вся в извилинах в мозгу
Как появляются извилины, и почему мы не похожи на Мегамозга
Мозг – то самое место, где складки не просто не страшны, а даже необходимы. Благодаря бороздам площадь коры полушарий у человека становится втрое больше, чем была бы, если бы мозг был гладким. Зачем мыслительному органу быть похожим на грецкий орех, как он таким становится и причем здесь болезнь Альцгеймера? Именно об этом работа коллектива ученых, опубликованная в PNAS.
Зачем нам вообще все эти борозды и извилины? Благодаря пресловутым складкам мы экономим пространство внутри черепной коробки, увеличивая площадь «рабочей поверхности». Ведь именно кора полушарий – это то самое серое вещество, где находятся тела нервных клеток. А если бы складок не было, мозг был бы раза в три больше – эдакий «Мегамозг» в реальной жизни.
Предыдущие исследования показали: формирование борозд и извилин у млекопитающих происходит по одному механизму в ходе физической самоорганизации (мы писали об экспериментальной работе по этой теме: можно даже посмотреть видео появления извилин). В 1997 году нейробиолог Дэвид Ван Эссен из Университета Вашингтона в Сент-Луисе опубликовал в Nature статью, где предположил, что нейроны не просто обмениваются информацией, но и могут создавать натяжение. То есть, клетки могут притягиваться и отталкиваться. Он считал, что в первые полгода внутриутробного развития человека нейроны на основе таких взаимодействий формируют кору головного мозга именно такой, как мы привыкли ее видеть. Где сигналы интенсивнее – там связей между клетками образуется больше. А значит, натяжение сильнее. Из-за этого натяжения между аксонами нейронов как раз формируются складки.
На основании этой теории даже вывели специальную формулу, по которой можно рассчитать соотношение между толщиной слоя, площадью наружной области коры и общей площадью ее поверхности. Вот только эта закономерность выведена для млекопитающих в целом. А как оценить особенности внутри вида и в зависимости от пола, возраста и индивидуальных особенностей?
Над этим и корпели исследователи. Ученые из университета Ньюкасла (Великобритания) и Университета Рио-де-Жанейро (Бразилия) решили разобраться, как именно происходит формирование извилин мозга человека и какие изменения возникают с возрастом. Они собрали данные МРТ мозга 1000 человек. Составив карты складчатости, они показали, что мозг действительно формируется согласно простому универсальному закону, описанному выше. Причем параметр этого закона – натяжение внутри коры – снижается с возрастом. Такое ослабление связей свойственно и при нейродегенеративных заболеваниях. Таких, как болезнь Альцгеймера.
«В случае болезни Альцгеймера этот эффект наблюдается в более раннем возрасте и сильнее выражен. Следующим шагом нашей работы станет проверка, можно ли использовать эти изменения мозга в качестве индикатора, чтобы обнаружить заболевание на ранней стадии», — говорит доктор Юджианг Ванг из Университета Ньюкасла, ведущий автор исследования.
А что там с гендерными различиями? Оказалось, что у мужчин кора полушарий более складчатая, чем у женщин того же возраста, да и ее площадь в зависимости от пола отличается. Но ученые утверждают, что различия невелики. А вот механизмы образования складок и их изменения с возрастом однообразны и для мужчин, и для женщин. Так, с возрастом у здоровых людей меняется изогнутость и наклон извилин. А при болезни Альцгеймера изогнутость сразу ниже, чем у здоровых людей, и долго остается на таком уровне, зато наклон меняется. Это может означать, что болезнь Альцгеймера связана с механизмами старения.
Интересно, что через четыре года после той статьи, которую мы сегодня разбирали, появилась публикация, в которой доказывается важность «сливания» клеток в организации извилин.
Текст: Любовь Пушкарская
Universality in human cortical folding in health and disease by Yujiang Wanga, Joe Necusb, Marcus Kaisera and Bruno Motac in PNAS. Published September 13, 2016.
Извилины головного мозга и их значение
Головной мозг является самым совершенным и наиболее сложным органом человека. Ученым еще не удалось исследовать его до конца и узнать обо всех его особенностях и способностях. Но уже многое о мозге известно, например, доказано, что кора больших полушарий – самая высокоорганизованная его составляющая. Она состоит из множества извилин, каждая из которых выполняет свою функцию. Давайте посмотрим, из чего состоит головной мозг, и какое значение имеют извилины.
Головной мозг состоит из пяти отделов
Состав коры больших полушарий
Исследование коры головного мозга имеет важное значение. Ведь именно благодаря ее наличию человек чувствует, понимает, ориентируется в окружающем мире, испытывает эмоции. У каждого человека строение коры головного мозга уникально. Борозды и извилины, из которых она состоит имеют разные формы и размеры. Бороздами называют углубления, благодаря которым образуются доли коры (лобная, теменная, височная и затылочная). Что понимают под термином «извилины головного мозга»? Так называют выпуклые участки, расположенные между бороздами.
Процесс образования коры в эмбриогенезе
Формирование коры начинается примерно на десятой неделе внутриутробного развития плода. Образуются первичные борозды, которые являются самыми глубокими. Именно они формируют доли коры. Затем появляются вторичные борозды, образующие извилины. За индивидуальность рельефа коры головного мозга отвечают третичные, самые поверхностные борозды. Наиболее интенсивно рельеф формируется с 24 по 38 неделю внутриутробного развития.
Борозды и извилины головного мозга
Рельеф коры индивидуален, но состав одинаков. Так, человеческий мозг включает:
Извилины головного мозга имеют разные размеры и формы. Интересный факт: если расправить все извилины, а их достаточно много в мозге человека, то полученная ткань займет до 22 кв. метров площади. Рассмотрим основные извилины и их функции:
Теперь вы знаете о главных извилинах мозга, и за что они отвечают. Это достаточно сложная и многогранная тема. В рамках одной статьи непросто рассмотреть ее полностью. Однако точно можно сказать, что каждая извилина выполняет важную роль, имеет конкретное значение и является необходимой составляющей коры головного мозга.
Борозды и извилины неразрывно связаны. Борозды ограничивают доли, состоящие из группы извилин. Они же разграничивают отдельные извилины. Мозг имеет сложную структуру, что и позволяет ему выполнять множество важнейших функций.
Извилинам головного мозга нужны тренировки
За все наши действия, чувства, ощущения, эмоции и мыслительный процесс отвечают извилины головного мозга. Их можно и нужно тренировать, как и мышцы тела. Что нужно делать:
И еще один совет напоследок: используйте тренажеры Викиум. Интересные упражнения на память, внимательность, скорость реакции, логические и аналитические задачи – всё это развивает мышление и заставляет извилины работать лучше.
Собрать мозги в кучку: как появляются извилины
Лишь треть коры нашего головного мозга видна при взгляде снаружи, остальные две трети «спрятаны» в борозды. Indicator. Ru рассказывает, зачем нашему мозгу быть похожим на грецкий орех, как он таким становится и как это связано со старением и болезнью Альцгеймера.
Новое исследование ученых из Университета Ньюкасла (Великобритания) и Университета Рио-де-Жанейро (Бразилия), о котором сообщается в PNAS, описывает процесс формирования складок мозговой коры человека и показывает, как извилины меняются с возрастом.
Без извилин — совсем тупайя
Если взять и распрямить все складки и борозды коры одного полушария мозга среднего взрослого человека, она займет площадь около 100 000 мм², что примерно в полтора раза больше, чем лист бумаги А4.
Складчатость коры полушарий головного мозга — одна из ключевых характеристик нашего мозга. Звучит почти геологически, но именно так эволюция научилась экономить пространство внутри нашей черепной коробки, увеличивая площадь «рабочей поверхности». Ведь именно в коре головного мозга содержится то самое серое вещество — тела нейронов, наших нервных клеток.
В ходе эволюции млекопитающих происходило расширение и усложнение организации их коры головного мозга. Пойти «против мейнстрима» может только тупайя — пушистый представитель одноименного отряда зверьков с Малайского архипелага и окрестностей, у которого кора полушарий абсолютно гладкая. Нельзя сказать, что без извилин им живется тяжело, разве что в раннем детстве, которое длится меньше месяца — детенышей они не воспитывают и даже узнать их без своих пахучих меток не могут, а кормят один раз в 48 часов. Но для компенсации отсутствия извилин тупайям пришлось изменить соотношение массы мозга к массе тела, которое стало больше человеческого, но умнее нас это их вовсе не сделало (о том, имеет ли размер мозга значение и какие преимущества это помогает получить среди представителей нашего вида, Indicator.Ru уже писал).
Стянутые «швы» нервной ткани
Предыдущие исследования показали, что у млекопитающих формирование борозд и извилин подчиняется единому закону в ходе физической самоорганизации, что подтверждало догадки ученых XIX века — немецкого анатома Гиса и англичанина Томпсона. В 1997 году нейробиолог Дэвид Ван Эссен из Университета Вашингтона в Сент-Луисе опубликовал в Nature статью, где предположил, что нейроны не просто обмениваются информацией, но и могут создавать натяжение, что заставляет их притягиваться и отталкиваться. По его мнению, в первые 6 месяцев внутриутробного развития человека нейроны на основе этих взаимодействий формируют кору головного мозга такой, какой мы привыкли ее видеть. Где сигналы интенсивнее, там больше связывающих отростков нейронов, аксонов, а следовательно, натяжение сильнее.
Из-за натяжения между аксонами нервные волокна собирают на себе складки, как продетая сквозь ткань нитка, если за нее потянуть. На основании гипотезы Ван Эссена и доступных науке знаний о физике мембран была выведена формула, позволяющая рассчитать соотношение между толщиной слоя, площадью наружной (находящейся на выпуклой поверхности извилин) областью коры и общей площадью ее поверхности. Эта закономерность была выведена для млекопитающих в целом, но насколько хорошо она соблюдается внутри одного вида, а также как в нее вписываются индивидуальные, гендерные и возрастные различия, оставалось неясным.
«Размягчение мозгов»
Чтобы восполнить этот пробел, английско-бразильская группа исследователей собрала данные магнитно-резонансной томографии мозга тысячи человек.
«Составив карты складчатости коры мозга более 1000 человек, мы показали, что наш мозг формируется согласно простому универсальному закону, — прокомментировала свою работу ведущий автор исследования, доктор Юджианг Ванг из Университета Ньюкасла. — Мы также показали, что параметр этого закона, который называется натяжением внутри коры, снижается с возрастом».
Оказалось, что натяжение связей, из-за которого образуются извилины, с возрастом становится слабее, как это происходит, например, в дряблой коже пожилого человека. Также ослабление связей происходит и при нейродегенеративных заболеваниях.
«В случае болезни Альцгеймера этот эффект наблюдается в более раннем возрасте и сильнее выражен. Следующим шагом нашей работы станет проверка, можно ли использовать эти изменения мозга в качестве индикатора, чтобы обнаружить заболевание на ранней стадии», — сообщила доктор Ванг.
Что у женщин не сложилось?
Несмотря на то, что формирование борозд и извилин у женщин и мужчин подчиняется одному правилу, у мужчин кора полушарий оказалась немного более складчатой, чем у женщин того же возраста. Также было показано, что у представителей разных полов немного отличается площадь коры.
Однако ведущий автор исследования доктор Ванг рассказала, что эти различия невелики. В целом в течение жизни у здоровых людей вне зависимости от пола складчатость коры изменяется постепенно и однообразно, в то время как при болезни Альцгеймера они проявляются гораздо резче. Так, с возрастом у здоровых людей монотонно меняется изогнутость и наклон извилин, а у больных, страдающих от синдрома Альцгеймера, изогнутость сразу ниже, чем у здоровых людей, и долго остается на таком уровне, зато наклон меняется.
«Нужно больше работать в этой области, но, кажется, это подразумевает, что синдром Альцгеймера, который мы наблюдаем на коре больших полушарий, связан с механизмами старения».
Ультразвуковое исследование мозга новорожденных детей (нормальная анатомия)
УЗИ аппарат HS40
Лидер продаж в высоком классе. Монитор 21,5″ высокой четкости, расширенный кардио пакет (Strain+, Stress Echo), экспертные возможности для 3D УЗИ в акушерско-гинекологической практике (STIC, Crystal Vue, 5D Follicle), датчики высокой плотности.
Показания для проведения эхографии мозга
Акустическим окном для исследования мозга может служить любое естественное отверстие в черепе, но в большинстве случаев используют большой родничок, поскольку он наиболее крупный и закрывается последним. Маленький размер родничка значительно ограничивает поле зрения, особенно при оценке периферических отделов мозга.
Для проведения эхоэнцефалографического исследования датчик располагают над передним родничком, ориентируя его так, чтобы получить ряд корональных (фронтальных) срезов, после чего переворачивают на 90° для выполнения сагиттального и парасагиттального сканирования. К дополнительным подходам относят сканирование через височную кость над ушной раковиной (аксиальный срез), а также сканирование через открытые швы, задний родничок и область атланто-затылочного сочленения.
По своей эхогенности структуры мозга и черепа могут быть разделены на три категории:
Нормальные варианты мозговых структур
Борозды и извилины. Борозды выглядят как эхогенные линейные структуры, разделяющие извилины. Активная дифференцировка извилин начинается с 28-й недели гестации; их анатомическое появление предшествует эхографической визуализации на 2-6 нед. Таким образом, по количеству и степени выраженности борозд можно судить о гестационном возрасте ребенка.
Сосудистые сплетения могут быть источником внутрижелудочковых кровоизлияний у доношенных детей, тогда на эхограммах видна их четкая асимметрия и локальные уплотнения, на месте которых затем образуются кисты.
Сильвиев водопровод и IV желудочек. Сильвиев водопровод (aquaeductus cerebri) представляет собой тонкий канал, соединяющий III и IV желудочки (см. рис. 1), редко видимый при УЗ исследовании в стандартных позициях. Его можно визуализировать на аксиальном срезе в виде двух эхогенных точек на фоне гипоэхогенных ножек мозга.
IV желудочек (ventriculus quartus) представляет собой небольшую полость ромбовидной формы. На эхограммах в строго сагиттальном срезе он выглядит малым анэхогенным треугольником посередине эхогенного медиального контура червя мозжечка (см. рис. 1). Передняя его граница отчетливо не видна из-за гипоэхогенности дорсальной части моста. Переднезадний размер IV желудочка в неонатальном периоде не превышает 4 мм.
Мозолистое тело. Мозолистое тело (corpus callosum) на сагиттальном срезе выглядит как тонкая горизонтальная дугообразная гипоэхогенная структура (рис. 2), ограниченная сверху и снизу тонкими эхогенными полосками, являющимися результатом отражения от околомозолистой борозды (сверху) и нижней поверхности мозолистого тела. Сразу под ним располагаются два листка прозрачной перегородки, ограничивающие ее полость. На фронтальном срезе мозолистое тело выглядит тонкой узкой гипоэхогенной полоской, образующей крышу боковых желудочков.
Полость прозрачной перегородки и полость Верге. Эти полости расположены непосредственно под мозолистым телом между листками прозрачной перегородки (septum pellucidum) и ограничены глией, а не эпендимой; они содержат жидкость, но не соединяются ни с желудочковой системой, ни с субарахноидальным пространством. Полость прозрачной перегородки (cavum cepti pellucidi) находится кпереди от свода мозга между передними рогами боковых желудочков, полость Верге расположена под валиком мозолистого тела между телами боковых желудочков. Иногда в норме в листках прозрачной перегородки визуализируются точки и короткие линейные сигналы, происходящие от субэпендимальных срединных вен. На корональном срезе полость прозрачной перегородки выглядит как квадратное, треугольное или трапециевидное анэхогенное пространство с основанием под мозолистым телом. Ширина полости прозрачной перегородки не превышает 10-12 мм и у недоношенных детей шире, чем у доношенных. Полость Верге, как правило, уже полости прозрачной перегородки и у доношенных детей обнаруживается редко. Указанные полости начинают облитерироваться после 6 мес гестации в дорсовентральном направлении, но точных сроков их закрытия нет, и они обе могут обнаруживаться у зрелого ребенка в возрасте 2-3 мес.
Базальная (c. suprasellar) цистерна включает в себя межножковую, c. interpeduncularis (между ножками мозга) и хиазматическую, c. chiasmatis (между перекрестом зрительных нервов и лобными долями) цистерны. Цистерна перекреста выглядит пятиугольной эхоплотной зоной, углы которой соответствуют артериям Виллизиева круга.
Ножки мозга (pedunculus cerebri), мост (pons) и продолговатый мозг (medulla oblongata) расположены продольно кпереди от мозжечка и выглядят гипоэхогенными структурами.
Паренхима. В норме отмечается различие эхогенности между корой мозга и подлежащим белым веществом. Белое вещество чуть более эхогенно, возможно, из-за относительно большего количества сосудов. В норме толщина коры не превышает нескольких миллиметров.
Стандартные эхоэнцефалографические срезы
Рис. 4. Плоскости коронального сканирования (1-6).
Письмо в редакцию телевизионной передачи «Очевидное — невероятное» из сумасшедшего дома — с Канатчиковой дачи
Дорогая передача!
Во субботу, чуть не плача,
Вся Канатчикова дача
К телевизору рвалась.
Вместо чтоб поесть, помыться,
Там это, уколоться и забыться,
Вся безумная больница
У экранов собралась.
Говорил, ломая руки,
Краснобай и баламут
Про бессилие науки
Перед тайною Бермуд.
Все мозги разбил на части,
Все извилины заплёл —
И канатчиковы власти
Колют нам второй укол.
Уважаемый редактор!
Может, лучше — про реактор?
Там, про любимый лунный трактор?
Ведь нельзя же! — год подряд
То тарелками пугают —
Дескать, подлые, летают,
То у вас собаки лают,
То руины говорят!
Мы кое в чём поднаторели:
Мы тарелки бьём весь год —
Мы на них уже собаку съели,
Если повар нам не врёт.
А медикаментов груды
Мы — в унитаз, кто не дурак.
Это жизнь! И вдруг — Бермуды!
Вот те раз! Нельзя же так!
Мы не сделали скандала —
Нам вождя недоставало:
Настоящих буйных мало —
Вот и нету вожаков.
Но на происки и бредни
Сети есть у нас и бредни —
И не испортят нам обедни
Злые происки врагов!
Это их худые черти
Мутят воду во пруду,
Это всё придумал Черчилль
В восемнадцатом году!
Мы про взрывы, про пожары
Сочинили ноту ТАСС…
Но примчались санитары
И зафиксировали нас.
Тех, кто был особо боек,
Прикрутили к спинкам коек —
Бился в пене параноик,
Как ведьмак на шабаше:
«Развяжите полотенцы,
Иноверы, изуверцы, —
Нам бермуторно на сердце
И бермудно на душе!»
Сорок душ посменно воют,
Раскалились добела —
Во как сильно беспокоят
Треугольные дела!
Все почти с ума свихнулись —
Даже кто безумен был,
И тогда главврач Маргулис
Телевизор запретил.
Вон он, змей, в окне маячит —
За спиною штепсель прячет,
Подал знак кому-то — значит
Фельдшер вырвет провода.
И что ж, нам осталось уколоться,
И упасть на дно колодца,
И там пропасть, на дне колодца,
Как в Бермудах, навсегда.
Ну, а завтра спросят дети,
Навещая нас с утра:
«Папы, что сказали эти
Кандидаты в доктора?»
Мы откроем нашим чадам
Правду — им не всё равно,
Мы скажем: «Удивительное рядом,
Но оно запрещено!»
Вон дантист-надомник Рудик —
У его приёмник «грюндиг»,
Он его ночами крутит —
Ловит, контра, ФРГ.
Он там был купцом по шмуткам
И подвинулся рассудком —
И к нам попал в волненье жутком
И с номерочком на ноге.
Он прибежал, взволнован крайне,
И сообщеньем нас потряс,
Будто наш научный лайнер
В треугольнике погряз:
Сгинул, топливо истратив,
Прям распался на куски,
И двух безумных наших братьев
Подобрали рыбаки.
Те, кто выжил в катаклизме,
Пребывают в пессимизме,
Их вчера в стеклянной призме
К нам в больницу привезли,
И один из них, механик,
Рассказал, сбежав от нянек,
Что Бермудский многогранник —
Незакрытый пуп Земли.
Взвился бывший алкоголик —
Матерщинник и крамольник:
«Надо выпить треугольник!
На троих его! Даёшь!»
Разошёлся — так и сыпет:
«Треугольник будет выпит!
Будь он параллелепипед,
Будь он круг, едрена вошь!»
Больно бьют по нашим душам
«Голоса» за тыщи миль.
Мы зря Америку не глушим,
Ой, зря не давим Израиль:
Всей своей враждебной сутью
Подрывают и вредят —
Кормят, поят нас бермутью
Про таинственный квадрат!
Лектора из передачи
(Те, кто так или иначе
Говорят про неудачи
И нервируют народ),
Нас берите, обречённых, —
Треугольник вас, учёных,
Превратит в умалишённых,
Ну, а нас — наоборот.
Пусть безумная идея —
Вы не рубайте сгоряча.
Вызывайте нас скорее
Через гада главврача!
С уваженьем… Дата. Подпись.
Отвечайте нам, а то,
Если вы не отзовётесь,
Мы напишем… в «Спортлото»!