Строение и функции головного мозга

Определения и обозначения

Головной мозг — часть центральной нервной системы, расположенная в полости черепа. Он получает сигналы от органов чувств, обрабатывает информацию и направляет команды органам. Благодаря этому организм может отвечать на изменения среды и согласовывать работу своих частей.

Серое вещество — скопления тел нервных клеток. В больших полушариях оно образует наружный слой — кору, а в других отделах встречается также внутри мозга. В местах скопления тел нейронов сигналы принимаются и обрабатываются, поэтому серое вещество участвует в работе нервных центров.

Белое вещество — скопления нервных волокон, то есть отростков нервных клеток, проводящих сигналы. Оно связывает между собой участки головного мозга и соединяет его со спинным мозгом. Такие связи нужны, чтобы информация и команды могли проходить между разными отделами.

Кора больших полушарий — слой серого вещества на их поверхности. Она участвует в анализе сигналов и сложных формах деятельности, например в осознанном восприятии и мышлении. Кора не действует отдельно от остальных частей мозга: ей необходим обмен сигналами с другими отделами.

Как это устроено

Головной мозг вместе со спинным образует центральную нервную систему. Органы чувств и внутренние органы передают к ней сигналы по нервным путям, а мозг посылает команды мышцам и органам. Такая двусторонняя связь позволяет не только реагировать на изменения, но и согласовывать ответ с состоянием всего организма.

Расположение серого и белого вещества зависит от отдела мозга. В больших полушариях серое вещество лежит снаружи в виде коры, а белое — глубже; кроме того, серые скопления находятся и внутри мозга. Кора обрабатывает информацию, а проходящие в глубине волокна соединяют её участки между собой и с другими отделами, поэтому сигнал может участвовать в общей работе мозга.

Продолговатый мозг и мост проводят сигналы между отделами и участвуют в регуляции жизненно важных процессов. В продолговатом мозге находятся центры, связанные с дыханием и сердечной деятельностью. Поскольку эти процессы необходимы для жизни и обычно идут непрерывно, повреждение соответствующих нервных центров может привести к опасным нарушениям.

Средний мозг участвует в ориентировочных реакциях, например в повороте на внезапный звук или свет. Промежуточный мозг передаёт сигналы и участвует в регуляции функций организма; входящий в него гипоталамус связывает нервные механизмы с поддержанием постоянства внутренней среды. Это важно, потому что работа органов должна подстраиваться под изменения состояния организма и условий вокруг него.

Мозжечок согласует движения и помогает поддерживать равновесие: для этого он участвует в сопоставлении сигналов о движении и положении тела. Большие полушария обеспечивают сложную обработку информации, а их доли связаны с различными функциями. Разделение задач помогает мозгу обрабатывать разные виды сигналов, но повседневная деятельность требует взаимодействия участков и нервных путей.

Отделы головного мозга и их основные функции

Сначала найдите в таблице нужный отдел, затем сопоставьте его расположение с функциями. Так можно связать наблюдаемый признак с вероятным нарушением работы мозга. Учитывайте, что отделы взаимодействуют и многие действия не обеспечиваются только одной частью.

Разбор задач

Рефлекс при прикосновении к горячему

Человек отдёрнул руку от горячего предмета. Нужно объяснить, почему головной мозг не обязательно является центром этого рефлекса. Важно проследить путь сигнала и определить, где может замыкаться рефлекторная дуга.

1. Рецепторы кожи воспринимают сильное нагревание и превращают его в нервный сигнал. Сигнал проходит по чувствительным нервным волокнам к центральной нервной системе. Это начало пути, но ещё не указание на то, что центр находится в головном мозге.
2. У защитного рефлекса сигнал может поступить в спинной мозг и переключиться там на нервную клетку, связанную с мышцей. Двигательный сигнал возвращается к мышцам руки, и рука отдёргивается. Значит, центр именно этого рефлекса может находиться в спинном мозге.
3. Головной мозг получает информацию о случившемся и участвует в осознании боли и дальнейшей оценке ситуации. Однако само быстрое отдёргивание не доказывает, что рефлекторный центр расположен в головном мозге. Различайте центр рефлекса и последующую обработку информации.

Ответ: головной мозг не обязательно является центром рефлекса; в данном случае рефлекторная дуга может замыкаться в спинном мозге.

Нарушение равновесия и точности движений

После повреждения мозжечка у человека ухудшились равновесие и точность движений. Требуется назвать повреждённый отдел и объяснить связь между повреждением и симптомами. Для этого сопоставим функции отдела с наблюдаемыми нарушениями.

1. Сначала определяем, какие функции пострадали: удерживать равновесие и выполнять точные согласованные движения стало труднее. Эти действия требуют согласования работы мышц и корректировки движений. Следовательно, нужно искать отдел, связанный с такой координацией.
2. Мозжечок участвует в согласовании движений и поддержании равновесия. При его повреждении мозг хуже корректирует движения с учётом положения тела. Поэтому движения могут становиться неточными, а устойчивость — снижаться.
3. Сопоставляем симптомы с функциями и проверяем вывод: нарушения совпадают с ролью мозжечка, а не с регуляцией дыхания, характерной для продолговатого мозга. Значит, наиболее вероятно повреждение мозжечка. При этом другие отделы мозга продолжают участвовать в движениях.

Ответ: повреждён мозжечок, потому что он помогает согласовывать движения и поддерживать равновесие.

Нарушение дыхания и сердечной деятельности

После травмы основания мозга нарушились дыхание и сердечная деятельность. Нужно определить возможный повреждённый отдел и объяснить, чем опасна такая травма. Решение строится на сопоставлении симптомов с функциями отделов мозга.

1. Выделяем признаки: одновременно нарушились дыхание и работа сердца. Это не симптомы нарушения координации движений или равновесия. Значит, следует проверить отделы, участвующие в регуляции жизненно важных процессов.
2. Центры регуляции дыхания и сердечной деятельности находятся в продолговатом мозге. Он расположен в нижней части головного мозга и связан со спинным мозгом. Поэтому травма основания мозга может повредить этот отдел.
3. Проверяем, почему повреждение опасно: дыхание обеспечивает поступление кислорода, а работа сердца поддерживает движение крови. Нарушение регулирования этих процессов угрожает работе всего организма. Следовательно, требуется срочная медицинская помощь.

Ответ: мог быть повреждён продолговатый мозг; это опасно из-за нарушения регуляции дыхания и сердечной деятельности.

Типичные ошибки

Ошибка — смешивать продолговатый мозг и мозжечок: первому приписывают согласование движений, а второму — регуляцию дыхания. Это происходит потому, что оба отдела относятся к головному мозгу, но выполняют разные задачи. Проверка: соотнесите признак с функцией — дыхание и сердечная деятельность связаны с продолговатым мозгом, координация и равновесие с мозжечком.

Ошибка — считать, что серое вещество находится только в коре. Так можно решить, если запомнить лишь внешний слой больших полушарий и не учитывать другие отделы. Проверка: помните, что серое вещество образует скопления тел нервных клеток и внутри мозга.

Ошибка — приписывать всю сложную деятельность одному участку мозга. Такое упрощение удобно, но игнорирует проводящие пути и обмен сигналами между отделами. Проверка: спросите себя, какие ещё участки должны получить или передать информацию для выполнения действия; обычно ответ включает взаимодействие нескольких частей.

Ошибка — называть полушария мозга и большие полушария одним и тем же без уточнения. Причина в том, что мозжечок тоже имеет полушария, хотя это отдельная часть мозга. Проверка: называйте орган целиком — полушария большого мозга или полушария мозжечка.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении нейрона, рефлексе и рефлекторной дуге, а также о различиях между центральной и периферической нервной системой. Эти понятия помогают проследить путь сигнала и понять, где расположен центр конкретного рефлекса.

Знания об отделах мозга пригодятся при изучении органов чувств, высшей нервной деятельности и условных рефлексов. Они также помогают объяснить, как нервная система регулирует работу внутренних органов и почему повреждение разных участков вызывает разные нарушения.

Что запомнить

• Головной мозг — часть центральной нервной системы.
• Белое вещество образовано преимущественно нервными волокнами и связывает отделы мозга.
• Серое вещество образовано преимущественно телами нервных клеток.
• Продолговатый мозг участвует в регуляции дыхания и сердечной деятельности.
• Мозжечок согласует движения и помогает сохранять равновесие.
• Кора больших полушарий участвует в сложной обработке информации.
• Отделы мозга работают согласованно, а не изолированно.