Структурно-функциональная организация мозга

Мозг — основа существования человека и общества Достижения человечества (наука, искусство, политика, экономика, технологии) существуют благодаря разуму, вместилищем которого является головной мозг.

Следствие:

Все продукты цивилизации предопределены возможностями мозга человека в каждый исторический период.

Решения:

Развитие техники.

Эффективное использование мозга (развивать методы обучения, совершенствование работы стареющего мозга).

Совершенствование мозга (С. Лем).

Несмотря на то, что наш мозг выглядит не слишком привлекательным, он состоит из более чем 10 миллиардов нервных клеток и 50 миллиардов других клеток, его вес около 1,3 кг.

Антнотальное развитие Закладка нейронов совершается до 18 недели внутриутробного развития.

Скорость закладки 400- 600 тыс. клеток в минуту. Отделы закладываются по очереди.

Окончательное число нейронов в нервном центре устанавливается через их гибель и миграцию.

Число нейронов в нервном центре подчиняется правилу 2n.

Нервный центр образуется из одной или нескольких зародышевых нейробластов.

Развитие мозга Мозг это орган который находится в процессе развития в течении всего периода существования организма.

Стадии эмбрионального и постэмбрионального развития Миграция клеток.

Формирование новых синапсов и их элиминирование.

Изменения ионного и биохимического состава клеток .

Миелинизация.

Взрослый мозг Нейроны обладают ограниченной способностью к делению (только в некоторых областях мозга), но способны к регенерации утраченных аксонов и дендритов.

Новые синапсы между нейронами возникают и исчезают постоянно.

Глиальные клетки делятся (при повреждении мозга глиальные клетки заполняют освободившееся нейронное пространство).

Энергетический баланс мозга Мозг составляет 2% от веса тела, а потребляет 25% всей энергии Энергия поступает в мозг в форме глюкозы и кислорода Изучение мозгаАплизия Мозг человека невероятно сложен. Его составляют миллиарды нервных клеток, объединенных триллионами связей.

Единственная возможность постичь работу столь сложной системы состоит в том, чтобы исследовать аналогичные простые системы.

Лучше для таких исследований подходят примитивные беспозвоночные. Их нервная система содержит от десятка до ста тысяч клеток.

Одним из излюбленных объектов нейробиологов стал морской моллюск Аплизия Эти беспозвоночные совершают довольно сложные действия, умеют учиться, помнить и забывать.

Такое удобное сочетание малого числа клеток и сложного поведения позволяет связать функцию отдельных нейронов с конкретными действиями животного.

Аплизия висцеральная — это и есть мечта нейробиолога. Всеми органами висцерального мешка управляет один-единственный брюшной ганглий, в нем небольшое число клеток.

Все нейроны различаются по величине, положению, форме, окраске, по характеру импульсации и неиромедиаторам.

Благодаря этим различиям любую клетку можно узнавать «в лицо».

Каждый нейрон брюшного ганглия имеет свое имя, состоящее из буквы и цифры.

Нейроны Аплизии крупные — в них можно втыкать электроды.

Каждый нейрон всегда выполняет одну и ту же функцию.

Нейроны могут синтезировать несколько неиромедиаторов, а один и тот же нейромедиатор может по-разному действовать на соседние нейроны.

Современные технологии в изучении мозга Фото из ж. «Нэйчур» Нейрон выделяющий флуоресцентный зеленый актин для синаптического контакта с другим нейроном в процессе сохранения следов памяти.

При помощи генной инженерии ученые создали мышей, клетки мозга которых вырабатывают флуоресцентный зеленый белок (актин).

Затем они вырезали небольшие «окна» в черепе грызунов над тем участком коры головного мозга, который отвечает за обработку информации, поступающую от усов.

В течение 30-суток каждые 4-часа, — они наблюдали за тем, как мозг «рассылает» и «втягивает» нейроны, создавая и уничтожая таким образом связи с между своими отделами.

Чтобы понять, воздействуют ли на перестройку синаптических контактов мозга, информация извне, у мышей обрезали ровно половину усов — в шахматном порядке, а затем поместили животных в незнакомую среду.

Оказалось, что общее число синапсов в наблюдаемом пространстве оставалось постоянным. Однако некоторые синапсы существовали лишь несколько дней и затем исчезали, другие — напротив становились мощнее.

В новом окружение, связи между нейронами формировались и распадались гораздо быстрее. Ученые говорят, что синапсы в мозге меняются в соответствии с информацией, получаемой извне.

Полагают, что нейроны образуют синаптические контакты случайным образом. Те связи, которые оказываются полезными, наращиваются, а те, которые ни к чему, исчезают.

Нейрон Сома, или тело, диаметр сомы достигает 100 мкм и более, у самых мелких — около 5 мкм.

Дендриты — цитоплазматические выросты увеличивающие пространственную локализацию нейрона. На них расположены синапсы с другими нейронами. Некоторые нейроны имеют на дендритах специализированные выросты — шипики, являющиеся специализированной постсинаптической частью глутаматных синапсов.

Аксон — удлиненный вырост цитоплазмы, структурно и функционально приспособленный для проведения потенциалов действия. У позвоночных животных он может иметь миелиновую оболочку.

Формы нейронов Аксональный холмикначальный участок аксона, имеющий высокую вероятность генерация потенциала действия Аксональные расширенияпресинаптические терминали Астроцит Получено последнее и, возможно, решающее доказательство, что звездчатые нейроны — астроциты играют не вспомогательную, а совершенно самостоятельную роль в мозге.

Клетки нейроглии, астроциты не «обслуживают» прочие нейроны, а связаны с обработкой получаемой информации и образуют собственную сигнальную систему.

Роль астроцитов — самых загадочных нервных клеток Как показали опыты на мышах, проведенные в университете Рочестера, астроциты реагируют на токи воздуха, улавливаемые грызунами с помощью усиков.

Ранее выяснили, что астроциты выполняют центральную функцию в развитии таких болезней, как эпилепсия и возможно, болезнь Альцгеймера.

Астроцитов в 10 раз больше, чем нейронов, однако «подслушать», как они обмениваются сигналами, до сих пор никому не удавалось Олигодендроциты — клетки образующие оболочку нервов Кровеносные сосуды мозга.

(Питание, ГЭБ) Сотни ветвящихся кровеносных сосудов обеспечивают постоянный приток крови, необходимой для правильного функционирования головного мозга.

Кора Слоистая структура мозга-результат миграции клеток Соответственно нейроны различных слоев коры посылают аксоны в различные структуры мозга Основные типы взаимодействия между клетками мозга Типы сигналов:

Электрический сигнал Химический сигнал Химические синапсы Требуют высвобождение и диффузию нейропередатчика Одно направленные преи постсинаптические ионные токи Синаптическая задержка (1−5 мс) Могут быть возбуждаю-щими и тормозными Синаптическое усиление/ослабление сигнала Пластичность (потенциация/депрессия) Электрические синапсы Очень быстрые Передают сигнал в обоих направлениях Синхронизируют популяции клеток Могут управляться Умлекопитающих распространены в нейронах развивающегося мозга и в меньшей степени во взрослом мозге Гап-контакты принципиальный тип взаимодействия между астроцитами благодаря их ионной проводимости.

Интеллект зависит не от строения мозга, а от динамики его развития Отчего одни люди умнее других?

С давних времен ученые и медики надеялись найти не только теоретическое, но и практическое решение этой проблемы.

Толщина коры больших полушарий головного мозга у людей разного интеллектуального уровня примерно одинакова, однако динамика ее изменения с возрастом существенно различается.

Попытки найти корреляцию между интеллектуальным уровнем и степенью развития тех или иных отделов мозга, конечно, предпринимались, но четких результатов не дали.

Общий объем мозга оказался очень слабо связан с интеллектуальным уровнем (хотя положительная корреляция все-таки прослеживается; r = 0,3).

Поэтому появилось предположение, что различия в интеллектуальном уровне, возможно, определяются не столько строением мозга взрослого индивидуума, сколько динамикой его развития в детском и подростковом возрасте Интеллект зависит не от строения мозга, а от динамики его развития Группа ученых из США и Канады при помощи магнитно-резонансной томографии измерили толщину коры у 307 детей и подростков (от 5 до 16 лет), сопоставив полученные данные с результатами тестов на интеллект (IQ).

Тесты, разумеется, проводились с учетом возраста каждого ребенка.

По итогам тестирования детей разделили на три группы, примерно равные по численности:

• 1) «очень умные» (IQ = 121−149),
• 2) «просто умные» (IQ = 109−120),
• 3) «средние» (IQ = 83−108).

У очень умных детей толщина коры максимальна в 11 лет.

У «просто умных» детей толщина коры максимальна 8−9 лет.

У детей со средними способностями в 6 лет кора толще, чем у их более интеллектуальных сверстников Оказалось, что у «очень умных» детей кора больших полушарий развивается наиболее динамично: сначала толщина коры быстро растет, затем (начиная с 12 лет) довольно быстро снижается.

У «просто умных» и увеличение, и последующее уменьшение толщины коры происходят медленнее, а максимум достигается в 8,5 лет.

У «средних» наблюдалось лишь медленное уменьшение толщины коры.

IQ.

История стандартизированных тестов интеллекта началась в 30-х годах ХХ века во Франции. Причем Альфред Бине, создал тесты для школьников, а американский пcиxoлoг Гaнc Юpгeн Aйзeнк paзpaбoтaл тecты для взpocлыx.

Средней величиной коэффициента интеллекта считается показатель в пределах мeждy 86 и 114. Цифры 69−85 говорят о слаборазвитом интеллекте (ниже — о слабоумии), 115−124 — интеллект выше среднего, 125−134 — высокоразвитый интеллект, людей с IQ более 135 называют гениальными.

Рейтинг стран Европы и народов по IQ.

Исследования (2002 г.) института Ольстера:

Германия и Нидерлданды (107 баллов).

Польша (106), Швеция (104), Италия (102).

Великобритания — на 9-ом месте (100).

Шотландцы и ирландцы (97).

Россия — на 17-ом месте с 95 баллами.

Далее — Греция, Франция, Болгария, Румыния, Турция, Сербия.

С точки зрения национальной или даже расовой, то самые умные:

Евреи-ашкенази (115 баллов).

Азиаты (110).

Европеоиды — 100 баллов в среднем.

Афро-американцы — 80 баллов Половые особенности IQ.

Британские ученые доказали, что мужчины умнее женщин.

В исследовании, Ричарда Линна и Пола Ирвинга, приняли участие 24 тысяч человек. Оказалось, что среди очень образованных людей (IQ. — 125 баллов) мужчин примерно в два раза больше, чем женщин, а среди гениальных (IQ — 155 баллов) — в 5,5 раз больше.

Разный уровень интеллекта, обусловленный генетическими различиями, объясняет, почему мужчины чаще получают Нобелевские премии или, к примеру, становятся шахматными гроссмейстерами, считают исследователи. Профессор Линн заявил, что интеллектуальные различия между полами могут объясняться, например, размерами мозга.

" Мужской мозг примерно на 10% больше женского, а более крупный мозг обеспечивает большие умственные способности, поэтому мужчины в среднем неизбежно умнее женщин" , — считает он.

Еще один показатель ума …

EQ — коэффициент эмоционального интеллекта. Профессор Гарвардского университета, доктор психологии Даниель Гоулман в своей книге показал, что в современном деловом мире гораздо большее влияние на эффективность действий оказывает именно EQ, а не IQ. Да и не только в деловом мире, а и в политической, интимной и других сферах.

Эмоциональный интеллект (EQ) можно определить как способность слышать собственные чувства, контролировать всплески эмоций, как умение принять правильное решение и оптимистично оценивать сложную ситуацию.

Россия занимает первое место в мире по числу женщин, входящих в состав высшего руководства компаний, затем идут Филипины, США и др.

Россия.

IQ россиян 95 балов это гораздо ниже среднего уровня европейцев (102).

Следует предположить, что чем ниже IQ у нации тем меньше разница IQ по половому критерию.

Управление административными, научными и производственными подразделениями требует интеллектуальных способностей.

В России женщины создают ощутимую конкуренцию мужчинам в высоко интеллектуальных сферах деятельности.