10. Строение и функции головного мозга, возрастные особенности его развития

Головной мозг (encephalon) – отдел ЦНС, расположенный в черепе.

Головной мозг состоит из трех основных отделов — заднего, среднего и переднего мозга, объединенных двусторонними связями.

Задний мозг является непосредственным продолжением спинного мозга. Он включает продолговатый мозг, мост и мозжечок.

Продолговатый мозг играет значительную роль в осуществлении жизненно важных функций. В нем расположены скопления нервных клеток — центры регуляции дыхания, сердечно-сосудистой системы и деятельности внутренних органов.

Мост является продолжением продолговатого мозга. На уровне моста находятся ядра черепно-мозговых нервов. Через него проходят нервные пути, соединяющие вышележащие отделы с продолговатым и спинным мозгом.

Позади моста расположен мозжечок, с функцией которого в основном связывают координацию движений, поддержание позы и равновесия. Усиленный рост мозжечка отмечается на первом году жизни ребенка, что определяется формированием в течение этого периода дифференцированных и координированных движений. В дальнейшем темпы его развития снижаются. Усиленный рост затем отмечается в период полового созревания. К 15 годам мозжечок достигает размеров взрослого.

Средний мозг включает ножки мозга, четверохолмие и ряд скоплений нервных клеток (ядер).

В области четверохолмия расположены первичные центры зрения и слуха, осуществляющие локализацию источника внешнего стимула. Эти центры находятся под контролем вышележащих отделов мозга. Они играют важнейшую роль в раннем онтогенезе, обеспечивая первичные формы сенсорного внимания (перерабатывает световые и звуковые раздражения, обеспечивает зрачковый рефлекс).

Ядра (черная субстанция и красное ядро) играют важную роль в координации движений и регуляции мышечного тонуса. Кроме этого, черная субстанция координирует акт глотания и жевания, дыхания, уровень кровяного давления

Форма и строение среднего мозга у новорожденного почти не отличаются от взрослого. Но значительная часть клеток черной субстанции не имеет характерного пигмента (меланина), который появляется с 6 месяцев жизни и максимального развития достигает к 16 годам. Развитие пигментации находится в прямой связи с совершенствованием функций черной субстанции.

В среднем мозге расположена так называемая сетчатая, или ретикулярная, формация – скопление нейронов, восходящие пути которых идут во все отделы коры больших полушарий, оказывая активирующие влияние. Это так называемая неспецифическая активирующая система мозга, которой принадлежит важная роль в регуляции уровня бодрствования, организации непроизвольного внимания и поведенческих реакций.

Передний мозг состоит из промежуточного мозга и больших полушарий.

Промежуточный мозг включает две важнейшие структуры: таламус (зрительный бугор) и гипоталамус (подбугровая область).

Гипоталамус играет важнейшую роль в регуляции вегетативной нервной системы. Связь гипоталамуса с одной из важнейших желез внутренней секреции — гипофизом — обеспечивает нервную регуляцию эндокринной функции. Гипоталамус принимает участие в регуляции температуры тела, водного обмена, обмена углеводов. Ядра гипоталамуса участвуют во многих сложных поведенческих реакциях (половые, пищевые, агрессивно-оборонительные). Гипоталамус играет важную роль в формировании основных биологических мотиваций (голод, жажда, половое влечение), а также положительных и отрицательных эмоций. Многообразие функций гипоталамуса дает основание расценивать его как высший подкорковый центр регуляции жизненно важных процессов, их интеграции в сложные системы, обеспечивающие целесообразное приспособительное поведение.

Дифференцировка ядер гипоталамуса к моменту рождения не завершена и протекает в онтогенезе неравномерно. Развитие ядер гипоталамуса заканчивается в период полового созревания.

Таламус составляет значительную часть промежуточного мозга. Это многоядерное образование, связанное двусторонними связями с корой больших полушарий. Центростремительные импульсы от всех рецепторов организма (за исключением обонятельных), прежде чем достигнут коры головного мозга, поступают в ядра таламуса. Здесь поступившая информация перерабатывается, получает эмоциональную окраску и направляется в кору больших полушарий.

Усиленный рост таламуса осуществляется в 4-летнем возрасте, а размеров взрослого он достигает к 13 годам жизни.

Онтогенетическая направленность развития структур промежуточного мозга состоит в увеличении их взаимосвязей с другими мозговыми образованиями, что создает условия для совершенствования координационной деятельности его различных отделов и мозга в целом. В развитии промежуточного мозга существенная роль принадлежит нисходящим влияниям коры больших полушарий.

Большие полушария головного мозга у взрослого человека составляют 80% массы головного мозга. Они соединены пучками нервных волокон, образующих мозолистое тело.

Большие полушария состоят из серого и белого вещества. Серое вещество образует кору больших полушарий толщиной 3-4 мм. Белое вещество расположено под корой – это отростки нервных клеток. В нем находятся участки серого вещества – базальные ганглии (хвостатое ядро, полосатое тело, бледный шар), которые играют важнейшую роль в осуществлении двигательной функции, являясь связующим звеном между ассоциативными и двигательными областями коры больших полушарий.

В процессе эволюции поверхность коры больших полушарий интенсивно увеличивалась по размеру за счет появления борозд и извилин. В коре насчитывается от 12 до 18 млрд. нервных клеток. Отростки этих клеток образуют огромное количество связей, что создает условия для обработки и хранения информации. В коре каждого из полушарий выделяют четыре доли — лобную, теменную, височную и затылочную. Каждая из этих долей содержит функционально различные корковые области: зрительная кора, расположенная в затылочной доле; слуховая — в височной; соматосенсорная — в теменной доле; моторная кора каждого полушария, занимающая задние отделы лобной доли, осуществляет контроль и управление двигательными действиями противоположной стороны тела.

В глубине больших полушарий расположена старая кора — гиппокамп, являющаяся одной из важнейших структур лимбической системы. Лимбическая система, функционально объединяющая гиппокамп, гипоталамус, некоторые ядра таламуса и области коры, является важнейшей частью регуляции нервных процессов в коре больших полушарий. Лимбическая система участвует в когнитивных, аффективных и мотивационных процессах.

Нейронная организация коры больших полушарий. В коре больших полушарий человека различные специализированные типы нейронов (сенсорные, моторные, тормозные, возбуждающие) и их отростки пространственно организованы и распределены по шести слоям.

Кора больших полушарий является высшим отделом нервной системы. Она оказывает влияние на все функции организма, обеспечивая связь организма с внешней средой, а также выполняет функцию интеграции (мышление, сознание, речь).

К моменту рождения кора больших полушарий имеет такое же количество нервных клеток (14-16 млрд.), как и у взрослого. Но нервные клетки новорожденного незрелы по строению и имеют очень небольшое количество отростков. Серое вещество коры больших полушарий плохо дифференцировано от белого. Кора больших полушарий относительно тоньше, корковые слои слабо дифференцированы, а корковые центры недостаточно сформированы. После рождения кора больших полушарий развивается быстро. Соотношение серого и белого вещества к 4 месяцам приближается к соотношению у взрослого. Расположение слоев коры, дифференцирование нервных клеток в основном завершается к 3 годам. В младшем школьном возрасте и в период полового созревания продолжающееся развитие головного мозга характеризуется увеличением количества ассоциативных волокон и образованием новых нервных связей. В этот период масса мозга увеличивается незначительно.

В развитии коры больших полушарий сохраняется общий принцип: сначала формируются филогенетически более старые структуры, а затем более молодые. На 5-м месяце, раньше других появляются ядра, регулирующие двигательную активность. На 6-м месяце появляется ядро кожного и зрительного анализатора. Позже других развиваются филогенетически новые области: лобная и нижнетеменная (на 7-м месяце), затем височно-теменная и теменно-затылочная. Причем филогенетически более молодые отделы коры больших полушарий с возрастом относительно увеличиваются, а более старые, наоборот, уменьшаются.

Возрастные особенности головного мозга. Объем головного мозга к моменту рождения составляет в среднем 400 г. Причем у девочек масса головного мозга несколько ниже, чем у мальчиков. Количество нейронов к моменту рождения соответствует уровню взрослого человека, но количество ветвлений аксонов, дендритов и синаптических контактов значительно возрастает после рождения.

Наиболее интенсивно масса головного мозга увеличивается первые 2 года после рождения. Затем темпы его развития немного снижаются, но продолжают оставаться высокими до 6-7 лет. Окончательное созревание головного мозга заканчивается к 17-20 годам. К этому возрасту, его масса у мужчин в среднем составляет 1400 г, а у женщин – 1250 г.

Головной мозг как многоуровневая структура неравномерно созревает в ходе индивидуального развития. К моменту рождения уровень зрелости структур мозга позволяет осуществлять как жизненно важные функции (дыхание, сосание и др.), так и простейшие реакции на внешние воздействия, т.е. осуществляется принцип минимального и достаточного обеспечения функций. Закономерный ход созревания структур мозга в пренатальном периоде обеспечивает нормальное индивидуальное развитие, нарушения созревания приводят к ближайшим и отдаленным неблагоприятным последствиям, проявляющимся в нервно-психическом статусе и поведении ребенка. В постнатальном периоде продолжается интенсивное развитие мозга, в особенности его высших отделов — коры больших полушарий.