Нейропсихология: строение головного мозга

Какие основные составные части ЦНС и как они коррелируются с высшими психическими функциями?

Какие основные анатомические разделы головного мозга и функциональное значение?

Как работает передача сигналов через нейроны и как они устроены в целом?

Как устроены зоны функциональных блоков (какие поля Бродмана) и в чем особенности строения коры?

Геометрия центральной нервной системы.

Только у человека ЦНС вертикальна! Это связано, в первую очередь, с развитием прямохождения, и как следствие, освобождении рук для деятельности (несмотря на многие минусы вроде сужения родового канала и ограничения передвижения двумя ногами).

У центральной нервной системы нет разграничения по расположению, граница условно находится в районе верхнего позвонка шейного отдела.

Головной мозг человека и его отделы.

Основные отделы:

Ромбовидный - продолговатый + задний (мост и мозжечок)    

Средний мозг - четверохолмие (тк кусочек ствола)

Передний мозг - конечный (полушария: коры, ядра, белое вещество) + промежуточный (гипотоламо-гипофиз + таламус)

Нервные клетки (нейроны). Строение и функция (дендриты, аксон, синапс).

Нейроны - нервные клетки, отвечающие за проведение элетроимпульсов по нервной системе и координируют за счет этого весь организм.

Дендриты принимают сигналы от других нейронов.

Аксон проводит электрические импульсы к другим клеткам.

Синапсы - сами места контакта между нейронами.

Глия - вспомогательные клетки, которые поддерживают работу нейронов, обеспечивая их всем, самое главное, создают миелиновую оболочку

Миелинизация

Оборачивание аксонов в специальную прослойку, в основном происходит в первые три года жизни ребенка.

• Ускоряет проведение нервных импульсов: Это достигается за счет "прыжкового" проведения (сальтаторная проводимость), когда электрический сигнал перескакивает от одного перехвата Ранвье (участка без миелина) к другому. Это в разы быстрее, чем проведение сигнала по немиелинизированным аксонам.

• Обеспечивает изоляцию: Предотвращает рассеивание электрического сигнала и его короткое замыкание с соседними аксонами.

• Поддерживает аксон: Дополнительно обеспечивает трофическую (питательную) поддержку аксона.

Виды нейронов

По аксонам

1. Нейроны Гольджи I типа (длинноаксонные):

Имеют ОЧЕНЬ длинные аксоны, которые могут идти от головного мозга до спинного). Образуют длинные проводящие пути.
В основном это двигательные нейроны (мотонейроны спинного мозга), передающие команды к мышцам, или крупные проекционные нейроны, которые связывают отдаленные области мозга.

2. Нейроны Гольджи II типа (короткоаксонные):

Имеют короткие аксоны, которые разветвляются локально в пределах небольшой области серого вещества. Иногда аксон может быть настолько коротким, что его трудно отличить от дендритов, или он может отсутствовать вовсе (аноксонные нейроны).
В основном это интернейроны (вставочные нейроны), которые обрабатывают информацию и осуществляют интеграцию сигналов, модулируют активность нейронов в непосредственной близости. Примеры - звездчатые клетки коры головного мозга, гранулярные клетки мозжечка.

По форме

1. Пирамидальные нейроны: Крупные мультиполярные нейроны с треугольным телом клетки и большим апикальным дендритом (отходит от верхушки "пирамиды"), направленным к поверхности коры, и несколькими базальными дендритами. Наиболее характерны для коры головного мозга (особенно в двигательной и префронтальной коре). Они являются основными проекционными нейронами коры, играющими ключевую роль в сознательных движениях, познании и принятии решений (многие из них являются нейронами Гольджи I типа).
   Их сложная форма и обширные дендритные разветвления позволяют им интегрировать большое количество входящих сигналов.

2. Клетки Пуркинье: Имеют грушевидное тело и очень сильно разветвленное дендритное дерево, похожее на веер. Находятся исключительно в мозжечке. Они являются единственными выходными нейронами коры мозжечка, играя центральную роль в координации движений, поддержании равновесия и обучении двигательным навыкам. Их уникальная форма идеально приспособлена для интеграции огромного объема входных данных, поступающих в мозжечок.

3. Звездчатые нейроны: Имеют звездообразное тело клетки и дендриты, равномерно расходящиеся во всех направлениях. Аксон может быть коротким или отсутствовать. Встречаются во многих отделах ЦНС, включая кору головного мозга (где они обычно являются интернейронами Гольджи II типа), мозжечок (где они действуют как вставочные нейроны, тормозящие другие клетки). Их функция часто заключается в локальной обработке сигналов.

4. Корзинчатые клетки: Встречаются в коре головного мозга и мозжечке. Их аксон образует характерные "корзинообразные" окончания, которые оплетают тела других нейронов (например, пирамидальных нейронов или клеток Пуркинье).
   Это inhibitory (тормозящие) интернейроны, их основная функция — оказывать локальное тормозное действие на окружающие нейроны, регулируя их возбудимость.

Глиальные клетки

• Астроциты: Звездообразные клетки, наиболее многочисленные глиальные клетки. Поддерживают структуру мозга, регулируют химическую среду вокруг нейронов, участвуют в формировании гематоэнцефалического барьера, обеспечивают питание нейронов и участвуют в ремонте повреждений.

• Олигодендроциты: Формируют миелиновую оболочку вокруг аксонов нейронов в ЦНС, изолируя их и ускоряя проведение импульсов.

• Микроглия: Маленькие клетки, выполняющие функцию иммунной защиты. Они являются макрофагами ЦНС, фагоцитируя клеточный мусор, патогены и поврежденные клетки.

• Эпендимальные клетки: Выстилают желудочки мозга и центральный канал спинного мозга. Они продуцируют и циркулируют спинномозговую жидкость.

Гематоэнцефалический барьер (Нейроваскулярная единица)

Оборачивает капилляры, проходящие через мозг, и защищающий нейроны от прямого контакта с кровью, и, соответственно, от токсинов и потенциальных инфекций

1. Эндотелиальные клетки — внутренний слой сосудов; имеют плотные контакты (tight junctions), исключающие щели между клетками.

2. Базальная мембрана — белковый каркас (коллаген, ламинин), окружающий эндотелий.

3. Перициты — клетки, встроенные в мембрану; регулируют кровоток и структурную целостность.

4. Астроциты (ножки) — отростки глиальных клеток, которые плотно «пеленают» капилляр, обеспечивая питание и защиту.

Многослойная структура гарантирует, что в мозг попадут только жизненно важные молекулы через специальные каналы и транспортные белки.

Биоэлектрическая природа нервной энергии (потенциал действия, нейротрансмиттеры, синаптическая передача).

Передача нервного сигнала это передача электрических сигналов от нейрона к другому нейрону. Нейроны в таком случае объединены в нервные сети.

Кора головного мозга (Неокортекс)

Отделы коры головного мозга, функциональная специализация коры мозга

Височная

Самая важная зона Бродмана - первичная слуховая кора - 41ая, находится сверху-сзади у височной доли. Рядом с ней, ниже - 42 и 22 - вторичные зоны слуховой коры, которые отвечают за обработку информации как таковую и ликвидацию фонового шума.

38 - обработка серийной речи, это уже произвольные, сложные третичные отделы, как и 37 - перекрещивание ЗАТЫЛОЧНОЙ и височной коры, дающее ассоциативный ряд слово-образ, вообще отвечает за процесс того, что речь смысловая воспринимается.

ЗОНА ВЕРНИКЕ - в основном это 22 зона, но туда включают и 39 (теменная уже) и затрагивается 37

1. Поле $41$ (Первичная зона — «Приемник»):Это «входные ворота» для звука. Оно просто фиксирует сам факт того, что мы что-то слышим. Если оно повреждено, звук просто не доходит до сознания.

2. Поля $42$ и $22$ (Вторичные зоны — «Анализаторы»): Здесь мозг начинает расшифровывать звук. Он отличает человеческую речь от шума ветра или гула машин. Эти зоны очищают полезный сигнал от лишнего «мусора».

3. Поля $38$ и $37$ (Третичные зоны — «Смысловой центр»): Это самый высокий уровень обработки. Поле $37$ отвечает за то, чтобы у вас в голове возникала картинка при произнесении слова. Например, когда вы слышите «кошка», именно благодаря этой зоне вы представляете пушистое животное.

Затылочная

Первичная-ядерная - зона 17 (низ затылка, также называют стриарная кора), дальше уже 18 и 19 (по внутренней стороне затылочной области - по разрезу)

Затылок воспринимает зрительную информацию не как последовательность стимулов, а как несколько стимулов одновременно.

Теменная

Чувствительная

Ядерная зона - задняя часть центральной извилины (поля 1, 2, 3) - в целом за восприятие ощущений от частей тела об их положении в пространстве (кожно-кинестетическая чувствительность), в тч не только ноги/руки, но и язык/губы

Вторичные поля 5 и 7 уже специализируются на тактильном дифференцировании - текстур или форм.

Третичные - затылочно-теменные - ЧАСТЬ ТПО - поля 39 и 40. Тут идет конструктивно-пространственная и ориентировочно-пространственная деятельность (найти кубики и построить домик).

Двигательная

Двигательный анализатор - сенсомоторная кора

А сенсомоторная кора уже это прецентральный и постцентральный относительно ролландовой борозды участки коры.

44 и 45 - зона Брока

Лобная

Технически, она подразделяется на внутренние (нижневнутренние / базальные / медиальные / орбитальные) и наружние (конвекситальные / латеральные) области.

Нарушения конвекситальных - дезорганизация речи, движения, поведения;

нарушения орбитальных - нарушения избирательности, селективных психических процессов, памяти

Понятие полей коры мозга и их функциональной иерархии.

Поля коры головного мозга функционально иерархированы, в частности, для первичных полей, находящихся в остальных долях кроме лобной, характерна модальная специфичность, они отвечают за сам прием информации от какого-то органа чувств, вторичные - за переработку, восприятие и запоминание, третичные за осмысление и интеграцию информации.

Первичные поля, или ядерные зоны анализаторов, непосредственно связаны с органами чувств и органами движения.

Например, поле болевой, температурной, кожно-мышечной чувствительности в задней части центральной извилины, зрительное поле в затылочной доле, слуховое поле в височной доле и двигательное поле в передней части центральной извилины.

Первичные поля  они раньше других созревают в онтогенезе.

Функция первичных полей: анализ отдельных раздражений, поступающих в кору от соответствующих рецепторов.

При разрушении первичных полей возникает так называемая корковая слепота, корковая глухота и т. п.

Вторичные поля расположены рядом с первичными и связаны через них с органами чувств.

Функция вторичных полей: обобщение и дальнейшая обработка поступающей информации. Отдельные ощущения синтезируются в них в комплексы, обусловливающие процессы восприятия.

При поражении вторичных полей человек видит и слышит, но не способен осознать, понять значение увиденного и услышанного.

Первичные и вторичные поля имеются и у человека, и у животных.

Третичные поля, или зоны перекрытия анализаторов, находятся в задней половине коры — на границе теменной, височных и затылочной долей и в передних частях лобных долей. Они занимают половину всей площади коры больших полушарий и имеют многочисленные связи со всеми ее частями. В третичных полях оканчивается большинство нервных волокон, соединяющих левое и правое полушария.

Функция третичных полей: организация согласованной работы обоих полушарий, анализ всех воспринятых сигналов, их сравнение с ранее полученнойнформацией, координация соответствующего поведения, программирование двигательной активности.

Эти поля есть только у человекаи созревают позже других корковых полей.

Развитие третичных полей у человека связывают с функцией речи. Мышление (внутренняя речь) возможно только при совместной деятельности анализаторов, объединение информации от которых происходит в третичных полях.

При врожденном недоразвитии третичных полей человек не в состоянии овладеть речью и даже простейшими двигательными навыками.

1. Зона ТПО (височно-теменно-затылочная область): (Интеграция слуховой, зрительной, соматосенсорной информации; речь, чтение, письмо, пространственная ориентация).

2. Префронтальная кора (передняя часть лобной доли): (Планирование, принятие решений, контроль поведения, рабочая память, личность).

3. Задняя теменная кора (верхнетеменная долька): (Пространственное ориентирование, внимание, математические способности).

4. Лимбическая ассоциативная кора (часть височной и медиальной лобной коры): (Память, эмоции, мотивация).

С учетом расположения структурных полей коры больших полушарий можно выделить функциональные части: сенсорные, моторные и ассоциативные зоны.

Все сенсорные и моторные зоны занимают менее 20% поверхности коры. Остальная кора составляет ассоциативную область.

Кора мозга в полях неоднородна по составу, там разные пропорции нейронов (пирамидных или других) в разных слоях.

Слои коры мозга

1. Молекулярный слой: Самый верхний слой, содержащий преимущественно дендриты и аксонные окончания нейронов; не содержит крупных клеток.

2. Наружный зернистый слой: Слой с доминированием мелких пирамидальных + звездчатых клеток, которые обеспечивают основной выход информации из коры головного мозга к другим частям нервной системы: аксоны этих клеток заканчиваются в 3, 5 и 6х слоях.

3. Слой наружных пирамид: Здесь встречаются большие нейроны, которые имеют широкий функциональный спектр и способны реагировать на различные стимулы.

4. Зернистый (внутренний) слой: Содержит мелкие звездчатые клетки, которые играют ключевую роль в интернейронных взаимодействия: их дендриты и до 1 слоя, и до 6го дотягиваются.

5. Ганглиозный/слой гигантских пирамид: Этот слой состоит из крупных пирамидальных клеток Беца, которые имеют длинные аксонные ответвления, обеспечивая связи с далекими структурами головного мозга

6. Полиморфный слой: Низший, в первую очередь служит связующим звеном между поверхностными слоями и подкорковыми структурами: его веретенообразные нейроны опускают аксоны в подкорку, тем самым образуя ассоциативные и проекционные пути, переходящие в белое вещество

Глубинные отделы мозга и проводящие пути

Ствол мозга и мозжечок, продолговатый мозг

Ствол мозга: функционал

• Сердце, дыхание, ЖКТ

• Центры рефлексов позы, защитных и сложнокоординированных

• Подкорковый отдел, базальные ядра

• Ядра черепно-мозговых нервов.

• Нервные цепи как совокупность межнейронных проводниковых связей головного мозга.

Виды проводящих путей: ассоциативные, комиссуральные и проекционные.

Комиссуральные связи (комиссуральные, спаечные) — это нервные волокна, которые соединяют одноимённые участки правого и левого полушарий, а также расположенные рядом области. Они проходят из одного полушария в другое, образуют спайки (комиссуры).

Например:

• Мозолистое тело — образовано поперечно ориентированными комиссуральными волокнами, соединяющими оба полушария большого мозга. Волокна колена мозолистого тела соединяют кору лобных долей правого и левого полушарий, волокна ствола — серое вещество теменных и височных долей, в валике — кору затылочных долей.

• Передняя спайка — большая часть комиссуральных волокон — пучки, соединяющие друг с другом передне-медиальные участки коры височных долей обоих полушарий.

• Спайка свода — комиссуральные волокна, которые связывают участки коры правой и левой височной долей полушарий большого мозга, правого и левого гиппокампов.

• Задняя спайка мозга — комиссуральные пути, связывающие клеточные структуры среднего и промежуточного мозга.

• Проект «Коннектом человека» и его значение для науки и практики.

Функциональная организация мозга по блокам и уровням

Блоки мозга (по А. Р. Лурия): Первый блок (активация)

Второй блок (приём, переработка, хранение)

Третий блок (программирование, регуляция, контроль)

• Уровни мозговой организации двигательных и высших корковых функций по Н.А.Бернштейну.