как выглядят наши мозги
Мозг. Вводный курс: познакомьтесь с вашим хозяином и повелителем
Рискну начать со смелого заявления и сказать, что вы – это ваш мозг. Всё, что вы думаете, чувствуете и переживаете, случается в мозге, и, возможно, исключительно из-за мозга. Ваше сознание возникает в нём, ваша любовь живёт там, ваше раздражение лающей по ночам соседской собакой также расположено там (хотя многие философы, изучающие сознание, поспорили бы с таким редукционизмом). Поэтому мне не кажется очень плохой идея изучить основные работы нашего Лорда-командующего Мозгового Дозора (извините).
1. Нейроны и как они беседуют друг с другом.
Во-первых, мозг – это не каша из одинаковых клеток, загадочным образом содержащих ваше сознание (хотя, нельзя отрицать некую загадочность сознания). Это смесь тысяч нервных клеток различных типов, работающих над конкретными функциями. Некоторые передают ощущения из глаз, ушей, пальцев, жабр, крыльев, или чего там ещё, в мозг и потому зовутся рецепторными нейронами. Некоторые передают ваше намерение двинуть мускулом и называются двигательными нейронами. Некоторые работают со всем остальным и называются промежуточными нейронами.
Небольшой набор того, что на самом деле есть у вас в голове
И моё любимое: клетка Пуркинье, удостоверяющаяся в точности координации вашей моторики. Ну не симпампушечка ли?
Связь между этими штучечками очень важна для вашего, ну… в общем, всего, так что давайте разберёмся, как она происходит. По сути, они отправляют электрические сигналы, используя химические вещества (это уже звучит фантастично, а мы ещё не начали). После активации нейрона электрический сигнал (биоэлектрический потенциал) идёт до тех пор, пока не достигнет синапса: небольшого промежутка между двумя нейронами, где и происходит обмен информацией. Этот сигнал заставляет активный нейрон выпускать нейротрансмиттеры, сообщающие принимающему нейрону, что делать дальше (либо также активироваться, либо оставаться пассивным) в синапс. Допустим, клетка замечает, что перед вами лежит симпатичный бутерброд. Она активируется и отправляет допамин в другую клетку, которая знает, что допамин означает ожидание награды. Вычислительный процесс в мозгу наполняет рот слюной в радостном предвкушении.
Некоторые числа мне сложно представить, точно так же, как сложно представить, как может нравиться Канье Уэст: например, в мозгу содержится примерно сто миллиардов нейронов. И эти электрохимические процессы, которые я описала, происходят за доли секунды. Более того, средний нейрон связан с тысячами других, что означает наличие сотни триллионов синаптических связей. Тем не менее, несмотря на такие астрономические числа, не надо вестись на заявления насчёт того, что «синапсов больше, чем звёзд во Вселенной», так как это неправда (хотя, их количество превышает количество звёзд в нашей галактике. Выкуси, Млечный путь!).
2. Из чего только сделан наш мозг?
Поскольку мозг развивался изнутри наружу, самые старые его части находятся глубже всего. Старые – значит, реально старые: эти части общие у нас и наших дальних родственников, завоевавших сушу 320 миллионов лет назад. Основные их функции довольно просты (но всё равно они позволили нашим предкам выжить, а нам – появиться). Они отвечают за биение сердца, дыхание лёгких, регулирование температуры тела и т.п. Эта часть зовётся стволовой. Если я брошу камень, а вы пригнётесь, не думая об этом – это вам помогли древние рефлексы. Вам не приходиться напоминать себе о дыхании (если только вы не беседуете с Бейонсе) ваша проводка возрастом в миллион лет отвечает и за это. Рядом со стволовой частью находится другая древняя структура – мозжечок, что буквально значит «маленький мозг» (он действительно похож на мелкий мозг). Он отвечает за координацию движений и благодаря ему вы не двигаетесь, как робот со сгоревшей электроникой. Он постоянно сравнивает то, какое движение вы хотели сделать с тем, чем реально занимаются ваши конечности и вмешивается, если замечает несоответствие. Мозжечок также помогает вам в аккуратности движений и освоении моторики – например, при игре в дартс вы должны благодарить именно его за происходящие улучшения. С каждым броском он подправляет ваши движения, пока не находит нужную позицию.
Оранжевым отмечены стволовая часть и мозжечок
Через несколько миллионов лет вокруг стволовой части развились новые структуры (они похожи на ещё одну порцию мороженого, добавленную на стволовую часть). Эти части обеспечивали наших предков простыми эмоциями и мотивацией («эта еда была хорошая. Мне нравится эта еда. В следующий раз я приближусь, когда её увижу. А этот хищник был плохой. Я его буду избегать»). Также они обеспечивали реакцию «дерись или беги» и давали возможность обучаться с опытом и предсказывать возможные события, а не просто реагировать на них. Взгляните на крокодила, у которого эта часть мозга отсутствует. Богата ли его эмоциональная жизнь? То-то же.
Единственная эмоция, приходящая на ум, это «Я сейчас, блин, тебя проглочу»
Эти отделы мозга называются краевой, или лимбической системой (хотя многие учёные утверждают, что это обманчивый термин и эта система не является независимой). Также вам нужно знать названия (и притвориться, что вы понимаете, что они означают) мозжечковая миндалина и гиппокамп. Миндалина – небольшая вещичка, связываемая обычно с обработкой страха, агрессии и связью памяти с эмоциями. Если удалить миндалину у мыши (или человека), они становятся очень кроткими и перестают реагировать на то, что обычно вызывало ярость или страх. Гиппокамп выглядит, как морской конёк и обеспечивает работу долговременной памяти. Один из самых известных пациентов в истории нейрологии, у которого с обеих сторон был удалён гиппокамп, мог вспомнить то, что происходило с ним в прошлом, но был совершенно неспособен к формированию новых воспоминаний (страдал антретроградной амнезией). Через час после ссоры с медсестрой он мог дружески поприветствовать её и спросить, кто она такая. При этом повреждение влияло только на работу его сознательной памяти, но не влияло на выучивание двигательных навыков. Он мог выучить сложную двигательную задачу и не помнить об этом.
Светлым отмечены регионы, принадлежащие к лимбической системе
Последней появилась та часть, о которой вы обычно думаете, услышав слово «мозг». Кора головного мозга, с её морщинками и углублениями. Это последняя порция мороженого, покрывающая глубинные структуры мозга, которые мы только что обсудили. В общем нужно знать, что кора разделена на два полушария, каждое из которых состоит из четырёх регионов (или «долей»).
Самая мелкая из них расположена в задней части головы, называется затылочной долей и отвечает за зрение. Зрительные сигналы проходят туда от глаз через весь мозг, чтобы затем их наделили смыслом и пережили сознательно. Если повредить этот регион, это может привести к различным нарушениям зрения: можно перестать видеть цвета или движение, перестать распознавать объекты – допустим, вы понимаете, что видите металлическую штучку, обычно используемую для еды, но не знаете, как, чёрт возьми, она называется (это называется визуальной агнозией). Доля, находящаяся за ушами, называется височной. Самой известной её функцией является обработка слуха и распознавание языка. Также у неё множество дополнительных свойств – обработка ритма, высоты звука и других функций обработки музыки, что позволяет вам наслаждаться Тейлор Свифт (или какая там у сегодняшних детишек крутая музыка) и сохранять понятия и смысл слов. Повредив эту долю, вы будете испытывать очень неприятные вещи. Существует слуховая агнозия, когда вы слышите звуки, но не понимаете их – например, услышав полицейскую сирену, вы не поймёте, что она значит. Есть сенсорная афазия, когда вы не понимаете речь и испытываете трудности с выражением своих мыслей.
Третья доля находится над височными и называется теменной. Там расположена соматосенсорная система, связанная со всеми чувствами и ощущениями снаружи и изнутри вашего тела. Эта доля позволяет вам чувствовать прикосновение меха котёнка, боль от удара головой и стонущие после вчерашних упражнений мускулы. Уверена, что вы будете удивлены, если я скажу, что этот симпатичный молодой человек находится в непосредственной связи с вашим регионом, отвечающим за ощущения.
Его зовут «сенсорный гомункул» и он символизирует то, как ваше тело представлено в мозге. В соматосенсорной коре существуют отдельные части, связанные с частями тела, обрабатывающие ощущения, приходящие от них. Как вы могли заметить, ваши губы гораздо чувствительнее лодыжек; соответственно, часть мозга, ответственная за губы, занимает больше места (и нарисована у гомункула большего размера). Кроме этого, теменная доля играет важную роль в обеспечении внимания (особенно в правом полушарии). Если правая теменная доля поражается инсультом или другим недугом, может проявиться состояние, называемое «пренебрежением». Именно так оно и проявляется – вы игнорируете одну из частей вашего мира (левую). Вы не причёсываете, не бреете и не наносите косметику на левую часть лица, вы игнорируете левую часть тела и можете даже не распознавать вашу левую конечность, как свою собственную.
Последний, но не менее важный регион – лобная доля. Она чрезвычайно важна для того, что вы называете личностью, или осознанием себя. Эти регионы не занимаются такими низшими занятиями, как сортировка сенсорной информации; они отвечают за то, что называется исполнительными функциями: планирование, принятие решений, контроль над эмоциями, концентрация внимания на нужных вещах и решение задач. Повреждение этих частей не приведёт к немедленному проявлению таких явных нарушений, как пренебрежение или агнозия, но всё равно незаметно сыграет с вами злую шутку. Рассмотрим дело Финеаса Гейджа, человека, череп которого был пронзён железным штырём, уничтожившим почти всю левую часть лобной доли.
До несчастного случая это был дружелюбный и работящий человек. После этого Финеас превратился в импульсивного человека, не мог следовать своим планам и соблюдать баланс между «интеллектуальными способностями и животными наклонностями». Но его уровень интеллекта, память и общее функционирование не пострадали (он даже сам дошёл до доктора сразу после происшествия, описывая его в деталях и чихая частичками своего мозга). В результате в происшествии пострадала лишь его личность. Лобные доли очень многогранны: у пациентов, страдающих беспокойством, связь лобных долей с мозжечковой миндалиной более слабая (и следовательно, более слабый контроль эмоций). Также они отвечают за то, какой опыт будет перенесён в долговременную память, а какой – забыт и прочее. Кроме того, в лобной доле находится двигательная область коры головного мозга, отправляющая сигналы мускулам и обеспечивающая возможность двигаться. А работы у неё много: даже такая простая на вид задача, как схватить бутерброд, требует множества подсчётов – какие мускулы в каком порядке использовать и т.д. и т.п. Интересно, что когда-то люди думали, что научить робота играть в шахматы будет сложнее, чем научить его бегать. Но Deep Blue уже победила Каспарова, а попытки заставить роботов двигаться выглядят примерно так (прям как я на физкультуре в старших классах школы):
Так что, если вы спросите меня, то вопрос о том, как этот склизкий сгусток жира позволяет нам разбираться в загадках Вселенной и задавать вопросы и о смысле жизни, остаётся одним из самых сложных.
Как выглядит головной мозг человека
Изображение как выглядит мозг человека для просмотра деликатных мозговых структур под точным углом. Яркие синие и красные красители делают кровеносные сосуды видимыми для общего понятия.
Так выглядят структуры мозга
Как выглядит мозг человека со стороны (сбоку), это изображение показывает правое полушарие головного мозга. Головной мозг делится на две части. Правое полушарие является ответственным за воображение, с его помощью человек способен мыслить, это «творческое» полушарие. Левое полушарие отвечает за язык, способность читать, писать и т.п
Здесь так выглядит мозг и его левое полушарие почти полностью удалено, раскрывая поверхности правого полушария органа центральной нервной системы, где встречает мозговой разрыв («Медиальный вид»). Можно увидеть извилистые артерии и вены через ткани мозга.
Большая белая, рогообразная структура в середине бокового желудочка, полости заполнена спинномозговой жидкостью.
Внизу зрительные нервы— место, которое играет важную роль в способности человека видеть в первую очередь. Нервы соединяются в точку, где некоторые зрительные нервы, перекрещиваются на их пути от глаз. Изображения, которые отражаются на носовой стороне каждой сетчатки пересекаются на противоположной стороне.
Мозжечок, область органа центральной нервной системы, важен для управления двигательными функциями, выглядит как отдельный орган, находится ниже двух полушарий мозга. Это изображение показывает «подзатылочные поверхности» мозжечка — то есть, книзу. Эта область мозга регулирует надлежащую координацию.
Здесь мозжечок крепится к остальной части мозга («базальный» вид). Жесткий слой ткани называется твердой мозговой оболочкой, который отделяет мозжечок от головного мозга. Однако мозжечок получает информацию из других частей головного мозга, через соединения с частью ствола мозга.
Мозжечок удален в верхней части спинного мозга. Продолговатый мозг, часть ствола мозга ответственного за непроизвольные функции, как дыхание.
Большая синяя структура здесь (окрашенная для удобного просмотра) показывает, где с большой мозговой вены стекает кровь от головного мозга. Эта артерия названа в честь древнего греческого врача Галена, который обнаружил её. Здесь также видна шишковидная железа, которая производит гормоны затрагивающие сон.
Здесь, орган центральной нервной системы аккуратно разрезан пополам. Эта часть раздела выделяет гипофиз, маленький круглый кусочек вокруг кровеносных сосудов, расположенный позади носа и ниже области головного мозга под названием гипоталамус (внизу слева). Под названием «мастер железы», гипофиз выпускает гормоны, которые влияют на другие железы.
Этот кластер нервов и артерий встречается в мостомозжечковом узле, стыке мозжечка и моста. Часть ствола мозга опосредует все передачи сообщений между мозжечком и остальной частью мозга.
Как выглядит мозг человека видно, что очень сложен и хирургия принимает большую осторожность, чтобы избежать повреждения этих нервов и кровеносных сосудов. Конечно искусственный интеллект отстает еще очень далеко от человеческого мозга.
Мозги под микроскопом
Нервная система позволяет живому организму воспринимать окружающую информацию, принимать решения и доносить их до отдельных органов. Это своеобразный командный центр, работающий с невероятной скоростью. И в центре него – головной мозг. Именно он обрабатывает все входящие сигналы и отдает приказы. Конечно, процесс размышлений в микроскоп не увидишь, а вот клетки мозга разглядеть вполне даже можно. Где взять мозг, спросите вы? В наборе готовых микропрепаратов! Сразу предупреждаем, этот образец входит только в крупные наборы. Если вы не нашли подходящий, мозг человека под микроскопом можно увидеть на фото ниже.
 |
| Мозг человека под микроскопом, 400x |
Нейрон – клетка мозга. Круглые точки на фотографии – ее ядра. Между ними практически не видно границ, так как они плотно прилегают друг к другу. Помимо них на изображении можно рассмотреть и продольные нити – отростки нейронов, которые образуют нейронную сеть и отвечают за передачу информации. Изучать мозг под микроскопом можно уже на увеличении всего в несколько десятков раз. Эта мощность доступна любым биологическим микроскопам, даже детским.
В человеческом организме есть еще один важный элемент нервной системы – спинной мозг (под микроскопом он выглядит как на фото ниже). И, пожалуй, он больше впечатлит неподготовленного исследователя. Рассмотрим, что есть что.
 |
| Спинной мозг человека под микроскопом, 100x |
«Темная бабочка» в центре – это серое вещество. Именно здесь сосредоточены нервные клетки, которые отвечают за передачу информации. При этом сами информационные сигналы передаются по нервам – отросткам, которые отходят от бабочки в разные стороны. Они образуют белое вещество. Чтобы увидеть спинной мозг человека под микроскопом, достаточно вооружиться биологическим микроскопом и готовым микропрепаратом. Большое увеличение, как и при изучении головного мозга, не понадобится.
Человеческий организм – сложная и интересная биологическая машина. В нем много элементов, которые интересно изучать при помощи микроскопа. Рекомендуем обратить внимание на набор готовых микропрепаратов Levenhuk N80 NG «Увидеть все!», в который входит много образцов человеческих тканей. Благодаря ему вы сможете изучить кровеносную, покровную, двигательную и нервную системы, а также отдельные органы – желудок, легкие, селезенку и многие другие. Для наблюдений рекомендуем использовать биологические микроскопы. Хорошим выбором станут микроскопы Levenhuk, Bresser, Микромед. Пишите, звоните – наши консультанты с радостью помогут вам подобрать подходящую модель!
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
На что способен наш мозг? 10 удивительных фактов
Благодаря многолетнему изучению наших внутренностей при любом удобном случае, учёные стали хорошо понимать, как работает практически каждая часть нашего тела. Однако самым загадочным отделом нашего организма является головной мозг. И чем больше мы его изучаем, тем более загадочным он становится. Вы даже не представляете, на какие удивительные вещи способна наша «думалка». Не переживайте, ученые долгое время тоже этого не знали.
Сегодня мы расскажем о 10 самых невероятных возможностях нашего мозга, которые делают нас почти супергероями.
Мозг умеет создавать ложные воспоминания
Вот вам научный факт: наш мозг способен создавать ненастоящие воспоминания. Вы никогда не оказывались в ситуации, когда что-то помните, хотя в реальности этого никогда не было? Нет, мы сейчас не говорим о воспоминаниях о прошлых жизнях, где вы были Цезарем или Клеопатрой. Речь о идёт о том, что вы «помните», как делали вещи, которые в реальности не делали. Думали, что заняли денег у соседа, а на самом деле не занимали. Думали, что купили какую-то вещь, а на самом деле не покупали. Таких примеров куча.
Есть и более впечатляющие. Например, наш мозг может убедить нас в том, что мы совершили преступление. В одном из экспериментов учёные смогли внушить и создать ложные воспоминания у 70 процентов участников. Те стали думать, что совершили кражу или вооруженное нападение.
Как это работает? Есть мнение, что наш мозг может заполнять пробелы в нашей памяти неточной или полностью недостоверной информацией, когда мы пытаемся что-то вспомнить.
Наш мозг может предсказывать будущее
Установлено, что во время поступления визуальной информации в наш мозг существует некоторая задержка, благодаря чему мы можем прогнозировать то, что должно произойти дальше. Эти предсказания строятся в том числе и на нашем прошлом опыте (в нас летит мяч — нужно увернуться; открытый дорожный люк – нужно обойти). Мы даже не подключаем к этому свое сознание (другими словами, не обдумываем). Все люди способны предсказывать будущее, что помогает нам избегать тех вещей, которые могут нам навредить.
Наш мозг «видит» на 360 градусов
Мозг может видеть лучше, чем глаза.
А эта возможность делает нас похожими на «Человека-паука». Да, мы, а точнее наш мозг способен очень внимательно следить за окружающей обстановкой и сообщать о том, что мы еще толком не осознали. Например, мы начинаем ощущать, за нами кто-то следит. Появляется чувство неловкости, начинаем потеть, кожа покрывается мурашками. Поворачиваем голову в эту сторону, и действительно видим, что какой-то человек на нас смотрит. Некоторые это называют «шестым чувством».
Глаз на затылке у нас нет, да и поле зрения у нас довольно узкое, по сравнению с другими животными. Но мозгу они там и не нужны. У него есть более эффективные средства для оценки окружающей обстановки. Например, слух, который способен замечать даже самые незначительные изменения в окружающем фоне. И эта способность особенно усиливается, когда мы не можем видеть часть этого окружения.
Что происходит в мозге, когда рождается мысль?
Знаете ли вы, что у комаров нет мозга? Возможно, знание этого факта полностью удовлетворит тех, кого не устраивает комариное поведение во время теплого периода. Несмотря на отсутствие мозга, у насекомых имеется некое подобие мыслительного аппарата — скопление так называемых ганглий, которые регулируют поведение комара в зависимости от траектории летящего в него тапка. Однако если работа ганглий комара в настоящее время является полностью изученной, то работа нашего с вами мозга остается таинственным и малопонятным процессом. Так что же на самом деле происходит в мозге тогда, когда рождается мысль?
Несмотря на то, что в настоящее время строение головного мозга хорошо изучено, ученые до сих пор не могут точно объяснить механизмы его работы
Что такое мысль?
Вес среднестатистического мозга человека составляет приблизительно 1,5 килограмма. Иногда этот показатель варьируется в сторону как уменьшения, так и увеличения, однако не существует какой-либо взаимосвязи между интеллектуальными способностями человека и размерами его мозга. Вместе с тем, мозг, будучи одним из важнейших органов в организме любого существа (кроме, возможно, вышеупомянутых комаров), отвечает за создание мыслей, которые являются своеобразными триггерами к тому или иному действию всего индивида.
Согласно теории американских ученых, любая мысль представляет из себя некие специфические колебания, которые формируются благодаря наличию определенных воспоминаний и реакций нашего тела. Иными словами, мысли человека являются своеобразными схемами электрических разрядов, которые возникают благодаря работе нейронов головного мозга.
Как появляется мысль?
Загадка о том, как именно появляются мысли, будоражит умы ученых на протяжении тысячелетий. Несмотря на этот факт, с наступлением XXI века мы едва ли приблизились к разгадке этой древней тайны. Внутренний мир человека, состоящий из огромной палитры чувств, переживаний и эмоций, попросту не поддается какому-либо исследованию ввиду того, что его нельзя ни потрогать, ни измерить, ни увидеть. Именно по причине того, что мы не знаем точный механизм работы мозга, робототехника не может создать роботов, способных самостоятельно мыслить.
Возможно ли, что мозг является всего лишь приемником и передатчиком информации?
Несмотря на этот печальный факт, кое-что ученые все-таки смогли выяснить. Так, достоверно известно, что мозг обладает собственной операционной системой. Звучит невероятно, однако именно наличие природной ОС делает наш мозг несколько схожим с Тьюринговской машиной. В отличии от Windows, операционная система мозга представляет из себя синтез мотивационных и сенсорных сигналов, которые работают в одном общем пространстве — месте, где принимаются те или иные решения.
Машина Тьюринга — первый прототип современных компьютеров
Так, благодаря наличию операционной системы, наш мозг может работать в многозадачном режиме. Мы можем быть в машине за рулем и при этом думать о совершенно абстрактных вещах, однако в случае опасности или переходящего дорогу пешехода, мозг автоматически переключает нас в режим реального мира.
Механизм создания мысли невероятно сложен, однако раскрытие его тайны может помочь при создании самостоятельно мыслящих роботов
Помимо наличия ОС, головной мозг человека способен удивить невероятной способностью к преобразованию той или иной информации, которую он способен воспринять через призму личного опыта и воспоминаний. В момент образования связей, несущих в себе ту или иную информацию, полученную извне, между клетками передаются химические вещества, соединяющие нейроны в ту или иную систему. К примеру, если вы посмотрите на лежащий на вашем столе предмет, нейроны вашего мозга на короткое время образуют образ, анализируемый вашей головой всего лишь в течение нескольких миллисекунд. Спустя мгновение, полученная информация автоматически обновляется, создавая непрерывную картинку.
Как вы считаете, может ли человек однажды воссоздать аналог мозга? К каким последствиям это может привести? Давайте поразмышляем об этом вместе в нашем Telegram-чате.
Огромное количество воспринимаемых мозгом сигналов попросту не доходит до нашего сознания, а просто фильтруется за ненадобностью. Известно, что во время процесса осознания того или иного объекта, нейроны коры головного мозга активируются в значительно большем количестве, чем во время неосознанной обработки информации. Кроме того, наше восприятие реальности сильно отстает от действительности ввиду необходимости раскодирования мозгом полученной информации. Кстати говоря, вышеуказанный факт вы можете проверить самостоятельно путем написания посторонним человеком какого-либо слова или просто демонстрации вам незнакомой фотографии. Вы увидите, что вашему мозгу потребуется несколько мгновений для того, чтобы воспринять осознанно предоставленную вам информацию.
То, откуда именно появляется мысль, все еще остается загадкой, требующей продолжительных исследований. Мы до сих пор точно не знаем, что же именно вызывает мысль и делает нас разумными. Возможно, однажды человечество сможет раскрыть тайну работы мозга. Ответ на эту загадку сможет полностью изменить мировоззрение человека и поможет ему понять свою роль во Вселенной как вида.