количество извилин головного мозга
PsyAndNeuro.ru
Структурное и функциональное развитие мозга
Период от рождения и до 2 лет является очень важным возрастом, во время которого устанавливаются поведенческие паттерны и когнитивные возможности ребёнка. В это время увеличиваются в размерах корковые нейроны, с большой скоростью растёт число синапсов, во много раз возрастает количество олигодендроглиоцитов. Вместе с этим, в это же время возможно проявление «индикаторов» риска для развития таких психических расстройств, как аутизм и шизофрения. Не смотря на всё важность данного периода в онтогенезе, мы мало, что знаем о нём.
В марте 2018 года в журнале Nature была опубликована статья американских исследователей John H. Gilmore, Rebecca C. Knickmeyer, Wei Gao о развитии головного мозга у детей в период с рождения и до 2 лет, в которой они при помощи анализа описательных исследований проследили его структурные и функциональные изменения, их роль в развитии психических расстройств, а также попытались установить возможные признаки будущих отклонений в нервно-психической сфере.
Структурное развитие головного мозга
Все наши знания о строении головного мозга базируются на множестве посмертных исследований, которые в большинстве случаев ограничены поперечным дизайном. Согласно данным работам, объём головного мозга ребёнка в возрасте 2 – 3 недель составляет около 35% от объёма головного мозга взрослого. К концу второго года жизни данная цифра увеличивается до 80%. После этого рост головного мозга становится более равномерным.
Нейроонтогенез человека на клеточном уровне
Сразу же после рождения значительно увеличиваются объёмы серого и белого веществ. Но, в отличие от белого, которое растёт постепенно и практически до 30 лет, серое вещество увеличивается быстрее и замедляет свой рост уже к подростковому возрасту.
Корковый слой достигает пика своего роста к 1 – 2 годам, а затем его рост прекращается. Особенно быстро растут извилина Гешля, Роландова борозда, передняя центральная извилина. Площадь поверхности мозга расширяется вплоть до 8 – 12 лет. Её рост также гетерогенен по областям: кора латеральной лобной, латеральной теменной и затылочной долей мозга развиваются быстрее, чем орбитальная часть лобной доли и центральная доля. В целом рисунок извилин головного мозга, примерно, одинаков как у новорожденных, так и у взрослых.
Структурное развитие мозга в раннем детстве: созревание миелина
Мозолистое тело, нижний и верхний продольные пучки есть у детей уже при рождении. Это говорит о том, что большая часть «проводящего» мозга формируется ещё в пренатальный период.
С рождения начинается миелинизация нервных волокон, распространяясь с мозжечка, моста и внутренней капсулы и продолжаясь от валика мозолистого тела, зрительных путей до затылочных, теменных долей и передней части лобной и височной долей.
Оценочные траектории структурных параметров головного мозга в течение развитии. FA – фракционная анизотропия
Нервные сети
Не меньший интерес представляет развитие нервных сетей, так как их структурные и функциональные нарушения ведут к различным нервно-психическим заболеваниям. Согласно множеству исследований, нервные центры появляются ещё до рождения. Это показано путём проведения МРТ недоношенным детям в сравнении с обследованиями здоровых детей. Первыми появляются сенсомоторные, зрительные и слуховые центры. Они располагаются в тех же зонах мозга, что и у взрослых.
Языковой центр у взрослых располагается более латерально и окружён нижней лобной и верхней височной извилинами. Иерархия областей головного мозга также закладывается с рождения.
Влияние пола, наследственности и социальной среды
В настоящее время имеются исследования, указывающие на то, что разница в структуре и функциональной активности головного мозга, зависящая от пола, имеется с рождения. Например, при рождении мозг мужчин на 6% больше, чем у женщин. Медиальная часть височной доли коры головного мозга и Роландова борозда также больше у мужчин, в то время как у женщин преобладают моторные и зрительный центры. Мозг мужчин увеличивается более быстро, чем у женщин. После двухлетнего возраста процесс гирификации более выражен у мужчин (но не в период от 0 до года). Нервные волокна некоторых мозговых структур быстрее подвергаются миелинизации у женщин, чем у мужчин (например, мозолистое тело). В раннем возрасте нервные сети примерно одинаковы у обоих полов. Но затем в процессе развития связи между амигдалой и средней височной извилиной, постцентральной извилиной и гиппокампом сильнее у женщин. У мужчин в свою очередь преобладают связи между амигдалой и зонами, ответственными за страх. Все эти различия способствуют последующей дифференциации в выработке гормонов, в поведенческих паттернах.
Изучая головной мозг со стороны его структурных особенностей в зависимости от пола, мы можем приблизится к пониманию половых особенностей психических расстройтв. Как и пол, наследственность также играет роль в общем объёме мозговой ткани, развитии корковых структур, распределении серого и белого веществ. Некоторые исследования отмечают генетические влияния на структуру и функциональные особенности головного мозга. Особенно обращают на себя внимания гены, контролирующие процесс транскрипции, регуляторы хроматина, РНК-связывающий белок.
Есть исследования, доказывающие, что социо-экономические факторы играют не последнюю роль в структурном развитии головного мозга. Мозг детей, чьи семьи имеют небольшой доход, подвергающихся родительской депривации, имеет меньший объём серого вещества в коре, гиппокампе, амигдале. При этом различий в белом веществе не обнаруживается. С возрастом влияние социо-экономических факторов становится ещё заметнее.
Также обнаружено влияние стресса, депрессии и тревоги матери во время беременности на последующее развитие мозга её ребёнка. В частности, повышенный уровень кортизола у матери коррелирует с большим размером амигдалы у семилетних девочек.
Депрессия матери, вероятно, приводит к уменьшению коркового слоя у ребёнка. У детей, чьи матери испытывали тревогу во время беременности, в период с рождения до полугода рост гиппокампа происходит медленнее. Существуют исследования, подтверждающие влияние алкоголя и наркотических веществ на развитие головного мозга. Так, приём кокаина во время беременности ведёт к нарушению связи между амигдалой и срединной префронтальной корой, между таламусом и фронтальной корой.
Предикторы риска нервно-психических заболеваний
Некоторые исследования ещё в раннем детстве обнаруживают нарушения развития головного мозга, являющиеся предикторами развития нервно-психических заболеваний,. Например, изменения в объёме серого и белого веществ ведёт к отставанию в росте всех структур головного мозга.
В настоящее время есть исследования, демонстрирующие, что у новорождённых мальчиков, имеющих родственников, страдающих шизофренией, головной мозг содержит больше серого вещества по сравнению с контрольной группой. У детей с риском развития аутизма до шести месяцев проявление фракционной анизотропии на МРТ выше, чем в норме; после 6 месяцев данный показатель снижается, и к году достигает меньшего уровня, чем в популяции.
Сильная связь между амигдалой, передней инсулой и вентральным стриатумом, возможно, является предиктором развития тревожных расстройств. Существует исследование, показавшее небольшое, но тем не менее статистически значимую зависимость между миелинизацией нервных волокон в лобной и височной долях и речевым развитием в возрасте от 3 месяцев до 4 лет, а также между общей миелинизацией головного мозга и уровнем когнитивного развития в этот же возрастной период.
Тенденции
Описательные исследования показали нам, что головной мозг с момента рождения до года претерпевает множество изменений: быстрый рост серого вещества, миелинизация, развитие мозговых структур, гирификация. После двух лет процесс развития замедляется.
Благодаря описательным исследованиям нам удалось проследить влияние наследственности, генных факторов, социальной среды, индивидуальных особенностей на развитие мозга, удалось обнаружить предикторы риска нервно-психических расстройств. Возможно, подобные исследования дадут нам в будущем возможность обнаруживать биомаркёры этих заболеваний задолго до того, как они проявятся клинически. Это даст нам возможность более мягко вмешаться в развитие головного мозга, что в последующем приведёт к более благоприятным исходам нервно-психических заболеваний.
Извилины головного мозга и их значение
Головной мозг является самым совершенным и наиболее сложным органом человека. Ученым еще не удалось исследовать его до конца и узнать обо всех его особенностях и способностях. Но уже многое о мозге известно, например, доказано, что кора больших полушарий – самая высокоорганизованная его составляющая. Она состоит из множества извилин, каждая из которых выполняет свою функцию. Давайте посмотрим, из чего состоит головной мозг, и какое значение имеют извилины.
Головной мозг состоит из пяти отделов
Состав коры больших полушарий
Исследование коры головного мозга имеет важное значение. Ведь именно благодаря ее наличию человек чувствует, понимает, ориентируется в окружающем мире, испытывает эмоции. У каждого человека строение коры головного мозга уникально. Борозды и извилины, из которых она состоит имеют разные формы и размеры. Бороздами называют углубления, благодаря которым образуются доли коры (лобная, теменная, височная и затылочная). Что понимают под термином «извилины головного мозга»? Так называют выпуклые участки, расположенные между бороздами.
Процесс образования коры в эмбриогенезе
Формирование коры начинается примерно на десятой неделе внутриутробного развития плода. Образуются первичные борозды, которые являются самыми глубокими. Именно они формируют доли коры. Затем появляются вторичные борозды, образующие извилины. За индивидуальность рельефа коры головного мозга отвечают третичные, самые поверхностные борозды. Наиболее интенсивно рельеф формируется с 24 по 38 неделю внутриутробного развития.
Борозды и извилины головного мозга
Рельеф коры индивидуален, но состав одинаков. Так, человеческий мозг включает:
Извилины головного мозга имеют разные размеры и формы. Интересный факт: если расправить все извилины, а их достаточно много в мозге человека, то полученная ткань займет до 22 кв. метров площади. Рассмотрим основные извилины и их функции:
Теперь вы знаете о главных извилинах мозга, и за что они отвечают. Это достаточно сложная и многогранная тема. В рамках одной статьи непросто рассмотреть ее полностью. Однако точно можно сказать, что каждая извилина выполняет важную роль, имеет конкретное значение и является необходимой составляющей коры головного мозга.
Борозды и извилины неразрывно связаны. Борозды ограничивают доли, состоящие из группы извилин. Они же разграничивают отдельные извилины. Мозг имеет сложную структуру, что и позволяет ему выполнять множество важнейших функций.
Извилинам головного мозга нужны тренировки
За все наши действия, чувства, ощущения, эмоции и мыслительный процесс отвечают извилины головного мозга. Их можно и нужно тренировать, как и мышцы тела. Что нужно делать:
И еще один совет напоследок: используйте тренажеры Викиум. Интересные упражнения на память, внимательность, скорость реакции, логические и аналитические задачи – всё это развивает мышление и заставляет извилины работать лучше.
Сколько извилин в мозгу у человека
Кто угодно хоть раз в жизни слышал колкие выражения про извилины в голове и их взаимосвязь с интеллектом, но мало кто знает, что вопреки бытующему мнению, частая и далеко не оригинальная фраза про то, что «сколько извилин в мозгу человека – столько в нем и ума», совершенно не обоснована. Так является ли количество извилин головного мозга показателем каких-либо характеристик человеческого организма, и существует ли определённое «идеальное» их число? Есть ли какое-то различие между нормальным количеством бороздок в мозгу женщины и мужчины? Данная статья даст ответы на эти вопросы.
Извилины мозга: что это такое, и почему они образуются
Головной мозг человека является наиболее сложным органом. Он состоит из более чем ста миллиардов нейронов. Это не удивительно, ведь именно этот орган является главным управляющим центром, контролирующим все процессы в нашем теле, он даёт самосознание, делающее человека личностью, индивидом.
Сохраняя в себе все это количество элементов при ограниченном пространстве, поверхность мозга, называемая корой больших полушарий, закономерно покрывается бесчисленным количеством борозд. Подобная анатомия – следствие адаптации организма к «тесноте», то есть ограниченному пространству черепа.
Механизм образования извилин легко проиллюстрировать следующим образом: квадратный листик проще просунуть в маленькую круглую коробочку, скомкав его. При этом комок, в который превратился некогда квадратный лист, становится набором борозд, аналогичных тем, что находятся в мозговой толще, когда орган компактно размещается в черепной коробке.
Вопреки бытующему мнению, количество бороздок на сером веществе у человека не может ни прибавиться, ни убавиться, вне зависимости от того, какой деятельностью он занимается на протяжении жизни. Структура мозга, внешне схожая с ядрами грецкого ореха, формируется у человека ещё в состоянии эмбриона. Так, гладкая поверхность серого вещества начинает испещряться бороздками на двадцатой неделе беременности, а перестают они появляться у ребенка в возрасте полутора лет. То есть с этих самых пор количество и положение складок сформировано окончательно и на всю жизнь, так что и разговоры о том, что извилины могут со временем выпрямляться, полностью не обоснованы.
От чего зависит количество извилин и можно ли их посчитать
Согласно последним данным, полученным в ходе исследований бразильскими ученными, число извилин у человека зависит от двух основных переменных: площади коры и ее же толщины. Это открытие органично вписывается в общую теорию, ведь большая площадь сложнее располагается в черепной коробке, равно как и труднее образовывает складки в толстом слое серого вещества.
Интересно, что присущих человеческому мозгу складок почти не наблюдается у прочих млекопитающих. Исключение составляет кит, свинья, собака, кот и некоторые приматы. У дельфина, к примеру, число извилин существенно больше, чем у человека.
Узнать количество бороздок точно невозможно, и никакого «абсолюта» для этого параметра нет. Вид коры головного мозга индивидуален для каждого, а при внешнем осмотре общую площадь его коры увидеть не представляется возможным: примерно 2/3 извилин находятся в более глубоких бороздах.
Тем не менее, для человека можно назвать основные извилины, присутствующие в голове всех и каждого:
Что ж, общее число совершенно не впечатляет, но зато с уверенностью можно сказать, сколько извилин в человеческом мозге гарантированно окажутся в голове любого на одном и том же месте.
Влияет ли количество извилин на уровень интеллекта?
На сегодняшний день научно доказано: число извилин, равно как и масса головного мозга, никак не могут влиять на умственное развитие человека. И даже если с утра до ночи читать труды древнегреческих философов, извилин отнюдь не прибавится так же, как и граммов веса. Это логично, ведь извилины человека в таком виде, в каком они пребывают всю жизнь, формируются ещё в период внутриутробного развития, а вес мозга зависит от комплекции организма.
Некоторые ученые и рядовые граждане, жертвующие свое тело после смерти науке, позволили неоднократно провести исследования, установившие, что физиологические различия между мозгами обычных людей и научных деятелей не коррелируют с демонстрируемым при жизни интеллектом.
Есть ли связь между гендером человека и числом извилин?
Давно известный факт, гласящий, что мужской мозг по весу превосходит женский, породил немало нелепейших шуток и стереотипов. Однако достойный ответ шутникам дали ученные, выяснившие, что женский мозг, в противовес мужскому, имеет более сложную структуру со значительно большим числом извилин, что и возмещает меньший вес. По этой же причине нейроны в голове мужчин расположены на большем расстоянии. Таким образом, по площади мозг человека, вне зависимости от пола его обладателя, равен.
Исследования установили, что содержание серого вещества в голове мужчин на 20% меньше. В соответствии с этим, разница в числе извилин или массе мозга не дает ни единого преимущества гендерам: в уровне интеллекта оба пола не различаются.
Мозг человека – наибольший элемент центральной нервной системы, что обуславливает сложность его строения. Именно он делает человека самим собой, дарит ему чудо сознания. Естественно, ученых давно интересует, есть ли связь между внешним видом мозга – и тем, какой личностью он делает своего обладателя. Пока что можно сказать наверняка: ни его масса, ни то, сколько извилин у человека в мозгу, не определяют индивидуума как умного или глупого. Бороздки в сером веществе – всего лишь складки огромного по площади органа, втиснутого в человеческий череп. Попытки посчитать их среднее количество бессмысленны, ведь для каждого человека это число индивидуально, а по строению и внешнему виду они могут быть как глубокими, так и едва различимыми глазу, что делает процесс подсчета невозможным.
Как появляются извилины, и почему мы не похожи на Мегамозга
Мозг – то самое место, где складки не просто не страшны, а даже необходимы. Благодаря бороздам площадь коры полушарий у человека становится втрое больше, чем была бы, если бы мозг был гладким. Зачем мыслительному органу быть похожим на грецкий орех, как он таким становится и причем здесь болезнь Альцгеймера? Именно об этом работа коллектива ученых, опубликованная в PNAS.
Зачем нам вообще все эти борозды и извилины? Благодаря пресловутым складкам мы экономим пространство внутри черепной коробки, увеличивая площадь «рабочей поверхности». Ведь именно кора полушарий – это то самое серое вещество, где находятся тела нервных клеток. А если бы складок не было, мозг был бы раза в три больше – эдакий «Мегамозг» в реальной жизни.
Предыдущие исследования показали: формирование борозд и извилин у млекопитающих происходит по одному механизму в ходе физической самоорганизации (мы писали об экспериментальной работе по этой теме: можно даже посмотреть видео появления извилин). В 1997 году нейробиолог Дэвид Ван Эссен из Университета Вашингтона в Сент-Луисе опубликовал в Nature статью, где предположил, что нейроны не просто обмениваются информацией, но и могут создавать натяжение. То есть, клетки могут притягиваться и отталкиваться. Он считал, что в первые полгода внутриутробного развития человека нейроны на основе таких взаимодействий формируют кору головного мозга именно такой, как мы привыкли ее видеть. Где сигналы интенсивнее – там связей между клетками образуется больше. А значит, натяжение сильнее. Из-за этого натяжения между аксонами нейронов как раз формируются складки.
На основании этой теории даже вывели специальную формулу, по которой можно рассчитать соотношение между толщиной слоя, площадью наружной области коры и общей площадью ее поверхности. Вот только эта закономерность выведена для млекопитающих в целом. А как оценить особенности внутри вида и в зависимости от пола, возраста и индивидуальных особенностей?
Над этим и корпели исследователи. Ученые из университета Ньюкасла (Великобритания) и Университета Рио-де-Жанейро (Бразилия) решили разобраться, как именно происходит формирование извилин мозга человека и какие изменения возникают с возрастом. Они собрали данные МРТ мозга 1000 человек. Составив карты складчатости, они показали, что мозг действительно формируется согласно простому универсальному закону, описанному выше. Причем параметр этого закона – натяжение внутри коры – снижается с возрастом. Такое ослабление связей свойственно и при нейродегенеративных заболеваниях. Таких, как болезнь Альцгеймера.
«В случае болезни Альцгеймера этот эффект наблюдается в более раннем возрасте и сильнее выражен. Следующим шагом нашей работы станет проверка, можно ли использовать эти изменения мозга в качестве индикатора, чтобы обнаружить заболевание на ранней стадии», — говорит доктор Юджианг Ванг из Университета Ньюкасла, ведущий автор исследования.
А что там с гендерными различиями? Оказалось, что у мужчин кора полушарий более складчатая, чем у женщин того же возраста, да и ее площадь в зависимости от пола отличается. Но ученые утверждают, что различия невелики. А вот механизмы образования складок и их изменения с возрастом однообразны и для мужчин, и для женщин. Так, с возрастом у здоровых людей меняется изогнутость и наклон извилин. А при болезни Альцгеймера изогнутость сразу ниже, чем у здоровых людей, и долго остается на таком уровне, зато наклон меняется. Это может означать, что болезнь Альцгеймера связана с механизмами старения.
Интересно, что через четыре года после той статьи, которую мы сегодня разбирали, появилась публикация, в которой доказывается важность «сливания» клеток в организации извилин.
Текст: Любовь Пушкарская
Universality in human cortical folding in health and disease by Yujiang Wanga, Joe Necusb, Marcus Kaisera and Bruno Motac in PNAS. Published September 13, 2016.
Количество извилин головного мозга
|
