Общая структурная и функциональная характеристика мозжечка

ВВЕДЕНИЕ

Тема контрольной работы — общая структурная и функциональная характеристика мозжечка. Для раскрытия данной темы было рассмотрено несколько тем-подвопросов.

Для того, чтобы показать, какое место занимает мозжечок и в каких структурных взаимосвязях находится с остальными отделами мозга, была рассмотрена общая структура головного мозга.

В работе рассмотрена структура и функции мозжечка. Рассмотрен также вопрос о нарушении функций мозжечка для организма человека.

В рамках курса «Анатомия и эволюция ЦНС» небезынтересным является развитие мозжечка как структуры в ходе эволюции организмов, в строении которых он присутствует — глава «Эволюция и сравнительная анатомия».

1. СТРОЕНИЕ ГОЛОВНОГО МОЗГА Головной мозг — передний отдел центральной нервной системы, расположенный в полости черепа. Он является физиологической основой таких его психических свойств, как умственная и мыслительная способности, сознание.

Головной мозг человека состоит из двух отделов: стволовой части и больших полушарий — конечного мозга. К стволовой части головного мозга относятся продолговатый мозг, задний, средний мозг, промежуточный мозг (Рис. 1.1).

Рис. 1.1 Отделы головного мозга Небольшое утолщение спинного мозга там, где он входит в череп, называется продолговатый мозг. Функции продолговатого мозга:

· Защитные рефлексы: кашель, чиханье, мигание, слезоотделение, рвота.

· Пищевые рефлексы: сосание, глотание, сокоотдение (секреция) пищеварительных желез.

· Сердечно-сосудистые рефлексы, регулирующие деятельность сердца и кровеносных сосудов.

· Так же в продолговатом мозге расположены вестибулярные ядра.

· В продолговатом мозге находится автоматически работающий дыхательный центр, обеспечивающий вентиляцию легких.

Особое значение этого отдела центральной нервной системы определяется тем, что в продолговатом мозге прочно расположились жизненно важные центры — дыхательный, сердечно-сосудистый, поэтому не только удаление, а даже повреждение продолговатого мозга заканчивается смертью. Кроме того, в этом месте основные нервные пути, выходящие из спинного мозга, перекрещиваются, и результате правая сторона мозга оказывается связанной с левой стороной тела, а левая сторона мозга — с правой стороной тела.

Мозжечок вместе с варолиевым мостом образуют задний мозг. Мозжечок прилегает сзади к стволу мозга чуть выше продолговатого мозга, имеет два полушария и покрыт бороздами и извилинами. Полушария мозжечка соединяются образованием, носящим название червь. Мозжечок имеет связи со всеми отделами головного мозга, но главная и самая важная функция мозжечка — это обеспечение координированных, плавных и развернутых движений и во времени и пространстве.

Определенные движения могут инициироваться и на более высоких уровнях, но их тонкая настройка и координация целиком зависит от мозжечка. Повреждение мозжечка приводит к порывистым, нескоординированным движениям и называется атаксия.

Еще недавно считалось, что мозжечок отвечает только за координацию движений, но новые данные указывают на существование прямых нервных связей между мозжечком и передними отделами головного мозга, отвечающими за речь, планирование и мышление. Эти данные позволяют предположить, что мозжечок может участвовать в контроле и координации высших психических функций ничуть не меньше, чем в обеспечении ловкости телодвижений.

Варолиев мост представляет такой массивный волокнистый тяж, осуществляющий, в основном, проводниковую функцию. Через него проходят восходящие и нисходящие нервные пути, соединяющие полушария мозжечка между собой и с корой больших полушарий. Кроме того, в варолиевом мосту имеются центры, переключающие импульсы на мозжечок: ядра слухового, лицевого, отводящего и тройничного нервов. В дополнение, варолиев мост отвечает еще за вестибулярные и шейные рефлексы, регулирующие тонус мышц.

· Средний мозг является у человека наименьшим и наиболее просто устроенным отделом головного мозга. Средний мозг имеет две основные части: крышу, где располагаются подкорковые центры слуха и зрения, и ножки мозга, где преимущественно проходят проводящие пути.

Промежуточный мозг расположен над средним мозгом и покрыт большими полушариями головного мозга. В состав промежуточного мозга входят зрительные бугры (таламус) и подбугорная область (гипоталамус).

Зрительные бугры представляют собой парные скопления серого вещества яйцевидной формы, то есть скопления нервных клеток. Таламус является подкорковым чувствительным центром. Все внешние и внутренние (зрительные, слуховые, вкусовые, тактильные, болевые, тепловые, холодовые и иные) раздражители, поступившие из органов чувств, сначала воспринимаются таламусом и затем передаются в чувствительные центры, расположенные в коре полушарий головного мозга.

Подкорковая область, или гипоталамус, представляет собой скопление нервных клеток, расположенных в нижней части зрительного бугра. В гипоталамусе находится центр вегетативной нервной системы, через который обеспечиваются функции внутренних органов, обмен веществ, постоянство температуры тела, регулируются реакции на голод и насыщение, сон, волнение, колебания настроения и др. Гипофиз также расположен в области гипоталамуса. Из нервных клеток последнего выделяются специальные нейрогормоны, регулирующие деятельность гипофиза.

Конечный мозг образуют полушария головного мозга, соединённые друг с другом системой комиссур (мозолистое тело, передняя и задняя спайки, спайки свода). В каждом полушарии находятся полости — правый и левый боковые желудочки головного мозга. Снаружи конечный мозг представлен серым веществом больших полушарий головного мозга, образующим кору больших полушарий головного мозга. В глубине расположено белое вещество больших полушарий головного мозга. В белом веществе находятся скопления серого вещества — базальные ядра (хвостатое ядро, скорлупа, бледный шар, ограда и миндалина). Медиальная поверхность внутренней капсулы, относящейся к базальным ядрам конечного мозга, является границей конечного мозга. К этой поверхности прилежит латеральная поверхность таламуса, относящегося к промежуточному мозгу.

На поверхности каждого полушария выделяют доли: лобную, теменную, затылочную и височную доли. Доли разделяются бороздами на извилины. Каждая из долей выполняет функции управляющего звена или регулятора, обеспечивающего координацию, управление и регулирование различных специфических физических и психических функций.

Лобная доля участвует в управлении произвольными движениями тела и его частей, в координации двигательных механизмов речи, в управлении мышлением.

Теменная доля конечного мозга участвует в управлении соматической чувствительностью, в управлении ориентацией тела в пространстве, в управлении памятью, относящейся к речи и к научению.

Затылочная доля осуществляет управление зрением.

Височная доля осуществляет управление слухом, управление восприятием пространства, участвует в управлении речью.

В качестве пятой доли конечного мозга иногда выделяют лимбическую систему (от латинского слова «limbus» — кромка, кайма) — область, расположенную между корой больших полушарий и продолговатым мозгом и как бы окаймляющую его. Половое влечение, голод, жажда — эти наиглавнейшие побудительные причины деятельности всех живых существ связаны, прежде всего, именно с лимбической системой. Кроме того, в лимбической системе формируются эмоции. Соответственно, изменения в лимбических структурах, возникающие, например, при определенных стрессовых состояниях, неврозах, иногда в результате опухоли или нарушения мозгового кровообращения или даже инфекционного заболевания, могут повлечь за собой и нарушение эмоционального равновесия.

Таким образом, головной мозг осуществляет анализ и синтез внешних и внутренних раздражений и отвечает на них соответствующим образом. Он координирует деятельность всех тканей и органов в организме и управляет им, приспосабливает к условиям внешней среды, обеспечивая связь его с окружающей средой. Головной мозг расположен в полости черепа (или черепной коробке) и масса его у взрослого человека достигает 1020—1970 г. Следует подчеркнуть, что масса головного мозга не определяет умственные способности человека. Умственная деятельность человека зависит от сложных физиологических, биохимических и биофизических особенностей нервных клеток корковой части больших полушарий головного мозга. Развитие умственной деятельности зависит также от воспитания, обучения и тренировки с детских лет.

2. СТРУКТУРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОЗЖЕЧКА Мозжечок (лат. Cerebellum, синоним малый мозг) — непарный отдел головного мозга, самая большая часть заднего отдела головного мозга; располагается в задней черепной ямке сзади от варолиева моста и продолговатого мозга под затылочными долями большого мозга. На рис. 2.1. показано расположение мозжечка в черепной коробке человека.

Рис. 2.1. Расположение мозжечка в черепной коробке у человека.

Как и в большом мозге, в мозжечке снаружи расположено серое вещество (кора), а внутри — белое вещество. Три пары широких пучков нервных волокон — нижняя, средняя и верхняя ножки мозга — соединяют мозжечок соответственно с продолговатым мозгом, варолиевым мостом и средним мозгом.

Структура мозжечка представлена на рис. 2.2 и рис. 2.3.

1 — ножка мозга; 2 — верхняя поверхность полушария мозжечка; 3 — гипофиз; 4 — белые пластинки; 5 — мост; 6 — зубчатое ядро; 7 — белое вещество; 8 — продолговатый мозг; 9 — ядро оливы; 10 — нижняя поверхность полушария мозжечка; 11 — спинной мозг Рис. 2.1. Мозжечок: вид сбоку.

1 — верхняя поверхность полушария мозжечка; 2 — белые пластинки; 3 — червь; 4 — белое вещество; 5 — шатер; 6 — горизонтальная щель; 7 — нижняя поверхность полушария мозжечка Рис. 2.3. Мозжечок: вертикальный разрез Состоит он из средней доли, называемой из-за большой поперечной складчатости червем, и примыкающих к нему полушарий. Поверхность мозжечка на разрезе очень похожа на крону дерева, из-за чего ученые в прошлом часто называли его «древом жизни».

Строение мозжечка напоминает строение полушарий головного мозга. Он также имеет кору, находящееся под ней белое вещество, состоящее из волокон, в массе которого располагаются мозжечковые ядра. Мозжечок, будучи самостоятельным анатомическим образованием, тесно связан практически со всеми отделами головного мозга, включая кору и подкорку, а также со спинным мозгом.

Эти связи осуществляются через три пары ножек мозжечка, по которым к нему стекается информация как от периферических нервных аппаратов и центров нервной системы, так и от коры больших полушарий. Через эти же три пары ножек, мозжечок, в свою очередь, посылает сигналы ко всем отделам центральной нервной системы и на периферию. Особенно мощные связи мозжечок имеет со спинным мозгом: через него он получает сведения о состоянии суставов, мышц, об их тонусе (напряжении), положении конечностей.

Ученые пытаются составить представление о том, в какие области мозжечка приходит эта информация. Надо сказать, что в коре мозжечка нет таких четких проекций периферии, как в коре больших полушарий, где точно определены зоны локализации, например, зрительного, вкусового или слухового анализаторов, двигательные и другие области. Известно только, что передняя часть мозжечка получает информацию преимущественно от рук, а задняя — от ног, в верхней части червя «представлены» голова, лицо, глотка и гортань. Сигналы от туловища поступают в остальные участки червя.

3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОЗЖЕЧКА Общей функцией мозжечка является регуляция позы и движений. Основное значение мозжечка состоит в дополнении и коррекции деятельности остальных двигательных центров. Он выполняет следующие двигательные функции:

1. Регуляцию мышечного тонуса и позы.

2. Коррекцию медленных целенаправленных движений в ходе их выполнения, а также координацию этих движений с рефлексами положения тела.

3. Контроль за правильным выполнением быстрых движений.

Каждая из трех продольных зон мозжечка имеет свои функции.

Червь мозжечка управляет позой, тонусом, поддерживающими движениями и равновесием тела.

Промежуточный отдел мозжечка участвует во взаимной координации позных и целенаправленных движений и в коррекции выполняющихся движений.

К полушариям мозжечка, в отличие от остальных его частей, сигналы поступают не непосредственно от периферических органов, а от ассоциативных зон коры головного мозга.

Следует сказать, что в регуляции тонуса мышц участвует не только мозжечок, но и многие другие образования мозга. Мозжечок отвечает преимущественно за тонус мышц-разгибателей. И когда его функция нарушается, возникают характерные изменения, обозначаемые термином «мозжечковый синдром» .

Возникает вопрос: за какие функции при осуществлении движения ответственна кора, а за какие мозжечок? Специалисты полагают, что кора больших полушарий — главное звено рефлекторного двигательного акта. А уточнением его величины, силы и других деталей занимается мозжечок на основании собственной информации, полученной им с периферии, с учетом «указаний» коры больших полушарий. В силу этого роль мозжечка в движении можно считать дополнительной, соподчиненной.

Эксперименты на животных показали, что мозжечок принимает участие в регуляции движений петель кишечника. Более того, была обнаружена тесная его связь с вегетативной нервной системой, что открывает возможности для поиска путей воздействия этого образования мозга на функции внутренних органов. Однако предположение о том, что мозжечок — главный орган регуляции функций вегетативной нервной системы, не подтвердилось.

Таким образом, мозжечок имеет отношение к осуществлению многих важных функций организма, и прежде всего к поддержанию тонуса мышц, координации движений, стоянию и ходьбе, а также, возможно, и к некоторым вегетативным функциям, включая регуляцию уровня артериального давления.

Мозжечок — это образование со многими важными и сложными обязанностями, работающее в тесном единстве с другими отделами центральной нервной системы и образующее вместе с ними единую целостную систему.

4. НАРУШЕНИЕ ФУНКЦИЙ МОЗЖЕЧКА Нарушение функций мозжечка проявляется в различных видах нарушения движений.

1. Асинергия — невозможность посылать должное количество нервных импульсов к различным мышцам, которые выполняют движение. При этом отдельные компоненты двигательной программы выполняются не одновременно, а скорее последовательно (распад движения).

Асинергия приводит к следующим феноменам:

1.1. Дисметрия — движения выполняются в избыточном или недостаточном объеме, а затем наступает их чрезмерная компенсация.

1.2. Церебеллярная атаксия — у таких людей наблюдается неверная походка с широко расставленными ногами и избыточными движениями. Становится невозможным выполнение быстрой последовательности движений (адиадохокинез, или дисдиадохокинез).

2. Интенционный тремор — тремор (быстрые, ритмические движения конечностей или туловища), который отсутствует в покое, но возникает при движении.

3. Гипотония — снижение мышечного тонуса. Этот симптом часто сопровождается слабостью и быстрой утомляемостью мышц (связано главным образом с повреждениями полушарий мозжечка).

4. Нистагм глаз — непроизвольные колебательные движения глаз высокой частоты.

5. Головокружение.

6. Дефекты речи.

Типичным проявлением поражений мозжечка служит триада Шарко: нистагм, интенционный тремор и скандированная речь.

головной мозг мозжечок лобный

5. ЭВОЛЮЦИЯ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ Мозжечок имеется у всех позвоночных животных, хотя развит неодинаково у представителей одного и того же класса. Его развитие обусловлено образом жизни животного, особенностями его движений — чем они сложнее, тем сильнее развит мозжечок. Большого развития он достигает у птиц; у них мозжечок представлен почти исключительно средней долей; только у некоторых птиц появляются полушария. Полушария мозжечка являются образованием, свойственным млекопитающим.

Развитие мозжечка в процессе филогенеза прошло 3 основных этапа соответственно изменению способов передвижения животного.

Мозжечок впервые появляется в классе круглоротых, у миног, в виде поперечной пластинки. У низших позвоночных (рыбы) выделяются парные ушковидные части и непарное тело, соответствующее червю; у пресмыкающихся и птиц сильно развито тело, а ушковидные части превращаются в рудиментарные. Полушария мозжечка возникают только у млекопитающих. У человека в связи с прямохождением при помощи одной пары конечностей (ног) и усовершенствованием хватательных движений руки при трудовых процессах полушария мозжечка достигают наибольшего развития, так что мозжечок у человека развит сильнее, чем у всех животных, что составляет специфическую человеческую черту его строения.

Согласно О. Ларселу, всю поверхность мозжечка можно разделить на отделы в зависимости от филогенетического возраста структурных образований. (Рис. 5.1.)

I—X — доли мозжечка по номенклатуре О. Ларсела; 1 — ростральная доля, 2 — каудальная доля, 3 — околоклочок, 4 — клочково—узелковая доля, Черным цветом обозначены структуры древней части мозжечка, серым старой части, светлым — новой части мозжечка

Рис. 5.1 Схема отделов мозжечка, выделенных по признаку филогенетического возраста Наиболее изолированная клочково—узелковая доля (X) составляет древнюю часть мозжечка (палеоцеребеллум), гомологичный мозжечку круглоротых. Следующий отдел — старая часть мозжечка, или археоцеребеллум Здесь находятся проекции восходящих спинно-мозжечковых путей, несущих информацию от мышечных рецепторов. И наконец, третий отдел — новая часть мозжечка, или неоцеребеллум, — состоит из появляющихся у млекопитающих полушарий и участков червя. К неоцеребеллуму поступает афферентная импульсация от обширных областей коры больших полушарий (лобных, теменных, височных и затылочных долей).

Мозжечок как надсегментарная структура появляется на ранних этапах филогенеза позвоночных, причем степень его развития у различных животных определяется экологией и сложностью локомоции.

Мозжечок у рыб обладает наибольшим диапазоном изменчивости среди сенсомоторных центров мозга. Он может достигать огромных размеров, закрывая собой весь головной мозг. Его развитие зависит от нескольких причин. Наиболее очевидная связана со способностью к эффективному плаванию в толще воды.

У круглоротых мозжечок практически неотличим от структур ствола мозга. Являясь паразитическими животными, круглоротые не нуждаются в сложной координации движений, что отражает строение их мозжечка.

У амфибий мозжечок развит очень слабо и состоит из узкой поперечной пластинки. У рептилий отмечается увеличение размеров мозжечка, что имеет эволюционное обоснование. Подходящей средой для формирования нервной системы у рептилий могли стать гигантские каменноугольные завалы. Такие завалы могли стать масштабной переходной средой амфибий к рептилиям. Чтобы воспользоваться биологическими преимуществами древесных завалов, требовалось приобрести несколько специфических качеств. Во-первых, было необходимо научиться хорошо ориентироваться в трёхмерной среде. Для амфибий это непростая задача, поскольку их мозжечок весьма небольшой. Даже у специализированных древесных лягушек, которые являются тупиковой эволюционной ветвью, мозжечок намного меньше, чем у рептилий. У рептилий формируются нейрональные взаимосвязи между мозжечком и корой головного мозга.

Мозжечок у змей и ящериц, как и у амфибий, располагается в виде узкой вертикальной пластинки над передним краем ромбовидной ямки; у черепах и крокодилов он гораздо шире. При этом у крокодилов его средняя часть отличается величиной и выпуклостью.

Мозжечок птиц состоит из большей средней части и двух маленьких боковых придатков. Средняя часть мозжечка поперечными бороздками разделяется на многочисленные листочки. Отношение массы мозжечка к массе всего головного мозга наибольшее у птиц. Это связано с необходимостью быстрой и точной координации движений в полете.

Мозжечок птиц стал первой структурой головного мозга позвоночных, которая имела кору и складчатое строение.

Отличительной чертой мозжечка млекопитающих является увеличение боковых частей мозжечка, которые в основном взаимодействуют с корой головного мозга. В контексте эволюции, увеличение боковых частей мозжечка (неоцеребеллума) происходит вместе с увеличением лобных долей коры головного мозга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной контрольной работы были рассмотрены такие вопросы:

1. Строение головного мозга.

2. Структурная характеристика мозжечка.

3. Функциональная характеристика мозжечка.

4. Нарушение функций мозжечка.

5. Эволюция и сравнительная анатомия.

В качестве вывода хотелось бы отметить, что мозжечок имеет отношение к осуществлению многих важных функций организма, и прежде всего к поддержанию тонуса мышц, координации движений, стоянию и ходьбе, а также, вероятно, и к некоторым вегетативным функциям. Мозжечок не «маленькая дополнительная система», как думали раньше, а образование со многими важными и сложными обязанностями, работающее в тесном единстве с другими отделами центральной нервной системы и образующее вместе с ними единую целостную систему мозг — человека.

1. Трофимов Е. В. Пневмапсихосоматика человека. Русско-англ.энциклопедия, 15 изд., 2010 [Электронный ресурс] / URL: http://www.tryphonov.ru/tryphonov2/terms2/cere.htm. Дата обращения 12.02.2012.

2. База знаний по молекулярной и общей биологии человека (HUMBIO)// рук. проф. А. А. Александров [Электронный ресурс] // URL: http://humbio.ru/humbio/physiology/000c5fe6.htm. Дата обращения 12.02.2012.

3. Энциклопедия Биология и медицина. [Электронный ресурс] // URL: http://medbiol.ru/medbiol/mozg/0001f25b.htm. Дата обращения 12.02.2012.

4. Психологический интернет-портал Anypsy.Ru / [Электронный ресурс] // URL: http://www.anypsy.ru/content/stroenie-i-funktsii-golovnogo-mozga. Дата обращения 12.02.2012.

5. Интернет-портал Brain Beat [Электронный ресурс] // URL: http://brainbeat.ru/interesting/90−2011;02−18−14−15−34.html. Дата обращения 12.02.2012.

6. Медицинский интернкт-портал Meduniver Анатомия человека. [Электронный ресурс] // URL: http://meduniver.com/Medical/Anatom/377.html Дата обращения 12.02.2012.

7. Международная ассоциация сайтов городов. Сватово / Мозжечок. [Электронный ресурс] // URL: http://www.svatovo.ws/health_mozjechok.html Дата обращения 12.02.2012.