Развитие головного мозга

Биология и генетика

Стабилизация или элиминация межнейронных связей наступает в конце созревания мозга. Вначале 5ой недели разделяется задний пузырь для образования заднего и продолговатого мозга. Изза неравномерности роста развивающегося мозга появляются в пузырях сагиттальные изгибы ориентированные выпуклостью в дорсальную сторону первые два и вентральную третий: теменной изгиб самый ранний возникает в области среднемозгового пузыря отделяя средний мозг от промежуточного и конечного; затылочный изгиб в заднем пузыре отделяет спинной мозг от...

Развитие головного мозга

Основные процессы эмбриогенеза нервной системы.

1. Индукция: первичная и вторичная. Первичная индукция появляется в конце гаструляции и обусловлена движением клеток хордомезодермы к головному концу. В результате движения возбуждаются клетки эктодермы и начинается из них формирование нервной пластинки. Вторичная индукция обусловлена самим развивающимся мозгом.
2. Регуляция гормонами и нейротрансмиттерами (серотонином, дофамином, норадреналином, ацетилхолином, опиатами и др.) начинается с первых дроблений яйцеклетки, ранних межклеточных взаимодействий, морфогенетических трансформаций и продолжается в течение всей жизни индивида.
3. Пролиферация (образование, размножение и расселение клеток) как ответ на первичную индукцию и как основа морфогенеза нервной системы, происходящая под управлением трансмиттеров и гормонов.
4. Миграция клеток в разные периоды развития характерна для многих отделов нервной системы, особенно вегетативной.
5. Дифференцировка нейронов и глиальных клеток включает структурное и функциональное созревание под регулирующим трофическим влиянием гормонов, нейротрансмиттеров и нейротрофинов.
6. Формирование специфических связей между нейронами есть показатель активного созревания.
7. Стабилизация или элиминация межнейронных связей наступает в конце созревания мозга. Не вступившие в связи нейроны погибают.
8. Развитие интегрирующей, координирующей и субординационной функций, что позволяет зародышу и новорожденному осуществление самостоятельной жизнедеятельности.

У 4-х недельных эмбрионов головной отдел нервной трубки состоит из мозговых пузырей: переднего — прозэнцефалон, среднего — мезэнцефалон, заднего – метэнцефалон, отделенных друг от друга небольшими сужениями. В конце 4-ой недели появляются первые признаки деления переднего пузыря на два, из которых возникнут конечный и промежуточный мозг. Вначале 5-ой недели разделяется задний пузырь для образования заднего и продолговатого мозга. Из непарного среднего пузыря формируется средний мозг.

Из-за неравномерности роста развивающегося мозга появляются в пузырях сагиттальные изгибы, ориентированные выпуклостью в дорсальную сторону (первые два) и вентральную — третий:

1. теменной изгиб — самый ранний, возникает в области среднемозгового пузыря, отделяя средний мозг от промежуточного и конечного;
2. затылочный изгиб в заднем пузыре отделяет спинной мозг от головного;
3. третий изгиб — мостовой — располагается между первыми двумя и делит задний пузырь на продолговатый и задний мозг.

Задний пузырь более интенсивно растет в вентральном направлении. Его полость превращается в IV желудочек с тонкой верхней стенкой из эпендимных клеток и толстым дном в виде ромбовидной ямки. Из заднего пузыря развиваются мост, мозжечок, продолговатый мозг с общей полостью в виде четвертого желудочка.

Стенки среднемозгового пузыря растут в стороны более равномерно, образуя из вентральных отделов ножки мозга, из дорсальных пластинку крыши среднего мозга. Полость пузыря суживается, превращаясь в водопровод.

Самые сложные изменения происходят с передним пузырем. Из его заднего отдела формируется промежуточный мозг. Вначале за счет пролиферации плащевого слоя утолщаются дорсо-латеральные стенки пузыря и возникают зрительные бугры, превращая полость будущего III желудочка в щелевидное пространство. Из вентролатеральных стенок появляются глазные пузырьки, из которых возникнет сетчатая оболочка глаза. В дорсальной стенке появляется слепой вырост эпендимы — будущий эпифиз. В нижней стенке выпячивание превращается в серый бугор и воронку, которая соединяется с формирующимся из эктодермы ротовой бухты (карман Ратке) гипофизом.

В непарной, передней части прозэнцефалона на ранних стадиях появляются правый и левый пузыри, разделенные перегородкой. Полости пузырей превращаются в боковые желудочки: левый – в первый желудочек, правый – во второй. В последующем они через межжелудочковые отверстия соединяются с третьим желудочком. Очень интенсивный рост стенок правого и левого пузырей превращает их в полушария конечного мозга, которые накрывают промежуточный и средний мозг. На внутренней поверхности нижних стенок правого и левого конечных пузырей образуется утолщение для развития базальных ядер. Из передней стенки возникают мозолистое тело и спайки.

Внешняя поверхность пузырей поначалу гладкая, но она тоже растет неравномерно. С 16-й недели появляются глубокие борозды (латеральная и др.), которые отделяют доли. Позднее в долях формируются мелкие борозды и невысокие извилины. Перед рождением в конечном мозге сформированы только основные борозды и извилины. После рождения нарастает глубина борозд и выпуклость извилин, появляется множество мелких, непостоянных бороздок и извилин, что и определяет индивидуальное многообразие вариантов и сложность рельефа мозга у каждого человека.

Наибольшая интенсивность размножения и расселения невробластов приходится на 10-18 недели плодного периода. К рождению заканчивают дифференцировку 25% нейронов, к 6-ти месяцам — 66%, к концу 1 года жизни — 90-95%.

У новорожденных масса головного мозга составляет у мальчиков: 340-430 г, у девочек: 330-370 г, от массы тела — это 12-13% или в соотношении 1:8.

В первый год жизни масса головного мозга удваивается, в 3-4 года – утраивается. Потом происходит до 20-29 лет медленное, постепенное и равномерное нарастание массы в среднем до 1355 г для мужчин и до 1220 г для женщин с индивидуальными колебаниями в пределах 150-500 г. Масса мозга у взрослых составляет 2,5-3 % от массы тела или находится в соотношении 1:40. Во взрослом мозге присутствуют стволовые клетки, из которых на протяжении всей жизни образуются предшественники различных нейронов и нейроглиальных клеток, которые расселяются по различным зонам и после пролиферации и дифференцировки интегрируются в работающие системы.

Мозговой ствол новорожденных имеет 10-10,5 г, что составляет 2,7% от массы тела, у взрослых — 2 %. Начальная масса мозжечка 20 г (5,4 % от массы тела), к 5-ти месяцам грудного периода увеличивается вдвое, к 1-му году — вчетверо, в основном, за счет роста полушарий.

В полушариях конечного мозга новорожденных присутствуют только основные борозды и извилины. Проекция их на череп значительно отличается от таковой у взрослых. К 8-ми годам структура коры становится такой же, как у взрослых. В процессе дальнейшего развития нарастает глубина борозд, высота извилин; появляются многочисленные, дополнительные бороздки и извилины.

Нервная высшая деятельность человека по И.П.Павлову складывается благодаря синтезу наследственных факторов и условий воспитания, образования и трудовой деятельности. Становление умственных способностей на 50 % происходит в первые 4 года, на 30 % — в 5-8 лет, на 20 % — в 9-17 лет. Человеческий мозг за жизнь средней продолжительности способен усвоить и переработать 10 квадриллионов бит информации.

Различные расовые теории базируются на преимуществе духовном, физическом, идеологическом одних людей над другими. Отсюда заявления о "богом избранном народе" и особой ментальности, о высших арийских расах, призванных управлять миром, и низших расах, подчиняющимся им. Подобные теории обслуживают политику фашизма, колониализма, расовой сегрегации и геноцида.

Однако, хорошо известно, что расы произошли от одного общего предка (декларация ЮНЕСКО, 1951г.) и каждая из них в своем развитии создавала в разные периоды времени высокоразвитые государства с огромными достижениями цивилизации (древние Греция и Рим, древний Египет, империя инков и многие др.), которые имели свои взлеты и падения.

Утверждения расистов о своих преимуществах просто не состоятельны, потому что:

вариации борозд, извилин, цито- и миелоархитектоники мозга одинаково характерны для представителей всех рас и не влияют решающим образом на характер психики, интеллекта человека;

масса мозга колеблется в широких пределах, но можно встретить идиота с массой в 900 г или 2000 г и в равной степени гения с такими же колебаниями массы мозга независимо от расовой принадлежности;

смешение рас приводит к появлению более жизнестойких и умных людей и в меньшей степени идиотов;

индивидуальная изменчивость массы головного мозга не связана с состоянием умственной деятельности; И.С. Тургенев имел мозг в 2012 г, А. Франс — 1017 г, но оба стали выдающимися писателями.

Серое и белое на вещество на срезах полушарий мозга (базальные ядра, расположение и функциональное значение нервных пучков во внутренней капсуле).

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

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

Масса мозга

Масса человеческого мозга колеблется от 1000 до более чем 2000 граммов, что в среднем составляет приблизительно 2 % массы тела. Мозг мужчин имеет массу в среднем на 100-150 граммов больше, чем мозг женщин, однако статистической разницы между соотношением размера тела и мозга у взрослых мужчин и женщин не обнаружено . 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. Поэтому прямой зависимости между массой мозга и умственными способностями отдельного индивида нет.

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 [кто? ] , однако, предостерегает от использования этих исследований для обоснования вывода о низких умственных способностях некоторых этнических групп (таких как австралийские аборигены), у которых средний размер мозга меньше . Ряд исследований указывает, что размер мозга, почти полностью зависящий от генетических факторов, не может объяснить бо́льшую часть различий в коэффициенте интеллекта . В качестве аргумента, исследователи из Университета Амстердама указывают на существенную разницу в культурном уровне между цивилизациями Месопотамии и Древнего Египта и их сегодняшними потомками на территории Ирака и современного Египта .

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.

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:

• полушария большого мозга;
• мозжечок;
• ствол мозга.

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.

Структурные части мозга

Продолговатый мозг

В то же время, несмотря на существование отличий в анатомо-морфологической структуре мозга женщин и мужчин, не наблюдается каких-либо решающих признаков или их комбинаций, позволяющих говорить о специфически «мужском» или специфически «женском» мозге . Есть особенности мозга, чаще встречающиеся среди женщин, а есть - чаще наблюдающиеся у мужчин, однако и те, и другие могут проявляться и у противоположного пола, и каких-либо устойчивых ансамблей такого рода признаков практически не наблюдается.

Развитие головного мозга

Пренатальное развитие

Развитие, происходящее в период до рождения, внутриутробное развитие плода. В пренатальный период происходит интенсивное физиологическое развитие мозга, его сенсорных и эффекторных систем.

Натальное состояние

Дифференциация систем коры головного мозга происходит постепенно, что приводит к неравномерному созреванию отдельных структур мозга.

При рождении у ребенка практически сформированы подкорковые образования и близки к конечной стадии созревания проекционные области мозга, в которых заканчиваются нервные связи, идущие от рецепторов разных органов чувств (анализаторных систем), и берут начало моторные проводящие пути .

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) .

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.

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 .

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.

Таким образом, каждый из трёх функциональных блоков мозга достигает полной зрелости в разные сроки и созревание идет в последовательности от первого к третьему блоку. Это путь снизу вверх - от нижележащих образований к вышележащим, от подкорковых структур к первичным полям, от первичных полей к ассоциативным. Повреждение при формировании какого-либо из этих уровней может приводить к отклонениям в созревании следующего в силу отсутствия стимулирующих воздействий от нижележащего поврежденного уровня .

Мозг с точки зрения кибернетики

Американские учёные попытались сравнить человеческий мозг с жестким диском компьютера и подсчитали, что человеческая память способна содержать в себе около 1 миллиона гигабайт (или 1 петабайт) (например, поисковая система Google обрабатывает ежедневно около 24 петабайт данных). Если учесть, что для обработки такого большого массива информации мозг человека тратит только 20 ватт энергии, его можно назвать самым эффективным вычислительным устройством на Земле .

Примечания

1. Frederico A.C. Azevedo, Ludmila R.B. Carvalho, Lea T. Grinberg, José Marcelo Farfel, Renata E.L. Ferretti. Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain (англ.) // The Journal of Comparative Neurology. - 2009-04-10. - Vol. 513 , iss. 5 . - P. 532-541 . - DOI :10.1002/cne.21974 .
2. Williams R. W. , Herrup K. The control of neuron number. (англ.) // Annual review of neuroscience. - 1988. - Vol. 11. - P. 423-453. - DOI :10.1146/annurev.ne.11.030188.002231 . - PMID 3284447 . [исправить]
3. Azevedo F. A. , Carvalho L. R. , Grinberg L. T. , Farfel J. M. , Ferretti R. E. , Leite R. E. , Jacob Filho W. , Lent R. , Herculano-Houzel S. Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain. (англ.) // The Journal of comparative neurology. - 2009. - Vol. 513, no. 5 . - P. 532-541. - DOI :10.1002/cne.21974 . - PMID 19226510 . [исправить]
4. Евгения Самохина «Прожигатель» энергии // Наука и жизнь . - 2017. - № 4. - С. 22-25. - URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/31009/
5. Ho, KC; Roessmann, U; Straumfjord, JV; Monroe, G. Analysis of brain weight. I. Adult brain weight in relation to sex, race, and age (англ.) // Archives of pathology & laboratory medicine (англ.) русск. : journal. - 1980. - Vol. 104 , no. 12 . - P. 635-639 . - PMID 6893659 .
6. Paul Brouardel. Procès-verbal de l"autopsie de Mr. Yvan Tourgueneff. - Paris, 1883.
7. W. Ceelen, D. Creytens, L. Michel. The Cancer Diagnosis, Surgery and Cause of Death of Ivan Turgenev (1818-1883) (англ.) // Acta chirurgica Belgica: journal. - 2015. - Vol. 115 , no. 3 . - P. 241-246 . - DOI :10.1080/00015458.2015.11681106 .
8. Guillaume-Louis, Dubreuil-Chambardel. Le cerveau d"Anatole France (неопр.) // Bulletin de l"Académie nationale de médecine. - 1927. - Т. 98 . - С. 328-336 .
9. Elliott G. F. S. Prehistoriuc Man and His Story . - 1915. - P. 72.
10. Кузина С., Савельев С. От веса мозга зависит вес в обществе (неопр.) . Наука: тайны мозга . Комсомольская правда (22 июля 2010). Дата обращения 11 октября 2014.
11. Neuroanatomical Correlates of Intelligence
12. Intelligence and brain size in 100 postmortem brains: sex, lateralization and age factors. Witelson S.F., Beresh H., Kigar D.L. Brain. 2006 Feb;129(Pt 2):386-98.
13. Размер мозга и интеллект человека (из книги Р.Линна «Расы. Народы. Интеллект»)
14. Hunt, Earl; Carlson, Jerry. Considerations relating to the study of group differences in intelligence (англ.) // Perspectives on Psychological Science (англ.) русск. : journal. - 2007. - Vol. 2 , no. 2 . - P. 194-213 . - DOI :10.1111/j.1745-6916.2007.00037.x .
15. Brody, Nathan. Jensen"s Genetic Interpretation of Racial Differences in Intelligence: Critical Evaluation // The Scientific Study of General Intelligence: Tribute to Arthur Jensen. - Elsevier Science, 2003. - P. 397–410.
16. Why national IQs do not support evolutionary theories of intelligence (англ.) // Personality and Individual Differences (англ.) русск. : journal. - 2010. - January (vol. 48 , no. 2 ). - P. 91-96 . - DOI :10.1016/j.paid.2009.05.028 .
17. Wicherts, Jelte M.; Borsboom, Denny; Dolan, Conor V. Evolution, brain size, and the national IQ of peoples around 3000 years B.C (англ.) //

Развитие головного мозга происходит из нервной трубки, а точнее из ростральной её части. Примерно 95% головного мозга это производная крыловидной пластинки. Для развития нервной ткани головного мозга необходимы матричные клетки, которые располагаются в желудочках мозга, а именно в эпендимном их слое. Эти клетки являются стволовыми клетками. Происходит интенсивное деление данных леток путем митоза и их миграция за границы эпендимного слоя. В этот период данные клетки разделяются на нейробласты, в последствии дающие нейроны и глиобласты, в последствии дающие клетки глии. Некоторое количество клеток не перемещается и образует эпендимный слой желудочков мозга.

Эмбриональное развитие головного мозга происходит на дорсальный стороне зародыша из наружного зародышевого листка. В данной части зародыша происходит формирование нервной трубки, которая утолщается в области головы. Далее развитие головного мозга проходит через несколько стадий: стадия трёх мозговых пузырей, стадия пяти мозговых пузырей. В начале четвёртой недели внутриутробного развития происходит формирование трёх пузырей из рострального конца нервной трубки: передний мозг, средний мозг и ромбовидный мозг (первичный задний мозг), в этом заключается стадия трёх мозговых пузырей. В период стадии пяти мозговых пузырей, которая начинается в начале девятой недели внутриутробного развития, происходит деление переднего мозга на конечный и промежуточный мозг. При этом средний мозг сохраняется, а ромбовидный мозг делится на задний мозг и продолговатый мозг.

В период с третьей по седьмую неделю внутриутробного развития в головном мозге формируется три изгиба: среднемозговой изгиб и мостовой изгиб, которые формируются одновременно и в одном направлении, после чего в противоположном направлении формируется шейный изгиб. В результате чего происходит зигзагообразное складывание линейного головного мозга. Во время роста происходит неравномерный рост стенок мозговых пузырей. В некоторых местах они утолщаются, а в некоторых остаются тонкими и проникают в полость пузыря, образуя сосудистые сплетения желудочков.

Мозговые желудочки, а также центральный канал головного мозга представляют собой остатки мозговых пузырей и нервной трубки. В ходе развития мозга каждый из пяти мозговых пузырей формирует свой отдел мозга. В мозге в результате этого развития выделяют пять его отделов: продолговатый отдел, задний отдел, средний отдел, промежуточный отдел и конечный мозг.

Следует отметить, что в эволюции передний мозг является более новым образованием чем средний и задний мозг. Это наложило свой отпечаток и на внутриутробное развитие мозга, когда сначала развивается задний мозг, затем средний и только потом передний.

Уже после рождения и до совершеннолетия в мозгу происходит усложнение нейронных связей.

Развитие головного мозга после рождения

После рождения у младенца сформированы полушария мозга и имеются извилины коры. С дальнейшим ростом происходят изменения формы, высоты и глубины извилин и борозд. После рождения наиболее развита височная доля, но по мере развития и роста в данной области происходит перестройка клеточной структуры.

К шестимесячному возрасту ребёнка обонятельная и гиппокамповая извилины смещаются медиально из-за роста височной доли на стыке с затылочной и теменной долями. На данном этапе развития верхняя височная извилина ещё не развита, борозды височной доли имеют малую глубину и заметно фрагментированы. Эти борозды нормальной формируются только к семи годам жизни.

Затылочная доля мозга по отношению к полушариям имеет малый размер, но не смотря на это имеет все извилины и борозды. Следует отметить, что у новорожденных теменной-затылочная и шпорная борозды выходят на латеральную часть поверхности полушария.

В нижней лобной и в нижнетеменной бороздах наблюдаются активные изменения ввиду образования множества мелких борозд. Примерно к 5-7 годам у ребёнка лобная доля мозга развивается до такой степени, что начинает прикрывать островок мозга. Это происходит когда окончательно развиваются речевые и двигательные функции.

В течении первого года жизни в центральных задней и передней извилинах происходит образование дополнительных глубоких борозд первого и второго порядка, а также происходит разобщение межтеменной борозды и постцентральной борозды.

ВВЕДЕНИЕ

Некоторые из современных наук имеют вполне законченный вид, другие интенсивно развиваются или только становятся. Это вполне понятно, так как наука эволюционирует, как и природа, которую она изучает. Одной из перспективных областей естествознания является изучение человеческого мозга и связи психических процессов с физиологическими.

При рождении мозг является самым недифференцированным органом тела. Важно знать, что мозг не функционирует «правильным образом» до тех пор, пока его развитие не «завершилось». Однако мозг никогда не становится «завершенным», так как он продолжает реинтегрировать себя. Пластичность мозга, то есть его чувствительность к влиянию окружающей среды, является характеристикой, в особенности присущей человеческому мозгу.

Изучение высшей нервной деятельности возможно физическими, химическими методами, гипнозом и т. п. Среди тем, интересных с естественнонаучной точки зрения можно выделить:

1) непосредственное воздействие на мозговые центры;

2) опыты с наркотиками (ЛСД, в особенности);

3) кодирование поведения на расстоянии.

Целью моей работы является изучение основных вопросов развития мозга, а также рассмотрение основных психических свойств человека.

Для выполнения работы выделяются следующие задачи:

- Рассмотрение развития мозга человека;

- Изучение психических свойств человека (темперамент, способности, мотивации, характер).

Для написания работы были изучены и проанализированы различные учебные источники. Предпочтение отдавалось следующим авторам: Горелову А.А., Грушевицкой Т.Г., Садохину А.П., Успенскому П.Д., Маклакову А.Г.

Развитие мозга человека

Головной мозг - это та часть нервной системы, которая эволюционно возникла на основе развития дистантных рецепторных органов.

Цель изучения мозга - понять механизмы поведения и научиться ими управлять. Знания о процессах, происходящих в мозгу, необходимы для лучшего использования умственных способностей и достижения психологического комфорта.

Что же знает естествознание о деятельности мозга? Еще в прошлом веке выдающийся русский физиолог Сеченов писал, что физиология располагает данными о родстве психических явлений с нервными процессами в теле. Благодаря Павлову, физиологическому изучению головного мозга стало доступно все, включая сознание и память. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций.,М.: Центр, 1998. - с. 156.

Мозг рассматривается как центр управления, состоящий из нейронов, проводящих путей и синапсов (в мозгу человека 10 связанных между собой нейронов).

Исследование мозга

Кора головного мозга и подкорковых структур связана с внешними психическими функциями, с мышлением и сознанием человека. Именно через нервы, выходящие из головного и спинного мозга, связана центральная нервная система со всеми органами и тканями. Нервы несут информацию, поступающую из внешней среды в мозг, и приводят ее в обратном направлении к частям и органам.

Ныне существуют технические возможности экспериментального исследования мозга. На это нацелен метод электрического раздражения, посредством которого изучаются отделы мозга, ответственные за память, решение задач, распознавание образов и т. п., причем воздействие может быть дистанционным. Можно искусственно вызывать мысли и эмоции - вражды, страха, тревоги, наслаждения, иллюзию узнавания, галлюцинации, навязчивые идеи. Современная техника может в буквальном смысле сделать человека счастливым, воздействуя непосредственно на центры удовольствия в мозгу.

Исследования показали, что:

1) Ни один поведенческий акт невозможен без возникновения на клеточном уровне отрицательных потенциалов, которые сопровождаются электрическими и химическими изменениями и деполяризацией мембраны;

2) Процессы в мозгу могут быть двух видов: возбуждающие и тормозящие;

3) Память подобна звеньям цепи и можно, потянув за одну, вытянуть очень много;

4) Так называемая психическая энергия представляет собой сумму физиологической активности мозга и получаемой извне информации;

5) Роль воли сводится к тому, чтобы привести в действие уже сложившиеся механизмы.

Особую роль в головном мозге играют левое и правое полушарие, а также их основные доли: лобная, теменная, затылочная и височная. И.П. Павловым впервые введено понятие анализатора на основе комплекса мозговых и других органических структур, участвующих в восприятии, переработке и хранении информации. Он выделил относительно автономную органическую систему, которая обеспечивает переработку специфической информации на всех уровнях ее прохождения через центральную нервную систему. Маклаков А.Г. Общая психология: СПб.: Питер 2002.- с. 38.

К достижениям нейрофизиологии можно отнести и обнаружение асимметрии в функционировании головного мозга. Профессор Калифорнийского технологического института Р. Сперри в начале 50-х годов доказал функциональное различие полушарий мозга при почти полной идентичности анатомии. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций.. - М.: Центр, 1998. - с. 157.

Левое полушарие - аналитическое, рациональное, последовательно действующее, более агрессивное, активное, ведущее, управляющее двигательной системой.

Правое - синтетическое, целостное, интуитивное; не может выразить себя в речи, но управляет зрением и распознаванием форм. Павлов говорил, что всех людей можно разделить на художников и мыслителей. У первых, стало быть, доминирует правое, у вторых - левое полушарие.

Более ясное представление о механизмах центральной нервной системы позволяет решать проблему стресса. Стресс - понятие, характеризующее, по Г. Селье, скорость изнашивания человеческого организма, и связан с деятельностью неспецифического защитного механизма, увеличивающего сопротивляемость к внешним факторам.

Синдром стресса проходит три стадии:

1) «реакция тревоги», во время которой мобилизуются защитные силы;

2) «стадия устойчивости», отражающая полную адаптацию к стрессору;

«стадия истощения», которая неумолимо наступает, когда стрессор оказывается достаточно силен и действует достаточно долгое время, поскольку «адаптационная энергия», или приспособляемость живого существа всегда конечна».

Многое в деятельности мозга остается неясным. Электрическое раздражение двигательной зоны коры головного мозга не способно вызвать точных и ловких движений, присущих человеку, и стало быть существуют более тонкие и сложные механизмы, ответственные за движение. Отсутствует убедительная физико-химическая модель сознания, и стало быть неизвестно, что такое сознание как функциональная сущность и что такое мысль как продукт сознания. Можно лишь заключить, что сознание - результат особой организации, сложность которой создает новые, так называемые эмерджентные свойства, которых нет у составных частей.

Спорен вопрос о начале сознания. Согласно одной из точек зрения, до рождения существует план сознания, а не готовое сознание. «Развитие мозга, - считает X. Дельгадо, - определяет отношение индивидуума к окружающему еще до того, как индивидуум становится способным воспринимать сенсорную информацию об окружающем. Следовательно, инициатива остается за организмом». Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций.,М.: Центр, 1998. - с. 158.

Существует так называемое «опережающее морфологическое созревание»: еще до рождения в темноте веки поднимаются и опускаются. Но новорожденные лишены сознания и лишь приобретенный опыт ведет к узнаванию предметов.

Реакции новорожденных столь примитивны, что их вряд ли можно рассматривать как признаки сознания. Да и мозга при рождении еще полностью нет. Стало быть, человек по сравнению с другими животными рождается менее развитым и ему требуется определенный постнатальный период роста. Инстинктивная деятельность может существовать даже при отсутствии опыта, психическая - никогда.

Важно отметить, что большое влияние функционирование руки оказало на развитие мозга. У руки как развивающегося специализированного органа должно было формироваться и представительство в головном мозгу. Это послужило причиной не только увеличения массы мозга, но и усложнения его структуры.

Недостаточность сенсорного притока отрицательно влияет на физиологическое развитие ребенка. Способность понимать видимое не является врожденным свойством мозга. Мышление не развивается само по себе. Формирование личности, по Пиаже, заканчивается в три года, но деятельность мозга зависит от сенсорной информации в течение всей жизни. «Животными и людям нужна новизна и непрерывный поток разнообразных раздражителей из внешней среды». Уменьшение поступления сенсорной информации, как показали эксперименты, приводит к возникновению через несколько часов галлюцинаций и бреда.

Вопрос о том, насколько непрерывный сенсорный поток определяет сознание человека, столь же сложен, как и вопрос о соотношении интеллекта и чувств. Еще Спиноза считал, что «человеческая свобода, обладанием которой все хвалятся», не отличается от возможностей камня, который «получает определенное количество движения от какой-нибудь внешней причины». Эту точку зрения пытаются обосновать современные бихевиористы. То, что сознание может резко меняться под влиянием внешних причин (причем и в сторону усиления предвидения и образования новых свойств и способностей), доказывает поведение людей, получивших тяжелые травмы черепа. Косвенное (например, средствами рекламы) и прямое (оперативное) воздействие на сознание приводит к кодированию.

Три направления нейрофизиологии привлекают наибольший интерес:

1) влияние на сознание посредствами раздражения определенных центров мозга с помощью психотропных и иных средств;

2) оперативное и медикаментозное кодирование;

3) изучение необычных свойств сознания и их влияния на социум. Эти важные, но опасные направления исследований зачастую засекречиваются.

Строение мозга

Головной мозг, encephalon (cerebrum), с окружающими его оболочками находится в полости мозгового черепа. Выпуклая верхнелатеральная поверхность головного мозга по форме соответствует внутренней вогнутой поверхности свода черепа. Нижняя поверхность - основание головного мозга, имеет сложный рельеф, соответствующий черепным ямкам внутреннего основания черепа. Анатомия человека: Учебник. / Р.П. Самусев, Ю.М. Селин. - М.: Медицина, 1990. - с. 376.

Масса мозга взрослого человека колеблется от 1100 до 2000 г. На протяжении от 20 до 60 лет масса и объем остаются максимальными и постоянными для каждого данного индивидуума (масса мозга в среднем у мужчин 1394 г, у женщин - 1245 г), а после 60 лет они несколько уменьшаются.

При осмотре препарата головного мозга хорошо заметны три его наиболее крупные составные части. Это парные полушария большого мозга, мозжечок и мозговой ствол.

Полушария большого мозга у взрослого человека - это наиболее сильно развитая, самая крупная и функционально наиболее важная часть ЦНС. Отделы полушарий прикрывают собой все остальные части головного мозга. Правое и левое полушария отделены друг от друга глубокой продольной щелью большого мозга, достигающей большой спайки мозга, или мозолистого тела.

мозг психика темперамент характер

Самая большая загадка для ученых - не безграничность космоса или образование Земли, а человеческий мозг. Его возможности превышают способности любого современного компьютера. Мышление, прогнозирование и планирование, эмоции и чувства, наконец, сознание — все эти присущие человеку процессы, так или иначе, протекают в пределах небольшого пространства черепной коробки. Работа человеческого мозга и ее изучение связаны гораздо сильнее, чем любые другие объекты и способы исследования. В данном случае они практически совпадают. Мозг человека изучается при помощи мозга человека. Возможность понять протекающие в голове процессы фактически зависит от способностей «мыслительной машины» познавать саму себя.

Структура

Сегодня довольно много известно о строении головного мозга. Он состоит из двух полушарий, напоминающих половинки грецкого ореха, покрытых тонкой серой оболочкой. Это кора больших полушарий. Каждая из половинок условно поделена на несколько долей. Самые древние в эволюционном плане отделы мозга, лимбическая система и ствол, находятся под мозолистым телом, соединяющим два полушария.

Человеческий мозг состоит из клеток нескольких разновидностей. Большая часть из них — это глиальные клетки. Они выполняют функцию соединения остальных элементов в единое целое, а также принимают участие в усилении и синхронизации электрической активности. Примерно десятая часть клеток мозга — это нейроны различных форм. Они передают и принимают электрические импульсы при помощи отростков: длинных аксонов, транслирующих информацию от тела нейрона дальше, и коротких дендритов, принимающих сигнал от других клеток. Соприкасающиеся аксоны и дендриты образуют синапсы, места передачи информации. Длинный отросток выделяет в полость синапса нейромедиатор, химическое вещество, влияющее на работу клетки, оно попадает на дендрит и приводит к торможению или возбуждению нейрона. Сигнал передается по всем связанным клеткам. В результате очень быстро возбуждается или тормозится работа большого числа нейронов.

Некоторые особенности развития

Человеческий мозг, как и любой другой орган тела, проходит определенные стадии своего формирования. Ребенок появляется на свет, так сказать, не в полной боевой готовности: процесс развития мозга на этом не завершается. Наиболее активные его отделы в этот период находятся в древних структурах, отвечающих за рефлексы и инстинкты. Кора функционирует хуже, поскольку состоит из большого числа незрелых нейронов. С возрастом человеческий головной мозг утрачивает часть из этих клеток, зато приобретает множество прочных и упорядоченных связей между оставшимися. Погибают «лишние» нейроны, не нашедшие себе места в образовавшихся структурах. На сколько работает человеческий мозг, по-видимому, зависит от качества связей, а не от количества клеток.

Распространенный миф

Понимание особенностей развития головного мозга помогает определить несоответствие реальности некоторых привычных представлений о работе этого органа. Бытует мнение, что человеческий мозг работает на процентов 90-95 меньше, чем может, то есть используется примерно его десятая часть, а остальная таинственно дремлет. Если перечитать вышеизложенное, становится понятно, что не использующиеся нейроны не могут долго существовать — они погибают. Скорее всего, подобная ошибка — результат бытовавших некоторое время назад представлений, что работают только те нейроны, которые передают импульс. Однако в единицу времени в подобном состоянии находится лишь некоторые клетки, связанные с необходимыми сейчас человеку действиями: движением, речью, мышлением. Спустя несколько минут или часов им на смену приходят другие, ранее «молчавшие».

Таким образом, в течение определенного времени в работе тела участвует весь мозг, сначала одними своими частями, затем другими. Одновременная активация всех нейронов, которая подразумевает столь желанную многими 100% работу мозга, может привести к своеобразному короткому замыканию: человек будет галлюцинировать, испытывать боль и все возможные ощущения, содрогаться всем телом.

Связи

Получается, нельзя говорить, что какая-то часть мозга не работает. Однако способности человеческого мозга используются, действительно, не полностью. Дело, правда, не в «спящих» нейронах, а в количестве и качестве связей между клетками. Любое повторяющееся действие, ощущение или мысль закрепляются на уровне нейронов. Чем больше повторений, тем прочнее связь. Соответственно, более полноценное использование мозга предполагает построение новых связей. На этом построено обучение. Детский мозг еще не имеет стойких связей, они формируются и закрепляются в процессе знакомства ребенка с миром. С возрастом внести изменения в сложившуюся структуру становится все сложнее, поэтому дети легче обучаются. Тем не менее, при желании развить способности человеческого мозга можно в любом возрасте.

Невероятно, но факт

Способность образовывать новые связи и переобучаться дает поразительные результаты. Известны случаи, когда она преодолевала все грани возможного. Человеческий мозг — структура нелинейная. Со всей определенностью в нем нельзя выделить зоны, которые выполняют одну конкретную функцию и никакую больше. Более того, при необходимости части головного мозга могут брать на себя «обязанности» травмированных зон.

Так произошло с Говардом Рокетом, в результате инсульта обреченным на инвалидное кресло. Он не пожелал сдаваться и с помощью ряда упражнений пытался разрабатывать парализованные руку и ногу. В результате каждодневного упорного труда через 12 лет он смог не только нормально ходить, но и танцевать. Его головной мозг очень медленно и постепенно перенастроился таким образом, чтобы непострадавшие его части смогли выполнять функции, необходимые для нормального движения.

Паранормальные способности

Пластичность головного мозга - не единственная его особенность, поражающая ученых. Нейробиологи не обходят своим вниманием и такие явления, как телепатия или ясновидение. В лабораториях ставятся эксперименты, призванные доказать или опровергнуть возможность таких способностей. Исследования американских и английских ученых дают интересные результаты, позволяющие предположить, что их существование - не миф. Однако окончательного решения нейробиологи пока не вынесли: для официальной науки по-прежнему есть определенные грани возможного, человеческий мозг через них переступить, как считается, не может.

Работа над собой

В детстве по мере отмирания не нашедших себе «места» нейронов исчезает способность помнить все и сразу. Так называемая эйдетическая память встречается у малышей достаточно часто, у взрослых — это крайне редкий феномен. Однако человеческий мозг представляет собой орган и, как любая другая часть тела, он поддается тренировке. А значит, можно и память улучшить, и интеллект подтянуть, и творческое мышление развить. Важно только помнить, что развитие человеческого мозга — дело не одного дня. Тренировки должны быть регулярными независимо от поставленных целей.

Непривычно

Новые связи образуются в тот момент, когда человек делает что-то не как обычно. Простейший пример: на работу можно добраться несколькими путями, но по привычке мы всегда выбираем один и тот же. Задача — выбирать каждый день новую дорогу. Это элементарное действие принесет плоды: мозг будет вынужден не только определять путь, но и регистрировать новые визуальные сигналы, идущие от неизвестных ранее улиц и домов.

В число подобных тренировок можно отнести и использование левой руки там, где привычна правая (и наоборот, для левшей). Писать, печатать, держать мышку так неудобно, зато, как показывают эксперименты, уже спустя месяц таких тренировок значительно усилится творческое мышление и фантазия.

Чтение

О пользе книг нам говорят с самого детства. И это не пустые слова: чтение способствует повышению активности мозга в противоположность просмотру телевизора. Книги помогают развиваться фантазии. Под стать им действуют кроссворды, ребусы, игры на логику, шахматы. Они стимулируют мышление, заставляют нас пользоваться теми возможностями головного мозга, которые обычно не востребованы.

Физические упражнения

На сколько работает человеческий мозг, на всю мощность или нет, зависит и от нагрузки на все тело. Доказано, что физические тренировки за счет обогащения крови кислородом положительно сказываются на активности мозга. Кроме того, удовольствие, которое получает тело в процессе регулярных упражнений, улучшает общее состояние и настроение.

Существует большое число способов повысить активность головного мозга. Среди них есть и специально разработанные, и крайне простые, к которым мы, сами того не зная, прибегаем каждый день. Главное — это последовательность и регулярность. Если сделать каждое упражнение по разу, существенного эффекта не последует. Ощущение дискомфорта, возникающее вначале - не повод бросать, а сигнал, что это упражнение заставляет мозг работать.