Загрузка...

Мозг хорошо развит у подавляющего числа групп Bilateria — двусторонне-симметричных животных. Даже у наиболее примитивных в гистологическом отношении бескишечных турбеллярий (сейчас относимых к отдельному типу Acoelomorpha) имеется достаточно сложный головной мозг с кортексом, нейропилем и комиссурами[1].

Мозг млекопитающих включает в себя следующие отделы:

• Спинной мозг
• Головной мозг
  • Продолговатый мозг
  • Задний мозг
    • Мозжечок — координации движений
    • Варолиев мост
    • Перешеек ромбовидного мозга
  • Средний мозг
  • Промежуточный мозг
    • Таламус — перераспределение информации от органов чувств, за исключением обоняния
    • Гипоталамус — высший центр вегетативной нервной системы, центр эндокринной регуляции
    • Шишковидное тело
    • Гипофиз
  • Конечный мозг
    • Кора больших полушарий (левого и правого)
      • Аллокортекс
        • Древняя кора — регуляция простейших функций, например раскрытие глаз и т. д.
        • Старая кора — регуляция вегетативных функций, при инстинктивном поведении, возникновении эмоций
      • Новая кора — высшие нервные функции
    • Базальные ганглии — регуляция двигательных и вегетативных функций
    • Обонятельный мозг
      • Гиппокамп — формирование эмоций, консолидация памяти

См. полный список структур мозга.

Мозг всех видов состоит в основном из двух широких классов клеток: нейронов и глиальных клеток. Глиальные клетки (также известные как глия или нейроглия) бывают нескольких типов и выполняют ряд важнейших функций, включая структурную поддержку, метаболическую поддержку, изоляцию и руководство развитием.

Нейроны, однако, обычно считаются наиболее важными клетками в головном мозге.

Свойством, которое делает нейроны уникальными, является их способность посылать сигналы определенным клеткам-мишеням на большие расстояния.

Они посылают эти сигналы с помощью аксона, который представляет собой тонкое протоплазматическое волокно, отходящее от тела клетки и выступающее, обычно с многочисленными ответвлениями, в другие области, иногда близлежащие, иногда в отдаленные части мозга или тела. Длина аксона может быть необычайной: например, если пирамидальную клетку (возбуждающий нейрон) коры головного мозга увеличить так, чтобы ее клеточное тело стало размером с человеческое тело, ее аксон, увеличенный в равной степени, превратился бы в кабель диаметром в несколько сантиметров, протяженностью более километр.

Эти аксоны передают сигналы в виде электрохимических импульсов, называемых потенциалами действия, которые длятся менее тысячной доли секунды и распространяются вдоль аксона со скоростью 1-100 метров в секунду. Некоторые нейроны испускают потенциалы действия постоянно, со скоростью 10-100 в секунду, обычно нерегулярно; другие нейроны большую часть времени спокойны, но иногда испускают всплеск потенциалов действия.

Аксоны передают сигналы другим нейронам посредством специализированных соединений, называемых синапсами. Один аксон может устанавливать до нескольких тысяч синаптических связей с другими клетками. Когда потенциал действия, перемещаясь по аксону, достигает синапса, это вызывает высвобождение химического вещества, называемого нейромедиатором. Нейромедиатор связывается с молекулами рецептора в мембране клетки-мишени.

Синапсы являются ключевыми функциональными элементами мозга. Важнейшей функцией мозга является межклеточная коммуникация, а синапсы - это точки, в которых происходит коммуникация. По оценкам, человеческий мозг содержит около 100 триллионов синапсов; даже мозг плодовой мушки содержит несколько миллионов.

Функции этих синапсов очень разнообразны: некоторые из них являются возбуждающими (возбуждают клетку-мишень); другие являются тормозящими; третьи работают, активируя системы вторичных мессенджеров, которые сложным образом изменяют внутреннюю химию своих клеток-мишеней.

Большое количество синапсов поддается динамической модификации; то есть они способны изменять силу таким образом, который контролируется паттернами сигналов, проходящих через них. Широко распространено мнение, что зависящая от активности модификация синапсов является основным механизмом мозга для обучения и запоминания.

Большую часть пространства в головном мозге занимают аксоны, которые часто объединяются в так называемые тракты нервных волокон. Миелинизированный аксон обернут жировой изолирующей оболочкой из миелина, которая служит для значительного увеличения скорости распространения сигнала.

(Существуют также немиелинизированные аксоны). Миелин белого цвета, из-за чего участки мозга, заполненные исключительно нервными волокнами, выглядят как светлое белое вещество, в отличие от серого вещества более темного цвета, которым отмечены области с высокой плотностью тел нейронных клеток.

Область неврологии охватывает все подходы, направленные на понимание мозга и остальной нервной системы.

Психология стремится понять разум и поведение, а неврология - это медицинская дисциплина, которая диагностирует и лечит заболевания нервной системы. Мозг также является наиболее важным органом, изучаемым в психиатрии, отрасли медицины, которая занимается изучением, профилактикой и лечением психических расстройств.

Когнитивная наука стремится объединить нейробиологию и психологию с другими областями, которые имеют отношение к мозгу, такими как информатика (искусственный интеллект и аналогичные области) и философия.

Старейшим методом изучения мозга является анатомический, и до середины 20-го века большая часть прогресса в нейробиологии была достигнута благодаря разработке более совершенных клеточных красителей и усовершенствованных микроскопов.

Нейроанатоми изучают крупномасштабную структуру мозга, а также микроскопическую структуру нейронов и их компонентов, особенно синапсов. Среди других инструментов они используют множество окрашиваний, которые выявляют нейронную структуру, химический состав и взаимосвязи.

В последние годы развитие методов иммуноокрашивания позволило исследовать нейроны, экспрессирующие определенные наборы генов. Кроме того, функциональная нейроанатомия использует методы медицинской визуализации для корреляции изменений в структуре человеческого мозга с различиями в познании или поведении.

Нейрофизиологи изучают химические, фармакологические и электрические свойства мозга: их основными инструментами являются лекарства и регистрирующие устройства. Тысячи экспериментально разработанных лекарств воздействуют на нервную систему, некоторые весьма специфическим образом. Записи мозговой активности могут быть сделаны с помощью электродов, либо приклеенных к коже головы, как при исследованиях ЭЭГ, либо имплантированных в мозг животных для внеклеточных записей, которые могут обнаруживать потенциалы действия, генерируемые отдельными нейронами.

Поскольку мозг не содержит болевых рецепторов, с помощью этих методов можно регистрировать мозговую активность животных, которые бодрствуют и ведут себя так, чтобы это не вызывало беспокойства. Те же методы иногда использовались для изучения мозговой активности у пациентов с трудноизлечимой эпилепсией, в случаях, когда по медицинским показаниям требовалось имплантировать электроды для локализации области мозга, ответственной за эпилептические припадки.

Методы функциональной визуализации, такие как МРТ, также используются для изучения мозговой активности; эти методы в основном использовались с людьми, поскольку они требуют, чтобы субъект, находящийся в сознании, оставался неподвижным в течение длительных периодов времени, но их большое преимущество заключается в том, что они неинвазивны.

В философии сознания различаются понятия разум и мозг[2] и отмечаются противоречия относительно их точных отношений, что приводит к проблеме «разум—тело»[3].

Мозг определяется как физическая и биологическая материя, содержащаяся в пределах черепа и ответственная за основные электрохимические и биоэлектрические нейронные процессы. С точки зрения современной науки мозг представляет собой сложнейшую нервную сеть, производящую и обрабатывающую огромное количество логически связанных электрохимических импульсов. Внутренний мир человека, в том числе его разум, является продуктом этой работы.

В современном научном сообществе точка зрения, что разум — продукт работы мозга, является главенствующей[4]. Так же считают сторонники искусственного интеллекта[5].

Кроме того, имеют место высказывания о том, что разум компьютероподобен и алгоритмичен.[6][7] Точки зрения «порождаемость разума мозгом» и «компьютероподобие разума» не обязательно сопутствуют друг другу[8].

Масса мозга (кг) как функция массы тела (М_т, кг) для различных групп млекопитающих[9][lower-alpha 1].

Данные таблицы: Группы животных, Коэффициент энцефализации...

Группы животных	Коэффициент энцефализации
Млекопитающие	0,02 Мт0,70
Обезьяны	0,02—0,03 Мт0,66
Человекообразные обезьяны	0,03—0,04 Мт0,66
Человек	0,08—0,09 Мт0,66

Из-за ключевого значения мозга в организме тема мозга популярна. В древности съедание мозга побеждённого человека или животного наряду с другими частями тела символизировало получение сил противника. В Средневековье мозг понимался как средоточие жизни, наряду с сердцем. В настоящее время тема мозга широко распространена в художественной литературе, видеоиграх и фильмах, в частности, фильмах про зомби.

Начало современной науке о мозге было положено в начале XX века двумя открытиями: анализом рефлекторных актов и обнаружением локализации функций в коре головного мозга.[14][15] На основе этих открытий предположили, что простые приспособительные непроизвольные движения осуществляются благодаря рефлекторной дуге сегментарного уровня, проходящей через нижние отделы мозга[16], а сознательное восприятие и произвольные движения обеспечиваются рефлексами высшего порядка, чья сенсомоторная дуга проходит через высшие отделы мозга[17].

Ученые из НИУ ВШЭ выяснили, что подавление коры мозга разрешает конфликт мотивов в пользу просоциальности[18].