§ 46. Передний мозг: промежуточный мозг и большие полушария

Определения и обозначения

Передний мозг — отдел головного мозга, включающий промежуточный мозг и большие полушария. Он принимает участие в обработке информации и регуляции функций организма. Благодаря его работе человек воспринимает сигналы, управляет движениями и приспосабливает поведение к ситуации.

Промежуточный мозг — отдел, расположенный между средним мозгом и большими полушариями. К его основным структурам относятся таламус и гипоталамус. Такое расположение помогает ему участвовать и в передаче сигналов к коре, и в управлении внутренними процессами.

Таламус — структура промежуточного мозга, через которую к коре направляется большая часть сигналов от органов чувств. Он также участвует в их обработке, то есть помогает мозгу выделять значимую информацию. Обонятельные сигналы составляют исключение и не проходят этим обычным путём.

Гипоталамус — структура промежуточного мозга, связывающая нервную и эндокринную регуляцию. Он участвует в поддержании постоянства внутренней среды, воздействуя, в частности, на работу гипофиза. Это позволяет согласовывать реакции организма с его потребностями.

Как это устроено

Промежуточный мозг расположен под большими полушариями. В его состав входят таламус и гипоталамус, которые выполняют разные задачи. Таламус находится на пути многих чувствительных сигналов, поэтому может направлять их к нужным участкам коры и участвовать в отборе информации. Исключение составляют сигналы обоняния: они достигают коры другим путём.

Гипоталамус регулирует голод, жажду, температуру тела, сон и другие процессы. Эти состояния зависят от того, насколько условия внутри организма соответствуют его потребностям. Гипоталамус получает сведения о состоянии организма и запускает подходящие реакции, например формирует чувство жажды. Через связь с гипофизом он влияет и на эндокринную регуляцию — управление с помощью гормонов.

Большие полушария состоят из правой и левой половин, соединённых нервными волокнами. По этим волокнам участки обмениваются сигналами, поэтому информация, обработанная одним полушарием, может быть использована совместно с другим. Такое взаимодействие важно, поскольку сложное восприятие и действия обычно требуют объединения разных видов сведений. Полушария не работают как два совершенно независимых мозга.

Снаружи большие полушария покрыты корой из серого вещества, а внутри преобладают проводящие пути из белого вещества. Серое вещество содержит тела нервных клеток, а белое образовано главным образом их отростками, по которым проходят импульсы. Поверхность коры образует складки — борозды и извилины. Они увеличивают площадь коры, чтобы на ней разместилось больше нервных клеток и связей.

В коре различают чувствительные, двигательные и ассоциативные области. Чувствительные области обрабатывают сигналы от органов чувств, а двигательные формируют команды для произвольных движений. Ассоциативные области связывают информацию из разных источников и помогают использовать её при речи, запоминании и мышлении. Эти области работают не по отдельности: восприятие ситуации может влиять на выбор движения, а результат движения — на дальнейшее восприятие.

Части переднего мозга и их основные функции

При работе с таблицей сначала определите, о какой части мозга идёт речь, затем сопоставьте её расположение с функцией. Так легче не смешать таламус, который связан главным образом с чувствительными сигналами, и гипоталамус, регулирующий внутренние процессы.

Разбор задач

Сигнал от горячего предмета

Условие. Ученик коснулся горячего предмета и почувствовал боль. Нужно назвать структуру промежуточного мозга, участвующую в передаче сигнала к коре. Чтобы решить задачу, проследим путь чувствительной информации.

1. Прикосновение и высокая температура раздражают рецепторы кожи, которые создают нервные импульсы. Эти импульсы несут сведения о воздействии на организм.
2. Сигнал поступает в мозг и передаётся через таламус. Таламус участвует в обработке и направлении большинства чувствительных сигналов к соответствующей области коры.
3. Кора обрабатывает поступившую информацию, поэтому человек осознаёт боль. В вопросе требуется назвать именно структуру-посредник промежуточного мозга, а не рецептор кожи или кору.

Ответ. В передаче сигнала к коре участвует таламус. Обоняние — исключение из общего правила о прохождении чувствительных сигналов через эту структуру.

Жажда после прогулки

Условие. После долгой прогулки человек испытывает жажду и ищет воду. Нужно объяснить, какая структура мозга участвует в возникновении этой потребности и почему. Здесь важно связать ощущение с поддержанием постоянства внутренней среды.

1. Во время прогулки организм расходует воду, и его внутреннее состояние меняется. Мозгу необходимо учитывать такие изменения, чтобы поддерживать нормальную работу организма.
2. В регуляции внутренней среды участвует гипоталамус. Он связан с возникновением жажды и помогает организму отреагировать на потребность в воде.
3. Жажда побуждает человека искать воду, то есть приводит к поведенческой реакции. Через связь с гипофизом гипоталамус также участвует в согласовании нервной и эндокринной регуляции.

Ответ. В возникновении жажды участвует гипоталамус, потому что он регулирует внутренние процессы и помогает организму отвечать на нехватку воды.

Движения правой руки

Условие. После поражения области коры у человека нарушились произвольные движения правой руки. Нужно назвать связанную с движениями область и объяснить, почему пострадала именно правая рука. Для решения учитываем, что управление движениями преимущественно перекрёстное.

1. Произвольные движения связаны с двигательными областями коры. Именно они участвуют в формировании команд, которые направляются к мышцам.
2. Управление движениями в основном перекрещивается: левое полушарие преимущественно управляет правой стороной тела, а правое — левой. Поэтому нарушение в одной половине мозга может проявиться на противоположной стороне.
3. Если двигательная область левого полушария повреждена, команды для правой руки могут нарушиться. Полушария при этом взаимодействуют, а их связь не отменяет преимущественно перекрёстного управления.

Ответ. Движения связаны с двигательной областью коры. Нарушение движений правой руки могло возникнуть при поражении двигательной области левого полушария.

Типичные ошибки

Ошибка — считать таламус и гипоталамус одним и тем же. Их названия похожи, и оба являются частями промежуточного мозга, но основные функции различаются: таламус связан с передачей чувствительных сигналов, а гипоталамус — с регуляцией внутренней среды. Проверь себя, спросив, идёт ли речь о сигнале от органов чувств или о жажде, температуре и других процессах.

Ошибка — утверждать, что таламус передаёт к коре абсолютно все сигналы от органов чувств. Так думают, потому что таламус служит важным звеном на пути большинства таких сигналов. Чтобы проверить себя, вспомни исключение: обонятельные сигналы достигают коры другим путём.

Ошибка — путать серое и белое вещество. Серое вещество составляет кору, а внутри полушарий преобладают проводящие пути белого вещества; путаница возникает, если запоминать только названия без связи со строением. Проверь себя: тела нервных клеток связаны с серым веществом, а проводящие нервные волокна — с белым.

Ошибка — считать полушария полностью независимыми или утверждать, что каждое управляет только одной стороной тела. Полушария соединены и обмениваются сигналами, хотя управление движениями преимущественно перекрёстное. Проверяя ответ, различай слова «преимущественно» и «только»: первое описывает правило, второе делает его слишком категоричным.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении головного мозга и нервной ткани. Нейроны передают нервные импульсы, а связи между ними позволяют участкам мозга обмениваться информацией. Это помогает проследить путь сигнала от рецептора до коры.

Тема связана с изучением анализаторов — систем, которые воспринимают и обрабатывают сигналы. Информация от органов чувств поступает в мозг, а соответствующие области коры участвуют в её обработке. Так внешнее раздражение становится ощущением.

Позже эти знания пригодятся при изучении высшей нервной деятельности и поведения. Работа полушарий и областей коры связана с памятью, речью и мышлением, а гипоталамус помогает понять нервную и эндокринную регуляцию функций организма.

Что запомнить

• Передний мозг включает промежуточный мозг и большие полушария.
• Таламус участвует в передаче и обработке большинства чувствительных сигналов на пути к коре.
• Гипоталамус регулирует важные процессы поддержания постоянства внутренней среды.
• Большие полушария соединены и работают согласованно.
• Кора больших полушарий образована серым веществом и имеет складчатую поверхность.
• В коре есть чувствительные, двигательные и ассоциативные области.