Параметры и структура головного мозга

Вес головного мозга в среднем составляет 1500 г, мозг потребляет 20% кислорода, который использует человек, и составляет 2% массы его тела. Среднее количество нейронов – специализированных клеток мозга – составляет 100 млрд, что сопоставимо с числом звезд в системе Млечного Пути. Однако уже подчеркивалось, что сложность строения головного мозга и его функций нельзя объяснить только числом клеток. Все больше подтверждений получает гипотеза, объясняющая взаимосвязь интеллекта не с количеством нейронов, а с числом и особенностью связей между ними. Для понимания этого процесса необходимо ознакомиться со структурой головного мозга и условиями его работы.

Верхнюю часть головного мозга образуют большие полушария, покрытые шестислойной массой нейронов (около 10 млрд), которая называется корой – это важнейший (но не единственный) орган психической деятельности. Ниже полушарий, в затылочной части, находится мозжечок ("маленький мозг"), функции которого еще недостаточно выяснены. Известно, что он играет существенную роль в координации мышечных движений. К большим полушариям примыкает ствол мозга, верхняя часть которого – таламус – служит "промежуточной станцией" для всех нервных путей, идущих из спинного мозга в большие полушария. Под таламусом находится гипоталамус – отдел промежуточного мозга, он содержит центры, регулирующие водный обмен, потребность в пище и другие функции организма. Все названные части ЦНС имеют исключительно сложное строение. В соответствии с современными научными представлениями спинной мозг и ствол мозга осуществляют главным образом те формы рефлекторной деятельности, которые являются прирожденными ( безусловные рефлексы), тогда как кора больших полушарий – это орган приобретаемых при жизни форм поведения, регулируемых психикой.

Кора больших полушарий представляет собой шестислойную структуру нейронов толщиной около 3 мм. Складки коры, называемые извилинами, позволяют ей разместиться в черепной коробке (площадь коры составляет около 2500 кв. см). Кора головного мозга состоит из участков, называемых долями, получивших название по их местоположению (рис. 3):

• затылочная доля (ответственна за зрительное восприятие);

• височная доля (слух, у человека также слуховое восприятие речи);

• теменная доля (зона общей чувствительности тела, формирующая эфферентные реакции на кожные и про-

Рис. 3. Участки коры головного мозга

приоцептивные сенсорные стимулы, и поддержания "схем тела"^[1]);

• лобная доля (интеграция функций других областей коры, координация движений, программирование и управление поведением, у человека – также моторика речи и мышление).

В психической деятельности человека особая роль принадлежит лобным долям, занимающим 30% общей поверхности коры больших полушарий. Поражение лобных долей (в результате интоксикации, механического повреждения и т.п.) сказывается не столько на элементарных, сколько на высших формах поведения, связанных с интеллектом, научением, мыслительной деятельностью. Многочисленные клинические факты показывают, что поражение лобных долей мозга, наряду со снижением умственных способностей, влечет за собой ряд нарушений и в личностной сфере человека, в его характере. Па основе выявленных локальных функций в коре больших полушарий были определены следующие интегративные зоны.

1. Сенсорные зоны, которые получают информацию от рецепторов. Сенсорные зоны имеются в разных долях коры. Зона общей чувствительности находится в теменной доле, зрительная зона – в затылочной, слуховая – в височной, вкусовая – в нижней части теменной доли. Повреждение какой-либо из этих зон приводит к блокаде сенсорных сигналов от соответствующих органов чувств.

2. Моторные зоны, которые посылают в нижележащие структуры команды, управляющие движениями. Область, отвечающая за произвольные движения, расположена в лобной доле. Отходящие от нее волокна направляются в спинной мозг и оттуда – к мышцам.

Сенсорные и моторные зоны называются проекционными, так как они формируют своеобразные "карты", на которых специфические участки коры соответствуют частям тела, кота рыми они управляют или информацию от которых получают.

3. Ассоциативные зоны коры мозга человека занимают до 75% ее площади. Данные области коры больших полушарий можно охарактеризовать как "неспецифические". Эти участки коры не задействованы в выполнении первичных моторных и сенсорных функций. Долгое время считалось, что ассоциативные зоны коры – балласт мозга (это послужило поводом для того, чтобы говорить о низкой используемости возможностей человеческого мозга: 3–12%). На самом деле ассоциативные зоны обеспечивают обработку информации и принимают участие в протекании высших "корковых" процессов: восприятия, памяти, мышления, воображения, речи и т.д. Например, ассоциативные зоны лобных долей не обходимы при планировании действий. Повреждение лобных долей делает человека неспособным к выходу за пределы конкретной ситуации, он начинает жить исключительно "здесь и сейчас", хотя в остальном его умственные способности остаются неизменными. Установлено, что при поражении зоны Брока (она находится в передней лобной доле левого полушария) человек теряет способность правильно произносить слова, а при поражении зоны Вернике (находится в височной доле левого полушария) – понимать обращенную к нему речь.

Важно отметить, что в мозге нет конкретной структурной организации, которая соответствовала бы категориям нашего поведения или субъективным состояниям. Так, в ассоциативной коре нет участков, где рождаются, например, мысли или воспоминания. Даже в осуществление простых психических функций вовлечено множество структур мозга. В случае же сложных психических процессов уместнее говорить о вариативных функциональных системах, обслуживающих то или иное действие.

Помимо учета функциональной локализации, необходимо помнить и о том, что психические функции имеют неоднозначную представленность в левом и правом полушариях. Это свидетельствует о существовании межполушарной функциональной асимметрии головного мозга – различной степени выраженности/представленности тех или иных функций в левом и правом полушариях, первое из которых условно определяется как "словесно-логическое", а второе – как "образное". Отмечается, что левое полушарие активно при решении вербальных или символических задач, правое – при решении пространственных и образных задач. Однако по-настоящему эффективная работа мозга возможна лишь при совместной работе обоих полушарий.

Структурно-функциональные образования в деятельности мозга. Традиционно деятельность мозга описывается как система совместно функционирующих высокодифференцированных областей мозга, формирующих новые типы межцентральных отношений. Структурные компоненты мозга объединяются в подсистемы или блоки, специализирующиеся на выполнении определенных функций. Таким образом, наряду с анатомической структурой мозга, выделяется и его характерная функциональная организация, включающая три основных функциональных блока в головном мозге.

► Блок тонуса коры (энергетический блок). Его основная функция – постоянное поддержание оптимального уровня возбудимости (тонуса) коры головного мозга. Оптимальный тонус коры – необходимое условие нормальной жизнедеятельности, активного бодрствования и саморегуляции поведения, основная предпосылка успешного осуществления всех прочих видов мозговой деятельности. Оптимальный уровень возбудимости поддерживается за счет работы структур древней ("лимбической") коры, верхних отделов ствола мозга, в частности гипоталамуса и зрительного бугра, а также сетевидной системы нисходящих и восходящих нервных волокон, получившей название "ретикулярная формация". Стоит прервать этот энергетический поток, как тонус коры снижается и человек впадает в полусонное состояние, а затем и в сон. Источниками тонуса являются как приток информации из внешнего мира, так и импульсы из внутренней среды организма.

► Блок приема, переработки и хранения информации. В него входят структуры, расположенные в задних отделах коры головного мозга (теменной, височных и затылочной долях), представляющие собой корковые компоненты анализаторов. В отличие от аппаратов первого блока, данный блок имеет модально-специфический характер и осуществляет прием, анализ и синтез зрительных, слуховых, тактильных сигналов, обеспечивая человека сенсорной информацией. В этом блоке выделяются три качественно различных уровня функционирования:

а) первичные – проекционные зоны (функция анализа информации, поступающей от органов чувств);

б) вторичные – проекционно-ассоциативные зоны (синтез и переработка этой информации).

Например, на участке, который именуется первичной зрительной корой, зрительные образы внешнего мира как бы разлагаются на миллионы составляющих признаков. Во вторичной зрительной коре происходит их объединение в целые сложные структуры. Человек, у которого эта зона поражена, по-прежнему хорошо видит отдельные части, но не в состоянии объединить их в целостные образы;

в) третичные зоны (служат объединению информации, поступающей от разных анализаторов). Например, третичные области теменно-затылочно-височной коры имеют прямое отношение к важнейшей психической деятельности – речи, без которой невозможны ни память, ни мышление, ни человеческое сознание вообще. Человек, у которого эти области поражены, начинает жить в раздробленном внутреннем мире: все, чему он научился, все его знания распадаются на отдельные, не связанные друг с другом куски.

► Блок программирования, регуляции и контроля деятельности. Его образуют аппараты, расположенные в передних отделах больших полушарий головного мозга. Ведущее место в нем занимают лобные доли. Этот блок обеспечивает формирование намерений, разработку соответствующей поведенческой стратегии и программы действий, ее реализацию в конкретных внешних (двигательных) или внутренних (умственных) актах.