Сравнение нервной системы человека и животных
Вся рефлексы животных, работа органов и желез, взаимодействие с окружающей средой подчинены нервной системе. Высшая деятельность — мышление, память, эмоциональное восприятие — свойственна только высокоразвитым биологическим особям, к которым раньше относили одного лишь человека. В последнее время биологи убедились, что такие животные, как обезьяны, киты, дельфины, слоны способны думать, переживать, запоминать и принимать логические решения. Однако такая форма деятельности, как интеллектуальное творчество или абстрактное мышление, доступны только человеку. Почему центральная нервная система человека дает ему эти возможности?
Строение и функции центральной нервной системы
Нервная система — это высоко интегрированная совокупность, объединяющее в единое целое двигательные функции, чувствительность и работу систем регуляции — иммунную и эндокринную.
В единую нервную систему входят центральная нервная (ЦНС) и периферийная нервные системы (ПНС). ЦНС через ПНС, связана со всеми органами тела, в том числе и с нервными отростками, выходящими из позвонков. ПНС в свою очередь состоит из вегетативной, соматической и, по некоторым источникам, сенсорной систем.
Структура центральной нервной системы у животных
Рассмотрим основные органы, относящиеся к центральной нервной системе как у животных, так и у людей.
Отделы ЦНС всех позвоночных включают в себя связанные между собой головной и спинной мозг, выполняющие такие задачи:
- Головной мозг принимает и обрабатывает поступающие в него от внешних раздражителей сигналы и передает обратно командные нервные импульсы к органам.
- Спинной мозг является проводником этих сигналов.
Это возможно, благодаря сложному нейронному устройству мозгового вещества. Нейрон является основной структурной единицей ЦНС, нервной возбудимой клеткой с электрическим потенциалом, обрабатывающей сигналы, передаваемые ионами.
Такая ЦНС у всех позвоночных животных. Нервная система низших биологических особей (полипов, медуз, червей, членистоногих, моллюсков) имеет иные типы систем — диффузную, стволовую или ганглионарную (узловую).
Функции ЦНС
Главные функции ЦНС — рефлекторные.
Благодаря простым и сложным рефлексам, ЦНС выполняет следующее:
- регулирует все движения мышц ОДС;
- делает возможной работу всех шести чувств (зрения, слуха, осязания, обоняния, вкуса, вестибулярного аппарата);
- регулирует, посредством связи с вегетативной системой, работу желез внутренней секреции (слюнных, поджелудочной, щитовидной и др.).
Клеточное строение ЦНС
В состав центральной нервной системы входят клетки белого и серого вещества:
Серое вещество является главным компонентом ЦНС. К нему относятся:
- тела нейронов;
- дендриты (короткие отростки нейронов);
- аксоны (длинные окончания, идущие от нейрона к иннервируемым органам);
- отростки астроцитов — делящиеся клеток, отвечающие за химические и биологические процессы в нервном клеточном и межклеточном пространстве.
В белом веществе находятся только аксоны с миелиновой оболочкой, нейронов в нем нет.
Строение головного мозга человека и животных
Сравним анатомию мозга человека и позвоночного животного. Первое, бросающееся в глаза, отличие — это размер.
Головной мозг взрослой человеческой особи составляет примерно 1500 см³, а у орангутанга — 400 см³, хотя орангутанг крупнее человека.
Размеры отдельных частей мозга, их форма, развитие у животных и людей также отличаются.
Но сама общая его структура одинакова у всех высших особей. Мозг и человека, и животного анатомически устроен одинаково.
Исключение — мозолистое тело, соединяющее полушария: оно есть не у всех позвоночных животных, а только у млекопитающих.
Мозговые оболочки
Мозг находится в надежном хранилище — черепе, и окружен тремя оболочками:
Наружной твердой (надкостница)и внутренними — паутинной и мягкой оболочками.
Между паутинной и мягкой оболочкой есть субарахноидальное пространство, заполненное серозной жидкостью. Мягкая сосудистая оболочка прилегает непосредственно к самому мозгу, входя в борозды, и питает его.
Паутинная оболочка вплотную к бороздам не прилегает, из-за чего под ней образуются полости с ликвором (цистерны). Цистерны питают паутинную оболочку и сообщаются с бороздами и ножками, а также с нижним четвертым желудочком. В середине мозга находятся четыре соединенных между собой полости — желудочки. Их роль — осуществление правильного обмена спинномозговой жидкости и регуляция внутричерепного давления.
Отделы головного мозга
Всего в головном мозге различают пять основных отделов:
- продолговатый мозг, задний, средний, промежуточный и два большие полушария.
Продолговатый мозг
Продолжает спинной и имеет такие же борозды, как у него. Сверху ограничивается варолиевым мостом. По структуре это белое вещество с отдельными ядрами серого вещества, от которых берет начало 9-я — 12-я пара черепных нервов. Отвечает за работу органов грудной полости и органов внутренней секреции (слюноотделение, слезотечение и т. д).
Задний мозг
Состоит из мозжечка и моста под названием варолиев:
- Мозжечок размещается сзади продолговатого мозга и моста во внутричерепной ямке. Имеет два полушария, соединенных червеобразной перемычкой, и три пары ножек, которыми крепится к мосту и стволу мозга.
- Варолиев мост похож на валик, он находится выше продолговатого мозга. Внутри него есть борозда, через которую проходит позвоночная артерия.
Внутри мозжечка — белое вещество, пронизанное разветвлениями серого, а снаружи — кора из серого вещества.
Мост состоит из волокон белого вещества со значительным включение серого.
Функции мозжечка
Мозжечок копирует всю поступающую из спинного мозга двигательную и чувствительную информацию. На основании ее он координирует и корректирует движения, распределяет мышечный тонус.
Самый большой мозжечок, в сравнении с общим размером мозга, у птиц, так как у них самый совершенный вестибулярный аппарат, и они совершают сложные трехмерные движения.
Отличие мозжечка человека от мозжечка животного в наличии двух полушарий, что позволяет ему принимать участие в высшей нервной деятельности (мышление, запоминание, накопление опыта).
Средний мозг
Находится впереди варолиевого моста. Состав:
- крыша в виде четырех бугорков;
- срединная покрышка;
- Сильвиев водопровод, связывающий третий и четвертый желудочки мозга;
- ножки (соединяют продолговатый мозг и варолиев мост с передними полушариями мозга).
Структура:
- серое вещество покрывает стенки Сильвиева водопровода;
- в среднемозговой покрышке находятся красные ядра, ядра черепных нервов, черное вещество;
- ножки состоят из белового вещества;
Функции:
- Верхние два бугорка крыши связаны с анализом сигналов, поступающих от нейронов, в ответ на световое раздражение.
- Два нижние позволяют ориентироваться на звуковые раздражители.
Промежуточный мозг (диэнцефалон)
Находится под мозолистым телом мозга выше крыши среднего мозга. Делится на таламическую (эпиталамус, таламус и субталамус) и гипоталамическую (гипоталамус и задняя часть гипофиза) области.
По структуре — это белое вещество с включениями серого.
Функции:
- передает информацию от зрительного нерва;
- регулирует деятельность вегетативной системы, желез внутренней секреции, внутренних органов.
Полушария мозга
Состав:
- полушария;
- кора мозга;
- обонятельный мозг;
- базальные ганглии (объединения отдельных нервных волокон);
- боковые желудочки.
Каждое полушарие разделено на четыре доли:
- лобная, теменная, затылочная и височная.
Объединяет полушария мозолистое тело, которое есть только у млекопитающих, находящееся в продольном углублении между полушариями. Каждое полушарие разделяется бороздами:
- латеральная (боковая) полоса, отделяющая теменную и лобную часть от височной, является самой глубокой;
- центральная Роландова борозда разделяет оба полушария по их верхнему краю от теменной доли;
- теменно-затылочная борозда разделяет теменную и затылочную доли полушарий по срединной поверхности.
Внутри полушарий — серое вещество, покрытое массивом белого, а сверху — серая кора головного мозга, в которой находится около 15 млрд. клеток — каждая образует до 10 000 новых клеточных связей). Кора занимает 44% общего объема полушарий.
Основная интеллектуальная деятельность, абстрактное, логическое и ассоциативное мышление происходит в больших полушариях, главным образом, в коре. В полушариях ведется анализ всей информации, поступающей от зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных и др. нервов.
Мозолистое тело полушарий предположительно отвечает за интуитивное мышление. Считается, что у женщин интуиция развита больше, так как мозолистое тело женского мозга шире, чем у мужского.
Спинной мозг ЦНС
Спинной мозг размещается в позвоночном канале. Он похож на кабель белого цвета с двумя бороздами на передней и задней поверхностях, протянутый между первым шейным и первым-вторым поясничным позвонками. Так же как и головной, он окружен тремя оболочками и состоит из внутреннего серого вещества, на срезе похожего на крылья бабочки, и наружного белого.
Деятельность спинного мозга рефлекторная и проводниковая:
Рефлекторная функция осуществляется, благодаря:
- эфферентным (двигательным) и афферентным (чувствительным) клеткам серого вещества соответственно передних и задних рогов;
- спинномозжечковому пути в боковых рогах спинного мозга.
Проводниковая — благодаря трем путям проводимости, образованными аксонами белого вещества:
- восходящему афферентному;
- нисходящему эфферентному;
- ассоциативному.
Зависит ли размер мозга от ума
Патологоанатомические исследования некоторых умерших великих людей показали наличие у них более крупного мозга. Однако прямая связь объема мозга с интеллектом наукой опровергнута. И с маленьким мозгом люди добивались больших успехов и отличались высоким интеллектом: мозг французского романиста Анатоля Франса составлял всего около 1000 см³. В то же время самый крупный, известный науке мозг (почти 3000 см3) принадлежал человеку, страдающему идиотизмом.
ЦНС одинакова, интеллект разный
Мы убедились, что у высокоразвитых животных и у людей центральная нервная система устроена одинаково, работает по такому же принципу, и в нее входят одинаковые отделы и элементы. У животных имеется и мозжечок, и кора головного мозга, и ассоциативные проводниковые пути. Но человек все-таки остается умнейшим земным существом.
Многие ученые считают, что человеческий ум столь уникален, благодаря модульному устройству коры полушарий и мозжечка, при котором в них формируются сложные пирамидные пути. Одни модули отвечают за возбуждение, другие — за торможение.
Кора условно делится на сенсорную, моторную и ассоциативную зоны. В человеческом мозге ассоциативная зона, предположительно отвечающая за обработку информации, анализ и осмысленное поведение, больше, чем у животных — она занимает три четверти всей коры.
Эмоциональность, способность человека действовать вопреки страху объясняется работой цингулярной коры (поясной глубокой извилины в центре головного мозга). От развития и нормальной деятельности этой зоны зависят также когнитивные способности человека: его гибкость, стремление к адаптации, сотрудничеству, умение проживать в человеческом обществе.
Но точного ответа, почему человек мыслит иначе, чем самое умное животное, все же нет. Наш Создатель и наша центральная нервная система еще не раскрыли нам все свои тайны.