Какой отдел головного мозга отвечает за память: Три основные части головного мозга

Области мозга — Узнайте больше о разных частях вашего мозга

Из чего состоит наш мозг? Мозг является одним из сложнейших органов человеческого тела. Он состоит из различных частей или структур, каждая из которых имеет свою функцию, но работают они совместно и скоординированно через тысячи связей, образующихся между ними и всеми другими частями нашего организма. Ниже будет показана структура мозга, его области и функции каждой зоны.

Структура головного мозга

Центральная Нервная Система состоит из головного и спинного мозга.

• Головной мозг является главной частью ЦНС и находится в черепе.
• Спинной мозг представляет собой длинный беловатый шнур, расположенный в позвоночнике и связывающий головной мозг с со всем телом. Он действует как своего рода информационная магистраль между головным мозгом и телом, передавая телу информацию от мозга.

Таким образом, мозг и головной мозг — это не одно и то же. Чтобы понять различие между мозгом и головным мозгом, следует изучить, как развивается ЦНС (центральная нервная система) эмбриона. В общих чертах, во время развития головной мозг человека разделяется на три различных «мозга» согласно их уровню филогенетического развития: ромбовидный мозг (ромбэнцефалон), мезэнцефалон («средний мозг») и прозэнцефалон («передний мозг»).

РОМБОВИДНЫЙ МОЗГ: Самая древняя и наименее развитая структура мозга, присутствующая у всех позвоночных животных. Структура и организация ромбовидного мозга является самой простой. Отвечает за регулирование базовых функций выживания и контроль движения. Повреждение этого отдела головного мозга может привести к смерти или тяжёлым нарушениям. Расположен в верхней части спинного мозга и состоит из нескольких отделов:

• Продолговатый мозг или луковица мозга: помогает контролировать такие автоматические функции, как дыхание, артериальное давление, сердечный ритм, пищеварение. .. и т.д.
• Варолиев мост или мост: часть ствола мозга, расположенная между продолговатым и средним мозгом. Он соединяет спинной и продолговатый мозг с верхними частями коры полушарий головного мозга и/или мозжечком. Контролирует автоматические функции тела, а также регулирует сознание и уровни возбуждения (состояние тревоги), сон.
• Мозжечок: располагается под затылочными долями полушарий головного мозга и является второй по размеру структурой мозга. В мозжечке интегрируется вся информация, поступающая от органов чувств и моторной зоны мозга, в связи с чем его основная функция заключается в контроле движения. Также контролирует позы и координацию движений, что позволяет нам двигаться, ходить, ездить на велосипеде… Повреждения этого отдела приводят к проблемам, связанным с движением, координацией и постуральным контролем, а также вызывают нарушения ряда высших когнитивных процессов.

МЕЗЭНЦЕФАЛОН или СРЕДНИЙ МОЗГ — это структура, соединяющая заднюю часть головного мозга с передней, направляя между ними двигательные и сенсорные импульсы. Его правильное функционирование необходимо для осуществления осознанных действий. Травмы этого отдела головного мозга являются причиной ряда двигательных нарушений, таких как дрожание, ригидность, странные движения…

ПЕРЕДНИЙ МОЗГ или ПРОЗЭНЦЕФАЛОН: самая развитая и эволюционировавшая часть мозга с самой сложной организацией. Состоит из двух основных отделов:

• Промежуточный мозг: расположен внутри мозга и состоит из таких важных структур, как таламус и гипоталамус.
• Таламус: это своего рода передаточная станция мозга: он передаёт большинство воспринимаемых сенсорных сигналов (визуальных, слуховых и тактильных) и делает возможным их обработку другими отделами мозга. Также участвует в моторном контроле.
• Гипоталамус: это железа, расположенная в центральной зоне основания мозга, играет важнейшную роль в регулировании эмоций и многих других функций организма, таких как аппетит, жажда и сон.
• Конечный или большой мозг: известен как мозг, покрывающий всю кору головного мозга (тонкий слой серого вещества, собранный в складки, формирующие борозды ии извилины), гиппокамп и базальные ганглии.

Анатомия и функции головного мозга

В этом разделе мы детально рассмотрим анатомию головного мозга и функции его отделов.

БАЗАЛЬНЫЕ ГАНГЛИИ: подкорковые нейронные структуры, отвечающие за двигательные функции. Получают информацию от коры и ствола головного мозга, обрабатывают её и заново проецируют в кору, продолговатый мозг и ствол, обеспечивая координацию движений. Состоят из нескольких отделов:

• Хвостатое ядро — это ядро в виде буквы С, задействованное в контроле осознанных движений, а также в процессах обучения и памяти.
• Скорлупа
• Бледный шар
• Миндалина, играющая ключевую роль в контроле эмоций, особенно страха. Миндалина помогает хранить и классифицировать воспоминания, вызванные эмоциями.

ГИППОКАМП: небольшая подкорковая структура в форме морского конька. Играет важнейшую роль в формировании памяти — как в классификации информации, так и организации долгосрочной памяти

КОРА ГОЛОВНОГО МОЗГА: тонкий слой серого вещества, собранный в складки, формирующие борозды и извилины, придающие мозгу характерный вид. Извилины разделены между собой канавками и мозговыми бороздами, самые глубокие из которых называются щелями. Кора подразделяется на два полушария, правое и левое, разделённые межполушарной щелью и соединённые между собой мозолистым телом, с помощью которого информация передаётся из одного полушария в другое. Каждое полушарие контролирует одну сторону тела, при этом контроль ассиметричен: левое полушарие контролирует правую сторону, а правое — левую сторону тела. Этот феномен называется латерализация головного мозга.

КАЖДОЕ ПОЛУШАРИЕ, В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ, РАЗДЕЛЕНО НА 4 ДОЛИ: эти доли ограничены четырьмя мозговыми бороздами (центральная или Роландова борозда, боковая или Сильвиева борозда, теменно-затылочная борозда и поясная борозда):

• Лобная доля: самая крупная доля коры головного мозга. Расположена в передней части черепа за лбом. Простирается от передней части до Роландовой борозды. Это центр управления и контроля мозга, дирижёр оркестра. Он тесно связан с исполнительными функциями (Миллер, 2000; Миллер и Коэн, 2001), т.е. отвечает за планирование, рассуждение, решение задач, суждение, контроль импульсов, а также за регулирование таких эмоций, как сопереживание и щедрость, поведение.
• Височная доля: отделена от лобной и теменной доли с помощью Сильвиевой борозды и границами затылочной доли. Участвует в слуховом процессе и речи, а также памяти и управлении эмоциями.
• Теменная доля: : находится между Роландовой бороздой и верхней частью теменной борозды. Отвечает за интеграцию сенсорной информации, в том числе обеспечивает взаимосвязь между тактильными ощущениями и болью.
• Затылочная доля: находится между височной и теменной долями. Отвечает главным образом за зрение. Другими словами, принимает и обрабатывает всё, что мы видим (Косслин, 1994). Анализирует такие понятия, как форма, цвет и движение, с помощью которых мы обрабатываем визуальные образы и делаем соответствующие выводы.
• Некоторые учёные говорят о наличии пятой, лимбической доли: лимбическая система состоит из нескольких отделов, среди которых — миндалина, таламус, гипоталамус, гиппокамп, мозолистое тело. Лимбическая система управляет физиологическими реакциями на эмоциональные стимулы. Связана с памятью, вниманием, эмоциями, сексуальным инстинктом, личностью и поведением.

Squire, L.R. (1992) Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys and humans. Psychol Rev, 99, pp.195-231.

Miller, E. K. (2000). The prefrontal cortex and cognitive control. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.

Miller, E. K. y Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu Rev Neurosci, 24, 167-202.

Kosslyn, S.M. (1994) Image and brain: thre resolution of the imaginery debate. Cambridge, Mass; MIT Press.

Зоны мозга, отвечающие за память — Блог Викиум

Какая часть головы отвечает за память? Существует ли какой-то особенный отдел мозга, который хранит воспоминания? Какой участок головного мозга можно тренировать для того, чтобы мгновенно вызывать в памяти важную информацию? Давайте разбираться!

Человеческая память изучается на протяжении веков. Еще Рене Декарт задавался вопросами тех или иных возможностей человеческого мозга. Иван Петрович Павлов изучал сигнальную систему головного мозга. В последнее время в психологии, психофизиологии, нейробиологии становится все больше открытий. Изучение человеческого мозга захватывает умы величайших ученых современности.

Если спросить обычного человека о том, где хранятся его воспоминания, то, скорее всего, он ответит, что где-то в голове. Однако, на деле все обстоит несколько иначе. За последние несколько десятков лет ученые нашли зоны мозга, которые отвечают за аппетит, узнали, что улучшить познавательные функции мозга действительно возможно, что отдельные зоны головного мозга отвечают за моральный контроль и циклы сна и бодрствования. Но сегодня еще нельзя сказать однозначно, что в каком-то из полушарий головного мозга был найден участок, который со 100% долей вероятности отвечает за память. Несмотря на то, что на данный момент развитие науки идет семимильными шагами, центр воспоминаний в мозге найти пока не удалось.

В конце 19-века ряд ученых изучали высшие психические функции. В то время в этой области была совершена масса открытий. Чуть позже, в результате многих исследований, европейские ученые обнаружили, что пациенты могут терять некоторые психологические функции при поражении тех или иных участков головного мозга. В зависимости от повреждений, такие люди теряли способность мыслить логически, понимать речь на слух, строить связные предложения. В то же время и появилась технология лоботомии, которая некоторый период времени применялась для лечения агрессии и неврозов. Однако, спустя некоторое время, такой метод был признан варварским и более не применялся.

Спустя несколько десятилетий затишья, в конце двадцатого века ученых ждал огромный прорыв. Был изобретен метод магнитно-резонансной томографии. Именно он позволил ученым и врачам без каких-либо ограничений наблюдать за динамикой активности отдельных участков головного мозга. Именно благодаря исследованиям, полученным через томограф, исследователи нашли зоны мозга, которые связаны с восприятием собственного “я”, способностью распознавать эмоции других людей.

Кроме того, учеными были открыты зоны, которые отвечают за авантюризм, тягу к приключениям, любопытство и т.д.

Примерно в одно время с этим были открыты центры мозга, отвечающие за базовые потребности и эмоции человека, такие как страх, агрессия, аппетит, оптимизм и пр. Однако, несмотря на все масштабные открытия и исследования, участки мозга человека, которые открывают тайну хранения памяти, так и не были обнаружены.

Однако эксперименты и исследования на эту тему продолжают приносить свои плоды.

Не так давно исследователь Карл Лэшли, который всю свою жизнь посвятил работе над открытиями в области нейробиологии, провел интересный эксперимент над крысами. Подопытных животных учили элементарным трюкам. После удаления половины мозга крысы, несмотря на то, что некоторые из них теряли рядовые способности, сохраняли в памяти то, чему их научили ранее.

Еще одна загадка, связанная с особенностями памяти, связана и с обновлением мозга. Если сравнивать человеческий мозг и мощный компьютер, то жесткий диск в нем статичен. Без постороннего вмешательства он не обновляется. В отличие от человеческого мозга, в котором регулярно происходит ряд химических процессов и создаются новые нейронные связи. Однако, несмотря на то, что мозг регулярно обновляется, многие из нас на протяжении всей жизни продолжают помнить события, которые произошли с нами в глубоком детстве. Многие психологи связывают память и эмоциональные потрясения. Чем сильнее эмоции, тем сильнее врезаются в память, связанные с ними, события, в каком бы возрасте они бы ни произошли.

Автор многочисленных научных работ в области исследований особенности работы мозга, Руперт Шелдрейк, выдвинул интересную гипотезу. Воспоминания человека находятся в измерении, которое недоступно для наблюдения ученых. Ученый считает, что мозг представляет собой не столько компьютер, основной задачей которого является хранение информации, сколько «телевизор», который преобразует в память события извне.

Представление большинства ученых о памяти имеет тесную связь с линейным представлением о времени. Если сравнить память человека с кинопленкой, то только сам человек воспринимает кадры как минувшие и настоящие, на самом же деле  — они всегда существуют в одном и том же времени. Быть может, линейное восприятие времени и мешает нам правильно взглянуть на загадку человеческой памяти?

Реальность многогранна, однако мы видим ее через призму нашего собственного восприятия.

 

Читайте нас в Telegram — wikium

отделы мозга и за что они отвечают — Блог Викиум

Наш мозг — самый сложный, неизученный орган, который управляет всем организмом. Ученые не перестают изучать его строение, и сегодня мы рассмотрим основные функции различных мозговых структур.

Структура

Самое обобщенное деление структур мозга производится на 3 части: большие полушария головного мозга + мозжечок + ствол. Поскольку все структуры взаимодействуют между собой, то нельзя обойти стороной такое «деление» на 5 отделов:

1. Конечный, в который входит оба полушария
2. Задний, к которому относится мозжечок
3. Средний, расположенный между мостом и мозжечком
4. Промежуточный, находящийся выше среднего
5. Продолговатый, который является непосредственно продолжением спинного

Понятие конечного мозга объединяет оба полушария, при этом его также принято разделять на 4 доли — лобную, височную, теменную, затылочную.

Слаженная работа всех отделов направлена на работу высших психических функций — восприятия, внимания, памяти, мышления. Наша нервная система получает сигналы от органов чувств, а мозг обрабатывает их — слух, зрение, вкус, запах, чувство равновесия. Также он контролирует все жизненно важные процессы — дыхание, сердцебиение, метаболизм. Рассмотрим подробнее, где же происходит это волшебство.

Конечный мозг

Ниже приведены основные функции долей больших полушарий:

• Лобная отвечает за речь и координацию движений. В ее функцию входит непосредственно мышление и логика как процесс, контроль поведения. Здесь же расположены центры Брока и Вернике: первый отвечает за речь, второй — за понимание речи, письменной или устной.
• Теменная обрабатывает информацию от органов чувств при помощи сенсорного центра, а затем формируют нашу ответную реакцию. Именно там возникают наши ощущения, особенно — ощущение собственного тела, а также терморегуляция. Кроме того, она ответственна за овладение навыками, регулирует способность выполнять сложные движения. Эту долю можно назвать вычислительным центром.
• Затылочная формирует зрительные образы. Именно поэтому при ударе по голове сзади мы видим «звездочки» перед глазами — происходит повреждение зрительного центра.
• Височная позволяет нам слышать и видеть. Там обрабатывается аудиальная и зрительная информация, а еще хранится вся поступающая информация — это центр долговременной памяти. Эта же височная доля отвечает за наши эмоции, а если быть точнее — то за их мимическое выражение.
• Есть еще островковая — она находится между лобной, теменной и височной. Там формируются образы в результате переработки информации от органов чувств. Он соединяет лимбическую систему с большими полушариями. В его функции входит симпатическая и парасимпатическая регуляция. Это регуляция жизненно важных процессов: дыхания, сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата. Кроме того, в этой небольшой доле формируются наши ответные реакции — поведенческие и эмоциональные.

Задний мозг: мозжечок, мост

Этот отдел образуют мозжечок и варолиев мост, который находится над мозжечком и соединяет его со спинным мозгом. Здесь происходит регуляция нашего вестибулярного аппарата — это ощущение равновесия, а также координация движений. Он надежно защищен, поскольку повреждение этой зоны провоцирует шаткую, неустойчивую походку, ослабление мышц, даже тремор конечностей, в некоторых случаях — изменение почерка.

Средний

Этот отдел является частью двигательной системы и выполняет большое количество функций. Средний мозг контролирует наши движения и защитные реакции, например, в ответ на страх. Он отвечает за зрение, слух, поддерживает терморегуляцию, болевые ощущения, контролирует концентрацию внимания, биоритмы.

Промежуточный отдел

Этот отдел перерабатывает всю входящую информацию. Его основная функция — наша способность адаптироваться, приспосабливаться. Промежуточный мозг состоит из трех частей:

1. Таламус принимает сигналы нервной системы и отправляет их к соответствующим органам.
2. Гипоталамус отвечает за удовольствие и работу всех внутренних органов. является центром удовольствия, а также регулирует работу внутренних органов.
3. Эпиталамус вырабатывает мелатонин — гормон, который регулирует наш сон и бодрствование.

Продолговатый

Выполняет регуляцию систем: дыхательной, кровообращения, пищеварения. Благодаря ему у нас есть безусловные рефлексы, например, чихание, а также тонус мышц. Кроме того, там стимулируется выработка различных секретов — слюны, слез, ферментов ЖКТ.

Науке еще многое предстоит узнать об особенностях нашего самого главного органа. В наших же силах поддерживать его высокую работоспособность при помощи постоянных тренировок. Тренируйте высшие психические функции — внимание, память, мышление — на когнитивных тренажерах, чтобы работа всех отделов была продуктивной.

Читайте нас в Telegram — wikium

Мозг и память

Головной мозг — главный орган центральной нервной системы, с помощью которого осуществляется контроль всей произвольной и непроизвольной деятельности человека, а также его основных физических и когнитивных функций: движения, речи, мышления, восприятия, эмоций и памяти. Мозг состоит из миллиардов мозговых клеток, называемых нейронами.

В них хранятся сообщения, посылаемые органами чувств. Нейроны соединены между собой и сообщаются друг с другом посредством электрических импульсов. В мозге существует примерно десять миллионов связей, которые объединяют все нейроны.

Спинной мозг представляет собой столб мозговой ткани, проходящий в центре позвоночника, — это главный путь, по которому поступают сообщения от тела или к телу.

Большинство современных ученых выделяет в мозге три основные части: продолговатый мозг, мозжечок и большой мозг. Расположенный между спинным и головным мозгом продолговатый мозг отвечает за передачу импульсов, поступающих от спинного мозга к большому. Кроме того, он регулирует деятельность сердца и сосудов, органов дыхания и пищеварения. В функции мозжечка входит поддержание равновесия и координация движений.

Большой мозг, самая сложная часть организма млекопитающих, и в частности человека, отвечает за все высшие функции и выполнение самых важных задач, связанных как с произвольными сознательными действиями, так и с автоматическими, начиная с функционирования во внешней среде и заканчивая когнитивными или познавательными процессами. Большой мозг заставляет как сокращаться любую мышцу, так и возникать мысли.

Мозг делится на две практически симметричные части, называемые полушариями (правым и левым). В них осуществляется сознательная интеллектуальная деятельность.

Память, а также речь и творческая деятельность — одни из важнейших и сложнейших функций человеческого мозга. Их исполнение происходит в главном отделе головного мозга — большом мозге.

В процессе памяти задействованы разные участки мозга, однако недавние исследования отмечают, что, например, воспоминания не хранятся в каком-то одном или нескольких из них, а рассеяны по системе нейронных связей. В главе «Где живут воспоминания»  мы рассмотрим этот вопрос подробнее.

Память — одна из важнейших функций мозга. Без памяти, увы, мы не смогли бы ни научиться чему-либо, ни использовать свой опыт.

Лимбическая система головного мозга играет ключевую роль в процессе памяти. Она располагается на внутренней поверхности височных долей. Здесь же находится гипоталамус — важная структура для консолидации памяти. Размер этой области — с большой палец ребенка.

Из книги Анхельс Наварро Память не изменяет. Задачи и головоломки для развития интеллекта и памяти

Ученые пересмотрели прежние представления о работе памяти

8 апреля 2017

Автор фото, F WALSH

Подпись к фото,

Человеческий мозг — это нерукотворный шедевр, и ученым предстоит еще немало труда, чтобы понять, как он работает

Что на самом деле происходит у нас в голове, когда мы формируем воспоминания и сохраняем их на будущее?

Группа американских и японских ученых совершило открытие, которое поразило и восхитило их самих.

Они обнаружили, что мозг «удваивает» каждое воспоминание, записывая любые пережитые нами события дважды.

Одна запись — для немедленного, сиюминутного использования, а другая — на всю жизнь.

Раньше считалось, что процесс начинается с формирования воспоминания в кратковременной памяти, а потом оно постепенно переходит в долговременную.

По словам ученых, это открытие было неожиданным, но вместе с тем — прекрасным и убедительным.

Значительный прорыв

В запоминании пережитого нами опыта активно участвуют две области мозга. Гиппокамп — это хранилище кратковременной памяти, а кора головного мозга служит для долгосрочного хранения.

Эта идея приобрела популярность в пятидесятых годах прошлого века после случая с Генри Молайсоном.

Во время операции по поводу мучивших его эпилептических припадков у него был повержеден гиппокамп. После этого Генри утратил способность запоминать любую новую информацию, однако сохранил память обо всём, что происходило до операции.

После этого в ученом мире утвердилось представление о том, что память о событиях формируется в гиппокампе, а потом перемещается в кору головного мозга, где она и хранится в дальнейшем.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Эксперименты с «включением» и «выключением» памяти проводились на мышах

Однако исследователи из центра по изучению генетики нейронных цепей Riken-MIT поставили совершенно изумительный опыт, наглядно продемонстрировавший, что это не так.

Эксперименты проводились на мышах, но предполагается, что их результаты применимы и к людям.

Ученые изучали, как определенные воспоминания формируются в виде кластера взаимосвязанных клеток мозга в качестве реакции на пережитый шок.

Затем они с помощью луча света, направленного на мозг, добивались контроля над деятельностью отдельных нейронов, что позволяло им в буквальном смысле «включать» и «выключать» воспоминания.

Согласно выводам, опубликованным в журнале Science, формирование воспоминаний происходило одновременно в гиппокампе и в коре головного мозга.

Профессор Шушуму Тонегама, директор исследовательского центра, в интервью Би-би-си признает, что результаты экспериментов удивили ученых.

«Неожиданно и удивительно»

«Это идет вразрез с популярной гипотезой, которой руководствовались на протяжении десятилетий. Это серьезный прорыв», — говорит ученый.

Мыши, судя по всему, не использовали долговременную память в коре мозга в первые дни после формирования воспоминаний.

Они забывали об испытанном ими шоке после того, как «выключали» кратковременную память в гиппокампе.

Однако затем ученые смогли заставить мышей вспомнить об этом событии, когда «вручную» включали долговременную память (то есть отпечаток о шоке там однозначно присутствовал).

«В первые дни после формирования воспоминание находится в своего рода зачаточном или «безмолвном» состоянии», — объясняет профессор Тонегава.

Ученые также продемонстрировали, что долговременная память так никогда и не «вызревает», если связь между гиппокампом и корой головного мозга оказывается заблокирована.

Таким образом, между двумя этими участками мозга все же существует определенная взимосвязь, и со временем кора головного мозга берет на себя все более важную роль в хранении какого-либо воспоминания.

«Это всего лишь только одно исследование, но я думаю, что его авторы серьезно подкрепили свои выводы, — говорит доктор Эми Милтон, изучающая вопросы памяти в Кембриджском университете, о работе своих коллег. — Они звучат убедительно, и я полагаю, что это даст нам ключ к пониманию того, как работает память и у людей».

На данный момент это всего лишь крупица фундаментальной науки, которая пытается объяснить, как устроено и работает наше тело.

По словам профессора Тонегавы, нынешние исследования могут пролить свет на то, что происходит во время заболеваний, связанных с потерей памяти, например, деменции.

Так, во время предыдущих исследований было установлено, что мыши, страдающие болезнью Альцгеймера, по-прежнему формируют воспоминания, но не способны извлечь их из памяти.

«Понимание того, как происходят эти процессы, способно помочь пациентам с умственными расстройствами», — говорит профессор Тонегава.

Ученые нашли области мозга, отвечающие за уровень интеллекта — Российская газета

Ученые показали, что интеллектуальный уровень человека определяется развитием фронтальных и теменных отделов головного мозга, отвечающих за интеграцию данных различных органов чувств и выполнение действий, а также развитием нервных каналов, соединяющих эти отделы, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Общий уровень интеллектуальности человека — довольно спорное понятие, однако его базовое значение всем ясно: в среднем, показатели людей по разным типам тестов коррелируют между собой. Некоторые люди все время набирают много баллов, другие — мало. Нам показалось очевидным задаться вопросом: существует ли связь между таким обобщенным уровнем интеллекта и какими-либо отделами головного мозга», — сказал руководитель научной группы профессор Ральф Адольфс, слова которого приводит пресс-служба Калифорнийского технологического института в Пасадене.

До последнего времени ученые не знали наверняка, определяется ли уровень интеллектуального развития человека активностью каких либо отдельных областей мозга, или такой обобщенный параметр отражает способность самых разных отделов мозга работать как единое целое. Различные группы исследователей уже предпринимали попытки прояснить этот вопрос и прежде, однако работы со здоровыми людьми не позволили наверняка установить связи между какими-либо отделами мозга и интеллектом.

Для того, чтобы выяснить это, группа Ральфса прибегла к помощи 241 добровольца, обладающего локальными повреждениями головного мозга в различных его областях.

Группа ученых провела тестирование участников эксперимента по нескольким различным методикам определения так называемого «коэффициента IQ», с помощью которых сумела оценить средний уровень интеллектуальности каждого из них. После этого авторы публикации провели объемное каптирование повреждений головного мозга пациентов и сопоставили два массива данных между собой.

В результате такого анализа выяснилось, что наибольший вклад в уровень интеллектуальности человека вносят левая фронтальная и правая теменная области коры головного мозга.

Эти распределенные и, в то же время, вполне ограниченные области головного мозга, отвечают за работу кратковременной, так называемой «оперативной» памяти головного мозга, обработку визуальной, пространственной и звуковой информации, а также за выполнение каких-либо действий. Вклад в интеллектуальность областей мозга, находящихся в разных полушариях означает, что важное значение играет и связь между ними, которая обеспечивается белым веществом.

«В ходе нашей работы могло выясниться, что общий уровень интеллектуальности человека вовсе не зависит от каких-либо отделов головного мозга и определяется только тем, как мозг функционирует как единое целое. На самом же деле, нам удалось установить соответствие между определенными отделами головного мозга и соединяющими их тканями и существующей теорией интеллектуальности, так называемой «теменно-фронтальной теорией интеграции». Согласно этой теории, интеллект зависит от способности мозга интегрировать — собирать воедино — несколько разных типов потоков данных», — подытожил Адольфс.

РИА Новости

Сколько именно мозга нам нужно?

• Том Стаффорд
• BBC Future

14 января 2015

Автор фото, Thinkstock

Как показывает ряд описанных в медицине случаев, люди могут функционировать в отсутствие отдельных областей головного мозга, не испытывая при этом ярко выраженных негативных эффектов. Как такое возможно? По мнению корреспондента BBC Future, мы просто слишком мало знаем о нашем мозге.

Сколько мозга нам необходимо для нормального функционирования? В последние месяцы в новостях появилось сразу несколько историй, повествующих о людях с поврежденными или вовсе отсутствующими отделами головного мозга, которые, тем не менее, живут относительно нормальной жизнью. Если отвлечься от сенсационности этих сообщений и взглянуть на них с точки зрения нейрофизиологии, напрашивается вывод, что мы не просто не до конца понимаем, как работает наш мозг – по-видимому, наше нынешнее представление о механизмах его работы в корне неверно.

В прошлом году пресса сообщала о женщине, родившейся без мозжечка – ярко выраженного отдела головного мозга, расположенного под затылочными долями полушарий. По некоторым оценкам, в мозжечке содержится до половины всех клеток головного мозга человека. В данном случае речь идет не просто о повреждении мозга – мозжечок у 24-летней женщины вообще отсутствует. Тем не менее, ее жизнь вполне обычна – она окончила школу, вышла замуж и родила ребенка.

Нельзя сказать, что отсутствие у этой женщины мозжечка не имеет вообще никаких последствий – всю свою сознательную жизнь она страдает от неуверенности и неловкости в движениях. С другой стороны, поразительно то, что она вообще может передвигаться без отдела мозга, который присутствовал уже у первых позвоночных на Земле. Наличие мозжечка обнаружено у ископаемых акул, живших еще во времена динозавров.

Эта история иллюстрирует одну истину, о которой не так часто говорят: в самом элементарном нашем понимании того, как функционирует мозг, имеются огромные пробелы. Ученые до сих пор не могут прийти к общему мнению о том, какие функции выполняют даже самые изученные его отделы, такие как мозжечок. Вся глубина нашего незнания проявляется как раз в таких экстраординарных случаях, как вышеописанный. Время от времени, в рамках рутинной больничной процедуры сканирования, выясняется, что мозг пациента удивительным образом отличается от привычного нам представления о его строении. При этом некоторые из таких отличий могут оказывать весьма незначительный наблюдаемый эффект на самочувствие и поведение человека.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Мозг человека — не тостер, в котором понятно, какая часть за что отвечает

Частично эту проблему, по-видимому, можно объяснить особенностями нашего мышления. Мы считаем вполне естественным представление о мозге как аппарате, появившемся в результате естественного отбора, а в инженерной науке, как правило, существует прямое соответствие между конструкцией и ее назначением. Возьмем тостер – хлеб в нем жарит нагревательный элемент, за временем приготовления следит таймер, а за выбрасывание готовых тостов отвечает пружина. Однако случай с отсутствующим мозжечком показывает, что для головного мозга такая простая схема неприменима. Хотя мы часто говорим, что за разные функции, чувства и ощущения – такие как зрение, чувство голода или влюбленность – отвечает свой регион мозга, в действительности это не так, поскольку головной мозг – не технологическая конструкция, в которой каждую из функций выполняет отдельный агрегат.

Возьмем недавний случай, когда в мозге мужчины был обнаружен ленточный червь. Четыре с лишним года червь проделывал в мозге сквозное отверстие, причиняя его владельцу массу неприятностей – включая судороги, проблемы с памятью и ощущение странных запахов. На мой взгляд, для человека, мозг которого прогрызло живое существо, мужчина отделался сравнительно легко. Если бы головной мозг работал по принципу большинства устройств, созданных человечеством, все было бы гораздо хуже. Предположим, что червь насквозь прогрыз ваш мобильный телефон – аппарат просто перестанет работать. Вспоминается случай из 1940-х гг., когда одна из ранних электромеханических вычислительных машин вышла из строя из-за моли, попавшей в реле.

Отчасти такая отказоустойчивость мозга объясняется его пластичностью, то есть способностью адаптироваться к изменяющимся условиям благодаря накоплению опыта. Есть, впрочем, и другое объяснение, предложенное умершим в прошлом году американским нейрофизиологом, лауреатом Нобелевской премии Джералдом Эдельманом. Он обнаружил, что за поддержание одной и той же биологической функции зачастую отвечают несколько структур. Так, одни и те же физические особенности организма предопределяются сразу несколькими генами. Таким образом, произвольное «выбивание» — потеря – одного из генов не влияет на относительно нормальное развитие данной особенности. Эдельман назвал способность множества разных структур поддерживать одну и ту же функцию термином «вырожденность».

Та же концепция применима и к головному мозгу. За каждую из ключевых функций мозга отвечает не конкретный отдел, а несколько областей сразу, зачастую выполняющих одну и ту же работу слегка отличными способами. Если одна область окажется неработоспособной, ее работу возьмут на себя другие.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Как бы мы ни старались раз и навсегда закрепить определенные функции за тем или иным участком мозга, он отказывается работать по шаблону

Данная концепция помогает понять природу проблем с пониманием «зон ответственности» разных отделов головного мозга, которые испытывают нейрофизиологи-когнитивисты. Если подходить к изучению мозга с позиции «один отдел – одна функция», никогда не получится экспериментальным путем распутать клубок взаимосвязей между его областями и выполняемыми ими функциями.

Наиболее известная функция, приписываемая мозжечку, — координация движений. Однако другие отделы мозга, такие как базальные ганглии и двигательные области коры, также напрямую вовлечены в управление моторикой. Вероятно, постановка вопроса о том, какие уникальные функции присущи каждому отделу мозга, просто неверна, поскольку все они вносят свой вклад в общее дело.

Память – еще один пример важной биологической функции, которую поддерживают несколько областей мозга. Столкнувшись с человеком, которого встречали раньше, вы можете припомнить, что он слывет добрым, вспомнить случай, когда он проявил доброту по отношению к вам лично, или у вас появится смутное чувство симпатии к нему – за все эти формы памяти, заставляющие вас испытывать к данному человеку доверие, отвечают разные отделы мозга, выполняющие одну и ту же работу, но разными способами.

Эдельман и его коллега Джозеф Гэлли называли вырожденность широко распространенным биологическим качеством и свойством, присущим сложным системам, утверждая, что она является неизбежным результатом естественного отбора. Эта концепция объясняет, почему травмы или врожденные дефекты строения мозга порой оказываются не такими катастрофичными, какими, по логике вещей, должны быть. А также — почему понимание работы головного мозга дается ученым с таким трудом.

Если вы хотите, чтобы мы рассказали об интересующем вас распространенном психологическом феномене, пишите нам (по-английски) по адресам @tomstafford или [email protected].

Анатомия мозга, Анатомия человеческого мозга

Обзор

Мозг — это удивительный орган весом в три фунта, который контролирует все функции тела, интерпретирует информацию из внешнего мира и воплощает сущность разума и души. Интеллект, креативность, эмоции и память — вот лишь некоторые из многих вещей, которыми управляет мозг. Защищенный черепом, мозг состоит из головного мозга, мозжечка и ствола мозга.

Мозг получает информацию через наши пять органов чувств: зрение, обоняние, осязание, вкус и слух — часто многие одновременно.Он собирает сообщения таким образом, который имеет для нас значение, и может хранить эту информацию в нашей памяти. Мозг контролирует наши мысли, память и речь, движения рук и ног, а также функции многих органов нашего тела.

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Периферическая нервная система (ПНС) состоит из спинномозговых нервов, ответвляющихся от спинного мозга, и черепных нервов, ответвляющихся от головного мозга.

Мозг

Мозг состоит из головного мозга, мозжечка и ствола мозга (рис.1).

Рисунок 1. Мозг состоит из трех основных частей: большого мозга, мозжечка и ствола мозга.

Головной мозг: — самая большая часть мозга, состоящая из правого и левого полушарий. Он выполняет более высокие функции, такие как интерпретация осязаний, зрения и слуха, а также речи, рассуждений, эмоций, обучения и точного контроля движений.

Мозжечок: расположен под головным мозгом. Его функция — координировать движения мышц, поддерживать осанку и баланс.

Ствол мозга: действует как ретрансляционный центр, соединяющий головной мозг и мозжечок со спинным мозгом. Он выполняет множество автоматических функций, таких как дыхание, частота сердечных сокращений, температура тела, циклы бодрствования и сна, пищеварение, чихание, кашель, рвота и глотание.

Правое полушарие — левое полушарие

Головной мозг разделен на две половины: правое и левое полушария (рис. 2). Они соединены пучком волокон, называемым мозолистым телом, который передает сообщения от одной стороны к другой.Каждое полушарие контролирует противоположную сторону тела. Если инсульт произошел в правом полушарии мозга, ваша левая рука или нога может быть слабой или парализованной.

Не все функции полушарий являются общими. В целом левое полушарие контролирует речь, понимание, арифметику и письмо. Правое полушарие контролирует творческие способности, пространственные способности, артистические и музыкальные навыки. Левое полушарие является доминирующим в использовании рук и речи примерно у 92% людей.

Фигура 2.Головной мозг делится на левое и правое полушария. Обе стороны соединены нервными волокнами мозолистого тела.

Доли головного мозга

Полушария головного мозга имеют отчетливые трещины, которые разделяют мозг на доли. В каждом полушарии по 4 доли: лобная, височная, теменная и затылочная (рис. 3). Каждую долю можно снова разделить на области, которые выполняют очень определенные функции. Важно понимать, что каждая доля мозга не работает в одиночку. Между долями мозга и между правым и левым полушариями существуют очень сложные отношения.

Рисунок 3. Головной мозг разделен на четыре доли: лобную, теменную, затылочную и височную.

Лобная доля

• Личность, поведение, эмоции
• Суждение, планирование, решение проблем
• Речь: устная и письменная речь (область Брока)
• Кузовное движение (моторная полоса)
• Интеллект, концентрация, самосознание

Теменная доля

• Переводит язык, слова
• Ощущение прикосновения, боли, температуры (сенсорная полоска)
• Интерпретирует сигналы зрения, слуха, моторики, органов чувств и памяти
• Пространственно-зрительное восприятие

Затылочная доля

• Интерпретирует зрение (цвет, свет, движение)

Височная доля

• Понимание языка (зона Вернике)
• Память
• Слух
• Секвенирование и организация

Язык

В общем, левое полушарие мозга отвечает за язык и речь и называется «доминантным» полушарием.Правое полушарие играет большую роль в интерпретации визуальной информации и пространственной обработке. Примерно у одной трети левшей речевая функция может быть расположена в правом полушарии мозга. Людям-левшам может потребоваться специальное тестирование, чтобы определить, находится ли их речевой центр с левой или с правой стороны, до какой-либо операции в этой области.

Афазия — это нарушение языка, влияющее на выработку речи, понимание, чтение или письмо, из-за травмы головного мозга — чаще всего в результате инсульта или травмы.Тип афазии зависит от пораженного участка головного мозга.

Область Брока: находится в левой лобной доле (рис. 3). Если эта область повреждена, у человека могут возникнуть трудности с движением языка или лицевых мышц для воспроизведения звуков речи. Человек по-прежнему может читать и понимать разговорный язык, но испытывает трудности с речью и письмом (т. Е. Формирует буквы и слова, не пишет внутри строк) — это называется афазией Брока.

Область Вернике: находится в левой височной доле (рис. 3).Повреждение этой области вызывает афазию Вернике. Человек может говорить длинными предложениями, не имеющими смысла, добавлять ненужные слова и даже создавать новые слова. Они могут издавать звуки речи, однако им трудно понимать речь, и поэтому они не осознают своих ошибок.

Cortex

Поверхность головного мозга называется корой. Он имеет складчатый вид с холмами и долинами. Кора головного мозга содержит 16 миллиардов нейронов (в мозжечке их 70 миллиардов = 86 миллиардов всего), которые расположены в определенных слоях.Тела нервных клеток окрашивают кору в серо-коричневый цвет, отсюда и название — серое вещество (рис. 4). Под корой находятся длинные нервные волокна (аксоны), которые соединяют области мозга друг с другом — это белое вещество.

Рисунок 4. Кора головного мозга содержит нейроны (серое вещество), которые связаны с другими областями мозга аксонами (белое вещество). Кора имеет складчатый вид. Складка называется извилиной, а впадина между ней — бороздой.

Сворачивание коры увеличивает площадь поверхности мозга, позволяя большему количеству нейронов поместиться внутри черепа и обеспечивая высшие функции.Каждая складка называется извилиной, а каждая бороздка между складками — бороздой. Есть названия складок и бороздок, которые помогают обозначить определенные области мозга.

Глубинные сооружения

Пути, называемые трактами белого вещества, соединяют области коры друг с другом. Сообщения могут перемещаться от одной извилины к другой, от одной доли к другой, от одной части мозга к другой и к структурам в глубине мозга (рис. 5).

Рисунок 5. Корональный разрез базальных ганглиев.

Гипоталамус: расположен в дне третьего желудочка и является главным регулятором вегетативной системы. Он играет роль в управлении таким поведением, как голод, жажда, сон и сексуальная реакция. Он также регулирует температуру тела, артериальное давление, эмоции и секрецию гормонов.

Гипофиз: находится в небольшом костном кармане у основания черепа, который называется турецким седлом. Гипофиз соединен с гипоталамусом головного мозга ножкой гипофиза.Известная как «главная железа», она контролирует другие эндокринные железы в организме. Он выделяет гормоны, которые контролируют половое развитие, способствуют росту костей и мышц и реагируют на стресс.

Шишковидная железа : расположен за третьим желудочком. Он помогает регулировать внутренние часы организма и циркадные ритмы, выделяя мелатонин. Он играет определенную роль в половом развитии.

Таламус : служит ретрансляционной станцией для почти всей информации, которая приходит и уходит в кору.Он играет роль в болевых ощущениях, внимании, настороженности и памяти.

Базальные ганглии: включают хвостатый, скорлупу и бледный шар. Эти ядра работают с мозжечком, чтобы координировать мелкие движения, такие как движения кончиков пальцев.

Лимбическая система: — это центр наших эмоций, обучения и памяти. В эту систему входят поясная извилина, гипоталамус, миндалевидное тело (эмоциональные реакции) и гиппокамп (память).

Память

Память — это сложный процесс, который включает три фазы: кодирование (определение важной информации), хранение и вызов.Различные области мозга задействованы в разных типах памяти (рис. 6). Ваш мозг должен уделять внимание и репетировать, чтобы событие перешло из кратковременной памяти в долговременную — это называется кодированием.

Рисунок 6. Структуры лимбической системы, участвующие в формировании памяти. Префронтальная кора головного мозга кратковременно хранит недавние события в кратковременной памяти. Гиппокамп отвечает за кодирование долговременной памяти.

• Кратковременная память , также называемая рабочей памятью, возникает в префронтальной коре.Он хранит информацию около одной минуты, а его емкость ограничена примерно 7 элементами. Например, он позволяет набрать номер телефона, который вам только что сказал. Он также вмешивается во время чтения, чтобы запомнить только что прочитанное предложение, чтобы следующее имело смысл.
• Долговременная память обрабатывается в гиппокампе височной доли и активируется, когда вы хотите что-то запомнить на более длительное время. Эта память имеет неограниченное количество содержимого и продолжительности.Он содержит личные воспоминания, а также факты и цифры.
• Память навыков обрабатывается в мозжечке, который передает информацию в базальные ганглии. Он сохраняет автоматически выученные воспоминания, такие как завязывание обуви, игра на музыкальном инструменте или езда на велосипеде.

Желудочки и спинномозговая жидкость

В головном мозге есть полые полости, заполненные жидкостью, называемые желудочками (рис. 7). Внутри желудочков находится ленточная структура, называемая сосудистым сплетением, которая дает прозрачную бесцветную спинномозговую жидкость (CSF).ЦСЖ течет внутри и вокруг головного и спинного мозга, чтобы защитить его от травм. Эта циркулирующая жидкость постоянно всасывается и пополняется.

Рис. 7. ЦСЖ вырабатывается внутри желудочков глубоко в головном мозге. Жидкость спинномозговой жидкости циркулирует внутри головного и спинного мозга, а затем выходит за пределы субарахноидального пространства. Типичные места обструкции: 1) отверстие Монро, 2) акведук Сильвия и 3) обекс.

Есть два желудочка в глубине полушарий головного мозга, которые называются боковыми желудочками.Оба они соединяются с третьим желудочком через отдельное отверстие, называемое отверстием Монро. Третий желудочек соединяется с четвертым желудочком через длинную узкую трубку, называемую акведуком Сильвия. Из четвертого желудочка спинномозговая жидкость течет в субарахноидальное пространство, где омывает и смягчает мозг. ЦСЖ перерабатывается (или абсорбируется) специальными структурами в верхнем сагиттальном синусе, называемыми паутинными ворсинками.

Поддерживается баланс между количеством абсорбированного CSF и количеством произведенного.Нарушение или закупорка системы может вызвать накопление спинномозговой жидкости, что может вызвать увеличение желудочков (гидроцефалия) или скопление жидкости в спинном мозге (сирингомиелия).

Череп

Костный череп предназначен для защиты мозга от травм. Череп состоит из 8 костей, которые срастаются по линиям швов. К этим костям относятся лобная, теменная (2), височная (2), клиновидная, затылочная и решетчатая (рис. 8). Лицо состоит из 14 парных костей, включая верхнюю, скуловую, носовую, небную, слезную, нижние носовые раковины, нижнюю челюсть и сошник.

Рисунок 8. Мозг защищен внутри черепа. Череп образован из восьми костей.

Внутри черепа есть три отдельные области: передняя ямка, средняя ямка и задняя ямка (рис. 9). Врачи иногда используют эти термины для определения локализации опухоли, например, менингиома средней ямки.

Рисунок 9. Вид черепных нервов у основания черепа с удаленным мозгом. Черепные нервы исходят из ствола мозга, выходят из черепа через отверстия, называемые отверстиями, и проходят к иннервируемым частям тела.Ствол мозга выходит из черепа через большое затылочное отверстие. Основание черепа разделено на 3 области: переднюю, среднюю и заднюю ямки.

Подобно кабелям, выходящим из задней части компьютера, все артерии, вены и нервы выходят из основания черепа через отверстия, называемые отверстиями. Большое отверстие в середине (foramen magnum) — это место, где выходит спинной мозг.

Черепные нервы

Мозг сообщается с телом через спинной мозг и двенадцать пар черепных нервов (рис.9). Десять из двенадцати пар черепных нервов, которые контролируют слух, движение глаз, лицевые ощущения, вкус, глотание и движение мышц лица, шеи, плеч и языка, берут начало в стволе мозга. Черепные нервы обоняния и зрения берут начало в головном мозге.

Римская цифра, название и основная функция двенадцати черепных нервов:

.

Номер	Имя	Функция
I	обонятельный	запах
II	оптика	прицел
III	окуломотор	движется глаз, зрачок
IV	трохлеарный	перемещает глаз
В	тройничного нерва	ощущение лица
VI	похищает	перемещает глаз
VII	лицевая	движется лицом, слюна
VIII	вестибулокохлеарный	слух, баланс
IX	языкоглоточный	вкус, глотать
X	вагус	пульс, пищеварение
XI	принадлежность	перемещает головку
XII	подъязычный	перемещает язычок

Менинги

Головной и спинной мозг покрыт и защищен тремя слоями ткани, называемыми мозговыми оболочками.С самого внешнего слоя внутрь они представляют собой твердую мозговую оболочку, паутинную оболочку и мягкую мозговую оболочку.

Dura mater: представляет собой прочную толстую мембрану, которая плотно прилегает к внутренней части черепа; его два слоя, надкостница и твердая мозговая оболочка, сливаются и разделяются только для образования венозных синусов. Твердая мозговая оболочка образует небольшие складки или отсеки. Есть две особые дюралюминиевые складки — фалкс и тенториум. Соколов разделяет правое и левое полушария мозга, а тенториум отделяет головной мозг от мозжечка.

Арахноидальная ткань: представляет собой тонкую перепончатую оболочку, покрывающую весь мозг. Паутинная оболочка состоит из эластичной ткани. Пространство между твердой мозговой оболочкой и паутинной оболочкой называется субдуральным пространством.

Pia mater: охватывает поверхность мозга, следуя его складкам и бороздкам. Мягкая мозговая оболочка имеет множество кровеносных сосудов, которые проникают глубоко в мозг. Пространство между паутинной оболочкой и мягкой мозговой оболочкой называется субарахноидальным пространством. Именно здесь спинномозговая жидкость омывает мозг и смягчает его.

Кровоснабжение

Кровь поступает в мозг по двум парным артериям, внутренним сонным артериям и позвоночным артериям (рис. 10). Внутренние сонные артерии снабжают большую часть головного мозга.

Рисунок 10. Общая сонная артерия проходит вверх по шее и делится на внутреннюю и внешнюю сонные артерии. Переднее кровообращение головного мозга питается внутренними сонными артериями (ВСА), а заднее кровообращение — позвоночными артериями (ВА).Две системы соединяются в Уиллисском круге (зеленый кружок).

Позвоночные артерии снабжают мозжечок, ствол мозга и нижнюю часть головного мозга. Пройдя через череп, правая и левая позвоночные артерии соединяются вместе, образуя базилярную артерию. Базилярная артерия и внутренние сонные артерии «сообщаются» друг с другом в основании мозга, которое называется Виллизиевым кругом (рис. 11). Связь между внутренней сонной и вертебрально-базилярной системами является важным элементом безопасности мозга.Если один из главных сосудов блокируется, возможно, что побочный кровоток пересечет Вилилисовский круг и предотвратит повреждение мозга.

Рис. 11. Вид сверху на Уиллисовский круг. К внутренней сонной и позвоночно-базилярной системам присоединяются передняя коммуникативная (Acom) и задняя коммуникативная (Pcom) артерии.

Венозное кровообращение головного мозга сильно отличается от кровообращения в остальном теле. Обычно артерии и вены сливаются, поскольку они снабжают и дренируют определенные области тела.Можно подумать, что это пара позвоночных вен и внутренние сонные вены. Однако в мозгу это не так. Коллекторы основных вен интегрированы в твердую мозговую оболочку и образуют венозные синусы — не путать с воздушными синусами на лице и в области носа. Венозные синусы собирают кровь из головного мозга и передают ее во внутренние яремные вены. Верхние и нижние сагиттальные пазухи дренируют головной мозг, кавернозные пазухи дренируют переднее основание черепа. Все пазухи в конечном итоге стекают в сигмовидные пазухи, которые выходят из черепа и образуют яремные вены.Эти две яремные вены, по сути, единственный дренаж мозга.

Клетки головного мозга

Мозг состоит из двух типов клеток: нервных клеток (нейронов) и глиальных клеток.

Нервные клетки

Нейроны бывают разных размеров и форм, но все они состоят из тела клетки, дендритов и аксона. Нейрон передает информацию посредством электрических и химических сигналов. Попробуйте представить себе электропроводку в вашем доме. Электрическая цепь состоит из множества проводов, соединенных таким образом, что при включении света лампочка загорается.Возбужденный нейрон будет передавать свою энергию находящимся поблизости нейронам.

Нейроны передают свою энергию или «разговаривают» друг с другом через крошечный промежуток, называемый синапсом (рис. 12). У нейрона есть много плеч, называемых дендритами, которые действуют как антенны, улавливающие сообщения от других нервных клеток. Эти сообщения передаются в тело ячейки, которое определяет, следует ли передать сообщение. Важные сообщения передаются в конец аксона, где мешочки, содержащие нейротрансмиттеры, открываются в синапс.Молекулы нейротрансмиттера проходят через синапс и входят в специальные рецепторы принимающей нервной клетки, что стимулирует эту клетку передавать сообщение.

Рисунок 12. Нервные клетки состоят из тела клетки, дендритов и аксона. Нейроны общаются друг с другом, обмениваясь нейротрансмиттерами через крошечный промежуток, называемый синапсом.

Клетки глии

Глия (греческое слово, означающее клей) — это клетки мозга, которые обеспечивают нейроны питанием, защитой и структурной поддержкой.Глии в 10-50 раз больше, чем нервных клеток, и они являются наиболее распространенным типом клеток, участвующих в опухолях головного мозга.

• Астроглия или астроциты заботятся о нас — они регулируют гематоэнцефалический барьер, позволяя питательным веществам и молекулам взаимодействовать с нейронами. Они контролируют гомеостаз, защиту и восстановление нейронов, образование рубцов, а также влияют на электрические импульсы.
• Клетки олигодендроглии создают жировое вещество, называемое миелином, которое изолирует аксоны, позволяя электрическим сообщениям перемещаться быстрее.
• Эпендимные клетки выстилают желудочки и секретируют спинномозговую жидкость (CSF).
• Микроглия — это иммунные клетки мозга, защищающие его от захватчиков и убирающие мусор. Они также сокращают синапсы.

Источники и ссылки

Если у вас есть дополнительные вопросы, свяжитесь с Mayfield Brain & Spine по телефону 800-325-7787 или 513-221-1100.

Ссылки

brainfacts.org

мозг.mcgill.ca

обновлено> 4.2018 Обзор
> Тоня Хайнс, CMI, клиника Мэйфилд, Цинциннати, Огайо

Сертифицированная медицинская информация Mayfield материалов написаны и разработаны клиникой Mayfield Clinic. Мы соблюдаем стандарт HONcode в отношении достоверной информации о здоровье. Эта информация не предназначена для замены медицинских рекомендаций вашего поставщика медицинских услуг.

Где в мозгу хранятся воспоминания? — Квинслендский институт мозга

Воспоминания хранятся не только в одной части мозга.Различные типы хранятся в разных взаимосвязанных областях мозга. Для явных воспоминаний — которые касаются событий, которые произошли с вами (эпизодические), а также общих фактов и информации (семантические) — есть три важных области мозга: гиппокамп, неокортекс и миндалевидное тело. Неявные воспоминания , такие как моторные воспоминания, полагаются на базальные ганглии и мозжечок. Кратковременная рабочая память больше всего зависит от префронтальной коры.

Части мозга, участвующие в памяти (Иллюстрация Левента Эфе)

Явная память

В явной памяти задействованы три области мозга: гиппокамп, неокортекс и миндалевидное тело.

Гиппокамп

В гиппокампе, расположенном в височной доле мозга, формируются эпизодические воспоминания, которые индексируются для последующего доступа. Эпизодические воспоминания — это автобиографические воспоминания об определенных событиях в нашей жизни, например о кофе, который мы пили с другом на прошлой неделе.

Откуда мы это знаем? В 1953 году пациенту по имени Генри Молезон хирургическим путем удалили гиппокамп во время операции в США по лечению эпилепсии. Его эпилепсия была излечена, и Молезон прожил еще 55 лет здорового возраста. Однако после операции он смог сформировать лишь эпизодические воспоминания, которые длились считанные минуты; он был совершенно неспособен постоянно хранить новую информацию. В результате память Молисона в основном ограничилась событиями, которые произошли за годы до его операции, в далеком прошлом.Тем не менее, он все еще мог улучшить свои показатели в выполнении различных двигательных задач, хотя он не помнил, чтобы когда-либо сталкивался с ними или выполнял их. Это указывает на то, что, хотя гиппокамп имеет решающее значение для накопления воспоминаний, он не является местом постоянного хранения памяти и не нужен для моторных воспоминаний.

Исследование Генри Молисона было революционным, поскольку показало, что существует множество типов памяти. Теперь мы знаем, что имплицитное моторное обучение происходит не в гиппокампе, а в других областях мозга — базальных ганглиях и мозжечке.

Neocortex

Неокортекс — это самая большая часть коры головного мозга, лист нервной ткани, которая формирует внешнюю поверхность мозга, отличающуюся у высших млекопитающих своим морщинистым видом. У людей неокортекс участвует в высших функциях, таких как сенсорное восприятие, генерация моторных команд, пространственное мышление и язык. Со временем информация из определенных воспоминаний, которые временно хранятся в гиппокампе, может быть передана в неокортекс в виде общих знаний — например, знание того, что кофе помогает мне взбодриться.Исследователи считают, что этот перенос из гиппокампа в неокортекс происходит во время сна.

Миндалевидное тело

Миндалевидное тело, миндалевидная структура в височной доле мозга, придает воспоминаниям эмоциональное значение. Это особенно важно, потому что сильные эмоциональные воспоминания (например, связанные со стыдом, радостью, любовью или горем) трудно забыть. Постоянство этих воспоминаний предполагает, что взаимодействия между миндалевидным телом, гиппокампом и неокортексом имеют решающее значение для определения «стабильности» памяти, то есть того, насколько эффективно она сохраняется с течением времени.

Есть еще один аспект, связанный с вовлечением миндалины в память. Миндалевидное тело не просто изменяет силу и эмоциональное содержание воспоминаний; он также играет ключевую роль в формировании новых воспоминаний, связанных со страхом. Ужасающие воспоминания могут образоваться уже после нескольких повторений. Это делает «обучение со страхом» популярным способом исследования механизмов формирования, консолидации и припоминания памяти. Понимание того, как миндалевидное тело обрабатывает страх, важно из-за его отношения к посттравматическому стрессовому расстройству (ПТСР), от которого страдают многие из наших ветеранов, а также полицейские, парамедики и другие люди, подвергшиеся травмам.Беспокойство в учебных ситуациях также может затрагивать миндалевидное тело и может привести к избеганию особенно сложных или стрессовых задач.

Исследователи

QBI, включая профессора Панкаджа Саха и доктора Тимоти Бреди, считают, что понимание того, как воспоминания о страхе формируются в миндалине, может помочь в лечении таких состояний, как посттравматическое стрессовое расстройство.

Неявная память

В имплицитной памяти задействованы две области мозга: базальные ганглии и мозжечок.

Базальные ганглии

Базальные ганглии — это структуры, лежащие глубоко внутри мозга и участвующие в широком спектре процессов, таких как эмоции, обработка вознаграждений, формирование привычек, движение и обучение. Они особенно вовлечены в координацию последовательности двигательной активности, которая может потребоваться при игре на музыкальном инструменте, танцах или игре в баскетбол. Базальные ганглии — это области, наиболее пораженные болезнью Паркинсона. Это проявляется в нарушении движений пациентов с болезнью Паркинсона.

Мозжечок

Мозжечок, отдельная структура, расположенная в задней части мозга, играет наиболее важную роль в управлении мелкой моторикой, которая позволяет нам использовать палочки для еды или нажимать эту клавишу пианино немного мягче. Хорошо изученным примером моторного обучения мозжечка является вестибулоокулярный рефлекс, который позволяет нам удерживать взгляд на каком-либо месте, когда мы поворачиваем голову.

Рабочая память

Префронтальная кора

Префронтальная кора (ПФК) — это часть неокортекса, которая находится в самом передней части мозга.Это самое последнее дополнение к мозгу млекопитающих, которое участвует во многих сложных когнитивных функциях. Исследования нейровизуализации человека с использованием аппаратов магнитно-резонансной томографии (МРТ) показывают, что, когда люди выполняют задачи, требующие от них хранения информации в их кратковременной памяти, например, местоположение вспышки света, PFC становится активным. Также, похоже, существует функциональное разделение между левой и правой сторонами PFC: левая больше участвует в вербальной рабочей памяти, а правая более активна в пространственной рабочей памяти, например, в запоминании того, где произошла вспышка света.

Что делает воспоминания сильнее? — Квинслендский институт мозга

Ваш опыт в мире основан на информации, полученной через комбинацию органов чувств: зрения, осязания, слуха, вкуса и запаха.

Некоторые воспоминания кажутся выжженными в нашем мозгу, в то время как другие — мимолетными клочьями воспоминаний. Что влияет на силу и продолжительность воспоминаний?

Эмоциональные воспоминания

Одна вещь, которая помогает сделать память устойчивой, — это то, если она имеет сильное эмоциональное содержание: вы, вероятно, все еще помните свой первый поцелуй или где вы были, когда узнали, что близкий член семьи скончался.Это происходит из-за миндалевидного тела, которое, как показали исследования мозга, активируется эмоциональными событиями. Миндалевидное тело усиливает кодирование памяти, усиливая внимание и восприятие, и может помочь сохранить память, вызывая выброс гормонов стресса, таких как адреналин и кортизол, для повышения возбуждения.

В то время как воспоминания о стрессовом событии могут быть усилены, стресс, как правило, оказывает негативное влияние на хранение в памяти событий, которые совпадают со стрессом, но не являются его непосредственной причиной.Стресс также изменяет способ обработки информации нашим мозгом, переходя от гибкого, целостного подхода к более жестким ассоциациям «стимул-реакция». Это может изменить характер хранимых воспоминаний, а также то, что мы вспоминаем при стрессе.

Пути памяти

Хорошая аналогия для формирования памяти — это то, как пешеходы прокладывают путь вдоль лужайки. Чем больше травяной участок вытаптывается, когда люди проходят по нему, тем яснее становится путь и тем легче по нему идти — создается впечатление, будто была создана «память» обо всех прогулках.То же самое происходит в мозгу. Чем больше активирован нейронный путь, тем сильнее становятся синаптические связи на этом пути. Затем, когда в нашу голову приходит мысль — скажем, о тропическом пляже — мы вспоминаем связанный опыт или знания, такие как нанесение солнцезащитного крема и ощущение песка, по мере того как наш разум направляет наши мысли по устоявшимся нервным путям.

Как осуществляется доступ к памяти

Например, воспоминания о кофе, который вы пили с другом на прошлой неделе, могут включать вкус и запах кофе, дизайн интерьера кафе, звук сирены скорой помощи, когда она проезжает мимо, и темы разговора, которые вы обсуждали. .Эти компоненты вашего опыта активировали различные части вашего неокортекса. Но сам эпизод изначально сохранялся в гиппокампе. Со временем эта память консолидируется, и считается, что ее долговременное хранение распределяется в разных частях неокортекса.

Согласно одной популярной теории, гиппокамп имеет решающее значение, поскольку он служит показателем памяти. Если использовать аналогию: при хорошем функционировании память похожа на цифровую базу данных или офисный шкаф в стиле старой школы: что-то запускает поиск в базе данных, и мы извлекаем и вызываем память.

Когда ваша подруга упоминает, насколько ей понравился стильный интерьер кафе, вы представляете себе внутреннюю часть кафе, заставляя вашу зрительную кору — часть мозга, которая принимает и обрабатывает сенсорные нервные импульсы от глаз — активизируется по аналогии с когда вы увидели кафе из первых рук. Благодаря синаптической пластичности и усиленным связям этого визуального семени достаточно, чтобы получить доступ к сцене «кафе с другом» в индексе гиппокампа. Чтобы действительно вызвать воспоминание, гиппокамп затем направляет нейронный трафик обратно в соответствующие контуры неокортекса, реактивируя звук сирены скорой помощи, вкус кофе, темы разговора и любые другие компоненты « кафе с другом ». объем памяти.

Идея индексации и запоминания памяти пока остается только теорией.

частей мозга, связанных с памятью

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните функции мозга, участвующие в памяти
• Распознать роль гиппокампа, миндалины и мозжечка

Хранятся ли воспоминания только в одной части мозга или они хранятся во многих разных частях мозга? Карл Лэшли начал исследовать эту проблему около 100 лет назад, создавая повреждения в мозге таких животных, как крысы и обезьяны.Он искал свидетельство инграммы: группы нейронов, которые служат «физическим представлением памяти» (Josselyn, 2010). Во-первых, Лэшли (1950) обучил крыс находить путь через лабиринт. Затем он использовал доступные в то время инструменты — в данном случае паяльник — для создания повреждений в мозгу крыс, особенно в коре головного мозга. Он сделал это, потому что пытался стереть инграмму или исходный след воспоминаний крыс о лабиринте.

Лэшли не нашел свидетельств инграммы, и крысы все еще могли найти свой путь через лабиринт, независимо от размера или местоположения поражения.Основываясь на его создании повреждений и реакции животных, он сформулировал гипотезу эквипотенциальности: если часть одной области мозга, отвечающая за память, повреждена, другая часть той же области может взять на себя эту функцию памяти (Lashley, 1950). Хотя ранние работы Лэшли не подтвердили существование инграммы, современные психологи добиваются прогресса в ее поиске. Эрик Кандел, например, десятилетиями работал над синапсом, базовой структурой мозга и его ролью в управлении потоком информации через нейронные цепи, необходимой для хранения воспоминаний (Mayford, Siegelbaum, & Kandel, 2012).

Многие ученые считают, что весь мозг связан с памятью. Однако после исследования Лэшли другие ученые смогли более внимательно изучить мозг и память. Они утверждали, что память расположена в определенных частях мозга, и определенные нейроны можно распознать по их участию в формировании воспоминаний. Основными частями мозга, связанными с памятью, являются миндалевидное тело, гиппокамп, мозжечок и префронтальная кора ([ссылка]).

Миндалевидное тело участвует в воспоминаниях о страхе и страхе.Гиппокамп связан с декларативной и эпизодической памятью, а также с памятью распознавания. Мозжечок играет роль в обработке процедурных воспоминаний, например, как играть на пианино. Префронтальная кора, кажется, участвует в запоминании семантических задач.

АМИГДАЛА

Во-первых, давайте посмотрим на роль миндалины в формировании памяти. Основная функция миндалины — регулирование эмоций, таких как страх и агрессия ([ссылка]). Миндалевидное тело играет роль в том, как хранятся воспоминания, потому что на хранение влияют гормоны стресса.Например, один исследователь экспериментировал с крысами и реакцией страха (Josselyn, 2010). Используя метод Павлова, нейтральный тон сочетался с ударом ног крыс. Это вызвало у крыс воспоминания о страхе. После кондиционирования каждый раз, когда они слышали тон, они замирали (защитная реакция у крыс), указывая на память о надвигающемся шоке. Затем исследователи вызвали гибель клеток в нейронах боковой миндалины, которая является специфической областью мозга, ответственной за воспоминания о страхе.Они обнаружили, что воспоминания о страхе исчезли (вымерли). Из-за своей роли в обработке эмоциональной информации миндалевидное тело также участвует в консолидации памяти: процессе передачи нового обучения в долговременную память. Миндалевидное тело, кажется, способствует кодированию воспоминаний на более глубоком уровне, когда событие эмоционально возбуждает.

Ссылка на обучение

В этом выступлении TED под названием «Мышь. Лазерный луч. Манипулируемая память », — Стив Рамирес и Сюй Лю из Массачусетского технологического института рассказывают об использовании лазерных лучей для управления памятью о страхе у крыс.Узнайте, почему их работа вызвала ажиотаж в СМИ после того, как она была опубликована в Science .

ГИППОКАМП

Другая группа исследователей также экспериментировала с крысами, чтобы узнать, как гиппокамп функционирует при обработке памяти ([ссылка]). Они создали повреждения в гиппокампе крыс и обнаружили, что крысы продемонстрировали нарушение памяти при выполнении различных задач, таких как распознавание объектов и бег по лабиринту. Они пришли к выводу, что гиппокамп участвует в памяти, в частности, в нормальной памяти распознавания, а также в пространственной памяти (когда задачи памяти похожи на тесты на вспоминание) (Clark, Zola, & Squire, 2000).Другая задача гиппокампа — проецировать информацию на корковые области, которые придают воспоминаниям значение и связывают их с другими связанными воспоминаниями. Это также играет роль в консолидации памяти: процесс передачи нового обучения в долговременную память.

Повреждение этой области лишает нас возможности обрабатывать новые декларативные воспоминания. У одного известного пациента, известного в течение многих лет только как HM, удалили левую и правую височные доли (гиппокамп), чтобы помочь контролировать приступы, от которых он страдал в течение многих лет (Corkin, Amaral, González, Johnson, & Hyman, 1997).В результате его декларативная память была значительно нарушена, и он не мог формировать новые семантические знания. Он потерял способность формировать новые воспоминания, но все еще мог помнить информацию и события, которые произошли до операции.

Ссылка на обучение

Для более подробного изучения того, как работает память, а также того, как исследователи сейчас изучают мозг Х. М., просмотрите это видео на Nova PBS.

Головной мозг и префронтальная кора

Хотя гиппокамп, кажется, больше обрабатывает явные воспоминания, вы все равно можете его потерять и иметь возможность создавать неявные воспоминания (процедурная память, моторное обучение и классическая обусловленность) благодаря мозжечку ([ссылка]).Например, один классический эксперимент с кондиционированием состоит в том, чтобы приучить испытуемых моргать, когда им дают вдохнуть воздух. Когда исследователи повредили мозжечок кроликов, они обнаружили, что кролики не могут научиться условной реакции моргания глаз (Steinmetz, 1999; Green & Woodruff-Pak, 2000).

Другие исследователи использовали сканирование мозга, в том числе позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), чтобы узнать, как люди обрабатывают и сохраняют информацию. Судя по этим исследованиям, в дело вовлечена префронтальная кора.В одном исследовании участники должны были выполнить две разные задачи: либо найти букву a в словах (что считается задачей восприятия), либо классифицировать существительное как живое или неживое (что считается семантической задачей) (Kapur et al. , 1994). Затем участников спросили, какие слова они видели ранее. Напоминание было намного лучше для семантической задачи, чем для задачи восприятия. По данным ПЭТ-сканирования, в семантической задаче было гораздо больше активации в левой нижней префронтальной коре.В другом исследовании кодирование было связано с левой фронтальной активностью, в то время как получение информации было связано с правой фронтальной областью (Craik et al., 1999).

НЕЙРОТРАНСМИТТЕР

Также, по-видимому, существуют определенные нейротрансмиттеры, участвующие в процессе памяти, такие как адреналин, дофамин, серотонин, глутамат и ацетилхолин (Myhrer, 2003). Среди исследователей продолжаются дискуссии и дебаты о том, какой нейротрансмиттер играет конкретную роль (Blockland, 1996).Хотя мы еще не знаем, какую роль каждый нейротрансмиттер играет в памяти, мы знаем, что коммуникация между нейронами через нейротрансмиттеры имеет решающее значение для развития новых воспоминаний. Повторяющаяся активность нейронов приводит к увеличению количества нейромедиаторов в синапсах и более эффективным и более синаптическим связям. Так происходит консолидация памяти.

Также считается, что сильные эмоции вызывают формирование сильных воспоминаний, а более слабые эмоциональные переживания формируют более слабые воспоминания; это называется теорией возбуждения (Christianson, 1992).Например, сильные эмоциональные переживания могут вызвать выброс нейротрансмиттеров, а также гормонов, укрепляющих память; поэтому наша память на эмоциональное событие обычно лучше, чем наша память на неэмоциональное событие. Когда люди и животные подвергаются стрессу, мозг выделяет больше нейротрансмиттера глутамата, что помогает им вспомнить стрессовое событие (McGaugh, 2003). Об этом наглядно свидетельствует так называемый феномен фотовспышки.

Флэш-память — это исключительно четкое воспоминание о важном событии ([ссылка]).Где вы были, когда впервые услышали о терактах 11 сентября? Скорее всего, вы можете вспомнить, где вы были и чем занимались. Фактически, опрос Pew Research Center (2011) показал, что 97% американцев, которым на момент события было 8 лет и старше, могут вспомнить момент, когда они узнали об этом событии, даже через десять лет после того, как оно произошло.

Большинство людей могут вспомнить, где они были, когда впервые услышали о терактах 11 сентября. Это пример фотовспышки: запись нетипичного и необычного события, имеющего очень сильные эмоциональные ассоциации.(кредит: Майкл Форан)

Копай глубже: неточные и ложные воспоминания

Даже воспоминания о вспышках со временем могут терять точность, даже при очень важных событиях. Например, как минимум трижды, когда его спросили, как он узнал о террористических актах 11 сентября, президент Джордж Буш ответил неточно. В январе 2002 года, менее чем через 4 месяца после терактов, тогдашнего президента Буша спросили, как он узнал о терактах.Он ответил:

Я сидел там и мой начальник штаба — ну, во-первых, когда мы вошли в класс, я увидел, как этот самолет влетел в первое здание. Был включен телевизор. И вы знаете, я подумал, что это ошибка пилота, и был поражен, что кто-то мог совершить такую ​​ужасную ошибку. (Гринберг, 2004, стр. 2)

Вопреки тому, что вспоминал президент Буш, никто не видел, чтобы упал первый самолет, кроме людей, лежавших на земле возле башен-близнецов. Первый самолет не снимали на видео, потому что это было обычное утро вторника в Нью-Йорке, до первого сбития самолета.

Некоторые люди связывают ошибочное воспоминание Буша об этом событии с теориями заговора. Однако есть гораздо более мягкое объяснение: человеческая память, даже воспоминания от фотовспышек, может быть хрупкой. На самом деле память может быть настолько хрупкой, что мы можем убедить человека в том, что с ним произошло событие, даже если этого не произошло. В исследованиях участники будут помнить, что слышали слово, даже если они никогда не слышали его. Например, участникам был дан список из 15 слов, связанных со сном, но слова «сон» в списке не было.Участники вспомнили, что слышали слово «сон», хотя на самом деле они его не слышали (Roediger & McDermott, 2000). Открывшие это исследователи назвали теорию в честь себя и коллег-исследователя, назвав ее парадигмой Диза-Рёдигера-Макдермотта.

Сводка

Начиная с Карла Лэшли, исследователи и психологи искали инграмму, которая является физическим следом памяти. Лэшли не нашел инграмму, но предположил, что воспоминания распределяются по всему мозгу, а не хранятся в одной конкретной области.Теперь мы знаем, что три области мозга действительно играют важную роль в обработке и хранении различных типов воспоминаний: мозжечок, гиппокамп и миндалевидное тело. Задача мозжечка — обрабатывать процедурные воспоминания; в гиппокампе закодированы новые воспоминания; миндалевидное тело помогает определить, какие воспоминания хранить, и играет роль в определении того, где хранятся воспоминания, в зависимости от того, есть ли у нас сильная или слабая эмоциональная реакция на событие. Сильные эмоциональные переживания могут вызвать выброс нейротрансмиттеров, а также гормонов, которые укрепляют память, поэтому память на эмоциональное событие обычно сильнее, чем память на неэмоциональное событие.Об этом свидетельствует так называемый феномен фотовспышки: наша способность запоминать важные жизненные события. Однако наша память на жизненные события (автобиографическая память) не всегда точна.

Вопросы для самопроверки

Вопрос о критическом мышлении

1. Что может случиться с вашей системой памяти, если вы получите повреждение гиппокампа?

Персональный вопрос заявки

2.Опишите вспышкой воспоминания о важном событии в вашей жизни.

ответов

1. Поскольку ваш гиппокамп, кажется, больше обрабатывает ваши явные воспоминания, повреждение этой области может сделать вас неспособным обрабатывать новые декларативные (явные) воспоминания; однако даже с этой потерей вы сможете создавать неявные воспоминания (процедурную память, моторное обучение и классическую обусловленность).

Глоссарий

теория возбуждения сильные эмоции вызывают формирование сильных воспоминаний, а более слабые эмоциональные переживания формируют более слабые воспоминания

энграмма физический след памяти

Гипотеза эквипотенциальности Некоторые части мозга могут замещать поврежденные части при формировании и хранении воспоминаний

флэш-память исключительно четкое воспоминание о важном событии

8.2 части мозга, задействованные в памяти — вводная психология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните функции мозга, участвующие в памяти
• Распознать роль гиппокампа, миндалины и мозжечка

Хранятся ли воспоминания только в одной части мозга или они хранятся во многих разных частях мозга? Карл Лэшли начал исследовать эту проблему около 100 лет назад, создавая повреждения в мозге таких животных, как крысы и обезьяны.Он искал свидетельство инграммы: группы нейронов, которые служат «физическим представлением памяти» (Josselyn, 2010). Во-первых, Лэшли (1950) обучил крыс находить путь через лабиринт. Затем он использовал доступные в то время инструменты — в данном случае паяльник — для создания повреждений в мозгу крыс, особенно в коре головного мозга. Он сделал это, потому что пытался стереть инграмму или исходный след воспоминаний крыс о лабиринте.

Лэшли не нашел свидетельств инграммы, и крысы все еще могли найти свой путь через лабиринт, независимо от размера или местоположения поражения.Основываясь на его создании поражений и реакции животных, он сформулировал гипотезу об эквипотенциальности : , если часть одной области мозга, отвечающая за память, повреждена, другая часть той же области может взять на себя эту функцию памяти (Lashley, 1950. ). Хотя ранние работы Лэшли не подтвердили существование инграммы, современные психологи добиваются прогресса в ее поиске.

Многие ученые считают, что весь мозг связан с памятью. Однако после исследования Лэшли другие ученые смогли более внимательно изучить мозг и память.Они утверждали, что память расположена в определенных частях мозга, и определенные нейроны можно распознать по их участию в формировании воспоминаний. Основными частями мозга, связанными с памятью, являются миндалевидное тело, гиппокамп, мозжечок и префронтальная кора.

Рисунок 8.07. Миндалевидное тело участвует в воспоминаниях о страхе и страхе. Гиппокамп связан с декларативной и эпизодической памятью, а также с памятью распознавания. Мозжечок играет роль в обработке процедурных воспоминаний, например, как играть на пианино.Префронтальная кора, кажется, участвует в запоминании семантических задач.

Долговременная память представляет собой заключительный этап модели обработки информации, на котором информативные знания хранятся постоянно (идея постоянства памяти будет обсуждаться в следующем разделе). Воспоминания, которые мы храним в сознании и к которым у нас есть доступ, известны как явная память (также известная как декларативная память) и кодируются гиппокампом, энторинальной корой и перигинальной корой, которые являются важными структурами в лимбической системе .Лимбическая система представляет собой набор структур мозга, расположенных по обе стороны от таламуса, непосредственно под корой головного мозга, и важна для множества функций, включая эмоции, мотивацию, долговременную память и обоняние.

В категории явных воспоминаний и псодические воспоминания представляют время, места, связанные эмоции и другую контекстную информацию, составляющую автобиографические события. Эти типы воспоминаний представляют собой последовательности переживаний и прошлых воспоминаний, которые позволяют человеку образно путешествовать во времени, чтобы заново пережить или вспомнить событие, которое произошло в определенное время и в определенном месте.Было продемонстрировано, что эпизодические воспоминания в значительной степени зависят от нейронных структур, которые были активированы во время процедуры, когда происходило событие. Готфрид и его коллеги (2004) использовали сканеры фМРТ для наблюдения за мозговой активностью, когда участники пытались вспомнить изображения, которые они впервые увидели в присутствии определенного запаха. При воспроизведении изображений, которые участники просматривали с сопутствующим запахом, области первичной обонятельной коры (первформная кора) были более активными по сравнению с условиями отсутствия парного запаха (Gottfried, Smith, Rugg & Doland, 2004), что позволяет предположить, что воспоминания восстанавливаются путем реактивации области датчиков, которые были активны во время исходного события.Это указывает на то, что сенсорный ввод чрезвычайно важен для эпизодических воспоминаний, которые мы используем, чтобы попытаться воссоздать опыт того, что произошло.

Семантическая память представляет собой второй из трех основных типов явной памяти и относится к общим знаниям о мире, которыми мы обладаем и собираем на протяжении всей нашей жизни. Эти факты о мире, идеях, значениях и концепциях смешаны с нашим опытом эпизодической памяти и подчеркнуты культурными различиями. В области когнитивной нейробиологии существует множество взглядов на места в мозге, где хранятся семантические воспоминания.Согласно одной точке зрения, семантические воспоминания хранятся в тех же нейронных структурах, которые помогают создавать эпизодические воспоминания. Такие области, как медиальные височные доли, гиппокамп и свод, которые кодируют информацию и создают связи с областями коры, где к ним можно будет получить доступ позже. Другое исследование показало, что гиппокамп и соседние структуры лимбической системы более важны для хранения и извлечения семантических воспоминаний, чем области, связанные с двигательной активностью или сенсорной обработкой, используемые во время кодирования (Vargha-Khadem et al., 1997). Еще другие группы предположили, что семантические воспоминания извлекаются из областей лобной коры и сохраняются в областях височной доли (Hartley et al., 2014, Binder et al., 2009). В целом, данные свидетельствуют о том, что многие области мозга связаны с хранением и извлечением явной памяти в отличие от отдельных структур.

Последняя основная группа памяти в категории явной памяти известна как Автобиографическая память . Эта система памяти состоит как из эпизодических, так и из семантических аспектов памяти и представляет собой набор воспоминаний, связанных с самим собой.Это может быть ваша внешность, ваш рост, конкретные важные моменты в вашей жизни или общее представление о вашем представлении о себе. Конкретные места, где хранится этот тип памяти и к которым осуществляется доступ, особенно спорны из-за тесной связи между автобиографической информацией и сознательным опытом. Конвей и Плейделл-Пирс (2000) предложили модель, описывающую автобиографические воспоминания как преходящие мысленные композиции, хранящиеся в системе самопамяти, содержащей автобиографическую базу знаний и текущие цели работающего «я».Согласно этому подходу, в системе самопамяти существуют процессы управления, которые модулируют способность связывать информацию с базой самопознания путем постоянного редактирования сигналов, используемых для активации автобиографической памяти. Следовательно, на представления о себе и воспоминаниях, связанных с собой, может влиять контекст самовосприятия во время кодирования памяти. Современные исследования нейровизуализации показывают, что автобиографическая память распределена во многих сложных нейронных сетях, включая группы нейронов рекрутирования в медиальной и вентролатеральной префронтальной коре, а также в медиальной и латеральной височной коре, височно-теменном соединении, задней поясной извилине и мозжечке. (Свобода, Э., Маккиннон, М.С., Левин, Б., 2006).

В отличие от описанных выше систем памяти, относящихся к процессам явного кодирования и извлечения памяти, неявная память , как обсуждалось в предыдущем разделе, относится к воспоминаниям, которые приобретаются и вызываются бессознательно. Современные исследования показали, что мозжечок, базальные ганглии (группа подкорковых структур, связанных с произвольным двигательным контролем, процедурным обучением и эмоциями, а также многими другими формами поведения), моторная кора и различные области коры головного мозга (Дхарани, 2014) связаны с хранением и извлечением неявной памяти.

АМИГДАЛА

Миндалевидное тело — чрезвычайно важная структура для создания и вызова как явной, так и неявной памяти. Основная функция миндалины — регулирование эмоций, таких как страх и агрессия. Миндалевидное тело играет роль в том, как хранятся воспоминания, поскольку на хранение информации влияют эмоции и стресс. Джоселин (2010) объединила нейтральный тон с ударом ноги группе крыс, чтобы оценить страх крыс, связанный с обусловливанием этим тоном. Это вызвало у крыс воспоминания о страхе.После кондиционирования каждый раз, когда крысы слышали тон, они замирали (защитная реакция у крыс), указывая на память о надвигающемся шоке. Затем исследователи вызвали гибель клеток в нейронах боковой миндалины, которая является специфической областью мозга, ответственной за воспоминания о страхе у крыс. Они обнаружили, что память о страхе исчезла (память о страхе исчезла). Из-за своей роли в обработке эмоциональной информации миндалевидное тело также участвует в консолидации памяти: процессе передачи нового обучения в долговременную память.Миндалевидное тело, кажется, способствует кодированию воспоминаний на более глубоком уровне, когда событие эмоционально возбуждает. Например, с точки зрения модели глубины обработки Крейка и Локхарта (1972), недавнее исследование продемонстрировало, что воспоминания, закодированные из образов, которые вызывают эмоциональную реакцию, как правило, запоминаются более точно и легче по сравнению с нейтральными образами (Xu et al., 2014 ). Кроме того, исследование фМРТ продемонстрировало более сильную сопряженную активацию миндалины и гиппокампа, в то время как кодирование предсказывает более сильную и точную способность вспоминать память (Phelps, 2004).Большая активация миндалевидного тела, предсказывающая более высокую вероятность точного воспоминания, предоставляет доказательства, иллюстрирующие, как ассоциация с эмоциональной реакцией может создавать более глубокий уровень обработки во время кодирования, что приводит к более сильному следу памяти для последующего воспоминания.

В этом выступлении на TED Стив Рамирес и Сюй Лю из Массачусетского технологического института рассказывают об использовании лазерных лучей для управления воспоминаниями о страхе у крыс.

ГИППОКАМП

Гиппокампальное образование состоит из группы субструктур, включая гиппокамп, зубчатую извилину и субикулум, которые расположены внутри височной доли и имеют форму, аналогичную букве C.Вместе эти структуры представляют собой основные области мозга, связанные с формированием долговременных воспоминаний.

Кларк, Зола и Сквайр (2000) экспериментировали с крысами, чтобы узнать, как гиппокамп влияет на обработку памяти. Они создали повреждения в гиппокампе крыс и обнаружили, что крысы продемонстрировали нарушение памяти при выполнении различных задач, таких как распознавание объектов и бег по лабиринту. Они пришли к выводу, что гиппокамп участвует в создании воспоминаний, в частности, нормальной памяти распознавания, а также пространственной памяти (когда задачи памяти подобны тестам на вспоминание).Гиппокамп также передает информацию в корковые области, которые придают воспоминаниям значение и соединяют их с другими битами информации. Кроме того, он также играет главную роль в консолидации памяти: процесс передачи нового обучения в долговременную память.

Травма в этой области препятствует способности формировать новые воспоминания, но существенно не ухудшает их способность извлекать воспоминания, уже сохраненные в качестве долговременных воспоминаний (Hudspeth et al., 2013). Один известный пациент, известный в течение многих лет только как Х.М. удалили левую и правую височные доли (гиппокамп), чтобы помочь контролировать приступы, от которых он страдал в течение многих лет (Corkin, Amaral, González, Johnson, & Hyman, 1997). В результате его декларативная (явная) память была значительно нарушена, и он не мог формировать новые семантические знания. Он потерял способность формировать новые воспоминания, но все еще мог помнить информацию и события, которые произошли до операции. Его история на людях убедительно доказывает, что гиппокамп в основном связан с консолидацией памяти.

Головной мозг и префронтальная кора

Мозжечок играет большую роль в неявных воспоминаниях (процедурная память, моторное обучение и классическая обусловленность). Например, человек с повреждением гиппокампа по-прежнему будет демонстрировать условную реакцию на моргание, когда ему дают серию вдохов воздуха для его глаз. Однако, когда исследователи повредили мозжечок кроликов, они обнаружили, что кролики не были способны обучаться условной реакции моргания глаз (Steinmetz, 1999; Green & Woodruff-Pak, 2000).Этот эксперимент демонстрирует важную роль мозжечка в формировании неявных воспоминаний и условных реакций.

Недавние оценки количества нейронов в различных областях мозга показывают, что в коре головного мозга человека имеется от 21 до 26 миллиардов нейронов (Pelvig et al., 2008) и 101 миллиард нейронов в мозжечке (Andersen, Korbo & Pakkenberg, 1992). , но мозжечок составляет примерно только 10% мозга (Siegelbaum et al., 2013). Мозжечок состоит из множества различных областей, которые получают проекции из разных частей головного и спинного мозга и проецируются в основном на двигательные системы головного мозга в лобных и теменных долях.

В дополнение к вкладу в имплицитную память, условные реакции, мелкую моторику, осанку и координацию мозжечок также поддерживает внутренние представления о внешнем мире, которые позволяют вам перемещаться по гостиной в полной темноте и находить ключи. бейсболистам, чтобы координировать свои движения, чтобы они могли ловить мячи дальнего полета.

Другие исследователи использовали изображения мозга для измерения метаболических процессов, в том числе сканирование с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), чтобы узнать, как люди обрабатывают и сохраняют информацию.По данным этих исследований, префронтальная кора , по-видимому, активна во время множества задач, связанных с памятью. В одном исследовании участники должны были выполнить две разные задачи: либо найти букву на в словах (что считается задачей восприятия), либо классифицировать существительное как живое или неживое (что считается семантической задачей) (Kapur et al. , 1994). Затем участников спросили, какие слова они видели ранее, и они сообщили, что лучше запоминают семантическую задачу по сравнению с задачей восприятия.По данным ПЭТ-сканирования, в семантической задаче было гораздо больше активации в левой нижней префронтальной коре. В другом исследовании кодирование было связано с левой фронтальной активностью, в то время как получение информации было связано с правой фронтальной областью (Craik et al., 1999).

Другой широко распространенный взгляд на функцию префронтальной коры состоит в том, что она кодирует информацию, относящуюся к задаче, в рабочей памяти (Baddeley, 2003). Многие исследования показали большую активность префронтальной коры в периоды задержки при выполнении задач на рабочую память, демонстрируя процессы префронтальной репетиции, ведущие к переходу информации из кратковременной рабочей памяти в долговременную (Wilson et al., 1993; Леви и Гольдман-Ракич, 2000). Более поздняя работа, оценивающая большую префронтальную активность во время задержек задач рабочей памяти, предполагает, что активность префронтальной коры в эти периоды задержки может не быть нейронными сигнатурами кодирования долговременной памяти, но на самом деле могут быть нисходящими сигналами, которые влияют на кодирование в задней сенсорной части и ассоциациях. области, в которых поддерживаются фактические представления рабочей памяти (Lara & Wallis, 2015).

НЕЙРОТРАНСМИТТЕР

Также, по-видимому, существуют определенные нейротрансмиттеры, участвующие в процессе памяти, такие как адреналин, дофамин, серотонин, глутамат и ацетилхолин (Myhrer, 2003).Среди исследователей продолжаются дискуссии и дебаты относительно конкретных ролей, которые играет каждый нейротрансмиттер (Blockland, 1996). Хотя существует много споров об определении убедительных причинно-следственных связей между конкретными нейротрансмиттерами и конкретным поведением посредством экспериментального дизайна, исследователи могут использовать два общих метода, чтобы сделать выводы об этих отношениях.

Первый метод известен как интервенционная стратегия, фармакологические инструменты или повреждения / стимуляция используются на определенных нейротрансмиттерах и их рецепторах.Второй метод известен как корреляционный метод, при котором различные естественные условия (неврологические заболевания, старение), которые влияют на разные системы нейротрансмиттеров, сравниваются на моделях людей или животных. С помощью этих методов было последовательно обнаружено, что несколько групп и путей нейротрансмиттеров важны для множества процессов памяти (Chapoutier, 1989; Decker and McGaugh, 1991). Повторяющаяся активность нейронов приводит к большему высвобождению нейротрансмиттеров в синапсах и более сильным нейронным связям между группами нейронов, создавая консолидацию памяти.

Также считается, что сильные эмоции вызывают формирование сильных воспоминаний, а более слабые эмоциональные переживания формируют более слабые воспоминания; это называется теорией возбуждения (Кристиансон, 1992). Например, сильные эмоциональные переживания могут вызвать выброс нейротрансмиттеров, а также гормонов, укрепляющих память; поэтому наша память на эмоциональное событие обычно лучше, чем наша память на неэмоциональное событие. Когда люди и животные подвергаются стрессу, мозг выделяет больше нейротрансмиттера , глутамата , который помогает вспомнить стрессовое событие (Szapiro et al, 2003).Это обеспечивает функциональную основу явления, обычно называемого флэш-памятью.

Глутамат

Ранние исследования функциональных свойств глутамата использовали соединение, известное как пролин, для изучения реакции сетчатки глаза птиц. Черкин, Эккард и Гербрандт (1976) обнаружили, что введение пролина снижает обучаемость и память у птиц, предполагая, что, поскольку пролин действует как антагонист глутамата (уменьшая высвобождение глутамата в синапсе), глутамат должен участвовать в некоторых процессах, связанных с к обучению и памяти.В дальнейших исследованиях использовались другие антагонисты глутамата, чтобы продемонстрировать, что в целом уменьшение количества глутамата в синапсе снижает способность к обучению и формированию воспоминаний. В ответ на это раннее исследование, дальнейшие исследования суммировали важный процесс, связанный с обучением и памятью, известный как долгосрочное потенцирование. Этот процесс основан на стимуляции глутаматных путей в головном мозге (Malenka and Nicoll, 1999). Кроме того, состояния человека, связанные с серьезным нарушением обучения и памяти, всегда были связаны со значительным отсутствием глутаматных нейротрансмиттеров и рецепторов.Сквайр (1986) обнаружил пониженное количество рецепторов глутамата в гиппокампе пациентов с амнезией, а Хайман и его коллеги (1987) задокументировали, что крайнее сокращение глутаминергических нейронов в энторинальной коре и гиппокампе представляет собой отличительную особенность болезни Альцгеймера.

ГАМК (гамма-аминомасляная кислота)

До открытия бензодиазепинов, ГАМК практически игнорировалась с точки зрения ее влияния на процессы обучения и памяти. В конечном итоге было обнаружено, что бензодиазепины управляют активностью ГАМК в отношении одного из ее различных типов рецепторов (ГАМК _А ), а также вызывают серьезные нарушения обучения (Lister, 1985).McGaugh (1989) использовал местное введение соединений, продуцирующих ГАМК (агонистов) или ингибирующих соединений (антагонистов), демонстрируя, что они могут избирательно вызывать ухудшение или улучшение обучения и памяти в зависимости от того, использовали ли они агонист ГАМК (ухудшение обучения и памяти) или антагонисты ГАМК (обучение и улучшения памяти). Эти исследования показывают ингибирующую природу ГАМК. В частности, снижение уровня ГАМК в синапсе или сильное ингибирование высвобождения ГАМК может увеличить скорость обмена между клетками, что приведет к более длительной потенциации и, таким образом, к обучению и консолидации памяти.

Ацетилхолин

Исследования с использованием фармакологических методов для снижения количества ацетилхолина в синапсе (с помощью соединений, которые ингибируют ацетилхолин или соединений, полностью блокирующих рецепторы ацетилхолина) в рамках задач обучения человека и животных моделей обнаружили когнитивные нарушения, связанные с обучением и памятью (Deutsch, 1983, Койл и др., 1983). Chapoutier (1989) дополнительно обнаружил, что нарушение памяти у людей с болезнью Паркинсона коррелирует с функционированием ацетилхолина во фронтальной коре головного мозга.Уинсон (1990) представил доказательства того, что функция ацетилхолина может модулировать ритмическую электрическую активность мозга (особенно в тета- и гамма-частотах), которые важны для получения оптимальной скорости возбуждения, ведущей к долгосрочному потенцированию.

Катехоламины и серотонин

Было зарегистрировано, что катехоламиновые системы, такие как адреналин, норадреналин и дофамин, задействуются во время пространственного обучения и восстановления памяти, а блокирование высвобождения ацетилхолина снижает функцию катехоламиновой системы (Brandeis, Brandys & Yehuda, 1989).Hatfield и McGaugh (1999) также продемонстрировали, используя задачу водного лабиринта, что истощение норадреналина влияет на процессы консолидации, делая след памяти менее стабильным (хуже вспоминать позже) и более подверженным помехам. Было продемонстрировано, что другие химические соединения, которые действуют как нейротрансмиттеры для связывания с участками рецепторов, играют роль в консолидации и воспроизведении памяти (D’Hooge & De Deyn, 2001), предполагая, что многие различные системы работают вместе и противостоят друг другу, чтобы модулировать нашу способность кодировать и закрепить долговременные воспоминания.

ЭМОЦИИ И Ложные воспоминания

Вспышка памяти — это очень подробное, исключительно яркое эпизодическое воспоминание об обстоятельствах, связанных с прослушиванием неожиданной, важной или эмоционально возбуждающей новости. Однако даже воспоминания о вспышках со временем могут терять точность, даже при очень важных событиях. Например, как минимум трижды, когда его спросили, как он узнал о террористических атаках 11 сентября, президент Джордж У.Буш ответил неточно. В январе 2002 года, менее чем через 4 месяца после терактов, тогдашнего президента Буша спросили, как он узнал о терактах. Он ответил:

Я сидел там и мой начальник штаба — ну, во-первых, когда мы вошли в класс, я увидел, как этот самолет влетел в первое здание. Был включен телевизор. И вы знаете, я подумал, что это ошибка пилота, и был поражен, что кто-то мог совершить такую ​​ужасную ошибку. (Гринберг, 2004, стр. 2)

Вопреки тому, что вспоминал президент Буш, никто не видел, чтобы упал первый самолет, кроме людей, лежавших на земле возле башен-близнецов.Первый самолет не снимали на видео, потому что это было обычное утро вторника в Нью-Йорке, до первого сбития самолета.

Некоторые люди связывают ошибочное воспоминание Буша об этом событии с теориями заговора. Однако есть гораздо более мягкое объяснение: человеческая память, даже воспоминания от фотовспышек, может быть хрупкой. На самом деле память может быть настолько хрупкой, что мы можем убедить человека в том, что с ним произошло событие, даже если этого не произошло. В исследовании участникам был дан список из 15 слов, связанных со сном, но слова «сон» в списке не было.Участники вспомнили, что слышали слово «сон», хотя на самом деле они его не слышали (Roediger & McDermott, 2000). Открывшие это исследователи назвали теорию в честь себя и коллег-исследователя, назвав ее парадигмой Диза-Рёдигера-Макдермотта .

СВОДКА

Начиная с Карла Лэшли, исследователи и психологи искали инграмму, которая является физическим следом памяти. Лэшли не нашел инграмму, но предположил, что воспоминания распределяются по всему мозгу, а не хранятся в одной конкретной области.Теперь мы знаем, что три области мозга действительно играют важную роль в обработке и хранении различных типов воспоминаний: мозжечок, гиппокамп и миндалевидное тело. Задача мозжечка — обрабатывать процедурные воспоминания; в гиппокампе закодированы новые воспоминания; миндалевидное тело помогает определить, какие воспоминания хранить, и играет роль в определении того, где хранятся воспоминания, в зависимости от того, есть ли у нас сильная или слабая эмоциональная реакция на событие. Сильные эмоциональные переживания могут вызвать выброс нейротрансмиттеров, а также гормонов, которые укрепляют память, поэтому память на эмоциональное событие обычно сильнее, чем память на неэмоциональное событие.Об этом свидетельствует так называемый феномен фотовспышки: наша способность запоминать важные жизненные события. Однако наша память на жизненные события (автобиографическая память) не всегда точна.

Артикул:

Текст Психологии Openstax Кэтрин Дампер, Уильям Дженкинс, Арлин Лакомб, Мэрилин Ловетт и Мэрион Перлмуттер под лицензией CC BY v4.0. https://openstax.org/details/books/psychology

Упражнения

Обзорные вопросы:

1. ________ — другое название кратковременной памяти.

а. сенсорная память

г. эпизодическая память

г. рабочая память

г. неявная память

2. Емкость долговременной памяти ________.

а. один или два бита информации

г. семь бит, плюс-минус два

г. ограничено

г. по существу безграничный

3. Три функции памяти: ________.

а. автоматическая обработка, легкая обработка и хранение

г. кодирование, обработка и хранение

г. автоматическая обработка, легкая обработка и извлечение

г. кодирование, хранение и поиск

4. Этот физический след памяти известен как ________.

а. инграмма

г. Эффект Лэшли

г. Deese-Roediger-McDermott Paradigm

г. вспышка с эффектом памяти

5. Исключительно четкое воспоминание о важном событии — это (а) ________.

а. инграмма

г. теория возбуждения

г. flashbulb памяти

г. гипотеза эквипотенциальности

Вопросы критического мышления:

1. Что может случиться с вашей системой памяти, если вы получите повреждение гиппокампа?

Персональные вопросы по заявкам:

1. Опишите вспышкой воспоминания о значительном событии в вашей жизни.

Глоссарий:

теория возбуждения

энграмма

Гипотеза эквипотенциальности

флэш-память

Ответы к упражнениям

Обзорные вопросы:

1. C

2. D

3. D

4. А

5.C

Вопросы критического мышления:

1. Поскольку ваш гиппокамп, кажется, больше обрабатывает ваши явные воспоминания, повреждение этой области может сделать вас неспособным обрабатывать новые декларативные (явные) воспоминания; однако даже с этой потерей вы сможете создавать неявные воспоминания (процедурную память, моторное обучение и классическую обусловленность).

Глоссарий:

теория возбуждения: сильные эмоции вызывают формирование сильных воспоминаний, а более слабые эмоциональные переживания формируют более слабые воспоминания

энграмма: физический след памяти

Гипотеза эквипотенциальности: некоторые части мозга могут замещать поврежденные части при формировании и хранении воспоминаний

флэш-память: исключительно четкое воспоминание о важном событии

Анатомия мозга и принцип работы мозга

Что такое мозг?

Мозг — сложный орган, который контролирует мысли, память, эмоции, осязание, моторику, зрение, дыхание, температуру, голод и все процессы, регулирующие наше тело.Вместе головной и спинной мозг, отходящие от него, составляют центральную нервную систему или ЦНС.

Из чего сделан мозг?

При весе около 3 фунтов в среднем взрослого человека мозг состоит примерно на 60% из жира. Остальные 40% — это вода, белок, углеводы и соли. Сам мозг — это не мышца. Он содержит кровеносные сосуды и нервы, в том числе нейроны и глиальные клетки.

Что такое серое и белое вещество?

Серое и белое вещество — две разные области центральной нервной системы.В головном мозге серое вещество относится к более темной внешней части, а белое вещество — к более светлой внутренней части под ней. В спинном мозге этот порядок обратный: белое вещество находится снаружи, а серое вещество находится внутри.

Серое вещество в основном состоит из нейронных сом (круглых центральных тел клеток), а белое вещество в основном состоит из аксонов (длинных стержней, соединяющих нейроны), обернутых миелином (защитное покрытие). Из-за разного состава частей нейрона на некоторых снимках они выглядят как отдельные оттенки.

Каждый регион выполняет свою роль. Серое вещество в первую очередь отвечает за обработку и интерпретацию информации, а белое вещество передает эту информацию другим частям нервной системы.

Как работает мозг?

Мозг посылает и получает химические и электрические сигналы по всему телу. Различные сигналы управляют разными процессами, и ваш мозг интерпретирует каждый. Например, от одних вы чувствуете усталость, от других — боль.

Некоторые сообщения хранятся в головном мозге, в то время как другие передаются по позвоночнику и через обширную сеть нервов тела к отдаленным конечностям. Для этого центральная нервная система полагается на миллиарды нейронов (нервных клеток).

Основные части мозга и их функции

На высоком уровне мозг можно разделить на головной мозг, ствол мозга и мозжечок.

Головной мозг

Головной мозг (передняя часть мозга) состоит из серого вещества (коры головного мозга) и белого вещества в его центре.Большая часть мозга, головной мозг, инициирует и координирует движение и регулирует температуру. Другие области головного мозга обеспечивают речь, суждение, мышление и рассуждение, решение проблем, эмоции и обучение. Другие функции связаны со зрением, слухом, осязанием и другими чувствами.

Кора головного мозга

Cortex в переводе с латыни означает «кора» и описывает внешнее серое вещество, покрывающее головной мозг. Кора имеет большую площадь поверхности из-за складок и составляет около половины веса мозга.

Кора головного мозга делится на две половины или полушария. Он покрыт гребнями (извилинами) и складками (бороздами). Две половины соединяются в большой глубокой борозде (межполушарная щель, также известная как медиальная продольная щель), которая проходит от передней части головы к спине. Правое полушарие контролирует левую сторону тела, а левая половина контролирует правую сторону тела. Две половины сообщаются друг с другом через большую С-образную структуру белого вещества и нервных путей, называемую мозолистым телом.Мозолистое тело находится в центре головного мозга.

Ствол мозга

Ствол головного мозга (середина головного мозга) соединяет головной мозг со спинным мозгом. Ствол мозга включает средний мозг, мост и продолговатый мозг.

• Средний мозг. Средний мозг (или средний мозг) представляет собой очень сложную структуру с рядом различных кластеров нейронов (ядер и колликулов), нервных путей и других структур. Эти функции облегчают выполнение различных функций, от слуха и движения до расчета реакции и изменений окружающей среды.Средний мозг также содержит черную субстанцию, область, пораженную болезнью Паркинсона, которая богата дофаминовыми нейронами и частью базальных ганглиев, которые обеспечивают движение и координацию.
• Pons. Мост является источником четырех из 12 черепных нервов, которые обеспечивают выполнение ряда действий, таких как производство слезы, жевание, моргание, фокусировка зрения, равновесие, слух и выражение лица. Названный от латинского слова «мост», мост представляет собой соединение между средним мозгом и продолговатым мозгом.
• Медулла. В нижней части ствола мозга, продолговатый мозг — это место, где головной мозг соединяется со спинным мозгом. Мозговое вещество необходимо для выживания. Функции мозгового вещества регулируют многие виды деятельности организма, включая сердечный ритм, дыхание, кровоток, а также уровни кислорода и углекислого газа. Головной мозг вызывает рефлексивные действия, такие как чихание, рвота, кашель и глотание.

Спинной мозг проходит от нижней части продолговатого мозга через большое отверстие в нижней части черепа.Поддерживаемый позвонками, спинной мозг передает сообщения к головному мозгу и остальному телу.

Мозжечок

Мозжечок («маленький мозг») — это часть мозга размером с кулак, расположенная в задней части головы, ниже височной и затылочной долей и выше ствола мозга. Как и кора головного мозга, она состоит из двух полушарий. Внешняя часть содержит нейроны, а внутренняя область сообщается с корой головного мозга. Его функция — координировать произвольные движения мышц и поддерживать осанку, баланс и равновесие.Новые исследования изучают роль мозжечка в мышлении, эмоциях и социальном поведении, а также его возможное участие в развитии зависимости, аутизма и шизофрении.

Мозговые оболочки: мозговые оболочки

Три слоя защитного покрытия, называемые мозговыми оболочками , окружают головной и спинной мозг.

• Самый внешний слой, dura mater , толстый и прочный. Он состоит из двух слоев: периостальный слой твердой мозговой оболочки выстилает внутренний купол черепа (череп), а менингеальный слой находится под ним.Пространства между слоями позволяют проходить венам и артериям, которые снабжают кровью мозг.
• Паутинная оболочка представляет собой тонкий, похожий на паутину слой соединительной ткани, не содержащий нервов и кровеносных сосудов. Ниже паутинной оболочки находится спинномозговая жидкость, или спинномозговая жидкость. Эта жидкость смягчает всю центральную нервную систему (головной и спинной мозг) и постоянно циркулирует вокруг этих структур, удаляя загрязнения.
• Мягкая мозговая оболочка представляет собой тонкую мембрану, которая охватывает поверхность мозга и повторяет его контуры.Мягкая мозговая оболочка богата венами и артериями.

Доли мозга и то, что они контролируют

Каждое полушарие головного мозга (части головного мозга) состоит из четырех частей, называемых долями: лобной, теменной, височной и затылочной. Каждая доля управляет определенными функциями.

• Лобная доля. Самая большая доля мозга, расположенная в передней части головы, лобная доля участвует в характеристиках личности, принятии решений и движении.Распознавание запаха обычно затрагивает части лобной доли. Лобная доля содержит область Брока, которая связана с речевой способностью.
• Теменная доля. Средняя часть мозга, теменная доля, помогает человеку идентифицировать объекты и понимать пространственные отношения (где тело человека сравнивается с объектами вокруг человека). Теменная доля также участвует в интерпретации боли и прикосновений к телу. В теменной доле находится зона Вернике, которая помогает мозгу понимать разговорный язык.
• Затылочная доля. Затылочная доля — это задняя часть мозга, отвечающая за зрение.
• Височная доля. Стороны мозга, височные доли участвуют в кратковременной памяти, речи, музыкальном ритме и некоторой степени распознавания запахов.

Более глубокие структуры мозга

Гипофиз

Гипофиз, который иногда называют «главной железой», представляет собой структуру размером с горошину, находящуюся в глубине мозга за переносицей.Гипофиз управляет функцией других желез в организме, регулируя отток гормонов из щитовидной железы, надпочечников, яичников и яичек. Он получает химические сигналы от гипоталамуса через стебель и кровоснабжение.

Гипоталамус

Гипоталамус расположен над гипофизом и посылает ему химические сообщения, контролирующие его функцию. Он регулирует температуру тела, синхронизирует режим сна, контролирует голод и жажду, а также играет роль в некоторых аспектах памяти и эмоций.

Миндалевидное тело

Маленькие миндалевидные образования, миндалевидное тело, расположено под каждой половиной (полушарием) мозга. Включенные в лимбическую систему, миндалины регулируют эмоции и память и связаны с системой вознаграждения мозга, стрессом и реакцией «бей или беги», когда кто-то ощущает угрозу.

Гиппокамп

Изогнутый орган в форме морского конька на нижней стороне каждой височной доли, гиппокамп является частью более крупной структуры, называемой гиппокампальной формацией.Он поддерживает память, обучение, навигацию и восприятие пространства. Он получает информацию от коры головного мозга и может играть роль в болезни Альцгеймера.

Шишковидная железа

Шишковидная железа расположена глубоко в головном мозге и прикрепляется ножкой к вершине третьего желудочка. Шишковидная железа реагирует на свет и темноту и выделяет мелатонин, который регулирует циркадные ритмы и цикл сна и бодрствования.

Желудочки и спинномозговая жидкость

В глубине мозга четыре открытых участка с проходами между ними.Они также открываются в центральный позвоночный канал и область под паутинным слоем мозговых оболочек.

Желудочки производят спинномозговую жидкость , или CSF, водянистую жидкость, которая циркулирует внутри и вокруг желудочков и спинного мозга, а также между мозговыми оболочками. ЦСЖ окружает и смягчает спинной и головной мозг, вымывает отходы и загрязнения и доставляет питательные вещества.

Кровоснабжение мозга

Два набора кровеносных сосудов снабжают мозг кровью и кислородом: позвоночных артерий, и сонных артерий.

Наружные сонные артерии простираются вверх по бокам шеи, и именно там вы можете почувствовать пульс, прикоснувшись к этой области кончиками пальцев. Внутренние сонные артерии разветвляются в череп и циркулируют кровь к передней части мозга.

Позвоночные артерии следуют по позвоночному столбу в череп, где они соединяются в стволе мозга и образуют базилярную артерию , которая снабжает кровью задние части мозга.

круг Уиллиса , петля кровеносных сосудов в нижней части мозга, которая соединяет основные артерии, циркулирует кровь от передней части мозга к задней и помогает артериальным системам общаться друг с другом.

Черепные нервы

Внутри черепа (купола черепа) находится 12 нервов, называемых черепными нервами:

• Черепной нерв 1: Первый — это обонятельный нерв , , который отвечает за обоняние.
• Черепной нерв 2: зрительный нерв управляет зрением.
• Черепной нерв 3: Глазодвигательный нерв контролирует реакцию зрачка и другие движения глаза и разветвляется от области в стволе мозга, где средний мозг встречается с мостом.
• Черепной нерв 4: Блок , управляет мышцами глаза. Он выходит из задней части средней мозговой части ствола мозга.
• Черепной нерв 5: тройничный нерв — самый крупный и сложный из черепных нервов, выполняющий как сенсорную, так и двигательную функции. Он исходит из моста и передает ощущения от кожи головы, зубов, челюсти, носовых пазух, частей рта и лица к мозгу, обеспечивает функционирование жевательных мышц и многое другое.
• Черепной нерв 6: Отводящий нерв иннервирует некоторые мышцы глаза.
• Черепной нерв 7: лицевой нерв поддерживает движения лица, вкусовые, железистые и другие функции.
• Черепной нерв 8: вестибулокохлеарный нерв обеспечивает равновесие и слух.
• Черепной нерв 9: языкоглоточный нерв обеспечивает движение вкуса, уха и горла, а также выполняет множество других функций.
• Черепной нерв 10: блуждающий нерв обеспечивает ощущения вокруг уха и пищеварительной системы, а также контролирует двигательную активность в сердце, горле и пищеварительной системе.
• Черепной нерв 11: Добавочный нерв иннервирует определенные мышцы головы, шеи и плеча.
• Черепной нерв 12: Подъязычный нерв обеспечивает двигательную активность языка.

Первые два нерва берут начало в головном мозге, а остальные 10 черепных нервов выходят из ствола мозга, который состоит из трех частей: среднего мозга, моста и продолговатого мозга.

нейробиологов определили мозговые цепи, необходимые для формирования памяти | MIT News

Когда мы навещаем друга или идем на пляж, наш мозг хранит кратковременную память об этом опыте в части мозга, называемой гиппокампом.Эти воспоминания позже «консолидируются», то есть передаются в другую часть мозга для более длительного хранения.

Новое исследование MIT нейронных цепей, лежащих в основе этого процесса, впервые показывает, что воспоминания на самом деле формируются одновременно в гиппокампе и в месте долговременного хранения в коре головного мозга. Однако долгосрочные воспоминания остаются «молчаливыми» около двух недель, прежде чем они достигнут зрелого состояния.

«Этот и другие открытия в этой статье обеспечивают комплексный схемный механизм для консолидации памяти», — говорит Сусуму Тонегава, профессор биологии и нейробиологии Пикауэра, директор Центра генетики нейронных цепей RIKEN-MIT в Институте Пикауэра. Обучение и память и старший автор исследования.

Результаты, опубликованные 6 апреля в журнале Science , могут потребовать некоторого пересмотра доминирующих моделей того, как происходит консолидация памяти, говорят исследователи.

Ведущими авторами статьи являются научный сотрудник Такаши Китамура, постдок Сачи Огава и аспирант Дирадж Рой. Другими авторами являются постдоки Терухиро Окуяма и Марк Моррисси, технический сотрудник Лиллиан Смит и бывший постдок Роджер Редондо.

Долговременное хранение

Начиная с 1950-х годов, проводились исследования известного пациента с амнезией Генри Молисона, известного тогда только как Пациент Х.М., выяснили, что гиппокамп необходим для формирования новых долговременных воспоминаний. Молисон, чей гиппокамп был поврежден во время операции, призванной помочь контролировать его эпилептические припадки, больше не мог хранить новые воспоминания после операции. Тем не менее, он все еще мог получить доступ к некоторым воспоминаниям, которые были сформированы до операции.

Это предполагает, что долгосрочные эпизодические воспоминания (воспоминания о конкретных событиях) хранятся вне гиппокампа. Ученые считают, что эти воспоминания хранятся в неокортексе, части мозга, которая также отвечает за когнитивные функции, такие как внимание и планирование.

Нейробиологи разработали две основные модели для описания того, как воспоминания передаются из кратковременной памяти в долговременную. Самая ранняя, известная как стандартная модель, предполагает, что кратковременные воспоминания изначально формируются и хранятся только в гиппокампе, а затем постепенно переносятся на долговременное хранение в неокортекс и исчезают из гиппокампа.

Более новая модель, модель множественных следов, предполагает, что следы эпизодических воспоминаний остаются в гиппокампе.Эти следы могут хранить детали памяти, в то время как более общие контуры хранятся в неокортексе.

До недавнего времени не существовало хорошего способа проверить эти теории. Большинство предыдущих исследований памяти было основано на анализе того, как повреждение определенных областей мозга влияет на воспоминания. Однако в 2012 году лаборатория Тонегавы разработала способ маркировать клетки, называемые энграммы, которые содержат определенные воспоминания. Это позволяет исследователям отслеживать цепи, участвующие в хранении и извлечении памяти.Они также могут искусственно реактивировать воспоминания с помощью оптогенетики — техники, которая позволяет им включать и выключать клетки-мишени с помощью света.

В новом исследовании Science исследователи использовали этот подход для маркировки клеток памяти у мышей во время события, вызывающего страх, то есть легкого поражения электрическим током, когда мышь находится в определенной камере. Затем они могли использовать свет для искусственной реактивации этих ячеек памяти в разное время и посмотреть, спровоцировала ли эта реактивация поведенческий ответ у мышей (замораживание на месте).Исследователи также смогли определить, какие клетки памяти были активны, когда мышей поместили в камеру, где возникло условное обозначение страха, побуждающее их естественным образом вспомнить воспоминания.

Исследователи обозначили клетки памяти в трех частях мозга: гиппокампе, префронтальной коре и базолатеральной миндалине, в которой хранятся эмоциональные ассоциации воспоминаний.

Всего через день после события, вызывающего страх, исследователи обнаружили, что воспоминания об этом событии сохраняются в клетках инграммы как в гиппокампе, так и в префронтальной коре.Однако клетки инграммы в префронтальной коре были «молчаливыми» — они могли стимулировать замораживание при искусственной активации светом, но они не срабатывали во время естественного вызова памяти.

«Префронтальная кора уже содержала определенную информацию памяти», — говорит Китамура. «Это противоречит стандартной теории консолидации памяти, которая гласит, что вы постепенно переносите воспоминания. Память уже есть ».

В течение следующих двух недель клетки молчащей памяти в префронтальной коре постепенно созревали, что отражалось в изменениях их анатомии и физиологической активности, до тех пор, пока клетки не стали необходимы животным, чтобы естественным образом вспомнить событие.К концу того же периода клетки инграммы гиппокампа замолчали и больше не требовались для естественного воспроизведения. Однако следы воспоминаний остались: реактивация этих клеток светом все еще заставляла животных замерзать.

В базолатеральной миндалине после формирования воспоминаний клетки инграммы оставались неизменными на протяжении всего эксперимента. Эти клетки, необходимые для вызова эмоций, связанных с определенными воспоминаниями, общаются с клетками инграммы как в гиппокампе, так и в префронтальной коре.

Theory revision

Результаты показывают, что традиционные теории консолидации могут быть неточными, потому что воспоминания формируются быстро и одновременно в префронтальной коре и гиппокампе в день тренировки.

«Они формируются параллельно, но потом идут разными путями. Префронтальная кора становится сильнее, а гиппокамп — слабее », — говорит Моррисси.

«Эта статья ясно показывает, что с самого начала инграммы формируются в префронтальной коре», — говорит Пол Франкланд, главный исследователь лаборатории нейробиологии больницы для больных детей в Торонто, который не принимал участия в исследовании. .«Это ставит под сомнение представление о движении следа памяти из гиппокампа в кору и подчеркивает, что эти цепи задействованы вместе одновременно. По мере того как воспоминания стареют, происходит сдвиг в балансе задействованных цепей, когда воспоминания вызываются ».

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, полностью ли исчезают воспоминания из клеток гиппокампа или остаются какие-то следы. Прямо сейчас исследователи могут контролировать клетки инграмм только около двух недель, но они работают над адаптацией своей технологии для работы в течение более длительного периода.

Китамура считает, что какой-то след воспоминаний может оставаться в гиппокампе на неопределенное время, сохраняя детали, которые извлекаются лишь изредка. «Чтобы различить два похожих эпизода, эта безмолвная инграмма может реактивироваться, и люди могут получить подробную эпизодическую память даже в очень отдаленные моменты времени», — говорит он.

Исследователи также планируют продолжить изучение процесса созревания инграммы префронтальной коры. Это исследование уже показало, что связь между префронтальной корой и гиппокампом имеет решающее значение, потому что блокирование цепи, соединяющей эти две области, препятствует правильному созреванию кортикальных клеток памяти.

Исследование финансировалось RIKEN Brain Science Institute, Медицинским институтом Говарда Хьюза и Фондом JPB.

.