Головной мозг (лат. cerebrum) — часть центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых, ее головной конец; у позвоночных находится внутри черепа. В анатомической номенклатуре позвоночных, в том числе человека, мозг в целом чаще всего обозначается как encephalon — латинизированная форма греческого слова; изначально латинское cerebrum стало синонимом большого мозга(telencephalon). Головной мозг — центральный орган нервной системы. Говорить о наличии головного мозга в строгом смысле можно только применительно к позвоночным, начиная с рыб. Однако, несколько вольно этот термин используют для обозначения аналогичных структур высокоорганизованных беспозвоночных — так, например, у насекомых «головным мозгом» называют иногда скопление ганглиев окологлоточного нервного кольца. . При описании более примитивных организмов говорят о головных ганглиях, а не о мозге. Наиболее крупные размеры имеет головной мозг млекопитающих отрядов китообразные, хоботные, приматы. Наиболее сложным и функциональным мозгом можно считать мозг человека. Головной мозг заключен в надежную оболочку черепа. Кроме того, он покрыт оболочками (лат.meninges) из соединительной ткани—твёрдой (лат. dura mater) и мягкой (лат. pia mater), между которыми расположена сосудистая, или паутинная (лат.arachnoidea) оболочка. Воспаление мозговых оболочек называется менингитом (соответственно трём оболочкам — пахименингит, лептоменингит и арахноидит). Между оболочками и поверхностью головного и спинного мозга расположена цереброспинальная (часто её называют спинномозговая) жидкость — ликвор (лат. liquor). Цереброспинальная жидкость также содержится в желудочках головного мозга. Избыток этой жидкости называется гидроцефалией. Гидроцефалия бывает врождённой (чаще), встречается у новорожденных детей, и приобретённой. Головной мозг высших позвоночных организмов состоит из ряда структур: коры больших полушарий, базальных ганглиев, таламуса, мозжечка, ствола мозга. Эти структуры соединены между собой нервными волокнами (проводящие пути). Часть мозга, состоящая преимущественно из клеток, называется серым веществом, из нервных волокон — белым веществом. Белый цвет — это цвет миелина, вещества, покрывающего волокна. Демиелинизация волокон приводит к тяжелым нарушениям (в спинном мозге — амиотрофический боковой склероз, в головном — рассеянный склероз). Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции. (Можно считать, что нейроны являются паренхимой мозга, а глиальные клетки стромой). Нейроны делятся на возбуждающие (то есть активирующие разряды других нейронов) и тормозные (препятствующие возбуждению других нейронов). Коммуникация между нейронами происходит посредством синаптической передачи. Каждый нейрон имеет длинный отросток, называемый аксоном, по которому он передает импульсы другим нейронам. Аксон разветвляется и в месте контакта с другими нейронами образует синапсы — на теле нейронов и дендритах (коротких отростках). Значительно реже встречаются аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы. Таким образом, один нейрон принимает сигналы от многих нейронов и в свою очередь посылает импульсы ко многим другим. В большинстве синапсов передача сигнала осуществляется химическим путем — посредством нейромедиаторов. Медиаторы действуют на постсинаптические клетки, связываясь с мембранными рецепторами, для которых они являются специфическими лигандами. Рецепторы могут быть лиганд-зависимыми ионными каналами, их называют еще ионотропными рецепторами, или могут быть связаны с системами внутриклеточных вторичных мессенджеров (такие рецепторы называютметаботропными). Токи ионотропных рецепторов непосредственно изменяют заряд клеточной мембраны, что ведет к ее возбуждению или торможению. Примерами ионотропных рецепторов могут служить рецепторы к ГАМК (тормозной, представляет собой хлоридный канал), или глутамату (возбуждающий, натриевый канал). Примеры метаботропных рецепторов — мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норэпинефрину, эндорфинам, серотонину. Поскольку действие ионотропных рецепторов непосредственно ведет к торможению или возбуждению, их эффекты развиваются быстрее, чем в случае метаботропных рецепторов. (1-2 миллисекунды против 50 миллисекунд—нескольких минут). Форма и размеры нейронов головного мозга очень разнообразны, в каждом его отделе разные типы клеток. Различают принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, осуществляющие коммуникацию внутри каждого отдела. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры. Кроме нейромедиаторов, нейроны мозга реагируют на гормоны. Одна из основных эндокринных желез организма, гипофиз, находится в головном мозге. Гормоны гипофиза управляют функциями других желез. Функционирование нейронов мозга требует значительных затрат энергии, которую мозг получает через сеть кровоснабжения. Всего кровоснабжением головного мозга занимаются 4 артерии — 2 сонные и 2 позвоночные, по их руслу к мозгу транспортируется до 20 % всего объема крови. Уже в полости черепа сонная артерия имеет продолжение в виде передней и средней мозговых артерий, позвоночные артерии сливаются на уровне ствола головного мозга в Основную артерию, которая далее продолжается уже в качестве двух задних мозговых артерий. Перечисленные три пары артерий (передняя, средняя, задняя) анастомозируя между собой образуют Виллизиев круг. Для этого передние мозговые артерии соединяются между собой передней соединительной артерией, а между средней и задней мозговой артерией, с каждой стороны, имеется задняя соединительная артерия. Подобное, «нормальное» строение встречается в 25 % случаев. Отсутствие анастомозов между артериями становится заметные при развитии сосудистой патологии (инсультов), когда из-за отсутствия замкнутого круга анастомозов, область поражения увеличивается. Если активность нейронов в одном из отделов усиливается, увеличивается и кровоснабжение этой области. Такая регуляция кровообращения мозга используется в современных методах сканирования, таких как функциональный магнитный резонанс, позволяющий определять, какие отделы активируются при различных видах умственной деятельности. Между кровью и тканями мозга имеется барьер, который задерживает большие молекулы. Этот барьер защищает мозг от многих видов инфекции. В то же время, многие лекарственные препараты, эффективные в других органах, не могут проникнуть в мозг через барьер. Функции мозга включают обработку сенсорной информации, поступающую от органов чувств, планирование, принятие решений, управление движениями, положительные и отрицательные эмоции, внимание, память. Мозг человека выполняет высшую функцию — мышление. Одной из важнейших функций мозга человека является восприятие и генерация речи. Основные отделы головного мозга человека :
продолговатый
задний
мост (содержит главным образом проекционные нервные волокна и группы нейронов, является промежуточным звеном контроля мозжечка)
мозжечок (состоит из червя и полушарий, на поверхности мозжечка нервные клетки образуют кору)
часть четвертого мозгового желудочка (на дне имеется специальное отверстие, которое соединяет полость желудочка с кровеносной системой)
средний
четверохолмие
сильвиев водопровод
ножки мозга
передний
промежуточный (через этот отдел происходит переключение всей информации, которая идет из нижлежащих отделов мозга в большие полушария)
Поток сигналов к головному мозгу и от него осуществляется через спинной мозг, управляющий телом, и через черепномозговые нервы. Сенсорные (или афферентные) сигналы поступают от органов чувств в подкорковые (то есть предшествующие коре полушарий) ядра, затем в таламус, а оттуда в высший отдел — кору больших полушарий. Кора состоит из двух полушарий, соединенных между собой пучком нервных волокон (corpus callosum). Левое полушарие ответственно за правую половину тела, правое — за левую. У человека, правое и левое полушарие имеют разные функции. Зрительные сигналы поступают в зрительный отдел коры (в теменной доле), тактильные в соматосенсорную кору (в теменной доле), обонятельные — в обонятельную кору и т. д. В ассоциативных же областях коры происходит интеграция сенсорных сигналов разных типов (модальностей). Моторные области коры (первичная моторная кора и другие области лобных долей) ответственны за регуляцию движений. Префронтальная кора (развитая у приматов) отвечает за мыслительные функции. Области коры взаимодействуют между собой и с подкорковыми структурами — таламусом, базальными ганглиями, ядрами ствола мозга и спинным мозгом. Каждая из этих структур, хоть и более низкая по иерархии, выполняет важную функцию, а также может действовать автономно. Так, в управлении движениями задействованы базальные ганглии, красное ядро ствола мозга, мозжечок и другие структуры, в эмоциях — амигдала, в управлении вниманием — ретикулярная формация, в краткосрочной памяти — гиппокамп. С одной стороны, существует локализация функций в отделах головного мозга, с другой — все они соединены в единую сеть. Мозг обладает свойством пластичности. Если поражен один из его отделов, другие отделы через некоторое время могут компенсировать его функцию. Пластичность мозга играет роль и в обучении новым навыкам. Эмбриональное развитие мозга является одним из ключей к пониманию его строения и функций. Головной мозг развивается из ростральной части нервной трубки. Большая часть головного мозга (95 %) является производной крыловидной пластинки. Эмбриогенез мозга проходит через несколько стадий.
Стадия трех мозговых пузырей — у человека в начале четвертой недели внутриутробного развития ростральный конец нервной трубки формирует три пузыря: Prosencephalon (передний мозг), Mesencephalon (средний мозг), Rhombencephalon (ромбовидный мозг, или первичный задний мозг).
Стадия пяти мозговых пузырей — у человека в начале девятой недели внутриутробного развития Prosencephalon окончательно делится на Telencephalon (конечный мозг) и Diencephalon (промежуточный мозг), Mesencephalon сохраняется, а Rhombencephalon делится на Metencephalon (задний мозг) и Myelencephalon (продолговатый мозг).
В процессе формирования второй стадии (с третьей по седьмую недели развития) головной мозг человека приобретает три изгиба: среднемозговой, шейный и мостовый. Сначала одновременно и в одном направлении формируются среднемоговой и мостовый изгибы, потом — и в противоположном направлении — шейный. В итоге линейный мозг зигзагообразно «складывается». Исследованием и лечением поражений и заболеваний мозга занимаются медики (психиатры, невропатологи, нейрохирурги) и ученые (биологи, нейрофизиологи, психологи).
