XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Головной мозг
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мозг человека – это один из немногих органов человеческого организма, внимание к которому приковывает ученых с разных концов света. Разные научные деятели до сих пор спорят о возможностях этого органа. Многие даже сравнивают головной мозг с целой Вселенной, или самым мощным компьютером на Земле. Многочисленные исследования показывают, что способности мозга безграничны. Он тот, кем мы являемся, он управляет нашими движениями, именно здесь сосредоточен наш внутренний мир. Благодаря мозгу мы можем читать, писать, видеть, слышать, разговаривать, понимать речь других людей. До сих пор многие люди очень мало знают о мозге, ограничиваясь лишь знанием о его строении, и подвержены различным заблуждениям и мифам. Я решил сделать этот проект, чтобы показать людям, насколько уникальными могут быть наши мысли и дать конкретную структурированную информацию о строении и функциях головного мозга, а также рассказать о различных синдромах, при которых психические функции изменены.
Цель проекта: дать обобщённую информацию о головном мозге
Задачи:
Изучить строение и функции головного мозга
Узнать особенности индивидуального мышления
Изучить различные синдромы
Опровергнуть самые распространённые мифы
Сделать вывод
Основная часть
Головной мозг находится в мозговом отделе черепа. Масса мозга взрослого человека составляет около 1400-1600 г, в то время как мозг новорожденного – 365 г, ребёнка двух лет – 930 г, ребёнка одиннадцати лет – чуть более 1200 г. Мозг продолжает расти до 23 – 25 лет. Головной мозг состоит из пяти отделов: переднего, промежуточного, среднего, заднего (мост и мозжечок) и продолговатого. Продолговатый мозг, варолиев мост (задний мозг), средний и промежуточный образуют ствол головного мозга. Внутри головного мозга находятся полости – мозговые желудочки, заполненные спинномозговой жидкостью. Желудочки сообщаются между собой со спинномозговым каналом. Головной мозг покрыт тремя оболочками: твёрдой (плотная соединительная ткань, выполняющая защитную функцию), паутинной (содержит нервы и сосуды), сосудистой (исходит из названия, она богата сосудами). Пространство между паутинной и сосудистой оболочками заполнено церебральной жидкостью, которая омывает мозг снаружи и внутри, обеспечивает снабжение нервных тканей питательными веществами и кислородом. С помощью спинномозговой жидкости (она же церебральная) происходит удаление продуктов обмена из нервных тканей. Объём церебральной жидкости составляет 1200 мл.
Мозг состоит из нервных клеток и глиальных клеток. Глиальные клетки являются опорой для нейронов, они питают их, отвечают за механическую защиту, представляют собой некий «упаковочный материал» для нейронов и их отростков, создают электрическую изоляцию при проведении импульса от одной клетки к другой, что обеспечивает надежность передачи информации, и самое важное, они контролируют проход питательных веществ из крови к клеткам мозга (гематоэнцефалический барьер). Если бы не глиальные клетки, после съеденной котлеты у нас был бы эффект, как от употребления алкоголя или сильного наркотика. Еще одна, не менее важная функция глиальных клеток – иммунная. Глиальные клетки представляют собой некий род «фагоцитов», которые обеспечивают клеточный иммунитет головного мозга.
Головной мозг разделен на два полушария, соединенных между собой мозолистым телом. Каждое полушарие мозга разделяют на четыре большие доли, каждая из которых примыкает к соответствующим костям мозгового черепа: лобная доля, теменная доля, затылочная доля, височная доля.
В данной таблице дана информация об отделах головного мозга, их строении и функциях:
|
Отделы |
Строение |
Функция |
|
Продолговатый мозг |
Является продолжением спинного мозга; серое вещество в виде отдельных ядер среди белого вещества. |
Наличие: 2. Сосудодвигательный центр – тонус сосудов и работа сердца |
|
Варолиев мост |
Снизу граничит с продолговатым мозгом, сверху с ножками мозга. В сером веществе расположены ядра V–VIII пар черепных нервов |
Проводниковая |
|
Мозжечок |
Расположен над продолговатым мозгом, состоит из двух полушарий, соединенных червем. Серое вещество снаружи смято в складки, белое внутри |
Координация произвольных движений, двигательная память, обработка информации, поступающей от вестибулярного аппарата. Мозжечок позволяет быстро и экономно реализовывать движения. |
|
Средний мозг |
Расположен над мостом, состоит из четверохолмия и четырех ножек. Нейроны четверохолмия образуют верхние (передние) и нижние (задние) бугры. Также есть красное ядро и черная субстанция. |
Четверохолмия и ножки обеспечивают наличие ориентировочных рефлексов у человека (зрительные и слуховые стимулы). Также в среднем мозге расположен центр сна. Благодаря наличию среднего мозга мы имеем тонические рефлексы, отвечающие за сохранение устойчивости тела при ходьбе, беге. Красное ядро работает вместе с мозжечком и благодаря этому мы сгибаем конечности. Чёрная субстанция определяет уровень двигательной активности, регулятором является гормон дофамин, при недостатке которого наблюдается болезнь Паркинсона, а при избытке – эпилепсия |
|
Промежуточный мозг |
Состоит из гипоталамуса, гипофиза и эпифиза |
Центр вегетативной нервной системы Отвечает за обмен веществ, контролирует железы внутренней секреции Обеспечивает сохранение позы тела В промежуточном мозге находятся центры биологических потребностей, эмоций, голода, жажды, страха, агрессии, полового и родительского поведения |
|
Большой мозг |
Состоит из двух полушарий. Полушария соединены между собой с помощью мозолистого тела. Кора, в ней чувствительная, двигательная, ассоциативная зоны. Объём коры 1700 см3. Чувствительная зона: 1. Зрительная – затылочная доля 2. Слуховая – височная доля 3. Вкусовая – височная доля 4. Обонятельная – височная доля 5. Кожномышечное чувство (температура, давление) – теменная доля 6. Воля, инициатива – лобная доля Двигательная зона расположена вдоль центральной борозды Ассоциативная зона расположена в теменной и лобной доле |
Центр памяти, речи, сознания, мышления. Обеспечивает сложные движения (например, танцы) |
Болезни и синдромы
Безусловно, мозг – невероятно мощный аппарат, не знающий границ, но не стоит забывать, что у всех он работает по-разному. У некоторых людей он кардинально отличается в своей деятельности, что обусловлено различными болезнями и синдромами.
Синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) – расстройство развития, характеризующееся неуправляемостью поведения, трудностями сосредоточения и поддержания внимания, повышенной отвлекаемостью на стимулы. Согласно нейробиологической концепции, СДВГ связан с нарушением метаболизма нейромедиаторов: дофамина и норадреналина.
Нейропсихологическая теория рассматривает патогенез СДВГ с позиции врожденной незрелости регуляторных систем, отвечающих за внимание (ретикулярная формация, таламус, префронтальная кора) и произвольную двигательную активность (базальные ганглии, мозжечок, лобная кора). Это приводит к задержке формирования управляющих функций, которые обеспечивают осознанное поведение, целенаправленную деятельность. Поэтому дети с СДВГ демонстрируют низкие уровни произвольного внимания, рабочей памяти, торможения реакций. Результаты нейропсихологического обследования согласуются с данными функциональной МРТ у пациентов с гиперактивностью и дефицитом внимания, которые указывают на сниженную активацию лобной коры и нижележащих структур мозга.
На ФМРТ у взрослых пациентов с СДВГ была обнаружена тенденция к снижению активности лобно-теменной сети внимания и гиперактивация зрительной и дорсальной сетей внимания.
Синдром Аспергера - общее нарушение психического развития, характеризующееся серьёзными трудностями в социальном взаимодействии, а также ограниченным, стереотипным, повторяющимся репертуаром интересов и занятий. Существует множество теорий возникновения Синдрома Аспергера. Одна из них — теория зеркальных нейронов. Она предполагает, что появление расстройства связано с нарушением функции зеркальных нейронов (тут фотография местонахождения зеркальных нейронов) головного мозга, (в основном они расположены в теменной, височной и лобной коре) которые отвечают за подражание другим, за распознание того, что чувствуют другие люди. Некоторое доказательство данной теории обеспечивает функциональная магнитно-резонансная томография.
Как мы видим, на снимке сверху показана активность мозга Аспергера, а на снимке ниже – мозг нейротипика (ребенка, не имеющего нарушения в психическом развитии). На снимках показано возбуждение областей мозга, когда человек видит своего родственника - у Аспергеров потому и низкая эмпатия, что области мозга, отвечающие за эмоции, возбуждаются гораздо меньше, чем при норме. Синдром Аспергера является результатом факторов развития, которые влияют на многие или все функциональные системы мозга. Аномальная миграция эмбриональных клеток во время развития плода может повлиять на конечную структуру и связность мозга, что приводит к синдрому Аспергера, изменениям в нейронных цепях, которые контролируют мышление и поведение.
Стоит отметить, что все расстройства аутистического спектра связаны с воздействием тератогенов (веществ, вызывающих врождённые дефекты) в течение первых восьми недель от зачатия. Поэтому важно беременной женщине не употреблять большинство лекарственных средств, алкоголь, наркотики, ведь это все и является источниками тератогенов.
Обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) характеризуется повторяющимися навязчивыми мыслями, образами, импульсами или идеями, обычно вызывающими беспокойство или страдание, а также повторяющимися мыслительными или поведенческими феноменами (компульсиями), сопровождающимися ощущением необходимости их выполнить либо в соответствии с навязчивыми мыслями, либо согласно определенным правилам, которые необходимо соблюсти для достижения чувства «завершённости действия»
Позитронно-эмиссионная томография показывает, что метаболизм глюкозы в мозге при ОКР значительно выше, чем в норме.
Мифы и заблуждения
Как я указывал ранее, стоит уделить отдельное внимание мифам об этом органе. Какие мифы вы знаете? (вопрос аудитории). Вот некоторые из них:
1. Чем больше голова, тем больше мозг, и тем ты умнее. На самом деле нет. Например, у кашалота масса мозга в 5 раз больше массы мозга человека! (тут картинка мозга человека и мозга кашалота). Так почему же кашалот не придумал искусственный интеллект и не полетел на Марс? Предлагаю разобраться. Как мы знаем, мозг состоит из извилин и борозд. Наличие данных структур позволяет существовать большому количеству нейронов (а значит и синапсов), при этом полость черепа не увеличивается. Это как лист бумаги А4 сложить 6 раз и получится тот же лист бумаги, но его уже можно будет положить в карман, у этого листа будет много сгибов. Так же происходит у нас в кишечнике, благодаря наличию крипт и ворсинок увеличивается поверхность всасывания питательных веществ на поверхности… но мы не об этом. Так и с головным мозгом. На самом деле, уровень IQ человека определяется не наличием большого количества извилин, борозд, и даже не количеством нейронов, а количеством синапсов между нервными клетками. Синапс – структура, где нервные клетки контактируют между собой и передают информацию либо с помощью электрического сигнала, либо химического.
2. Разные журналы, статьи в интернете и различные надоедливые новости на наших гаджетах постоянно пытаются впихнуть нам в разум информацию о том, что люди используют мозг всего лишь на 10%. Возможно, некоторые люди и правда используют мозг всего лишь на 10%, но если говорить честно, то это полная чушь. Ученые, благодаря современным методам сканирования, магнитно-резонансной томографии (МРТ), выяснили, что головной мозг активен на все 100%, но не весь сразу. Так, во время ходьбы, наиболее яркая регистрация электрических сигналов наблюдается в теменной доле, во время решения задач на трудной контрольной по алгебре активна лобная доля, мозжечок наиболее активен, когда мы, например, катаемся на роликах (пытаемся держать равновесие). Хороший и здоровый мозг работает не на полную катушку, а задействует только те нервные центры, которые на данный момент необходимы человеку для осуществления какой-то конкретной деятельности с целью достижения конечного полезного приспособительного результата. Чем меньше нейронов задействуется, тем выше шанс достичь успеха в решении, к примеру, задачи по геометрии, ведь концентрация внимания и мысли только об одной задаче помогут быстро прийти к правильному ответу.
3. Распространено мнение о том, что у аналитиков и «технарей» активно левое полушарие, а у художников, танцоров развито правое полушарие. Это является заблуждением, но с долей правды. Левое полушарие специализируется на языковых функциях, правое на психоэмоциональных. У всех здоровых людей полушария развиваются с одинаковой скоростью, нервные клетки одинаково потребляют энергию в обоих полушариях. Если ты математик, не нужно вешать на себя ярлык о том, что тебе не дано рисование или разработка дизайна интерьера. И если ты архитектор или танцор, это не значит, что ты не владеешь аналитическими и логическими навыками. Многочисленные исследования не выявили у испытуемых признаки превосходства одного полушария над другим, короче говоря, они у нас равнозначны.
4. Некоторые люди ложно считают, что новые нейроны перестают появляться после рождения человека. Нейронные клетки держат под контролем поведение человека, его память и внимание, эмоции и т.д. Нейроны восстанавливаются так же, как и клетки других частей нашего тела, но немного медленнее. Если бы нейронные клетки не восстанавливались, то как тогда бы выздоравливал человек с черепно-мозговой травмой? Также, учитывая то, что человек, взрослея, получает новую информацию и опыт, места для хранения новых данных (нейронов) просто не хватило бы с течением лет, а получаемая информация просто стиралась бы, соответственно, новые нейроны нужны – именно поэтому они и формируются.
Практическая часть
Ознакомившись со строением и функциями головного мозга, предлагаю перейти к практической части моего проекта. Этот пункт будет связан с темой мышления.
Мозговые процессы каждого человека уникальны, именно из-за этой особенности мы думаем индивидуально.
Мышление - высшая степень познания и освоения мира, как внутреннего, так и внешнего.
Мысли – результат процесса познания или проще говоря «продукт» мышления; если говорить научным языком, то мысли человека являются своеобразными схемами электрических разрядов, которые возникают благодаря работе нейронов головного мозга. Мысли образуются в коре головного мозга, в так называемом neocortex.
Данный “тест” – косвенное доказательство индивидуальных мозговых процессов.
С такими примерами вы встречаетесь каждый день, ограничений в одних лишь картинках нет.
Я рекомендую развивать свое мышление и воображение с помощью подобных картинок, искать мелкие объекты и тем самым формировать в головном мозге новые нейронные связи, учиться смотреть на мир под разными углами, уметь подмечать детали и разносторонне мыслить.
Вывод
Сегодня мы обобщили базовые знания о строении и функциях головного мозга, а также разобрали самые популярные мифы и заблуждения среди людей. Как итог, хочу отметить, что человеку необходимо совершенствовать свои нервные клетки, задействовать больше центров, особенно памяти, мышления, воображения, чаще учиться новому, идти за знаниями и прокачивать свой мозг. В этом могут помочь различные пазлы, головоломки, картинки с огромным количеством деталей, упражнения на логику.
Использованная литература:
Биология. Для выпускников школ и поступающих в вузы: учебное пособие / А.Г. Мустафин; под ред. Проф. В.Н. Ярыгина.
Биология / Л.Д. Вайткене.
Биология: 8 класс: учебник для учащихся общеобразовательных организаций / А.Г. Драгомилов, Р.Д. Маш.
Биология. Весь школьный курс в таблицах / сост. Л.В. Ёлкина.
Атлас анатомии человека. III том / Р.Д. Синельников.
Интервью Дубынина Вячеслава Альбертовича на «Радио Маяк» от 17 июля 2014 года