Каковы особенности строения головного мозга млекопитающих? Анатомия млекопитающих

Головной мозг — это один из органов, составляющих центральную нервную систему млекопитающих. Он служит основным регулятором работы организма. Для понимания его функционирования важно ответить на вопрос о том, каковы особенности строения головного мозга у млекопитающих. А также имеет смысл проследить этапы его эволюционного развития.

Общая характеристика головного мозга млекопитающих

Мозг млекопитающих состоит из тех же отделов, что и мозг остальных позвоночных. Каковы особенности строения головного мозга млекопитающих в сравнении с другими позвоночными? Для млекопитающих характерен большой объем и сложнейшее устройство полушарий переднего мозга (прозэнцефалона). Нередко встречается ошибочное мнение о том, что кора головного мозга впервые появилась у млекопитающих. Это не так — впервые она появилась у пресмыкающихся, а вот интенсивно развиваться начала лишь у млекопитающих. У млекопитающих, обладающих высоким уровнем организации, кора образует множество борозд и извилин. За счет этого ее площадь значительно увеличена. Также существенное развитие получили средний мозг и мозжечок головного мозга. Это объясняется с тем, что для млекопитающих характерны высокая моторная активность, сложная система как рефлексов, так и органов чувств.

Эволюция головного мозга млекопитающих

Общее направление в эволюционном развитии мозга позвоночных — увеличение объема, особенно переднего мозга, и специализация высших мозговых центров, согласовывающих деятельность органов, сложного поведения и функционирование всего организма. Мозг млекопитающих крупный за счет увеличения коры, а именно складчатости его плаща. Появились структуры, обеспечивающие взаимосвязи коры и других отделов ЦНС. Для связи мозжечка и больших полушарий в заднем мозге возникает варолиев мост. Появившаяся новая кора берет на себя выполнение функций высших сенсорных систем. У высших млекопитающих большая часть коры — ассоциативные зоны, выполняющие интегративную функцию. У приматов очень развиты извилины коры полушарий мозга. В извилинах локализованы двигательные, ассоциативные, чувствительные центры, регулирующие высшую нервную деятельность. Для приматов характерно сложнейшее поведение. Homo sapiens, относящийся к отряду приматов, имеет развитые большие полушария, где расположены центры речи и второй сигнальной системы, связанной с сознанием и абстрактным мышлением.

Строение головного мозга

В изучение анатомии млекопитающих строение головного мозга занимает важнейшее место. Он состоит из мозжечка, мозгового ствола и парных образований — больших полушарий. Ствол — древнейшая его часть Он включает мост, а также продолговатый, средний и промежуточный мозг. Структуры ствола состоят из массы белых волокон и погруженных в него ядер серого вещества. На поверхности мозжечка и полушарий имеется кора, формирующая извилины и борозды.Таким образом, давая характеристику головному мозгу млекопитающих, говорят, что в нем выделяют 5 отделов:

продолговатый;
задний;
средний;
промежуточный;
конечный.

Продолговатый мозг

В полости черепа спинной мозг без особого морфологического изменения переходит в продолговатый мозг. В противоположность спинному мозгу он не имеет сегментированного и повторяемого строения. В продолговатом мозге серое вещество располагается в переключательных черепно-мозговых ядрах и в ретикулярной формации. Ретикулярной формацией (или сетчатым веществом) называется группа нервных клеток с отростками, расположенных по всей длине спинного, продолговатого и промежуточного мозга.

Функции:

участие в вегетативных, соматических, вестибулярных рефлексах и рефлексах органов чувств, таких как вкусовые и слуховые;
осуществляет формирование рефлексов, для которых необходимо поэтапное включение различных мышечных групп;
регулирует дыхательный, вазомоторный центры, центр регуляции функционирования сердечной системы;
обеспечивает потоотделение;
восприимчивость к сигналам внутренней среды;
координация движений; вестибулярные, тонические, шейные рефлексы.

Варолиев мост

Содержит ядра черепно-мозговых нейронов, образованных из серого вещества. Проводящие пути варолиева моста соединяют продолговатый мозг и мозжечок с большими полушариями.

Функции варолиева моста:

через него передается информация из отделов спинного в головной мозг;
осознанный контроль движений;
пространственная оценка положения тела;
восприимчивость рецепторов языка, кожи лица, слизистой носоглотки, глазной конъюнктивы;
мимические действия.

Средний мозг

Включает две ножки и крышу и связывает задний и промежуточный мозг. На его крыше (пластинке четверохолмия) находятся:

зрительные холмики — центры ответных реакций на зрительные раздражители;
слуховые холмики — центры ответных реакций на звуковые раздражители.

Выполняет важную функцию регуляции тонуса мышц, сохранения пространственного положения тела и является центром ориентировочных рефлексов.

Передний мозг

Включает промежуточный мозг и конечный, состоящий из больших полушарий мозга.

Промежуточный — состоит из гипоталамуса, таламуса, метаталамуса и эпиталамуса. Передний мозг — это наиболее развитый отдел головного мозга у млекопитающих

Метаталамусом называют подкорковый центр слуха и зрения, а эпиталамусом — надбугорную часть промежуточного мозга.

В эпиталамус входит эпифиз (другое название — шишковидная железа), выполняющий эндокринные функции.

Таламус (зрительные бугры) — подкорковый центр различных видов чувствительности, кроме обоняния. В таламусе осуществляется первичная обработка информации об ощущениях, например, впервые осознается изменение температуры, зрительных, слуховых образов и т.д.

Гипоталамус образован скоплениями нейронов, имеющих следующие особенности:

восприимчивость к составу омывающей их крови;
между кровью и нейронами отсутствует отсутствует полупроницаемый гематоэнцефалический барьер;
способность к образованию и выделению пептидов, нейромедиаторов и др.

Функции гипоталамуса следующие:

управление вегетативными функциями;
гомеостаз, регуляция теплообмена, жажды, голода и насыщения, полового поведения, страха, гнева;
регуляция циклов бодрствования и сна;
регуляция деятельности гипофиза;
образование нейропептидов, в том числе с морфиноподобным действием.

Мозжечок

Мозжечок головного мозга расположен на задней поверхности варолиева моста и продолговатого мозга. Состоит из двух полушарий и червя, соединяющего полушария между собой. Его поверхность испещрена глубокими бороздами. Внутри полушарий мозжечка находятся нервные ядра, которые по большей части состоят из белого вещества. Находящееся на поверхности борозд серое вещество пронизывает белое. У высших млекопитающих мозжечок анатомически состоит из трех частей: новой, взаимодействующей с корой больших полушарий; старой - связанной со спинным мозгом; древней, контролирующей вестибулярные функции и ответственной за координацию движений.

Конечный мозг

Включает два полушария, занимает примерно 80% массы всего головного мозга, покрывая сверху другие отделы. Полушария являются самыми развитыми отделами мозга млекопитающих. Большие полушария головного мозга у млекопитающих разделяются щелью. В ее углублении находится мозолистое тело, соединяющее их.

В состав больших полушарий входит серое вещество, из которого образуются кора полушарий, подкорковые ядра, а также белое вещество, формирующее проводящие нервные пути.

Полушария делятся тремя бороздами, центральной, боковой и затылочно-теменной, на четыре доли: теменную, затылочную, лобную и височную.

Исходя из выполняемых функций, кора головного мозга разделена на три зоны:

сенсорная — сюда поступают сигналы от рецепторов и здесь выполняется передача в ассоциативную зону;
ассоциативная зона связывает хранящуюся в памяти информацию с поступающей сенсорной и сравнивает сигналы, получаемые от рецепторов; сенсорные сигналы расшифровываются и передаются в связанную с ней моторную зону;
моторная зона — здесь, исходя из полученной информации, осуществляется управление движениями.

Масса мозга

Абсолютный вес мозга млекопитающих обусловлен размером животного, его возрастом, полом и видом. Каковы особенности строения головного мозга млекопитающих и как они связаны сего размером? Самый крупный мозг - у больших животных. Вес его может достигать у китов 7 кг, у слонов 5 кг, у лошадей 600 г, у крупного рогатого скота 500 г, у овец - 100 г, у свиней — 150 г, у собак — 150 г. У человека абсолютный вес мозга примерно 1400 г. Относительный вес мозга, наоборот, зачастую обратно пропорционален весу животного и приблизительно имеет следующие пропорции по отношению к весу: у китов лишь 1:10500, у слонов — 1:400, у лошадей — 1:700, у свиней — 1:1500, у собак — 1 : 200. Относительный вес мозга у человека достаточно велик и составляет 1:40. У детенышей относительный вес мозга значительно выше, чем у взрослых.

Уникальность строения мозга человека

Каковы особенности строения головного мозга млекопитающих, мы в общих чертах выяснили. Чем же отличается от прочих мозг гоминоидов, к которым относится человек?

Исследователям всегда было интересно, с чем связано то, что мозг человека в ходе развития формирует новые возможности. Как выяснилось, он с точки зрения анатомии не имеет исключительно человеческих структур. Таким образом, новая функция возникает, но структуры, ответственной за нее, нет. Уникальность заключается в том, что человеческий мозг очень пластичен. Пластичность проявляется на двух уровнях. Первый уровень состоит в восприимчивости к новой информации и отсутствии предопределенности поведения. Второй — в пластичности нейронов головного мозга. Пример подобной пластичности — реабилитация после инсульта с восстановлением способностей.

При изучении форм черепов исследователями было обнаружена интересная закономерность: черепа взрослых людей схожи с черепами детенышей человекообразных обезьян, таких как шимпанзе и гориллы. После этого наблюдения палеонтолог, биолог-эволюционист Стивен Гулд высказал предположение о том, что, возможно, причина заключается не в костях, а в том, что мозг человека даже в зрелом возрасте не утрачивает инфантильных характеристик. Таким образом сохраняется поведенческая гибкость, свойственная обезьянам юного возраста, которую они утрачивают, взрослея. Поэтому человек может обучаться новому в течение всей жизни. Ему многое интересно и он имеет больше социальных связей.