Борозды и извилины: порерхность коры головного мозга

Характерная особенность человеческого мозга – невероятный размер коры и сложная складчатость. Кора – наиболее развитая область головного мозга, отвечающая за нерефлекторную деятельность (память, восприятие, познание, мышление и т. п.).

Формирование корково-подкорковых структур происходит во время эмбрионального развития, обеспечивая возможность размещения коры в ограниченном объеме черепной коробки. Извилины (гири) и борозды (сульчи) составляют её сложенную поверхность. Патологические изменения в размерах или складках коры приводят к тяжелой умственной неполноценности и трудноизлечимой эпилепсии. Следовательно, корковое расширение и складчатость рассматриваются как ключевые процессы в эволюции мозга.

Борозды и извилины: формирование и функции

Борозды и извилины в нейроанатомии, придающие головному мозгу морщинистый вид, служат двум важнейшим функциям. Они помогают увеличить площадь поверхности коры, что позволяет большему количеству нейронам уплотняться в неё и усиливать способность мозга обрабатывать информацию. Борозды и извилины головного мозга образуют деления, создавая границы между долями мозга, разделяя его на два полушария.

Основные борозды:

Межполушарная щель – глубокая борозда по центру мозга, в которой находится мозолистое тело.
Сильвиевая щель (латеральная борозда) разделяет теменную и лобную доли.
Роландова щель (центральная борозда), отделяющая веретенообразную извилину и извилину гиппокампа на нижней поверхности височных долей.
Теменно-затылочная — разделяет теменную и затылочную доли.
Шпорная щель (шпороподобная борозда или выделяющаяся фиссура) – расположена в затылочных долях, делит зрительную кору.

Основные извилины мозга:

Ангулярная извилина теменной доли помогает в обработке слухового и визуального распознавания.
Извилина Брока (центр Брока) – область мозга, расположенная в левой лобной доле у большинства людей, которая контролирует функции, связанные с воспроизведением речи.
Поясная извилина – арочная складка, расположенная над мозолистым телом, является компонентом лимбической системы и обрабатывает сенсорный ввод относительно эмоций, регулирует агрессивное поведение.
Веретенообразная извилина находится в височной и затылочной долях и состоит из боковых и медиальных частей. Считается, что играет роль в распознавании слов и лиц.
Гиппокампальная извилина складывается на внутренней поверхности височной доли, которая граничит с гиппокампом. Играет важную роль для памяти.
Язычная извилина в затылочной доле, участвующая в зрительной обработке. Она ограничена коллатеральной бороздой и шпорной щелью. Спереди соприкасается с парарпопампальной извилиной, и вместе они образуют медиальную часть веретенообразной извилины.

По мере развития эмбриона извилины и борозды формируются с появлением углублений на поверхности коры. Не все извилины развиваются одновременно. Первичная форма образуется, начиная с 10 недели беременности (у человека), затем развиваются вторичные и третичные. Наиболее выдающаяся борозда – латеральная. За ней следует центральная, отделяющая моторную кору (прецентральную извилину) от соматосенсорной коры (постцентральной извилины). Большинство кортикальных борозд и извилин головного мозга, анатомия которых начинает складываться между 24 и 38 неделями беременности, продолжают расти и развиваться после того, как новорожденный появится на свет.

Раннее состояние головного мозга оказывает сильное влияние на конечный уровень гирификации. В частности, существует обратная связь между корковой толщиной и гирификацией. Участки мозга с низким значением толщины имеют более высокий уровень гирификации. Также верно и обратное, что участки мозга с высоким значением толщины (например, утолщение коры гиппокампальных извилин головного мозга) – низкий уровень гирификации.

Головной мозг: функции

Вам будет интересно:»Индапамид»: инструкция по применению и аналоги

На самом деле функций головного мозга человека огромное множество, и о них можно написать не одну статью. В перечне ниже все функции объединены в отдельные группы:

обработка информации, поступающей извне;
планирование и принятие решений;
осуществление движений;
эмоции;
запоминание и память;
внимание;
речь;
интеллект и мышление.

Доли мозга и их функции

Каждое из полушарий разделено на четыре доли: лобную, теменную, височную и затылочную. Большинство функций мозга полагаются на разные области по всему мозгу, которые работают вместе, но каждая доля выполняется основную часть относительно определенных функций.

Лобная доля расположена в самой передней области коры головного мозга, отделена от теменной доли центральной бороздой, от височной – боковой. В области, как правило, сосредоточены наиболее значимые для человека исполнительные функции, включая регулирование эмоций, планирование, рассуждение, решение проблем.

Теменная доля ответственна за интеграцию сенсорной информации, включая контакт, температуру, давление, боль. Из-за обработки, возникающей в париетальной доле, возможно различать прикосновение двух объектов в близлежащих точках (а не как один объект). Этот процесс называют двухточечным.

Височная доля также содержит области, участвующие в обработке сенсорной информации, особенно важные для слуха, распознавания языка, формирования воспоминаний. Первичная слуховая кора получает аудио информацию через уши и вторичные области и обрабатывает данные так, чтобы человек понимал то, что он слышит (слова, смех, плач и так далее). Медиальная (ближе к центру мозга) часть содержит гиппокамп – зону, важную для памяти, обучения, восприятия эмоций. Некоторые области височной доли обрабатывают сложную визуальную информацию, включая лица и сцены.

Части головного мозга

Как было отмечено выше, структура головного мозга действительно сложна. Чтобы упростить ее изучение, в зависимости от выполняемых функций и особенностей внутриутробного развития, головной мозг подразделяют на следующие части:

передний мозг (теленцефалон), который состоит из больших полушарий головного мозга;
промежуточный мозг (диенцефалон), включающий в себя таламус и окружающие его структуры;
средний мозг (мезенцефалон), состоящий из четверохолмия и ножек мозга;
задний мозг (метенцефалон), который включает мост и мозжечок;
продолговатый мозг (миеленцефалон).

Вам будет интересно:Венозная и артериальная кровь: особенности, описание и отличия

Клеточные механизмы, приводящие к расширению и складыванию коры головного мозга

Строение мозга человека отличает его от прочих млекопитающих, и по этой причине может объяснять его уникальные умственные способности по сравнению с другими животными. Количество складок в коре, возможно, коррелирует с некоторыми специфическими когнитивными, сенсорными, двигательными способностями. Хотя нет четкого объяснения того, каким образом происходит уникальное разделение человеческого мозга на борозды и извилины. Сегодня имеется прогресс в понимании чрезвычайно сложных процессов в мозге, кора которого строится с таким количеством борозд и извилин. Несмотря на то, что у всех клеток одна и та же ДНК, образуются разные нервные стволовые клетки. Именно их работа с различными свойствами создает основную структуру мозга, состоящую из нейронов и глиальных клеток.

Теленцефалический нейроэпителий

Рост мозга происходит посредством двух видов стволовых клеток – нейронных стволовых клеток и нейронных предшественников. Обе эти формы образуют нейроны, которые становятся постоянными в мозге, а также промежуточные клетки, создающие строительный материал для построения мозга. Четыре различных типа стволовых клеток определяют строение коры.

В период раннего эмбрионального развития расширение рострального домена нервной трубки приводит к появлению двух телэнцефальных пузырей. Дорзальная половина этих пузырей молекулярно определяется как зачаток коры головного мозга. На этом этапе кортикальный зачаток состоит исключительно из монослоя нейроэпителиальных клеток-предшественников. Они сильно поляризованы и прикреплены друг к другу плотными соединениями на уровне апикального домена (внутренней поверхности телэнцефалического пузыря) и перемещают клеточное ядро между апикальной (верхушечной) и базальной (нижней) стороной нейроэпителия в согласованности с клеточным циклом.

базально-направленное движение во время G1-фазы;
базальное положение во время S-фазы;
апикально-направленное движение во время G2-фазы;
митоз на апикальной поверхности.

Циклическое движение известно как межкинетическая ядерная миграция и полностью асинхронно между нейроэпителиальными клетками, придавая нейроэпителию псевдостратированный вид. Клетки подвергаются только симметричным самоагрессирующим делениям, при этом каждое деление генерирует две дочерние клетки, следовательно, экспоненциально увеличивая их число. Поскольку они являются основополагающими клетками-предшественниками коры головного мозга, размер их объединения определяет количество производных нейрогенных клеток-предшественников и конечное число кортикальных нейронов, и, следовательно, он оказывает фундаментальное влияние на размер зрелой коры головного мозга. Увеличение количества приводит к расширению площади поверхности и формированию нейроэпителия.

Распространение и нейрогенез

Непосредственно перед началом нейрогенеза нейроэпителиальные клетки-предшественники начинают терять плотные соединения, и приобретать признаки, типичные для глиальных клеток (включая экспрессию липид-связывающего белка мозга, виментина и Pax6), становясь, таким образом, апикальными радиальными глиальными клетками (АРГК). Они также подвергаются межкинетической ядерной миграции, делятся на верхушечной поверхности развивающейся коры и на этом раннем этапе также подвергаются самоусиливающимся делениям.

Однако постепенно они начинают делиться асимметрично, чтобы генерировать одну себе подобную клетку плюс другую клетку. Эти новые клетки накапливаются в базальной части коркового зачатка, тогда как клеточные тела АРГК остаются на апикальной стороне, образуя желудочковую зону (ЖЗ). С накоплением клеток выше ЖЗ процесс АРГК продлевается, оставаясь присоединенным к базальной пластине, и теперь называется радиальной глией. Асимметричные АРГК-деления генерируют один АРГК плюс один нейрон или одну промежуточную клетку-предшественник. Промежуточные клетки-предшественники (вторичные клетки-предшественники без апикально-базальной полярности) не подвергаются межкинетической ядерной миграции, делятся в слое, расположенном в области желудочковой зоны, субвентрикулярной зоны (СВЗ), и все они выражают транскрипционный фактор (Tbr2).

Однако из-за того, что каждый нейрон сам потребляет при митозе, их относительное количество по сравнению с АРГК достаточно низкое. Промежуточные клетки-предшественники в коре головного мозга генерируют большинство кортикальных возбуждающих нейронов. По мере развития нейрогенеза потребность в расширении/обновлении АРГК снижается, и повышается в производстве нейронов. Дополнительно к расширенной желудочковой зоне утолщается субвентрикулярная зона, населенная в изобилии базальными предшественниками, особенно на поздних стадиях нейрогенеза. В результате происходит расщепление СВЗ на внутреннюю и внешнюю часть. Внешняя часть содержит большое разнообразие типов клеток-предшественников с высоким потенциалом развития, что является ключевым фактором для расширения и формирования коры.

Медиальная поверхность

Наиболее медиально расположена борозда мозолистого тела, которая далее переходит в борозду гиппокампа, ограничивающею собственно гиппокамп. Рядом с мозолистой бороздой расположены подтеменная и мозолисто-краевая борозды. Параллельно гиппокампу проходит ринальная борозда.

Перечисленные выше углубления головного мозга ограничивают специфическую систему, которая получила название лимбической. Она, в свою очередь, состоит из поясной и гиппокамповой извилин.

Помимо собственно лимбической системы, на внутренней поверхности мозга находятся также структуры, которые продолжают свой ход с наружной части коры полушарий. Таким образом распространяется теменно-затылочная борозда, позади которой расположено предклинье (извилина, напоминающая трапецию по форме). Рядом с этим углублением также находится шпорная борозда, которая простирается от затылка и вперед аж до мозолистого тела. Между двумя упомянутыми выше углублениями находится клиновидная извилина.

Кора больших полушарий

Кору полушарий образует тонкий слой серого вещества, ответственный за высшую психическую функцию. На поверхностной части коры визуально можно увидеть борозды, из-за чего все отделы головного мозга имеют складчатую поверхность. Центральный орган у каждого человека имеет различную форму борозд, глубину и протяженность, таким образом, складывается индивидуальный рисунок.

Важно Аутизм — причины, симптомы и виды заболевания

Исследования мозговых структур позволили определить самый древний корковый слой и эволюционное развитие органа, путем гистологического анализа. Кору делят на несколько типов:

Архипаллиум – самая старая часть коры, регулирует эмоции и инстинкты;
Палеопаллиум – более молодая часть коры, отвечает за вегетативную регуляцию и поддерживает физиологический баланс всего организма;
Неокортекс – новая область коры, образует верхний слой больших полушарий;
Мезокортекс – состоит из промежуточной старой и новой коры.

Все области коры между собой находятся в тесном взаимодействии, а также с подкорковыми структурами. Подкорка включает в себя следующие структуры:

Таламус (зрительные бугры) – скопление большой массы серого вещества. Таламус содержит сенсорные и моторные ядра, нервные волокна позволяют соединить его со многими отделами коры. Зрительные бугры соединены с лимбической системой (гиппокамп) и участвуют в образовании эмоций и пространственной памяти;
Базальные ганглии (ядра) – скопление белого вещества в толще серого. Слой располагается сбоку от таламуса, около основания полушарий. Базальные ядра осуществляют высшие процессы нервной деятельности, активная фаза работы происходит в дневное время, а во время сна прекращается. Нейроны в ядрах активизируются при умственной работе органа (концентрация внимания), и вырабатывают электрохимические импульсы;
Ядра ствола мозга – регулируют механизмы перераспределения мышечного тонуса, и отвечают за сохранение равновесия;
Спинной мозг – расположен в позвоночном канале, и имеет полость, заполненную ликвором. Представлен в виде длинного тяжа и обеспечивает связь большого мозга с периферией. Спинной мозг поделен на сегменты и выполняет рефлекторную деятельность. Через спинномозговой канал идет поток информации в головной мозг.

Иерархия данных структур по отношению к коре более низкая, но каждая выполняет важные функции и при нарушениях запускается независимое самоуправление. Подкорковая область представлена комплексом различных образований, которые участвуют в регулировании поведенческих реакций.

Строение и функции мозжечка

Мозжечок расположен над стволом мозга и связан с его отделами 3 парами ножек. У мозжечка выделяют 2 небольших по размеру полушария, покрытых корой мозжечка. Основное функциональное значение мозжечка состоит в поддержании равновесия тела, регуляции и координации движений тела, придании им плавности, точности и соразмерности. Мозжечок программирует автоматическое выполнение движений, что становится возможным благодаря его связям со спинным мозгом, стволом и корой полушарий большого мозга. Например, при ходьбе и беге мозжечок контролирует установку и движение туловища и рук в соответствии с движениями ног и перемещением центра тяжести тела. При письме он отвечает за поддержание оптимальной позы и координацию движений головы, глаз и рук. Важную роль играет мозжечок при выполнении быстрых последовательных и одновременных движений, таких как движения рук пианиста или машинистки.

Нижняя поверхность

Нижняя, или базальная, поверхность мозга образована частями лобной, височной и затылочной долей. Однако, помимо этих структур, на базальной поверхности также находится так называемый обонятельный мозг. В его состав входит обонятельная борозда, окруженная прямой извилиной и глазничными бороздами.

В составе височной доли на основе мозга размещены нижняя височная и затылочно-височная борозды, между которыми находится одноименная извилина. Рядом также детализируется язычковая извилина.

Строение и функции промежуточного мозга

Кпереди от ствола мозга, между средним мозгом и полушариями большого мозга, расположен промежуточный мозг. Верхняя часть промежуточного мозга называется таламусом или зрительным бугром, нижняя – гипоталамусом.

Значение таламуса Таламус – парное образование яйцевидной формы – представляет собой коллектор всех видов чувствительности из всех отделов тела и органов чувств. Отсюда эта информация передается в кору полушарий большого мозга. Отдельные участки таламуса являются важными компонентами лимбической системы мозга, управляющей психоэмоциональным поведением человека, другие участвуют в обеспечении процессов памяти. Есть данные о причастности таламуса к восприятию боли. Разрушение определенных участков таламуса может приводить к снижению беспокойства, напряженности, агрессивности, устранению навязчивых мыслей, а также к резкому снижению двигательной активности.

Значение гипоталамуса Значение гипоталамуса связывают в первую очередь с регуляцией деятельности внутренних органов. В ядрах гипоталамуса вырабатываются специальные вещества – нейрогормоны, которые поступают в гипофиз, а из него – в кровь.

Гипофиз – эндокринная железа, по строению и расположению тесно связанная с гипоталамусом. Единая гипоталамо-гипофизарная система промежуточного мозга управляет работой других эндокринных желез и с их помощью регулирует функции организма. Эта система контролирует состояние водно-солевого баланса, обмен веществ и энергии, работу иммунной системы, терморегуляцию, репродуктивную функцию организма и т. д. Есть данные, что в гипоталамусе находятся специфические центры удовольствия, играющие важную роль в процессах формирования мотиваций и эмоциональных форм поведения. В области гипоталамуса располагаются участки зрительных нервов, по которым передается информация с сетчатки глаза.

Значение эпифиза К промежуточному мозгу относится также эпифиз, или шишковидное тело, – эндокринная железа, влияющая на работу других эндокринных желез и участвующая в регуляции сезонных ритмов жизнедеятельности организма.