Сенсорные зоны коры располагаются в. Сенсорные (воспринимающие) зоны коры больших полушарий. Основные центры коры больших полушарий головного мозга человека

Экстирпация (искоренение) различных участков коры у животных позволила в общих чертах установить локализации сенсорных (чувствительных) функций.

Затылочные доли оказались связанными со зрением.

Рисунок 5 - Проекции частей тела человека на область коркового конца анализатора.

Зона коры, куда проецируется данный вид чувствительности, называется первичной проекционной зоной.

Зрительная зона коры находится в затылочной доле. При раздражении ее возникают зрительные ощущения - вспышки света; удаление ее приводит к слепоте. Удаление зрительной зоны на одной половине мозга вызывает слепоту на одной половине каждого глаза, так как каждый зрительный нерв делится в области основания мозга на две половины (образует неполный перекрест), одна из них идет к своей половине мозга, а другая - к противоположной.

При повреждении наружной поверхности затылочной доли не проекционной, а ассоциативной зрительной зоны зрение сохраняется, но наступает расстройство узнавания (зрительная агнозия). Больной, будучи грамотным, не может прочесть написанное, узнает знакомого человека после того, как тот заговорит. Способность видеть - это врожденное свойство, но способность узнавать предметы вырабатывается в течение жизни. Бывают случаи, когда от рождения слепому возвращают зрение уже в старшем возрасте. Он еще долгое время продолжает ориентироваться в окружающем мире на ощупь. Проходит немало времени, пока он научится узнавать предметы с помощью зрения.

В 1930-х годах испанский цитолог Рафаэль Лоренте де Но, впервые занявшийся детальным изучением ориентации нейронов коры, высказал предположение, что корковые процессы имеют локальный характер и происходят в пределах вертикальных ансамблей, или колонок, т. е. таких структурных единиц, которые охватывают все слои коры снизу доверху. В начале 60-х годов эта точка зрения получила убедительное подтверждение. Наблюдая реакции кортикальных клеток на сенсорные стимулы при медленном продвижении тонких электродов сквозь толщу коры, американский физиолог Верной Б. Маунткасл сравнивал характер регистрируемых ответов внутри вертикально организованных структур. Первоначально его исследования касались тех областей коры, где имеется проекция поверхности тела и нейроны реагируют на сигналы от рецепторов, находящихся в коже или под кожей, но в дальнейшем справедливость полученных выводов была подтверждена и для зрительной системы. Главный вывод заключался в том, что сенсорные сигналы, идущие от одного и того же участка, возбуждают группу нейронов, расположенных пo вертикали.

Вертикальные колонки нейронов более или менее сходного типа распространены во всей коре больших полушарий, хотя размеры и плотность клеток в них варьируют. Поэтому ученые считают, что переработка информации в коре зависит от того, как эта информация достигает кортикальной зоны и как ee передают связи между клетками внутри данной вертикальной колонки. Продукт деятельности любой такой колонки можно приближенно сравнить с результатами многоступенчатых математических вычислений, при которых одни и те же операции выполняются в одинаковом порядке независимо от того, какие исходные данные были введены. Например, "возьмите номер вашего дома, отбросьте последнюю цифру, разделите оставшееся число на 35, округлите частное, и вы получите в ответе номер ближайшей поперечной улицы".

Информация, с которой имеют дело кортикальные колонки (зрительная, тактильная, слуховая и т.д.), конечно, уже была подвергнута частичной переработке первичными воспринимающими и интегрирующими центрами. Результаты деятельности одной корковой колонки с помощью специфических внутрикортикальных синаптических связей передаются затем другой колонке для дальнейшей обработки данных.

Любая корковая колонка содержит примерно одинаковое число клеток - 100 или около того, будь то мозг крысы, кошки, обезьяны или даже человека. Большие способности отдельных особей внутри вида с определенным строением коры обусловлены большим числом колонок в коре и нервных волокон, связывающих их между собой внутри отдельных корковых зон. Колонки - последовательность так называемых детекторов элементарный образов, обеспечивающих распознавание этих образов, таких, например, как простейшие геометрические фигуры, на основе которых следующие ряды в колонке, распознают более сложные элементы. Принцип действия таких структур моделируется персептронами.

При рождении животное не способно различать объекты, хотя способно реагировать, например, на яркий свет, так как глаза у котенка устроены так же, как и у взрослой кошки, есть связи, передающие сигнал от светочувствительных клеток к зрительной коре, но структура этих связей еще не такая, как у кошки. После рождения, та часть коры головного мозга, которая отвечает за зрительное и другие типы восприятия претерпевает изменения. От глаз, светочувствительных клеток идут цепи нейронов к структуре, называемой боковым коленчатым телом, от них сигналы поступают к зрительной коре противоположной части головного мозга. Сигналы, поступающие в мозг, обрабатываются на каждой стадии поступления, то есть если в самом глазном яблоке миллионы рецепторов, то в боковом коленчатом теле на порядок меньше нервных связей, соответственно каждый нейрон получает сигнал от нескольких рецепторов. То, как формируется распознавание объектов в зрительной коре, было изучено на котятах. У новорожденного котенка, зрительные нервные связи перекрываются, но по мере накопления зрительного опыта оказывается, что глаза посылают сигналы в не перекрывающиеся участки коры, то есть остаются только те чередующиеся связи, которые идут только к одному глазу отдельно. Эти структуры называются колонками глазодоминантности. На рисунке 6 они показаны на примере макаки. Они видны, потому что макаке ввели в глаз радиоактивное вещество, которое распространилось только в тех клетках коры, которые отвечают за зрительное восприятие, то есть имеют нервные связи с этим глазом.

Рисунок 6 - Колонки глазодоминантности в стриарной коре макаки: такие колонки формируются в результате конкуренции потоков нервных импульсов от левого и правого глаза.

Исследование того, как сигнал с сетчатки глаза последовательно передается в структуры мозга и как он обрабатывается в каждой из них, что приводит в конечном итоге к восприятию изображения, провели лауреаты Нобелевской премии Дэвид Хьюбел и ТорстенВизел. Они провели серию экспериментов по так называемой монокулярной депривации у котят. Один глаз у новорожденного котенка закрывали на несколько недель. Сигналы от этого глаза поступали в кору. Было показано, что соответствующие этому глазу колонки глазодоминантности были очень узкими, в то время как от другого - очень широкими. Таким образом, тот глаз, который был закрыт, представлен в коре головного мозга небольшим числом нервных связей. Если через месяц глаз открыть, то новые нервные связи уже не образуются, хотя глаз и нервные структуры не повреждены. Это говорит о существовании сензитивного (чувствительного) периода, когда клетки компетентны и способны образовывать нервные связи, соответствующие получаемому опыту. После этого периода такие нервные связи не образуются. До того, как были проведены эксперименты с котятами, когда врачи лечили врожденную катаракту (помутнение хрусталика) у детей, операцию откладывали на более поздний возраст, когда ребенок легче перенесет операцию. В результате после операции зрение не восстанавливалось. После проведения опытов с котятами стало ясно почему - у детей проходил сензитивный период, когда еще был смысл проводить операцию. Если котятам в течение сензитивного периода закрывать глаза по очереди, то у котят не формировалось бинокулярное зрение, то есть они видели, но не могли оценить перспективу.

Есть концепция, основанная на ряде проведенных опытов, что процесс образования колонок глаза доминантности является конкурентным, идет конкуренция потоков сигналов от левого и правого глаза. Так же конкурентный характер носит формирование связей в других участках коры, принимающих сигналы от других рецепторов. Представление о конкурентном формировании нервных структур мозга разработана Джеральдом Эдельманом (лауреат Нобелевской премии за серию работ по структуре антител). Эдельман показал, что при поступлении сигналов между нейронами, которые активируются одновременно, образуются нервные связи. Они образуют группы нейронов, которые на следующем этапе обучения животного, образуют группы более высокого порядка и так далее.

Рисунок 7 - Схема различных типов связей в группах нейронов.

Таким образом, в результате приобретения жизненного опыта изначально одинаковые нейроны делятся на группы (рисунок 7), которые взаимодействуют и работают вместе при поступлении какого-либо сигнала. Например, если одна группа нейронов отвечает за вкус, другая - за цвет, третья - за запах, четвертая - за форму, то при возникновении связей между этими группами можно создать целостное представление o яблоке. На каждом этапе образование нервных связей между группами нейронов идет за счет конкуренции, то есть если сигналы не поступают, то нервные связи отмирают, и наоборот. Свою концепцию Эдельман назвал нейро-дарвинизмом, так как процесс конкурентного отбора нервных связей очень похож на естественный отбор, происходящий в процессе эволюции и образования видов.

Следующая серия экспериментов была проведена с совами Э. Кнудсеном. У сов очень хорошо развиты зрительная и слуховая системы. На совенка надевали призматические очки, в которых все образы смещались на двадцать градусов в сторону. Происходило рассогласование между слуховыми и зрительными сигналами. Через некоторое время после того, как зрительная кора сделала пересчет на двадцать градусов назад, слуховая система подстроилась под зрительную, и совенок без проблем ловил мышей. Но это происходило только в том случае, если совенку было не больше 70 дней. Если после этого очки снять, то слуховая кора может опять подстроиться под зрительную, но только если совенку не больше 200 дней. Однако если совенка держать в вольере, где много других сов, сензитивный период увеличивался, они больше времени были способны к обучению. Из этих экспериментов был сделан вывод: богатая сенсорная среда продлевает сензитивный период.

Похожие опыты проводились и на крысах. Оказывалось, что у крыс, у которых была интересная, богатая среда, в коре сформировано больше нервных связей, у них более разветвленные дендриты на аксонах, на нейронах больше синапсов. Уже давно известно, что с младенчества ребенку надо давать много разных игрушек, погремушек, ярких картинок, чтобы он тренировал тактильные, зрительные и слуховые системы восприятия, у таких детей в дальнейшем лучше развиваются интеллектуальные способности.

В следующей серии экспериментов котят помещали в так называемую вертикальную среду (котята сидели в темноте, и свет зажигали ненадолго, при этом в пустом помещении имелись только вертикальные полоски на стенах). По окончании сензитивного периода их помещали в обычную среду. Оказалось, что такие котята не видят горизонтальные предметы, то есть если швабра стоит, то котенок может ее обойти, если она лежит, то он на нее натыкается. Это происходит потому, что в коре не образовались связи, реагирующие на горизонтальные предметы. То есть сигнал, поступивший через глаза и далее через боковое коленчатое тело, просто не может быть обработан в коре, он не распознается. Этот пример говорит о том, что животное, в частности человек, который в сензитивный период (до 3-5 лет) не получил богатый сенсорный опыт, будет ограничен в развитии своих интеллектуальных способностей. Пример - дети-Маугли, которых находили в возрасте 5-7 лет, не способных уже научиться говорить.

Высшим отделом ЦНС является кора большого мозга (кора больших полушарий). Она обеспечивает совершенную организацию поведения животных на основе врожденных и приобретенных в онтогенезе функций.

В коре головного мозга выделяют: древнюю, старую и новую кору. Древняя и старая кора объединяются с некоторыми близлежащими ядрами и образуют лимбическую систему. Толщина новой коры - 3 мм, включает много извилин, площадь новой коры 2500 см 2 , 3 вида структур коры головного мозга: нервные клетки, отростки нервных клеток, нейроглия.

В составе коры головного мозга - различные по строению нейроны - звездчатые, большие и малые пирамидные, веретенообразные, корзинчатые и другие.

В функциональном отношении все нейроны подразделяются на:

1. афферентные (звездчатые клетки) - к ним идут импульсы от специфических путей и возникают специфические ощущения. Они передают импульсы к вставочным и эфферентным нейронам. Группа полисенсорных нейронов - получает импульсы от ассоциативных ядер зрительных бугров;

2. эфферентные нейроны (большие пирамидные клетки) - импульсы от них идут на периферию и обеспечивают определенный вид деятельности;

3. вставочные нейроны (малые пирамидные, веретенообразные и другие). Вставочные нейроны могут быть возбуждающими и тормозными (большие и малые корзинчатые нейроны, нейроны с кистеобразными аксонами, канделяброобразные нейроны).

Функции отростков нервных клеток:

1. обеспечивают связь в пределах коры головного мозга между выше- и нижележащими клетками;

2. обеспечивают связь в пределах одного полушария коры головного мозга;

3. комиссуральные - выходят из коры головного мозга, проходят через комиссуру и идут в кору головного мозга противоположного полушария;

4. выходят из коры головного мозга и идут в нисходящем направлении, образуя пирамидные и экстрапирамидные пути.

Высшим отделом ЦНС является кора больших полушарий, ее площадь составляет 2200 см2.

Кора больших полушарий имеет пяти-, шестислойное строение. Нейроны представлены сенсорными, моторными (клетками Бетца), интернейронами (тормозными и возбуждающими нейронами).

Кора полушарий построена по колончатому принципу. Колонки – функциональные единицы коры, делятся на микромодули, которые имеют однородные нейроны.

По определению И. П. Павлова, кора больших полушарий – главный распорядитель и распределитель функций организма.

Основные функции коры больших полушарий:

1) интеграция (мышление, сознание, речь);

2) обеспечение связи организма с внешней средой, приспособление его к ее изменениям;

3) уточнение взаимодействия между организмом и системами внутри организма;

4) координация движений (возможность осуществлять произвольные движения, делать непроизвольные движения более точными, осуществлять двигательные задачи).

Эти функции обеспечиваются корригирующими, запускающими, интегративными механизмами.

И. П. Павлов, создавая учение об анализаторах, выделял три отдела: периферический (рецепторный), проводниковый (трех-нейронный путь передачи импульса с рецепторов), мозговой (определенные области коры больших полушарий, где происходит переработка нервного импульса, который приобретает новое качество). Мозговой отдел состоит из ядер анализатора и рассеянных элементов.

Согласно современным представлениям о локализации функций при прохождении импульса в коре головного мозга возникают три типа поля.

1. Первичная проекционная зона лежит в области центрального отдела ядер-анализаторов, где впервые появился электрический ответ (вызванный потенциал), нарушения в области центральных ядер ведут к нарушению ощущений.

2. Вторичная зона лежит в окружении ядра, не связана с рецепторами, по вставочным нейронам импульс идет из первичной проекционной зоны. Здесь устанавливается взаимосвязь между явлениями и их качествами, нарушения ведут к нарушению восприятий (обобщенных отражений).

3. Третичная (ассоциативная) зона имеет мультисенсорные нейроны. Информация переработана до значимой. Система способна к пластической перестройке, длительному хранению следов сенсорного действия. При нарушении страдают форма абстрактного отражения действительности, речь, целенаправленное поведение.

Совместная работа больших полушарий и их асимметрия.

Для совместной работы полушарий имеются морфологические предпосылки. Мозолистое тело осуществляет горизонтальную связь с подкорковыми образованиями и ретикулярной формацией ствола мозга. Таким образом осуществляется содружественная работа полушарий и реципрокная иннервация при совместной работе.

Функциональная асимметрия. В левом полушарии доминируют речевые, двигательные, зрительные и слуховые функции. Мыслительный тип нервной системы является левополушарным, а художественный – правополушарным.

Сенсорные зоны - это функциональные зоны коры головного мозга, которые через восходящие нервные пути получают сенсорную информацию от большинства рецепторов тела.

Первичные сенсорные и моторные зоны занимают менее 10% поверхности коры головного мозга и обеспечивают наиболее простые сенсорные и двигательные функции.

Ассоциативные зоны - это функциональные зоны коры головного мозга. Они связывают вновь поступающую сенсорную информацию с полученой ранее и хранящейся в блоках памяти, а также сравнивают между собой информацию, получаемую от разных рецепторов. Сенсорные сигналы интерпретируются, осмысливаются и при необходимости используются для определения наиболее подходящих ответных реакций, которые выбираются в ассоциативной зоне и передаются в связанную с ней двигательную зону. Таким образом, ассоциативные зоны участвуют в процессах запоминания, учения и мышления, и результаты их деятельности составляют то, что обычно называют интеллектом.

Отдельные крупные ассоциативные области расположены в коре рядом с соответствующимисенсорными зонами. Например, зрительная ассоциативная зона расположена в затылочной зоненепосредственно впереди сенсорной зрительной зоны и осуществляет описанные вышеассоциативные функции, связанные со зрительными ощущениями. Например, звуковая ассоциативная зона анализирует звуки, разделяя их на категории, а затем передает сигналы в более специализированные зоны, такие как речевая ассоциативная зона, где воспринимается смысл услышанных слов.

Двигательные зоны - это функциональные зоны коры головного мозга, посылающие двигательные импульсы к произвольным мышцам по нисходящим путям, которые начинаются в белом веществе больших полушарий.

Цитоархитектонические поля Бродмана. Окрашенные зоны :
а) Моторная (красная) :
4 - первичная моторная кора
6 - на медиальной поверхности, дополнительная моторная зона
6 - на латеральной поверхности, премоторная кора
б) Сенсорная (голубая) :
3/1/2 - первичная соматосенсорная кора
40 - вторичная соматосенсорная кора
17 - первичная зрительная кора 18,
19 - ассоциативная зрительная кора
41, 42 - первичная слуховая кора*
22 - ассоциативная слуховая кора
(*Первичную слуховую кору не всегда можно увидеть сбоку, так как она полностью расположена на верхней поверхности верхней височной извилины.)

а) Соматосенсорная кора :

1. Отделы . Соматосенсорная, или соматоэстетическая, кора занимает всю постцентральную извилину. Части тела противоположной стороны представлены инвертированными (за исключением лица), а кисти рук, губы и язык представлены непропорционально большими. Представленные на рисунке ниже уже известные Вам гомункулы лишь схематически изображают расположение различных частей тела без учета обширных участков, перекрывающих друг друга.

На вертикальном срезе соматосенсорная кора разделена на поля 3, 1 и 2. Таламо-корковые волокна (от вентральных задних медиального и латерального ядер) подходят преимущественно к полю 3 (разделенному на более мелкое поле За и более крупное поле 3б) и в меньшей степени - к полям 1 и 2. Происходит распределение информация от кожных рецепторов, и быстро проводящие волокна направляются преимущественно к полю 1; к более сложно организованному полю 2 приходят импульсы от кожных и других рецепторов. Размер и сложность организации рецепторного поля прогрессивно увеличиваются от 3б до 1. Поля 3 (За иногда включают в состав моторной коры), 1 и 2 рассматривают как первичную соматосенсорную кору (SI), однако поле 3б больше «заслуживает» определение первичный. Нейроны сенсорной коры обладают постоянно изменяющимися функциональными свойствами и не просто производят извлечение соответствующей сенсорной информации, а систематизируют ее в зависимости от контекста или ситуации. Подобная контекстуальная обработка обусловливает адаптирующееся целенаправленное поведение; многократная обработка - основа обучения.

(А) Рисунок (адаптирован из Penfield и Rasmussen), изображающий перевернутого «двигательного» гомункула в левой прецентральной извилине, за исключением лица. Зоны, перекрывающие друг друга, не показаны.
(Б) Рисунок (адаптирован из Penfield и Rasmussen), изображающий перевернутого «сенсорного» гомункула в левой постцентральной извилине, за исключением лица. Зоны, перекрывающие друг друга, не показаны.
(В) Первичная двигательная кора (красная) и первичная соматосенсорная кора (синяя), вид сверху. Относительно более крупные моторные и сенсорные области левого полушария характерны для правшей.

Сенсорная нейронная цепочка, позволяющая идентифицировать ключ только с помощью ощупывания.
(А) Закодированная сенсорная информация от правой кисти входит в спинной мозг и затем направляется по чувствительным нейронам второго порядка (противоположной стороны)
в медиальном отделе левого заднего канатика в составе медиального лемнискового пути в верхний отдел ствола .
(Б) Зона, отвечающая за кисть в вентральном заднем латеральном ядре таламуса (ВЗЛЯ), содержит тела третичных чувствительных нейронов.
(В) Нейроны третьего порядка посылают волокна к зонам 3, 1 (опосредованно) и 2 соматосенсорной коры.
(Г) Корковый отдел «одного» пальца (КООП).
(Д) Корковый отдел нескольких пальцев (КОНП).
(Е) Левая теменная доля (обведенная область обозначает зону кисти), вид снаружи.
К зоне 7 подходят короткие ассоциативные волокна от зон 1, 2 и 5; в ней происходит объединение информации от кожи, мышечных веретен и суставных капсул.
Взаимосвязи с хранилищем тактильной информации здесь и в зоне 5 позволяют создать образ ключа без помощи зрения.

2. Афферентные волокна . Помимо таламических афферентных волокон от вентрального заднего ядра, к соматосенсорной коре подходят также комиссуральные волокна от противоположной соматосенсорной коры через мозолистое тело и короткие ассоциативные волокна от прилежащей первичной моторной коры. Множество волокон от моторной коры служат коллатералями корково-спинномозговых волокон, идущих к переднему рогу спинного мозга, и участвуют в создании чувства веса при подъеме объектов (потерю этого чувства называют барагнозией).

Поражение соматосенсорной коры часто возникает при окклюзии ветви средней мозговой артерии, кровоснабжающей сенсорную кору. Корковый тип потери чувствительности в этом случае проявляется ослаблением чувствительности на противоположной стороне тела, особенно на предплечье и кисти (проявляющимся повышением порога возбудимости, ослаблением дискриминационного чувства, нарушением вибрационного чувства и чувства положения), а также нарушением распознавания более сложных видов чувствительности, несмотря на сохранность болевой, температурной и даже вибрационной чувствительности. Поражение может проявляться невозможностью распознавания знакомых объектов при помещении их в руку (астереогноз), невозможностью распознавать фигуры и цифры, рисуемые на руке (аграфестезия), или неспособностью опознать одновременно два тактильных стимула, приложенных к противоположным частям тела (экстинкция). Потерю способности распознавать размер и форму объектов в результате поражения на уровне между чувствительными рецепторами и корой обозначают термином стереоанестезия.

Сложные неврологические нарушения при повреждении теменной доли, обычно недоминантного полушария (чаще правого), обозначают общим термином агнозии (тактильная агнозия - неспособность распознать форму объекта при его ощупывании, анозогнозия-отрицание болезни или неврологических нарушений, аутопагнозия-неспособность к определению, ориентированию и распознаванию собственных частей тела). Повреждение теменной доли (чаще левой) может, кроме того, приводить к апраксии-невозможности совершения целенаправленных движений или правильного использования объекта, несмотря на сохранную моторику и осознанное восприятие.

3. Эфферентные волокна . К эфферентным волокнам соматосенсорной коры относят ассоциативные, комиссуральные и проекционные волокна. Ассоциативные волокна направляются к моторной коре на той же стороне к полю 5 и полю 40 (надкраевой извилине). Комиссуральные волокна проходят к соматосенсорной коре противоположных полушарий. Проекционные волокна опускаются в заднем отделе пирамидного пути и оканчиваются на вставочных нейронах сенсорных релейных ядер (вентральное заднее ядро таламуса той же стороны), а также проходят в заднем канатике к заднему рогу спинного мозга на противоположной стороне. Передача чувствительной информации по спинно-таламическому проводящему пути может ингибироваться (тормозными вставочными нейронами) при интенсивных физических нагрузках, тогда как проведение через задний канатик (в составе медиального лемнискового пути) может усиливаться (возбуждающими вставочными нейронами) при исследовательской активности, например при пальпации рельефной поверхности.

б) Ассоциативная соматосенсорная кора (поле 5) . Этим термином обозначают поле 5, расположенное сразу за соматосенсорной корой. Активация большей части этой области происходит при совершении хватательных движений противоположной кистью под контролем зрения (дорсальный зрительный путь описан ниже).

в) Верхняя теменная долька (поле 7) . Верхняя теменная долька функционально соответствует полю 7. Нижний отдел поля 7 получает информацию от полей 1, 2 и 5. После получения тактильной и проприоцептивной информации от кожи, мышц и суставов поле 7 активирует собственную «память», осуществляющую распознавание объектов, взятых в (противоположную) руку, позволяя, таким образом, идентифицировать объект без помощи зрения.
Верхнюю часть поля 7 составляют клетки зрительного проводящего пути, отвечающего на вопрос «Где?».

г) Нижняя теменная долька (поля 39 и 40) . Нижняя теменная долька образована полями 39 (угловая извилина) и 40 (надкраевая извилина). Оба поля отвечают за речь - функцию преимущественно левого полушария, описанную в отдельной статье на сайте; нарушение речи, вызванное поражением мозга, носит название афазия. (Поражение правого полушария может приводить к развитию неспособности понимания или использования эмоций при устной речи - апрозодии.)

д) Межтеменная кора . Повышенная активация коры в стенках межтеменной борозды возникает при выполнении задач, требующих зрительно-двигательной координации (например, при приближении и захвате объектов, идентифицированных полем зрения противоположной стороны, с последующим зрительным и тактильным пространственным анализом). К этой зоне относят также теменное глазодвигательное поле.

е) Вторичная соматосенсорная кора . На медиальной поверхности теменной покрышки островка расположена небольшая вторичная соматосенсорная кора (SII). Она получает ноцицептивные пути от таламуса и ярко светится на ПЭТ-снимках головного мозга при периферической болевой стимуляции. SII, вероятно, действует совместно с SI при обработке дискриминационной чувствительности или локализации болезненного участка.

Пластичность соматосенсорной коры. Можно очень точно выделить зоны отдельных пальцев кисти в соматосенсорной коре обезьян посредством записи электрических ответов колонн кортикальных клеток на тактильную стимуляцию поочередно каждого пальца. Эти пальцевые карты могут быть другими при оценке периферической чувствительности, на что указывают следующие данные.

Срединный нерв иннервирует ладонную поверхность латеральных трех с половиной пальцев кисти, а лучевой нерв иннервирует их тыльные поверхности. При повреждении срединного нерва увеличивается зона представления в коре тыльной поверхности кисти, захватывая зону ладонной чувствительности. Расширение зоны начинается через несколько часов и прогрессивно увеличивается в течение нескольких недель. При восстановлении функции срединного нерва, кортикальная карта возвращается к норме.

При денервации среднего пальца соответствующая корковая зона в течение нескольких часов не отвечает на стимуляцию, а затем прогрессивно (в течение нескольких недель) замещается зонами II и IV пальцев.

При постоянной стимуляции кожи подушечки пальца (например, при соприкосновении с вращающимся диском для приготовления гранул пищи) представление этого пальца в коре может увеличиваться в два раза в течение нескольких недель, возвращаясь к норме после прекращения эксперимента.

Эти исследования показывают, что соматосенсорные карты обладают пластичностью и изменяются при нарушении периферической иннервации. Чисто анатомический подход (например, разрастание нервных волокон в центральной или периферической нервной системе) не позволяет объяснить ранние изменения, развивающиеся в течение нескольких часов: наоборот, их следует рассматривать как основу сенсорной конкуренции.

ж) Сенсорная конкуренция . В сенсорных картах, созданных на уровне задних рогов, задних канатиков, таламуса и соматосенсорной коры, выявлены признаки наложения (анатомического перекрытия). Например, таламо-корковые соматосенсорные зоны III пальца накладываются на зоны II и IV пальцев. В зоне наложения корковые колонны получают информацию от двух соседних пальцев. Вставочные корковые нейроны могут тормозить слабо возбужденные периферические колонны. В эксперименте (например, на кошках) число колонн, отвечающих на направленную таламо-корковую стимуляцию, может быть увеличено местным воздействием антагонистов ГАМК (бикукуллин), подавляющих периферическое торможение. Результат отсутствия периферического сенсорного поля может быть различным.

Если одна группа таламо-корковых нейронов перестает возбуждаться в результате потери сенсорной стимуляции, она больше не подвергается периферическому торможению, и корковые колонны на ее территории «захватываются» соседними, активными группами нейронов. В период расширения синаптические связи между клетками подвергаются как кратковременным, так и долговременным изменениям, что отражает процесс обучения.

На соматосенсорной карте тела человека пальцы расположены рядом с лицом. В нескольких документально подтвержденных случаях ампутации верхней конечности у пациентов впоследствии возникало ощущение «фантомного пальца» при прикосновении предметом к лицу на стороне ампутации (например, гребешком, зажатым другой рукой). Это ложное восприятие может появляться в течение двух недель после ампутации. Его можно объяснить прекращением предсуществующего наложения таламо-корковых нейронов.

з) Зрительная кора (поля 17, 18, 19) . К зрительной коре относят первичную зрительную кору (поле 17) и ассоциативную зрительную кору.

1. Первичная зрительная кора (поле 17) . Первичная зрительная кора - место окончания коленчато-шпорного тракта, через который передается информация от ипсилатеральных половин обеих сетчаток и, следовательно, от зрительного поля противоположного глаза. Этот миелинизированный путь образует в первичной зрительной коре бледные зрительные полоски (линии Геннари) перед созданием контактов с шиповатыми зернистыми клетками в высокозернистом слое IV. Зрительные полоски (впервые обнаруженные студентом-медиком Франческо Дженнари в 1775 г.) дали альтернативное название для поля 17 - полосатая кора.

Шиповатые зернистые клетки находятся в глазных доминантных колоннах, названных так, поскольку к чередующимся колоннам попеременно подходят импульсы от левого и правого глаз. Если можно было бы отдельно промаркировать волокна от каждого глаза и посмотреть на зрительную кору снаружи, эти чередующиеся колонны образовывали бы пучки в форме витков (наподобие отпечатков пальцев), где каждый из пучков отвечал бы на стимуляцию только одного из глаз. Коленчато-шпорный тракт представлен в коре таким образом, что соответствующие точки от двух сетчаток расположены в соседних колоннах на одной линии. Такое расположение идеально подходит для бинокулярного зрения, так как серия этих колонн образует модули, в краях которых происходит обработка информации от обоих глаз.

Недифференцированные импульсы от латерального коленчатого ядра «преобразуются» в ряд свойств в слое VI первичной зрительной коры. Этот процесс происходит благодаря распределению нейронов слоя VI в функциональные колонны. Взаимосвязи между этими нейронами, детально показанные на рисунке ниже, обеспечивают определение контуров предметов, их размер, направление движения и направленность зрительных раздражителей. Комплексная обработка происходит путем дальнейших корковых взаимодействий.

Представление избирательного действия нейронов первичной зрительной коры (V1), получающей информацию от латерального коленчатого тела.
Запись нейрональной активности взрослой кошки (слева) показывает высокую избирательность для специфических ориентаций стимулов (показаны наклоном линий) и различную степень доминирования противоположного (красный) и ипсилатерального (зеленый) глаз с множеством клеток, регулирующих деятельность обоих глаз.
Как ориентация, так и глазодоминирование (нейроны, в большей степени отвечающие на стимуляцию от одного глаза, чем от другого) распределены по колоннам. В колоннах, реагирующих на определенную ориентацию стимула, участвуют все клеточные слои, тогда как глазодоминирование происходит преимущественно в слое 4, где большое число клеток отвечает за монокулярное зрение. Поле V1 у мыши (справа) не имеет колончатого строения для ориентации или глазодоминирования.
Однако все же имеется высокая избирательность нейронов к ориентации, а также в некоторой степени отмечено глазодоминирование, но со смещением к противоположному глазу.

2. Пластичность первичной зрительной коры . Базовая схема и соотношение глазных доминантных колонок закладывается и устанавливается еще до рождения и сохраняется у животных, обитающих в полной темноте. При развитии в детстве слепоты на один глаз соответствующие корковые колонны остаются небольшими, а размеры корковых колонн видящего глаза увеличиваются.

3. Ассоциативная зрительная кора (поля 18 и 19) . Ассоциативная зрительная кора представлена зонами 18 и 19, имеющими также общее название перистриарная, или экстрастриарная, кора. К ней подходят афферентные волокна преимущественно от поля 17, а также небольшое количество прямых таламических волокон от подушки таламуса. Клеточные колонны отвечают за обработку отдельных признаков. Часть колонн обрабатывает геометрические формы, часть отвечает за обработку цвета, другая часть - за бинокулярное (пространственное) зрение, а некоторые колонны - за более сложные задачи (распознавание лиц).

Большое количество перистриальных колонн имеют крупные рецепторные поля. Некоторые из них захватывают физиологическое слепое пятно (головку зрительного нерва) и могут отвечать за «маскирование» слепого пятна при монокулярном зрении.

Волокна, идущие от подушки таламуса к ассоциативной зрительной коре, считают частью проводящего пути, принимающего участие в «слепозрении» (остаточная обработка зрительной информации после разрушения первичной зрительной коры). Это удивительное состояние наблюдают у пациентов после тромбоза шпорной ветви задней мозговой артерии. Несмотря на полное отсутствие противоположного зрительного поля, эти пациенты, тем не менее, способны следить за движущимся пучком света без его восприятия, только лишь по «ощущению» его присутствия. Истинный проводящий путь остается неустановленным; к вероятным путям относят прохождение зрительных волокон через медиальный корешок зрительного тракта или верхний холмик, или от подушки таламуса к ассоциативной зрительной коре, или корковый путь от латерального коленчатого тела.

Наиболее функционально сложные модули зрительной ассоциативной коры расположены в латеральном и медиальном отделах поля 19. Латеральную группу модулей неформально относят к дорсальному «Где?» зрительному проводящему пути. Медиальная группа принадлежит к вентральному проводящему пути, отвечающему на вопрос «Что?»; оба проводящих пути функционируют одновременно, их не следует рассматривать отдельно друг от друга.

4. . На основании записей электрической активности у испуганных обезьян и при ПЭТ-исследовании у людей-добровольцев было установлено, что латеральная часть поля 19 отвечает преимущественно за регистрацию движений, происходящих в противоположной половине поля зрения. Основная часть волокон от этого поля направляется к полю 7, обозначаемому клиницистами как задняя теменная кора. Помимо регистрации движений, поле 7 отвечает также за стереоскопическое (пространственное) зрение, которое вместе с пространственным чувством позволяет определять положение объектов относительно друг друга.

Поле 7 получает волокна от подушки таламуса, участвующие в «слепозрении», и взаимодействует через верхний продольный пучок с ипсилатеральным фронтальным глазодвигательным полем и премоторной корой.

Активация клеточных колонн поля 7 у обезьян происходит, когда важный объект (например, фрукт) появляется в противоположной половине зрительного поля. Через ассоциативные волокна возбужденные клеточные колонны повышают частоту фоновой активности колонн во фронтальном глазодвигательном поле и премоторной коре, но без инициации движения. Этот эффект называют скрытым вниманием, или скрытой ориентацией. Внимание (ориентация) становится открытым, когда животное отвечает саккадическими (высокочастотными содружественными движениями глаз) и хватательным движением в направлении объекта (или без него). При поражении поля 7 двигательные реакции на важные объекты возникают с опозданием, и хватательные движения противоположной руки становятся неточными.

При ПЭТ-исследовании у людей-добровольцев было установлено повышение коркового метаболизма в поле 7 в ответ на движение объекта в противоположной половине зрительного поля. При движении противоположной руки к объекту одновременно возбуждаются поля 5 и 7. У людей (как и у обезьян) поражение поля 7 сопровождается неуклюжими, неточными движениями в противоположном зрительном поле. Комплекс «Где?» является также комплексом «Как?», поскольку пространственно-зрительная информация используется двигательной системой для создания направленных движений.

При появлении в поле зрения объекта, представляющего особый интерес, у добровольцев активируются все дополнительные зоны коры. Дорсолатеральная префронтальная кора (ДЛПФК, ориентировочно соответствует полю 46 по Бродману) - важная зона принятия решений, особенно решения о приближении или отступлении, показана на рисунке ниже и также упомянута ниже. На отдельном рисунке показан участок коры передней поясной извилины. Эта область подробно рассмотрена в отдельной статье на сайте, но упомянута здесь в связи с тем, что ее возбуждение дорсолатеральной корой возникает, когда человек уделяет внимание зрительной задаче.

Латеральная поверхность правого полушария, показан ход зрительного «Где?» проводящего пути от зрительной коры к теменной и лобной долям.
Звездочкой указана область, отвечающая за обнаружение движений в левом зрительном поле.
Активность правого фронтального глазодвигательного поля облегчает саккадические движения к левому зрительному полю.

5. . Вентральный зрительный проводящий путь соединяется с переднемедиальным отделом поля 19, расположенным преимущественно в веретеновидной извилине - части затылочно-височной извилины. Считают, что эта область участвует в распознавании трех типов зрительных признаков (нейроны этой зоны в дальнейшем обрабатывают данные признаки в зависимости от когнитивных и поведенческих аспектов), указанных на рисунке ниже.

В относительно латеральном отделе расположены модули, определяющие форму всех типов объектов, включая форму букв. Это центр общей (категориальной/классической) идентификации объектов (например, собаки как таковой, без уточнения).

В среднем отделе расположены модули, специфическая функция которых заключается в распознавании человеческих лиц.

В относительно медиальном отделе находится отдел распознавания цвета, необходимый для определения всех цветов, кроме черного и белого. Ахроматопсия (цветовая слепота может развиться при поражении любого отдела зрительного проводящего пути) может возникать вследствие стойкого снижения артериального давления в обеих задних мозговых артериях, вызванного, например, эмболией в верхушку основного ствола базилярной артерии, сопровождающейся развитием инфаркта мозга. Такие пациенты видят мир черно-белым (в оттенках серого).

Распознавание отдельных объектов и лиц - функция переднего отдела «Что?» зрительного проводящего пути в нижней височной извилине (поле 20) и коре полюса височной доли (поле 38). Обе эти области активируются, например, при распознавании лица Марии или моей собаки. Неспособность к распознаванию лиц (тип агнозии, называемый прозопагнозией) считают частым и тревожным признаком болезни Альцгеймера, когда пациент прекращает узнавать лица членов семьи, несмотря на сохранение способности к распознаванию общих объектов.

Угрожающие взгляды или лица приводят к возбуждению зонами 20 и 38 миндалевидного тела, особенно в правом полушарии; правое миндалевидное тело, в свою очередь, возбуждает отвечающую за страх правую орбитофронтальную кору, выделенную сиреневым цветом на рисунке ниже.

Как происходит активация зрительной ассоциативной коры, например, при принятии решения найти яблоко в корзине с фруктами или определенное слово на странице текста? При ПЭТ-исследовании активация лобной доли происходила во всех случаях, когда для решения задачи требовались руки. При решении зрительной задачи, связанной с обработкой цвета и формы, особенно активна ДЛПФК. При зрительном поиске роль лобной коры сводится к активации зрительной памяти в ассоциативной зрительной коре и высвобождению соответствующих образов в момент поиска. Происходит также возбуждение переднего отдела поясной коры. Помимо поступления информации от первичной к ассоциативной зрительной коре по дорсальному и вентральному проводящим путям, имеется также «нисходящий» путь, опосредующий осознанное восприятие и поведенческие реакции (например, внимание и ожидание результата).

Этот путь участвует в обработке зрительной информации на ранних этапах, что приводит к стабилизации зрительной картины (внутренней модели внешнего мира, сохраняющейся благодаря обработке вестибулярной, соматосенсорной и зрительной информации), несмотря на постоянные движения глаз, а также облегчает восприятие зрительной картины и придает различные смыслы в зависимости от модели поведения.

(А) Правое полушарие, вид с медиальной стороны, показан зрительный «Что?» проводящий путь.
Звездочкой отмечена область зрительной идентификации в веретеновидной извилине на нижней поверхности.
Вентральная область 19 увеличена на рис. (Б).
ДМЗ - дополнительная моторная зона.

6. Терминология V1-V5 . Специалисты в области исследования зрения используют при обработке корковой зрительной информации следующие обозначения.
V1 соответствует полю 17 по Бродману.
V2 и V3 соответствуют полям Бродмана 18 и 19 соответственно.
V4 включает три группы идентификационных модулей в веретеновидной извилине.
V5 обозначает модули регистрации движений в латеральной затылочной коре (переднелатеральный отдел поля 19 по Бродману) - зрительный путь «Где?».

и) Слуховая кора (поля 41,42 и 22) . Первичная слуховая кора расположена в передней поперечной височной извилине Гешля, описанной в отдельной статье на сайте. Извилина Гешля соответствует полям 41 и 42 на верхней поверхности верхней височной извилины; большая часть информации от медиального коленчатого тела направляется к полю 41. Колончатая организация коры предположительно представлена в виде одночастотных полос, т.е. каждая из полос соответствует определенной частоте тона. Высокие частоты активируют латеральные полосы в извилине Гешля, а низкие частоты - медиальные полосы. В связи с неполным перекрестом центральных слуховых путей в стволе мозга (глава 20) каждое ухо имеет двустороннее представительство в коре. По данным исследований, первичная кора одинаково отвечает на монофоническую стимуляцию каждого слухового пути, однако кора противоположной стороны лучше отвечает на одновременную стимуляцию обоих слуховых путей.

Ассоциативная слуховая кора соответствует полю 22, обрабатывающему речь. Одновременная обработка зрительной и слуховой информации происходит в полимодальной коре, ограниченной верхней височной бороздой (соединение полей 21 и 22).

Удаление слуховой коры с одной стороны (например, при опухолевом процессе) не приводит к заметному ухудшению звуковосприятия. Единственный значительный дефект - потеря стереоакузии: при исследовании у пациента возникают трудности с определением локализации и расстояния от источника звука.

Кора больших полушарий головного мозга , слой серого вещества толщиной 1-5 мм, покрывающий полушария большого мозга млекопитающих животных и человека. Эта часть головного мозга, развившаяся на поздних этапах эволюции животного мира, играет исключительно важную роль в осуществлении психической, или высшей нервной деятельности, хотя эта деятельность является результатом работы мозга как единого целого. Благодаря двусторонним связям с нижележащими отделами нервной системы, кора может участвовать в регуляции и координации всех функций организма. У человека кора составляет в среднем 44% от объёма всего полушария в целом. Её поверхность достигает 1468-1670 см2.

Строение коры . Характерной особенностью строения коры является ориентированное, горизонтально-вертикальное распределение составляющих её нервных клеток по слоям и колонкам; таким образом, корковая структура отличается пространственно упорядоченным расположением функционирующих единиц и связей между ними. Пространство между телами и отростками нервных клеток коры заполнено нейроглией и сосудистой сетью (капиллярами). Нейроны коры подразделяются на 3 основных типа:

пирамидные (80-90% всех клеток коры),
звездчатые,
веретенообразные.

Основные функциональный элемент коры - афферентно-эфферентный (т. е. воспринимающий центростремительные и посылающий центробежные стимулы) длинноаксонный пирамидный нейрон . Звездчатые клетки отличаются слабым развитием дендритов и мощным развитием аксонов, которые не выходят за пределы поперечника коры и охватывают своими разветвлениями группы пирамидных клеток. Звездчатые клетки выполняют роль воспринимающих и синхронизирующих элементов, способных координировать (одновременно тормозить или возбуждать) пространственно близкие группы пирамидных нейронов. Корковый нейрон характеризуется сложным субмикроскопическим строением.

Различные по топографии участки коры отличаются плотностью расположения клеток, их величиной и другими характеристиками послойной и колончатой структуры. Все эти показатели определяют архитектуру коры, или её цитоархитектонику.

Наиболее крупные подразделения территории коры:

древняя (палеокортекс),
старая (архикортекс),
новая (неокортекс),
межуточная кора.

Поверхность новой коры у человека занимает 95,6%, старой 2,2%, древней 0,6%, межуточной 1,6%. Функции отдельных участков коры неодинаковы, хотя кора больших полушарий функционирует как едино целое. Отдельные области коры имеют разное функциональное значение. Однако строгой локализации функций в коре не существует. В опытах на животных после разрушения определенных участков коры спустя некоторое время соседние участки брали на себя функции разрушенного участка. Эта особенность связана с большой пластичностью клеток коры головного мозга. В кору больших полушарий поступают центростремительные импульсы от рецепторных образований. Каждому периферическому рецепторному аппарату соответствует в коре область, которую И.П. Павлов назвал корковым ядром анализатора сенсорными зонами коры больших полушарий .

Ядерная зона двигательного анализатора, куда проводится возбуждение от рецепторов суставов, скелетных мышц и сухожилий, расположена в переднецентральной и заднецентральной областях коры. Зона кожного анализатора, связанного с температурной, болевой и тактильной чувствительностью, занимает заднецентральную область (позади центральной борозды). Наибольшую площадь занимает корковое представительство рецепторов кисти рук, голосового аппарата и лица; наименьшую - туловища, бедра и голени. Ядерная зона зрительного анализатора находится в затылочной области. В височной области располагается корковая часть слухового анализатора. Вблизи от боковой борозды расположена ядерная зона вкусового анализатора. С сенсорными зонами взаимодействует моторная зона коры больших полушарий, при раздражении которой возникает движение. Эта область расположена кпереди от центральной борозды.

Ядерные зоны анализаторов представляют собой участки коры, в которых заканчивается основная масса проводящих путей анализаторов. За пределами ядерных зон расположены рассеянные элементы, куда поступают импульсы от тех же рецепторов, что и в ядро анализатора. Отдельные области коры имеют разное функциональное значение. Однако строгой локализации функций в коре не существует. В опытах на животных после разрушения определенных участков коры спустя некоторое время соседние участки брали на себя функции разрушенного участка. Эта особенность связана с большой пластичностью клеток коры головного мозга.

В кору больших полушарий поступают центростремительные импульсы от рецепторных образований. Каждому периферическому рецепторному аппарату соответствует в коре область, которую И.П. Павлов назвал корковым ядром анализатора . Области коры, где расположены корковые ядра анализаторов, называют сенсорными зонами коры больших полушарий. Ядерная зона двигательного анализатора , куда проводится возбуждение от рецепторов суставов, скелетных мышц и сухожилий, расположена в переднецентральной и заднецентральной областях коры. Зона кожного анализатора, связанного с температурной, болевой и тактильной чувствительностью, занимает заднецентральную область (позади центральной борозды). Наибольшую площадь занимает корковое представительство рецепторов кисти рук, голосового аппарата и лица; наименьшую - туловища, бедра и голени. Ядерная зона зрительного анализатора находится в затылочной области. В височной области располагается корковая часть слухового анализатора . Вблизи от боковой борозды расположена ядерная зона вкусового анализатора .

С сенсорными зонами взаимодействует моторная зона коры больших полушарий, при раздражении которой возникает движение. Эта область расположена кпереди от центральной борозды.

Новая кора (неокортекс) представляет собой слой серого вещества общей площадью 1500-2200 см 2 , покрывающий большие полушария конечного мозга. Она составляет около 40% массы головного мозга. В коре имеется около 14 млрд. нейронов и около 140 млрд. глиальных клеток. Кора головного мозга является филогенетически наиболее молодой нервной структурой. У человека она осуществляет высшую регуляцию функций организма и психофизиологические процессы, обеспечивающие различные формы поведения.

Структурно-функциональная характеристика коры

Кора больших полушарий состоит из шести горизонтальных слоев, расположенных в направлении с поверхности в глубь.

I. Молекулярный слой имеет очень мало клеток, но большое количество ветвящихся дендритов пирамидных клеток, формирующих сплетение, расположенное параллельно поверхности. На этих дендритах образуют синапсы афферентные волокна, приходящие от ассоциативных и неспецифических ядер таламуса.

II. Наружный зернистый слой составлен в основном звездчатыми и частично малыми пирамидными клетками. Волокна клеток этого слоя расположены преимущественно вдоль поверхности коры, образуя кортикокортикальные связи.

III. Наружный пирамидный слой состоит преимущественно из пирамидных клеток средней величины. Аксоны этих клеток, как и зернистые клетки II слоя, образуют кортикокортикальные ассоциативные связи.

IV. Внутренний зернистый слой по характеру клеток и расположению их волокон аналогичен наружному зернистому слою. На нейронах этого слоя образуют синаптические окончания афферентные волокна, идущие от нейронов специфических ядер таламуса и, следовательно, от рецепторов сенсорных систем.

V. Внутренний пирамидный слой образован средними и крупными пирамидными клетками, причем гигантские пирамидные клетки Беца расположены в двигательной коре. Аксоны этих клеток образуют эфферентные кортикоспинальные и кортикобульбарный двигательные пути.

VI. Слой полиморфных клеток образован преимущественно веретенообразными клетками, аксоны которых образуют кортикоталамические пути.

Афферентные и эфферентные связи коры

В слоях I и IV происходят восприятие и обработка поступающих в кору сигналов. Нейроны II и III слоев осуществляют кортикокортикальные ассоциативные связи. Покидающие кору эфферентные пути формируются преимущественно в V – VI слоях. Более детально деление коры на различные поля проведено на основе цитоархитектонических признаков (формы и расположения нейронов) К.Бродманом, который выделил 11 областей, включающих в себя 52 поля, многие из которых характеризуются функциональными и нейрохимическими особенностями. По Бродману лобная область включает 8, 9, 10, 11, 12, 44, 45, 46, 47 поля. В прецентральную область входят 4 и 6 поле, в постцентральную – 1, 2, 3, 43 поля. Теменная область включает в себя поля 5, 7, 39, 40, а затылочная 17 18 19. Височная область состоит из очень большого количества цитоархитектонических полей: 20, 21, 22, 36, 37, 38, 41, 42, 52.

Рис.1. Цитоархитектонические поля коры головного мозга человека (по К.Бродману): а – наружная поверхность полушария; б – внутренняя поверхность полушария.

Гистологические данные показывают, что элементарные нейронные цепи, участвующие в обработке информации, расположены перпендикулярно поверхности коры. В моторной и различных зонах сенсорной коры имеются нейронные колонки диаметром 0,5-1,0 мм, которые представляют собой функциональное объединение нейронов. Соседние нейронные колонки могут частично перекрываться, а также взаимодействовать друг с другом по механизму латерального торможения и осуществлять саморегуляцию по типу возвратного торможения.

В филогенезе роль коры большого мозга в анализе и регуляции функций организма и подчинение себе нижележащих отделов ЦНС возрастает. Этот процесс называется кортиколизацией функций.

Проблема локализации функций имеет три концепции:

· Принцип узкого локализационизма – все функции помещены в одну, отдельно взятую структуру.

· Концепция эквипотенциализма – различные корковые структуры функционально равноценны.

· Принцип многофункциональности корковых полей.

Свойство мультифункциональности позволяет данной структуре включаться в обеспечение различных форм деятельности, реализуя при этом основную, генетически присущую ей функцию. Степень мультифункциональности различных корковых структур неодинакова: например, в полях ассоциативной коры она выше, чем в первичных сенсорных полях, а в корковых структурах выше, чем в стволовых. В основе мультифункциональности лежит многоканальность поступления в кору мозга афферентного возбуждения, перекрытие афферентных возбуждений, особенно на таламическом и корковым уровнях, модулирующее влияние различных структур (неспецифического таламуса, базальных ганглиев) на корковые функции, взаимодействие корково-подкорковых и межкорковых путей проведения возбуждения.

Одним из наиболее крупных вариантов функционального разделения новой коры головного мозга является выделение в ней сенсорной, ассоциативной и двигательной областей.

Сенсорные области коры больших полушарий

Сенсорные области коры – это зоны, в которые проецируются сенсорные раздражители. Сенсорные области коры иначе называют: проекционной корой или корковыми отделами анализаторов. Они расположены преимущественно в теменной, височной и затылочной долях. Афферентные пути в сенсорную кору поступают преимущественно от специфических сенсорных ядер таламуса (вентральных, задних латерального и медиального). Сенсорная кора имеет хорошо выраженные II и IVслои и называется гранулярной .

Зоны сенсорной коры, раздражение или разрушение которых вызывает четкие и постоянные изменения чувствительности организма, называются первичными сенсорными областями . Они состоят преимущественно из мономодальных нейронов и формируют ощущения одного качества. В первичных сенсорных зонах обычно имеется четкое пространственное (топографическое) представительство частей тела, их рецепторных полей. Вокруг первичных сенсорных зон находятся менее локализованные вторичные сенсорные зоны , полимодальные нейроны которых отвечают на действие нескольких раздражителей.

Важнейшей сенсорной областью является теменная кора постцентральной извилины и соответствующая ей часть парацентральной дольки на медиальной поверхности полушарий (поля 1-3), которую обозначают как первичная соматосенсорная область (S I). Здесь имеется проекция кожной чувствительности противоположной стороны тела от тактильных, болевых, температурных рецепторов, интероцептивной чувствительности и чувствительности опорно-двигательного аппарата от мышечных, суставных и сухожильных рецепторов. Проекция участков тела в этой области характеризуется тем, что проекция головы и верхних отделов туловища расположена в нижнелатеральных участках постцентральной извилины, проекция нижней половины туловища и ног – в верхнемедиальных зонах извилины, проекция нижней части голени и стоп – в коре парацентральной дольки на медиальной поверхности полушарий. При этом проекция наиболее чувствительных участков (язык, губы, гортань, пальцы рук) имеет относительно большие зоны по сравнению с другими частями тела (см.рис.2). Предполагается, что в зоне тактильной чувствительности языка расположена и проекция вкусовой чувствительности.

Кроме S I выделяют вторичную соматосенсорную область меньшую размером (S II). Она расположена на верхней стенке боковой борозды, на границе ее пересечения с центральной бороздой. Функции S II изучены плохо. Известно, что локализация поверхности тела в ней менее четкая, импульсация сюда поступает как от противоположной стороны тела, так и от «своей» стороны, предполагают ее участие в сенсорной и моторной координации двух сторон тела.

Другой первичной сенсорной зоной является слуховая кора (поля 41, 42), которая расположена в глубине латеральной борозды (кора поперечных височных извилин Гешля). В этой зоне в ответ на раздражение слуховых рецепторов кортиева органа формируются звуковые ощущения, изменяющиеся по громкости, тону и другим качествам. Здесь имеет четкая топическая проекция: в разных участках коры представлены различные участки кортиева органа. К проекционной коре височной доли относится также центр вестибулярного анализатора в верхней и средней височных извилинах (поля 20 и 21). Обработанная сенсорная информация используется для формирования «схемы тела» и регуляции функций мозжечка (височно-мостомозжечковый путь).

Рис.2. Схема чувствительного и двигательного гомункулусов. Разрез полушарий во фронтальной плоскости: а – проекция общей чувствительности в коре постцентральной извилины; б – проекция двигательной системы в коре прецентральной извилины.

╠ Еще одна первичная проекционная область новой коры расположена в затылочной коре - первичная зрительная область (кора части клиновидной извилины и язычковой дольки, поле 17). Здесь имеет топическое представительство рецепторов сетчатки, и каждой точке сетчатки соответствует свой участок зрительной коры, при этом зона желтого пятна имеет большую зону представительства. В связи с неполным перекрестом зрительных путей в зрительную область каждого полушария проецируются одноименные половины сетчатки. Наличие в каждом полушарии проекции сетчатки обоих глаз является основой бинокулярного зрения. Раздражение коры 17-го поля приводит к возникновению световых ощущений. Около поля 17 расположена кора вторичной зрительной области (поля 18 и 19). Нейроны этих зон полимодальны и отвечают не только на световые, но и на тактильные, слуховые раздражители. В данной зрительной области происходит синтез различных видов чувствительности и возникают более сложные зрительные образы и их опознавание. Раздражение этих полей вызывает зрительные галлюцинации, навязчивые ощущения, движения глаз.

Основная часть информации об окружающей среде и внутренней среда организма, поступившая в сенсорную кору, передается для дальнейшей ее обработки в ассоциативную кору.

Ассоциативные области коры

Ассоциативные области коры включают участки новой коры, расположенные рядом с сенсорными и двигательными зонами, но не выполняющие непосредственно чувствительных и двигательных функций. Границы этих областей обозначены не достаточно четко, неопределенность преимущественно связана со вторичными проекционными зонами, функциональные свойства которых являются переходными между свойствами первичных проекционных и ассоциативных зон. У человека ассоциативная кора составляет 70% неокортекса.

Основной физиологической особенностью нейронов ассоциативной коры является полимодальность: они отвечают на несколько раздражителей с почти одинаковой силой. Полимодальность (полисенсорность) нейронов ассоциативной коры создается за счет, во-первых, наличия кортикокортикальных связей с разными проекционными зонами, во-вторых, за счет главного афферентного входа от ассоциативных ядер таламуса, в которых уже произошла сложная обработка информации от различных чувствительных путей. В результате этого ассоциативная кора представляет собой мощный аппарат конвергенции различных сенсорных возбуждений, позволяющих произвести сложную обработку информации о внешней и внутренней среде организма и использовать ее для осуществления высших психофизиологических функций. В ассоциативной коре выделяют три ассоциативные системы мозга: таламотеменную, таламолобную и таламовисочную.

Таламотеменная система представлена ассоциативными зонами теменной коры (поля 5, 7, 40), получающими основные афферентные входы от задней группы ассоциативных ядер таламуса (латеральное заднее ядро и подушка). Теменная ассоциативная кора имеет эфферентные выходы на ядра таламуса и гипоталамуса, моторную кору и ядра экстрапирамидной системы. Основными функциями таламотеменной системы являются гнозис, формирование «схемы тела» и праксис. Под гнозисом понимают функцию различных видов узнавания: формы, величины, значения предметов, понимание речи, познание процессов, закономерностей. К гностическим функциям относится оценка пространственных отношений. В теменной коре выделяют центр стереогнозиса, расположенный сзади от средних отделов постцентральной извилины (поля 7, 40, частично 39) и обеспечивающий способность узнавания предметов на ощупь. Вариантом гностической функции является формирование в сознании трехмерной модели тела («схемы тела»), центр которой расположен в поле 7 теменной коры. Под праксисом понимают целенаправленное действие, центр его находится в надкраевой извилине (поля 39 и 40 доминантного полушария). Этот центр обеспечивает хранение и реализацию программы двигательных автоматизированных актов.

Таламолобная система представлена ассоциативными зонами лобной коры (поля 9-14), имеющими основной афферентный вход от ассоциативного медиодорсального ядра таламуса. Главной функцией лобной ассоциативной коры является формирование программ целенаправленного поведения, особенно в новой для человека обстановке. Реализация этой общей функции основывается на других функциях таламолобной системы: 1) формирование доминирующей мотивации обеспечивающей направление поведения человека. Эта функция основана на тесных двусторонних связях лоьной коры с лимбической системой и ролью последней в регуляции высших эмоций человека, связанных с его социальной деятельностью и творчеством.; 2) обеспечение вероятностного прогнозирования, что выражается изменением поведения в ответ на изменения обстановки окружающей среды и доминирующей мотивации; 3) самоконтроль действий путем постоянного сравнения результата действия с исходными намерениями, что связано с созданием аппарата предвидения (акцептора результата действия).

При повреждении префронтальной лобной коры, где пересекаются связи между лобной долей и таламусом, человек становится грубым, нетактичным, ненадежным, у него появляется тенденция к повторению каких-либо двигательных актов, хотя обстановка уже изменилась и надо выполнять другие действия.

Таламовисочная система изучена не достаточно. Но если говорить о височной коре, то надо отметить, что некоторые ассоциативные центры, например стереогнозиса и праксиса, включают в себя и участки височной коры (поле 39). В височной коре расположен слуховой центр речи Вернике, находящийся в задних отделах верхней височной извилины (поля 22, 37, 42 левого доминантного полушария). Этот центр обеспечивает речевой гнозис – распознавание и хранение устной речи, как собственной, так и чужой. В средней части верхней височной извилины (поле 22) находится центр распознавания музыкальных звуков и их сочетаний. На границе височной, теменной и затылочной долей (поле 39) находится центр чтения письменной речи, обеспечивающий распознавание и хранение образов письменной речи.

Двигательные области коры

В двигательной коре выделяют первичную и вторичную моторные области.

В первичной моторной коре (прецентральная извилина, поле 4) расположены нейроны, иннервирующие мотонейроны мышц лица, туловища и конечностей. В ней имеется четкая топографическая проекция мышц тела. При этом проекции мышц нижних конечностей и туловища расположены в верхних участках прецентральной извилины и занимают сравнительно небольшую площадь, а проекция мышц верхних конечностей, лица и языка расположены в нижних участках извилины и занимают большую площадь (см.рис.2). Основной закономерностью топографического представительства является то, что регуляция деятельности мышц, обеспечивающих наиболее точные и разнообразные движения (речь, письмо, мимика), требует участия больших по площади участков двигательной коры. Двигательные реакции на раздражение первичной моторной коры осуществляются с минимальным порогом (высокая возбудимость), и представлены элементарными сокращениями мышц противоположной стороны тела (для мышц головы сокращение может быть билатеральным). При поражении этой области коры утрачивается способность к тонким координированным движениям рук, особенно пальцев.

Вторичная двигательная кора (поле 6) расположена на латеральной поверхности полушарий, впереди прецентральной извилины (премоторная кора). Она осуществляет высшие двигательные функции, связанные с планированием и координацией произвольных движений. Кора поля 6 получает основную часть эфферентной импульсации базальных ядер и мозжечка и участвует в перекодировании информации о программе сложных движений. Раздражение коры поля 6 вызывает более сложные координированные движения, например, поворот головы, глаз и туловища в противоположную сторону, содружественные сокращения мышц-сгибателей или мышц-разгибателей на противоположной стороне. В премоторной коре расположены двигательные центры, связанные с социальными функциями человека: центр письменной речи в заднем отделе средней лобной извилины (поле 6), центр моторной течи Брока в заднем отделе нижней лобной извилины (поле 44), обеспечивающий речевой праксис, а также музыкальный моторный центр (поле 45), определяющий тональность речи, способность петь.

Афферентные и эфферентные связи моторной коры

В моторной коре лучше, чем в других зонах коры, выражен слой, содержащий гигантские пирамидные клетки Беца. Нейроны двигательной коры получают афферентные входы через таламус от мышечных, суставных и кожных рецепторов, а также от базальных ядер и мозжечка. Основной эфферентный выход двигательной коры на стволовые и спинальные моторные центры формируют пирамидные клетки V слоя. Пирамидные и сопряженные с ними вставочные нейроны расположены вертикально по отношению к поверхности коры и образуют нейронные двигательные колонки. Пирамидные нейроны двигательной колонки могут возбуждать или тормозить мотонейроны стволовых и спинальных центров. Соседние колонки в функциональном плане перекрываются, а пирамидные нейроны, регулирующие деятельность одной мышцы, расположены обычно не в одной, а в нескольких колонках.

Основные эфферентные связи двигательной коры осуществляются через пирамидные и экстрапирамидные пути, которые начинаются от гигантских пирамидных клеток Беца и менее крупных пирамидных клеток V слоя коры прецентральной извилины (60% волокон), премоторной коры (20% волокон) и постцентральной извилины (20% волокон). Крупные пирамидные клетки имеют быстропроводящие аксоны и фоновую импульсную активность около 5 Гц, которая при движении увеличивается до 20-30 Гц. Эти клетки иннервируют крупные (высокопороговые) ά-мотонейроны в двигательных центрах ствола и спинного мозга, регулирующих физические движения. От мелких пирамидных клеток отходят тонкие медленнопроводящие миелиновые аксоны. Эти клетки имеют фоновую активность около 15 Гц, которая во время движения увеличивается или уменьшается. Они иннервируют мелкие (низкопороговые) ά-мотонейроны в стволовых и спинальных двигательных центрах, регулирующие тонус мышц.

Пирамидные пути состоят из 1 млн волокон кортикоспинального пути, которые начинаются от коры верхней и средней трети прецентральной извилины, и 20 млн волокон кортикобульбарного пути, который начинается от коры нижней трети прецентральной извилины. Волокна пирамидного пути оканчиваются на ά-мотонейронах двигательных ядер III - VII и IX - XII черепных нервов (кортикобульбарный путь) или на спинальных двигательных центрах (кортикоспинальный путь). Через двигательную кору и пирамидные пути осуществляются произвольные простые движения и сложные целенаправленные двигательные программы, например, профессиональные навыки, формирование которых начинается в базальных ганглиях и мозжечке и заканчивается во вторичной моторной коре. Большинство волокон пирамидных путей осуществляют перекрест, однако небольшая часть волокон остается неперекрещенными, что способствует компенсации нарушенных функций движения при односторонних поражениях. Через пирамидные пути осуществляет свои функции и премоторная кора: двигательные навыки письма, поворот головы, глаз и туловища в противоположную сторону, а также речь (речедвигательный центр Брока, поле 44). В регуляции письма и особенно устной речи имеется выраженная асимметрия больших полушарий мозга: у 95% правшей и 70% левшей устная речь контролируется левым полушарием.

К корковым экстрапирамидным путям относят кортикорубральные и кортикоретикулярные пути, начинающиеся приблизительно от тех зон, которые дают начало пирамидным путям. Волокна кортикорубрального пути оканчиваются на нейронах красных ядер среднего мозга, от которых далее идут руброспинальные пути. Волокна кортикоретикулярных путей оканчиваются на нейронах медиальных ядер ретикулярной формации моста (от них идут медиальные ретикулоспинальные пути) и на нейронах ретикулярных гигантоклеточных ядер продолговатого мозга, от которых начинаются латеральные ретикулоспинальные пути. Через эти пути осуществляется регуляция тонуса и позы, которые обеспечивают точные целенаправленные движения. Корковые экстрапирамидные пути являются компонентом экстрапирамидной системы головного мозга, к которой относятся мозжечок, базальные ганглии, моторные центры ствола. Экстрапирамидная система осуществляет регуляцию тонуса, позы равновесия, выполнение заученных двигательных актов, таких как ходьба, бег, речь, письмо. Поскольку кортикопирамидные пути отдают свои многочисленные коллатерали структурам экстрапирамидной системе, то обе системы работают в функциональном единстве.

Оценивая в общем плане роль различных структур головного и спинного мозга в регуляции сложных направленных движений, можно отметить, что побуждение (мотивация) к движению создается в лимбической системе, замысел движения – в ассоциативной коре больших полушарий, программы движений – в базальных ганглиях, мозжечке и премоторной коре, а выполнение сложных движений происходит через двигательную кору, моторные центры ствола и спинного мозга.

Межполушарные взаимоотношения в мозге

Межполушарные взаимоотношения у человека проявляются в двух формах – функциональной асимметрии больших полушарий и совместной их деятельности.

Функциональная асимметрия полушарий является важнейшим психофизиологическим свойством головного мозга человека. Выделяют психическую, сенсорную и моторную межполушарную функциональную асимметрии мозга. При исследовании психофизиологических функций было показано, что в речи словесный информационный канал контролируется левым полушарием, а несловесный канал (голос, интонация) – правым. Абстрактное мышление и сознание связаны, преимущественно, с левым полушарием. При выработке условного рефлекса в начальной фазе доминирует правое полушарие, а во время упрочения рефлекса – левое. Правое полушарие осуществляет обработку информации одновременно, синтетически, по принципу дедукции, лучше воспринимаются пространственные и относительные признаки предмета. Левое полушарие производит обработку информации последовательно, аналитически, по принципу индукции, лучше воспринимает абсолютные признаки предмета и временные отношения. В эмоциональной сфере правое полушарие обуславливает преимущественно отрицательные эмоции, контролирует проявления сильных эмоций, в целом оно более «эмоционально». Левое полушарие обуславливает в основном положительные эмоции, контролирует проявление более слабых эмоций.

В сенсорной сфере роль правого и левого полушарий лучше всего проявляется при зрительном восприятии. Правое полушарие воспринимает зрительный образ целостно, сразу во всех подробностях, легче решает задачу различения предметов и опознания визуальных образов предметов, которое трудно описать словами, создает предпосылки конкретно-чувственного мышления. Левое полушарие оценивает зрительный образ расчленено, аналитически, при этом каждый признак анализируется раздельно. Легче опознаются знакомые предметы и решаются задачи сходства предметов, зрительные образы лишены конкретных подробностей и имеют высокую степень абстракции; создаются предпосылки логического мышления.

Моторная асимметрия выражается, прежде всего, в право-леворукости, которая контролируется моторной корой противоположного полушария. Асимметрия других групп мышц имеет индивидуальный, а не видовой характер.

Рис.3. Асимметрия полушарий мозга.

Парность в деятельности больших полушарий обеспечивается наличием комиссуральной системы (мозолистого тела, передней и задней, гиппокампальной и хабенулярной комиссур, межталамического сращения), которые анатомически соединяют два полушария головного мозга. Иначе говоря, оба полушария связаны не только горизонтальными связями, но и вертикальными. Основные факты, полученные с помощью электрофизиологических методик, показали, что возбуждение из участка раздражения одного полушария передается через комиссуральную систему не только в симметричный участок другого полушария, но и в несимметричные участки коры. Исследование метода условных рефлексов показало, в процессе выработки рефлекса происходит «перенос» временной связи в другое полушарие. Элементарные же формы взаимодействия двух полушарий могут осуществляться через четверохолмие и ретикулярную формацию ствола.