Большие полушария головного мозга представляют собой сложно организованный нервный центр. Гистологическое строение коры представлено различными слоями, в которых насчитывается до 16 млрд. нейронов.
Характеристика
Образ мозга знаком каждому человеку – это структура в форме шлема, поверхность которой, пересеченная извилинами и бороздами, имеет характерную морщинистость.
Кора головного мозга — это самый внешний слой нервной ткани, который делает человека уникальным. Полушария ориентированы на регулирование произвольных действий, сенсорную обработку, обучение и память.
Определенные области мозга принимают информацию непосредственно от сенсорных входов — глаз, носа, кожи, рта, ушей, мышц, органов — но они также могут модулироваться памятью и эмоциональными центрами мозга. Это стало возможным благодаря извилинам и глубоким бороздам.
Большая поверхность сосредоточена в небольшом пространстве, подобно скомканному полотенцу, – это уловка эволюции, позволяющая при ограниченном объёме черепа предоставить мозгу достаточно места для решения различных задач. Минимизированный размер черепа связан с ограниченным пространством ширины женских родовых путей.
Эволюционный процесс привел к тому, что со временем кора головного мозга человека подверглась процессу кортикализации или сморщиванию, что связано с огромными знаниями, которые человеческий мозг накопил с течением времени.
Внешний слой головного мозга состоит из серого вещества, в котором находятся нейроны. Серая материя похожа на «генератор», в котором генерируется ток (импульсы), а затем передается в другие части ЦНС или тела.
Кора больших полушарий (гистология головного мозга довольно подробно представлена в медицинском атласе) разделена на 4 доли, каждая из которых выполняет определенную функцию.
Функции
Корой головного мозга можно назвать только внешний слой серого вещества, где происходит большая часть фактической обработки информации. Полушария покрывают сенсорные и моторные зоны. Первые получают данные от таламуса и обрабатывают информацию, связанную с органами чувств.
Внутри сенсорных зон есть ассоциативные зоны, которые придают смысл ощущениям и связывают их с конкретными действиями. Кора больших полушарий делится на более мелкие области структурно (бороздками) и гистологически клеточной организацией (слоями). Последнее приводит к появлению зон Бродмана. Вместе эта информация дает понимание функций областей мозга.
Наиболее важные из них:
| Лобная доля | Место, где «принимаются решения». Играет важную роль в планировании, принятии решений и движении, включая речь. |
| Теменная доля | Отвечает за соматическую сенсорную обработку или чувства. |
| Височная доля | Ответственна за обработку слуховых органов чувств (осязание и слух). |
| Затылочная доля | Отвечает за обработку визуальной информации (зрение). |
| Особые зоны Бродмана | Зона Вернике ответственна за беглость речи.
Зона Брока — за двигательную речь. |
Кора полушарий – это наиболее молодой слой, но и самый сложный, где происходит высший анализ и синтез всей поступающей информации.
Лобная доля
Является частью мозга, которая контролирует важные когнитивный навыки у человека, такие, как эмоциональное выражение, решение проблем, память, язык, суждение и сексуальное поведение. По сути, это «панель управления» личности и коммуникативной способности.
Она также отвечает за первичную двигательную функцию, или способность сознательно двигать мышцами, и за две ключевые области, связанные с речью, включая область Брока.
Теменная доля
Эта область, где интерпретируются импульсы от кожи, такие как тепло, холод, боль и прикосновение. Как и в случае с первичной моторной областью в лобной доле, чем больше сенсорной информации поступает от области тела, например, от пальцев, тем большая площадь поверхности теменной доли участвует в обработке этой информации.
Теменная доля также является важным элементом пространственной информации, которая дает возможность судить о размере, расстоянии и форме. Особая область треугольной формы, теменная ассоциативная кора, дает возможность понимать письменный язык и решать математические задачи.
Затылочная доля
Затылочная часть коры находится в задней части черепа. Одна из наиболее важных частей этой доли — первичная зрительная кора, которая получает данные от сетчатки глаза. Здесь разум интерпретирует цвет и другие важные аспекты зрения.
В затылочной доле находятся различные области, относящиеся к визуальному общению. Одна область — это место получения визуальных образов языка (область визуального восприятия), а другая — место их интерпретации (область визуальных ассоциаций).
Это важно для чтения и понимания прочитанного. Например, если человек видит слова на другом языке, но не понимает этот язык, он будет использовать только визуальную область приема.
Височная доля
Височные доли коры расположены по обе стороны головы на одном уровне с ушами.
Они координируют определенные функции, включая зрительную память (распознавание лиц), вербальную память (понимание языка) и интерпретацию эмоций и реакций других.
Нейроны
Кора больших полушарий (гистология и функциональное значение нейронов находятся в стадии постоянного изучения) состоит из огромного количества нейронов, и все они представляют собой различные вариации 3 морфологических форм: пирамидные, веретеновидные и звездчатые (гранулярные клетки).
По функциям и строению нейроны представлены 60 видами (клетка канделябр, с двойным букетом дендритов, корзинчатая, колонковая корзинчатая и многие другие). По форме они бывают только пирамидные и не пирамидные. Другие типы клеток, наблюдаемые в коре, являются модификацией одного из 3 морфологических видов.
Пирамидные
Характерным нейроном серой материи коры полушарий является пирамидная клетка, получившая свое название от ее треугольного клеточного тела. Эти нейроны составляют до 75% клеточного компонента коры и являются основными типами нейронов.
Они различаются по размеру, могут быть как маленькие, так и гигантские. Эти клетки имеют толстый ветвящийся дендрит (ответвление, похожее на ветви деревьев), который простирается к поверхности коры, и несколько базальных (лежащих в основании) дендритов.
Число базальных дендритов широко варьируется, но обычно существует более 3-4 первичных дендритов, которые ответвляются к следующим поколениям дендритов (вторичных, третичных).
Все они ветвятся вблизи тела клетки. На противоположной стороне клетки от толстого дендрита спускается аксон (нейрит, длинный отросток в форме цилиндра), который выходит из коры и попадает в подкорковое белое вещество. Аксон трудно увидеть и он может быть не во всех клетках.
Как маленькие, так и большие пирамидные клетки в основном выполняют деятельность, связанную с движением.
Звездчатые
Звездчатые (зернистые) клетки обычно маленькие, и, поскольку их отростки проецируются во всех плоскостях, они напоминают звезду. Расположены по всей коре, за исключением самого поверхностного слоя. Их отростки очень короткие и локально выступают на поверхности головного мозга.
Они способны сдерживать или активировать энергию других нейронов коры. В зависимости от того, имеют ли их дендриты шипы (небольшие цитоплазматические выступы), они подразделяются на шиповидные и аспиновые клетки (без дендритных шипов).
Шиповидные в основном расположены в слое IV, где они выделяют глутамат, который является возбуждающим нейромедиатором, поэтому они функционально возбуждающие интернейроны. Аспиновые высвобождают гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), которая является наиболее мощным тормозным нейромедиатором ЦНС, поэтому они действуют как тормозящие интернейроны.
Веретенообразные
Веретенообразные клетки обычно располагаются в самом глубоком кортикальном слое. Их дендриты проецируются на поверхность коры, а их длинные аксоны направлены вертикально или горизонтально.
Среди нейронов можно различить клетки комиссуральные (аксоны которых идут в другое полушарие), ассоциативные (аксоны которых связывают участки коры внутри одного полушария) или проекционно ориентированные (аксоны, направленные в нижние отделы мозга).
Другие типы клеток
Клетки Кахаля, маленькие, веретенообразные, горизонтально расположенные нейроны, находятся в самом поверхностном слое коры головного мозга. Они очень редки, и лишь некоторые из них можно найти на поверхности мозга взрослого человека. Эти клетки способны синтезировать и секретировать гликопротеин рилин, белок, содержащийся в мозге и отвечающий за работу механизмов памяти, обучения.
Клетки Мартинотти являются многополюсными нейронами, которые наиболее плотно расположены в самом глубоком слое коры. Их многочисленные аксоны и дендриты направлены к поверхности коры, где они ветвятся в молекулярном слое.
Слои
Кора больших полушарий, гистология которых постоянно исследуется, построена по экранному типу. Это значит, что нейроны структурно и функционально расположены слоями или пластинками. Шесть слоев этой части коры пронумерованы римскими цифрами, и каждый кортикальный (внешний) слой содержит нейроны различной формы, размера и плотности, а также различные организации нервных волокон.
Функционально слои можно разделить на 3 части.
Супрагранулярные слои
В группу входят слои, находящиеся выше уровня IV слоя: молекулярная пластинка (слой I), в котором мало нейронов, внешняя зернистая (слой II), внешняя пирамидальная пластинка (слой III).
Они являются завершением внутрикортикальных связей, которые либо ассоциативные (связанные с другими областями того же полушария), либо комиссуральные (обладающие связями с противоположным полушарием, в первую очередь через мозолистое тело).
Внутренний зернистый слой
Слой IV, зернистый, внутренний, состоит в основном из звездчатых нейронов. Клетки этого слоя отправляют свои дендриты в различные слои коры, особенно в молекулярный слой, тогда как их аксоны перемещаются глубже в кору.
Помимо внутрикортикального синапса, аксоны этого слоя могут быть достаточно длинными, чтобы формировать ассоциативные волокна, которые проходят через белое вещество и в конечном итоге заканчиваются в различных структурах ЦНС.
Инфрагранулярные слои
В группу входят слои, находящиеся ниже IV слоя: слой V — внутренняя пирамидальная пластина и слой VI — мультиморфная пластинка, они в первую очередь соединяют кору головного мозга с подкорковыми областями. Эти слои наиболее развиты в моторных областях коры.
Моторные области имеют очень маленькие зернистые слои и часто называются «агранулярной корой». Слой V дает начало всем основным кортикальным эфферентным (моторным) проекциям базальных ганглиев ствола головного и спинного мозга. Слой VI проецируется в основном на таламус.
Цитоархитектонические поля
Гистология головного мозга, получившая свое подлинное развитие только после создания светового микроскопа, определила различия частей серого вещества в коре больших полушарий. Поскольку человеческий мозг содержит большое количество нейронов, это определенно одна из самых сложных структур человеческого тела.
Не только тип нервных клеток, но и их взаимоотношения неоднородны в разных частях коры. Специфику организованности нейронов называют цитоархитектоникой. Карту коры головного мозга создали в конце XIX — начале XX века. Немецкий невролог К. Бродман выделил 52 цитоархитектонических поля коры больших полушарий мозга.
Это сложный нервный механизм, состоящий из рецепторов, проводников мозгового центра и нервных импульсов, в которых анализируются и приводятся в действие все стимулы, исходящие из окружающей среды и тела человека.
Исследуя анатомически и генетически кору больших полушарий, ученые составили цитоархитектоническую карту мозга.
В процессе эволюции образовалось генетически обособленные 5 зон коры:
- неокортекс;
- архикортекс;
- палеокортекс;
- периархикортекс;
- перипалеокортекс.
Самая первая занимает 95% площади всей поверхности мозговых полушарий. Её строение послойное, состоящее из 6 слоёв. Новая кора также подразделяется области: затылочную, височную, теменную, лобную. Каждая из областей, в свою очередь, делится на поля, которых по определению К. Бродмана, больше 50.
Нервные волокна
https://www.youtube.com/watch?v=1qKUHxhC8dU
В каждом клеточном слое, помимо нервных и глиальных клеток, есть нервные волокна — выросты клеток данного слоя или частей мозга Структура и плотность волокон неодинаковы в разных частях коры. Волокнистая структура коры соответствует ее клеточному составу.
Кора головного мозга содержит огромное количество клеточных тел, из которых отходят волокна разной сложности. Они делятся на 3 категории.
Ассоциативные
Пучки нервных волокон, которые соединяют одну область в коре головного мозга с другой областью в том же полушарии. Ассоциативные нервные волокна, выходящие из коры полушария, расположены в одном полушарии и соединяют разные функциональные центры. Волокна длинные соединяют разные доли полушария, а короткие ассоциативные волокна соединяют извилины в пределах одной половины.
Проекционные
Нервные волокна переносят импульсы в кору и из неё. Одни проекционные пути волокон соединяют кору полушарий с мозговым стволом, промежуточным, спинным мозгом. Другие несут сигналы вверх коры полушарий. 
Вокруг таламуса и базальных ядер такие волокнистые тракты образуют широкий слой. Это внутренняя капсула, которая впоследствии расходится веером в определенные области коры.
Комиссуральные
Нервные или комиссуральные волокна, соединяют одно полушарие с другим. Самым крупным соединением является мозолистое тело, которое состоит примерно из 300 тыс. волокон. Повреждение этого пути может вызвать у некоторых людей «раздвоение мозга», при котором у человека может буквально казаться, что у него два разума.
Передняя комиссура представляет собой меньшее соединение между полушариями, которое связывает структуры передней височной доли, включая миндалину и другие структуры обонятельной доли.
Модульный принцип организации
Кора головного мозга имеет не только горизонтальные структуры, но также вертикальные образования, которые называются столбиками или колонками. Фактически они представляют собой функциональные единицы коры головного мозга или модуль. Каждый столбец ориентирован перпендикулярно поверхности коры и состоит из всех 6 клеточных слоев.
Нейроны тесно связаны внутри одного столбца, хотя они имеют общие связи с соседними и дальними столбцами, а также с подкорковыми структурами, особенно с таламусом. Эти колонки способны запоминать отношения и выполнять более сложные операции, чем отдельный нейрон.
В модуле имеется 3 отдела:
- Вход, который образован волокнами, несущими информацию из зрительных и других отделов коры.
- Зона информативной обработки. Это система связанных между собой звездчатых и пирамидных нейронов.
- Выход, состоящий из аксонов пирамидных нейронов, которые передают нервные импульсы за пределы колонки.
Модули способны выбирать действие в зависимости от текущего состояния и характера получаемых им входных сигналов. Эта способность важна для правильного решения проблем. Процесс решения проблем в столбцах можно сравнить с тем же процессом в искусственном интеллекте.
Таким образом, каждый столбец должен:
- Установить цель и инициировать состояние, необходимое для достижения этой цели
- Определить набор возможных действий, которые позволяют переходить из одного состояния в другое.
- Определить промежуточные подцели (точки, которые необходимо достичь в процессе достижения конечной цели)
- Наконец, достигнуть цели из начального состояния, выполняя промежуточные подцели, каждый раз приближаясь к конечной цели.
Это означает, что в любой момент времени кора головного мозга может справиться с множеством проблем, одновременно ставя несколько целей и определяя несколько начальных состояний с одновременной и взаимозависимой активацией разного количества корковых столбов.
Возможные заболевания и патологии
Кора больших полушарий (гистология выявляет различные патологии) редко поражается изолированно. Симптомы заболеваний обычно связаны с головным мозгом и происходят одновременно с поражением белого вещества полушарий.
Самое большое поражение коры головного мозга сопровождается исчезновением психической активности.
Ряд нарушений возникает в результате повреждения или гибели мозговых клеток коры. Испытываемые симптомы зависят от поврежденной области.
- Апраксия — это группа расстройств, характеризующихся неспособностью выполнять определенные двигательные задачи, хотя при этом отсутствует повреждение двигательной или сенсорной функции нервов. У людей могут быть трудности с ходьбой, они могут быть не в состоянии одеваться или использовать обычные предметы должным образом. Апраксия часто наблюдается у людей с болезнью Альцгеймера, паркинсонизмом и заболеваниями лобных долей.
- Аграфия, это повреждение теменной доли коры головного мозга. Люди при этом испытывают трудности с письмом или не могут писать совсем.
- Атаксия. Повреждение коры головного мозга также может привести к отсутствию мышечного контроля или координации произвольных движений, таких как ходьба или поднятие предметов. Атаксия, являющаяся признаком основного заболевания, может влиять на различные движения и создавать трудности с речью, движением глаз и глотанием.
Травмы в этой области мозга способствуют развитию депрессивных расстройств, возникновению трудностей в принятии решений, отсутствием контроля над импульсами, проблемами с памятью и вниманием.
Кора головного мозга – это внешний слой больших полушарий. Он разделен на области с конкретными функциями, такими как зрение, слух, обоняние и ощущения, и контролирует высшие психические процессы, такие как речь, мышление и память.
Изучение морфологии, гистологические исследования помогают понять, как функционируют разные части мозга, а также осмыслить как болезнь или травма влияют на определенные функции.
Видео о коре больших полушарий
Кора больших полушарий головного мозга: