Człowiek leci w kosmos i nurkuje w głębinach morskich, stworzył telewizję cyfrową i superpotężne komputery. Jednak sam mechanizm procesu myślowego i narząd, w którym zachodzi aktywność umysłowa, a także przyczyny skłaniające neurony do interakcji, wciąż pozostają tajemnicą.
Mózg jest najważniejszym organem organizmu człowieka, materialnym podłożem wyższej aktywności nerwowej. Od niego zależy, co dana osoba czuje, robi i o czym myśli. Nie słyszymy uszami i nie widzimy oczami, ale odpowiednimi obszarami kory mózgowej. Wytwarza także hormony przyjemności, powoduje przypływ sił i łagodzi ból. Aktywność nerwowa opiera się na odruchach, instynktach, emocjach i innych zjawiskach psychicznych. Naukowe zrozumienie działania mózgu wciąż pozostaje w tyle za naszym zrozumieniem funkcjonowania organizmu jako całości. Wynika to oczywiście z faktu, że mózg jest organem znacznie bardziej złożonym niż jakikolwiek inny. Mózg jest najbardziej złożonym obiektem w znanym wszechświecie.
Odniesienie
U ludzi stosunek masy mózgu do masy ciała wynosi średnio 2%. A jeśli powierzchnia tego organu zostanie wygładzona, będzie to około 22 metry kwadratowe. metr materii organicznej. Mózg zawiera około 100 miliardów komórek nerwowych (neuronów). Abyśmy mogli sobie wyobrazić tę ilość, przypomnijmy: 100 miliardów sekund to około 3 tysiące lat. Każdy neuron kontaktuje się z 10 tysiącami innych. A każdy z nich jest w stanie chemicznie przenosić impulsy z jednej komórki do drugiej z dużą prędkością. Neurony mogą jednocześnie oddziaływać z kilkoma innymi neuronami, w tym z tymi zlokalizowanymi w odległych częściach mózgu.
Tylko fakty
- Mózg jest liderem w zużyciu energii w organizmie. Zasila 15% serca i zużywa około 25% tlenu pobieranego przez płuca. Aby dostarczyć tlen do mózgu, działają trzy duże tętnice, które mają na celu ciągłe jego uzupełnianie.
- Około 95% tkanki mózgowej jest w pełni ukształtowane do 17 roku życia. Pod koniec okresu dojrzewania ludzki mózg tworzy pełnoprawny narząd.
- Mózg nie czuje bólu. W mózgu nie ma receptorów bólu: po co one istnieją, skoro zniszczenie mózgu prowadzi do śmierci ciała? Dyskomfort może odczuwać błona, w której zamknięty jest nasz mózg – w ten sposób odczuwamy ból głowy.
- Mężczyźni na ogół mają większe mózgi niż kobiety. Średnia masa mózgu dorosłego mężczyzny wynosi 1375 g, a mózgu dorosłej kobiety 1275 g. Różnią się one także wielkością poszczególnych obszarów. Naukowcy udowodnili jednak, że nie ma to nic wspólnego ze zdolnościami intelektualnymi, a największy i najcięższy mózg (2850 g), jaki opisali badacze, należał do pacjenta szpitala psychiatrycznego cierpiącego na idiotyzm.
- Osoba wykorzystuje prawie wszystkie zasoby swojego mózgu. Mitem jest, że mózg pracuje tylko na 10% swoich możliwości. Naukowcy udowodnili, że człowiek wykorzystuje dostępne rezerwy mózgu w sytuacjach krytycznych. Na przykład, gdy ktoś ucieka przed wściekłym psem, może przeskoczyć wysoki płot, którego normalnie nigdy by nie przekroczył. W sytuacji awaryjnej do mózgu wprowadzane są substancje, które stymulują działanie osoby znajdującej się w krytycznej sytuacji. Zasadniczo jest to doping. Jednak ciągłe robienie tego jest niebezpieczne - osoba może umrzeć, ponieważ wyczerpie wszystkie swoje rezerwowe możliwości.
- Mózg można celowo rozwijać i trenować. Przydaje się na przykład zapamiętywanie tekstów, rozwiązywanie problemów logicznych i matematycznych, nauka języków obcych i uczenie się nowych rzeczy. Psychologowie doradzają również osobom praworęcznym, aby okresowo używały lewej ręki jako „głównej” ręki, a osobom leworęcznym – prawej ręki.
- Mózg ma właściwość plastyczności. Jeśli uszkodzony zostanie jeden z działów naszego najważniejszego narządu, po pewnym czasie inne będą w stanie zrekompensować utraconą funkcję. To właśnie plastyczność mózgu odgrywa niezwykle ważną rolę w opanowywaniu nowych umiejętności.
- Komórki mózgowe zostają przywrócone. Synapsy łączące neurony i same komórki nerwowe najważniejszego narządu regenerują się, ale nie tak szybko, jak komórki innych narządów. Przykładem tego jest rehabilitacja osób po urazach mózgu. Naukowcy odkryli, że w części mózgu odpowiedzialnej za węch z komórek prekursorowych powstają dojrzałe neurony. We właściwym czasie pomagają „naprawić” uszkodzony mózg. Każdego dnia w jego korze może powstać dziesiątki tysięcy nowych neuronów, ale później nie więcej niż dziesięć tysięcy może się zakorzenić. Obecnie znane są dwa obszary aktywnego wzrostu neuronów: strefa pamięci i strefa odpowiedzialna za ruch.
- Mózg jest aktywny podczas snu. Ważne jest, aby człowiek miał pamięć. Może mieć charakter długoterminowy i krótkoterminowy. Przeniesienie informacji z pamięci krótkotrwałej do długotrwałej, zapamiętywanie, „sortowanie na półki” i zrozumienie informacji, które dana osoba otrzymuje w ciągu dnia, następuje właśnie we śnie. Aby ciało nie powtarzało w rzeczywistości ruchów ze snu, mózg wydziela specjalny hormon.
Mózg może znacznie przyspieszyć swoją pracę. Osoby, które przeżyły sytuacje zagrażające życiu, mówią, że w jednej chwili „całe życie przeleciało im przed oczami”. Naukowcy uważają, że mózg w chwili zagrożenia i świadomości zbliżającej się śmierci setki razy przyspiesza swoją pracę: szuka w pamięci podobnych okoliczności i sposobu, aby pomóc człowiekowi się uratować.
Kompleksowe badanie
Problem badania ludzkiego mózgu jest jednym z najbardziej ekscytujących zadań nauki. Celem jest poznanie czegoś o złożoności równej złożoności samego instrumentu poznania. W końcu wszystko, co dotychczas zbadano: atom, galaktyka i mózg zwierzęcia, było prostsze niż ludzki mózg. Z filozoficznego punktu widzenia nie wiadomo, czy rozwiązanie tego problemu jest w zasadzie możliwe. W końcu głównymi środkami wiedzy nie są instrumenty ani metody, pozostaje nasz ludzki mózg.
Istnieją różne metody badawcze. Przede wszystkim wprowadzono do praktyki porównanie kliniczne i anatomiczne - sprawdzano, która funkcja „utraciła”, gdy uszkodzony został określony obszar mózgu. W ten sposób francuski naukowiec Paul Broca odkrył ośrodek mowy 150 lat temu. Zauważył, że u wszystkich pacjentów, którzy nie mogą mówić, dotknięty jest pewien obszar mózgu. Elektroencefalografia bada właściwości elektryczne mózgu - badacze przyglądają się, jak aktywność elektryczna różnych części mózgu zmienia się w zależności od tego, co robi dana osoba.
Elektrofizjolodzy rejestrują aktywność elektryczną „ośrodka myślenia” organizmu za pomocą elektrod, które pozwalają im rejestrować wyładowania poszczególnych neuronów, lub za pomocą elektroencefalografii. W przypadku ciężkich chorób mózgu można wszczepić w tkankę narządu cienkie elektrody. Umożliwiło to uzyskanie ważnych informacji na temat mechanizmów mózgu wspierających wyższe typy aktywności. Uzyskano dane dotyczące relacji między korą a podkorą oraz możliwości kompensacyjnych. Inną metodą badania funkcji mózgu jest stymulacja elektryczna określonych obszarów. Tak więc „homunkulus motoryczny” był badany przez kanadyjskiego neurochirurga Wildera Penfielda. Wykazano, że stymulując określone punkty kory ruchowej można wywołać ruch różnych części ciała i ustalono reprezentację różnych mięśni i narządów. W latach 70. XX wieku, po wynalezieniu komputerów, pojawiła się możliwość jeszcze pełniejszego poznania wewnętrznego świata komórki nerwowej; pojawiły się nowe metody introskopii: magnetoencefalografia, funkcjonalny rezonans magnetyczny i pozytonowa tomografia emisyjna. W ostatnich dziesięcioleciach aktywnie rozwija się metoda neuroobrazowania (obserwacja reakcji poszczególnych części mózgu po podaniu określonych substancji).
Detektor błędów
Bardzo ważnego odkrycia dokonano w 1968 roku – naukowcy odkryli detektor błędów. Jest to mechanizm, który daje nam możliwość wykonywania rutynowych czynności bez zastanowienia: na przykład umyć się, ubrać i jednocześnie pomyśleć o swoich sprawach. Detektor błędów w takich okolicznościach stale monitoruje, czy postępujesz prawidłowo. Albo na przykład ktoś nagle zaczyna czuć się niekomfortowo – wraca do domu i odkrywa, że zapomniał wyłączyć gaz. Detektor błędów pozwala nam nawet nie myśleć o dziesiątkach problemów i rozwiązywać je „automatycznie”, natychmiast odrzucając niedopuszczalne opcje działania. W ciągu ostatnich dziesięcioleci nauka dowiedziała się, jak wiele wewnętrznych mechanizmów działa w organizmie człowieka. Na przykład droga, którą sygnał wzrokowy przemieszcza się z siatkówki do mózgu. Aby rozwiązać bardziej złożony problem - myślenie, rozpoznawanie sygnału - zaangażowany jest duży system, który jest rozproszony po całym mózgu. Jednak „centrum kontroli” nie zostało jeszcze odnalezione i nie wiadomo nawet, czy istnieje.
genialny mózg
Od połowy XIX wieku naukowcy podejmowali próby badania cech anatomicznych mózgów osób o wybitnych zdolnościach. Wiele wydziałów medycznych w Europie zachowało odpowiednie preparaty, w tym profesorowie medycyny, którzy za życia przekazali swoje mózgi nauce. Rosyjscy naukowcy nie pozostali w tyle. W 1867 roku na Ogólnorosyjskiej Wystawie Etnograficznej zorganizowanej przez Cesarskie Towarzystwo Miłośników Historii Naturalnej zaprezentowano 500 czaszek i preparatów z ich zawartością. W 1887 roku anatom Dmitrij Zernow opublikował wyniki badań mózgu legendarnego generała Michaiła Skobielewa. W 1908 roku akademik Władimir Bechterew i profesor Richard Weinberg badali podobne preparaty zmarłego Dmitrija Mendelejewa. Podobne preparaty narządów Borodina, Rubinsteina i matematyka Pafnutija Czebyszewa zachowały się w muzeum anatomicznym Wojskowej Akademii Medycznej w Petersburgu. W 1915 roku neurochirurg Borys Smirnow szczegółowo opisał mózgi chemika Nikołaja Zinina, patologa Wiktora Pashutina i pisarza Michaiła Saltykowa-Szchedrina. W Paryżu zbadano mózg Iwana Turgieniewa, którego waga osiągnęła rekord w 2012 roku. W Sztokholmie znani naukowcy, w tym Sofia Kovalevskaya, pracowali z odpowiednimi preparatami. Specjaliści z Moskiewskiego Brain Institute dokładnie zbadali „ośrodki myślowe” przywódców proletariatu: Lenina i Stalina, Kirowa i Kalinina, przestudiowali sploty wielkiego tenora Leonida Sobinowa, pisarza Maksyma Gorkiego, poety Władimira Majakowskiego, reżysera Siergieja Eisensteina. .. Dziś naukowcy są przekonani, że na pierwszy rzut oka mózgi utalentowanych ludzi niczym nie odbiegają od przeciętności. Narządy te różnią się budową, rozmiarem, kształtem, ale nic od tego nie zależy. Nadal nie wiemy, co dokładnie czyni osobę utalentowaną. Możemy tylko przypuszczać, że mózgi takich ludzi są trochę „zepsute”. Potrafi robić rzeczy, których nie mogą zrobić zwykli ludzie, co oznacza, że nie jest taki jak wszyscy inni.
Mózg jest głównym regulatorem funkcji każdego żywego organizmu, jednym z elementów. Do tej pory naukowcy zajmujący się medycyną badają cechy mózgu i odkrywają jego niesamowite nowe możliwości. To bardzo złożony narząd, który łączy nasz organizm ze środowiskiem zewnętrznym. Części mózgu i ich funkcje regulują wszystkie procesy życiowe. Receptory zewnętrzne wychwytują sygnały i informują część mózgu o przychodzących bodźcach (światło, dźwięk, dotyk i wiele innych). Odpowiedź przychodzi natychmiast. Przyjrzyjmy się bliżej działaniu naszego głównego „procesora”.
Ogólny opis mózgu
Części mózgu i ich funkcje całkowicie kontrolują nasze procesy życiowe. Ludzki mózg składa się z 25 miliardów neuronów. Ta niesamowita liczba komórek tworzy istotę szarą. Mózg jest pokryty kilkoma błonami:
- miękki;
- twardy;
- pajęczynówka (krąży tu płyn mózgowo-rdzeniowy).
Alkohol jest płynem mózgowo-rdzeniowym; w mózgu pełni rolę amortyzatora, chroniącego przed jakąkolwiek siłą uderzenia.
Zarówno mężczyźni, jak i kobiety mają dokładnie taki sam rozwój mózgu, chociaż ich waga jest inna. Niedawno przycichła debata, że masa mózgu odgrywa pewną rolę w rozwoju umysłowym i zdolnościach intelektualnych. Wniosek jest jasny – tak nie jest. Masa mózgu stanowi około 2% całkowitej masy człowieka. U mężczyzn jego waga wynosi średnio 1370 g, a u kobiet - 1240 g. Funkcje części ludzkiego mózgu są rozwinięte standardowo i od nich zależy aktywność życiowa. Zdolności umysłowe zależą od ilościowych połączeń tworzonych w mózgu. Każda komórka mózgowa jest neuronem, który generuje i przekazuje impulsy.
Wnęki wewnątrz mózgu nazywane są komorami. Sparowane nerwy czaszkowe idą do różnych sekcji.
Funkcje obszarów mózgu (tabela)
Każda część mózgu wykonuje swoją własną pracę. Poniższa tabela wyraźnie to pokazuje. Mózg, podobnie jak komputer, wyraźnie wykonuje swoje zadania, otrzymując polecenia ze świata zewnętrznego.
Tabela pokazuje schematycznie i zwięźle funkcje sekcji mózgu.
Poniżej przyjrzymy się bardziej szczegółowo częściom mózgu.
Struktura
Zdjęcie pokazuje, jak działa mózg. Mimo to wszystkie części mózgu i ich funkcje odgrywają ogromną rolę w funkcjonowaniu organizmu. Istnieje pięć głównych działów:
- końcowy (całkowitej masy wynosi 80%);
- tylny (most i móżdżek);
- mediator;
- podłużny;
- przeciętny.
Jednocześnie mózg dzieli się na trzy główne części: pień mózgu, móżdżek i dwie półkule mózgowe.
Skończony mózg
Nie da się w skrócie opisać budowy mózgu. Aby zrozumieć części mózgu i ich funkcje, konieczne jest dokładne przestudiowanie ich struktury.
Trzemózgowie rozciąga się od kości czołowej do kości potylicznej. Rozważamy tutaj dwie duże półkule: lewą i prawą. Ta sekcja różni się od innych największą liczbą rowków i zwojów. Rozwój i struktura mózgu są ze sobą ściśle powiązane. Eksperci zidentyfikowali trzy rodzaje kory:
- starożytny (z guzkiem węchowym, przednią perforowaną substancją, półksiężycowatym podskórnym i bocznym zakrętem podkallosalnym);
- stary (z zakrętem zębatym - powięź i hipokamp);
- nowy (reprezentuje całą pozostałą część kory).
Półkule oddzielone są podłużnym rowkiem, na jego głębokości znajduje się sklepienie i ciało modzelowate, które łączą półkule. Samo ciało modzelowate jest pokryte i należy do kory nowej. Struktura półkul jest dość złożona i przypomina system wielopoziomowy. Rozróżniamy tutaj płaty czołowe, skroniowe, ciemieniowe i potyliczne, podkorę i korę. Półkule mózgowe pełnią ogromną liczbę funkcji. Warto zauważyć, że lewa półkula kontroluje prawą stronę ciała, a prawa półkula, przeciwnie, kontroluje lewą.
Kora
Warstwa powierzchniowa mózgu to kora mózgowa, ma ona grubość 3 mm i pokrywa półkule. Struktura składa się z pionowych komórek nerwowych z procesami. Kora zawiera również odprowadzające i doprowadzające włókna nerwowe, a także neuroglej. Części mózgu i ich funkcje omówiono w tabeli, ale czym jest kora? Jego złożona struktura ma poziome nawarstwianie. Struktura ma sześć warstw:
- zewnętrzna piramida;
- zewnętrzny granulowany;
- wewnętrzny granulowany;
- molekularny;
- wewnętrzna piramida;
- z komórkami wrzecionowymi.
Każdy z nich ma inną szerokość, gęstość i kształt neuronów. Pionowe wiązki włókien nerwowych tworzą pionowe prążki w korze mózgowej. Powierzchnia kory wynosi około 2200 centymetrów kwadratowych, liczba neuronów sięga tutaj dziesięciu miliardów.
Sekcje mózgu i ich funkcje: kora mózgowa
Kora kontroluje kilka specyficznych funkcji organizmu. Każdy udział odpowiada za swoje własne parametry. Przyjrzyjmy się bliżej funkcjom związanym z wycieleniem:
- czasowy - kontroluje zmysł węchu i słuchu;
- ciemieniowy - odpowiedzialny za smak i dotyk;
- potyliczny - wzrok;
- frontalny - złożone myślenie, ruch i mowa.
Każdy neuron kontaktuje się z innymi neuronami, jest ich aż dziesięć tysięcy (istota szara). Włókna nerwowe są istotą białą. Pewna część łączy półkule mózgu. Istota biała obejmuje trzy rodzaje włókien:
- asocjacyjne łączą różne obszary korowe w jednej półkuli;
- spoidłowe łączą ze sobą półkule;
- te projekcyjne komunikują się z niższymi formacjami i mają ścieżki analizatora.
Biorąc pod uwagę budowę i funkcje poszczególnych części mózgu, należy podkreślić rolę istoty szarej i białej. Półkule mają w środku (istotę szarą), ich główną funkcją jest przekazywanie informacji. Istota biała zlokalizowana jest pomiędzy korą mózgową a zwojami podstawy mózgu. Są tu cztery części:
- między rowkami w zakrętach;
- w zewnętrznych miejscach półkul;
- zawarte w kapsułce wewnętrznej;
- zlokalizowane w ciele modzelowatym.
Znajdująca się tutaj istota biała jest utworzona przez włókna nerwowe i łączy korę zakrętową z leżącymi pod nią sekcjami. tworzą podkorę mózgu.
Telemózgowie kontroluje wszystkie funkcje życiowe organizmu, a także zdolności intelektualne człowieka.
Międzymózgowie
Części mózgu i ich funkcje (tabela przedstawiona powyżej) obejmują międzymózgowie. Jeśli przyjrzysz się bardziej szczegółowo, warto powiedzieć, że składa się z części brzusznej i grzbietowej. Obszar brzuszny obejmuje podwzgórze, obszar grzbietowy obejmuje wzgórze, śródwzgórze i nadwzgórze.
Wzgórze jest pośrednikiem, który wysyła otrzymane bodźce do półkul. Często nazywany jest „wzgórzem wzrokowym”. Pomaga organizmowi szybko dostosować się do zmian w środowisku zewnętrznym. Wzgórze jest połączone z móżdżkiem poprzez układ limbiczny.
Podwzgórze kontroluje funkcje autonomiczne. Wpływ przechodzi przez układ nerwowy i, oczywiście, gruczoły dokrewne. Reguluje pracę gruczołów dokrewnych, reguluje metabolizm. Bezpośrednio pod nią znajduje się przysadka mózgowa. Regulowana jest temperatura ciała, układ sercowo-naczyniowy i trawienny. Podwzgórze kontroluje także nasze zachowania związane z jedzeniem i piciem, reguluje czuwanie i sen.
Tył
Tylna część mózgu obejmuje most, który znajduje się z przodu, i móżdżek, który znajduje się z tyłu. Badając strukturę i funkcje części mózgu, przyjrzyjmy się bliżej strukturze mostu: powierzchnia grzbietowa jest pokryta móżdżkiem, powierzchnia brzuszna jest reprezentowana przez strukturę włóknistą. Włókna w tej części są ułożone poprzecznie. Po obu stronach mostu sięgają do środkowej konaru móżdżku. Z wyglądu most przypomina pogrubioną białą poduszkę umieszczoną nad rdzeniem przedłużonym. Korzenie nerwowe wychodzą do rowka opuszkowo-mostowego.
Budowa mostu tylnego: odcinek przedni pokazuje, że istnieje odcinek przedni (duży brzuszny) i tylny (mały grzbietowy). Granicę między nimi stanowi ciało trapezowe, którego poprzeczne grube włókna są uważane za przewód słuchowy. Funkcja przewodzenia jest całkowicie zależna od tylnej części mózgu.
Móżdżek (mały mózg)
Tabela „Podział, budowa, funkcje mózgu” wskazuje, że móżdżek odpowiada za koordynację i ruch ciała. Ta część znajduje się za mostem. Móżdżek jest często nazywany „małym mózgiem”. Zajmuje tylny dół czaszki i pokrywa dół romboidalny. Masa móżdżku waha się od 130 do 160 g. Powyżej znajdują się półkule mózgowe, które są oddzielone poprzeczną szczeliną. Dolna część móżdżku przylega do rdzenia przedłużonego.
Tutaj są dwie półkule, dolna, górna powierzchnia i robak. Granicę między nimi nazywa się poziomą głęboką szczeliną. Wiele szczelin przecina powierzchnię móżdżku, pomiędzy nimi znajdują się cienkie zwoje (grzbiety). Pomiędzy rowkami znajdują się grupy zakrętów, podzielone na zraziki; reprezentują one płaty móżdżku (tylny, kłaczkowo-guzkowy, przedni).
Móżdżek zawiera zarówno szarość, jak i szarość znajdującą się na obwodzie, tworzy korę z neuronami molekularnymi i gruszkowatymi oraz warstwę ziarnistą. Pod korą znajduje się biała substancja, która wnika w zwoje. Istota biała zawiera wtrącenia szarości (jej jądra). W przekroju relacja ta wygląda jak drzewo. Ci, którzy znają budowę ludzkiego mózgu i funkcje jego części, z łatwością odpowiedzą, że móżdżek jest regulatorem koordynacji ruchów naszego ciała.
Śródmózgowie
Śródmózgowie znajduje się w przednim moście i rozciąga się do ciał brodawkowatych, a także do dróg wzrokowych. Tutaj identyfikuje się skupiska jąder, które nazywane są guzkami czworobocznymi. Struktura i funkcje sekcji mózgu (tabela) wskazują, że ta część jest odpowiedzialna za utajone widzenie, odruch orientacyjny, nadaje orientację odruchom na bodźce wzrokowe i dźwiękowe, a także utrzymuje napięcie mięśni ludzkiego ciała.
Rdzeń przedłużony: część łodygi
Rdzeń przedłużony jest naturalnym przedłużeniem rdzenia kręgowego. Dlatego istnieje wiele podobieństw w strukturze. Staje się to szczególnie jasne, jeśli szczegółowo zbadamy istotę białą. Reprezentują go krótkie i długie włókna nerwowe. Istota szara jest tutaj reprezentowana w postaci jąder. Części mózgu i ich funkcje (tabela powyżej) wskazują, że rdzeń przedłużony kontroluje naszą równowagę, koordynację, reguluje metabolizm, kontroluje oddychanie i krążenie krwi. Odpowiada także za tak ważne odruchy naszego organizmu jak kichanie i kaszel, wymioty.
Pień mózgu dzieli się na tyłomózgowie i śródmózgowie. Pień nazywa się środkowym, rdzeniem przedłużonym, mostem i międzymózgowiem. Jego struktura składa się z zstępujących i wstępujących ścieżek łączących pień z rdzeniem kręgowym i mózgiem. Ta część monitoruje bicie serca, oddech i artykułowaną mowę.
Doktor nauk medycznych V. Grinevich, profesor Katedry Histologii i Embriologii Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Medycznego, laureat stypendium Fogarty Fellowship (National Institutes of Health, USA), Alexander von Humboldt Fellowship (Niemcy) oraz Nagrody Akademii Europejskiej.
1. Proszę opisać stan dziedziny nauki, w której Pan pracuje, jak to wyglądało około 20 lat temu? Jakie badania wówczas przeprowadzono, jakie wyniki naukowe były najważniejsze? Które z nich nie straciły dziś na aktualności (co pozostaje w fundamencie budowy współczesnej nauki)?
2. Opisz aktualny stan dziedziny nauki i technologii, w której pracujesz. Jakie dzieła ostatnich lat uważa Pan za najważniejsze i mające fundamentalne znaczenie?
3. Jakie kamienie milowe osiągnie Twoja dziedzina nauki za 20 lat? Jakie fundamentalne problemy, Pana zdaniem, można rozwiązać, jakie problemy będą dotyczyć badaczy końca pierwszego ćwierćwiecza XXI wieku?
Na pytania kwestionariusza „Wczoraj, dziś, jutro” (por. „Nauka i życie” nr , , 2004; nr , , , 2005) odpowiadają znani naukowcy - autorzy „Nauki i życia”.
"Wczoraj". Dziedziną nauki, którą studiuję, jest endokrynologia, która bada fizjologię i patologię gruczołów dokrewnych: tarczycy, gonad, nadnerczy itp. Ich całość nazywa się układem hormonalnym. Głównymi składnikami aktywnymi są substancje biologicznie czynne - hormony. Warto zauważyć, że termin „hormon” (od starożytnego greckiego czasownika „hormao” – wprawiać w ruch, motywować) kończy w tym roku 100 lat. Została ona wprowadzona przez amerykańsko-angielskiego fizjologa Ernesta Starlinga, którego wykłady wygłoszone w czerwcu 1905 roku w Royal College of Physicians w Londynie zasadniczo zapoczątkowały endokrynologię jako naukę.
Najważniejszym odkryciem w dziedzinie endokrynologii od czasów Starlinga było odkrycie w mózgu substancji biologicznie czynnych, które mają właściwości hormonów. Uwalniane do krwi pobudzają gruczoły wydzielania wewnętrznego, koordynując ich pracę. Substancje te nazwano neurohormonami, a dział endokrynologii, który je badał, nazwano neuroendokrynologią.
Okazało się, że mózg (a mianowicie jego ewolucyjnie starożytny wydział – podwzgórze) jest „kompozytorem” orkiestry gruczołów dokrewnych. Neurohormony podwzgórza działają na przysadkę mózgową, która wydziela szeroką gamę hormonów, które z kolei stymulują gruczoły dokrewne. Nawiasem mówiąc, przysadka mózgowa, mały wyrostek mózgu, jest znana nawet nieobeznanej z nauką publiczności dzięki opowiadaniu M. A. Bułakowa „Serce psa” i jego genialnej adaptacji filmowej. Poprzez przysadkę mózgową dochodzi do precyzyjnej regulacji pracy gruczołów dokrewnych, które regulują funkcje seksualne organizmu, odpowiednią reakcję na stres, wzrost i reprodukcję komórek organizmu, zużycie tlenu i glukozy przez tkanki i wiele innych. procesy fizjologiczne.
Amerykańscy badacze Andrew Shelley i Roger Guillemin otrzymali w 1977 roku Nagrodę Nobla za odkrycie neurohormonów. Jak dotąd jest to jedyna Nagroda Nobla w dziedzinie endokrynologii.
"Dzisiaj". Obecnie następuje aktywne gromadzenie informacji na temat genów neurohormonów, regulacji ich działania, wpływu hormonów na receptory komórek organizmu i ich udziału w różnych procesach patologicznych. Uzyskanie takich danych stało się możliwe dzięki rozwojowi wyrafinowanych metod genetycznych i biologii molekularnej, które pojawiły się w ciągu ostatnich 10-20 lat. Przede wszystkim dotyczy to manipulacji DNA, w wyniku których możliwe jest otrzymanie zwierząt pozbawionych określonego genu (tzw. zwierzęta z nokautem), a także ze zmienionym lub nowym genem z innego organizmu (zwierzęta transgeniczne).
Nasza wiedza na temat spektrum działania hormonów poszerza się. Zaangażowali się w złożone akty behawioralne. Ponadto neurohormony kontrolują nie tylko gruczoły wydzielania wewnętrznego, ale także inne układy organizmu, takie jak układ odpornościowy i sercowo-naczyniowy. Odkrył to już w latach 30. i 40. XX wieku „ojciec” badań nad stresem, kanadyjski badacz Hans Selye. Okazało się, że u zwierząt narażonych na długotrwały stres emocjonalny dochodzi do powiększenia nadnerczy i jednoczesnego zmniejszenia grasicy, centralnego narządu układu odpornościowego. Następnie stało się jasne, że podczas stresu mózg wytwarza neurohormony stymulujące korę nadnerczy, która zaczyna wytwarzać hormony steroidowe. Jeden z nich, kortyzol (u gryzoni, kortykosteron), często nazywany hormonem stresu, bezpośrednio tłumi układ odpornościowy. W dużej mierze dzięki tej obserwacji wyłoniła się nowa dyscyplina medyczno-biologiczna – neuroimmunoendokrynologia, która bada interakcję układu nerwowego, odpornościowego i hormonalnego.
Aby zilustrować czym zajmuje się neuroimmunoendokrynologia, podam przykład. Każdy z nas choć raz cierpiał na infekcję wirusową lub bakteryjną. W tym przypadku aktywowany jest układ odpornościowy, jego komórki wytwarzają wiele substancji mających na celu zniszczenie źródła patogenu. Do szerokiej gamy tych substancji należy grupa białek zwana cytokinami. W układzie odpornościowym pełnią rolę koordynatorów różnych typów komórek. Cytokiny dostają się do krwi i stymulują komórki mózgowe wytwarzające neurohormony. Jeden z tych neurohormonów, kortykol beryna, powoduje produkcję kortyzolu w korze nadnerczy poprzez przysadkę mózgową. A kortyzol, jak powiedzieliśmy powyżej, selektywnie zmniejsza odpowiedź immunologiczną, zapobiegając nadmiernej aktywacji układu odpornościowego, co może prowadzić do uszkodzenia własnych tkanek (jak to ma miejsce w przypadku chorób autoimmunologicznych). Tym samym wszystkie integrujące się układy organizmu – nerwowy, odpornościowy, hormonalny – podczas walki z infekcją łączą się w jeden funkcjonalny układ neuroimmunologiczno-endokrynny.
Koniec XX wieku dał nam kolejny nowy obszar wiedzy, w którym neurohormony odgrywają centralną rolę – neuroendokrynologię behawioralną. Podam przykłady. Jeden z neurohormonów, oksytocyna, powoduje skurcze macicy podczas porodu. Dlatego syntetyczne analogi oksytocyny są szeroko stosowane w klinice w celu stymulacji porodu. Ale oksytocyna ma inną funkcję: odpowiada za instynkt macierzyński. U gryzoni po porodzie matka czasami (nie jest jeszcze jasne dlaczego) zabija swoje potomstwo. Ale jeśli przed porodem taka samica zostanie wąchana oksytocyną, staje się wzorową matką, chroniącą swoje młode.
Za regulację funkcji kory nadnerczy odpowiada inny neurohormon, kortykoliberyna (już o niej wspominałam). Ponadto okazało się, że kortykoliberyna wywołuje również rozwój stanów depresyjnych. Jego zawartość w płynie mózgowo-rdzeniowym osób cierpiących na depresję wzrasta kilkukrotnie. Nic dziwnego, że myszy z nokautem, które są niewrażliwe na hormony kortykotropiny (pozbawione receptora dla tego neurohormonu w mózgu), wykazują niesamowitą odporność na stres i nie wydają się cierpieć na depresję.
"Jutro". Obecnie w nauce o hormonach następuje lawinowe gromadzenie nowej wiedzy. Dotyczy to jednak nie tylko endokrynologii. A żeby nie „zagubić się” w gigantycznej natłoku informacji, badacze zmuszeni są zawężać zakres swoich zainteresowań, co nieuchronnie prowadzi do pogłębienia się izolacji dziedzin nauki od siebie. Nie będę oryginalny, jeśli powiem, że docelowo naukowcy będą musieli stworzyć jakieś ogólne, integracyjne modele funkcjonowania organizmu, ewentualnie w oparciu o technologie matematyczne i komputerowe. W przeciwnym razie nikt, nawet najbardziej erudycyjny specjalista, nie będzie w stanie zobaczyć pełnego obrazu.
Mówiąc dokładniej, wzrośnie zastosowanie neurohormonów w praktyce klinicznej. Osoba prawdopodobnie otrzyma nowe leki neurohormonalne, które pomagają w chorobach układu odpornościowego. Istnieje na przykład taki neurohormon – somatostatyna. Jej główna funkcja w naszym organizmie związana jest z hamowaniem wydzielania hormonu wzrostu (ma konkurencyjnego partnera – somatoliberynę, która działa odwrotnie). Jednak oprócz tego somatostatyna ma niesamowitą zdolność oddziaływania na układ odpornościowy, a jej syntetyczne analogi mają świetną perspektywę zastosowania w klinice chorób autoimmunologicznych (reumatyzm, zapalenie stawów). Natomiast substancje będące antagonistami innego neurohormonu, kortykoliberyny, przechodzą już badania kliniczne w leczeniu stanów depresyjnych.
Podsumowując powyższe, można stwierdzić, że endokrynologia, która „wyrosła” z XIX wieku, pod koniec XX wieku dała nową dziedzinę – neuroendokrynologię, która bada, w jaki sposób układ hormonalny jest kontrolowany przez mózg. Kilka lat temu pojawiły się dwie nowe, niesamowite dziedziny wiedzy – neuroimmunoendokrynologia i neuroendokrynologia behawioralna. Obydwa kierunki znalazły już swoje zastosowanie w klinice chorób układu odpornościowego i psychiatrii. A jakie jeszcze nowe pomysły pojawią się w przyszłości – pokaże przyszłość.
1. Brak tlenu przez 5–10 minut prowadzi do nieodwracalnego uszkodzenia mózgu.
2. Mózg rozwija się i łatwo przystosowuje się do nowych rzeczy nawet w wieku 40 lat. Spadek aktywności umysłowej rozpoczyna się, gdy osoba kończy 50 lat.
3. Do 20% tlenu i krwi zawartej w organizmie zużywa się na „eksploatację” mózgu.
4. Istnieje „wirus głupoty”. Zmienia DNA człowieka w taki sposób, że spada poziom inteligencji pacjenta – zmniejsza się aktywność mózgu, zdolność uczenia się i zapamiętywania nowych informacji.
5. Na jawie ludzki mózg wytwarza wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić małą żarówkę.
6. Przemoc domowa ma taki sam wpływ na mózg dziecka, jak walka w prawdziwej bitwie na żołnierza.
7. Udowodniono naukowo, że nawet niewielkie użycie siły zmienia algorytmy mózgu i zmniejsza poziom empatii (zdolność wczuwania się w emocje drugiej osoby).
8. Kubki smakowe w organizmie człowieka znajdują się w żołądku, jelitach, trzustce, płucach, odbycie, jądrach i… oczywiście w mózgu.
9. Patolog, który przeprowadził sekcję zwłok Alberta Einsteina... ukradł mu mózg i przechowywał go w słoiku z alkoholem przez 20 lat.
10. 60% Twojego mózgu to... tłuszcz.
11. Ludzki mózg ma taką samą konsystencję jak tofu.
12. Zapach czekolady aktywuje fale mózgowe theta. W rezultacie następuje relaks.
13. Podczas orgazmu mózg uwalnia tyle dopaminy (hormonu przyjemności), że przypomina mózg narkomana.
14. Zapominanie jest procesem korzystnym dla mózgu. Usunięcie niepotrzebnych informacji pomaga układowi nerwowemu zachować plastyczność.
15. Alkohol nie pomoże Ci zapomnieć o tym, co zrobiłeś wczoraj. Kiedy ktoś, jak to się mówi, „głupio” się upija, mózg po prostu chwilowo blokuje zdolność tworzenia wspomnień o tym, co widział.
16. Ganglioneuralgia klinowo-podniebienna to naukowa nazwa choroby, w której bóle głowy pojawiają się na skutek szybkiego zjedzenia lodów.
17. Mózg NIE jest podzielony na lewą i prawą półkulę – to mit. Pracują w parach.
18. Naukowcy odkryli, że długotrwałe korzystanie z telefonów komórkowych znacznie zwiększa ryzyko raka mózgu.
19. Brak snu wpływa na mózg na kilka sposobów. Należą do nich podejmowanie złych decyzji i powolne reakcje.
20. Naukowcy twierdzą, że ludzki mózg odbiera zaprzeczenie czemuś jako ból fizyczny.
21. Reakcja komórek mózgowych na spożycie alkoholu zajmuje 6 minut.
22. Kiedy uczysz się czegoś nowego, zmienia się struktura Twojego mózgu. Tak, tak, już się zmieniła :)
23. Chirurg może usunąć nawet połowę mózgu bez negatywnego wpływu na osobowość i pamięć.
24. Futurysta Ray Kurzweil uważa, że przeciętny laptop za 1000 dolarów dogoni mózg pod względem wydajności nie wcześniej niż w 2023 roku.
25. Muzyka aktywuje te same części mózgu, które uwalniają dopaminę podczas jedzenia i seksu.
27. Poczucie pewności siebie można wywołać sztucznie stymulując określony obszar mózgu. W tym przypadku nie potrzeba ani faktów, ani dowodów.
28. Mamy więcej komórek mózgowych niż noworodek – więcej niż kiedykolwiek będziemy mieli.
29. Połowa twoich genów opisuje unikalny „projekt” twojego własnego mózgu w całej jego oryginalności, druga połowa opisuje organizację pozostałych 98 procent twojego ciała.
30. Mózg dziecka zużywa do 50% glukozy, którą dziecko otrzymuje. Pewnie dlatego tak dużo śpią.
31. W 2015 r. czwarty najpotężniejszy superkomputer na świecie symulował funkcjonowanie mózgu przez zaledwie jedną sekundę w ciągu 40 minut.
32. Ludzki mózg składa się ze 100 miliardów neuronów i 1 biliona komórek glejowych.
33. W spoczynku mózg zużywa 1/5 kalorii na minutę.
34. Fakt naukowy: Ścisła dieta może spowodować, że mózg zjada sam siebie.
35. Nie ma różnic w anatomii mózgu pomiędzy osobami z autyzmem i bez autyzmu.
Czym są wolne rodniki?
Dlaczego po zmieszaniu wszystkich kolorów otrzymujemy brąz, a nie biel, bo w bieli są wszystkie kolory? 7 nieoczekiwanych faktów o otaczającym nas świecie Niesamowity świat 10 niesamowitych faktów na temat myślenia psa Pies jest przyjacielem człowieka i często się od niego czegoś uczy Życie bez mózgu: historie ludzi, którym usunięto najważniejsze części mózgu, ale dobrze im się bez nich żyje Można żyć za 10% 30 niesamowitych, skłaniających do myślenia faktów na temat mózgu i myślenia
