Большие полушария головного мозга

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Морфология мозга, т.е. структурная организация нейронов, их отростков и вспомогательных клеток, является той материальной основой, на которой разыгрывается весь репертуар психофизиологических феноменов. Более того, можно сказать, что структура мозга отражает эволюционно зафиксированные функциональные взаимодействия отдельных элементов, складывающиеся для достижения полезных приспособительных результатов, и в значительной степени определяет его психофизиологические особенности. В то же время принято считать, что основные принципы структурной организации нервной системы человека не отличаются от таковых других млекопитающих.

При этом отличительной характеристикой человеческого мозга является высокая степень развитости конечного мозга: разнообразие морфологии поверхностно расположенных нейронов, образующих 6 пластин (слоев) коры больших полушарий; сложность наружного рельефа (извилины); более выраженная асимметрия, особенно переднебоковых отделов, и как итог - существенное превалирование по массе над остальными структурами ЦНС (более 80%). Также важно учесть, что полушария человека продолжают особенно интенсивно развиваться после рождения. Масса мозга удваивается к концу первого года жизни, утраивается к четвертому и продолжает нарастать в течение взросления, т.е. в период становления основных психофизиологических особенностей индивида, его социализации, и стабилизируется только к 20 - 25 годам.

Обмен веществ и энергий в организме человека -- это совокупность процессов, конечным результатом которых является обмен веществ и энергий между организмом человека и окружающей средой. Живой организм как высокоорганизованная система не может существовать без потребления энергии и веществ из окружающей среды. При этом из этих веществ синтезируются другие вещества, необходимые организму для своего энергетического обеспечения и развития. Благодаря этим процессам происходит постоянное, непрерывное обновление органов и тканей без изменения их химического состава, происходит перестройка поступающих пищевых веществ в соединения, характерные для данного организма и используемые как строительный материал или как материал для получения энергии.

В данном реферате мы подробно рассмотрим строение и функции больших полушарий головного мозга, а также обмен веществ и энергии в организме человека и возрастные особенности обмена веществ.



1. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

1.1 Строение больших полушарий головного мозга

Больших полушарий два: правое и левое. Они состоят из серого и белого вещества. Серое вещество образует наружный слой - кору головного мозга, или кору больших полушарий. Белое вещество находится под корой головного мозга. Внутри белого вещества располагаются отдельные скопления нервных клеток - ядра больших полушарий (ядра основания мозга или подкорковые узлы). Самые крупные из них - хвостатое ядро и чечевицеобразное ядро (рис.1). Чечевицеобразное ядро прослойкой белого вещества разделено на две части: скорлупу и бледный шар (pallidum). Скорлупа и хвостатое ядро объединяются под названием полосатое тело (striatum)

В каждом полушарии различают лобную, теменную, височную и затылочную доли и дольку, называемую островком. На поверхности полушарий имеются углубления - борозды, а между ними возвышения - извилины (рис.2). Углубление между лобной долей и теменной называется центральной бороздой, между теменной и затылочной - теменно-затылочной бороздой. Височная доля отделена от лобной и теменной доли боковой бороздой, в глубине которой находится островок. На лобной доле в свою очередь различают предцентральную борозду и две лобные борозды: верхнюю и нижнюю. Между центральной и предцентральной бороздой находится передняя центральная извилина; лобные борозды отделяют три лобные извилины: верхнюю, среднюю и нижнюю.

На теменной доле различают позадицентральную и межтеменную борозды, заднюю центральную извилину, верхнюю и нижнюю теменные дольки.

На височной доле четыре борозды отделяют пять извилин: верхнюю, среднюю и нижнюю височные, затылочно-височную латеральную и извилину около морского коня.

На затылочной доле различают шпорную щель, язычную извилину, клин и другие борозды и извилины.

Оба полушария соединены между собой при помощи так называемого мозолистого тела, которое состоит из нервных волокон. Нижняя поверхность полушарий и стволовой части мозга называется основанием мозга.

Боковые желудочки - правый и левый - находятся каждый в соответствующем полушарии и представляют собой полость неправильной формы. В боковом желудочке различают четыре части: центральную часть (в теменной доле), передний рог (в лобной доле), нижний рог (в височной доле) и задний рог (в затылочной доле). Стенки бокового желудочка образованы веществом полушарий. В боковых желудочках, как и в других желудочках мозга, находится цереброспинальная (спинномозговая) жидкость. Каждый боковой желудочек сообщается с третьим желудочком.

Ядра полушарий являются подкорковыми двигательными центрами. Вместе с красными ядрами ножек мозга и некоторыми другими частями мозга они составляют так называемую экстрапирамидную систему. Эта система обеспечивает автоматизм движений - сокращение мышц в определенном сочетании и последовательности (например, при ходьбе, беге и др.). При поражении экстрапирамидной системы наблюдаются различные непроизвольные насильственные движения или, наоборот, скованность движений, бедность мимики и жестов. Ядра полушарий, в частности бледный шар, как было отмечено выше, связаны с подкорковым чувствительным центром - зрительными буграми. Нервные импульсы с клеток зрительных бугров могут передаваться на клетки бледного шара, а отсюда в стволовую часть головного мозга и спинной мозг.

Белое вещество полушарий состоит из нервных волокон, соединяющих различные отделы центральной нервной системы. Одни волокна осуществляют связь между двумя полушариями, другие - между разными отделами одного и того же полушария, третьи - между корой головного мозга и нижележащими отделами центральной нервной системы. Нервные волокна, соединяющие кору с другими отделами центральной нервной системы, называются проекционными. Они составляют прослойку белого вещества - внутреннюю капсулу (capsula interna). Внутренняя капсула располагается между хвостатым ядром и зрительным бугром, с одной стороны, и чечевицеобразным ядром - с другой (см. рис. 132). Волокна внутренней капсулы входят в состав проводящих путей, которые из полушарий переходят в ножки мозга, затем в мост, продолговатый и спинной мозг. По одним проводящим путям импульсы проводятся в кору головного мозга (восходящие пути), по другим - из коры (нисходящие пути).

1.2 Кора головного мозга и ее значение

Кора головного мозга представляет собой слои серого вещества толщиной 2 - 4 мм. Общая поверхность коры из-за наличия борозд и извилин составляет около 2200 см2. Кора имеет сложное гистологическое строение. Под микроскопом в ней различают несколько слоев нервных клеток и нервных волокон (рис.3). Клетки по форме, величине и взаимному расположению разнообразны. В коре насчитывается около 14 млрд. нервных клеток. Впервые обратил внимание на сложное строение коры русский ученый В.А. Бец (1874). Он установил, что каждый участок коры отличается по строению от других участков, и описал в коре некоторые формы нервных клеток.

У различных животных кора головного мозга развита неодинаково. В процессе эволюции кора возникла позднее других отделов нервной системы. Она появилась впервые у рептилий. В каждом следующем классе позвоночных животных этот отдел головного мозга постепенно усложняется. Наиболее сложное строение кора имеет у высших млекопитающих. Особого развития большие полушария и кора достигли у человека. По мере развития коры повышается значение ее как высшего отдела нервной системы, регулирующего функции организма и осуществляющего связь организма с внешней средой.

И.П. Павлов значение различных областей коры головного мозга рассматривал как сложную систему анализаторов, в которых происходит анализ и синтез раздражений. Все участки коры связаны между собой и деятельность каждого из них зависит от состояния всей коры. Однако различные области коры в функциональном отношении и по своему строению неодинаковы. И.П. Павлов признавал наличие в коре "воспринимающих зон" - специальных областей для главных внешних рецепторов. Такие области он назвал анализаторами (или мозговыми концами анализаторов), например зрительный анализатор, слуховой, двигательный и др. Каждый анализатор в коре головного мозга состоит из центральной части, или ядра, в которой происходит высший анализ и синтез, и периферической части, где осуществляется более простой анализ и синтез. Область каждого анализатора в коре не строго ограничена, зоны анализаторов как бы накладываются друг на друга. Это было доказано в опытах с удалением различных отделов больших полушарий у животных.

Основные анализаторы располагаются в следующих отделах коры:

Двигательный анализатор находится преимущественно в передней центральной извилине (лобная доля). Здесь происходит восприятие и анализ проприоцептивных раздражений из мышц и суставов и образование временных связей - рефлекторно-мышечных движений. В верхнем отделе извилины находятся группы нервных клеток, связанных функционально с мышцами нижних конечностей, в нижнем - нервные клетки, имеющие связь с мышцами головы, в средних отделах - нервные клетки, связанные с другими группами мышц (мышцы туловища и верхних конечностей).

Анализатор кожной чувствительности (болевой, температурной и др.) располагается в задней центральной извилине (теменная доля).

Анализатор обоняния находится в переднем отделе извилины морского коня (височная доля). Полагают, что там же лежит анализатор вкуса.

Слуховой анализатор располагается в верхней височной извилине.

Зрительный анализатор помещается в затылочной доле.

Функция речи присуща только человеку, она осуществляется при участии всей коры, но преимущественно связана с некоторыми ее областями. К таким областям относится задний отдел нижней лобной извилины, где располагается двигательный анализатор речи (у правшей - слева, у левшей - справа). При повреждении этого анализатора наблюдаются расстройства устной речи. При повреждении других областей мозга, в которых находятся анализаторы, происходит нарушение соответствующих функций.

Следует иметь в виду, что мышление связано с деятельностью всей коры головного мозга, а не только с функцией отдельных ее областей.



2. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Жизнь - это активный процесс, определяемый процессами роста и размножения клеток. В создании новой клетки принимают участие тысячи молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров и других сложных веществ, которые из крахмала или из сравнительно простых строительных белков строят высокоорганизованную структуру клетки. Для этого необходима энергия, которую организм получает из окружающего пространства. Кроме того, живые организмы двигаются, вырабатывают электричество, преобразуют свое окружение; некоторые, например клетки светлячков, излучают свет. Для всей этой разнообразной деятельности каждой клетке необходима энергия. Различные кассы веществ играют различную роль в процессах энерго - и массообмена. Белки используются в качестве строительного материала, жиры и углеводы - как материалы для покрытия энергетических затрат. Так, углеводы являются основными (более 50%) источниками энергии.

При изменении условий окружающей среды за счет адаптационных или регуляторных процессов меняются процессы массообмена. Для этого в организме имеются, как правило, несколько типов реакций, включающихся и сменяющих друг друга при изменении условий окружающей среды.

Рассмотрим эти механизмы на примере двух типов дыхания:

Аэробного (в присутствии кислорода) и анаэробного (без присутствия кислорода). Эти два типа дыхания. Эти два типа дыхания характеризуются двумя типами химических превращений и получения энергетических молекул АТФ. Это процесс окислительного фосфорилирования (аэробный процесс) и процесс гликолиза, идущий без потребления кислорода. В обычных условиях, т.е. при отсутствии или недостатке кислорода, этот процесс сменяется гликолизом. Хотя при гликолизе молекулы глюкозы расщепляются не до конца, а только до молочной кислоты, однако этот процесс является резервным и включается в действие всякий раз, когда существует нехватка кислорода при дыхании. Например, при сильных физических нагрузках, когда энергия дыхания не сможет полностью обеспечить энергозатраты, включается гликоидный механизм энергообеспечения или «второе дыхание».

Основным источником энергии в организме являются пищевые продукты. Это как бы дрова или топливо другого рода, используемое при обогреве помещения. При помощи кислорода воздуха, получаемого в результате дыхания, продукты питания перерабатываются с выделением энергии, которая сосредотачивается в молекулах АТФ.

Пищевые продукты под влиянием ферментов расщепляются несколькими стадиями с образованием молекулы АТФ. Молекула АТФ при соединении с водой выделяет энергию для совершения мышечной работы. После совершения работы продукты распада АТФ вместе с молекулами пищевых продуктов и кислорода снова синтезируют молекулу АТФ для совершения следующего этапа работы. Не только мышечная работа, но практически любой вид работы, выполняемый живыми организмами, снабжается энергией от АТФ.

Существуют два уровня выделения энергии и два типа топлива в процессе энергетического обеспечения организма.

Первый уровень - это пищевые продукты, которые распадаются и , соединяясь с кислородом, доставляемым системой дыхания, выделяют энергию. Этот процесс можно рассматривать как обычный процесс горения: быстрого (аэробного) с потреблением кислорода или медленно (анаэробного) с присутствием кислорода, но без его расходования. Но в обоих случаях энергия горения поглощается молекулой АТФ при ее образовании.

Второй уровень - это гидролиз молекул АТФ и выделение этой запасенной энергии в том месте, где эта молекула соединится с водой.

Вот почему говорят, что вода - это жизнь.

В отсутствии молекул воды разрывается цепь снабжения энергией клеток, и организм погибает.

Количественные характеристики обмена веществ и энергии определяются энергией полного покоя человека. Обмен веществ в покое определяется количеством тепла, которое образуется при минимальной интенсивности процессов обмена веществ у человека в условиях полного покоя. Эта величина измеряется с помощью специальной аппаратуры в состоянии физического и психического покоя, утром, натощак.



3. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

мозг нейрон головной

Обменом веществ называют сложный комплекс процессов, которые происходят в организме с момента поступления в него этих веществ до момента их выделения. В процессе обмена веществ происходят два противоположных и взаимосвязанных процесса: анаболизм и катаболизм. Анаболизмом называется реакция биологического синтеза сложных молекул из простых компонентов. Для протекания данной реакции необходима энергия. Энергия, необходимая для протекания анаболических процессов, поставляется процессами катаболизма. Катаболизмом называется реакция расщепления сложных органических соединений с высвобождением энергии. Конечные продукты катаболизма - вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота - удаляются из организма.

Соотношение процессов анаболизма и катаболизма определяет три состояния: динамическое равновесие, рост, частичное разрушение структур тела. При динамическом равновесии, когда процессы анаболизма и катаболизма уравновешены, общее количество ткани не изменяется. Увеличение анаболических процессов приводит к накоплению тканей - происходит рост организма; преобладание катаболизма над анаболизмом приводит к разрушению ткани, то есть ведет к истощению организма. У взрослых обычно процессы анаболизма и катаболизма уравновешены.

Химические превращения пищевых веществ начинаются в желудочно-кишечном тракте, где сложные вещества пищи расщепляются до простых, которые могут всасываться в кровь и лимфу. Простые вещества приносятся в клетки, где происходит внутриклеточный обмен. На них действуют ферменты - особые белки-катализаторы. Ферменты сами не участвуют в реакциях, но благодаря им разрываются внутримолекулярные химические связи и высвобождается энергия. Особое значение здесь играют процессы окисления и восстановления, реакции фосфорилирования (перенос остатка фосфорной кислоты), переаминирования (перенос аминогруппы) и трансметилирования (перенос группы метила - СН3). Конечные продукты внутриклеточного обмена частично идут на построение новых химических соединений в клетке, а не используемые вещества удаляются из организма органами выделения. Энергетический метаболизм клеток (образование и превращение энергии) происходит в митохондриях. Образование энергии в митохондриях при участии кислорода называется аэробным. В цитоплазме тоже может образовываться энергия, но без участия кислорода. Такая реакция называется анаэробной. Анаэробные процессы наиболее характерны для мышечной ткани. Основным аккумулятором и переносчиком энергии является АТФ.

Все пищевые вещества обладают определенным запасом энергии. Организм называют трансформатором энергии, ибо в нем постоянно происходят специфические превращения питательных веществ, приводящие к освобождению энергии и переходу ее из одного вида в другой. Соотношение между количеством энергии, получаемой с пищей, и количеством затрачиваемой энергии носит название энергетического баланса организма. Для его изучения необходимо определение энергетической ценности пищи.

Исследования показали, что каждый грамм полисахаридов и белков дает 17,2 кДж. При распаде грамма жиров освобождается 38,96 кДж. Отсюда следует, что энергетическая ценность различных продуктов питания неодинакова и зависит от того, какие в данном продукте содержатся питательные вещества. Так, например, энергетическая ценность орехов оказывается равной 2723,5 кДж, сливочного масла - 3322,2 кДж и т. д. Энергетическая ценность пищевых веществ не всегда совпадает с их физиологической ценностью, ибо последняя еще определяется способностью к усвоению. Пищевые вещества животного происхождения усваиваются лучше, чем растительного.

Количество энергии, освобождающееся в организме, зависит от химических превращений веществ в нем, т. е. от обменных процессов. Отсюда следует, что количество тепла, выделенное организмом, может служить показателем обмена веществ. Определение количества тепла, т. е. количества калорий, выделенных организмом, дает всю сумму энергетических превращений в виде конечного теплового итога. Такой способ определения энергии носит название прямой калориметрии. Определение количества калорий методом прямой калориметрии производится с помощью калориметрической камеры, или калориметра.

Все эти определения можно произвести гораздо проще, изучая газообмен. Определение количества энергии, выделенной организмом, с помощью изучения газообмена, получило название непрямой калориметрии. Зная, что все количество энергии, выделяемой в организме, есть результат распада белков, жиров и углеводов, зная также, какое количество энергии выделяется при распаде этих веществ, и какое количество их подверглось распаду за определенный промежуток времени, можно вычислить количество освобождающейся энергии.

Различают общий обмен веществ и основной обмен веществ. Основным обменом называется энергетические затраты организма в условиях покоя, связанные с поддержанием минимального уровня обменных процессов, необходимого для жизнедеятельности клеток. Основной обмен определяют в состоянии мышечного покоя - лежа, через 12 - 16 часов после еды при температуре 18 - 20°С. В этих условиях энергия тратится на работу сердца, дыхание, поддержание температуры тела и т. д. Но эта затрата энергии невелика. Главные затраты при определении основного обмена связаны с биохимическими процессами, всегда имеющими место в живых клетках. Величина основного обмена составляет от 4200 до 8400 кДж в сутки для мужчин и от 4 200 до 7 140 кДж - для женщин. В среднем у человека среднего возраста основной обмен составляет 4187 Дж на 1 кг массы в час или 7140 - 7560 тыс. Дж в сутки. У детей 8 - 9 лет основной обмен в 2 - 2,5 раза больше, чем у взрослого.

Чем меньше ребенок, тем больше расходуется энергии на его рост. Так, в возрасте 3 месяцев расход энергии составляет 36%, в 6 месяцев - 26%, 10 месяцев - 21% общей энергетической ценности пищи.

В дошкольном и младшем школьном возрасте отмечается соответствие интенсивности снижения основного обмена и динамики ростовых процессов: чем больше скорость относительного роста, тем значительнее изменения обмена покоя.

Величина основного обмена у девочек несколько ниже, чем у мальчиков. Это различие начинает проявляться во второй половине первого года жизни.

Второй после основного обмена составляющей энерготрат организма являются так называемые регулируемые затраты энергии. Они соответствуют потребности энергии, используемой на работу сверх основного обмена. Любой вид мышечной деятельности, даже изменение положения тела (из положения лежа в положение сидя), увеличивает энергозатраты организма. Изменение величины потребления энергии определяется продолжительностью, интенсивностью и характером мышечной работы. Увеличение обмена тем значительней, чем интенсивнее была мышечная нагрузка. В связи с этим работники различных профессий тратят неодинаковое количество энергии в сутки (от 12 600 до 21 000 кДж). Умственная работа вызывает незначительное повышение обмена веществ: всего на 2 - 3%. Всякие эмоциональные возбуждения неизбежно приводят к повышению обмена веществ. Обмен веществ изменяется и под влиянием приема пищи. После приема пищи обмен возрастает на 10 - 40%. Влияние пищи на обмен веществ не зависит от деятельности желудочно-кишечного тракта, оно обусловлено специфическим действием пищи на обмен. В связи с этим и принято говорить о специфическо-динамическом действии пищи на обмен, понимая под этим его увеличение после принятия пищи.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, подведем итог всему выше сказанному.

Большие полушария головного мозга представляют собой самый массивный отдел головного мозга. Они покрывают мозжечок и ствол мозга. Большие полушария составляют примерно 78% от общей массы мозга. Большие полушария головного мозга разделены по средней линии глубокой вертикальной щелью на правое и левое полушария.

Доли мозговых полушарий отделяются одна от другой глубокими бороздами. Наиболее важны три глубокие борозды: центральная (роландова) отделяющая лобную долю от теменной, боковая (сильвиева) отделяющая височную долю от теменной, теменно-затылочная отделяющая теменную долю от затылочной на внутренней поверхности полушария.

Каждая доля полушария имеет мозговые извилины, отделенные друг от друга бороздами. Сверху полушарие покрыто корой ~ тонким слоем серого вещества, которое состоит из нервных клеток.

Кора головного мозга - наиболее молодое в эволюционном отношении образование центральной нервной системы. У человека она достигает наивысшего развития. Кора головного мозга имеет огромное значение в регуляции жизнедеятельности организма, в осуществлении сложных форм поведения и становлении нервно-психических функций.

Под корой находится белое вещество полушарий, оно состоит из отростков нервных клеток - проводников. Из-за образования мозговых извилин общая поверхность коры головного мозга значительно увеличивается. Общая площадь коры полушарий составляет 1200 см2, причем 2/3 ее поверхности находится в глубине борозд, а 1/3 - на видимой поверхности полушарий. Каждая доля мозга имеет различное функциональное значение.

Каждое полушарие имеет верхнебоковую (выпуклую), нижнюю и внутреннюю поверхность.

Обмен веществ и энергии -- совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.

Обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи, отличающих живое от неживого. В обмене веществ, или метаболизме, обеспеченном сложнейшей регуляцией на разных уровнях, участвует множество ферментных систем. В процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. При этих превращениях освобождается и поглощается энергия.

Основные этапы обмена веществ у детей с момента рождения до формирования взрослого организма имеет ряд своих особенностей. При этом меняются количественные характеристики, происходит качественная перестройка обменных процессов. У детей, в отличие от взрослых, значительная часть энергии расходуется на рост и пластические процессы, которые наиболее велики у новорожденных и детей раннего возраста.

Энергетические и окислительные процессы в детском организме идут более напряженно, о чем свидетельствуют показатели основного обмена, величина которого зависит от возраста и конституции человека, интенсивности роста и других факторов. У детей во все возрастные периоды основной обмен выше, чем у взрослых. Значительное количество энергии расходуется на процессы ассимиляции и роста. У детей также отмечается несовершенство регуляции, что определяет нестабильность, и легко наступает нарушение обмена веществ. Наряду с указанными особенностями в детском возрасте отмечается своеобразие каждого из основных видов обмена - белкового, углеводного, жирового.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Зверев И.Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиены человека. Пособие для учащихся, М - Просвещение, 1978.

2. Мамонтов С.Г. Биология для школьников старших классов и поступающих в ВУЗы, М.,1997.

3. Под ред. Александрова Ю.И. Психофизиология 3-е изд., М.,2008

4. Под ред. Сапина М.Р. Анатомия человека. М., 2001

5. Швырев С.С. Анатомия человека для студентов ВУЗов и среднего профессионального образования, Ростов н/Д ., 2005.

Размещено на Allbest.ru