Из чего состоят клетки мозга человека. Влияние объема серой субстанции мозга на функциональные особенности и способности людей

Кости которого защищают головной мозг от внешних механических повреждений. B процессе роста и развития головной мозг принимает форму черепа.

Головной мозг человека cодержит в среднем 100 {\displaystyle 100} миллиардов нейронов и потребляет для питания 50 % {\displaystyle 50\%} глюкозы, вырабатываемой печенью и поступающей в кровь .

Каковы последствия этих двух теорий? Развитие мозга от рождения до конца подросткового возраста параллельно этапам развития ребенка, идентифицированным Жаном Пиаже. Исследователи, которые верят в эволюционный релиз миелина, утверждают, что этапы выпуска миелина совпадают с этапами развития Пиаже. Пиаже идентифицирует четыре этапа развития.

Ей нужны конкретные физические ситуации. Конкретные операции. На этом этапе у ребенка накоплено достаточное количество опыта, чтобы начать осмыслять и решать некоторые абстрактные проблемы, хотя ребенок все еще учится лучше всего. Формальные операции. На этом этапе мыслительные процессы ребенка начинают становиться похожими на мысли взрослых.

  • Сенсормоторный этап.
  • На этом этапе ребенок физически взаимодействует с окружающей средой.
  • Она строит набор идей о реальности и о том, как она работает.
  • Дооперационный этап.
  • На этом этапе ребенок еще не способен мыслить абстрактно.
Рисунок 4 предлагает существенную поддержку этой теории.

Джейн Хили заявляет, что самый большой выпуск миелина может произойти в подростковые годы. Как только эта доза будет выпущена, детям легче принимать решения, планировать будущее и решать проблемы. Хотя Пиаже предполагает, что этот этап происходит в возрасте от 11 до 15 лет, текущие исследования показывают, что этот этап варьируется в зависимости от человека. Только 50 процентов взрослого населения этот этап вообще. Краткосрочная память не достигает пропускной способности до примерно 15-летнего возраста.

Емкость краткосрочной памяти в полностью развитом мозге составляет семь кусков информации. В возрасте 3 лет пространство существует только для одного фрагмента. Многие студенты сегодня испытывают трудности с навыками мышления более высокого порядка. Хотя дети любого возраста обладают некоторой способностью синтезировать, абстрагироваться и оценивать, у некоторых детей больше трудностей, чем у других. Понимая, что эта трудность может быть связана с отсутствием миелина или его отсроченным выпуском, можно уменьшить разочарование детей и желание взрослых помочь им.

Головной мозг человека в сагиттальном разрезе, с русскими наименованиями крупных мозговых структур

Плавная передача информации от нейрона к нейрону сильно зависит от миелина. Мои два 4-летних соседа - это радость смотреть. Их развитие и интересы очень разные. Он почти может переворачиваться, и он любит любое физическое приключение. С другой стороны, Марк не очень подвижен. У него есть трудности с кувырками. Марк, не концентрируясь на физическом мире, пытается читать. Он постоянно подслушивает свою мать, чтобы сказать ему, что говорят слова.

Марк знает алфавит и может произнести несколько слов. Оба мальчика - обычные дошкольники. Они просто развиваются по-разному. Карла Ханнафорд считает, что дети приносят пользу, когда нейронные соединения совершаются посредством движения тела. Эти соединения помогут им разработать системы нейронов для чтения, когда они будут готовы. У этих мальчиков, очевидно, есть разные интересы, которые, возможно, были вдохновлены их окружением. Сестры Джои - акробаты, и, возможно, он получил признание за то, что он имитировал свое поведение.

Головной мозг человека, вид снизу, с русскими наименованиями крупных мозговых структур

Масса мозга

Масса мозга нормальных людей колеблется от 1000 до более чем 2000 грамм, что в среднем составляет приблизительно 2 % массы тела. Мозг мужчин имеет массу в среднем на 100-150 граммов больше, чем мозг женщин . Широко распространено мнение, что от массы мозга зависят умственные способности человека: чем больше масса мозга, тем одарённее человек. Однако очевидно, что это далеко не всегда так . Например, мозг И. С. Тургенева весил 2012 г , а мозг Анатоля Франса - 1017 г . Самый тяжёлый мозг - 2850 г - был обнаружен у индивида, который страдал эпилепсией и идиотией . Мозг его в функциональном отношении был неполноценным. Итак, прямой зависимости между массой мозга и умственными способностями отдельного индивида нет.

Поскольку Марк является старшим братом в своей семье, он может проявлять поведение, которое, по его мнению, оправдает его родителей. Каковы бы ни были причины, стрельба из нейронов вызывает обучение. Различия в развитии у детей велики. Являются ли эти различия вызваны наследственностью или окружающей средой, - это дискуссия, которая продолжается. Независимо от того, выпущен ли миелин поэтапно или с помощью нейронов, у детей по-прежнему существуют различия.

Миелин является фактором роста и обучения мозга. Также имеет смысл, что по мере развития своего мозга дети претерпевают значительные изменения. Карикатуристы часто рисуют лампочку над головой, чтобы изобразить персонажа с идеей. Это изображение действительно содержит некоторый элемент истины. У мозга достаточно электроэнергии, чтобы осветить 25-ваттную лампочку. Как упоминалось ранее, процесс обмена нейронами является электрохимическим. Электрическая часть имеет место в нейроне.

Однако на больших выборках в многочисленных исследованиях обнаруживается положительная корреляция между массой мозга и умственными способностями, а также между массой определённых отделов мозга и различными показателями когнитивных способностей . Ряд учёных, однако, предостерегают от использования этих исследований для обоснования вывода о низких умственных способностях некоторых этнических групп (таких как австралийские аборигены), у которых средний размер мозга меньше . Согласно Ричарду Линну , расовые различия в размере мозга объясняют около четверти разницы в интеллекте .

Вся материя имеет электрические свойства. Электрические заряды, называемые ионами, являются либо положительными, либо отрицательными. Ионами в мозге являются натрий, калий, кальций и хлорид. Также присутствуют некоторые отрицательно заряженные молекулы белка. Нейроны окружены клеточной мембраной, которая может пропускать некоторые ионы, которые блокируют другие. Отверстия в клеточной мембране называются каналами. Хотя некоторые каналы остаются открытыми, другие открываются только в ответ на химическую стимуляцию.

Когда нейрон не посылает сигнал, область внутри нейрона имеет более отрицательно заряженные ионы, а площадь снаружи имеет более положительно заряженные ионы. Это называется его потенциалом покоя. На этом уровне ионы калия легко проходят через каналы, но у ионов хлорида и натрия очень мало каналов для протекания, а ионов белка нет. Все ионы хотят двигаться через мембрану, но поскольку только положительно заряженный калий делает это легко, внешняя сторона нейрона положительна, а внутренняя часть отрицательна.

Степень развития мозга может быть оценена, в частности, по соотношению массы спинного мозга к головному. Так, у кошек оно - 1:1, у собак - 1:3, у низших обезьян - 1:16, у человека - 1:50. У людей верхнего палеолита мозг был заметно (на 10-12 %) крупнее мозга современного человека - 1:55-1:56.

Этот баланс удерживает нейрон в покое. За это время электрический заряд внутри нейрона может быть измерен примерно на отрицательных 70 милливольтах, а снаружи - на положительных 70 милливольтах.


Когда химический стимул вызывает открытие натриевых каналов, положительно заряженные ионы натрия спешат в отрицательно заряженный нейрон, и нейрон становится более положительным. Это состояние, называемое потенциалом действия, деполяризует нейрон. Милливольты внутри него увеличиваются, а при напряжении около отрицательных 55 милливольт срабатывает нейрон.

Строение головного мозга

Объём мозга большинства людей находится в пределах 1250-1600 кубических сантиметров и составляет 91-95 % ёмкости черепа. В головном мозге различают пять отделов: продолговатый мозг , задний , включающий в себя мост и мозжечок , эпифиз , средний , промежуточный и передний мозг , представленный большими полушариями . Наряду с приведённым выше делением на отделы, весь мозг разделяют на три большие части:

Этот выстрел всегда имеет фиксированный размер. Другими словами, это ситуация «все или ничего». Это изменение напряжения вызывает выход электрической энергии, который посылает заряд вниз по аксону, через синапс и дендритам принимающего нейрона. Когда калийные каналы снова открываются, калий вырывается из клетки, и нейрон возвращается к потенциалу покоя.

Крысы, кошки, дети и взрослые: как растут их дендриты?




Способность мозга расти и меняться называется пластичностью. Нейронная активность или ее отсутствие приводят к этим изменениям. Процесс изменения подсказывает такие вопросы, как: Как мы знаем, что это происходит? Ответы на эти вопросы лежат в исследованиях нескольких впечатляющих нейробиологов. Мариан Даймонд из Калифорнийского университета в Беркли изучает развитие мозга крыс более 40 лет с впечатляющими результатами. Она и ее коллеги и студенты проводят эксперименты, в которых они помещают крыс в обогащенные среды.

Кора большого мозга покрывает два полушария головного мозга: правое и левое.

Оболочки головного мозга

Головной мозг, как и спинной, покрыт тремя оболочками: мягкой, паутинной и твердой.

Твердая мозговая оболочка построена из плотной соединительной ткани, выстланной изнутри плоскими увлажненными клетками, плотно срастается с костями черепа в области его внутренней основы. Между твердой и паутинной оболочками находится субдуральное пространство, заполненное серозной жидкостью.

Они используют контрольные группы для проверки точности. В одном из ее тестов она поместила одну крысу в регулярную клетку для крыс - без забавных игрушек для этого. Крысе давали пищу и воду, как нормальная лабораторная крыса. В большой клетке размещалась одна крыса с игрушками. Эта крыса также была нормальной. Затем в большой клетке были крылатые группы-12 крыс с крысиными игрушками, такими как колеса, чтобы бегать, следы, чтобы следовать, и блоки, чтобы подняться. Последняя клетка содержала 12 крыс без игрушек.

Алмаз назывался клетками с обогащенными игрушками средами, а те, у кого нет игрушек, обнищали. Контрольная группа для этого исследования состояла из трех крыс в маленькой клетке без игрушек. Результаты этого исследования интересны. Крысы в ​​обогащенных средах имели более дендритные соединения, чем крысы в ​​обедненной среде; дендритные ветви были более толстыми. Исследование также показало, что контрольная группа с тремя крысами узнала больше, чем крыса, оставленная одна в обедневшей среде, или крыса осталась одна в обогащенной среде.

Структурные части мозга

Продолговатый мозг

Указанные области выступают конгломератом всех трех блоков мозга . Но среди них наибольшего уровня созревания достигают структуры блока регуляции активности мозга (первого блока мозга). Во втором (блоке приема, переработки и хранения информации) и третьем (блоке программирования, регуляции и контроля деятель­ности) блоках наиболее зрелыми оказываются только те участки коры, которые относятся к первичным долям, осуществляющим при­ём приходящей информации (второй блок) и формирующие исходящие двигательные импульсы (3-й блок) .

Влияние окружающей среды на нейроны

Алмаз пришел к выводу, что крысы узнали больше, живя вместе и даже больше, живя вместе в обогащенной среде.


Подобные исследования привели к еще большему количеству исследований с использованием крыс. Мозг крысы очень похож по структуре на мозг человека, но поскольку он имеет меньше «морщин», его легче измерить.

Уильям Роноу из Университета Иллинойса обнаружил, что крысы в ​​обогащенных средах имеют на 25 процентов больше связей между нейронами и намного лучше выполняют тесты. Он считает, что синапсы могут формироваться за считанные секунды! Исследователи обнаружили доказательство изменений в мозге крыс только через четыре дня. Через четыре дня может произойти дендритный рост в результате обогащения, а через четыре дня дендритная смерть может произойти в результате отсутствия стимуляции.

Другие зоны коры головного мозга к моменту рождения ребенка не достигают достаточного уровня зрелости. Об этом свидетельствует небольшой размер входящих в них клеток, малая ширина их верхних слоев, выполняющих ассоциативную функцию, относительно небольшой размер занимаемой ими площади и недостаточная миелинизация их элементов.

Как педагог, у меня есть любимая история о крысах. Ей хотелось узнать, будут ли и молодые крысы, и взрослые крысы вырастить больше дендритов. Неожиданность пришла, когда старшие крысы отказались позволить молодым крысам играть с игрушками. Зрелые крысы взяли клетку и не разрешали крысам-детям играть. В результате только зрелые крысы росли дендритами.

Студенты сидят и смотрят. Кто выращивает дендриты здесь - старая крыса или младенцы? Из исследования Бриллианта можно сделать вывод, что недостаточно для студентов в обогащенной среде. Они должны помочь создать эту среду и быть активными в ней. Другое исследование крысы действительно заинтриговало меня. Во время визита в Японию, чтобы наблюдать за японскими исследователями, работайте с крысами, Алмаз узнал, что японские крысы живут в возрасте 900 дней, что составляет около 90 лет для людей. Крысы с бриллиантами жили всего около 700 дней, ожидаемый срок службы лабораторной крысы.

Период от 2 до 5 лет

В возрасте от двух до пяти лет происходит созревание вторичных, ассоциативных полей мозга, часть которых (вторичные гностические зоны анализаторных систем) находится во втором и третьем блоке (премоторная область). Эти структуры обеспечивают процессы перцепции и выполне­ние последовательности действий .

Заинтригованный Алмаз искал различия между двумя группами крыс. Еда, температура и клетки, похоже, были одинаковыми для обеих групп. Однако она заметила одно различие. В Японии лаборанты держали крыс, а клетки были очищены. В исследованиях «Бриллиантов» крыс просто положили в другую клетку. Она сделала вывод, что это прикосновение и удержание, возможно, увеличили продолжительность жизни крыс. Кроме того, потому что крысы не были помещены в «странную» клетку, в то время как их собственные очищали, они, возможно, испытывали меньше стресса.

После того, как Алмаз вернулся в Соединенные Штаты, она поручила своим лаборантам держать крыс. Крысы начали жить за свои 700 дней и имели более дендритные соединения, чем крысы, которые не содержались. Мы можем заключить, что нежный уход может добавить к жизни и способствовать росту мозга.

Период от 5 до 7 лет

Следующими созревают третичные (ассоциативные) поля мозга. Снача­ла развивается заднее ассоциативное поле - теменно-височно-затылочная область, затем, переднее ассоциативное поле - префронтальная область.

Третичные поля занимают наиболее высокое положение в иерархии взаимодействия различных мозговых зон, и здесь осуществляются са­мые сложные формы переработки информации. Задняя ассоциативная область обеспечивает синтез всей входящей разномодальной информа­ции в надмодальное целостное отражение окружающей субъекта дей­ствительности во всей совокупности её связей и взаимоотношений. Передняя ассоциативная область отвечает за произвольную регуля­цию сложных форм психической деятельности, включающую выбор необходимой, существенной для этой деятельности информации, фор­мировании на её основе программ деятельности и контроль за пра­вильным их протеканием.

  • Саган, Карл. Драконы Эдема. Рассуждения об эволюции человеческого разума = Sagan, Carl . The Dragons of Eden. Speculations on the evolution of human intelligence / пер. с англ. Н. С. Левитина (1986). - СПб. : ТИД Амфора, 2005. - С. 265.
  • Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. - М., 1988.

    • Головной мозг человека – это главный орган, который имеет множество сложных образований. Если взглянуть на него, то невооруженным глазом видно, что большую его часть образует субстанция, которая имеет два характерных оттенка – серый и беловатый. Каждая из них обладает своими особенностями и задачами. Серое вещество мозга входит в состав коры и других важных структур. Само же вещество представляет собой плотное сплетение тончайших волокон нервной ткани.

    Серое вещество состоит из множества клеток, среди которых преобладают нейроны, безмиелиновые аксоны, дендриты, глиальные клетки с отростками, кровеносные капилляры. Своим темным цветом оно обязано нейронным клеткам и сосудам, по которым мозг снабжается кровью. В отличие от серого, белое вещество образовано пучками волокон, покрытых миелином. Благодаря миелину оно имеет белесый оттенок. Серое вещество находится также в спинном мозге.

    Структуры головного и спинного мозга, в которых сосредоточено большое количество серого вещества:

    • Кора больших полушарий, мозжечок и его ядра;
    • Таламус, гипоталамус, базальные ганглии, ствол, ядра оливы, черепные нервы;
    • Столбы спинного мозга, передние, боковые и задние рога.

    На поверхности обоих полушарий равномерным слоем (плащом) распределено серое вещество. Толщина этого слоя может колебаться от одного до 4,5 см. Здесь имеется сложный рисунок в виде разнообразных борозд и валиков, которые называют извилинами.

    В спинном мозге серое вещество анатомически является частью белого. Если рассмотреть часть спинного мозга в поперечном разрезе, то внешне она сильно напоминает раскрытые крылья бабочки. Эти крылья формируются из серого вещества, окруженного миелинизированной тканью белого. В центре «бабочки» находится узкий канал, заполненный ликвором.

    Связь серого вещества с проводящими путями

    Главные функции серой субстанции в мозге человека определяются наличием проводящих путей. Это группы одинаковых нейронов, большие скопления которых образовывают волокна. Они связывают разные отделы мозга между собой, из-за чего в действие приводятся все функции ЦНС.

    Каждый проводящий путь начинается от определенных нейронов и заканчивается точно такими же клетками. Все они выполняют одну функцию. Те нейроциты, которые находятся в стволе мозга, отвечают за двигательные рефлекторные реакции организма. Благодаря им поддерживаются мышечный тонус, баланс и равновесие, и многое другое.

    Различают несколько видов нервных волокон:

    • Ассоциативные;
    • Комиссуральные, или спаечные;
    • Проекционные;
    • Афферентные.


    Ассоциативные волокна связывают отделы головного мозга между собой. Но связи эти односторонние. Комиссуральные – помогают обеспечить двустороннюю связь со структурами, которые выполняют однородные функции. Проекционные волокна призваны соединить кору головного мозга с теми его частями, которые лежат в глубине.

    Благодаря этим связям осуществляется контроль над мышечной активностью тела и речью, сенсорным восприятием различных органов чувств (слуха, зрения, обоняния, вкуса). Все высшие психические процессы, такие как память, эмоциональность, мышление, сознание, воля, интеллект и другие, контролируются благодаря серому веществу.

    Серое вещество спинного мозга

    В спинном мозге серое вещество состоит из тех же клеток, что и в головном мозге, – из нейронов, безмиелиновых аксонов, глиальных клеток и дендритов. Помимо них, в сером веществе содержатся кровеносные капилляры, отростки нервных волокон проводящих путей и соединительная ткань.

    Серое вещество внутри ствола спинного мозга разделено на две симметричные части, которые располагаются по бокам. В центре их соединяет маленький мостик, или центральное промежуточное вещество. Посредине имеется канал, который представляет собой узкую полость, заполненную особой жидкостью, – ликвором. Просвет этого канала меняется по ширине и форме на разных уровнях вдоль всего позвоночного столба. В грудном отделе он составляет всего 0,1 мм, больше всего расширяется в области шеи и поясницы.

    По бокам образуются выступы. Всего их три: передний, задний и боковой. Они получили название рогов. Самый большой и широкий из них – передний. Задний рог отличается удлиненной и более узкой формой.

    В серой субстанции образуются крупные скопления нервных клеток, которые формируют ядра. Они создают нервные центры спинного мозга, которые располагаются в одних и тех же местах.

    Между шейным и грудным отделами спинного мозга имеется особая структура – ретикулярная формация. Она образована серым веществом, которое переплетается с белым, создавая плотную сеть из петель. Благодаря ретикулярной формации осуществляется активирование коры головного мозга, контролируется рефлекторная деятельность. Ее функции обширны и важны. Она принимает участие в осуществлении рефлекторных движений (сгибательный и разгибательный рефлексы, поддержание позы); контролирует некоторые внутренние органы, эндокринную систему; меняет поведение человека; участвует в процессах обучения и запоминания.



    Влияние объема серой субстанции мозга на функциональные особенности и способности людей

    Ученые обнаружили, что серое вещество мозга способно определять и контролировать не только функции, но и способности человеческого организма. Это в свою очередь показывает, насколько оно важно для нормальной работы центральной нервной системы. Интересно, что во время проведенных испытаний показатели, которые менялись в зависимости от количества серого вещества, оставались без изменений при уменьшении или увеличении белого. Если с возрастом его объем у человека не уменьшался, то познавательные способности тоже не утрачивались и даже, наоборот, возрастали.

    Ученые обратили внимание, что серое вещество головного мозга, уменьшаясь в объеме, не вызывает определенные психические расстройства. Но некоторые связи с развитием психических патологий все же есть. Этот недостаток в нижней доле темени, височной и средней лобной долях все же наблюдался у людей, страдающих от биполярного расстройства первого типа. Также длительность заболевания и число рецидивов имели место в связи с недостаточным объемом серого вещества в районе лобной извилины правого полушария.

    Вредные привычки играют немаловажную роль в том, какое количество серой субстанции имеется на поверхности мозга. Злоупотребление курением значительно сокращает объем мозговой ткани. Эксперименты показали, что заядлые курильщики, которые прекращали часто курить, теряли намного меньше нервных клеток, а их мыслительные функции сохранялись лучше.

    Если люди в раннем детстве подвергались насилию и жестокому обращению, то объем серого вещества у них несколько ниже.

    Серое вещество и интеллект

    На протяжении многих лет ученые пытаются установить биологическую связь размера мозга человека с его интеллектом. Иногда удается доказать, что общий размер мозга все же влияет на интеллектуальный уровень развития. Позднее было доказано, что размер передней доли головного мозга способен изменять IQ. Но современные ученые склонны предполагать, что уровень интеллектуального развития напрямую зависит не от размеров мозговых структур, а от более тонких образований и их особенностей. Более важное значение имеют скорость передачи нервного импульса и число образованный нейронных связей. Не менее важен и уровень кислотно-щелочного баланса в мозговых тканях. Ведь именно он значительно улучшает проводимость нервного импульса. Но даже эта теория не является абсолютно признанной во всем мире.

    Американские ученые провели интересный эксперимент, в ходе которого исследователи измеряли объем серого вещества у 50 человек. Для этого применялась техника магнитного резонанса, после которой каждый пациент проходил стандартный тест на IQ. Головной мозг был условно поделен на много частей, чтобы легче было проанализировать количество серого вещества в каждой из них. Результаты тестов поразили всех. Более высокий уровень интеллекта выявился именно у тех испытуемых, чей мозг обладал большим количеством серого вещества. Пациенты с более низкими результатами имели гораздо меньший объем нервной ткани. Хотя давно известно, что физиологически интеллект контролируется серым веществом всего лишь на 6 %.