расстройство построения речи.
Здесь же, в височных долях, находится гиппокамп. Это парная структура, которая вместе с корой (внешним покрытием) височной доли участвует в формировании эмоций, долговременной и пространственной памяти.
Кроме того, в височных долях локализуется так называемое «миндалевидное тело». Это тоже парная структура, по одному «телу» с каждой стороны. Миндалевидное тело ответственно за формирование многих эмоциональных реакций, например, страха, и принятие решений.
Если оно будет разрушено, допустим, из-за болезни, человек не будет испытывать чувства страха и не сможет принять решение, адекватное грозящей опасности.
Теменная доля
Теменная доля соседствует с лобной, височной и затылочной частью мозга. Она отвечает за обработку и интеграцию сенсорной информации. Например, за восприятие взаимосвязи между тактильными ощущениями и болью. Таким образом человек усваивает, что если прикоснуться к чему-то горячему, будет больно и можно получить ожог.
Кроме того, эта часть мозга позволяет сориентироваться в пространстве, понять, какая именно часть тела затронута ощущениями. Например, прикоснулись вы к горячему предмету пальцем или ладонью или случайно зацепили локтем.
Лобная доля
Лобная доля охватывает передние отделы полушарий головного мозга. Она соседствует с теменной и височной долями. Лобная доля отвечает за обучение, восприятие информации, память и мышление. Таким образом, когда кого-либо называют «безмозглым», подразумевается, по сути, не слишком качественная работа лобных долей, а не всего головного мозга.
В целом лобные доли можно представить, как «командный пункт» всего головного мозга. Здоровье и сохранность этих долей мозга предопределяет способность человека анализировать обстановку, проявлять инициативу, принимать самостоятельные решения, контролировать свое поведение.
При поражении этой части мозга у человека часто наблюдаются симптомы, сходные с симптомами лени: отсутствие интереса к происходящему, безынициативность, неадекватная беззаботность. Помимо этого, человек может утратить социальный контроль за своим поведением и, к примеру, начать использовать ненормативную лексику в общественных местах.
Еще одна сложность, которая сопровождает расстройства лобных долей, – это потеря ранее наработанных навыков. Например, человек забывает, как приготовить то или иное блюдо, которое он готовил раньше. Освоение новых навыков в этом случае тоже затруднено, а иногда и невозможно.
Признаком расстройства в этой части мозга служит и персеверация в речи (например, необоснованное ситуацией повторение слов) либо в действиях (бессмысленное перекладывание вещей с места на место). И, наконец, лобные доли отвечают за прямохождение и поддержание вертикального положения тела. При поражении долей может наблюдаться специфичная «семенящая» походка и постоянная сутулость.
Кроме всего перечисленного, в медицинской литературе можно встретить такой термин как «конечный мозг». Тут подразумеваются покрытые корой большие полушария мозга, мозолистое тело, полосатое тело и обонятельный мозг. Про кору полушарий мозга мы расскажем подробнее чуть позже, когда будем рассматривать строение тканей головного мозга. А об остальных компонентах конечного мозга скажем пару слов прямо сейчас.
Мозолистое тело отвечает за координацию полушарий и передачу информации из одного полушария в другое:
Полосатое тело регулирует мышечный тонус, принимает участие в формировании условных рефлексов и регулировании работы внутренних органов:
Обонятельный мозг, как понятно из названия, отвечает за обоняние и входит в так называемую «лимбическую систему» мозга, под которой понимается совокупность компонентов мозга и их связей, участвующих в управлении инстинктивным поведением и вегетативными функциями:
Это, скажем так, «знание для продвинутых», поэтому подробно останавливаться на устройстве данной части мозга не будем. Здесь мы привели эти сведения для того, чтобы вы понимали, о чем речь, если вам вдруг встретятся эти термины в специальной литературе.
К слову, иногда лимбическую систему называют «животной частью» мозга, потому что это больше о рефлексах, нежели о сознательном. В этом плане весьма интересна книга «Воля и самоконтроль. Как гены и мозг мешают нам бороться с соблазнами» [И. Якутенко, 2020].
Итак, мы выяснили, как устроены мозги человека, и теперь знаем, что головной мозг симметричен. Из школьного курса биологии и общего развития нам известно, что мозг разделяется бороздой на два полушария, правое и левое, и что функции этих полушарий различны.
Возникает закономерный вопрос: если мы уже изучили в общих чертах функции всех частей мозга, как именно должны отличаться функции правого и левого полушарий? Для понимания этого нюанса следует знать, что левое полушарие обрабатывает информацию, поступающую постепенно, а правое полушарие мгновенно создает цельный образ. В левом полушарии хранится информация, которую нужно обдумать и скоординировать, а в правом хранятся ранее созданные и запечатленные образы.
Таким образом, когда вы готовитесь к докладу или экзамену, работает левое полушарие, а когда вам в голову приходит спонтанная идея, пусть даже касающаяся темы доклада или экзаменационного билета, это означает, что в процесс «включилось» правое полушарие. Если у вас доминирует правое полушарие, вы сможете образно представить разницу между полушариями, просто взглянув на картинку с примерами работы правого и левого полушария:
Даже беглого взгляда достаточно, чтобы понять: то, как устроен мозг человека, и психология человека тесно взаимосвязаны. Основы процессов, предопределяющих поведение человека, его успех или отсутствие достижений в жизни, наличие или отсутствие талантов к музыке, живописи или стихосложению, проистекают из недр головного мозга.
Именно поэтому так велик интерес ученых к строению мозга, его тайнам и секретам. Причем считается, что человеческий мозг до сих пор не изучен полностью, и новые открытия еще впереди.
Если вам проще воспринимать информацию на слух, чем из текста, можем посоветовать на тему «Как устроен мозг человека» видео – урок биологии за 8 класс:
Тут рассказывается, как устроен мозг человека, для детей, поэтому изложение простое, понятное и дающее общее представление по теме, вполне достаточное для человека, в силу своей профессии не связанного с медициной. Из этого видео вы можете узнать как о структуре, так и строении тканей головного мозга. Мы остановимся на строении тканей чуть подробнее.
Строение тканей мозга
Головной мозг – очень сложная и весьма хрупкая структура, поэтому природой создана тройная система защиты мозга. В результате головной мозг покрыт тремя защитными слоями.
Это, во-первых, мягкая сосудистая оболочка, которая срастается с мозгом и заполняет все его пространство.
Во-вторых, это паутинная оболочка, которая срастается с мягкой и соединяется с твердой.
И, в-третьих, это твердая оболочка, которая срастается с надкостницей черепа и соединяется с паутинной.
Схематично строение оболочек можно представить следующим образом:
Терминами «эпидуральное пространство», «субдуральное пространство»,
«субарахноидальное пространство», которые вы можете прочитать на схеме, обозначается пространство между слоями мозга. Ликвороносные каналы – это каналы, по которым циркулирует спинномозговая жидкость. Иногда ее еще называют церебральной жидкостью.
Ликвор генерируется из плазмы крови, проникает в пространство под оболочками и «уходит» в лимфатические узлы. Спинномозговая жидкость питает нервные клетки, поддерживает стабильность внутричерепного давления, предохраняет мозг от сотрясений и удаляет вредоносные продукты метаболизма.
Сам мозг состоит из серого и белого веществ. Серое вещество находится снаружи, образуя кору головного мозга, белое вещество находится внутри. Слой серого вещества может составлять от 1,3 до 4,5 миллиметров, причем в передней части мозга этот слой толще.
В сером веществе находятся нейроны и глии – вспомогательные клетки центральной нервной системы. Именно от количества нейронных связей и зависит эффективность мышления человека, способность сопоставлять новую информацию с уже имеющейся и т.д.
Количество нейронов мозга исчисляется миллиардами. Так, есть данные, что мозг взрослого мужчины содержит в среднем 86,1 миллиарда нейронов +/- 8,1 миллиарда [F. Azevedoet al., 2009]. А некоторые ученые считают, что количество нейронов головного мозга человека может достигать 100 миллиардов [R. Hodson, 2019].
У нейронов есть отростки – аксоны и дендриты. Функция аксонов –распространение нервных импульсов, функция дендритов – получение нервных импульсов. Схематично соотношение аксонов и дендритов можно представить следующим образом:
За слаженную работу нейронов отвечают глиальные клетки (глии), обеспечивающие нейроны питательными веществами. Кора головного мозга играет ведущую роль в высшей нервной деятельности, обеспечивает связь между клетками мозга, корректирует отклонения в функционировании систем и органов человека.
Белое вещество головного мозга состоит преимущественно из аксонов, которые покрыты миелином. Отсюда и название «белое вещество», потому что миелин белого цвета. Обратите внимание, что в сером веществе концентрируются так называемые безмиелиновые аксоны, не покрытые миелином.
Белое вещество соединяет различные области серого вещества, где расположены нервные клетки, друг с другом, и обеспечивают трансфер импульсов между нейронами. Миелиновое покрытие в данном случае функционирует, как ускоритель сигнала.
Головной мозг содержит 12 пар нервов, каждая из которых обеспечивает определенную функцию:
- 1 пара – обонятельные.
- 2 пара – зрительные.
- 3 пара – глазодвигательные.
- 4 пара – блоковые (иннервируют мышцы, поворачивающие глазные яблоки кнаружи и вниз).
- 5 пара – тройничные (отвечают за чувствительность мышц лица).
- 6 пара – отводящие (иннервируют мышцы, отвечающие за отведение глазного яблока).
- 7 пара – лицевые (иннервируют мимические мышцы).
- 8 пара – преддверно-улитковые (отвечают за передачу слуховых сигналов и импульсов от внутреннего уха).
- 9 пара – языкоглоточные.
- 10 пара – блуждающие (иннервируют внутренние органы).
- 11 пара – добавочные (иннервируют мышцы, отвечающие за повороты головы).
- 12 пара – подъязычные.
В целом функции нервов понятны из их названий, поэтому пояснения в скобках содержатся лишь там, где названия не слишком информативны. Ознакомиться со схемой расположения нервов головного мозга можно на следующей картинке:
Кора головного мозга разделена на доли, расположение и функции которых мы рассмотрели выше, и испещрена извилинами, за счет чего площадь поверхности коры может достигать 2-2,5 квадратных метров. Чем больше извилин, тем больше серого вещества «помещается» в мозге и тем больше нейронных связей потенциально может образоваться, и тем выше производительность мозга. Появление большого количества извилин является продуктом эволюции, в результате чего сложные когнитивные структуры могут развиваться без увеличения объема черепной коробки.
Итак, мы рассмотрели в самом общем упрощенном виде, как устроен мозг человека, его структуру и строение тканей, из которых он состоит. Этого, в целом, достаточно, чтобы понимать общие закономерности работы мозга и того, от чего же на самом деле зависят мыслительные процессы. А глубже проработать техники мышления можно, изучив нашу программу «Когнитивистика».
Мы желаем, чтобы ваш мозг всегда функционировал безупречно и никогда не подводил вас. А в заключение предлагаем пройти небольшой проверочный тест по теме статьи:
