Мозг – это мощный управляющий центр, который отправляет команды по всему организму и контролирует ход их выполнения. Именно благодаря ему мы воспринимаем мир и способны с ним взаимодействовать. То, какой мозг имеет современный человек, его интеллект, мышление, стали результатом миллионов лет непрерывной эволюции человечества, его строение уникально.
Для головного мозга характерно разделение на зоны, каждая из которых специализируется на выполнении своих специфических функций. Важно располагать информацией о том, какие функции выполняет каждая зона. Тогда можно легко понять, почему появляются специфические симптомы при таких распространенных заболеваниях, как болезнь Паркинсона, Альцгеймера, инсульт и др. Нарушения можно регулировать медикаментозно, а также при помощи специальных упражнений, физиопроцедур.
Головной мозг структурно делится на:
- задний;
- средний;
- передний.
У каждого из них своя роль.
У эмбриона голова развивается быстрее, чем другие части тела. У месячного эмбриона можно легко рассмотреть все три отдела головного мозга. В этот период они имеют вид «мозговых пузырей». Головной мозг новорожденного – самая развитая система в его организме.
Ученые относят задний и средний мозг к более древним структурам. Именно на эту часть возложены самые важные функции – поддержание дыхания и кровообращения. Границы их функций имеют четкое разделение. Каждая извилина выполняет свою работу. Чем более выраженной в ходе развития становилась борозда, тем больше функций она могла выполнить. А вот передний отдел обеспечивает все, что связывает нас с внешней средой (речь, слух, память, способность к мышлению, эмоции).
Бытует мнение, что мозг женщины меньше, чем мозг мужчины. Данные современных аппаратных исследований, в частности на томографе, не подтвердили это. Такое определение можно смело назвать ошибочным. Мозг разных людей может отличаться по размеру, весу, но это не зависит от гендерной принадлежности.
Зная структуру головного мозга, можно разобраться в том, почему появляются те или иные заболевания, от чего зависит их симптоматика.
Структурно головной мозг состоит из двух полушарий: правого и левого. Внешне они очень похожи и соединены между собой огромным количеством нервных волокон. У каждого человека одна сторона является доминантной, у правшей – левая, а у левшей – правая.
Также выделяют четыре доли мозга. Четко можно проследить, как разграничиваются функции долей.
Лобные
Эти доли имеют фронтальное расположение, они занимают область лба. Разберемся, за что отвечает лобная доля. Лобные доли головного мозга отвечают за отправку команд всем органам и системам. Их можно образно назвать «командным пунктом». Можно долго перечислять все их функции. Эти центры отвечают за все действия и обеспечивают главнейшие человеческие качества (инициативность, самостоятельность, критическая самооценка и т.д.). При их поражении человек становится беззаботным, переменчивым, его устремления не имеют смысла, он склонен к неадекватным шуткам. Такие симптомы могут указывать на атрофию лобных долей, ведущую к пассивности, которую легко принять за лень.
Читайте также:
У каждой доли есть доминантная и вспомогательная часть. У правшей доминантной стороной будет левая область и наоборот. Если разделять их, легче понять, какие функции закреплены за конкретной областью.
Именно лобные доли управляют человеческим поведением. Эта часть мозга посылает команды, которые не дают выполнить определенное антисоциальное действие. Легко заметить, как у дементных пациентов поражается данная зона. Внутренний ограничитель отключается, и человек может неустанно использовать нецензурную лексику, позволять себе непристойности и т.д.
Лобные доли головного мозга также несут ответственность за планирование, организацию произвольных действий, освоение необходимых навыков. Благодаря им, те действия, которые поначалу кажутся очень сложными, со временем доводятся до автоматизма. А вот при повреждении этих участков человек выполняет действия каждый раз будто заново, автоматизм при этом не вырабатывается. Такие больные забывают, как пойти в магазин, как готовить и т. д.
При повреждении лобных долей может наблюдаться персеверация, при которой больные буквально зацикливаются на выполнении одного и того же действия. Человек может повторять одно и то же слово, фразу или постоянно бесцельно перекладывать предметы.
В лобных долях есть главная, доминантная, чаще всего левая, доля. Благодаря ее работе организуется речь, внимание, абстрактное мышление.
Именно лобные доли отвечают за поддержание тела человека в вертикальном положении. Больные с их поражением отличаются сгорбленной позой и семенящей походкой.
Социальное полушарие
Одним из наиболее активно развивающихся направлений в исследованиях асимметрии мозга и поведения стало изучение «социальной латерализации» — асимметричного восприятия особей своего вида. Регулирование социального поведения — одна из наиболее сложных и многокомпонентных функций, которые осуществляет мозг позвоночных животных. В различные аспекты социального поведения могут быть вовлечены процессы, осуществляемые как левым, так и правым полушариями. Однако именно правое полушарие в научной литературе оправданно называют «социальным», ведь оно играет доминирующую роль в контроле большинства социальных реакций у различных видов позвоночных, включая человека []. В зрительном узнавании знакомых особей своего вида, к примеру, участвует преимущественно правое полушарие мозга, причем такая асимметрия выявлена как у млекопитающих, так и у птиц []. Преимущественная роль правого полушария в проявлении агрессивных реакций, направленных на особей своего вида, известна у амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Социальная латерализация находит отражение в поведении животных — как в эксперименте, так и в природе. Если малька рыбы поместить в аквариум с зеркальной стенкой, то осматривать «другую особь», т. е. собственное отражение, он будет преимущественно левым глазом (направляющим информацию в правое полушарие). Сходным образом, жеребцы одичавшей домашней лошади во время поединков предпочитают держать противника в поле зрения левого глаза [].
Поединок жеребцов одичавшей лошади. Во время агрессивных взаимодействий каждый из них предпочитает смотреть на противника левым глазом
Височные
Они отвечают за слух, превращая звуки в образы. Именно они обеспечивают восприятие речи и коммуникацию в целом. Доминантная височная доля головного мозга позволяет наполнить смыслом услышанные слова, подобрать нужные лексемы для того, чтобы выразить свою мысль. Недоминантная помогает распознать интонацию, определить выражение человеческого лица.
Передние и средние височные отделы отвечают за обоняние. Если в пожилом возрасте оно теряется, это может сигнализировать о зарождающейся болезни Альцгеймера.
Гиппокамп отвечает за долговременную память. Именно он хранит все наши воспоминания.
Если поражены обе височные доли, человек не может усвоить зрительные образы, становится безмятежным, а его сексуальность зашкаливает.
Бесценная информация для специалистов в разных сферах
Понимание того, как функционирует головной мозг человека, бесценно для специалистов, работающих в разных сферах. Например, в работе логопеда очень важно понимать все эти механизмы и принципы. Если к специалисту приходит ребенок с нарушениями речи, а это может быть заикание, невыговаривание определенных букв, проблемы с чтением или правильным написанием слов. Все это напрямую связано с работой головного мозга. Для этого логопеду нужно знать, какое полушарие отвечает за речь, и работать по методикам, которые позволяют активировать работу этого полушария. Если левое полушарие дает общие способности к речи, абстракции и детализации, то работа строится на этих знаниях.
Человек может письменно оформить любые высказывания, грамматически описать свойства предметов . Левое полушарие позволяет воспринимать буквальный смысл слов и точно их воспроизводить, любые обозначения воспринимаются дословно, благодаря этому человек может точно запоминать и воспроизводить имена и даты.
Теменные
Для того чтобы разобраться в функциях теменных долей, важно понять, что доминирующая и не доминирующая сторона будут выполнять разную работу.
Доминирующая теменная доля головного мозга помогает осознать устройство целого через его части, их структуру, порядок. Благодаря ей, мы умеем складывать отдельные части в целое. Очень показательным в этом есть умение читать. Чтобы прочесть слово, нужно сложить буквы в одно целое, а из слов необходимо составить фразу. Так же проводятся манипуляции с числами.
Теменная доля помогает связать отдельные движения в полноценное действие. При расстройстве данной функции наблюдается апраксия. Больные не могут выполнить элементарные действия, например, не способны одеться. Это бывает при болезни Альцгеймера. Человек просто забывает, как делать нужные движения.
Доминантная область помогает ощущать свое тело, различать правую и левую стороны, соотносить части и целое. Такая регуляция участвует в пространственной ориентации.
Недоминантная сторона (у правшей она правая) комбинирует информацию, которая поступает из затылочных долей, позволяет в трехмерном режиме воспринимать окружающий мир. Если недоминантная теменная доля нарушается, может появиться зрительная агнозия, при которой человек не способен распознать предметы, пейзаж и даже лица.
-
Читайте также:
Теменные доли принимают участие в восприятии боли, холода, тепла. Также их функционирование обеспечивает ориентацию в пространстве.
Как эффективно воображать движения
Известны следующие особенности воображения движений, которые повышают его эффективность:
- Кинестетическое (с обращением внимания на ощущения от мышц и суставов) представление, а не зрительное [5];
- Представление от первого лица, а не от третьего [6];
- Воображение движений после реально осуществлённого действия [7];
- Использование обратной связи (когда человеку показывают, насколько хорошо он справляется с заданием) [8]. Высокую эффективность показала обратная связь в виде виртуальной реальности: при воображении движений ног аватар, которым управляет испытуемый, идет вперёд, а при прекращении воображения — останавливается. Задача испытуемого — идти вперёд и останавливаться в определенных точках виртуального пространства [9–12];
- Одновременный просмотр видео, в котором выполняется соответствующее движение, помогает усилить десинхронизацию мю-ритма за счет работы зеркальных нейронов [13];
- Применение медитативных практик, в частности, медитации осознанности (mindfulness meditation) [14].
Кроме того, нами было показано, что эффективность воображения движений зависит от личностных характеристик человека [15].
Для эксперимента было набрано 44 человека с ведущей правой рукой. Все они проходили тестирование по опроснику Кеттелла, который определяет 16 основных индивидуальных особенностей. Далее испытуемые управляли ИМК, основанном на воображении движений рук. Оказалось, что при воображении движений правой руки успешнее экспрессивные чувствительные экстраверты, а при воображении движений левой руки — практичные, сдержанные, скептичные и не очень общительные люди.
Мы предполагаем, что это можно объяснить разным уровнем содержания дофамина в правом и левом полушариях, а также разницей в способах кодирования информации о движениях [16]. Более подробно об этом можно прочитать в статье, опубликованной автором и коллегами в журнале «Доклады Академии наук» [15]. Знание личных психологических параметров пользователя ИМК может помочь в разработке индивидуальных тренингов и методов подготовки перед управлением нейроинтерфейсами.
Зачем же нужно воображение движений и работа с нейроинтерфейсами? Как это может помочь людям с нарушениями движений? Разберём эти вопросы на примере двух самых распространенных причин двигательных расстройств — инсульта и травмы спинного мозга.
Затылочные
В затылочных долях перерабатывается зрительная информация. Именно этими долями головного мозга мы фактически «видим». Они считывают сигналы, которые поступают от глаз. Затылочная доля отвечает за обработку информации о форме, цвете, движении. Затем теменная доля превращает эту информацию в изображение трехмерного характера.
Если человек перестает узнавать привычные предметы или близких людей, это может сигнализировать о нарушении работы затылочной или височной доли мозга. Мозг при ряде заболеваний утрачивает способность обрабатывать полученные сигналы.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Своя работа» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Партнер номинации — Российский научный фонд.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»
Более 5 миллионов человек в мире страдают от разной формы параличей, основные причины которых — инсульт (34%) и повреждение спинного мозга (24%).
Инсульт в настоящее время является одной из основных причин инвалидизации населения. В России ежегодно регистрируется более 450 000 инсультов, и инвалидами становятся 70–80% выживших после инсульта, причём примерно 20–30% из них нуждаются в постоянном постороннем уходе.
За последние 70 лет количество больных с травмой спинного мозга возросло в 200 раз, и в России подобные повреждения ежегодно получают более 8 000 человек. Чаще всего это приводит к неспособности больного самостоятельно передвигаться и обеспечивать свои основные потребности. В результате использования инвалидной коляски уменьшается физическая активность, что провоцирует развитие ряда заболеваний: болезни сердца, остеопороз, пролежни. Поэтому идет активный поиск альтернативных методов восстановления способности двигаться. Одной из самых новых разработок в этом направлении является нейроинтерфейс.
Нейроинтерфейс (он же интерфейс «мозг-компьютер», ИМК) — система, позволяющая передавать сигналы мозга напрямую на внешнее устройство (это может быть инвалидная коляска, экзоскелет, компьютер и др.), фактически управлять «силой мысли» (рис. 1).
В «Биомолекуле» можно более подробно прочитать про историю развития нейрокомпьютерных технологий, а также про современный проект Neuralink Илона Маска [1], [2].
Рисунок 1. Схема работы ИМК.
адаптировано по материалам сайта Tritriwulansari
Вывод
Итак, каждый отдел несет свою функциональную нагрузку. Если же отдельная доля страдает из-за травмы или заболевания, часть ее функций может взять на себя другая зона. В психиатрии накопилось немало свидетельств о таком перераспределении.
Важно помнить, что мозг не может полноценно работать без питательных веществ. Рацион должен отличаться разнообразием продуктов, из которых нервные клетки получат необходимые вещества. Также важно улучшать кровоснабжение мозга. Ему способствуют занятия спортом, прогулки на свежем воздухе, умеренное количество пряностей в рационе.
Если вы хотите сохранить полноценную работу мозга до глубокой старости, следует развивать свои интеллектуальные способности. Ученые отмечают любопытную закономерность – люди интеллектуального труда меньше подвержены болезням Альцгеймера и Паркинсона. Секрет, по их мнению, кроется в том, что при усиленной мозговой деятельности в полушариях постоянно создаются новые связи между нейронами. Так обеспечивается постоянное развитие тканей. Если заболевание поражает какую-то часть мозга, ее функции легко берет на себя соседняя зона.
Механизмы нейропластичности
При инсульте происходит острое нарушение кровоснабжения головного мозга (либо в результате закупоривания сосуда тромбом — ишемический инсульт, либо в результате кровоизлияния — геморрагический). Так как вместе с кровью к нейронам перестаёт поступать всё, что необходимо им для жизнедеятельности, участки мозга, где остановилось кровообращение, отмирают. И если это зоны, отвечающие за двигательную активность — например, моторная область коры, то у больного возникает гемипарез, снижение силы мышц одной стороны тела, или гемиплегия, полный паралич половины тела.
Восстановление двигательной функции осуществляется в основном за счет механизмов нейропластичности — способности мозга изменяться под действием опыта: устанавливать новые связи между нейронами, разрушать старые и ненужные, восстанавливать утраченные после повреждения. В данных процессах принимают участие не только нейроны, но и клетки нейроглии, а также сосудистая система [17]. Также изменяется активность синапсов и их количество [18]. Для активации данных механизмов в медицине применяется двигательная реабилитация. Однако у пациентов с параличом или высокой степенью пареза осуществление реальных движений невозможно, поэтому прибегают к тренировкам с ИМК, основанном на воображении движений. При представлении движений активируются те же зоны мозга, которые также участвуют в подготовке реального действия и в его совершении, вследствие чего такая нейрореабилитация становится реальной [19].
Благодаря таким реабилитационным тренировкам происходит перестройка нейронов вокруг повреждённой области: увеличивается объём серого вещества в двигательной зоне мозга, а соседние участки берут на себя утраченные функции [20]. Двигательные области неповреждённого полушария также участвуют в этом процессе.
Эффективность этих занятий может быть повышена за счёт использования биологической обратной связи — зрительной или тактильной — когда пациент видит на экране монитора, насколько хорошо он справляется с заданием (воображением движения конечности), или когда он чувствует вибрацию от специального прибора при успешном выполнении задачи.
Также существуют системы, дающие двигательную обратную связь: например, когда человек воображает движение правой ноги, приводя её в движение специальным механизмом. По такому принципу работает система «Биокин» (ООО «Косима»), разработанная под руководством Герасименко Ю.П. (Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН) (рис. 4) [21]. Она включает в себя обратную связь, функциональную электростимуляцию (ФЭС) и чрескожную электростимуляцию спинного мозга (ЧЭССМ), что делает её высокоэффективным инструментом в области нейрореабилитации нижних конечностей [22].
Рисунок 4. Биокин. Комплекс для нейрореабилитации нижних конечностей, основанный на применении ИМК с обратной связью, ФЭС (функциональной электростимуляции) и ЧЭССМ (чрескожной электростимуляции спинного мозга).
сайт «Биокин»
Такие системы позволяют замкнуть сенсомоторную петлю: от посылаемого мозгом эфферентного (исходящего) сигнала двигательной активности к афферентному (приходящему) сигналу о сенсорной обратной связи (рис. 5) [23].
Рисунок 5. Нейропластичность, вызываемая использованием ИМК, основанном на воображении движений. При повреждении моторных областей коры реальное движение становится невыполнимым, поэтому для активации процессов нейропластичности остаётся только возможность воображения движений. Использование ИМК со зрительной и тактильной обратной связью обеспечивает усиление этих процессов.
адаптировано из [23]
Данный механизм реабилитации может объяснить концепция пластичности Хебба: при одновременной активации двух связанных друг с другом нейронов усиливается их синаптическое взаимодействие, что приводит к более надёжному контакту между ними (рис. 6). Если предположить, что передача сигнала от моторной коры головного мозга к мышцам конечностей была нарушена из-за инсульта или травмы, то одновременная активация сенсорной и моторной коры может усиливать ранее неактивные контакты между нейронами за счет пластичности и таким образом вести к восстановлению двигательной функции конечностей [24].
Рисунок 6. Механизм пластичности Хебба. Усиление синаптического взаимодействия между двумя нейронами происходит из-за повторяющейся стимуляции постсинаптической клетки пресинаптической клеткой.
адаптировано из «»
Рисунок 7. Образование новый нейронных связей в области повреждения спинного мозга (ПСМ).
адаптировано из [25]
При восстановлении двигательной функции после травмы спинного мозга задействованы те же механизмы нейропластичности. При таком повреждении часть нервных волокон, в том числе двигательных, оказывается прервана, что вызывает паралич конечностей, а часть сохраняет свою целостность. Благодаря этому при проведении нейрореабилитации существует возможность активации процессов нейропластичности: неповреждённые волокна образуют синаптические связи с двигательными нейронами (мотонейронами), которые, в свою очередь, передают сигнал мышцам (рис. 7) [25].
Для увеличения эффективности нейрореабилитации при помощи ИМК часто дополнительно используют функциональную электростимуляцию мышц (ФЭС). Она обеспечивает сокращение мышцы в тот момент, когда пользователь воображает движение с участием этой мышцы (рис. [26]. Это приводит к усилению нейропластичности по механизму Хебба: происходит одновременная активация моторных областей головного мозга, передающих сигнал мотонейронам спинного мозга, и чувствительных нейронов, активируемых сокращающейся под влиянием ФЭС мышцей, что замыкает сенсомоторную петлю.
Рисунок 8. Система ИМК-ФЭС. При воображении движений сигнал из моторной коры обрабатывается компьютером (ПК) и передаётся к прибору функциональной электростимуляции (ФЭС), который вызывает сокращение соответствующей мышцы. Далее сигнал от мышцы передается в сенсорную кору, обеспечивая обратную связь.
адаптировано из [26]
Электрохимическая машина
Человеческий мозг весит всего полтора килограмма, в которые «помещаются» около 100 млрд клеток. Большинство из них – нейроны
. Принцип работы этих клеток примерно такой же, как у обычного электрического выключателя. У нейронов есть состояние покоя (выключено) и активное состояние (включено), при котором электрический импульс передается дальше по «проводу». Каждый нейрон состоит из тела клетки, «провода» –
аксона
, на котором есть своеобразный «контакт» –
синапс
. Посредством него нейрон соединяется с другим нейроном. Для этого в нейронах производятся особые химические вещества –
нейромедиаторы
. К ним относятся, например, адреналин, дофамин и другие. Различные нейроны используют и разные химические вещества. Выброс нейромедиаторов для вызова других нейронов происходит в синапсе. Кстати, все нервные клетки способны генерировать электрический разряд, общая мощность которого может достигать
60 ватт
. Электрическая активность головного мозга – это один из важных показателей его работы. Ее можно измерить при помощи специального устройства – электроэнцефалографа (ЭЭГ).
Упражнение Цигун для мозга
Самостоятельно исправить неравномерную работу мозговых долей помогут китайские упражнения:
- Занятие начинают с массирования висков круговыми движениями, переходя к растиранию межбровной зоны.
- Теперь нужно приступить к растиранию глазниц.
- Далее находим на лице точки, расположенные на 1,5 см от уголков рта, открываем его и при помощи больших пальцев надавливаем и растираем точки.
- Переходим к носу, движения должны быть от кончика к переносице.
- Растираем шею ладонями кверху.
- Приступаем к растиранию лица в направлениях и к верху и к низу.
- Производим массаж волосяной части головы.
- Расположив руки пальцами на затылке, начинаем постукивать по нему.
- Завершаем упражнения слабым сдавливанием ушей. Все действия повторяются ежедневно, по 16 раз, массаж головы производят на протяжении 4 минут.
И напоследок хочется напомнить, не стоит зацикливаться только на правой доле, развитие левого полушария мозга не менее важно, поэтому нагрузку рекомендовано чередовать.
