HUMAN BRAIN, az a szerv, amely koordinálja és szabályozza a test minden létfontosságú funkcióját és szabályozza a viselkedést. Minden gondolataink, érzéseink, érzéseink, vágyai és mozgásai az agy munkájához kapcsolódnak, és ha ez nem működik, akkor a személy vegetatív állapotba kerül: a cselekvések, érzések vagy külső hatásokra adott reakciók elvesznek. Ez a cikk az emberi agyra összpontosít, összetettebb és szervezettebb, mint az állatok agya. Ugyanakkor az emberi agy és más emlősök, mint a legtöbb gerinces faj szerkezete jelentős hasonlóságot mutat.
A központi idegrendszer (CNS) az agyból és a gerincvelőből áll. A perifériás idegek - motor és érzékszerv - a test különböző részeihez kapcsolódnak. Lásd még: NERVOUS SYSTEM.
Az agy egy szimmetrikus szerkezet, mint a test többi része. Születéskor kb. 0,3 kg súlyú, míg felnőttnél kb. 1,5 kg. Az agy külső vizsgálatánál két nagy félteke, amelyek elrejtik a mélyebb képződményeket, felhívják a figyelmet. A félgömbök felülete hornyokkal és konvolúciókkal van ellátva, amelyek növelik a kéreg felületét (az agy külső rétege). A kisagy mögött helyezkednek el, amelynek felülete vékonyabb. A nagy félteke alatt a gerincvelőbe behatoló agy. Az idegek elhagyják a törzset és a gerincvelőt, amely mentén az információ a belső és külső receptorokból az agyba áramlik, és az izmok és a mirigyek jelei az ellenkező irányba áramlanak. 12 pár cranialis ideg mozog az agyból.
Az agy belsejében megkülönböztetik a szürke anyagot, amely elsősorban az idegsejtek testeiből áll, és a kéreg kialakulásával, valamint a fehér anyaggal - az idegszálakkal, amelyek az agy különböző részeit összekötő vezetőképes utakat képezik, és idegeket képeznek, amelyek túlmutatnak a központi idegrendszeren, különböző szervek.
Az agyat és a gerincvelőt csontbetegségek - a koponya és a gerinc - védik. Az agy és a csontfalak között három kagyló van: a külső - a dura mater, a belső - a puha, és közöttük - a vékony arachnoid. A membránok közötti tér tele van cerebrospinális (cerebrospinalis) folyadékkal, amely összetételében hasonló a vérplazmához, az intracerebrális üregekben (az agyi kamrákban) termelt és kering az agyban és a gerincvelőben, tápanyagokkal és más, a létfontosságú tevékenységhez szükséges tényezőkkel.
Az agy vérellátását elsősorban a nyaki artériák biztosítják; az agy alján nagy ágakra oszlanak, amelyek a különböző szakaszokba mennek. Bár az agy súlya csak a testtömeg 2,5% -a, állandóan, naponta és éjszaka, a testben keringő vér 20% -át és ennek megfelelően oxigént kap. Az agy energia tartalékai rendkívül kicsiek, ezért rendkívül függ az oxigénellátástól. Vannak olyan védelmi mechanizmusok, amelyek vérzés vagy sérülés esetén támogathatják az agyi véráramlást. Az agyi keringés egyik jellemzője az ún. vér-agy gát. Több membránból áll, amely korlátozza az érfalak permeabilitását és számos vegyület áramlását a vérből az agy anyagába; így ez a korlát védelmi funkciókat hajt végre. Például sok gyógyászati anyag nem jut át rajta.
BRAIN CELLS
A központi idegrendszeri sejteket neuronoknak nevezik; funkciójuk az információfeldolgozás. Az emberi agyban 5-20 milliárd neuron. Az agy szerkezete magában foglalja a gliasejteket is, körülbelül 10-szer több, mint a neuronok. Glia kitölti a neuronok közötti teret, az idegszövet támasztó keretét alkotva, valamint anyagcsere- és egyéb funkciókat is ellát.
A neuront, mint minden más sejtet, egy féligáteresztő (plazma) membrán vesz körül. A sejtek két típusát különböztetik meg - a dendritek és az axonok. A legtöbb neuronnak sok elágazó dendritje van, de csak egy axon. A dendritek általában nagyon rövidek, míg az axon hossza néhány centiméterről több méterre változik. A neuron teste tartalmazza a magot és más organellákat, ugyanúgy, mint a test más sejtjeiben (lásd még CELL).
Idegimpulzusok.
Az információ átadását az agyban, valamint az idegrendszert egészében idegimpulzusok segítségével végezzük. A sejt testétől az axon végső részéig terjednek, ami elágazhat, és egy szűk végen, a szinapszison keresztül más neuronokkal érintkezve végződéseket készíthet; az impulzusok átadását a szinapszison keresztül a kémiai anyagok - neurotranszmitterek - közvetítik.
Az idegimpulzus általában dendritekből származik - a neuronok vékony elágazási folyamatai, amelyek más neuronok információinak beszerzésére specializálódnak, és egy neuron testébe továbbítják. Dendriteken és kisebb számban több ezer szinapszis van a sejten; az axon szinapszisokon keresztül, a neuron testéből származó információt hordozó, más neuronok dendritjeihez vezet.
Az axon vége, amely a szinapszis preszinaptikus részét képezi, kisméretű vezikulumokat tartalmaz neurotranszmitterrel. Amikor az impulzus eléri a preszinaptikus membránt, a vezikulumból származó neurotranszmitter felszabadul a szinaptikus hasadékba. Az axon vége csak egy típusú neurotranszmittert tartalmaz, gyakran egy vagy több neuromodulátor típus kombinációjával (lásd alább Brain Neurochemistry).
Az axon preszinaptikus membránból felszabaduló neurotranszmitter a posztszinaptikus neuron dendritjein lévő receptorokhoz kötődik. Az agy számos neurotranszmittert használ, amelyek mindegyike az adott receptorhoz kapcsolódik.
A dendriteken lévő receptorok egy félig áteresztő posztszinaptikus membránhoz kapcsolódnak, amelyek az ionok membránon keresztüli mozgását szabályozzák. Nyugalomban a neuronnak 70 millivoltos elektromos potenciálja van (pihenési potenciál), míg a membrán belső oldala negatívan töltődik a külsőhez képest. Bár vannak különböző mediátorok, mindegyikük stimuláló vagy gátló hatással van a posztszinaptikus neuronra. A stimuláló hatás bizonyos ionok, elsősorban a nátrium és a kálium áramlásának a membránon keresztül történő növelésével érhető el. Ennek eredményeként a belső felület negatív töltése csökken - a depolarizáció következik be. A fékhatás főként a kálium és a klorid áramlásának változásán keresztül következik be, így a belső felület negatív töltése nagyobb lesz, mint a nyugalomban, és hiperpolarizáció következik be.
A neuron feladata, hogy a szinapszisokon keresztül érzékelt összes hatást integrálja a testére és a dendritekre. Mivel ezek a hatások ingerlő vagy gátlóak lehetnek, és nem egyeznek meg időben, a neuronnak a szinaptikus aktivitás teljes hatását az idő függvényében kell kiszámítania. Ha a gerjesztő hatás a gátló hatás felett van, és a membrán depolarizáció meghaladja a küszöbértéket, akkor a neuron membránjának egy bizonyos része aktiválódik - axon (axon tubercle) bázisának területén. Itt a nátrium- és káliumionok csatornáinak megnyitása következtében akciós potenciál (idegimpulzus) keletkezik.
Ez a potenciál az axon mentén a végéig 0,1 m / s-tól 100 m / s-ig terjed (a vastagabb axon, annál nagyobb a vezetési sebesség). Amikor az akciós potenciál eléri az axon végét, a potenciálkülönbségtől, a kalciumcsatornáktól függően egy másik típusú ioncsatorna aktiválódik. Ezek szerint a kalcium belép az axonba, ami a neurotranszmitterrel vezikulák mozgósításához vezet, amely megközelíti a preszinaptikus membránt, összekapcsolódik vele, és felszabadítja a neurotranszmittert a szinapszisba.
Myelin és gliasejtek.
Sok axont egy mielinhéj borít, amelyet a gliasejtek többszörösen csavart membránja képez. A myelin főként lipidekből áll, amelyek jellegzetes megjelenést adnak az agy és a gerincvelő fehér anyagának. A myelin-hüvelynek köszönhetően az axon-akciópotenciál végrehajtásának sebessége növekszik, mivel az ionok csak a myelin által nem fedett helyen, az ún. meghallgatás Ranvier. A meghallgatások között impulzusokat hajtanak végre a mielinhéj mentén, mint egy elektromos kábelt. Mivel a csatorna megnyitása és az ionok áthaladása rajta egy ideig tart, a csatornák állandó megnyitásának megszüntetése és hatókörük korlátozása a myelin által nem fedezett kis membránterületekre körülbelül 10-szer gyorsítja az impulzusok vezetését az axon mentén.
Csak a gliasejtek egy része vesz részt az idegek mielin hüvelyének (Schwann sejtek) vagy idegvonások (oligodendrociták) kialakulásában. Sokkal több gliasejt (astrocyták, mikrogliociták) végez más funkciókat: az idegszövet támasztó csontvázát alkotják, biztosítják az anyagcsere-szükségleteiket és a sérülésekből és fertőzésekből való kilábalást.
HOGYAN MŰKÖDIK A FÉK
Vegyünk egy egyszerű példát. Mi történik, ha ceruzát veszünk az asztalra? A ceruzából visszaverődő fény a lencse szemébe fókuszál, és a retinára irányul, ahol megjelenik a ceruza képe; azt a megfelelő sejtek érzékelik, amelyekből a jel a thalamusban (vizuális tuberkulusban) található agyi fő érzékelő átviteli magokra megy, főleg abban az esetben, ha az oldalsó geniculátum testnek nevezik. A fény és a sötétség eloszlására reagálnak számos neuron. Az oldalirányú, karcsú test neuronjainak tengelyei az elsődleges vizuális kéregbe mennek, amely a nagy félgömbök nyakpántos lebenyében található. A thalamusból a kéreg ezen részébe érkező impulzusok a kérgi idegsejtek kibocsátásának komplex szekvenciájává alakulnak, amelyek közül néhány reagál a ceruza és az asztal közötti határra, mások a ceruza kép sarkaihoz stb. Az elsődleges vizuális kéregből az axonokra vonatkozó információk belépnek az asszociatív vizuális kéregbe, ahol a mintázatfelismerés történik, ebben az esetben egy ceruza. A kéreg ezen részének felismerése a tárgyak külső körvonalaiból korábban felhalmozott ismereteken alapul.
A mozgás tervezése (azaz ceruza felvétele) valószínűleg az agyi féltekék homlokrészeinek kéregében történik. A kéreg ugyanazon a területén a motoros neuronok találhatók, amelyek parancsokat adnak a kéz és az ujjak izmainak. A kezek a ceruzához való közeledését a vizuális rendszer és az interoreceptorok szabályozzák, amelyek érzékelik az izmok és az ízületek helyzetét, amely információ belép a központi idegrendszerbe. Amikor a kezében egy ceruzát veszünk, a nyomást érzékelő ujjhegyi receptorok elmondják, ha az ujjak jól tartják a ceruzát, és milyen erőfeszítéseket kell tenniük ahhoz, hogy tartsák. Ha a nevünket ceruzába akarjuk írni, akkor aktiválnunk kell az agyban tárolt egyéb információkat, amelyek ezt a bonyolultabb mozgást biztosítják, és a vizuális vezérlés segít növelni annak pontosságát.
A fenti példában látható, hogy egy viszonylag egyszerű művelet végrehajtása kiterjedt az agy területeire terjed ki, amelyek a kéregből az alkortikális régiókig terjednek. A beszédhez vagy gondolkodáshoz kapcsolódó bonyolultabb viselkedéssel más idegi áramkörök aktiválódnak, amelyek kiterjedtebb az agy területeit fedik le.
A FÉNY FŐ RÉSZEI
Az agy három fő részre osztható: az előtérre, az agytörzsre és a kisagyra. Az előjében az agyi féltekék, a thalamus, a hypothalamus és az agyalapi mirigy (az egyik legfontosabb neuroendokrin mirigy) szekretálódik. Az agytörzs a medulla oblongata, a pons (pons) és a midrain.
Nagy félteke
- az agy legnagyobb része, a felnőttek összetevője a súlyának 70% -a. Általában a féltekék szimmetrikusak. Ezeket összekapcsolják egy hatalmas axonköteg (corpus callosum), amely információcserét biztosít.
Minden félteke négy lebenyből áll: frontális, parietális, temporális és occipitalis. Az elülső lebenyek kéregei olyan centrumokat tartalmaznak, amelyek szabályozzák a mozgásszervi aktivitást, valamint valószínűleg tervezési és előrejelző központok. A parietális lebenyek kéregében, az elülső rész mögött található testérzékeny zónák, beleértve az érintésérzetet és az ízületi és izmos érzést. A parietális lebeny oldalát az időbeli, az elsődleges hallókéreg elhelyezkedése, valamint a beszédközpontok és más magasabb funkciók határolják. Az agy hátulja az agyszemű lebeny, amely a kisagy felett helyezkedik el; kéregében vizuális érzések zónái vannak.
Az agykéreg olyan területeit, amelyek nem közvetlenül kapcsolódnak a mozgások szabályozásához vagy az érzékszervi információk elemzéséhez, asszociatív kéregnek nevezzük. Ezekben a speciális zónákban asszociatív kapcsolatokat alakítanak ki az agy különböző területei és részei között, és az ezekből származó információ integrálódik. Az asszociatív kéreg olyan összetett funkciókat biztosít, mint a tanulás, a memória, a beszéd és a gondolkodás.
Kortikális struktúrák.
A kéreg alatt számos fontos agyi struktúra vagy mag található, amelyek neuronok klaszterei. Ezek közé tartozik a thalamus, a bazális ganglionok és a hypothalamus. A thalamus a fő szenzoros átviteli mag; információt kap az érzékekből, és továbbítja azt az érzékszervi kéreg megfelelő részeire. Vannak olyan nem specifikus zónák is, amelyek szinte az egész kéreghez kapcsolódnak, és valószínűleg az aktiválás folyamatát és az éberség és figyelem fenntartását biztosítják. A bazális ganglionok magok (az úgynevezett héj, egy halvány labda és a caudate mag) együttesei, amelyek részt vesznek az összehangolt mozgások szabályozásában (megkezdésük és leállításuk).
A hipotalamusz egy kis terület az agy alján, amely a thalamus alatt fekszik. A vérben gazdag hipotalamusz fontos központ, amely a test homeosztatikus funkcióit szabályozza. Olyan anyagokat állít elő, amelyek szabályozzák az agyalapi hormonok szintézisét és felszabadulását (lásd még a HIPOPHISZT). A hipotalamuszban számos olyan mag van, amely specifikus funkciókat lát el, mint például a víz anyagcseréjének szabályozása, a tárolt zsír eloszlása, a testhőmérséklet, a szexuális viselkedés, az alvás és az éberség.
Agyszár
a koponya alján található. Ez összekapcsolja a gerincvelőt az előjellel, és a medulla oblongata, a pons, a középső és a diencephalon.
A középső és a közbenső agyon, valamint a teljes törzsön át áthalad a gerincvelőbe vezető motorutak, valamint a gerincvelőtől az agy felső részeiig érzékeny utak. A középső agy alatt az idegszálak és a kisagy közti híd. A csomagtér alsó része - a medulla - közvetlenül a gerincvelőbe kerül. A medulla oblongatában olyan központok találhatók, amelyek a szív és a légzés aktivitását szabályozzák, a külső körülményektől függően, valamint a vérnyomás, a gyomor és a bélmozgás szabályozására is.
A törzs szintjén az egyes agyi féltekéket összekötő utak kereszteződnek. Ezért mindegyik félteke a test ellentétes oldalát szabályozza, és a kisagy ellentétes féltekéjéhez kapcsolódik.
kisagy
az agyi féltekék nyakszívó lebenyei alatt helyezkedik el. A híd útjain keresztül kapcsolódik az agy felső részéhez. A kisagy szabályozza a finom automata mozgásokat, összehangolja a különböző izomcsoportok tevékenységét a sztereotip viselkedési cselekmények végrehajtásakor; folyamatosan ellenőrzi a fej, a törzs és a végtagok helyzetét, azaz az egyensúly fenntartásában. A legfrissebb adatok szerint a kisagy nagy szerepet játszik a motoros készségek kialakításában, segítve a mozgalmak sorrendjének emlékezetét.
Más rendszerek.
A limbikus rendszer az összekapcsolt agyterületek széles hálózata, amely az érzelmi állapotokat szabályozza, valamint tanulást és memóriát biztosít. A limbikus rendszert alkotó magok közé tartozik az amygdala és a hippocampus (a temporális lebenyben), valamint a hypothalamus és az úgynevezett mag. áttetsző szeptum (az agykéreg alatti régióiban található).
A retikuláris képződés a neuronok hálózata, amely a teljes törzsön átnyúlik a talamuszhoz, és tovább kapcsolódik a kéreg kiterjedt területeihez. Részt vesz az alvás és az ébrenlét szabályozásában, fenntartja a kéreg aktív állapotát, és hozzájárul bizonyos tárgyak figyelemfelkeltéséhez.
FÉNY ELEKTROMOS TEVÉKENYSÉG
A fej felületén elhelyezett vagy az agy anyagába bevezetett elektródák segítségével az agy elektromos aktivitását a sejtek kisülése miatt lehet rögzíteni. Az agy elektromos aktivitásának rögzítését a fej felületén lévő elektródákkal elektroencefalogramnak (EEG) nevezzük. Nem teszi lehetővé az egyes neuronok mentesítésének rögzítését. Csak a több ezer vagy több neuron szinkronizált aktivitásának eredményeként észrevehető rezgések (hullámok) jelennek meg a rögzített görbén.
Az EEG folyamatos nyilvántartásba vételével ciklikus változások jelennek meg, amelyek az egyén általános aktivitási szintjét tükrözik. Az aktív ébrenlét állapotában az EEG rögzíti az alacsony amplitúdójú nem ritmikus béta hullámokat. Nyugodt ébrenlétben a csukott szemmel az alfa hullámok másodpercenként 7–12 ciklusosak. Az alvás előfordulását a magas amplitúdójú lassú hullámok (delta hullámok) megjelenése jelzi. Az álmodási időszakokban a béta-hullámok újra megjelennek az EEG-en, és az EEG alapján hamis benyomást lehet létrehozni, hogy az ember éber (tehát a „paradox alvás” kifejezés). Az álmokat gyakran gyors szemmozgások kísérik (zárt szemhéjakkal). Ezért az álmodást az alvásnak is nevezik gyors szemmozgásokkal (lásd még SLEEP). Az EEG lehetővé teszi bizonyos agyi betegségek, különösen az epilepszia diagnosztizálását (lásd EPILEPSY).
Ha regisztrálod az agy elektromos aktivitását egy adott inger (vizuális, hallási vagy tapintási) fellépése során, akkor azonosíthatod az ún. kiváltott potenciálok - egy adott idegsejtek egy csoportjának szinkron kisülése, amely egy adott külső ingerre adott válaszként keletkezik. A kiváltott potenciálok vizsgálata lehetővé tette az agyi funkciók lokalizációjának tisztázását, különösen a beszédfüggvény összekapcsolását az időbeli és frontális lebeny bizonyos területeivel. Ez a tanulmány segít az érzékszervi rendszerek állapotának értékelésében a csökkent érzékenységű betegeknél.
BRAIN NEUROCHEMISTRY
Az agy legfontosabb neurotranszmitterei az acetil-kolin, a norepinefrin, a szerotonin, a dopamin, a glutamát, a gamma-aminovajsav (GABA), az endorfinok és az enkefalinok. Ezen jól ismert anyagok mellett nagyszámú más, még nem vizsgált anyag valószínűleg az agyban működik. Egyes neurotranszmitterek csak az agy bizonyos területein hatnak. Így az endorfinok és az enkefalinok csak a fájdalom impulzusokat vezető utakon találhatók. Más közvetítők, mint például a glutamát vagy a GABA, szélesebb körben elterjednek.
A neurotranszmitterek hatása.
Mint már említettük, a posztszinaptikus membránra ható neurotranszmitterek megváltoztatják az ionok vezetőképességét. Gyakran ez a második "mediátor" rendszer posztszinaptikus neuronjában, például ciklikus adenozin-monofoszfátban (cAMP) történő aktiválás útján történik. A neurotranszmitterek hatását módosítani lehet egy másik neurokémiai anyag - peptid neuromodulátorok - hatása alatt. A preszinaptikus membrán a mediátorral egyidejűleg felszabadítva képesek a mediátorok posztszinaptikus membránra gyakorolt hatásának fokozására vagy egyéb megváltoztatására.
A nemrégiben felfedezett endorfin-enkefalin rendszer fontos. Az enkefalinok és az endorfinok olyan kis peptidek, amelyek gátolják a fájdalomimpulzusok vezetését a központi idegrendszeri receptorokhoz való kötődéssel, beleértve a kéreg felső zónáit is. Ez a neurotranszmitterek családja elnyomja a fájdalom szubjektív észlelését.
Pszichoaktív gyógyszerek
- olyan anyagok, amelyek specifikusan kötődhetnek az agy bizonyos receptoraihoz, és viselkedési változásokat okozhatnak. A fellépésük több mechanizmusát azonosították. Némelyik befolyásolja a neurotranszmitterek, mások szintézisét a felhalmozódásuk és a szinaptikus vezikulumokból való felszabadulásuk miatt (például az amfetamin a norepinefrin gyors felszabadulását okozza). A harmadik mechanizmus a receptorokhoz való kötődés és egy természetes neurotranszmitter hatásának utánozása, például az LSD (lizerginsav-dietil-amid) hatását azzal magyarázza, hogy képes kötődni a szerotonin receptorokhoz. A negyedik típusú gyógyszerhatás a receptor blokád, azaz antagonizmus neurotranszmitterekkel. Az ilyen széles körben alkalmazott antipszichotikumok, mint a fenotiazinok (például klórpromazin vagy aminazin) blokkolják a dopamin receptorokat és ezáltal csökkentik a dopamin hatását a posztszinaptikus neuronokra. Végül az utolsó gyakori hatásmechanizmus a neurotranszmitter inaktiválásának gátlása (sok peszticid megakadályozza az acetilkolin inaktiválódását).
Régóta ismert, hogy a morfin (tisztított ópium máktermék) nemcsak kifejezett fájdalomcsillapító (fájdalomcsillapító) hatással rendelkezik, hanem az eufóriát okozó képességre is. Ezért használják gyógyszerként. A morfin hatása a humán endorfin-enkephalin rendszer receptoraihoz való kötődési képességével függ össze (lásd még DRUG). Ez csak egy példa arra, hogy a különböző biológiai eredetű kémiai anyagok (ebben az esetben a növényi eredetűek) képesek befolyásolni az állatok és az emberek agyának működését, kölcsönhatásba lépve a specifikus neurotranszmitter rendszerekkel. Egy másik jól ismert példa a curare, amelyet trópusi növényből nyernek, és amely képes acetil-kolin receptorok blokkolására. A dél-amerikai indiánok görbült nyílhegyeket zsugorítottak, a parazyázó hatásával, amely a neuromuszkuláris transzmisszió blokádjához kapcsolódik.
FÉNYKÉPZÉSEK
Az agykutatás két fő ok miatt nehéz. Először is, a koponya által biztonságosan védett agy nem érhető el közvetlenül. Másodszor, az agy neuronjai nem regenerálódnak, így minden beavatkozás visszafordíthatatlan kárhoz vezethet.
E nehézségek ellenére az agykutatás és annak kezelésének bizonyos formái (elsősorban az idegsebészeti beavatkozás) ismertek az ókorban. A régészeti leletek azt mutatják, hogy az ókorban már az ember repítette a koponyát, hogy hozzáférjen az agyhoz. Különösen intenzív agykutatást végeztek a háborús időszakokban, amikor lehetséges volt a különböző fejsérülések megfigyelése.
Az agykárosodás, amelyet az elülső sérülés vagy a béke során elszenvedett sérülés okoz, egyfajta kísérlet, amelyben az agy bizonyos részei megsemmisülnek. Mivel ez az egyetlen lehetséges kísérleti forma az emberi agyon, egy másik fontos kutatási módszer a laboratóriumi állatokon végzett kísérletek. Figyelembe véve az adott agyi szerkezet károsodásának viselkedési vagy fiziológiai következményeit, megítélhetjük annak funkcióját.
Az agy elektromos aktivitását a kísérleti állatokban a fej vagy az agy felületén elhelyezett elektródák segítségével rögzítik, vagy az agy anyagába juttatják. Így lehetséges, hogy meghatározzuk a neuronok vagy egyes neuronok kis csoportjainak aktivitását, valamint azonosítsuk az ionáramok változásait a membránon keresztül. A sztereotaktikus eszköz segítségével, amely lehetővé teszi, hogy belépjen az elektródába az agy egy bizonyos pontján, a hozzáférhetetlen mélységszakaszait vizsgáljuk.
Egy másik megközelítés az élő agyszövet kis területeinek eltávolítása, amely után fennmarad a tápközegben elhelyezett szelet, vagy a sejteket szeparáljuk és sejtkultúrákban tanulmányozzuk. Az első esetben felfedezheti a neuronok kölcsönhatását, a másodikban az egyes sejtek aktivitását.
Az egyes idegsejtek vagy csoportjaik elektromos aktivitásának tanulmányozása az agy különböző területein általában először a kezdeti aktivitást rögzítik, majd meghatározzák a sejtek működésére gyakorolt hatás hatását. Egy másik módszer szerint az implantált elektródon keresztül elektromos impulzust alkalmazunk annak érdekében, hogy a legközelebbi neuronokat mesterségesen aktiváljuk. Így tanulmányozhatja az agy bizonyos területeinek hatásait más területeken. Ez az elektromos stimulációs módszer hasznos volt a középső agyon áthaladó száraktiváló rendszerek vizsgálatában; azt is használják, amikor megpróbáljuk megérteni, hogyan zajlanak a tanulás és a memória folyamatai a szinaptikus szinten.
Száz évvel ezelőtt világossá vált, hogy a bal és jobb félteke funkciói eltérőek. Egy francia sebész, P. Brock, aki cerebrovascularis balesetben szenvedő betegeket figyelt (stroke), megállapította, hogy csak a bal féltekén károsodott betegek szenvedtek beszédbetegségben. A félgömbök specializációjának további tanulmányozását más módszerekkel folytattuk, például az EEG felvételt és a kiváltott potenciálokat.
Az utóbbi években komplex technológiákat alkalmaztak az agy képeinek (vizualizációinak) beszerzésére. Így a számítógépes tomográfia (CT) forradalmasította a klinikai neurológiát, lehetővé téve az agyi struktúrák in vivo részletes (rétegelt) képének megszerzését. Egy másik képalkotó módszer - a pozitron emissziós tomográfia (PET) - ad képet az agy metabolikus aktivitásáról. Ebben az esetben egy rövid élettartamú radioizotóp kerül bevezetésre egy olyan személybe, amely az agy különböző részein halmozódik fel, és minél nagyobb az anyagcsere-aktivitás. A PET segítségével kimutatták, hogy a vizsgáltak többségének beszédfunkciói a bal féltekével kapcsolódnak. Mivel az agy nagyszámú párhuzamos struktúrát használ, a PET olyan információt nyújt az agyi funkciókról, amelyeket egyetlen elektródával nem lehet elérni.
Általában az agykutatást módszerek kombinációjával végzik. Például R. Sperri, az amerikai neurobiológus, alkalmazottakkal, néhány epilepsziás beteg kezelési eljárásként használt a corpus callosum (mindkét féltekét összekötő axonköteg) kivágására. Ezt követően, a „hasított” agyban szenvedő betegeknél a félgömbös szakterületet vizsgálták. Megállapítást nyert, hogy a beszéd és más logikai és analitikai funkciók esetében a domináns domináns (általában bal) félteke felelős, míg a nem domináns félteke a külső környezet térbeli-időbeli paramétereit elemzi. Így aktiválódik, amikor zenét hallgatunk. Az agyi aktivitás mozaikképe azt sugallja, hogy számos szakterület van a kéreg és a szubkortikális struktúrákban; ezen területek egyidejű tevékenysége megerősíti az agy fogalmát, mint a párhuzamos adatfeldolgozással rendelkező számítástechnikai eszközt.
Az új kutatási módszerek megjelenésével az agyi funkciókra vonatkozó ötletek valószínűleg megváltoznak. Olyan eszközök használata, amelyek lehetővé teszik számunkra az agy különböző részeinek metabolikus aktivitásának "térképét", valamint a molekuláris genetikai megközelítések alkalmazását, elmélyítenie kell az agyban előforduló folyamatok ismereteit. Lásd még a neuropszichológiát.
Összehasonlító anatómia
A gerincesek különböző típusaiban az agy rendkívül hasonló. Ha összehasonlításokat végzünk a neuronok szintjén, akkor az alkalmazott neurotranszmitterek, az ionkoncentrációk ingadozása, a sejttípusok és a fiziológiai funkciók között egyértelműen hasonló a hasonlóság. Az alapvető különbségeket csak a gerinctelen állatokkal összehasonlítva mutatjuk ki. A gerinctelen neuronok sokkal nagyobbak; gyakran gyakran nem kémiai, hanem elektromos szinapszisok kapcsolódnak egymáshoz, amelyek ritkán találhatók az emberi agyban. A gerinctelenek idegrendszerében néhány, a gerincesekre jellemző neurotranszmitter kimutatható.
A gerincesek körében az agy struktúrájának különbségei főként az egyes szerkezetek arányára vonatkoznak. A halak, kétéltűek, hüllők, madarak, emlősök (beleértve az embereket is) hasonlóságainak és különbségeinek értékelése számos általános mintázatot eredményezhet. Először is, ezeknek az állatoknak a szerkezete és funkciói azonosak a neuronokkal. Másodszor, a gerincvelő és az agytörzs szerkezete és funkciói nagyon hasonlóak. Harmadszor, az emlősök evolúcióját a kérgi struktúrák kifejezett növekedése kíséri, amelyek a főemlősökben maximális fejlődést érnek el. A kétéltűeknél az agykéreg csak az agy kis részét teszi ki, míg az emberekben ez a domináns szerkezet. Úgy véljük azonban, hogy az összes gerincesek agyának működésének elvei szinte azonosak. A különbségeket az interneuron kapcsolatok és interakciók száma határozza meg, ami a magasabb, annál összetettebb az agy. Lásd még ANATOMY Összehasonlító.
Emberi agy
Az emberi agy (lat. Encephalon) a központi idegrendszer szerve, amely sok egymással összekapcsolt idegsejtből és folyamatából áll.
Az emberi agy szinte az agyi koponya területének teljes üregét foglalja el, amelyek csontjai megvédik az agyat a külső mechanikai károsodástól. A növekedés és fejlődés folyamatában az agy koponya formája.
A tartalom
Agytömeg [szerkesztés]
A normális emberek agyának tömege 1000 és 2000 gramm között mozog, ami átlagosan a testtömeg 2% -a. A férfiak agyának átlagos súlya 100-150 gramm több, mint a nők agya [1]. Általánosan úgy vélik, hogy egy személy mentális képességei az agy tömegétől függnek: minél nagyobb az agytömeg, annál tehetségesebb az ember. Nyilvánvaló azonban, hogy ez nem mindig áll fenn [2]. Például I. S. Turgenev az agya mérlegelt 2012-ben, és az Anatol Franciaország agya - 1017 g. A legnehezebb agyat - 2850 g - találták egy epilepsziában és idióciában szenvedő egyénben [3]. Az agya funkcionálisan alacsonyabb volt. Tehát nincs közvetlen kapcsolat az agy tömege és az egyén mentális képességei között. A nagy mintákban azonban számos tanulmány pozitív összefüggést mutatott az agytömeg és a mentális képességek, valamint az egyes agyterületek és a különböző kognitív képességek között [4] [5].
Az agyfejlődés mértékét különösen a gerincvelő tömegének az agyhoz viszonyított arányával lehet értékelni. Tehát a macskákban 1: 1, a kutyákban 1: 3, az alsó majmoknál 1:16, az emberekben 1:50. A felső Paleolitikus népben az agy észrevehetően (10–12%) volt nagyobb, mint a modern ember agya [6] - 1: 55–1: 56.
Agy szerkezete [szerkesztés]
Az emberi agy térfogata a koponya kapacitásának 91-95% -a. Az agyban öt körzet van: az agya, a hátsó, amely magában foglalja a hídot és a kisagyat, az epiphízist, a középső, köztes és előfutamot, amelyet a nagy féltekék képviselnek. A fentiekben megosztott felosztásokkal együtt az egész agy három nagy részre oszlik:
- Agyi féltekék;
- kisagy;
- Agyszár.
Az agykéreg lefedi az agy két féltekét: a jobb és a bal oldalt.
Agyhéjak [szerkesztés]
Az agy, mint a gerincvelő, három membránnal van borítva: puha, arachnoid és szilárd.
Az agy lágy vagy vaszkuláris membránja (lat. Pia mater encephali) közvetlenül az agy anyagával szomszédos, az összes hornyba megy, lefedi az összes konvolúciót. Laza kötőszövetből áll, amelyben számos hajó elágazik az agyba. A kötőszövet vékony folyamatai, amelyek mélyen az agy tömegébe mennek, távolodnak a koroidtól.
Az agy arachnoid membránja (lat. Arachnoidea encephali) vékony, áttetsző, nincs edénye. Ez szorosan illeszkedik az agy konvolúcióihoz, de nem lép be a hornyokba, aminek következtében a vaszkuláris és arachnoid membránok között a cerebrospinális folyadékkal töltött szubarachnoid ciszternák képződnek, és az arachnoid táplálódik. A legnagyobb cerebelláris hosszúkás tartály a negyedik kamra hátsó részén helyezkedik el, a negyedik kamra központi nyílása nyílik rá; az oldalsó fossa tartálya a nagy agy oldalsó hornyában fekszik; pengék között - az agy lábai között; tartálykereszteződés - a vizuális chiasma helyén (kereszteződés).
Az agy dura materja (lat. Dura mater encephali) a koponya csontjainak belső agyfelületének periosteumja. Ebben a membránban a legnagyobb fájdalomreceptorok koncentrációja figyelhető meg az emberi szervezetben, míg az agyban nincs fájdalomreceptor.
A dura mater sűrű kötőszövetből épül fel, melyet belülről lapos, nedvesített cellákkal béleltek, szorosan összeolvasztva a koponya csontjaival a belső bázisa területén. A szilárd és az arachnoid héjak között egy szubdurális tér van, amely serozikus folyadékkal van feltöltve.
Az agy szerkezeti részei [szerkesztés]
Hosszú agy [szerkesztés]
A medulla oblongata (lat. Medulla oblongata) az ötödik agyi vezikulumból (további) alakul ki. A medulla oblongata a gerincvelő folytatódása a csökkent szegmentációval. A medulla oblongata szürke anyaga a koponya idegek egyedi magjaiból áll. A fehér anyag a gerincvelő és az agy útjai, melyeket az agyszárba húzunk, és onnan a gerincvelőbe.
A medulla elülső felületén egy elülső medián repedés van, amelynek mindegyik oldalán a piramisok nevezett sűrített fehér szálak találhatók. A piramisok szűkülnek, mivel a rostok egy része a másik oldalra halad, és piramisok kereszteződését képezi, amely oldalirányú piramisútot képez. Egyes fehér szálak, amelyek nem metszenek egyenes piramis utat.
Bridge [szerkesztés]
A híd (lat. Pons) a medulla oblongata felett helyezkedik el. Ez egy sűrített tekercs, keresztirányú szálakkal. Központjában a fő horony, amelyben az agy fő artériája fekszik. A barázda mindkét oldalán a piramispályák jelentősen javulnak. A híd nagyszámú keresztirányú szálból áll, amelyek fehéranyag - idegszálakat alkotnak. A szálak között sok szürke halmazcsoport van, amely a híd magját képezi. A kisagyig folytatva az idegrostok középső lábát képezik.
Cerebellum [szerkesztés]
A cerebellum (lat. Cerebellum) a hátsó koponya fossa a híd hátsó felületén és a medulla oblongatán helyezkedik el. Két félgömbből és egy féregből áll, amely összeköti a féltekéket egymással. A kisagy 120-150 g tömege.
A kisagy egy vízszintes hasítékkal van elválasztva a nagy agytól, amelyben a dura mater a koponya hátsó fossa fölött húzódó kisagy sátrát képez. Minden kisagyi félteke szürke és fehér anyagból áll.
A cerebellum szürkés anyagát a kéreg tetejére helyezik. Az idegmagok a cerebelláris féltekékben helyezkednek el, amelyek tömegét főleg fehér anyag képviseli. A félgömbök kérge párhuzamos hornyokat képez, amelyek között ugyanolyan alakú konvolúciók vannak. A barázdák a kisagy féltekét több részre osztják. Az egyik részecske - a kisagy középső lábainál szomszédos törmelék - kiemelkedik, mint mások. Ez filogenetikailag legrégebbi. A féreg csappantyúja és csomópontja már az alsó gerincesekben is megjelenik, és a vestibuláris készülék működéséhez kapcsolódik.
A cerebelláris félgömb kérge két idegsejt rétegből áll: a külső molekuláris és szemcsés. A kéreg vastagsága 1-2,5 mm.
A kisagy szürke ága fehéren elágazó (a kisagy középső részén örökzöld thuja szálaként tekinthető), így az élet kisagyának nevezik.
A cerebellum három pár lábban van összekötve az agyszárral. A lábakat szálkötegek képviselik. A cerebellum alsó (farok) lábai a medulla oblongata felé haladnak, és kötéltestnek is nevezik. Ezek közé tartozik a hátsó gerinc-agyi út.
A kisagy középső (híd) lábai csatlakoznak a hídhoz, ahol a keresztirányú szálak áthaladnak az agykéreg neuronjaira. A középső lábakon áthalad a kérgi-hídút, melynek következtében az agykéreg a kisagyra hat.
A cerebellum felsőrészei fehér szálak formájában a közbenső irányába haladnak, ahol a középső lábak lábai mentén helyezkednek el, és szorosan csatlakoznak hozzájuk. A kisagy felső (koponya) lábai főként a magok szálaiból állnak, és a fő útvonalként szolgálnak, amelyek impulzusokat vezetnek az optikai dombok, a hypogastric régió és a vörös magok felé.
A lábak elöl, és a gumiabroncs mögött van. A gumiabroncs és a lábak között fut a középső agy vízellátása (Sylviev vízellátó rendszer). Ez összeköti a negyedik kamrát a harmadikval.
A kisagy fő funkciója a mozgások reflex koordinációja és az izomtónus eloszlása.
Midbrain [szerkesztés]
A középső agy (lat. Mesencephalon) borítója a fedél felett helyezkedik el, és a középső agy vízvezetéke fölött terjed. A fedél egy gumiabroncsot (cheliflow) tartalmaz. A két felső domb a vizuális elemző funkciójához kapcsolódik, a reflexek vizuális ingerekre való orientálásának központja, ezért vizuálisnak nevezik. A két alsó tuberkulzus hallható, és hozzávetőleges reflexekkel jár a hang ingerekhez. A felső dombok a diencephalon oldalirányú forgó testeivel vannak összekötve a felső fogantyúkkal, az alsó hegyek az alsó fogantyúkkal vannak összekötve a mediális csuklós testekkel.
A gumiabroncs lemezéről kezdődik a cerebrospinalis út, amely összeköti az agyat a gerincvelővel. Az Efferent impulzusok áthaladnak rajta a vizuális és a hallási ingerekre válaszul.
Hemipheres [szerkesztés]
Az agy agyi félteke. Ezek közé tartoznak a félgömbök, az agykéreg (köpeny), a bazális ganglionok, a szagló agy és az oldalsó kamrák. Az agy félgömbjeit egy hosszirányú hasíték választja el, melynek mélyedése tartalmazza az őket összekötő corpus callosumot. Minden féltekén megkülönböztesse az alábbi felületeket:
- felső oldal, domború, a koponya boltozat belső felületére nézve;
- a koponya aljának belső felületén található alsó felület;
- a mediális felület, amelyen keresztül a féltekék összekapcsolódnak.
Minden féltekén vannak olyan részek, amelyek a legjelentősebbek: elöl - az elülső pólus mögött - a nyakpánt, az oldalon - a temporális pólus. Ezenkívül minden agyi félteke négy nagy lebenyre oszlik: a frontális, parietális, occipitalis és temporális. Az agy oldalsó fossa mélyén egy kis hányada - a sziget. A félteke a barázdák lebenyeire van osztva. A legmélyebb oldalirányú, vagy oldalirányú, sylvium-szulusznak is nevezik. Az oldalsó horony elválasztja a temporális lebenyet az elülső és a parietális széltől. A félgömbök felső szélétől a középső horony, vagy Roland hornya leesik. Ez elválasztja az agy frontális lebenyét a parietálistól. A szemhéj-lebeny csak a félteke mediális felületétől - a parietalis-occipitalis sulcustól - elválik a parietalistól.
A külső agyi féltekék szürke agykéreggel vannak borítva, amely az agykéreg vagy a köpeny. A kéregben 15 milliárd sejt van, és ha úgy véljük, hogy mindegyikük 7-10 ezer összeköttetésben van a szomszédos sejtekkel, akkor arra a következtetésre juthatunk, hogy a kéregfunkciók rugalmasak, stabilak és megbízhatóak. A kéreg felszíne jelentősen emelkedik a barázdák és a konvolúciók következtében. A filogenetikus kéreg az agy legnagyobb szerkezete, területe körülbelül 220 ezer mm2.
Szexuális különbségek [szerkesztés]
A tomográfiai szkennelés módszerei lehetővé tették a nők és férfiak agyának szerkezetének különbségeinek kísérleti rögzítését [7] [8]. Megállapítást nyert, hogy a férfi agyban több kapcsolat van a félteke belsejében lévő zónák és a félteke közötti nő között. Feltételezzük, hogy a férfiak agya a motoros készségekhez jobban illeszkedik, és a nő az analitikus és intuitív gondolkodáshoz. A kutatók megjegyzik, hogy ezeket az eredményeket a lakosság egészére, nem pedig az egyénekre kell alkalmazni. Ezek a különbségek az agyi struktúrában leginkább a 13,4 év közötti 17 éves korcsoportok összehasonlításakor mutatkoztak. Azonban, a nők agyában az életkor, a félteke körüli zónák közötti kapcsolatok száma nőtt, ami minimálisra csökkenti a nemek közötti különbségeket [8].
Ugyanakkor a nők és férfiak agyának anatómiai és morfológiai struktúrájában fennálló különbségek ellenére nincsenek meghatározó jelek vagy azok kombinációi, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy kifejezetten „hím” vagy kifejezetten „nőstény” agyról beszéljenek [9]. Vannak az agy jellemzői, amelyek gyakrabban fordulnak elő a nők körében, és gyakrabban fordulnak elő férfiaknál, de mindkettő az ellenkező nemben nyilvánulhat meg, és az ilyen jellegű jelek bármilyen stabil együttese gyakorlatilag nem figyelhető meg.
Agy fejlődés [szerkesztés]
Prenatális [10] fejlesztés [szerkesztés]
A születés előtti időszakban előforduló fejlődés, a magzat intrauterin fejlődése. A prenatális időszakban az agy intenzív élettani fejlődése, érzékszervi és effektorrendszerei vannak.
Natal [10] állapot [szerkesztés]
Az agykéreg rendszerek differenciálódása fokozatosan történik, ami az egyes agyi struktúrák egyenetlen érleléséhez vezet.
Amikor gyermek születik, a szubkortikális képződmények gyakorlatilag kialakulnak, és az agy vetületi területei közel állnak az érés utolsó szakaszához, amelyben a különböző érzékszervek (analizátor rendszerek) receptoraiból és a motorútvonalakból származó neurális kapcsolatok [11] jönnek létre.
Ezek a területek mindhárom agyi blokk konglomerátumaként működnek. De közülük a legmagasabb érési szintet az agyi aktivitás szabályozási blokkjának szerkezete (az agy első blokkja) érte el. A második (az információ fogadásának, feldolgozásának és tárolásának blokkja) és a harmadik (a programozás, a tevékenység szabályozása és ellenőrzése blokk) blokkok csak a kéreg azon területei, amelyek a bejövő információt (második blokkot) fogadó elsődleges lebenyekhez és a kimenő motorimpulzusokhoz kapcsolódnak, a legfejlettebbek (3. blokk) [12].
Az agykéreg más területei a szüléskor nem érik el a megfelelő érettségi szintet. Ezt támasztja alá a sejtek kis mérete, a felső rétegek kis szélessége, amelyek asszociatív funkciót töltenek be, az általuk elfoglalt terület viszonylag kis mérete és az elemek elégtelen myelinizálása.
2 és 5 év közötti időszak [szerkesztés]
Két-öt éves korban a másodlagos, asszociatív agyterületek érése történik, amelyek közül néhány (az analizátor rendszerek másodlagos gnosztikus zónái) a második és harmadik blokkban (a premotor régióban) találhatóak. Ezek a struktúrák biztosítják az észlelés folyamatát és egy cselekvési sorrend végrehajtását [11].
5 és 7 év közötti időszak [szerkesztés]
A következő tercier (asszociatív) agyterületek. Először a hátsó asszociatív mező fejlődik - a parieto-temporalis-occipital régió, majd az elülső asszociatív mező - a prefrontális régió.
A tercier mezők a különböző agyi zónák kölcsönhatásának hierarchiájában a legmagasabb pozíciót foglalják el, és itt az információfeldolgozás legbonyolultabb formái vannak. A hátsó asszociatív régió biztosítja az összes bejövő multimodális információ szintézisét a valóság környező egységének szuper-modális integrális tükrözésében a kapcsolatainak és kapcsolataiban. Az elülső asszociatív terület felelős a mentális aktivitás összetett formáinak önkényes szabályozásáért, beleértve az ehhez szükséges tevékenységhez szükséges információk kiválasztását, a tevékenységprogramok megalapozását és a helyes kurzus irányítását.
Így az agy mind a három funkcionális blokkja különböző időkben érik el a teljes érettséget, és az érés sorrendben folytatódik az elsőtől a harmadik blokkig. Ez az út az alulról felfelé - a mögöttes formációktól a fedélig, a szubkortikális struktúráktól az elsődleges mezőkig, az elsődleges mezőktől az asszociatív területekig. Ezeknek a szinteknek a kialakulása során bekövetkezett károsodás a következő érettségben való eltéréshez vezethet, mivel a mögöttes sérült szint stimuláló hatásai nincsenek [11].