Загальна характеристика головного мозку та його відділів
Головний мозок людини займає всю порожнину черепа, кістки якого захищають масу мозку від зовнішніх механічних ушкоджень. Середня маса мозку у чоловіків – 1375 г, у жінок – 1275 г. У чоловіків він становить 2 % загальної маси тіла, у жінок – 2,5%. Довгий час панувала думка, що від маси мозку залежать розумові здібності людини: чим більша маса мозку, тим талановитіша людина. Індивідуальні коливання маси головного мозку сучасної людини, незалежно від її обдарованості, досить значні (найчастіше 1100-1700 г). У таких межах була маса мозку І.П. Павлова (653 г), Д.І. Менделєєва (1571 г) та інших талановитих людей. Поряд з цим маса мозку І.С. Тургенєва (2012 г), Байрона (1807г), І.Ф. Шиллера (1785 г) перевищила максимальну масу, а мозок Анатоля Франса (1017 г) мав мінімальну масу, відому для сучасної людини. Найважчий мозок – 2900 г – був виявлений у індивіда, який прожив усього 3 роки. Його мозок у функціональному відношенні був неповноцінним. Отже, поки що прямої залежності між масою мозку та розумовими здібностями людини не виявлено. Але з’ясована гранична маса мозку (900 г), за межею якої він вважається неповноцінним. Загалом ступінь розвитку мозку оцінюють за співвідношенням маси спинного мозку до головного. Так, у кішок це співвідношення становить 1:1, у собак - 1:3, у нижчих мавп - 1:16, у людини - 1:50.
Оболонки головного мозку. Головний мозок, як і спинний, покритий трьома оболонками: м’якою, павутинною і твердою.
М’яка, або судинна, оболонка головного мозку складається з пухкої сполучної тканини, в якій розгалужуються численні судини, що живлять мозок.
Павутинна оболонка головного мозку – тоненька, напівпрозора, не має судин. Вона щільно прилягає до звивин мозку, але не заходить у борозни, внаслідок чого між судинною й павутинною оболонками утворюються під павутинні цистерни, заповнені спинномозковою рідиною, за рахунок якої й відбувається живлення павутинної оболонки.
Тверда оболонка головного мозку – окістя для внутрішньої мозкової поверхні кісток черепа.
Головний мозок керує всією життєдіяльністю цілісного організму, містить вищі нервові аналітико-синтетичні структури, які координують життєво важливі процеси організму, забезпечують адаптацію до мінливих умов та психічну діяльність людини.
Головний мозок умовно поділяється на такі відділи:
довгастий мозок;
задній мозок (мозочок та варолієв міст);
середній мозок (ніжки та дах середнього мозку);
проміжний мозок (таламус, гіпоталамус, гіпофіз, епіфіз);
кінцевий мозок (дві великі півкулі).
Довгастий мозок, міст, середній та проміжний мозок разом утворюють стовбур головного мозку.
Головний мозок складається з сірої (тіла нейронів та дендритів) та білої (аксони з мієліновими оболонками) речовин, а також з клітин нейроглії. Головний мозок має 12 пар черепно-мозкових нервів.
Рис. 2. Структура головного мозку.
а) Довгастий мозок
Це продовження спинного мозку, має довжину 28 мм і попереду переходить у вароліїв міст мозку. Ці структури в основному складаються з білої речовини, що утворюють провідні шляхи. Сіра речовина довгастого мозку і моста містяться в товщі білої речовини окремими острівцями – це ядра. На рівні довгастого мозку і моста розташовані центри вегетативної і, частково соматичної регуляції, а саме:
центри іннервації м’язів шиї та язика (під’язиковий нерв);
центри іннервації м’язів плечового поясу, гортані та горла (додатковий нерв);
іннервація серця, легень, шлунка, кишечника та залоз внутрішньої секреції (блукаючий нерв);
іннервація смакових рецепторів, актів жування, ковтання, слиновиділення (язико-глотковий нерв);
сприйняття звуків та інформації про положення тіла людини в просторі від вестибулярного апарату (присінко-завитковий нерв);
іннервація слізних залоз та мімічних м’язів обличчя (лицьовий нерв);
іннервація м’язів ока і повік (відвідний нерв);
іннервація зубів, жувальних м’язів, губ, ясен (трійчастий нерв).
Більшість ядер довгастого мозку дозрівають до 7-8 років.
б) Мозочок
Це відносно відокремлена частина головного мозку, має дві півкулі, що з’єднані черв’яком. За допомогою провідних шляхів мозочок сполучається з довгастим мозком, варолієвим мостом і середнім мозком. Мозочок є важливим адаптаційно-трофічним центром організму, приймає участь у регуляції серцево-судинної діяльності, дихання, травлення, терморегуляції, іннервує гладенькі м’язи внутрішніх органів, а також відповідає за координацію рухів, підтримання пози, тонус м’язів тулуба.
Після народження дитини мозочок інтенсивно розвивається, і вже у віці 1,5-2 роки його маса та розміри досягають розмірів дорослої людини. Остаточна диференціація мозочка завершується у 15 років: з’являється здатність до злагоджених координованих рухів, закріплюється почерк письма тощо.
в) Середній мозок
Складається з двох ніжок та даху мозку. В області ніжок мозок містить ядро чорної субстанції та червоне ядро. Дах середнього мозку складається з двох верхніх та двох нижніх горбиків, ядра яких пов’язані з орієнтувальними рефлексами на зорові та слухові подразнення. Це первинні зорові та слухові центри, з яких інформація направляється до відповідних центрів у кору великих півкуль головного мозку. Центри середнього мозку тісно пов’язані з мозочком і забезпечують виникнення «сторожових» рефлексів (повертання голови, орієнтація в темноті, в новій обстановці тощо). Чорна субстанція та червоне ядро беруть участь у регуляції пози і рухів тіла, підтримують тонус м’язів, координують рухи під час жування та ковтання. Таким чином, середній мозок разом з мозочком є основним центром регуляції рухів та підтримки нормального положення тіла.
г) Проміжний мозок
Складається з епіталамусу, таламусу, мезаталамусу та гіпоталамусу.
Епіталамус сполучається з епіфізом, або шишковидною залозою, яка врегульовує внутрішні біоритми людини з оточуючим середовищем. Ця залоза є також своєрідним хронометром організму, що визначає зміну періодів життя, активність протягом доби, стримує до певного періоду статеве дозрівання.
Таламус, або зоровий горб, об’єднує близько 40 ядер, які умовно поділяються на 3 групи: специфічні, неспецифічні та асоціативні.
Специфічні ядра призначені передавати висхідними шляхами зорову, слухову, шкіряно-м'язову (крім нюхової) інформацію у відповідні сенсорні зони кори великих півкуль. Низхідними шляхами передається інформація від моторних зон кори до нижче розташованих відділів головного та спинного мозку, наприклад, до рефлекторних дуг, які керують роботою скелетних м’язів.
Асоціативні ядра передають інформацію від специфічних ядер проміжного мозку в асоціативні відділи кори великих півкуль.
Неспецифічні ядра утворюють загальний фон активності кори великих півкуль головного мозку, що підтримує бадьорий стан людини, приймає участь у процесах формування свідомості людини.
Імпульси від усіх рецепторів організму (за винятком нюхових), перш ніж досягнути кори великих півкуль, потрапляють у ядра таламусу. Тут інформація первинно обробляється та кодується, отримує емоційне забарвлення і далі направляється у кору великих півкуль головного мозку. В таламусі розташований центр больової чутливості. На рівні таламусу здійснюється частковий перехрест зорових і слухових нервів. Кожен зоровий тракт містить 50% зорової інформації відповідної сторони лівого і правого ока. Перехрест слухових шляхів мітить 75% інформації від вуха відповідної сторони (лівого чи правого) і 25% інформації від вуха протилежної сторони.
Гіпоталамус є частиною проміжного мозку, що керує вегетативними процесами, здійснює координаційно-інтеграційну діяльність симпатичного та парасимпатичного відділів вегетативної нервової системи, а також забезпечує взаємодію нервової та ендокринної систем. В межах гіпоталамусу нараховують 32 нервових ядра, більшість яких здійснюють своєрідну оцінку характеру та ступеню порушень гомеостазу організму, а також утворюють «команди», що здатні впливати на виправлення можливих зрушень гомеостазу.
Гіпоталамус бере участь у формуванні біологічних мотивацій:
а) больової чутливості людини;
б) температури тіла;
в) споживанні їжі;
г) водно-сольового обміну;
д) формуванні статевого потягу до протилежної статі.
Гіпоталамус щільно пов'язаний з залозою внутрішньої секреції, гіпофізом, утворюючи гіпоталамо-гіпофізарний шлях, за рахунок якого здійснюється взаємодія та координація нервової та гуморальної систем організму. Остаточно диференціація ядер таламусу та гіпоталамусу закінчується у період статевого дозрівання.
д) Кінцевий мозок
Включає підкоркові базальні ганглії (ядра) та дві великі півкулі, вкриті корою головного мозку, що з’єднані між собою пучком нервових волокон – мозолистим тілом.
Серед базальних ядер є «бліда куля», де розташовані центри складних рухових актів (письма, спортивних вправ) та мімічних рухів, а також «смугасте тіло», яке контролює бліду кулю. Смугасте тіло приймає участь у регуляції вегетативних функцій: сон, обмін речовин, судинні реакції та теплоутворення.
Над мозковим стовбуром в товщі півкуль розташована лімбічна система. Вона обумовлює емоційний стан, приймає участь у процесах навчання і запам’ятовування, утворенні емоцій гніву та страху. Нервові імпульси, які передаються по низхідним шляхам лімбічної системи координують вегетативні та соматичні рефлекси людини відповідно до емоційного стану, а також здійснюють зв'язок біологічно значущих сигналів із зовнішнього середовища з емоційними реакціями організму людини.
Кора великих півкуль представлена сірою речовиною товщиною 1,3-4,5 мм. Площа кори досягає 2600см² за рахунок великої кількості борозен та звивин. В корі нараховується до 18 млрд. нейронів, а якщо взяти до уваги, що кожна з них має від 7 до 10 тис. зв’язків із сусідніми клітинами, то можна зробити висновок про гнучкість, складність та надійність функцій кори. Поверхня кори значно збільшується за рахунок борозен і звивин. Нервові клітини і волокна, які утворюють кору, утворюють 7 шарів.
Під корю розташована біла речовина, в якій виділяють асоціативні, комісуральні та проекційні провідні шляхи.
Асоціативні провідні шляхи зв’язують між собою окремі зони (нервові центри) в межах однієї півкулі; комісуральні шляхи зв’язують симетричні нервові центри обох півкуль, проходячи через мозолисте тіло; проекційні шляхи виходять за межі півкуль та здують нижче розташовані відділи ЦНС з корю півкуль. Ці повідні шляхи поділяються на низхідні (від кори до периферії) та висхідні (від периферії до центрів кори).