Какую роль играет мозжечок в организме человека. Функции и строение мозжечка головного мозга у человека
Функции мозжечка сходны у различных биологических видов, включая человека. Это подтверждается их нарушением при повреждении мозжечка в эксперименте у животных и результатами клинических наблюдений при заболеваниях, поражающих мозжечок у человека. Мозжечок представляет собой мозговой центр, который имеет в высшей степени важное значение для координации и регуляции двигательной активности и поддержания позы. Мозжечок работает главным образом рефлекторно, поддерживая равновесие тела и его ориентацию в пространстве. Также он играет важную роль (особенно у млекопитающих) влокомоции(перемещении в пространстве).
Соответственно главными функциями мозжечка являются:
координация движений
регуляция равновесия
регуляция мышечного тонуса
обеспечение плавности, ритмичности – тактики движений.
Промежуточный мозг
Промежу́точный мозг (Diencephalon) - отдел головного мозга.
В эмбриогенезе промежуточный мозг образуется на задней части первого мозгового пузыря. Спереди и сверху промежуточный мозг граничит с передним, а снизу и сзади - со средним мозгом.
Структуры промежуточного мозга окружают третий желудочек.
Промежуточный мозг подразделяется на:
Таламический мозг (Thalamencephalon)
Подталамическую область или гипоталамус (hypothalamus)
Третий желудочек, который является полостью промежуточного мозга
Функции промежуточного мозга
Движение, в том числе и мимика.
Обмен веществ, температура тела, потребление пищи, состояние сна и бодрствования.
Поведение в экстремальных ситуациях, проявления ярости, агрессии, боли и удовольствия.
Отвечает за чувство жажды, голода, насыщения.
Инстинктивные формы поведения (пищевое, сексуальное, игровое и т.д.).
Все виды чувствительности, кроме обоняния, в том числе ощущения боли, температуры, легкого прикосновения и давления, а также участвует в эмоциональных процессах и работе памяти.
Кратковременная и долговременная модально-неспецифическая память.
Лимбическая система является связующим звеном между корой больших полушарий и телом. Единство с телом вызывает физические признаки эмоций (краска стыда, улыбка радости). Лимбическая система производит эмоции, которые, в свою очередь, либо усиливают, либо ослабляют иммунную систему. Они же непосредственно влияют на качество обучения, поэтому крайне важно познавательные процессы детей подкреплять положительными эмоциями.
Лимбическая система состоит из пяти основных структур: таламуса, гипоталамуса, миндалевидного тела, гиппокампа и базального ганглия.
Таламус работает как «распределительная станция» для всех поступающих в мозг ощущений, кроме обонятельных. Он также передает двигательные импульсы из коры головного мозга по спинному мозгу на мускулатуру. Кроме того, таламус распознает ощущения боли, температуры, легкого прикосновения и давления, а также участвует в эмоциональных процессах и работе памяти.
Гипоталамус контролирует работу гипофиза, нормальную температуру тела, потребление пищи, состояние сна и бодрствования. Он также является центром, ответственным за поведение в экстремальных ситуациях, проявления ярости, агрессии, боли и удовольствия.
Миндалевидное тело связано с зонами мозга, ответственными за обработку познавательной и чувственной информации, а также с зонами, имеющими отношение к комбинациям эмоций. Миндалевидное тело координирует реакции страха или беспокойства, вызванные внутренними сигналами.
Гиппокамп использует сенсорную информацию, поступающую из таламуса, и эмоциональную из гипоталамуса для формирования кратковременной памяти. Кратковременная память, активизируя нервные сети гиппокампа, может далее перейти в «долговременное хранилище» и стать долговременной памятью для всего мозга.
Базалъный ганглий управляет нервными импульсами между мозжечком и передней долей мозга и тем самым помогает контролировать движения тела. Он способствует контролю за тонкой моторикой лицевых мышц и глаз, отражающих эмоциональные состояния. Базальный ганглий связан с передней долей мозга через черную субстанцию. Он координирует мыслительные процессы, участвующие в планировании порядка и слаженности предстоящих действий во времени.
Обработка всей эмоциональной и познавательной информации в лимбической системе имеет биохимическую природу: происходит выброс определенных нейротрансмиттеров (от лат. transmitto - передаю; биологические вещества, которые обусловливают проведение нервных импульсов). Если познавательные процессы протекают на фоне положительных эмоций, то вырабатываются такие нейротрансмиттеры, как гаммааминомасляная кислота, ацетилхолин, интерферон и интерклейкины. Они активизируют мышление и делают запоминание более эффективным. Если же процессы обучения построены на негативных эмоциях, то высвобождаются адреналин и кортизол, которые снижают способность к учению и запоминанию
Развитие лимбической системы позволяет ребенку устанавливать социальные связи. В возрасте от 15 месяцев до 4 лет в гипоталамусе и миндалевидном теле генерируются примитивные эмоции: ярость, страх, агрессия. По мере развития нервных сетей образуются связи с кортикальными (корковыми) отделами височных долей, ответственными за мышление, появляются более сложные эмоции с социальным компонентом: злость, печаль, радость, огорчение. При дальнейшем развитии нервных сетей формируются связи с передними отделами мозга и развиваются такие тонкие чувства, как любовь, альтруизм, сопереживание, счастье.
По мере дальнейшего развития лимбической системы нервные сети соединяют сенсорные (зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые, кинестетические) и моторные схемы с эмоциями и образуют память. Она конструируется из нервных путей, которые связываются в нервные схемы. Эти схемы постоянно модифицируются и дополняются в бесконечном числе комбинаций. Они могут быть модифицированы, реорганизованы или сокращены для большей эффективности. Схемы связаны с мозговыми центрами, где происходит обработка специализированной сенсорной информации. Например, затылочная область мозга отвечает за зрительную информацию, височная - за слуховую. Необходимо помнить, что 90% основных схем формируются за первые пять лет жизни ребенка, как и основной шаблон нервных сетей , который затем может достраиваться. Именно этот шаблон является материальной основой индивидуальности мышления, памяти, способностей, поведения . Схемы каждого человека специфичны, уникальны и не повторяют одна другую.
По мере формирования лимбической системы создаются предпосылки для развития воображения . Альберт Эйнштейн считал, что «воображение важнее, чем знание, так как знание говорит обо всем, что есть, а воображение - обо всем, что будет». Воображение развивается на базе синтеза моторно-сенсорных схем, эмоций и памяти (К. Ханнафорд).
КОРА ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА - НЕОКОРТЕКС
Если расправить складки неокортекса, он займет площадь в 2500 см 2 . Каждые 60 секунд он использует более 0,5 л крови и ежедневно сжигает 400 ккал. Неокортекс составляет только 25% общего объема головного мозга, однако содержит примерно 85% всех нейронов. Масса головного мозга составляет всего 2% от общего веса тела человека, однако для собственного кровоснабжения использует 20% всего кровотока.
Неокортекс состоит из серого вещества, немиелинизированных клеточных тел нейронов (миелинизация - процесс образования миелиновой оболочки, покрывающей быстродействующие проводящие пути центральной нервной системы. Миелиновые оболочки повышают точность и скорость передачи импульсов в нервной системе).
Тела нейронов обладают неограниченными возможностями формирования новых дендритов (ветвящийся отросток, воспринимающий сигналы от других нейронов, рецепторных клеток или непосредственно от внешних раздражителей; проводит нервные импульсы к телу нейрона) и реорганизации дендритных сетей под воздействием нового опыта, приобретаемого в течение жизни. Установлено, что нервные сети в неокортексе взрослого человека содержат более квадриллиона (миллиона миллиардов) связей и могут обрабатывать до 1000 битов новой информации в секунду. Это значит, что число сигналов, которое может одновременно передаваться через синапсы (соединения) мозга, превышает число атомов в известной области Вселенной.
Учение о структурных особенностях строения коры называется архитектоникой .
Клетки коры больших полушарий менее специализированы, чем нейроны других отделов мозга; тем не менее определенные их группы анатомически и физиологически тесно связаны с теми или иными специализированными отделами мозга . Микроскопическое строение коры головного мозга неодинаково в разных ее отделах. Эти морфологические различия коры позволили выделить отдельные корковые цитоархитектонические поля. Имеется несколько вариантов классификаций корковых полей. Большинство исследователей выделяет 50 цитоархитектонических полей (например, по Бродману).
НЕ СМЕШИВАТЬ ПОНЯТИЕ ЦИТОАРХИТЕКТОНИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ С ПОЛЯМИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА (ПЕРВИЧНЫМИ, ВТОРИЧНЫМИ И ТРЕТИЧНЫМИ ПОЛЯМИ).
Микроскопическое строение коры довольно сложное. Кора состоит из ряда слоев клеток и их волокон.
Основной тип строения коры шестислойный, однако он не везде однороден. Существуют участки коры, где один из слоев выражен весьма значительно, а другой - слабо. В других областях коры намечается подразделение некоторых слоев на подслои и т.д.
Установлено, что области коры, связанные с определенной функцией, имеют сходное строение. Участки коры, которые близки у животных и человека по своему функциональному значению, имеют определенное сходство в строении. Те участки мозга, которые выполняют чисто человеческие функции (речь), имеются только в коре человека, а у животных, даже у обезьян, отсутствуют.
Морфологическая и функциональная неоднородность коры головного мозга позволила выделить центры зрения, слуха, осязания и т.д., которые имеют свою определенную локализацию. Однако неверно говорить о корковом центре как о строго ограниченной группе нейронов. Необходимо помнить, что специализация участков коры формируется в процессе жизнедеятельности. В раннем детском возрасте функциональные зоны коры перекрывают друг друга, поэтому их границы расплывчаты и нечетки. Только в процессе обучения, накопления собственного опыта в практической деятельности происходит постепенная концентрация функциональных зон в отделенные друг от друга центры .
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СВЯЗИ МОЗГА
Белое вещество больших полушарий состоит из нервных проводников. В соответствии с анатомическими и функциональными особенностями волокна белого вещества делят на ассоциативные, комиссуральные и проекционные. Ассоциативные волокна объединяют различные участки коры внутри одного полушария. Эти волокна бывают короткие и длинные. Короткие волокна обычно имеют дугообразную форму и соединяют соседние извилины. Длинные волокна соединяют отдаленные участки коры.
Комиссуральными принято называть те волокна, которые соединяют топографически идентичные участки правого и левого полушарий. Комиссуральные волокна образуют три спайки: переднюю белую спайку, спайку свода, мозолистое тело. Передняя белая спайка соединяет обонятельные области правого и левого полушарий. Спайка свода соединяет между собой гиппокамповые извилины правого и левого полушарий. Основная же масса комиссуральных волокон проходит черезмозолистое тело , соединяя между собой симметричные участки обоих полушарий головного мозга.
Проекционными принято называть те волокна, которые связывают полушария головного мозга с нижележащими отделами мозга - стволом и спинным мозгом. В составе проекционных волокон проходят проводящие пути, несущие афферентную (чувствительную) и эфферентную (двигательную) информацию.
Проводящие пути мозга
В белом веществе ствола головного мозга и спинном мозге располагаются проводники восходящего и нисходящего направлений. Нисходящие пути проводят к рефлекторным аппаратам спинного мозга двигательные импульсы из коры головного мозга (пирамидный путь), а также импульсы, способствующие осуществлению двигательного акта (экстрапирамидные пути) из различных отделов подкорковых образований и ствола головного мозга.
Нисходящие двигательные проводники заканчиваются на периферических мотонейронах спинного мозга посегментно. Вышележащие отделы центральной нервной системы оказывают существенное влияние на рефлекторную деятельность спинного мозга. Они затормаживают рефлекторные механизмы собственного аппарата спинного мозга. Так, при патологическом выключении пирамидных путей собственные рефлекторные механизмы спинного мозга растормаживаются. При этом усиливаются рефлексы спинного мозга и тонус мышц.
Кроме того, выявляются защитные рефлексы и такие, которые в норме наблюдаются только у новорожденных и детей первых месяцев жизни.
Восходящие пути передают из спинного мозга чувствительные импульсы с периферии (с кожи, слизистых оболочек, мышц, суставов и т.д.) к вышележащим отделам головного мозга. В конце концов эти импульсы достигают коры головного мозга. С периферии импульсы приходят в кору головного мозга двумя путями: по так называемым специфическим системам проводников (через восходящий проводник и зрительный бугор ) и по неспецифической системе - через ретикулярную формацию (сетевидное образование) ствола головного мозга. Все чувствительные проводники отдают коллатерали ретикулярной формации. Ретикулярная формация активирует кору головного мозга , распространяя импульсы по разным отделам коры. Ее влияние на кору оказывается диффузным, тогда как специфические проводники посылают импульсы лишь в определенные проекционные зоны.
Кроме того, ретикулярная формация участвует в регуляции разнообразных вегетативно-висцеральных и сенсомоторных функций организма. Таким образом, вышележащие отделы мозга находятся под влиянием спинного мозга.
Психические процессы осуществляются сложными системами - совместно работающими зонами коры и нижележащими нервными структурами . Эти низшие структуры участвуют в работе коры, регулируя и обеспечивая ее тонус. Данные, полученные в современных анатомических и физиологических исследованиях, позволяют сформулировать принцип вертикального строения функциональных систем мозга : каждая форма поведения обеспечивается разными уровнями нервной системы, связанными друг с другом как горизонтальными (транскортикальными – комиссуральными и ассоциативными) связями, так и вертикальными (сверху-вниз и снизу-вверх - проекционными). Все это превращает мозг в саморегулирующуюся систему .
ассоциативные волокна; комиссуральные волокна; проекционные волокна
Мозжечок участвует практически во всех движениях, он помогает человеку бросить мяч или ходить по комнате. Проблемы мозжечка встречаются редко и в основном связаны нарушением движений и координации.
Анатомия головного мозга
(c) Shutterstock
Головной мозг состоит из четырех долей, каждая доля выполняет свою функцию.
Лобная доля расположена в передней и верхней части головного мозга. Она отвечает за высокий уровень человеческого мышления и поведения, такой как планирование, суждения, принятие решений, контроль и внимание.
Теменная доля находится в верхней части головного мозга, позади лобной доли. Она несет ответственность за принятие сенсорной информации. Теменная доля головного мозга отвечает за понимание чьей-то позиции в их среде.
Височная доля находится в нижней передней части головного мозга. Она связана с визуальной памятью, языком и эмоциями.
И, наконец, затылочная доля расположена в задней части головного мозга и обрабатывает то, что человек видит.
Наряду с долями головной мозг включает мозжечок и ствол головного мозга.
Ствол головного мозга управляет жизненно важными функциями, такими как дыхание, кровообращение, сон, пищеварение и глотание. Эти непроизвольные функции находятся под контролем вегетативной нервной системы. Ствол мозга также контролирует рефлексы.
Мозжечок находится в задней нижней части головного мозга, позади ствола головного мозга.
Функции мозжечка:
Координация движения . Большинство движений тела требуют координации нескольких групп мышц. Мозжечок позволяет телу двигаться плавно.
Поддержание баланса . Мозжечок обнаруживает изменения в балансе движения. Он посылает сигналы телу, чтобы приспособиться к движению.
Координация движения глаз .
Мозжечок помогает организму научиться движениям, которые требуют практики и тонкой настройки. Например, мозжечок играет определенную роль в изучении движений, необходимых для езды на велосипеде.
Исследователи полагают, что мозжечок влияет на мышление и связан с языком и настроением, но эти функции еще достаточно не изучены.
Симптомы поражения мозжечка
Наиболее распространенными признаками расстройства мозжечка является нарушение мышечного контроля. Это происходит потому, что мозжечок отвечает за контроль баланса и произвольных движений.
Симптомы и признаки расстройства мозжечка включают:
Отсутствие мышечного контроля и координации;
Трудности при ходьбе;
Трудности с речью;
Патологические движения глаз;
Головные боли.
Мозжечковая атаксия
Изменение походки женщины с поражением мозжечка
МКБ-10:
G11.1 Ранняя мозжечковая атаксия
G11.2 Поздняя мозжечковая атаксия
G11.3 Мозжечковая атаксия с нарушением репарации ДНК
Расстройством мозжечка является атаксия. Атаксия — это потеря мышечной координации и контроля из-за проблемы с мозжечком. Она может быть вызвана вирусом или опухолью головного мозга. Потеря координации часто является начальным признаком атаксии. Другие симптомы включают расплывчатое зрение, затрудненное глотание, усталость, трудности с точным контролем мышц, а также изменения в настроении и мышлении.
Есть несколько заболеваний, которые вызывают симптомы атаксии. Это наследственность, яды, инсульт, опухоли, травмы головы, рассеянный склероз, церебральный паралич, вирусные инфекции.
Генетическая или наследственная атаксия обусловлена генетической мутацией. Есть несколько различных мутаций и типов наследственной атаксии. Эти нарушения являются редкими, наиболее распространенным типом является атаксия Фридрейха, которая наблюдается у 1 из 50000 человек. Симптомы атаксии Фридрейха обычно проявляются уже в детстве.
Идиопатическая (спорадическая) атаксия представляет собой группу дегенеративных расстройств движения при отсутствии доказательства наследования. Нарушение координации и речи являются первыми симптомами. Идиопатическая атаксия обычно прогрессирует медленно и может сопровождаться обмороками, нарушениями сердечных сокращений, эректильными дисфункциями и потерей контроля над мочевым пузырем.
Пока нет никакого специального лечения, чтобы облегчить или устранить симптомы заболевания, за исключением случаев атаксии, где причиной является недостаток витамина Е.
Встречается атаксия, вызванная токсинами. Яды повреждают нервные клетки головного мозга — мозжечка, что приводит к атаксии.
Токсины, вызывающие мозжечковую атаксию:
Алкоголь;
Лекарственные препараты, особенно барбитураты и бензодиазепины;
Тяжелые металлы, такие как ртуть и свинец;
Растворители красок.
Лечение и восстановление зависит от токсина, вызвавшего повреждение головного мозга.
Атаксия вирусной этиологии . Это расстройство называется острой мозжечковой атаксией и чаще всего поражает детей. Редким осложнением ветряной оспы является атаксия.
Острую мозжечковую атаксию также могут вызвать вирус Коксаки, вирус Эпштейна-Барра и ВИЧ. Болезнь Лайма, вызванная бактериями, также связана с этим состояниям.
Атаксия обычно исчезает через несколько месяцев после исчезновения вирусной инфекции.
Инсульт может поражать любую область головного мозга. Мозжечок является менее распространенным местом для инсульта. Тромб или кровоизлияние в мозжечке может вызвать атаксию, при этом возникает головная боль, головокружение, тошнота и рвота. Лечение инсульта может уменьшить симптомы атаксии.
Опухоли головного мозга бывают доброкачественными, когда они не распространяются по всему телу, и злокачественные, когда опухоли дают метастазы.
Симптомы опухоли в мозжечке включают:
Головную боль;
Рвоту без тошноты;
Трудности при ходьбе;
Диагностика и лечение будет варьироваться в зависимости от возраста, состояния здоровья, течения заболевания и других факторов.
Чтобы избежать повреждения мозжечка, необходимо сохранять общее состояние здоровья головного мозга. Снижение риска инсульта, черепно-мозговой травмы и воздействия ядов поможет избежать некоторых форм атаксии.
Используемая литература:
- De Smet, Hyo Jung, et al. « The cerebellum: its role in language and related cognitive and affective functions » Brain and language 127.3 (2013): 334-342.
- Lippard, Jim. «The Skeptics Society & Skeptic magazine .»
Понравилась новость? Читайте нас в Facebook
Мозжечок, или «малый мозг», от лат. Cerebellum– это отдел головного мозга, который отвечает за координацию наших движений, он поддерживает равновесие тела и регулирует мышечный тонус.
Когда человек только – только родился, его мозжечок имеет массу всего 20 г. (около 5% от массы тела). Но за первые 5 месяцев жизни его масса вырастает в 3 раза, к 9 месяцам – уже в 4.
Дело в том, что именно в это время человек учится дифференцировать и координировать движения. Потом мозжечок растет уже медленнее. В 15 лет у человека мозжечок перестает расти.
Мозжечок расположен сзади продолговатого мозга, в черепной ямке под затылочными долями полушарий мозга. Серое вещество, или кора, расположено на поверхности мозжечка, а белое вещество – внутри.
Серое вещество мозжечка состоит из клеток, которые располагаются в три слоя. Наружный слой «сделан» из корзинчатых и звездчатых клеток, средний – из крупных ганглиозных клеток, а внутренний, зернистый слой состоит собственно из зернистых клеток с небольшим числом звездчатых, клеток большего размера.
Кроме того, толща мозжечка содержит парные ядра серого вещества. Область червя содержит ядро шатра, а полушария (снаружи от ядра червя) содержат вставочное ядро, которое, в свою очередь, состоит из шаровидного и пробковидного ядер.
Центральная часть полушарий содержит зубчатое ядро, которое помогает поддерживать функцию равновесия.
Если какое-либо ядро будет поражено, это приведет к тому, что двигательная функция организма будет тем или иным образом нарушена. Например, если разрушится ядро шатра, то нарушится равновесие тела. Нарушение работы червя, а также пробковидного и шаровидного ядра приведет к тому, что работа мышцы шеи и туловища будут неправильно работать.
Если же у человека нарушена работа мускулатуры конечностей, это обозначает, что повреждены полушария и зубчатое ядро.
Белое вещество мозжечка содержит различные нервные волокна. Одни волокна связывают между собой дольки и извилины, другие соединяют мозжечок и другие отделы головного мозга, третьи идут от коры к внутренним ядрам.
Волокна, которые соединяют мозжечок с отелами головного мозга, имеют три типа пар ножек – верхние, средние и нижние. Нижние ножки содержат волокна, которые тянутся от олив и продолговатого мозга и доходят до коры червя и полушарий. Средние ножки имеют волокна, направляющиеся к мосту.
И наконец, волокна верхних ножек направлены к крыше среднего мозга. Они направляются в обоих направлениях, соединяют между собой мозжечок с и красным ядром, кроме того со спинным мозгом.
Мозжечок, функции
Функции мозжечка разнообразны и крайне важны для нормальной жизнедеятельности человека. В первую очередь, его функция – это координация наших движений.
Если мозжечок или какая-то его часть будет нарушена, это приведет к нарушениям двигательной активности самого разнообразного характера, также будет нарушен мышечный тонус, что будет сопровождаться различными вегетативными расстройствами.
Если у человека имеется мозжечковая недостаточность, это проявится в мышечной атонии и тем, что человек будет неспособен удерживать свое собственное тело в пространстве.
Например
, если сместится висящая конечность, то она уже не вернется в исходное положение, а будет раскачиваться туда – сюда. Если человек захочет сделать какое-либо целенаправленное движение, то сделает это порывисто и промахнется мимо своей цели.
Мозжечковая недостаточность сопровождается проявлением нескольких характерных черт.
Во-первых, тремором (от лат. tremor - дрожание) – это колебания различной амплитуды, которые наблюдаются синхронно, причем в разных частях тела.
И, во-вторых, атаксией (от греч. ataxia - беспорядок), или нарушениями направлений скорости движений человека. Атаксия приводит к тому, что человек утрачивает стабильность двигательных реакций и плавность движений.
Почему же поражения и нарушения работы мозжечка приводят к нарушениям координации движений?
Дело в том, что мозжечок теснейшим образом связан со стволом головного мозга, кроме того, он связан с сенсомоторной областью коры больших полушарий мозга и таламусом.
Информация, которую получает мозжечок, приходит к нему от различных компонентов двигательного аппарата. Мозжечок обрабатывает ее и передает дальше корригирующие влияния – к спинальным моторным центрам и нейронам ствола головного мозга.
Помимо этого, мозжечок наделён еще одной функцией, а именно, он играет очень важную роль в регулировании вегетативных функций организма человека. Происходит это потому, что мозжечок имеет большое количество синоптических контактов с ретикулярной формацией.
Кстати, за мышечную память отвечает опять же мозжечок.
Скрытые возможности нашего мозга Михаил Г. Вейсман
Мозжечок: что мы можем потерять вместе с ним?
Состоит мозг из белого вещества и серого - это знают все. И одно и второе является нервной тканью. Только белое вещество образуется в основном нейронами, проводящими сигнал в одном направлении, а серое вещество состоит из нейронов мультиполярных. То есть способных пропускать множество сигналов в различных направлениях.
Полностью из серого вещества состоит кора головного мозга, а полностью из белого – внутренняя, как бы базовая часть полушарий.
На всех снимках этого органа нам первыми бросаются в глаза сами полушария. И если попросить любого человека навскидку, утрированно нарисовать мозг на бумаге по памяти, он обязательно нарисует – опять-таки их, родимых. На самом же деле при чисто внешнем осмотре невооруженным глазом можно увидеть сразу три большие части головного мозга – запоминающегося вида полушария, мозжечок (см. рис. 3, с. 36) и мозговой ствол (см. рис. 2, с. 25). Чтобы увидеть множество прочих деталей, мозг необходимо либо перевернуть, либо разрезать вдоль разделяющей полушария борозды, так как эти два самых крупных и самых развитых отдела накрывают собой остальные, словно шапка.
Рис. 1. Мозжечок (М) отвечает за координацию наших движений: I – кора больших полушарий; II – таламус; III – варолиев мост; IV – продолговатый мозг; V – спинной мозг
Мозжечок находится под «куполом» полушарий. Если говорить о его местонахождении, ориентируясь на собственную голову, то мозжечок расположен в области затылка. Он соединен тремя парами ножек с соответствующими отделами основного мозга и тоже состоит из двух полушарий (правда, выраженных чуть менее явно) и так называемого червя. Червь отвечает за поддержание нужного положения туловища, в то время как полушария больше «заняты» точными и плавными движениями конечностей.
Иными словами, мозжечок отвечает за координацию движений человеческого тела и соответствующую работу его мышц (см. рис. 1). А еще – за их общий тонус и поддержание равновесия туловища. Всего-то? Да, если учесть, что каждый шаг человека требует участия около 300 мышц… И это – на ровной поверхности, без учета нужды балансировать или приплясывать на ходу! И потом, есть ли необходимость напоминать, что говорим и смотрим мы тоже мышцами? То есть сама-то речь формируется, естественно, в другом «месте» головного мозга, да и обработка зрительных сигналов происходит не в мозжечке. Но для элементарной артикуляции – проговаривания того, что мы только что придумали сказать, – нужны мышцы рта и глотки, не правда ли? Равно как и для того, чтобы скосить глаза или подстроить хрусталик для рассмотрения ближних и дальних объектов…
Так что работенка у мозжечка совсем не из легких, особенно если учесть, что большинство процессов жизнедеятельности организма человека связано с механическими движениями.
Когда желудок переваривает пищу, он сокращается. Когда кишечник допереваривает оставшуюся часть, всасывает вещества и проталкивает неусвояемый остаток дальше, к прямому кишечнику, он тоже сокращается, и называется это перистальтикой. Сердце сокращается при работе – как и легкие, и диафрагма (эластичная перегородка, отделяющая полость желудка от грудной клетки)… И лабораторные опыты на вечных мученицах науки собаках неоднократно подтверждали наступление расстройств всех этих функций, стоило ученым только нарушить работу мозжечка или удалить его.
Нет, полное прекращение не наступит даже при полном его удалении, однако сформируется ряд комплексных нарушений. Прежде всего, в корне изменится работа желудочно-кишечного тракта – появится диарея, отсутствие аппетита и комплекс симптомов сахарного диабета. Возникнет затруднение дыхания, глотания, нарушится (станет как бы скандирующей по слогам) речь. Жестикуляция человека с поражениями мозжечка станет избыточной или, напротив, неполной – впрочем, обычно наблюдаются оба эффекта одновременно. Изменится до шатающейся походка, явятся головокружения, неспособность выполнить даже самую простую последовательность движений – и т. д. и т. п.
Говоря точнее, человек после полного удаления мозжечка все равно едва ли проживет дольше суток. Процессы-то не прекратятся, однако сила и масштабы дисбаланса будут наверняка таковы, что даже узконаправленная интенсивная терапия не поможет. Во всяком случае, подобных экспериментов на людях никто пока проводить не пробовал, и оценка выживаемости здесь выведена чисто математически. В то же время известно и доказано, что частичное удаление мозжечка провоцирует соответствующий «букет» симптомов, однако лишь в течение первых 7-10 дней. Впоследствии же они ослабевают и изредка исчезают полностью. Срабатывает компенсационный механизм головного мозга, и утраченные функции берет на себя кора лобных долей больших полушарий. Но для этого головному мозгу необходимо ощущать хотя бы частичную связь с мозжечком (или тем, что от него осталось).
Дело в том, что мозжечок служит своего рода переходным мостом, связывающим головной мозг со спинным. И связь этого узла именно со спинным мозгом даже гораздо более прочная, чем с головным. Именно поэтому полное разрушение такого моста приведет в лучшем случае к полному же параличу вплоть до невозможности моргнуть или пошевелить губами. А в худшем – прогрессирующая аритмия сердечной мышцы быстро спровоцирует летальный исход. От частичных же травм мозжечка сильнее всего страдает работа мышц-разгибателей.
В общем, жизнь без мозжечка покажется нелегкой даже самому оптимистически настроенному человеку. Есть такое заболевание – атаксия (от греч. «беспорядок», «путаница»), при котором не образуется или гибнет большинство необходимых для нормальной работы мозжечка нейронов. Чаще всего атаксия передается по наследству. И для таких больных элементарные движения составляют немалую сложность. Необходимость налить воду из чайника в стакан, подняться по лестнице, удерживать тело в вертикальном положении – все эти наполняющие наш ежедневный быт ритуалы для них составляют предмет специальных тренировок и упорного труда. Так что заболевание это крайне серьезное. Пусть оно не смертельно само по себе, зато в нем содержится зародыш массы смертельных несчастных случаев и бытовых травм в самых тривиальных для здорового человека обстоятельствах.
В итоге в определении роли мозжечка современная наука остановилась на взглядах Л. А. Орбели. Именно этот отечественный физиолог еще в 1949 году первым предположил, что мозжечок выполняет функцию как бы регулятора взаимоотношений между различными частями нервной системы. Просто на основе того факта, что большинство двигательных программ организма нарушается, однако не прекращается полностью. Из чего и был сделан вывод, что, выражаясь научно, мозжечок является интегративной системой головного мозга. То есть участвует в составлении программ движения организма для каждой конкретной ситуации. И регулирует активность тех или иных органов (тканей), которые должны быть задействованы в намеченном событии – будь то утренняя пробежка, прием пищи или научная лекция.
Впоследствии же данная теория была дополнена еще одним немаловажным наблюдением. А именно: травмы мозжечка провоцируют расстройство в том числе двигательных навыков, полученных человеком в результате специального обучения. То есть навыка, допустим, как у спортсменов или пациентов, занятых в отдельных сферах физического труда. Так и возникло предположение, что само обучение человека подобным специфичным, не свойственным большинству других людей, движениям проходило тоже с участием мозжечка.
В остальном же мозжечок считается одной из наиболее изученных частей головного мозга. Изученной настолько хорошо, что недавно был даже создан и продемонстрирован в действии первый простейший чип – компьютерный аналог естественного мозжечка.
Эксперимент был поставлен командой израильских ученых под руководством проф. М. Минца из университета Тель-Авива. Полностью парализованную белую крысу заново научили моргать с помощью электродов, вживленных на место разрушенного мозжечка. Импульсы от неповрежденных отделов мозга грызуна поступали в ходе опыта на микроскопический компьютерный чип. Тот, в свою очередь, расшифровывал их и передавал дальше – центральной нервной системе животного. Устройство, продемонстрированное в Израиле, представляет собой пока что самую примитивную из возможных конструкцию такого рода. Однако впоследствии проф. М. Минц предполагает «обучить» микрочип распознаванию и других сигналов мозга, чтобы расширить его функциональность.
Впрочем, исследователи из Тель-Авива – не первые, кто проводит эксперименты такого рода.
В журнале, издаваемом центром нейроинженерии (Centre of Neural Engineering) при университете Южной Калифорнии (University of Southern California) , д-р Т. У. Бергер с соавторами представил статью – отчет об уже проведенной работе. Она стала результатом опытов его группы по восполнению функций другой части мозга – гиппокампа. Эта область отвечает за перенос новой информации из краткосрочной в долгосрочную память – как у людей, так и у животных. Оборудование, разработанное в университете Калифорнии, представляет собой гораздо более сложную по функционалу конструкцию. Лабораторных мышей в этих опытах обучали нажимать две педали. При этом лишь нажатие одной из них сопровождалось вознаграждением. Без чипа и при «выключенном» анестезией гиппокампе мыши запоминали нужную педаль лишь на несколько минут. Зато с помощью компьютера и его способности правильно распознавать сигналы памяти ученым удалось выработать у мышей требуемый навык. Более того, оказалось, что вживление такого чипа в здоровый гиппокамп грызуна существенно улучшало и скорость запоминания им педалей, и общие свойства его памяти.
Если необходимо еще более наглядное сравнение роли мозжечка в деятельности центральной нервной системы, то ни для кого не секрет, что изначально по образу и подобию человеческого мозга создавался компьютер. Равно как и большинство программ, которыми оперирует современная цифровая техника. Так вот, одной из служебных программ любого компьютера является так называемый менеджер процессов. Он распределяет очередность выполнения основных программ, процессорное время и системные ресурсы, которые они могут задействовать. Более всего работа мозжечка напоминает функции такого менеджера процессов. Только его быстродействие неизмеримо превышает возможности любого самого мощного менеджера, установленного в разветвленной корпоративной сети. Высоким технологиям такой совершенный баланс точности и скорости пока даже «не снился»!
МОЗЖЕЧОК, отдел головного мозга, расположенный под затылочными долями больших полушарий. Его назначение - регуляция тонуса мышц, поддержание равновесия и координация движений. Научно-технический словарь