Зрительная система

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Зрительная система

Строение зрительной системы

Основные структурные компоненты зрительной системы:

1) глаз.

2) зрительные нервы.

3) латеральные коленчатые тела, верхние бугры четверохолмия (таламус), супрахиазменные ядра (гипоталамус).

4) первичная зрительная кора (стриарная кора - 17 поле по Бродману).

5) ассоциативные области коры больших полушарий и подкорковые ядра

Строение глаза

Стенка глаза состоит из 3-х оболочек.

Опорный наружный слой включает в себя роговицу и непрозрачную склеру.

Среднем слое или сосудистой оболочке находится радужная оболочка. В радужной оболочке находятся кольцевые и радиальные гладкие мышцы образующие сфинктер зрачка.

Внутренний нервный слой - сетчатка содержит палочки и колбочки. На сетчатке выделяют слепое и желтое пятна. Глаз имеет хрусталик, радужку и стекловидное тело.

Микродвижения глаз: высокочастотный тремор, плавный дрейф и быстрые саккадические скачки. Мы видим окружающий мир только потому, что глаза никогда не бывают в покое!

Строение коры

Больше всего узнали о коре, изучая ее зрительные области.

Это ткань толщиной около 2 миллиметров имеющая, чрезвычайно складчатую структуру.

При рассмотрении под микроскопом выявляется большое число клеток на 1 кв. мм. -100 000. Во всей коре предполагают около 10 миллиардов.

Двух миллиметровый слой явно разделен на 6 самостоятельных слоев. Каждый слой нейронов имеет свой тип клеток и плотность их распределения.

Разрушение небольшой части коры может привести к потере, какой либо соматосенсорной функции (паралич руки). Это натолкнуло на мысль, что в коре представлены все органы и кора разделена на множество зон.

Многие исследовали картировали кору, но так и не пришли к единому мнению, и поэтому считается, что кора разделена на 50 - 100 зон.

Причем если в подушечках пальцев больше чувствительных рецепторов, то и в коре эта часть пальца занимает большее пространство. Поверхность туловища представлена малой площадью.

Тоже можно сказать о сетчатке глаза. Центральная часть сетчатки глаза занимает в коре большую площадь по сравнению с периферийными областями сетчатки.

Каждый нейрон «столбца» коры головного мозга реагирует на решетку какой-то определенной пространственной частоты. У кошки угол, под которым видна частотная решетка, -- 2,6°, а у человека -- впятеро меньше. Поэтому наше зрение и впятеро острее кошачьего

Колончатое устройство коры

Важным достижением в понимании устройства коры является принцип колончатого ее устройства.

Кора пронизана множеством колонок. Сигнал по одному нервному единственному волокну может от нижнего слоя коры дойти до самого верхнего.

Тогда как распределение по горизонтали возможно по многочисленной армии дендритов, однако, оно ограничено 2-мя миллиметрами.

Таким образом, что бы ни делала любая область коры, она это делает локально.

Погружение электрода в кору под прямым углом в одну из колонок позволяет фиксировать предпочтение нейронов колонки одному глазу. Введение электрода в соседнюю колонку выявляет предпочтение для другого глаза.

Опыты с 2-дезоксиглюкозой показали, что если сделать срез под углом к поверхности коры, то выявляется плоскостная картина чередования полос (темных и светлых) доминантности глаз в стриарной коре. Если один глаз закрыть, то выявляется поле темных кругов на срезе зрительной коры.

Окружающий мир строиться из деталей (опознание)

Грудные дети гораздо охотнее смотрят на сложные по фактуре рисунки, чем на однотонные (А, Б, В -- красный, белый и голубой диски), а человеческое лицо привлекает особенно большое внимание. Темный столбик -- дети в возрасте от 2 до 3 месяцев, заштрихованный -- старше 3 месяцев.

Зрительные функции теменной коры

Человек, перенесший кровоизлияние в теменные области коры перестает понимать пространственное расположение предметов, их логические связи. Человек не может отличить верх от низа, правого от левого, над предметом, под предметом. Теменные области ответственны за врожденные зрительные проекты поведения, больше тяжелее меньше легче.

Зрительные функции височной коры

Если мы видим только часть предмета, то спрашивается мозг видит или не видит то, что скрыто от глаза. Физиологи говорят, что мозг видит весь предмет, хотя часть предмета и скрыта от глаза. Оказывается общий образ предмета, как бы хранится в височных областях коры. Если эти области разделить анатомически, то человек будет не способен узнавать предмет частично спрятанный от взора. Если такому человеку показывать ножницы, он может видеть в них нож, вилы, очки.

Физиологи считают, что височные области коры являются конечными станциями в длинном ряду преобразований сенсорного сигнала и в том числе зрительного

При раздражении височных областей коры были получены зрительные ощущения прошлого. Однако наряду со зрительными ощущениями можно наблюдать и звуковые ощущения.

слуховой мозг реверберация

2. Система слуха у человека

Последние новости о работе «улитки»

Сам звук представляет собой механическую волну. Когда внутреннее ухо обнаруживает эту волну, оно осуществляет выброс волосковыми клетками медиатора в объеме, соответствующем силе и характеру звука.

«Волосковые клетки", называют так из-за схожести с короткой стрижкой у человека.

Затем нерв, реагируя на эти медиаторы, посылает электрический сигнал мозгу, который несет информацию относительно первоначального звука. Но характер выброса медиатора до данного момента представлял собой тайну для ученых.

Характер выброса медиатора как элемент кодирования свойств раздражителя

Ранее полагали что в волосяных клетках, осуществляется связь только с своим нервом, путем посылки одиночного выброса медиатора. Большинство клеток в мозгу обычно перемещает одиночную порцию медиатора.

Но волосяные клетки, как оказалось, осуществляют массивный выброс порций медиатора, которые контролируют межнервные связи.

Ученые считают, что эти средства связи с смежными нервами помогают волосяным клеткам тщательно управлять сигналами, которые они посылают.

Слух до рождения

Если беременные женщины хотят, чтобы малыш слышал их голос, они должны говорить мягко. Используя эксперименты на животных американские исследователи нашли, что плод млекопитающих, более вероятно, будет слышать звуки низких частот, чем высоких.

Эти результаты показывают, что плод может слышать преимущественно гласные звуки, а согласные, которые звучат на более высоких частотах, впитываются стенками матки, и приглушаются. "Они не будут слышать звуки скрипки, но они будут слышать барабан", сказал Профессор Кен Джерхардт из Университета Флориды.

Воздействие на ЦНС через слух

Известны факты положительного влияния на ЦНС музыки. Наиболее эффективна музыка Моцарта. Установлено, что ритмическая оставляющая его произведений близка к ритмам мозга.

Попытки перенести это положительное влияние на период внутриутробного развития мало эффективно:

ребенок большую часть времени суток находится в сноподобном состоянии;

невозможно точно определить когда он бодрствует;

ребенок слышит лишь небольшую часть звуков

Половые особенности слуха

Женщины слышат лучше мужчин и великолепно различают звуки в области высоких частот. Мозг женщин запрограммирован на многие звуки - например на детский плач.

Если кто-то слабым голосом просит о помощи женское ухо первым это услышит, однако откуда раздается звук, лучше определит мужчина.

Женщины способны разделять звуки и относить их к разным категориям и принимать решения относительно каждого из них. Это позволяет женщине вести конкретный разговор лицом к лицу и одновременно слышать окружающих.

Женщина ведет беседу часто не обращая на шум. Мужчина не может одновременно разговаривать по телефону при включенном телевизоре. Он плохо слышит телевизор если рядом кто-то разговаривает.

Слуховая система у мужчин построена по принципу однозадачности, у женщин - многозадачности.

Исследователей всегда интересовало, Почему у шизофреников "голоса в голове" обычно бывают мужскими?

Оказалось, что вообразить звучание мужского голоса намного проще, чем звучание женского.

Вопрос «Почему мужчины не слушают (или не слышат), о чем говорят им женщины?» - получил научное объяснение.

Оказывается, мужчинам труднее расслышать сказанное женским голосом - в отличие от сказанного другими мужчинами.

Английские ученые определили, что мужской мозг обрабатывает информацию, воспринятую на слух, в разных зонах.

За понимание того, что лепечут женские голоса, отвечает та его часть, которая задействована также в восприятии музыки: ведь женский голос гораздо сложнее мужского из-за разницы в размерах и форме голосовых связок и большей мелодичности, и состоит из более сложного комплекса звуковых частот

Эмоции и слух

Как показывают исследования, проведенные в университете Хьюстона, эмоциональная информация воспринимается лучше, когда поступает в мозг через левое ухо.

Наблюдения проводились над 62 испытуемыми, каждому из которых предлагалось прослушать набор эмоционально окрашенных и “бесцветных” слов. При попытке воспроизведения эмоциональной части списка точность прослушанного правым ухом составила - 58% и для прослушанного левым -64%.

Эти результаты согласуются с представлениями о функциональной асимметрии полушарий мозга. Левое и правое ухо работают с полушариями мозга по разному.

Правое полушарие, ответственно за абстрактное мышление, синтетическое мышление и эмоциональное восприятие, музыку. Левое полушарие отвечает за аналитическое мышление и разного рода расчеты.

3. Физиология обоняния и вкуса

Расположение обонятельных рецепторов

У человека обонятельная чувствительность развита гораздо хуже, чем у большинства животных. У человека обоняние играет роль не только в оценке пищи, воздуха, свойств различных предметов но и в эмоциональной сфере; запахи способствуют извлечению информации из памяти.

Устройство рецепторов обоняния

Обонятельная сенсорная клетка ( хеморецептор ) -- это биполярный нейрон

На его апикальной поверхности расположены неподвижные реснички, которые реагируют на пахучие вещества, растворенные в покрывающем их слое слизи.

От более глубоко расположенного края клетки отходит немиелинизированный аксон. Аксоны объединяются в обонятельные пучки, проникающие в череп через отверстия в продырявленной пластинке решетчатой кости.

Мозговые структуры обоняния

Обонятельные рецепторные клетки входят в состав слизистой носоглотки, общая поверхность которой с двух сторон составляет примерно 10 см2.

У человека около 107 обонятельных рецепторов. Так же как вкусовые рецепторы, они живут недолго (около 60 дней) и непрерывно замещаются.

Волокна обонятельного нерва оканчиваются синапсами в обонятельной луковице.

Центральные обонятельные структуры находятся в основании черепа сразу под лобной долей.

Работа рецепторов обоняния

Молекулы пахучих веществ попадают к обонятельной зоне через ноздри при вдохе или из ротовой полости во время еды.

Нюхательные движения усиливают поступление этих веществ, которые временно связываются с обонятельным связывающим белком слизи, секретируемой железами слизистой оболочки носовой полости.

Теории запаха

Первичных обонятельных ощущений больше, чем вкусовых. По Д.Эймуру выделяют запахи, семи классов:

цветочный,

эфирный (фруктовый),

мускусный,

камфарный,

гнилостный

едкий. 7. мятный

Примерами их природных источников могут служить соответственно:

роза,

груша,

мускус,

эвкалипт,

тухлые яйца,

уксус. 7. мята

Стереохимическая теория запаха Д.Эймура

Согласно Д. Эймуру основным фактором определяющим специфичность запаха является конфигурация молекулы пахучего вещества которая как ключ к замку подходит к активному центру на поверхности мембраны обонятельной клетки.

Классификация Д. Эймура получила экспериментальное подтверждение и считается более удачной чем теория запахов Хеннинга (1924). Теория Д. Эймура позволила предсказать запахи вновь синтезированных веществ.

Запах и поведение

Несколько молекул пахучего вещества вызывают в сенсорной клетке деполяризующий рецепторный потенциал.

Однако для поведенческой реакции необходима активация некоторого числа обонятельных рецепторов.

Согласно исследованию, проведенному американскими учеными, детям и родителям не нравится запах друг друга. Ученые объясняют такое неприятие запаха ближайших родственников природным механизмом, «предохраняющим» от инцеста.

Известно, что кожа человека, выделяет микродозы особых веществ, которые влияют на поведение окружающих. Эти вещества называются феромонами. Они делятся на:

аттрактанты -- вещества привлекающие, в том числе и особь противоположного пола,

репелленты -- вещества отталкивающие, вызывающие чувство тревоги, беспокойства (запах дыма).

Особо сильными запахами у человека обладают определенные участки тела -- область подмышечных впадин, пах, верхняя часть груди (у женщин еще и область под грудью - Верная жена пахнет яблоневым цветом).

Учёные считают, что область мозга, отвечающая за восприятие запаха, находится рядом с "областью памяти", а между запахом, опытом и эмоциями имеются прочные связи.

Запах честного продавца

Некий владелец магазина положил в две витрины совершенно одинаковые наборы колготок, побрызгав один набор духами. В результате колготки с запахом быстро распродались.

Когда позже покупателей спросили, почему они выбрали именно эти колготки, а не другие, они отмечали такие качества, как состав волокна, цвет и другие достоинства приобретенного набора. Никто из них не обратил внимание на истинное отличие -- запах.

А между тем 70-80% покупателей неосознанно оценивают покупку (от пищи и парфюмерии до техники) скорее носом, чем рассудком.

Сообразительные продавцы подержанных автомобилей добавляют в топливный бак специальные ароматизаторы, которые заставляют старые машины благоухать, как новенькие. Более того, на рынке уже появилась ароматическая эссенция "Честный продавец автомобилей", создающая ауру такой порядочности.

Работоспособность и запах

В Японии вот уже несколько лет на некоторых промышленных предприятиях, чтобы повысить производительность труда, в цехах, рабочих кабинетах и помещениях распыляют ароматы мяты.

В американских офисах с некоторых пор стали явственно слышны запахи лимона: исследования показали, что лимонный аромат способен значительно сократить количество ошибок работающего персонала.

А английские дипломаты, принимая у себя послов других стран, опрыскивают залы, где будут происходить переговоры, запахами моря: солоновато-йодистый воздух, как показывают опыты, снимает раздражение и способствует большей деловой активности.

Запах и привлекательность

Некоторые люди выглядят привлекательными. Большую роль тут играет: внешность, акустические и запаховые сигналы.

Запаховые сигналы - Феромоны - это биохимические ароматические соединения, выделяющиеся через секреты тела и кожу.

Важнейшим контролирующим органом нашего поведения является нос именно он самым архаичным образом решает, привлекателен или нет потенциальный партнер.

К важнейшим компонентам в организме человека определяющим чувство влюбленности относят особый нейротрансмиттер счастья, бета-эндорфин, и гормон серотонин.

Эндорфины и серотонин образуются автоматически, если заниматься спортом. Физически тренированный человек -- всегда лучший партнер. Даже пот его заряжен большим количеством аттрактантов и более эротичен, чем, скажем, пот усталого грузчика.

Расстройства обоняния

Аносмия - полное исчезновение запаховой чувствительности.

Ложная аносмия - доступ пахучего вещества затруднен к обонятельным рецепторным клеткам.

Гиперсомния - усиление запаховой чувствительности.

Паросмии (обонятельные галюцинации) - повышение пороговой чувствительности к запаху и потеря узнавания запаха (встречается при поражении височной области коры).

Сенсорная система вкуса

В 1901 году в журнале "Philosophische Studien" впервые была опубликована карта расположения вкусовых рецепторов на языке:

кончик чувствителен к сладости,

задняя часть - к горечи,

кислотность максимально ощущается боковыми точками языка,

соленость воспринимается примерно одинаково во всех точках.

Поэтому для вкусового ощущения важно, на какую часть языка попадает вещество.

Устройство системы вкуса.

Виды вкуса у человека Считается, что человек различает то ли четыре, то ли пять элементарных вкусов: соленый, кислый, сладкий, горький и еще один, для которого нет русского названия.

Его называют "umami" и приписывают вкусу глутамата натрия.

Впрочем, иногда его называют "сладковатым", а изготовите ли продуктов считают, что глутамат натрия просто усиливает ощущение других вкусов.

Если же верить книгам о еде, то вкусов оказывается не пять, а многие тысячи, - но кулинары имеют в виду не элементарные вкусы, а комбинированные.

Недавно ученые заподозрили, что вкусов не пять, а более.

Характеристика вкусовых луковиц

Клетки, воспринимающие вкусовые раздражения, собраны во вкусовые луковицы размером около 70 микрометров, которые размещаются на вкусовых сосочках.

У человека эти структуры расположены на языке. Количество вкусовых клеток во вкусовой луковице насчитывают от 30 до 80.

Крупный сосочек у основания языка содержат до 500 вкусовых луковиц каждый.

Мелкие - на передней и боковых поверхностях языка - по несколько луковиц, а всего у человека несколько тысяч вкусовых луковиц.

Есть четыре типа сосочков, различающихся локализацией и формой:

грибовидные на кончике языка (реагируют на сладкое),

листовидные на боковой поверхности (реагируют на кислое),

желобковые на передней части языка (реагируют на соленое)

и нитевидные, (реагируют на температуру и механические воздействия).

Работа вкусовых луковиц

Кодирование четырех первичных вкусовых качеств основывается на работе различных сенсорных клеток.

Каждая клетка отвечает на стимулы нескольких качеств, однако наиболее активно, как правило, только на одно.

Различение вкусового качества зависит от пространственной организа-ции сенсорных клеток.

Интенсивность стимула кодируется :

частотой импульсов

количеством возбужденных нервных волокон.

Значение вкуса

Сигнал от вкусовых рецепторов используется организмом двояко.

Во-первых, бессознательно - например, для управления желудочной секрецией, причем как ее количеством, так и составом, то есть вкус еды - это не только сигнал, что пора переваривать пищу, но и заказ на состав желудочного сока.

Во-вторых, вкус используется осознанно -

для выбраковки некачественного продукта

для получения удовольствия от еды.

Нарушения вкусовой чувствительности

Нарушения вкусового восприятия чаще всего имеют вид общего повышения порогов к любому вкусовому качеству, реже -- снижения их.

Снижение порогов вкусовой чувствительности встречается при истерических состояниях. и некоторых формах сенсорной эпилепсии.

Полное выпадение чувствительности чаще наблюдается при органических, поражениях вкусовой сенсорной системы.

Если чувствительность снижается в передних отделах языка -- в патологический процесс вовлечен тройничный нерв, если в задних -- то языкоглоточный нерв.

Потеря чувствительности на правой или левой половине языка свидетельствует о поражении в ядрах продолговатого мозга, или наружном ядре таламуса.

Помимо изменения порогов чувствительности, встречаются вкусовые парестезии, т.е. спонтанные, не вызванные реальным раздражителем вкусовые ощущения.

Вкусовые дизестезии (извращенные вкусовые ощущения) --ощущение сладкого при воздействии соленого.

Существенное значение в клинике придают некоторым поведенческим реакциям, связанным с предпочтением того или иного вкуса.

Так, широко известен факт нарушения нормальных вкусовых отношений при беременности, когда предпочтение отдается кислому и соленому.

Имеются сведения, что при адреналовых нарушениях предпочитается соленая пища,

У больных с гипогликемией наблюдается тяга к сладкому.

Синестезия

Слово "синестезия" происходит от греческого synaisthesis и означает смешанное ощущение.

Синестезия -- это явление восприятия, когда при раздражении одного органа чувств наряду со специфическими для него ощущениями возникают и ощущения, соответствующие другому органу чувств, иными словами, сигналы, исходящие от различных органов чувств, смешиваются, синтезируются.

Человек не только слышит звуки, но и видит их, не только осязает предмет, но и чувствует его вкус.

Питер Гроссенбахер говорит: "В мозгу человека есть пути, по которым передаются нейрологические импульсы от глаз, ушей, рта, носа... Эти пути от разных органов чувств пересекаются.

Но если у обычных людей "зоны-перекрестки" пассивны, то у синестетиков они задействованы в распределении нервных импульсов.

В самом деле, не может же звук музыкального инструмента сам по себе приводить к возникновению цвета! Мне думается, дело тут вот в чем: сигналы, идущие по слуховому пути, достигают "перекрестка", а тот посылает импульс к глазам. Так возникает бисенсорное восприятие".

Сканирование мозга синестетиков подтверждает слова ученого.

Вообще зрение и слух гораздо чаще становятся элементами бисенсорного восприятия, чем другие чувства.

А вот обоняние практически никогда не возбуждает синестетическую реакцию и не является синестетическим впечатлением.

Вкусовые ощущения также реже оказываются причиной синестезии, однако у американца Майкла Уотсона именно вкус вызывает тактильные впечатления (вкус мяты он описывает как прикосновение к "прохладным стеклянным колоннам").

Самый же редчайший тип синестезии -- это "видеть" образы и чувствовать прикосновения во время наблюдения за предметом.

Каждый синестетик, как правило, обладает больше чем одним типом смешения чувств. Число синестетических реакций практически неограничено!

4. Структурно-функциональная организация мозга

Мозг -- основа существования человека и общества

Достижения человечества (наука, искусство, политика, экономика, технологии) существуют благодаря разуму, вместилищем которого является головной мозг.

Следствие:

Все продукты цивилизации предопределены возможностями мозга человека в каждый исторический период.

Решения:

Развитие техники.

Эффективное использование мозга (развивать методы обучения, совершенствование работы стареющего мозга).

Совершенствование мозга (С. Лем).

Несмотря на то, что наш мозг выглядит не слишком привлекательным, он состоит из более чем 10 миллиардов нервных клеток и 50 миллиардов других клеток, его вес около 1,3 кг.

Антнотальное развитие

Закладка нейронов совершается до 18 недели внутриутробного развития.

Скорость закладки 400- 600 тыс. клеток в минуту. Отделы закладываются по очереди.

Окончательное число нейронов в нервном центре устанавливается через их гибель и миграцию.

Число нейронов в нервном центре подчиняется правилу 2n.

Нервный центр образуется из одной или нескольких зародышевых нейробластов.

Развитие мозга

Мозг это орган который находится в процессе развития в течении всего периода существования организма.

Стадии эмбрионального и постэмбрионального развития

Миграция клеток.

Формирование новых синапсов и их элиминирование.

Изменения ионного и биохимического состава клеток .

Миелинизация.

Взрослый мозг

Нейроны обладают ограниченной способностью к делению (только в некоторых областях мозга), но способны к регенерации утраченных аксонов и дендритов.

Новые синапсы между нейронами возникают и исчезают постоянно.

Глиальные клетки делятся (при повреждении мозга глиальные клетки заполняют освободившееся нейронное пространство).

Энергетический баланс мозга

Мозг составляет 2% от веса тела, а потребляет 25% всей энергии

Энергия поступает в мозг в форме глюкозы и кислорода

Изучение мозга -Аплизия

Мозг человека невероятно сложен. Его составляют миллиарды нервных клеток, объединенных триллионами связей.

Единственная возможность постичь работу столь сложной системы состоит в том, чтобы исследовать аналогичные простые системы.

Лучше для таких исследований подходят примитивные беспозвоночные. Их нервная система содержит от десятка до ста тысяч клеток.

Одним из излюбленных объектов нейробиологов стал морской моллюск Аплизия

Эти беспозвоночные совершают довольно сложные действия, умеют учиться, помнить и забывать.

Такое удобное сочетание малого числа клеток и сложного поведения позволяет связать функцию отдельных нейронов с конкретными действиями животного.

Аплизия висцеральная -- это и есть мечта нейробиолога. Всеми органами висцерального мешка управляет один-единственный брюшной ганглий, в нем небольшое число клеток.

Все нейроны различаются по величине, положению, форме, окраске, по характеру импульсации и неиромедиаторам.

Благодаря этим различиям любую клетку можно узнавать «в лицо».

Каждый нейрон брюшного ганглия имеет свое имя, состоящее из буквы и цифры.

Нейроны Аплизии крупные -- в них можно втыкать электроды.

Каждый нейрон всегда выполняет одну и ту же функцию.

Нейроны могут синтезировать несколько неиромедиаторов, а один и тот же нейромедиатор может по-разному действовать на соседние нейроны.

Современные технологии в изучении мозга

Фото из ж. “Нэйчур” Нейрон выделяющий флуоресцентный зеленый актин для синаптического контакта с другим нейроном в процессе сохранения следов памяти.

При помощи генной инженерии ученые создали мышей, клетки мозга которых вырабатывают флуоресцентный зеленый белок (актин).

Затем они вырезали небольшие "окна" в черепе грызунов над тем участком коры головного мозга, который отвечает за обработку информации, поступающую от усов.

В течение 30-суток каждые 4-часа, - они наблюдали за тем, как мозг "рассылает" и "втягивает" нейроны, создавая и уничтожая таким образом связи с между своими отделами.

Чтобы понять, воздействуют ли на перестройку синаптических контактов мозга, информация извне, у мышей обрезали ровно половину усов - в шахматном порядке, а затем поместили животных в незнакомую среду.

Оказалось, что общее число синапсов в наблюдаемом пространстве оставалось постоянным. Однако некоторые синапсы существовали лишь несколько дней и затем исчезали, другие - напротив становились мощнее.

В новом окружение, связи между нейронами формировались и распадались гораздо быстрее. Ученые говорят, что синапсы в мозге меняются в соответствии с информацией, получаемой извне.

Полагают, что нейроны образуют синаптические контакты случайным образом. Те связи, которые оказываются полезными, наращиваются, а те, которые ни к чему, исчезают.

Нейрон

Сома, или тело, диаметр сомы достигает 100 мкм и более, у самых мелких - около 5 мкм.

Дендриты - цитоплазматические выросты увеличивающие пространственную локализацию нейрона. На них расположены синапсы с другими нейронами. Некоторые нейроны имеют на дендритах специализированные выросты - шипики, являющиеся специализированной постсинаптической частью глутаматных синапсов.

Аксон - удлиненный вырост цитоплазмы, структурно и функционально приспособленный для проведения потенциалов действия. У позвоночных животных он может иметь миелиновую оболочку.

Формы нейронов

Аксональный холмик- начальный участок аксона, имеющий высокую вероятность генерация потенциала действия

Аксональные расширения -пресинаптические терминали

Астроцит

Получено последнее и, возможно, решающее доказательство, что звездчатые нейроны - астроциты играют не вспомогательную, а совершенно самостоятельную роль в мозге.

Клетки нейроглии, астроциты не "обслуживают" прочие нейроны, а связаны с обработкой получаемой информации и образуют собственную сигнальную систему.

Роль астроцитов - самых загадочных нервных клеток

Как показали опыты на мышах, проведенные в университете Рочестера, астроциты реагируют на токи воздуха, улавливаемые грызунами с помощью усиков.

Ранее выяснили, что астроциты выполняют центральную функцию в развитии таких болезней, как эпилепсия и возможно, болезнь Альцгеймера.

Астроцитов в 10 раз больше, чем нейронов, однако "подслушать", как они обмениваются сигналами, до сих пор никому не удавалось

Олигодендроциты - клетки образующие оболочку нервов

Кровеносные сосуды мозга

(Питание, ГЭБ)

Сотни ветвящихся кровеносных сосудов обеспечивают постоянный приток крови, необходимой для правильного функционирования головного мозга.

Кора

Слоистая структура мозга-результат миграции клеток

Соответственно нейроны различных слоев коры посылают аксоны в различные структуры мозга

Основные типы взаимодействия между клетками мозга

Типы сигналов:

Электрический сигнал

Химический сигнал

Химические синапсы

Требуют высвобождение и диффузию нейропередатчика

Одно направленные пре- и постсинаптические ионные токи

Синаптическая задержка (1-5 мс)

Могут быть возбуждаю-щими и тормозными

Синаптическое усиление/ослабление сигнала

Пластичность (потенциация/депрессия)

Электрические синапсы

Очень быстрые

Передают сигнал в обоих направлениях

Синхронизируют популяции клеток

Могут управляться

Умлекопитающих распространены в нейронах развивающегося мозга и в меньшей степени во взрослом мозге

Гап-контакты принципиальный тип взаимодействия между астроцитами благодаря их ионной проводимости.

Интеллект зависит не от строения мозга, а от динамики его развития

Отчего одни люди умнее других?

С давних времен ученые и медики надеялись найти не только теоретическое, но и практическое решение этой проблемы.

Толщина коры больших полушарий головного мозга у людей разного интеллектуального уровня примерно одинакова, однако динамика ее изменения с возрастом существенно различается.

Попытки найти корреляцию между интеллектуальным уровнем и степенью развития тех или иных отделов мозга, конечно, предпринимались, но четких результатов не дали.

Общий объем мозга оказался очень слабо связан с интеллектуальным уровнем (хотя положительная корреляция все-таки прослеживается; r = 0,3).

Поэтому появилось предположение, что различия в интеллектуальном уровне, возможно, определяются не столько строением мозга взрослого индивидуума, сколько динамикой его развития в детском и подростковом возрасте

Интеллект зависит не от строения мозга, а от динамики его развития

Группа ученых из США и Канады при помощи магнитно-резонансной томографии измерили толщину коры у 307 детей и подростков (от 5 до 16 лет), сопоставив полученные данные с результатами тестов на интеллект (IQ).

Тесты, разумеется, проводились с учетом возраста каждого ребенка.

По итогам тестирования детей разделили на три группы, примерно равные по численности:

1) «очень умные» (IQ = 121-149),

2) «просто умные» (IQ = 109-120),

3) «средние» (IQ = 83-108).

У очень умных детей толщина коры максимальна в 11 лет.

У «просто умных» детей толщина коры максимальна 8-9 лет.

У детей со средними способностями в 6 лет кора толще, чем у их более интеллектуальных сверстников

Оказалось, что у «очень умных» детей кора больших полушарий развивается наиболее динамично: сначала толщина коры быстро растет, затем (начиная с 12 лет) довольно быстро снижается.

У «просто умных» и увеличение, и последующее уменьшение толщины коры происходят медленнее, а максимум достигается в 8,5 лет.

У «средних» наблюдалось лишь медленное уменьшение толщины коры.

IQ

История стандартизированных тестов интеллекта началась в 30-х годах ХХ века во Франции. Причем Альфред Бине, создал тесты для школьников, а американский пcиxoлoг Гaнc Юpгeн Aйзeнк paзpaбoтaл тecты для взpocлыx.

Средней величиной коэффициента интеллекта считается показатель в пределах мeждy 86 и 114. Цифры 69-85 говорят о слаборазвитом интеллекте (ниже -- о слабоумии), 115-124 -- интеллект выше среднего, 125-134 -- высокоразвитый интеллект, людей с IQ более 135 называют гениальными.

Рейтинг стран Европы и народов по IQ

Исследования (2002 г.) института Ольстера:

Германия и Нидерлданды (107 баллов).

Польша (106), Швеция (104), Италия (102).

Великобритания -- на 9-ом месте (100)

Шотландцы и ирландцы (97).

Россия -- на 17-ом месте с 95 баллами.

Далее -- Греция, Франция, Болгария, Румыния, Турция, Сербия.

С точки зрения национальной или даже расовой, то самые умные:

Евреи-ашкенази (115 баллов).

Азиаты (110).

Европеоиды -- 100 баллов в среднем.

Афро-американцы -- 80 баллов

Половые особенности IQ

Британские ученые доказали, что мужчины умнее женщин.

В исследовании, Ричарда Линна и Пола Ирвинга, приняли участие 24 тысяч человек. Оказалось, что среди очень образованных людей (IQ. - 125 баллов) мужчин примерно в два раза больше, чем женщин, а среди гениальных (IQ - 155 баллов) -- в 5,5 раз больше.

Разный уровень интеллекта, обусловленный генетическими различиями, объясняет, почему мужчины чаще получают Нобелевские премии или, к примеру, становятся шахматными гроссмейстерами, считают исследователи. Профессор Линн заявил, что интеллектуальные различия между полами могут объясняться, например, размерами мозга.

"Мужской мозг примерно на 10% больше женского, а более крупный мозг обеспечивает большие умственные способности, поэтому мужчины в среднем неизбежно умнее женщин", -- считает он.

Еще один показатель ума …..

EQ -- коэффициент эмоционального интеллекта. Профессор Гарвардского университета, доктор психологии Даниель Гоулман в своей книге показал, что в современном деловом мире гораздо большее влияние на эффективность действий оказывает именно EQ, а не IQ. Да и не только в деловом мире, а и в политической, интимной и других сферах.

Эмоциональный интеллект (EQ) можно определить как способность слышать собственные чувства, контролировать всплески эмоций, как умение принять правильное решение и оптимистично оценивать сложную ситуацию.

Россия занимает первое место в мире по числу женщин, входящих в состав высшего руководства компаний, затем идут Филипины, США и др.

Россия

IQ россиян 95 балов это гораздо ниже среднего уровня европейцев (102).

Следует предположить, что чем ниже IQ у нации тем меньше разница IQ по половому критерию.

Управление административными, научными и производственными подразделениями требует интеллектуальных способностей.

В России женщины создают ощутимую конкуренцию мужчинам в высоко интеллектуальных сферах деятельности.

5. Химическая организация мозга

История изучения нейронного контакта

Вильгельм Вальдейер в 1891 году ввел понятие нейрона как основного элемента нервной системы. Нейрон -- клетка с многочисленными отростками.

В начале XX века нейрогистолог Сантьяго Рамон-и-Кохаль установил, что нейроны независимы, то есть их отростки хотя и сближены, но нигде не сливаются.

Чарльз Скотт Шеррингтон замерил скорость проведения нервного импульса по нерву, входящему в спинной мозг, и время, которое требовалось для передачи сигнала с входящего нерва на выходящий. Оказалось, что импульс в течение некоторого времени задерживается, как бы топчется в месте перехода с нерва на спинно-мозговой нейрон. Единственным возможным местом задержки мог быть контакт между нейронами, которому Шеррингтон дал название «синапс», что примерно означает «застежка».

Казанский профессор Александр Филиппович Самойлов доказал химическую природу передачи нервного импульса через синапс.

Он писал: «На границе двух клеток одна клетка выделяет какое-то, пока неизвестное вещество, и это вещество служит раздражающим агентом для другой клетки». Когда такие вещества были открыты, их назвали «медиаторами» -- посредниками.

В 50-х годах Дж. Экклс доказал, что ацетилхолин -- один из передатчиков нервных импульсов в мозге.

В 1954 году Марта Фогг обнаружила наличие больших количеств норадреналина в центральной нервной системе.

Р. Алквист в конце 50-х годов выяснил, что норадреналин после освобождения из окончаний симпатических нервов взаимодействуют с особыми белками-рецепторами (лат. receptum-- брать, принимать).

Основной принцип синаптической передачи

Везикулярное высвобождение нейропередатчика в ответ на пресинаптический потенциал действия. Превращение химического сигнала в электрический в постсинапптической структуре.

Возможные функции нейромедиаторов

В качестве трансмиттеров выступают:

аминокислоты (глутамат, глицин, ?-аминомасляная кислота).

моноамины (серотонин, гистамин, дофамин, норадреналин).

пептиды (лей-энкефалин, мет-энкефалин; вещество-Р и др.).

Тормозные аминокислоты

Глицин (Gly)

H3-N+-CH2-COO-

Глицин тормозит Ь-мотонейроны спинного мозга.

Конкурентным антагонистом в них является стрихнин.

Применение стрихнина из-за отсутствия торможения Ь-мотонейронов глицином ведет к судорогам.

В ЦНС играет роль модулятора

Гамма-аминомасляная к-та (GABA)

Н2N-CH2-CH2-CH2-COOH

Рецепторы

GABA А и

GABAС

открывают каналы для Cl- , а рецепторы GABAв открывают каналы для - К+.

Глутамат - трансмиттер для возбуждающих синапсов

Синапсы, которые используют в качестве трансмиттера глутамат, находятся приблизительно на 50 % нейронов ЦНС. Они наиболее распространены в переднем мозге и гиппокампе. Рецепторы реагирующие на глутамат, являются возбуждающими.

Глутаматные синапсы участвуют в процессах обучения. Глутамат, является важнейшим трансмиттером ЦНС. Возбуждение многих глутаматных синапсов может необратимо повредить постсинаптические клетки (так называемая эксайтотоксичность).

Дофамин

Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине американский биохимик Эрл Сазерленд доказал, что именно внутриклеточный цАМФ является вторичным посредником, после мембранного рецептора адреналина, т.е. между нейронным медиатором и внутренними процессами в клетке.

Лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине (2000 г.) стали швед Арвид Карлсон, и американцы Пол Грингард и Эрик Кендал за выяснение роли дофамина в работе мозга.

Одна из тысячи нервных клеток мозга функционирует с участием дофамина. Карлсон установил, что 80% этого вещества сосредоточено в подкорковых ядрах: неостриатуме, бледном ядре и черной субстанции), в то время как норадреналин распространен больше в стволе мозга. Дофамин маркер искателей нового.

Паркинсонизм

Паркинсонизм, или дрожательный паралич, -- распространенное и трудно излечимое заболевание мозга, которое развивается преимущественно в пожилом возрасте. Для этого заболевания типично не только дрожание рук, но и скованность движений (возникновение «позы просителя» с наклоном туловища вперед, семенящая походка), отсутствие мимики, общее постоянное напряжение всех мышц-- ригидность. Со временем больной полностью утрачивает способность передвигаться.

Очень богаты дофамином ядра, которые входят в так называемую экстрапирамидную двигательную систему. Эта система обеспечивает координацию движений, сохранение позы, поддержание тонуса мышц и мимику. Снижение дофамина в этих ядрах приводит к паркинсонизму.

Шизофрения

Лечение болезни Паркинсона веществами являющиеся предшественниками дофамина (L-DOFA), чтобы ликвидировать его недостаток в пирамидной системе, в ряде случаев приводило к явным признакам шизофрении.

Анализ мозга погибших шизофреников показывал, что в структурах лимбической системы мозга наличие избытка дофамина. Введение резерпина препарата опорожнявшего дофаминовые структуры мозга при лечении шизофрении приводило к появлению признаков паркинсонизма у больных.

Серотонин

Серотонин широко распространен в организме. В мозге его особенно много в области тектума, откуда идет много проекций в лимбическую систему, к таламусу и гипоталамусу, в передний мозг, мозжечок и спинной мозг. По этим путям, очевидно, контролируются многие нейрональные функции. Серотонин визитная карточка тех кто бежит от страдания.

Норадреналин

Норадреналин выполняет функцию трансмиттера в ЦНС, и, прежде всего, выделяется нейронами голубого пятна. Это ядро состоит не более чем из 1000 клеток, аксоны которых так многократно разветвляются, что можно найти их адренергические окончания во многих областях ЦНС

Функции НА

Нейроны выбрасывающие НА из ствола мозга оказались причастными к регуляции настроения, удовольствия, поддержания бодрствования, реализации сновидений. Считается , что НА контролирует потребность в вознаграждении.

Избыток амфетамина (похож на НА) провоцирует галлюцинации, расстройства мышления, возникновение навязчивых состояний (мания преследования).

Нейропептиды

Пептиды, которые действуют как трансмиттеры или нейромодуляторы, называются нейропептидами.

Нейропептидами являются:

вещество-Р, ангиотензин-II, соматостатин, лептин, окситоцин, вазопресин и др.

Большинство этих веществ были открыты в качестве гормонов, прежде чем была определена их роль в синаптическом переносе, отсюда и произошли их названия. Действия гормона и трансмиттера очень похожи.

Опиоиды

Так, энкефалин, эндорфин и динорфин -- трансмиттеры в тех синапсах, где опиоидные вещества оказывают свое действие.

Опиоиды (например, морфий) являются сильными аналгетиками.

Опиоидные пептиды тормозят распространение боли в спинном мозге, как и морфий. Кроме того, они играют большую роль в лимбической, автономной и моторной системах.

6. Асимметрия мозга

Асимметрия среди живых существ

Симметрия и асимметрия как явления организации жизни достаточно широко распространены в животном мире от беспозвоночных до млекопитающих.

Примеры асимметрии выявлены среди рыб, птиц, рептилий и млекопитающих. Моржи, киты, ящерицы, цыплята и жабы показывают явный правосторонний уклон в своём поведении: кости правой конечности у этих животных развиты сильнее.

Приблизительно у 90 процентов людей кости правой руки развиты сильнее в силу большей тренировки. Людей не имеющих асимметрии называют амбидекстриками

Классификация асимметрий

Н. Н. Братина и Т. А. Доброхотова (1981) предложили классификацию функциональных асимметрий, выделяя моторную, сенсорную и психическую асимметрию:

Моторная асимметрия впервые описана как явление праворукости и леворукости.

Сенсорная, как различительные пороги восприятия для отдельных органов слуха, зрения.

Позднее описана психическая специализация полушарий. Левое полушарие устремлено в будущее, правое в прошлое

Полушария и зрительное восприятие пространства

Н.Н.Николаенко (1998), предложил гипотезу полушарного отображения пространства как основу психической асимметрии.

Левое полушарие ориентировано на отображение дальних областей пространства, как на область вероятностной деятельности (применяя утрированные перспективные сокращения размеров).

Правое полушарие нацелено на отображение ближнего пространства, как на область непосредственной жизненной деятельности (применяя обратную перспективу или сглаживая перспективные сокращения размеров).

Способы отображения пространства

Ближнее пространство:

1) видимые размеры предметов видятся с повышенной константностью;

2) при членении пространства его перцептивный центр смещается в близь;

3) расстояния недооцениваются и зрительные сцены приближены;

4) в рисунке предметы ближнего окружения изображаются в обратной перспективе.

Дальнее пространство:

1) видимые размеры предметов характеризуются пониженной константностью;

2) при членении пространства его геометрический центр удаляется;

3) расстояния переоцениваются и зрительные сцены воспринимаются удаленными;

4) в рисунке предметы ближнего окружения изображаются в утрированной прямой перспективе.

Различие функций полушарий вытекает из разного отношения полушарий к ближнему и дальнему пространству.

Итак, оба полушария воспринимают третье измерение искаженно. Правое полушарие сжимает ближнее пространство и растягивает дальнее, левое полушарие напротив, растягивает ближнее пространство и сжимает дальнее.

Различное отношение правого и левого полушарий к разным областям пространства не является случайным. Имеющее особую ценность для правого полушария ближнее пространство является средой манипуляторной деятельности, обслуживающей сиюминутные нужды организма.

Имеющее особую ценность для левого полушария дальнее пространство, является средой потенциальной, вероятностной деятельности. Это пространство, которое должно учитываться при программировании и планировании будущей деятельности, но для наличной деятельности значения не имеет.

Функциональная асимметрия в истории человечества

В первых картинах художники и скульпторы изображая человека голову не рисовали.

В период нового каменного века 8-3 тыс. до н.э. (неолит) появляется фронтальное изображение лица.

Детали слабо прорисованного лица результат двумерного плоскостного видения.

Объемное трехмерное изображение отсутствует.

В бронзовом веке (4 -1 век до н.э.) при развитии письма возникает реалистичная манера изображения лица.

С 4 века до новой эры и по 3 век новой эры художественное изображение лица достигает высокой степени реализма.

Приход в Грецию и Рим северных племен вплоть до 14 века вновь убирает из портрета черты характера, возраста и личностных особенностей.

Эти динамичные изменения в изображении портрета человека в живописи связывают с динамикой асимметрии человеческого мозга.

Активность полушария и живопись

Xuvchmid H.J. выявил, что до 600 г. до н э. изображения человека и животных в 80% случаев были направлены в право.

Затем вплоть до 600 г. н.э. напротив, влево.

В наше время изображения портретов выполнены в направлении от зрителя влево.

Известно, что при угнетении левого полушария больные рисунок начинают с левой нижней части листа - взгляд ориентирован влево.

При угнетении правого полушария с правой верхней части листа - взгляд ориентирован вправо.

Специализация латерального доминирования. Левое полушарие: разгов. Речь, счетные умения, письменная речь, научные умения, логический ход мысли, контроль правой руки.

Правое полушарие: муз.способности, трехмерные формы,способности к искусству, интуиция, воображение, контроль левой руки.

Эмоции и полушария мозга

У человека правое полушарие, как и у животных является более эмоциогенным и активирует эмоции, левое, напротив, в ряде случаев тормозит проявление эмоций.

В отношении к реализации положительных эмоций доминирует левое полушарие, к проявлению отрицательных - правое.

Правое полушарие не только ответственно за неадекватные эмоциональные реакции, но и снижает способность узнавать эмоции окружающих.

Поражение левого полушария сопровождается потерей понятийного мышления при сохранении узнавать эмоции.

Мышление и полушарии мозга

Сперри (1966 г.) предполагает, что правое полушарие (немое) и, тем не менее в нем заложено больше характерных человеческих свойств. Оно способно в большей степени к приему и обработке информации на уровне человеческого мышления. Правое полушарие решает задачи успешнее и в большей степени способно к абстрактному мышлению, чем речевое левое.

В медицинской практике существует способ лечения мозга электрическим током. Пациенту выключают одно из полушарий и у человека активно одно полушарие какое-то время.

Если одному и тому же человеку предложить ответить на ряд силлогизмов в период когда активно одно из полушарий то можно получить представление о специфичности их работы.

Мозолистое тело

Мозолистое тело - основная структура отвечающая за совместную работу полушарий.

ж. Neuropsychology указывает на то, что мозолистое тело более развито у левшей, которых среди одаренных в математике людей больше, чем в популяции в целом.

Простые и сложные задачи у не математиков мозг решает одним полушарием и делает это медленно и не очень продуктивно.

У математиков любые задачи мозг решает с помощью двух полушарий за счет мощного мозолистого тела.

Социальная асимметрия полушарий

Интересные предположения делают ученые при анализе психических процессов свойственных для больших социальных групп населения.

В бывшем СССР система образования предусматривала преимущественное развитие логики мышления. Учебники были написаны таким образом, что было много материала на повторение и тренировки счёта, все хорошо знали таблицу умножения тем самым была более выраженная тренировка левого полушария и развитие логики мышления.

Слабое развитие правого полушария на уровне целого народа приводило к тому, что целые поколения жили, руководствуясь фикциями и особо об этом не задумываясь, (фикция о справедливости для всех).

Построение жизненных правил по принципу только логики без проверки истинности устанавливаемых правил позволяло легко сохранять устойчивость устройства общества, морального кодекса.

7. Геном и познание человека

Генетика, гены и наследственность

Генетика - наука о наследственности. Родилась она под пером монаха Грегора Менделя в 1866 году.

Наследственность - механизм с помощью которого характерные признаки передаются от одного поколения последующему.

Грегор Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде обособленных «единиц».

Позже, в 1909г. датчанин Йогансен назвал эти единицы генами.

ДНК

1868 г. - Ф. Мишер из спермы лосося выделил ДНК

1953 - Ф.Крик и Дж.Уотсон - предложили структурную модель ДНК

Хромосомы человека

1875 -Ф.Гальтон - предложен «близнецовый» метод для изучения влияния на организм наследственности и среды.

1905 - появилось слово генетика.

1910 - хромосомная теория наследственности

1981 - расшифрована митохондриальная ДНК человека.

1988-2002 год выполнено полное секвенирование генома человека

1865 г. Г.Мендель - открыты факторы наследственности (доминантное наследование)

Ген заявляет о себе или нет в зависимости от того, является ли он доминантным или рецессивным, находится в одиночку или в подобной паре.

Черта, определяемая доминантным геном обнаруживается даже в том случае, если он представлен отдельно

1865 г. Г.Мендель - открыты факторы наследственности (рецессивное наследование)

Рецессивный ген, должен быть частью пары, чтобы раскрыть свое присутствие. Человек с единственным рецессивным геном является носителем, у которого не проявляется черта, но она наполовину передается его ребенку.

Если оба родителя являются носителями, то тогда 1 ребенок из 4 унаследует пару рецессивных генов и у него проявится эта черта которая присутствовала у его родителей, но не была проявлена.

Сколько генов у человека

Команда исследователей из Национального института геномных исследований США во главе с Френсисом Коллинзом, подсчитав число генов у человека независимым способом и на основе своих данных, получила результат -- около 32000 генов содержится в геноме каждой клетки человека.

Разнобой в окончательные оценки пока вносят два других коллектива ученых. Доктор Вильям Хезелтайн (руководитель фирмы «Хьюмэн Геном Сайенс») продолжает настаивать, что в их байке содержится приватизированная информация на 120 000 генов. Этой информацией он не собирается пока делиться с мировой общественностью. Фирма вложила деньги в патенты и собирается заработать на полученной информации, поскольку она относится к генам широко распространенных болезней человека.

Фирма «Инсайт» сообщила о том, что имеет в настоящее время каталог, состоящий из 140 000 идентифицированных ей генов человека, и также настаивает на этом количестве общего числа генов у человека.

Схема ДНК

Ген - участок ДНК кодирующий определенный белок.

Все гены как и люди имеют имена.

В ДНК участки кодирующие белки занимают лишь 1,1 - 1,4% её длины. Эти участки называют -экзонами. Остальные участки называют интронами.

Гены неравномерно распределены по хромосомам.

Гены человека в хромосомах как правило разорваны. Чтобы ген заработал он вначале подвергается сплайсингу - сшиванию.

Многие гены продублированы, чего нет у низших животных.

Генам свойственно явление полиморфизма по механизму замены, повторения или потери некоторого числа нуклеотидных пар (Insertion - наличие; Deletion - отсутствие).

Гены и поведение (психогеномика)

Поведение разных людей, их умственные способности, психика порой кардинально отличаются.

...