Как устроен мозг от neurotechnologies.ru

Когда говорят про мозг, то часто — почти синонимом — упоминают серое вещество. Но если с серым веществом извилин в основном все знакомы, то многие ли непрофессионалы знают о существовании белого вещества, или, как говорят анатомы на латыни, substantia alba? А, между прочим, оно занимает большую часть нашего мозга.

Если головной мозг представить в виде планеты Земля, то окажется, что земная кора — это кора головного мозга, мантия (все её слои) — это как раз то самое белое вещество, а ядро Земли — базальные ядра мозга (про них тоже напишем). Даже соотношение частей примерно одинаковое.

Да и роль белое вещество здесь играет очень важную. Оно состоит из пучков аксонов, отростков нейронов, покрытых миелиновой оболочкой (изолирующим слоем, состоящим из олигодендроцитов (в периферической нервной системе они называются клетками Шванна). Белое вещество не только связывает различные участки нервной системы, но и координирует всю работу организма человека.

Однако, substantia alba — удел не только головы, оно находится и в спинном мозге. И, что самое интересное, только в этом отделе нервной системы оно словно «обволакивает» серое вещство, то есть находится условно снаружи. Здесь его устройство складывается из волокон, ведущих из головного мозга (в основном из «двигательных» центров) в спинной мозг, а также связывающих участки непосредственно спинного мозга. Кстати, в белом веществе спинного мозга анатомы выделяют передние канатики (funiculus anterior), боковые канатики (funiculus lateralis) и задние канатики (funiculus posterior). Видите, такой достаточно необычный вид транспорта, как фуникулёр, этимологически связан с белым веществом!

Сечение спинного мозга

Раньше считали, что белое вещество — это лишь пассивный носитель или транспортировщик информации, но всё чаще появляются доказательства о его непосредственном участии в процессах обучения и обработки информации. Кроме этого, некоторые исследования показали, что у людей, страдающих бессонницей, нарушена структура именно белого вещества, а именно миелиновых оболочек, электроизолирующих нервные отростки.

Поражение белого вещества может привести к параличам (полной обездвиженности одной или сразу всех конечностей), дефектам полей зрения, нарушениям координации движений. Именно с разрушением миелиновой оболочки аксонов и заменой нервной ткани на соединительную в белом веществе головного и спинного мозга обусловлено такое страшное заболевание, как рассеянный склероз.

Впрочем, иногда врачи специально повреждали белое вещество. Более того, за это даже присудили нобелевскую премию португальцу Эгашу Монишу, который предложил рассечение белого вещества, соединяющего лобные доли, для лечения психических расстройств. «Рассечение белого» по-гречески переводится как «лейкотомия». Это слово вошло в вердикт нобелевского комитета, хотя гораздо более зловеще звучит другое название этой процедуры: лоботомия.

Войдите чтобы оставить комментарии

егодня мы предлагаем вам рассказ о хоть и чёрном, но незаменимом веществе (или субстанции) нашего мозга.

Чёрная субстанция (или Substantia nigra) занимает не так много места, как белое вещество. Она находится в среднем мозге — одной из древнейших структур в центре головного мозга. А именно, спрятана под четырьмя его холмиками. Если уж быть точными совсем, то у каждого из нас две Substantia nigra — слева и справа.

Средний мозг. Анимация от Life Science Databases(LSDB).

Поперечное сечение среднего мозга на уровне четверохолмия. Чёрная субстанция показана угадайте каким цветом.

Несмотря на то, что в Substantia nigra, как и в сером веществе, находятся тела нейронов, она значительно темнее за счет своей «окраски» нейромеланином (к слову, другая форма этого пигмента — меланин — придает цвет нашим глазам, коже и волосам).

Всего в чёрной субстанции выделяют два слоя: компактный слой (pars compacta) и вентральный (pars reticulata). Тут нужно пояснить слово «вентральный». Медики используют два пространственных антонима: вентральный и дорсальный. «Вентральный» означает «брюшной». Это совсем не значит, что вентральный слой черного вещества находится в желудке. Он просто в теле находится более «спереди». «Вентральный» — это передний, «дорсальный» — задний (спинной).

Если же говорить о функционале слоев, то компактный в каком-то смысле похож на процессор компьютера – он обрабатывает информацию и передает ее в таламус и четверохолмие среднего мозга, а вентральный — обеспечивает производство нейромедиатора дофамина. Слои располагаются вертикально, pars compacta расположен ближе к оси тела, чем pars reticulata.

Благодаря чёрному веществу мы можем двигать глазами, выполнять мелкие и точные движения, в частности, пальцев, жевать и глотать. А наш организм может осуществлять дыхание, сердечную деятельность, держать в тонусе кровеносные сосуды.

Нарушения работы чёрной субстанции приводят к разным заболеваниям. Есть гипотеза о том, что именно в нём кроется тайна шизофрении. А болезнь Паркинсона, о которой мы часто пишем на портале, вызвана именно нарушением производства дофамина в чёрной субстанции: она вызывает там гибель нейронов.

Гистология черного тела пациента с болезнью Паркинсона

Исследователи даже нашли нейротоксин МФТП (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), который точно так же, как и болезнь Паркинсона, разрушает дофаминовые нейроны, и теперь активно используют его на мышах для моделирования болезни и поиске способов её лечения.

А совсем недавно мы уже писали о возможном спасении от болезни Паркинсона пересадкой нервных клеток, снабжающих чёрное вещество дофамином. И о том, что такие нервные клетки можно вырастить из собственных клеток кожи пациента.

Слева —клетки кожи (фибробласты), справа — выращенные из них нейроны

Ну а в среду читайте на нашем портале материал про главный «продукт» чёрного тела: дофамин. Про него напишут сотрудники Института биоорганической химии РАН.

Войдите чтобы оставить комментарии

Сегодня мы рассказываем о маленькой, но удаленькой части нашего мозга — гипоталамусе.

Если представить мешочек, а в нем несколько виноградин — это, пожалуй, будет самая точная иллюстрация строения гипоталамуса, только в сильно увеличенном размере. В реальности он всего лишь сравним с миндалём, или фалангой большого пальца. А виноградины — это более трёх десятков ядер внутри гипоталамуса. Общая функция у них одна — вырабатывают нейросекрет: вещество, ускоряющее или, наоборот, замедляющее выработку гормонов. Так же по функциям все ядра разделяются на три группы: переднюю, среднюю и заднюю. И, конечно же, стоит о них рассказать поподробнее.

К передней группе ядер относятся супрахиазматические ядра, преоптическое ядро, и крупнейшие супраоптические и паравентрикулярное ядра. Опять же, названия разные и страшные, но функции сходные. Эти ядра:

являются центром парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Другими словами, регулируют множество жизненно-необходимых процессов организма: от работы слезных желез до сердечных сокращений;
работают центром теплоотдачи;
производят нейросекрет, стимулирующий выработку вазопрессина и окситоцина. Кстати, именно недостаток вазопрессина вызывает редкую и необычную болезнь — несахарный диабет. Он сопровождается такими симптомами как жажда и избыточное мочеиспускание. Статистика гласит, что несахарным диабетом болеет лишь 1 человек из 100 000.
Преоптическое ядро регулирует активность половых желёз.
Супрахиазматические (надперекрёстные) ядра контролируют циклическую активность организма. К ней относятся, например, суточные биоритмы.

Следующая по порядку, но не по значению средняя группа включает дорсомедиальное и вентромедиальные ядра, ядро серого бугра и ядро воронки. Их функции:

центр голода и насыщения;
центр полового поведения;
центр агрессии;
центр удовольствия, играющий важную роль в процессах формирования мотиваций и психоэмоциональных форм поведения;
регулировка процессов роста, скорости физического развития и полового созревания, формирование вторичных половых признаков, функций половой системы, а также влияние на обмен веществ.

Гипоталамус на продольном разрезе головы

Средняя группа ядер контролирует водный, жировой и углеводный обмен, влияет на уровень сахара в крови, ионный баланс организма, проницаемость сосудов и клеточных мембран.

Задняя часть гипоталамуса состоит из правого и левого сосцевидных тел, а также медиальное и латеральное ядра, заднее гипоталамическое ядро:

стимуляция этого ядра приводит к реакциям симпатического типа: расширению зрачка, повышению частоты сокращений сердца и артериального давления, учащению дыхания и уменьшению тонических сокращений кишечника;
тут находится центр теплопродукции (заднее гипоталамическое ядро). Травмирование заднего отдела гипоталамуса вызывает вялость, сонливость и снижение температуры тела;
здесь расположены подкорковые центры обонятельного анализатора.

Если объединить все выше сказанное, становится не удивительно, почему некоторые ученые прозвали гипоталамус «внутренним солнцем организма». Можно сказать, что большинство физиологических и жизненно необходимых процессов «крутится» именно вокруг него.

А в заключение — ещё немного интересных фактов. Если вы «сова» или «жаворонок» знайте, в этом «виноват» гипоталамус. И, кстати, за приятные и неприятные ощущения организма тоже отвечает он. Вот такой вот маленький диктатор!

Войдите чтобы оставить комментарии

И в нынешней статье речь пойдет об одной из самых загадочных его областей — гиппокампе.

Название с древнегреческого переводится, как «морской конёк» (ἱππόκαμπος), поскольку считается, что гиппокамп на него похож. Так что этот загадочный отдел мозга в родстве и с ипподромом, и с гиппопотамом. Конечно же, в этимологическом родстве.

На самом деле, это скорее две параллельно расположенные дуги, охватывающие поясом ствол головного мозга. Собственно, гиппокамп — это часть лимбической системы, расположенной на лимбе (крае) верхней части ствола мозга.

Эти дуги связаны комиссуральными нервными волокнами (так называют нервные волокна соединяющие структуры правого и левого полушарий). Гиппокамп — одна из старейших систем мозга с точки зрения эволюции, но именно он остается одной из самых неизученных областей. Его по-прежнему окутывают тайны и гипотезы, и исследователи до сих пор во многом могут только предполагать, как работает гиппокамп.

Некоторые исследования показывали, что он отвечает за кратковременную память (подобно ОЗУ компьютера), и при удалении обеих частей гиппокампа у человека остается «неповрежденной» долговременная память, но он не способен запоминать новую информацию. Отсюда исследователи предположили, что «морской конек» так же участвует в «кодировании» краткосрочной памяти в долгосрочную во время сна. Опять же, пока не до конца понятно, как происходит это кодирование, и по какому принципу отбирается информация «достойная» долговременного хранения. Интересно также и то, что при удалении одной из частей гиппокампа способность к запоминанию не нарушается.

Существует гипотеза, что гиппокамп является «архиватором» воспоминаний, и работает примерно так же как мы на компьютере раскладываем файлы по папкам, называем их и запоминаем, как до них можно быстрее всего добраться. Поэтому зачастую, чтобы вспомнить какой-либо день, мы ориентируемся по деталям, которые замечали, так соединяются две функции гиппокампа: формирование воспоминаний и пространственно-временная ориентация. Впрочем, постепенно появляются работы, которые проливают свет на то, как работает гиппокамп во время запоминания нового. Более того, есть исследования, которые показывают, куда деваются из гиппокампа воспоминания при болезни Альцгеймера и как их можно вернуть.

Именно в этой области мозга находятся так называемые пространственные клетки (place cells) или клетки-решётки (grid cells). Часть из них возбуждается при определении человеком своего положения в пространстве, другие чувствительны к направлению движения и положению головы. За это открытие британо-американец Джон О’Киф и его бывшие аспиранты из Норвегии, Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры получили в 2014 году Нобелевскую премию по физиологии или медицине.

Также гиппокамп помогает не сбиться с пути, и даже «вычислить» короткий путь. Любопытно, что исследование, проведенное в Лондоне в 2003 году, показало, что гиппокамп лондонских таксистов больше, чем у обычного человека, но до сих пор непонятно: крупный гиппокамп помогает стать таксистом или он развивается при постоянном поиске пути (про эту работу можно услышать в лекции Марии Фаликман на нашем портале). Это заставляет задуматься: стоит ли так часто пользоваться навигаторами, и не деградирует ли наш гиппокамп при этом?

Кроме того, стимуляция различных областей гиппокампа может привести к практически любой поведенческой реакции: удовольствию, ярости, пассивности, половому возбуждению. Больные при гиппокампальных приступах страдают от психомоторных эффектов, включая обонятельные, зрительные, слуховые, тактильные и прочие галлюцинации, которые невозможно подавить.

А повреждение гиппокампа ведет к снижению эмоциональности, инициативности, замедлению скорости основных нервных процессов, повышаются пороги вызова эмоциональных реакций.

Возможно, такой «букет» функций гиппокамп приобрел на ранних стадиях развития, когда ему приходилось отвечать за множество необходимых для выживания реакций.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎