INIMRAHV, organ, mis koordineerib ja reguleerib keha kõiki olulisi funktsioone ja kontrollib käitumist. Kõik meie mõtted, tunded, tunded, soove ja liikumised on seotud aju tööga ja kui see ei toimi, läheb inimene vegetatiivsesse seisundisse: võime kaotada igasugused tegevused, tunded või reaktsioonid välismõjudele. See artikkel keskendub inimese ajust, mis on keerulisem ja organiseeritum kui loomade aju. Siiski on inimese aju ja teiste imetajate struktuuris, nagu tõepoolest kõige selgroogsete liikide puhul, märkimisväärne sarnasus.
Kesknärvisüsteem (CNS) koosneb ajust ja seljaajust. See on seotud keha erinevate osadega perifeersete närvide - mootori ja sensoorsete - poolt. Vaadake ka NERVOUS SYSTEM.
Aju on sümmeetriline struktuur, nagu enamik teisi kehaosi. Sünnil on selle kaal umbes 0,3 kg, samas kui täiskasvanu puhul on see ligikaudu 0,3 kg. 1,5 kg. Aju välisel uurimisel pööratakse tähelepanu kahele suuremale poolkerale, mis peidavad sügavamad vormid. Poolkera pind on kaetud soonte ja konvolutsioonidega, mis suurendavad ajukoore pinda (aju välimine kiht). Aju taga on paigutatud, mille pind on kergemini lõigatud. Suurte poolkera all on ajujõud, mis liigub seljaaju. Närvid lahkuvad pagasiruumist ja seljaajust, mille kaudu voolab informatsioon sisemistest ja välistest retseptoritest ajusse ning signaalid lihastele ja näärmetele voolavad vastupidises suunas. 12 paari kraniaalnärve liigub aju kõrvale.
Aju sees eristub halli aine, mis koosneb peamiselt närvirakkude kehadest ja moodustab ajukoore ning valget ainet - närvikiude, mis moodustavad aju erinevaid osi ühendavad juhtivad teed ja moodustavad närve, mis ületavad kesknärvisüsteemi ja lähevad kaugemale mitmesuguseid elundeid.
Aju ja seljaaju on kaitstud luudega - kolju ja selg. Aju ja luude seinte vahel on kolm kesta: välimine - dura mater, sisemine - pehme ja nende vahel - õhuke arahnoid. Membraanide vaheline ruum on täidetud tserebrospinaalse (tserebrospinaalse) vedelikuga, mis on kompositsioonis sarnane vereplasmaga, mis on toodetud intratserebraalsetes õõnsustes (aju vatsakestes) ja tsirkuleerub ajus ja seljaajus, varustades seda toitainetega ja teiste olulise aktiivsuse jaoks vajalike teguritega.
Aju verevarustuse tagab peamiselt unearterid; aju baasil on nad jagatud suurteks harudeks, mis lähevad selle erinevatesse osadesse. Kuigi aju kaal on ainult 2,5% kehakaalust, on see pidevalt, päeval ja öösel 20% kehas ringlevast verest ja seega hapnikust. Aju enda energiavarud on äärmiselt väikesed, mistõttu on see väga sõltuv hapnikuvarust. On kaitsemehhanisme, mis võivad verejooksu või vigastuse korral toetada aju verevoolu. Aju vereringe tunnuseks on ka nn. vere-aju barjäär. See koosneb mitmest membraanist, mis piirab veresoonte seinte läbilaskvust ja paljude ühendite voolu verest aju aineks; seega teostab see barjäär kaitsefunktsioone. Näiteks ei tungi paljud ravimained läbi selle.
JUURIKUD
KNS rakke nimetatakse neuroniteks; nende funktsioon on infotöötlus. Inimese ajus 5 kuni 20 miljardit neuroni. Aju struktuur hõlmab ka gliiarakke, seal on umbes 10 korda rohkem neuroneid. Glia täidab neuronite vahelise ruumi, moodustades närvikoe tugiraamistiku, samuti täidab metaboolseid ja muid funktsioone.
Neuroni, nagu ka kõik teised rakud, ümbritseb poolläbilaskev (plasma) membraan. Rakutüübist lahkuvad kaks tüüpi protsessid - dendriidid ja aksonid. Enamikul neuronitel on palju hargnevaid dendriite, kuid ainult üks akson. Dendriidid on tavaliselt väga lühikesed, samas kui aksoni pikkus varieerub mõne sentimeetri ja mitme meetri vahel. Neuroni keha sisaldab tuuma ja teisi organelle, mis on sama keha teistesse rakkudesse (vt ka CELL).
Närviimpulssid.
Teabe edastamine ajus, samuti närvisüsteem tervikuna toimub närviimpulsside abil. Nad levisid raku keha suunas aksoni terminaalsesse ossa, mis võib hargneda, moodustades kitsaste pilude, sünapsi kaudu teiste neuronitega kokku puutuvate otsade komplekti; impulsside edastamist sünapsi kaudu vahendavad keemilised ained - neurotransmitterid.
Närviimpulss pärineb tavaliselt dendriitidest - neuroni õhukesest hargnemisprotsessist, mis on spetsialiseerunud informatsiooni hankimisele teistest neuronitest ja selle edastamisest neuroni kehale. Dendriitidel ja väiksemas arvus on rakkude kehas tuhandeid sünapse; see on läbi aksoni sünapsi, edastades informatsiooni neuroni kehast, ja edastab selle teiste neuronite dendriitidele.
Aksoni ots, mis moodustab sünapsi presünaptilise osa, sisaldab neurotransmitteriga väikesi vesiikulid. Kui impulss jõuab presünaptilise membraanini, vabaneb vesikulaarne neurotransmitter sünaptilises lõhes. Axoni lõpp sisaldab ainult ühte tüüpi neurotransmitterit, sageli kombinatsioonis ühe või mitme neuromodulaatori tüübiga (vt allpool Brain Neurochemistry).
Aksoni presünaptilisest membraanist vabanev neurotransmitter seondub postsünaptilise neuroni dendriitide retseptoritega. Aju kasutab erinevaid neurotransmittereid, millest igaüks on seotud selle konkreetse retseptoriga.
Dendriitide retseptorid on ühendatud kanalitega pool-läbilaskvas postsünaptilises membraanis, mis kontrollib ioonide liikumist läbi membraani. Ülejäänud ajal on neuronil elektriline potentsiaal 70 millivolti (puhkepotentsiaal), samas kui membraani sisekülg on välise suhtes negatiivselt laetud. Kuigi on olemas erinevaid vahendajaid, on neil kõigil stimuleeriv või pärssiv toime postünaptilisele neuronile. Stimuleeriv toime saavutatakse teatud ioonide, peamiselt naatriumi ja kaaliumi voolu suurendamise kaudu läbi membraani. Selle tulemusena väheneb sisepinna negatiivne laeng - depolariseerumine toimub. Pidurdusmõju tekib peamiselt kaaliumi ja kloriidi voolu muutumise kaudu, mille tulemusena muutub sisepinna negatiivne laeng suuremaks kui puhkeolekus ja toimub hüperpolarisatsioon.
Neuroni ülesanne on integreerida kõik sünapsi kaudu tekkinud mõjud oma kehale ja dendriitidele. Kuna need mõjud võivad olla erutavad või inhibeerivad ja ei lange kokku aja jooksul, peab neuron arvutama sünaptilise aktiivsuse kogumõju aja funktsioonina. Kui ergastav toime valitseb üle inhibeeriva toime ja membraani depolarisatsioon ületab läviväärtuse, aktiveeritakse teatud osa neuroni membraanist - selle aksoni aluse (axon tubercle) piirkonnas. Siin tekib naatrium- ja kaaliumioonide kanalite avamise tulemusena tegevuspotentsiaal (närviimpulss).
See potentsiaal ulatub aksonist edasi lõpuni kiirusega 0,1 m / s kuni 100 m / s (mida paksem on akson, seda suurem on juhtivuse kiirus). Kui aktsioonipotentsiaal jõuab aksoni otsa, aktiveeritakse teist tüüpi ioonkanalid, sõltuvalt potentsiaalsest erinevusest, kaltsiumikanalitest. Nende sõnul siseneb kaltsium aksoni, mis viib mobiilsete rakkude mobiliseerumiseni neurotransmitteriga, mis läheneb presünaptilisele membraanile, liidab sellega ja vabastab neurotransmitteri sünapse.
Müeliini ja gliiarakud.
Paljud aksonid on kaetud müeliinikestaga, mis on moodustatud korduvalt keerutatud gliaalrakkude membraanist. Myeliin koosneb peamiselt lipiididest, mis annab iseloomuliku välimuse aju ja seljaaju valgele ainele. Tänu müeliinikestale suureneb kiirus aksonomeetri toimepotentsiaali täitmisel, kuna ioonid võivad liikuda läbi aksoni membraani ainult kohtades, mida müeliin ei hõlma - nn. pealtkuulamised Ranvier. Katkestuste vahel viiakse läbi müeliini mantli impulsse elektrikaabli kaudu. Kuna kanali avamine ja ioonide läbimine selle kaudu võtab aega, siis kanalite pideva avanemise kõrvaldamine ja nende ulatuse piiramine müeliiniga kaetud väikestele membraanipiirkondadele kiirendab impulsside juhtimist aksoniga umbes 10 korda.
Ainult osa gliaalrakkudest on seotud närvide müeliinikesta moodustumisega (Schwann-rakud) või närvirakkudega (oligodendrotsüüdid). Paljud arvukamad gliiarakud (astrotsüüdid, mikrogliotsüüdid) täidavad muid funktsioone: nad moodustavad närvikoe toetava skeleti, pakuvad oma ainevahetusvajadusi ja taastuvad vigastustest ja infektsioonidest.
KUIDAS PÕRAND töötab
Vaadake lihtsat näidet. Mis juhtub, kui võtame lauale pliiatsit? Pliiatsilt peegelduv valgus keskendub silma objektiiviga ja on suunatud võrkkestale, kus kuvatakse pliiatsi pilt; seda tajuvad vastavad rakud, millest signaal läheb peamistesse aju transmissiivsetesse tuumadesse, mis asuvad talamuses (visuaalne tuberkuloos), peamiselt selles osas, mida nimetatakse külgnevaks kehaks. On aktiveeritud palju neuroneid, mis reageerivad valguse ja pimeduse jaotusele. Külgsuunalise kere keha neuronite telgid lähevad peamise visuaalse ajukoore juurde, mis asub suurte poolkerade okcipitaalses lõunas. Impulssid, mis pärinevad talamusest sellele kooreosale, muutuvad keerukaks kortikaalsete neuronite heidete järjestuseks, millest mõned reageerivad pliiatsi ja laua vahele, teised pliiatsikujuliste nurkadega jne. Esmase visuaalse ajukoorme kaudu siseneb teave aksonite kohta assotsiatiivseks visuaalseks ajukooreks, kus toimub mustri äratundmine, antud juhul pliiats. Tunnustamine selles kooreosas põhineb eelnevalt kogutud teadmistel esemete välispiiridest.
Liikumise planeerimine (s.t. pliiatsi võtmine) toimub tõenäoliselt aju poolkera esiplaanide ajukoores. Sarvkesta samas piirkonnas paiknevad motoorsed neuronid, mis annavad käte ja sõrmede lihastele käske. Käe lähenemist pliiatsile kontrollib visuaalne süsteem ja interoretseptorid, mis tajuvad lihaste ja liigeste positsiooni, mille andmed sisenevad kesknärvisüsteemi. Kui me võtame pliiatsit käes, räägivad rõhu all olevad käeulatuses olevad retseptorid meile, kas sõrmed hoiavad pliiatsit hästi ja milliseid pingutusi peaks see hoidma. Kui me tahame oma nime pliiatsis kirjutada, peame aktiveerima muu ajus salvestatud teabe, mis pakub seda keerulisemat liikumist, ja visuaalne kontroll aitab suurendada selle täpsust.
Ülaltoodud näites võib näha, et üsna lihtsa toimingu teostamine hõlmab ulatuslikke aju piirkondi, mis ulatuvad ajukoorest subkortikaalsetesse piirkondadesse. Keerulisemate käitumisviisidega, mis on seotud kõne või mõtlemisega, aktiveeritakse teised närviahelad, mis hõlmavad veelgi ulatuslikumaid aju piirkondi.
PIDURI PEAMISED OSAD
Aju võib jagada kolme põhiosa: eesjoon, ajurünnak ja väikeaju. Esirinnas erituvad aju poolkera, talamus, hüpotalamuse ja hüpofüüsi (üks tähtsamaid neuroendokriinseid näärmeid). Ajurünnak koosneb medulla oblongatast, ponsidest (ponsidest) ja keskjoonest.
Suured poolkerad
- suurim osa ajust, mis moodustab täiskasvanutest umbes 70% oma kaalust. Tavaliselt on poolkerad sümmeetrilised. Need on omavahel ühendatud massiivse aksonikomplektiga (corpus callosum), mis pakub teabevahetust.
Iga poolkera koosneb neljast harjast: eesmine, parietaalne, ajaline ja okcipital. Esikülgede ajukoor sisaldab keskusi, mis reguleerivad liikumisaktiivsust, aga ka tõenäoliselt planeerimis- ja prognoosimiskeskusi. Parietaalhülgede ajukoores, mis paikneb eesmise taga, on keha-tundlikkuse tsoonid, kaasa arvatud puutetundlikkus ja liiges- ja lihasvalu. Parietaalse lebeni külgsuunas on ajaline, kus asub esmane kuulmiskoor, samuti kõnekeskused ja muud kõrgemad funktsioonid. Aju tagaosa asub ajukoore kohal, mis asub väikeaju kohal; selle koor sisaldab nägemishäireid.
Koorekihi piirkondi, mis ei ole otseselt seotud liikumise reguleerimisega või sensoorsete andmete analüüsiga, nimetatakse assotsiatiivseks ajukooreks. Nendes spetsialiseerunud tsoonides moodustuvad assotsiatiivsed sidemed aju erinevate piirkondade ja osade vahel ning nendest saadud teave on integreeritud. Assotsiatsiooniline ajukoor pakub selliseid keerulisi funktsioone nagu õppimine, mälu, kõne ja mõtlemine.
Subkortikaalsed struktuurid.
Ajukoorme all on mitu olulist aju struktuuri või tuuma, mis on neuronite klastrid. Nende hulka kuuluvad talamus, basaalganglionid ja hüpotalamused. Talamus on peamine sensoorne edastav tuum; ta saab meeltelt teavet ja edastab selle omakorda sensoorse koore osadele. On ka mittespetsiifilisi tsoone, mis on seotud peaaegu kogu ajukoorega ja pakuvad tõenäoliselt selle aktiveerimise ja ärkveloleku ja tähelepanu säilitamise protsesse. Basaalsed ganglionid on tuumade kogum (nn kest, kahvatu pall ja caudate tuum), mis on seotud koordineeritud liikumiste reguleerimisega (alustada ja peatada).
Hüpotalamus on väike ala aju baasil, mis asub talamuse all. Rikas veres on hüpotalamus oluline keskus, mis kontrollib keha homeostaatilisi funktsioone. See toodab aineid, mis reguleerivad hüpofüüsi hormoonide sünteesi ja vabanemist (vt ka Hüpopüüs). Hüpotalamuses on paljud tuumad, mis täidavad spetsiifilisi funktsioone, nagu näiteks vee ainevahetuse reguleerimine, salvestatud rasva jaotumine, kehatemperatuur, seksuaalne käitumine, uni ja ärkvelolek.
Aju vars
asub kolju põhjas. See ühendab seljaaju eesmise eesjoonega ja koosneb medulla oblongatast, ponsidest, keskmisest ja diencephalonist.
Läbi kesk- ja vahepealse aju, samuti kogu keha läbivad seljaajule viivad mootoriteed, samuti mõned tundlikud teed seljaajust aju ülemisse ossa. Keskjooni all on sild, mis on ühendatud närvikiududega väikeaju. Pagasiruumi alumine osa - mull - läheb otse seljaaju. Medulla oblongatas asuvad keskused, mis reguleerivad südame ja hingamise aktiivsust sõltuvalt välistest asjaoludest ning kontrollivad ka vererõhku, mao ja soole liikuvust.
Trunki tasandil lõikuvad teed, mis ühendavad iga aju poolkera väikeaju. Seetõttu kontrollib iga poolkerakeha keha vastupidist külge ja on ühendatud väikeaju vastaspoolega.
Aju
asuvad aju poolkera okcipitaalsete lobade all. Silla radade kaudu on see ühendatud aju ülemise osaga. Aju reguleerib peeneid automaatseid liikumisi, koordineerides stereotüüpsete käitumistoimingute tegemisel erinevate lihasgruppide aktiivsust; ta kontrollib pidevalt ka pea, torso ja jäsemete asukohta, s.t. kaasatud tasakaalu säilitamisse. Viimaste andmete kohaselt mängib väikeaju motoorsete oskuste kujunemisel väga olulist rolli, aidates meelde jätta liikumiste jada.
Muud süsteemid.
Limbiline süsteem on laiahaardeline võrk omavahel ühendatud aju piirkondades, mis reguleerivad emotsionaalset seisundit, samuti pakuvad õppimist ja mälu. Limbilise süsteemi moodustavad tuumad on amygdala ja hippokampus (mis sisalduvad ajalises lõunas), samuti hüpotalamus ja nn tuum. läbipaistev vahesein (asub aju subkortikaalsetes piirkondades).
Retikulaarne moodustumine on neuronite võrgustik, mis ulatub üle kogu trummi talamuse külge ja on veel seotud ajukoorme ulatuslike piirkondadega. See osaleb une ja ärkveloleku reguleerimises, säilitab ajukoore aktiivse oleku ja aitab tähelepanu pöörata teatud objektidele.
PÕRANDE ELEKTRILINE TEGEVUS
Pea pinnale asetatud elektroodide abil või aju ainesse viidud elektroodide abil on võimalik aju elektriline aktiivsus oma rakkude väljavoolu tõttu kinnitada. Aju elektrilise aktiivsuse registreerimist elektroodidega pea pinnal nimetatakse elektroentsefalogrammiks (EEG). See ei võimalda salvestada individuaalse neuroni väljavoolu. Ainult tuhandete või miljonite neuronite sünkroniseeritud aktiivsuse tulemusena ilmuvad salvestatud kõverale märgatavad võnked (lained).
Pidevalt registreerudes EEG-s ilmnevad tsüklilised muutused, mis peegeldavad inimese üldist aktiivsust. Aktiivse ärkveloleku seisukorras salvestab EEG väikese amplituudiga beeta-laineid. Lõdvestunud ärkveloleku ajal on ülekaalus alfa-lained sagedusega 7–12 tsüklit sekundis. Une esinemist näitab kõrge amplituudiga aeglase laine (delta lainete) ilmumine. Unistuste perioodidel ilmuvad EEG-le beeta-lained ja EEG põhjal võib tekitada vale mulje, et inimene on ärkvel (seega mõiste „paradoksaalne uni“). Unistused kaasnevad sageli kiirete silmade liikumisega (suletud silmalaugudega). Seetõttu nimetatakse unistust ka kiireks silmaliigutuseks (vt ka SLEEP). EEG võimaldab teil diagnoosida mõningaid aju haigusi, eriti epilepsiat (vt EPILEPSY).
Kui registreerite aju elektrilise aktiivsuse konkreetse stiimuli (visuaalne, kuulmis- või puutetundlikkus) ajal, saate tuvastada nn. tekkinud potentsiaalid - teatud neuronite rühma sünkroonsed väljavoolud, mis tekivad vastuseks konkreetsele välisele stiimulile. Uuritavate potentsiaalide uurimine võimaldas selgitada ajufunktsioonide lokaliseerimist, eelkõige kõne funktsiooni sidumiseks teatud ajaliste ja eesmise luugade piirkondadega. See uuring aitab hinnata ka sensoorse süsteemi seisundit patsientidel, kellel on tundlikkus.
BRAIN NEUROCHEMISTRY
Aju kõige olulisemad neurotransmitterid on atsetüülkoliin, norepinefriin, serotoniin, dopamiin, glutamaat, gamma-aminovõihape (GABA), endorfiinid ja enkefaliinid. Lisaks nendele hästi tuntud ainetele toimivad ajus tõenäoliselt suur hulk teisi, mida ei ole veel uuritud. Mõned neurotransmitterid toimivad ainult aju teatud piirkondades. Seega leitakse endorfiinid ja enkefaliinid ainult valuimpulsse juhtivates radades. Teised vahendajad, nagu glutamaat või GABA, on laialdasemalt levinud.
Neurotransmitterite toime.
Nagu juba märgitud, muudavad postünaptilisele membraanile mõjuvad neurotransmitterid oma juhtivust ioonide suhtes. Sageli juhtub see teise "mediaatori" süsteemi, näiteks tsüklilise adenosiinmonofosfaadi (cAMP) aktiveerimisega postünaptilises neuronis. Neurotransmitterite toimet saab modifitseerida neurokemikaalide teise klassi - peptiidi neuromodulaatorite - mõjul. Presünaptiline membraan vabastab samaaegselt vahendajaga, neil on võime suurendada või muul viisil muuta mediaatorite mõju postünaptilisele membraanile.
Hiljuti avastatud endorfiin-enkefaliini süsteem on oluline. Enkefaliinid ja endorfiinid on väikesed peptiidid, mis inhibeerivad valuimpulsside juhtimist, seondudes kesknärvisüsteemi retseptoritega, sealhulgas ajukoorme kõrgemates piirkondades. See neurotransmitterite perekond pärsib valu subjektiivset tajumist.
Psühhoaktiivsed ravimid
- ained, mis võivad spetsiifiliselt seonduda teatud aju retseptoritega ja põhjustada käitumuslikke muutusi. Tuvastati mitu nende toimemehhanismi. Mõned mõjutavad neurotransmitterite sünteesi, teised - nende kogunemisest ja vabanemisest sünaptilistest vesiikulitest (näiteks põhjustab amfetamiin noradrenaliini kiiret vabanemist). Kolmas mehhanism on seonduda retseptoritega ja imiteerida loomuliku neurotransmitteri toimet, näiteks LSD (lüsergiinhappe dietüülamiid) toime on seletatav selle võimega seostuda serotoniini retseptoritega. Neljas ravimi toime tüüp on retseptori blokaad, s.t. antagonism neurotransmitteritega. Sellised laialdaselt kasutatavad antipsühhootikumid nagu fenotiasiinid (näiteks kloorpromasiin või aminaziin) blokeerivad dopamiini retseptoreid ja vähendavad seeläbi dopamiini toimet postünaptilistele neuronitele. Lõpuks on viimane ühine toimemehhanism neurotransmitteri inaktiveerimise pärssimine (paljud pestitsiidid takistavad atsetüülkoliini inaktiveerimist).
On juba ammu teada, et morfiinil (puhastatud oopiumi magusainetoode) ei ole ainult tugev valuvaigistav (analgeetiline) toime, vaid ka võime põhjustada eufooriat. Seetõttu kasutatakse seda ravimina. Morfiini toime on seotud selle võimega seonduda inimese endorfiini enkefaliini süsteemi retseptoritega (vt ka DRUG). See on vaid üks paljudest näidetest selle kohta, et erineva bioloogilise päritoluga keemiline aine (antud juhul taimset päritolu) on võimeline mõjutama loomade ja inimeste aju toimimist, toimides koos konkreetsete neurotransmitterite süsteemidega. Teine hästi tuntud näide on curare, mis on saadud troopilisest taimest ja mis on võimeline blokeerima atsetüülkoliini retseptoreid. Lõuna-Ameerika indiaanlased määrisid kurare noolepead, kasutades oma paralüseerivat toimet, mis oli seotud neuromuskulaarse ülekande blokaadiga.
LÜHIKÜSIMUSED
Ajuuuringud on rasked kahel peamisel põhjusel. Esiteks ei saa otseselt pääseda kolju poolt ohutult kaitstud aju. Teiseks, aju neuronid ei taastu, seega võib igasugune sekkumine põhjustada pöördumatuid kahjustusi.
Nendest raskustest hoolimata on ajuuuringud ja mõned selle ravi vormid (peamiselt neurokirurgiline sekkumine) olnud teada juba ammu. Arheoloogilised leiud näitavad, et juba antiikajal krakis mees kolju, et pääseda aju. Eriti intensiivsed ajuuuringud viidi läbi sõjaperioodidel, mil oli võimalik jälgida mitmesuguseid peavigastusi.
Ajukahjustus, mis on tingitud vigastustest ees või rahuajal tekkinud vigastus, on selline eksperiment, mille käigus aju teatud osad hävitatakse. Kuna tegemist on ainsa võimaliku "eksperimenti" vormiga inimese ajus, oli veel üks oluline meetod uurimuseks laboriloomadega. Jälgides konkreetse aju struktuuri kahjustumise käitumis- või füsioloogilisi tagajärgi, saab hinnata selle funktsiooni.
Aju elektriline aktiivsus eksperimentaalsetes loomades registreeritakse elektroodide abil, mis asetatakse pea või aju pinnale või sisestatakse aju aine. Seega on võimalik määrata neuronite või üksikute neuronite väikeste rühmade aktiivsust, samuti tuvastada muutused ioonvoogudes üle membraani. Stereotaktilise seadme abil, mis võimaldab sisestada elektroodi teatud aju punktis, uuritakse selle ligipääsmatut sügavust.
Teine lähenemisviis on eemaldada väikesed elus ajukoe alad, mille järel säilib selle olemasolu toitekeskkonnas asetatud viiluna või rakud eraldatakse ja uuritakse rakukultuurides. Esimesel juhul saate uurida neuronite koostoimet, teisel juhul - üksikute rakkude aktiivsust.
Individuaalsete neuronite või nende rühmade elektrilise aktiivsuse uurimisel aju erinevates piirkondades registreeritakse esialgne aktiivsus tavaliselt kõigepealt, seejärel määratakse konkreetse toime mõju rakkude funktsioonile. Teise meetodi kohaselt rakendatakse implanteeritud elektroodi kaudu elektrilist impulssi, et lähima neuroni kunstlikult aktiveerida. Nii saate uurida mõningate aju piirkondade mõju teistele aladele. See elektrilise stimulatsiooni meetod oli kasulik keskmise aju läbivate tüve aktiveerivate süsteemide uurimisel; seda kasutatakse ka selleks, et mõista, kuidas õppimis- ja mäluprotsessid sünaptilisel tasandil toimuvad.
Sada aastat tagasi selgus, et vasaku ja parema poolkera funktsioonid on erinevad. Prantsuse kirurg P. Brock, kes jälgib tserebrovaskulaarse õnnetusega patsiente (insult), leidis, et kõnehäire all kannatasid ainult vasaku poolkera kahjustusega patsiendid. Jätkati täiendavaid uuringuid poolkera spetsialiseerumise kohta, kasutades muid meetodeid, näiteks EEG salvestamist ja tekitanud potentsiaali.
Viimastel aastatel on aju kujutiste (visualiseerimiste) saamiseks kasutatud keerulisi tehnoloogiaid. Seega on kompuutertomograafia (CT) muutnud kliinilist neuroloogiat, võimaldades saada in vivo üksikasjaliku (kihilise) kujutise aju struktuuridest. Teine pildistamismeetod - positronemissioontomograafia (PET) - annab ülevaate aju metaboolsest aktiivsusest. Sellisel juhul viiakse isik, kes koguneb aju erinevates osades, lühiajalist radioisotoopi ja mida rohkem, seda kõrgem on nende metaboolne aktiivsus. PET-i abil on samuti näidatud, et enamiku uuritud kõnesfunktsioonid on seotud vasaku poolkeraga. Kuna aju töötab suure hulga paralleelsete struktuuride abil, pakub PET sellist teavet ajufunktsioonide kohta, mida ei saa üksikute elektroodidega saada.
Reeglina viiakse aju uuring läbi meetodite kombinatsiooni abil. Näiteks kasutas Ameerika neurobioloog R. Sperri koos töötajatega ravi protseduurina, et lõigata mõnede epilepsiaga patsientide korpuskutsad (mõlemat poolkera ühendavad aksonid). Järgnevalt uuriti nendel patsientidel, kellel oli “jagunenud” aju, poolkerakujulist spetsialiseerumist. Leiti, et kõne ja teiste loogiliste ja analüütiliste funktsioonide puhul on vastutav domineeriv (tavaliselt vasakpoolne) poolker, samas kui mitte-domineeriv poolkeral analüüsitakse väliskeskkonna ruumilisi-ajalisi parameetreid. Niisiis, see aktiveeritakse, kui kuulame muusikat. Aju aktiivsuse mosaiikpildi põhjal võib öelda, et ajukoores ja subkortikaalses struktuuris on palju erialasid; nende piirkondade samaaegne tegevus kinnitab aju kui paralleelsete andmetöötlusseadmete mõiste.
Uute uurimismeetodite tekkimisega muutuvad ajufunktsioonide ideed tõenäoliselt. Seadmete kasutamine, mis võimaldavad meil saada aju erinevate osade metaboolse aktiivsuse "kaarti", samuti molekulaarseid geneetilisi lähenemisviise, peaksid süvendama meie teadmisi ajus toimuvate protsesside kohta. Vaata ka neuropsühholoogiat.
Võrdlev ANATOMIA
Erinevate selgroogsete liikide puhul on aju märkimisväärselt sarnane. Kui teeme võrdlusi neuronite tasemel, leiame selgelt sarnased omadused nagu kasutatud neurotransmitterid, ioonikontsentratsioonide kõikumised, rakutüübid ja füsioloogilised funktsioonid. Põhilised erinevused ilmnevad ainult selgrootutega võrreldes. Selgrootud neuronid on palju suuremad; sageli on nad omavahel seotud mitte keemiliste, vaid elektriliste sünapsi abil, mis on inimese ajus harva leitud. Selgrootute närvisüsteemis avastatakse mõningaid selgroogsetele iseloomulikke neurotransmittereid.
Selgroogsete hulgas on aju struktuuri erinevused seotud peamiselt tema üksikute struktuuride suhtega. Kalade, kahepaiksete, roomajate, lindude, imetajate (sealhulgas inimeste) aju sarnasuste ja erinevuste hindamisel võib tuletada mitmeid üldisi mustreid. Esiteks on kõigil neil loomadel sama neuronite struktuur ja funktsioonid. Teiseks on seljaaju ja ajurünnaku struktuur ja funktsioonid väga sarnased. Kolmandaks kaasneb imetajate arenguga ilmne suurenemine kortikaalsetes struktuurides, mis saavutavad primaatide maksimaalse arengu. Kahepaiksetes moodustab ajukoor vaid väikese osa ajust, samas kui inimestel on see domineeriv struktuur. Arvatakse siiski, et kõikide selgroogsete aju toimimise põhimõtted on peaaegu samad. Erinevused määravad interneuroonide ja interaktsioonide arv, mis on kõrgem, seda keerulisem on aju. Vaadake ka ANATOMY COMPARATIVE.
Inimese aju
Inimese aju (lat. Encephalon) on kesknärvisüsteemi organ, mis koosneb paljudest omavahel ühendatud närvirakkudest ja nende protsessidest.
Inimese aju on peaaegu kogu aju koljuosa õõnsus, mille luud kaitsevad aju väliste mehaaniliste kahjustuste eest. Kasvu ja arengu protsessis on aju kolju kujul.
Sisu
Aju mass [redigeeri]
Normaalsete inimeste aju mass jääb vahemikku 1000 kuni 2000 grammi, mis on keskmiselt umbes 2% kehakaalust. Meeste aju keskmine kaal on 100-150 grammi rohkem kui naiste aju [1]. Üldiselt arvatakse, et inimese vaimsed võimed sõltuvad aju massist: mida suurem on aju mass, seda andekam inimene. Siiski on ilmne, et see ei ole alati nii [2]. Näiteks S. S. Turgenevi aju kaalus 2012. aastal ja Anatoli Prantsusmaa aju - 1017 g. Raskemaid aju - 2850 g - leiti indiviidist, kes kannatas epilepsia ja idiootsuse all [3]. Tema aju oli funktsionaalselt halvem. Niisiis puudub otsene seos aju massi ja indiviidi vaimse võime vahel. Suurte proovide puhul on aga paljud uuringud näidanud positiivset korrelatsiooni aju massi ja vaimse võime vahel, samuti teatud aju piirkondade ja erinevate kognitiivsete võimete vahel [4] [5].
Aju arengu astet saab hinnata eelkõige seljaaju massi suhe aju. Seega on kassidel see 1: 1, koertel on see 1: 3, madalamate ahvide puhul 1:16, inimestel 1:50. Ülem-paleoliitikumi rahvas oli aju märgatavalt (10–12%) suurem kui tänapäeva inimese aju [6] - 1: 55–1: 56.
Aju struktuur [redigeeri]
Inimese aju maht on 91–95% kolju mahust. Ajus on viis rajooni: mull, tagumine, mis sisaldab silda ja väikeaju, epifüüsi, keskmist, keskmist ja eesnääret, mida esindavad suured poolkerad. Koos jagunemisega ülaltoodud jaotustesse jagatakse kogu aju kolme suureks osaks:
- Aju poolkerad;
- Aju;
- Aju vars.
Aju koor katab aju kaks poolkera: paremal ja vasakul.
Aju kestad [redigeeri]
Aju, nagu seljaaju, on kaetud kolme membraaniga: pehme, arahnoidne ja tahke.
Aju pehme või vaskulaarne membraan (lat. Pia mater encephali) on otseselt aju ainega külgnev, läheb kõikidesse soonedesse, katab kõik konvektsioonid. See koosneb lahtistest sidekudedest, milles paljud aju haarduvad laevad. Sidekoe õhukesed protsessid, mis lähevad sügavale aju massini, liiguvad koroidist eemale.
Aju arahnoidne membraan (lat. Arachnoidea encephali) on õhuke, poolläbipaistev ja sellel ei ole anumaid. See sobib tihedalt aju konvoluutidega, kuid ei sisene soontesse, mille tulemusena tekivad vaskulaarsete ja arahnoidsete membraanide vahel tserebrospinaalvedelikuga täidetud subarahnoidaalsed tsisternid, mille tõttu toidetakse arahnoidi. Suurim ajukoeline piklik tsisterna asub neljanda vatsakese taga, neljanda vatsakese keskne ava avaneb sellele; külgsuunas asuv veeserv paikneb suure aju külgsuunas; lõiketerad - aju jalgade vahel; paagi ristmik - visuaalse chiasma asemel (ristmik).
Aju dura mater (lat. Dura mater encephali) on kolju luude sisemise aju pinna periosteum. Selles membraanis täheldatakse suurimat valu retseptorite kontsentratsiooni inimkehas, samas kui ajus ei ole valu retseptoreid.
Dura mater on ehitatud tihedast sidekudest, mis on sisemiselt vooderdatud tasaste, niisutatud rakkudega, tihedalt sulatatud kolju luudega selle sisemise aluse piirkonnas. Tahkete ja arahnoidsete kestade vahel on suboturaalne ruum, mis on täidetud seroosse vedelikuga.
Aju struktuuriosad [redigeeri]
Piklik aju [redigeeri]
Medulla oblongata (lat. Medulla oblongata) areneb viiendast aju vesiikulist (täiendav). Medulla oblongata on seljaaju jätkamine, mille segmentatsioon on halvenenud. Medulla oblongata hallipreparaat koosneb kraniaalnärvide individuaalsetest tuumadest. Valge aine on seljaaju ja aju radad, mis tõmmatakse aju varre ja sealt seljaaju.
Medulla oblongata esipinnal on eesmine keskmine lõhenemine, mille mõlemal küljel on paksendatud valged kiud, mida nimetatakse püramiidideks. Püramiidid kitsenduvad, kuna osa nende kiududest läheb vastasküljele, moodustades püramiidide ristmiku, moodustades külgse püramiidi tee. Mõned valged kiud, mis ei lõiku, moodustavad sirge püramiidi tee.
Sild [redigeeri]
Sild (lat. Pons) asub mullakeha kohal. See on paksendatud rull, millel on põiki kiud. Selle keskel on peamine soon, kus asub peaaju aju. Korpuse mõlemal küljel on püramiidi radadel olulised parandused. Sild koosneb suurest hulgast põikkiududest, mis moodustavad selle valge aine - närvikiud. Kiudude vahel on palju halli massi klastreid, mis moodustavad silla tuuma. Jätkates väikeaju, moodustavad närvikiud keskmised jalad.
Väikejälg [redigeeri]
Aju (lat. Cerebellum) asub silla tagumisel pinnal ja tagumises kraniaalse fundas asuval mullal. See koosneb kahest poolkerast ja ussist, mis ühendab poolkerad üksteisega. Aju 120–150 g.
Aju on eraldatud suurest ajust horisontaalse piluga, kus dura mater moodustab väikese telgi, mis ulatub üle kolju tagumise fossa. Iga väikeaju poolkera koosneb hallist ja valgest ainest.
Ajujälje hallid ained on kooriku kujul valge valge kohal. Närvi tuumad asuvad väikeaju poolkera sees, mille mass on peamiselt valge aine. Poolkera koor moodustab paralleelsed sooned, mille vahel on sama kuju. Vagud jagavad ajujõukesta poolkera mitmeks osaks. Üks osakestest - vanaraua keskjoonte kõrval paiknev jäägid paistavad silma paistvamalt kui teised. See on filogeneetiliselt vanim. Ussiku klapp ja sõlmed ilmuvad juba selgroogsetel aladel ja on seotud vestibulaarse aparaadi toimimisega.
Ajujooksupoolne ajukoor koosneb kahest närvirakkude kihist: välimisest molekulaarsest ja granulaarsest. Koore paksus on 1-2,5 mm.
Aju hobune on hargnenud valge (väikeaja keskosas võib seda vaadelda igihalja tuja okana), seega nimetatakse seda väikeaja elupuu.
Aju on ühendatud aju tüvega kolme jalaga. Jalad on esindatud kiudude kimpudega. Ajujälgede alumine (saba) jalg läheb mullakehale ja neid nimetatakse ka köie kehadeks. Nende hulka kuuluvad tagumine seljaaju-aju rada.
Aju keskmised (silla) jalad on ühendatud silla külge, kus põiksuunad liiguvad ajukoorme neuronitesse. Läbi keskaja läbib koore-silla tee, mille tõttu ajukoor toimib väikeajus.
Ajujälgede ülemised jalad valgete kiudude kujul kulgevad keskmise aju suunas, kus nad asuvad piki aju jalgu ja nendega tihedalt külgnevad. Aju ülemised (kraniaalsed) jalad koosnevad peamiselt selle tuumade kiududest ja on peamised teed, mis juhivad impulsse optiliste küngaste, hüpogastrilise piirkonna ja punaste tuumade suhtes.
Jalad asuvad ees ja rehv taga. Rehvi ja jalgade vahel kulgeb keskmise aju veevarustus (Sylvievi veevarustussüsteem). See ühendab neljanda vatsakese kolmandaga.
Aju põhiülesanne on liikumiste refleksne koordineerimine ja lihastoonuse jaotumine.
Midbrain [redigeeri]
Keskmine aju (lat. Mesencephalon) kate asub selle kaane kohal ja katab keskmise aju akveduktist ülalpool. Kaas sisaldab rehvi (cheliflow). Kaks ülemist mäge on seotud visuaalse analüsaatori funktsiooniga, toimivad reflekside visuaalsete stiimulite orienteerimise keskustena ja seetõttu nimetatakse neid visuaalseteks. Kaks madalamat tuberkulli on kuuldavad, mis on seotud ligikaudsete refleksidega heli-stiimulitele. Ülemised mäed on ühendatud dienkefaloni külgsuunaliste kere külgedega, kasutades ülemist käepidet, alumine küngas on ühendatud alumise käepidemega koos mediaalse väändunud kehadega.
Rehvi plaadilt algab tserebrospinaalne tee, mis ühendab aju seljaajuga. Efferent-impulsid läbivad selle läbi visuaalsete ja kuuldavate stiimulite.
Poolkerad [redigeeri]
Aju ajupoolkera. Nende hulka kuuluvad poolkeraosad, ajukoor (vaip), basaalganglionid, lõhna aju ja külgmised vatsakesed. Aju poolkerad on eraldatud pikisuunalise piluga, mille süvendis on need, mis ühendavad neid. Igal poolkeral eristage järgmised pinnad:
- ülemine külg, kumer, kraniaalhoone sisepinna poole;
- alumine pind asub kolju aluse sisepinnal;
- mediaalne pind, mille kaudu poolkerad on omavahel ühendatud.
Igal poolkeral on kõige silmapaistvamaid osi: ees - eesmine pool, tagakülje pool, tagaküljel - ajaline pool. Lisaks on iga aju poolkera jagatud neljaks suureks osaks: eesmine, parietaalne, okcipital ja ajaline. Aju külgsuunas on väike osa - saar. Poolkera on jagatud vagude lobadeks. Kõige sügavam neist on külgmised või külgmised ja seda nimetatakse ka sylvium sulcus'eks. Külgmine soone eraldab ajalise lõpu eesmise ja parietaalkesta. Poolkerade ülemisest servast langeb keskjoon või Rolandi soon, kust saab. See eraldab aju esiosa parietaalist. Okcipitaalne lõhe eraldatakse parietaalist ainult poolkera keskmisest pinnast - parietaalsest okcipitaalsest sulusest.
Väljaspool asuvad aju poolkerad on kaetud halli ainega, mis moodustab ajukoorme või varjatud. Koores on 15 miljardit rakku ja kui me arvame, et igaühel neist on 7-10 tuhat ühendust naaberrakkudega, siis võime järeldada, et koorifunktsioonid on paindlikud, stabiilsed ja usaldusväärsed. Kooriku pind suureneb märkimisväärselt vagude ja konvolutsioonide tõttu. Füogeneetiline ajukoor on aju suurim struktuur, selle pindala on umbes 220 tuhat mm2.
Seksuaalsed erinevused [redigeeri]
Tomograafilise skaneerimise meetodid võimaldasid eksperimentaalselt määrata naiste ja meeste aju struktuuri erinevused [7] [8]. On kindlaks tehtud, et isaste ajus on rohkem sidemeid poolkera sees olevate tsoonide ja poolkera vahelise naise vahel. Eeldatakse, et meeste aju on optimeeritud motoorsetele oskustele ning naised analüütiliseks ja intuitiivseks mõtlemiseks. Teadlased märgivad, et neid tulemusi tuleks rakendada elanikkonnale tervikuna, mitte üksikisikutele. Need aju struktuuri erinevused olid kõige suuremad 13,4-17-aastaste rühmade võrdlemisel. Siiski, kui naistel on vanus ajus, suureneb poolkera sees olevate tsoonide vaheliste ühenduste arv, mis minimeerib varem eristunud sugupoolte struktuurilised erinevused [8].
Samal ajal, hoolimata erinevustest naiste ja meeste aju anatoomilises ja morfoloogilises struktuuris, ei ole ühtegi otsustavat märki või nende kombinatsiooni, mis võimaldaks meil rääkida spetsiifiliselt "meessoost" või konkreetselt "naissoost" ajust [9]. Ajus on omadusi, mis on naiste seas tavalisemad, ja meestel on neid sagedamini täheldatud, kuid mõlemad võivad ilmneda vastassugupoole ning selliseid märkide stabiilseid ansambleid praktiliselt ei täheldata.
Aju areng [redigeeri]
Sünnieelne areng [10] [redigeeri]
Areng toimus enne sündi, loote emakasisene areng. Prenataalsel perioodil toimub aju intensiivne füsioloogiline areng, sensoorsed ja efektorisüsteemid.
Natal [10] seisukord [redigeeri]
Ajukooresüsteemide diferentseerumine toimub järk-järgult, mis viib üksikute aju struktuuride ebaühtlasele küpsemisele.
Lapse sündimisel on praktiliselt kujunenud subkortikaalsed vormid ja aju projektsioonipiirkonnad on küpsemise lõppetapi lähedal, kus pärinevad erinevate sensori organite (analüsaatorisüsteemide) otstest ja mootori radadest pärinevad närviühendused [11].
Need alad toimivad kõigi kolme ajuplokkide konglomeraadina. Kuid nende hulgas saavutatakse kõrgeim küpsuse tase aju aktiivsuse regulatsiooni ploki struktuuri (esimene aju plokk). Teises (informatsiooni vastuvõtmise, töötlemise ja säilitamise blokk) ja kolmandas (programmeerimise, tegevuse reguleerimise ja kontrolli plokk) on kõige küpsemad ainult need ajukoore piirkonnad, mis on seotud sissetuleva informatsiooni (teine plokk) vastuvõtvate primaarsete lobidega ja vormi väljaminevate mootori impulssidega. (3. plokk) [12].
Teised ajukoorme piirkonnad sünnituse ajal ei jõua piisava küpsusastmeni. Seda tõendab nende rakkude väike suurus, nende ülemise kihi väike laius, mis täidavad assotsiatiivset funktsiooni, nende pindala suhteliselt väike suurus ja nende elementide ebapiisav müeliniseerimine.
Ajavahemik 2 kuni 5 aastat [redigeeri]
Kahe kuni viie aasta vanuselt esineb sekundaarsete assotsiatiivsete aju väljade küpsemist, millest mõned (analüsaatorisüsteemide sekundaarsed gnostilised tsoonid) asuvad teises ja kolmandas plokis (premotorpiirkond). Need struktuurid pakuvad taju ja toimingute tegemise protsessi [11].
Ajavahemik 5 kuni 7 aastat [redigeeri]
Järgmiseks on tertsiaarsed (assotsieeruvad) aju väljad. Kõigepealt areneb tagumine assotsiatsioonivälja - parieto-ajaline-okcipitaalne piirkond, siis eesmine assotsiatsioonivälja - prefrontaalne piirkond.
Tertsiaarsed väljad omavad kõrgemat positsiooni erinevate aju tsoonide interaktsiooni hierarhias ja siin toimuvad kõige keerulisemad andmetöötluse vormid. Tagumine assotsiatiivne piirkond annab kogu sissetuleva multi-modaalse informatsiooni sünteesi ümbritseva reaalsuse üksuse super-modaalseks terviklikuks peegelduseks selle ühenduste ja suhete tervikuna. Eesmine assotsiatsioonipiirkond vastutab vaimse aktiivsuse keeruliste vormide meelevaldse reguleerimise eest, sealhulgas selle tegevuse jaoks vajaliku teabe valimine, tegevusprogrammide moodustamine selle alusel ja nende õige kursuse kontrollimine.
Seega jõuab iga aju kolm funktsionaalset plokki eri aegadel täielikku küpsust ja küpsemine toimub järjest esimeses kolmandas plokis. See on tee alt üles - alates põhivormidest kuni üleni, subkortikaalsetest struktuuridest kuni primaarsete väljadeni, primaarsetest väljadest kuni assotsiatsioonilisteni. Nende tasemete tekkimise ajal tekkinud kahjustused võivad põhjustada kõrvalekaldeid järgmise küpsemise tõttu, kuna puuduvad kahjustava taseme stimuleerivad mõjud [11].