Рисунок строение мозга: Рассмотрите рисунок «Строение головного мозга».Укажите что на нем обозначенно цифрами

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.

Строение и функции глаза, анатомия глаза

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим.

Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв «правую часть» изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения — правую и левую — головной мозг соединяет воедино.

Так как каждый глаз воспринимает «свою» картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаз может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Основные функции глаза

• оптическая система, проецирующая изображение;
• система, воспринимающая и «кодирующая» полученную информацию для головного мозга;
• «обслуживающая» система жизнеобеспечения.

Строение глаза

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.

Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой. См. строение роговицы.

Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т. е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.

Полезно почитать

Общие вопросы о лечении в клинике

Как проходит исследование головного мозга?

Головной мозг — самый сложный орган человеческого тела, ведь он связывает между собой все системы организма. Именно поэтому исследование головного мозга проходит с применением самых высокотехнологичных устройств диагностики.

Когда нужно обследовать мозг

С помощью высокоточной диагностики головного мозга врач может поставить диагноз или отследить развитие заболевания. Назначить обследования мозга или сосудов могут невролог, флеболог и травматолог из-за следующих жалоб:

• головные боли неясной природы;
• травмы головы;
• потеря чувствительности в конечностях, снижение зрения, слуха и обоняния;
• нарушение координации, постоянная общая слабость;
• судороги.

При подозрении на инсульт и диагностике опухолей и эпилепсии, исследования просто необходимы — с их помощью можно обнаружить новообразования, закупорки и разрывы сосудов, гематомы, инородные тела и нефункционирующие участки мозга. Так как патологии в разных участках головы могут вызывать совершенно разнообразные симптомы, врачи очень часто назначают исследования головного мозга.

Виды исследований головного мозга

Самые распространённые и информативные виды исследований головного мозга — это компьютерная и магнитно-резонансная томография. Они позволяют получить качественные снимки мозга в нескольких проекциях, что помогает в диагностике любого недуга.

Магнитно-резонансная томография головного мозга

Абсолютно безопасный способ обследования, который практически не имеет противопоказаний. Опасен только пациентам с кардиостимуляторами и металлическими имплантатами в теле — магнитное поле томографа может сместить или нагреть предметы из металла и нарушить работу механизмов.

На полученном изображении можно рассмотреть плотные и мягкие ткани, сосуды и новообразования. Снимок МРТ проводится в нескольких проекциях на необходимой глубине, поэтому доктор может оценить состояние любого участка мозга.

Перед процедурой необходимо снять все металлические предметы и аксессуары. Чтобы не раздеваться перед исследованием, можно просто надеть одежду без молний и металлических пуговиц.

Для проведения МРТ пациент ложится на кушетку. Лаборант может дать наушники, защищающие от очень громких звуков во время процедуры. Затем пациента помещают внутрь томографа. Нужно сохранять неподвижность, так как смена положения тела исказит изображение. Обследование мозга обычно проводится не более получаса. По желанию пациента, если он почувствует себя некомфортно, процедуру можно прекратить или приостановить без вреда для информативности исследования.

Компьютерная томография головного мозга

Работает на основе рентгеновских лучей, поэтому её не рекомендуется проводить детям, беременным и кормящим женщинам. Но для всех остальных пациентов она абсолютно безопасна.

После КТ можно получить 3D-снимок головного мозга. Он такой же качественный, как и МРТ: на нём видны все структуры мозга и сосудов. Поэтому выбор между двумя видами томографии основан только на имеющихся противопоказаниях.

Металлические предметы также будет необходимо снять: они не опасны, как при МРТ, но мешают прохождению излучения. Если этого не сделать, часть изображения потеряется.

Существенный плюс компьютерной томографии — небольшие изменения положения тела не скажутся на результате. В остальном процедура мало отличается от проведения МРТ. Пациента на кушетке помещают в томограф и наблюдают за ним во время процедуры. Исследование длится не больше 15–20 минут и его можно прекратить в любой момент по просьбе пациента.

Томографию могут провести с использованием контрастного вещества, чтобы получить более детальные и чёткие снимки. Для этого сначала проходит обычное исследование, а затем пациенту внутривенно вводят красящее вещество. После этого процедура продолжается в течение нескольких минут.

Другие виды исследований

Кроме томографии, для обследования головного мозга применяются ещё несколько видов диагностики:

• Электроэнцефалография (ЭЭГ) регистрирует колебания электрических импульсов в мозге. На голову пациента прикрепляют электроды, через которые фиксируются и выводятся на бумагу или экран биотоки головного мозга. Это исследование может помочь при задержке психического и речевого развития, эпилепсии и травмах: благодаря нему можно определить неактивные участки головного мозга.
• Краниография — это рентген черепа в двух проекциях. Используется очень слабое излучение, чтобы не навредить пациенту. Такие снимки помогут определить врождённые дефекты строения и травмы костей черепа.
• Нейросонография — это ультразвуковое исследование головного мозга у детей от рождения до моменты закрытия родничка. Она не так информативна, как томография и рентген, но является одним из немногих безопасных способов обследования новорождённых.
• Электронейромиография проверяет прохождение импульсов по нервам. Для этого на кожу в области локализации нервов накладывают электроды, по которым пускают электрический импульс. По интенсивности сокращения мышц доктор определит работоспособность нервов.

Как проходит исследование сосудов?

Для обследования вен и артерий головного мозга применяют ангиографию и ультразвуковое исследование. Оба варианта безопасны, информативны и имеют минимум противопоказаний.

Магнитно-резонансная ангиография

Даёт лучший результат при исследовании мелких сосудов и нервных стволов. В ходе исследования врач получит снимок всех сосудов вашего головного мозга. Это поможет диагностировать микроинсульты и тромбозы, которые не видны на обычном МРТ-снимке головы. Часто её назначают хирурги после операций для контроля состояния.

МРА проходит так же, как и обычная магнитно-резонансная томография, и имеет те же особенности и противопоказания. Перед процедурой нужно снять все металлические предметы, а во время работы томографа нельзя двигать головой. Часто, для правильной диагностики, ангиографию следует совмещать с МРТ головного мозга — это позволит более детально рассмотреть участок патологии.

Компьютерная ангиография

КА сосудов головного мозга по проведению схожа с компьютерной томографией. По итогам процедуры врач получит трёхмерная модель сосудов головы. На полученном изображении можно рассмотреть аномалии строения вен и артерий, атеросклероз, сужение просвета сосудов и новообразования.

Доктор может назначить это обследование как для подготовки к оперативному вмешательству, так и для контроля после лечения. Кроме того, такой вид обследования — выход для пациентов, которые по противопоказаниям не могут провести МРА.

При компьютерной ангиографии можно использовать контрастное вещество, чтобы лучше визуализировать повреждённые участки. Противопоказания для процедуры те же, что и для КТ: беременность и детский возраст.

Ультразвуковая допплерография

Датчик УЗИ ставят на самые тонкие кости черепа. С помощью ультразвука можно найти сужение или тромбоз в сосудах мозга, измерить скорость движения крови, обнаружить аневризмы и участки с изменённым направлением кровотока. Изображение показывается на экране монитора, и, при необходимости, можно распечатать нужный кадр.

С помощью УЗИ можно обследовать как сосуды внутри черепа, так и в шее, если из-за них был нарушен кровоток в мозге. У метода нет противопоказаний, он абсолютно безопасен для пациентов любого возраста. УД не требует дополнительной подготовки или обследований, однако, перед процедурой лучше воздержаться от приёма продуктов и лекарств, влияющих на тонус сосудов.

От чего зависит выбор исследования?

Самые распространённые методы исследований головного мозга: МРТ, КТ и УЗИ. Они достаточно информативны для абсолютного большинства возможных заболеваний. Если вы не знаете своего диагноза и хотите прийти к врачу с уже готовыми анализами, лучшим вариантом будет МРТ или КТ. Они дают достаточно информации по состоянию как самого мозга, так и костных тканей, на них можно различить крупные сосуды.

При травмах головы сначала следует провести краниографию. Она даст достаточную информацию о целостности черепа, и, если инородные тела не попали в мозг, другие виды диагностики будут не нужны. Если травма более серьёзная, с внутренним кровотечением и поражением мозга, то вам обязательно сделают томографию.

Если доктор назначил вам обследование сосудов головного мозга, то следует ориентироваться на собственные противопоказания, а также доступность исследований. И томография, и УЗИ показывают одинаково хороший результат.

Решающим фактором при выборе исследований остаётся решение врача. Серьёзная диагностика проводится только по направлению от доктора. Вполне возможно, что он назначит вам сразу несколько процедур для более полного обследования и точной постановки диагноза.

Анатомия и физиология позвоночника

Анатомия и физиология позвоночника

Позвоночник человека — это очень непростой механизм, правильная работа которого влияет на функционирование всех остальных механизмов организма.

Позвоночник (от лат. «columna vertebralis», синоним — позвоночный столб) состоит из 32 — 33 позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, соединенных в крестец, и 3 — 4 копчиковых), между которыми расположены 23 межпозвоночных диска.

Связочно-мышечный аппарат, межпозвоночные диски, суставы соединяют позвонки между собой. Они позволяют удерживать его в вертикальном положении и обеспечивают необходимую свободу движения. При ходьбе, беге и прыжках эластичные свойства межпозвоночных дисков, значительно смягчают толчки и сотрясения, передаваемые на позвоночник, спинной и головной мозг.

Физиологические изгибы тела создают позвоночнику дополнительную упругость и помогают смягчать нагрузку на позвоночный столб.

Позвоночник является главной опорной структурой нашего тела. Без позвоночника человек не мог бы ходить и даже стоять. Другой важной функцией позвоночника является защита спинного мозга. Большая частота заболеваний позвоночника у современного человека обусловлена, главным образом, его «прямохождением», а также высоким уровнем травматизма.

Отделы позвоночника: В позвоночнике различают шейный, грудной, поясничный отделы, крестец и копчик. В процессе роста и развития позвоночника формируется шейный и поясничный лордозы, грудной и крестцово – копчиковый кифозы, превращающие позвоночник в «пружинящую систему», противостоящую вертикальным нагрузкам. В медицинской терминологии, для краткости, для обозначения шейных позвонков используется латинская буква «С» — С1 — С7, для обозначения грудных позвонков – «Th» — Th2 — Th22, поясничные позвонки обозначаются буквой «L» — L1 — L5.

Шейный отдел. Это самый верхний отдел позвоночного столба. Он отличается особой подвижностью, что обеспечивает такое разнообразие и свободу движения головы. Два верхних шейных позвонка с красивыми названиями атлант и аксис, имеют анатомическое строение, отличное от строения всех остальных позвонков. Благодаря наличию этих позвонков, человек может совершать повороты и наклоны головы.

Грудной отдел. К этому отделу прикрепляются 12 пар рёбер. Грудной отдел позвоночника участвует в формировании задней стенки грудной клетки, которая является вместилищем жизненно важных органов. В связи с этим грудной отдел позвоночника малоподвижен.

Поясничный отдел. Этот отдел состоит из самых массивных позвонков, так как на них лежит самая большая нагрузка. У некоторых людей встречается шестой поясничный позвонок. Это явление врачи называют люмбализацией. Но в большинстве случаев такая аномалия не имеет клинического значения. 8-10 позвонков срастаются, образуя крестец и копчик.

Позвонок состоит из тела, дуги, двух ножек, остистого, двух поперечных и четырёх суставных отростков. Между дугой, телом и ножками позвонков находятся позвонковые отверстия, из которых формируется позвоночный канал.  Между телами двух смежных позвонков располагается межпозвонковый диск, состоящий из фиброзного кольца и пульпозного ядра и выполняющий 3 функции: амортизация, удержание смежных позвонков, обеспечение подвижности тел позвонков. Вокруг ядра располагается многослойное фиброзное кольцо, которое удерживает ядро в центре и препятствует сдвиганию позвонков в сторону относительно друг друга. Фиброзное кольцо имеет множество слоев и волокон, перекрещивающихся в трех плоскостях. В нормальном состоянии фиброзное кольцо образовано очень прочными волокнами. Однако в результате дегенеративного заболевания дисков (остеохондроза) происходит замещение волокон фиброзного кольца на рубцовую ткань. Волокна рубцовой ткани не обладают такой прочностью и эластичностью как волокна фиброзного кольца. Это ведет к ослаблению межпозвоночного диска и при повышении внутридискового давления может приводить к разрыву фиброзного кольца. Значительное повышение давления внутри межпозвоночных дисков может привести к разрыву фиброзного кольца и выходу части пульпозного ядра за пределы диска. Так формируется грыжа диска, которая может приводить к сдавлаванию нервных структур, что вызывает, в свою очередь появление болевого синдрома и неврологических нарушений.

Связочный аппарат представлен передней и задней продольными, над – и межостистыми связками, жёлтыми, межпоперечными связками и капсулой межпозвонковых суставов. Два позвонка с межпозвоночным диском и связочным аппаратом представляют позвоночный сегмент. При разрушении межпозвоночных дисков и суставов связки стремятся компенсировать повышенную патологическую подвижность позвонков (нестабильность), в результате чего происходит гипертрофия связок.Этот процесс ведет к уменьшению просвета позвоночного канала, в этом случае даже маленькие грыжи или костные наросты (остеофиты) могут сдавливать спинной мозг и корешки. Такое состояние получило название стеноза позвоночного канала. Для расширения позвоночного канала производится операция декомпрессии нервных структур.

В позвоночном канале расположен спинной мозг и корешки «конского хвоста». Спинной мозг начинается от головного мозга и заканчивается на уровне промежутка между первым и вторым поясничными позвонками коническим заострением. Далее от спинного мозга в канале проходят спинномозговые нервные корешки, которые формируют так называемый «конский хвост». Спинной мозг окружён твёрдой, паутинной и мягкой оболочками и фиксирован в позвоночном канале корешками и клетчаткой. Твердая мозговая оболочка формирует герметичный соединительнотканный мешок (дуральный мешок), в котором расположены спинной мозг и несколько сантиметров нервных корешков.Спинной мозг в дуральном мешке омывает спинномозговая жидкость (ликвор).  От спинного мозга отходит 31 пара нервных корешков. Из позвоночного канала нервные корешки выходят через межпозвоночные (фораминарные) отверстия, которые образуются ножками и суставными отростками соседних позвонков. У человека, так же как и у других позвоночных, сохраняется сегментарная иннервация тела. Это значит, что каждый сегмент спинного мозга иннервирует определенную область организма. Например, сегменты шейного отдела спинного мозга иннервируют шею и руки, грудного отдела — грудь и живот, поясничного и крестцового — ноги, промежность и органы малого таза (мочевой пузырь, прямую кишку).

По периферическим нервам нервные импульсы поступают от спинного мозга ко всем органам нашего тела для регуляции их функции. Информация от органов и тканей поступает в центральную нервную систему по чувствительным нервным волокнам. Большинство нервов нашего организма имеют в своем составе чувствительные, двигательные и вегетативные волокна. Спинной мозг имеет два утолщения: шейное и поясничное. Поэтому межпозвоночные грыжи шейного отдела позвоночника более опасны, чем поясничного. Врач, определяя в какой области тела, появились расстройства чувствительности или двигательной функции, может предположить, на каком уровне произошло повреждение спинного мозга.

Младенчество мозга: как распускается цветок нового разума

• Дэвид Робсон
• BBC Future

29 декабря 2015

Автор фото, dHCP

Человеческий мозг начинает учиться, исследовать окружающий мир и приспосабливаться к нему еще в утробе матери. Многое об этом процессе мы можем узнать благодаря новому исследованию, проводящемуся в Лондоне. Корреспондент BBC Future побывал в святая святых эксперимента.

Комнатка, в которой я нахожусь, немного напоминает кабину космического корабля.

За несколькими мониторами – группа ученых, сосредоточенно настраивающих оборудование. Никто не говорит ни слова, лишь мощные моторы гудят вокруг нас.

Мы в неонатологическом отделении лондонской больницы Св. Томаса, однако наша одиссея впечатляет не меньше, чем космическая: мы наблюдаем за становлением человеческого разума.

Таланты новорожденного ребенка, издающего похожие на мяуканье звуки, легко недооценить. В помощь младенцу, покидающему уютную утробу матери, дается удивительный орган, позволяющий ему чувствовать, исследовать и учиться.

Мозг продолжает расти по мере того, как мы развиваем необходимые нам в жизни навыки – от способности улыбаться любимому человеку и расшифровывания звучания слов в языке до формирования собственной воли и идентичности.

Как же мы совершаем это удивительное путешествие? До недавнего времени нейробиологи знали крайне мало о младенчестве мозга.

Однако благодаря проекту «Развитие коннектома человека» у ученых появляется информация об этом важнейшем периоде человеческой жизни.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Мозг новорожденного представляет собой густую сеть нейронных связей, картографирование которых – основная задача проекта «Развитие коннектома человека»

При помощи современных технологий они отслеживают развитие младенческого мозга – от последних месяцев в материнской утробе до появления на свет, а также в течение несколько последующих недель.

Получив разрешение от одного из главных исследователей проекта Дэвида Эдвардса, я пришел в лабораторию, чтобы составить собственное представление об их работе.

Этот проект стартовал в 2013 году при участии трех крупнейших исследовательских вузов Британии – Королевского колледжа Лондона, Имперского колледжа Лондона и Оксфордского университета.

«Коннектом» в его названии относится к сложным нейронным сетям, которые предположительно отвечают за обработку поступающей в мозг информации.

Еще один перспективный проект, на этот раз в США, посвящен картографированию коннектома взрослого мозга – в то время как лаборатория Эдвардса исследует развитие мозга в первые месяцы и годы, чтобы понять, как растут нейронные сети у младенцев.

Встречая меня в больничном отделении, исследователи рассказывают, что днем ранее в истории проекта случилось важное событие – число младенцев, которые прошли через необходимую для исследования процедуру магнитно-резонансной томографии, перевалило за сотню.

Всего же необходимо обследовать примерно тысячу детей. Некоторые томограммы были сделаны еще до рождения этих младенцев, пока плод находился в материнской утробе.

Это нелегкое дело: поймать плод в состоянии полного покоя получается редко, а движение приводит к нечеткому сигналу томографа, так что ученым пришлось придумать затейливую математическую формулу для компенсации внутриутробной физкультуры.

Сегодня исследователи работают с младенцем, родившимся менее суток назад. Его только что покормили, и шум в помещении его совершенно не беспокоит.

«Он уснул сам и всем доволен», — говорит мне Мишель Слит, руководитель клинического исследования.

Прежде чем поместить мальчика в томограф, лаборанты обернули его в уютный кокон и поместили вокруг его головы надувную подушку, чтобы приглушить жужжание аппарата.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Разные цвета обозначают нервные волокна, идущие в разных направлениях – таким образом ученые выясняют, какие именно проводящие пути связывают различные отделы мозга

Жужжание сопровождает работу мощных магнитов, позволяющих томографу отследить движение постоянно сталкивающихся друг с другом молекул воды в мозге.

Поскольку вода лучше перемещается вдоль нейронных связей, в результате получается подробное изображение аксонов – длинных отростков нервных клеток, по которым идут импульсы.

По словам Дэвида Эдвардса, это своего рода «мозговая карта метро» – на ней изображены основные проводящие пути, передающие электрические импульсы от одного отдела мозга к другому.

Направляя поток информации, они закладывают основу наших когнитивных способностей.

Обследование не всегда идет по плану. Как правило, один из десяти младенцев просыпается в течение двух-трех часов, которые занимает процедура, и не может снова уснуть — а это значит, что время было потрачено зря.

«Нам нужны очень терпеливые и спокойные радиологи», — говорит Эдвардс. Однако в случае успеха полученная информация становится важным дополнением растущего массива данных о зарождающемся разуме.

«Мы крайне благодарны за каждую томограмму – все они очень важны», — добавляет Слит.

В оригинале этой статьи на английском языке вы найдете видеоролик авторства Дафниса Баталя из Королевского колледжа Лондона, позволяющий взглянуть на мозг новорожденного в трехмерной проекции – как снаружи, так и изнутри.

Если задуматься о том, что многие связи слишком малы в диаметре и их нельзя увидеть в таком разрешении, поневоле понимаешь, почему мозг порой называют «самым сложным объектом на Земле».

Хотя проект «Развитие коннектома человека» уникален по масштабу и задачам, существуют и другие проекты, цель которых – узнать больше о первых месяцах развития мозга.

В частности, мы теперь знаем, что младенцы начинают изучать и исследовать мир задолго до рождения.

Используя различные технологии измерения нейронной активности плода в режиме реального времени, ученые установили, что мозг еще не родившихся младенцев, по всей вероятности, реагирует на яркие вспышки света и громкие звуки.

Кроме того, в последнем триместре беременности они, похоже, учатся распознавать успокаивающие звуки материнского голоса и музыкальную заставку ее любимого телесериала.

Возможно, они даже могут попробовать недавно съеденные ей блюда: так, вкус чеснока предположительно проникает в околоплодные воды.

В результате младенцев, начинающих питаться взрослой едой, зачастую притягивает аромат блюд, которые мать ела во время беременности.

Наша способность к обучению увеличивается после того, как мы покидаем материнскую утробу.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Томограф способен зафиксировать 10 млн проводящих путей в мозге новорожденного, совокупность которых закладывает основу для развития навыков младенца

В первые дни жизни ребенок уже прислушивается к звукам речи и начинает распознавать структуру умильного воркования своих родителей, закладывая основу собственного понимания грамматики языка.

Примерно тогда же мозг вовсю настраивает эти пучки новых нейронных связей, одновременно отращивая и укорачивая аксоны по мере наработки новых навыков и умственного развития; его задача – создание максимально эффективных нейронных сетей.

В настоящее время исследователям, работающим под руководством Дэвида Эдвардса, приходится корректировать свою методику в процессе исследования, однако ученый надеется, что в будущем появится возможность сравнить томограммы мозга с результатами тестирования когнитивных способностей детей.

Например, с помощью простых видеоигр можно оценить такие характеристики, как внимательность, скорость реакции на движение и скорость обучения, и на основании этих данных составить базовое представление о когнитивных способностях ребенка.

Посмотрев на коннектом этого ребенка, можно будет сделать выводы о том, отражают ли его способности имеющиеся различия в нейронных связях.

По профессии Эдвардс врач, поэтому главный вопрос для него – результаты исследования детей, прошедших через те или иные сложности в развитии.

В первую очередь его интересовали недоношенные дети. По его словам, поражает их жизнестойкость: мозг рожденных раньше срока младенцев зачастую развивается на удивление активно.

«Они покинули материнскую утробу на три-четыре месяца раньше, чем положено, перенесли массу перегрузок, поэтому тот факт, что мозг их выглядит нормально, совершенно невероятен», — говорит он.

Тем не менее, Эдвардс стремится узнать, существуют ли более тонкие различия в нейронных связях, которые могли бы сказаться на развитии таких детей по мере взросления.

Автор фото, dHCP

Подпись к фото,

Эта информационная магистраль, соединяющая кору головного мозга со спинным мозгом, позволяет нам контролировать движения и чувствовать прикосновения

В качестве примера он указывает на особенно плотный пучок волокон, соединяющих область в центре головного мозга под названием таламус и кору головного мозга – его складчатую поверхность.

«Таламус – это интернет-портал мозга, обрабатывающий всю входящую и исходящую информацию», — поясняет Эдвардс.

Таламус собирает информацию от органов чувств, контролирует ее пересылку между различными областями, а также передает результаты нашему телу, управляя таким образом нашим поведением.

«Эти связи активно растут в период, когда ребенок находится в отделении интенсивной терапии, поэтому с медицинской точки зрения изучение их представляет большую ценность», — заключает он.

Возможно, более слабые связи в этой области могут служить индикатором потенциальных когнитивных трудностей у ребенка в дальнейшем.

Дэвид Эдвардс также надеется, что исследование поможет пролить свет на такие медицинские проблемы, как шизофрения, аутизм и депрессия – не исключено, что их провоцируют небольшие изменения нейронных связей в мозге пациентов относительно нормальной конфигурации.

«Насколько нам известно, структуры, связанные с этими состояниями, закладываются в последние три месяца беременности», — говорит Эдвардс.

Это отклонения, которые порой проявляются лишь через несколько лет или даже десятилетий после рождения.

Однако вполне возможно, что в истории конкретной семьи уже были случаи подобных отклонений. Тогда исследователи смогут заняться поиском небольших различий, которые потенциально являются факторами развития у детей психических заболеваний.

Конечно, технологии постоянно развиваются, и через 10 лет, по словам Эдвардса, наши нынешние открытия могут оказаться устаревшими.

Однако любой путь нуждается в карте, и эти первые томограммы помогают проложить дорогу для новых исследований.

Наш разговор заканчивается, и я слышу детский плач – малыша только что вынули из томографа. Он проснулся, покинул свой уютный кокон и вновь столкнулся с непривычной реальностью – но родители готовы его утешить.

Как только данные обработают, ребенок получит копию своей томограммы – снимок его зарождающегося разума, впервые попавшего в этот дивный новый мир.

Ученые из США исследовали мозг Альберта Эйнштейна — Российская газета

Что такое гений? Что сделало Эйнштейна Эйнштейном?

Многие исследователи считают, что гениальность кроется в особом строении мозга, он должен отличаться от мозга обычного человека. И после смерти великого физика ученые получили возможность проверить эту гипотезу. В 1955 году патологоанатом Томас Харви разрезал его мозг на 240 частей, из которых были приготовлены гистологические слайды. К сожалению, подавляющее большинство образцов затем было утеряно. Тем не менее, ученым удалось выявить некоторые особенности мозга Эйнштейна, например, необычный рисунок борозд и выступов теменной доли коры. Однако эти работы основывалась на слишком скудном материале.

И вот недавно исследователям были переданы новые уникальные фотографии мозга Эйнштейна. На их основании Дин Фолк с коллегами впервые удалось описать всю кору мозга гениального физика. А затем сравнить полученные данные с теми, что были получены при изучении мозга 85 «нормальных» людей. Вывод? Мозг Эйнштейна необычен. Его предлобная, соматосенсорная, первичная моторная, височная и затылочная доли совершенно экстраординарны. Кроме того, моторная кора ученого могла выполнять «чужие» функции, заниматься еще и абстрактным мышлением. Все это, по мнению исследователей, и  могло стать причиной гениальности автора теории относительности. 

Комментарий

Святослав Медведев, директор Института мозга человека РАН, член-корреспондент РАН:

Подобные «сенсации» появляются регулярно. Такое впечатление, что их авторы не слышали, что в СССР 70 лет пытались разгадать секрет гениальности. Был специально создан Институт мозга, куда собрали мозги многих выдающихся людей. Исследования шли десятилетиями, проведено огромное количество экспериментов. Результат нулевой.

Что установили сейчас американцы? Что в мозге Эйнштейна есть отклонения. Но они есть у каждого, не бывает двух одинаковых мозгов. Фолк утверждает, что эти отклонения связаны с гениальностью. Но это надо доказать. У обычного человека могут быть отклонения, однако вовсе не обязательно, что он гениален. И таких примеров в практике нейрофизиологов множество.

Кроме того, Фолк утверждает, что у мозга Эйнштейна выявлена необычная особенность: моторная кора могла заниматься еще и абстрактным мышлением, что ей якобы не свойственно. На самом деле, подобные эффекты хорошо известны науке. Скажем, в нашем институте уже давно в соматосенсорной системе мозга был обнаружен детектор грамматической правильности осмысливания фразы. Словом, тот, кто докажет связь между строением мозга и гениальностью, может смело претендовать на Нобелевскую премию. 

Пост с картинками: Чем мозг ребёнка отличается от взрослого? / Newtonew: новости сетевого образования

Интуитивно и эмпирически мы все знаем о том, что детство — это немного иной мир, со своим восприятием, своей скоростью реакции, своей закономерной непредсказуемостью.

Веб-сервис Early Childhood Education Degrees собрал воедино последние научные данные о развитии человеческого мозга, чтобы выяснить, чем отличается строение мозга ребёнка от мозга взрослого человека, и оформили материал в виде небольшой инфографики. Мы перевели этот пост на русский язык и дополнили информацией из исследований Гарвардского университета и Массачусетского технологического института.

Мозг ребёнка функционирует иначе, чем мозг взрослого человека: дети иначе мыслят, иначе себя ведут, иначе обучаются. Эти возрастные особенности формирования и функционирования мозга изучает возрастная когнитивная психология и нейропсихология. В этом материале под словом «взрослый» понимается период жизни от 18 до 25 лет; с 11 до 18 лет проходит подростковый период; с 4 до 10 — период детства; до 4 лет — раннего детства.

Десятилетия исследований развития детского мозга показали, что именно ранние детские годы (а именно от 1 года до 4) являются наиболее важными для дальнейшей эмоциональной, социальной, познавательной сфер жизни человека.

Коротко об главных элементах головного мозга

Головной мозг состоит из огромного количества нейронов, связанных между собой с помощью синапсов. Нейроны формируют различные крупные структуры: кору полушарий, ствол мозга, мозжечок, таламус, базальные ганглии — всё, что очень часто называется «серым веществом». А вот за соединение этих структур отвечают нервные волокна — «белое вещество». Белый цвет нервным волокнам придаёт миелин, электроизолирующее вещество, которое покрывает эти волокна.

Давайте посмотрим на особенности трёх китов, без которых невозможно развитие мозга, и нарушения в которых приводят к тяжёлым заболеваниям.

Нейроны:

• Являются строительным материалом для мозга
• Из них формируются различные участки мозга
• Они обмениваются информацией внутри мозга

Синапсы:

• Обеспечивают связь между каждой парой нейронов
• Каждый нейрон окружён тысячами синапсов
• Благодаря синапсам связываются участки из тысяч нейронов

Миелин:

• Покрывает волокна взрослых нейронов
• Необходим для эффективной передачи электрических импульсов
• Повышает эффективность связей между нейронами в 3 000 раз

В разном возрасте активны разные зоны мозга

Исследования мозга показали, что у взрослых и детей наиболее активно работают совершенно разные области головного мозга.

У детей прежде всего активен мозговой ствол и средний мозг. Мозговой ствол контролирует сердцебиение, артериальное давление и температуру тела. Средний мозг отвечает за пробуждение, чувство аппетита/насыщенности, а также за сон.

У взрослых основными работающими зонами оказывается лимбическая система и кора головного мозга. Лимбическая система контролирует сексуальное поведение, эмоциональные реакции и двигательную активность. Кора головного мозга ответственна за конкретное мышление, осмысленное поведение и эмоционально насыщенное поведение.

Развитие связей головного мозга

Структура человеческого мозга выстраивается непрерывно с момента появления человека на свет. Первые годы жизни человека непосредственно влияют на структуру связей между нейронами, формируя либо крепкую, либо хрупкую основу для дальнейшей обучаемости, психического здоровья и поведения. В период первых лет жизни каждую секунду формируется 700 новых нейронов!

Первыми развиваются сенсорные зоны, необходимые, например, для зрения или слуха; затем вступают зоны языковых навыков и когнитивных (познавательных) функций. После первого периода бурного роста количество формирующихся связей снижается за счёт процесса вызревания — удаления неиспользуемых связей между синапсами, чтобы пути сигналов от нейрона к нейрону стали более эффективными.

Коротко о вехах развития синаптических связей в мозге

Новорожденные:

• Развиваются автоматические функции, формируется 5 чувств, моторные функции
• Объём мозга составляет 25% от своего будущего взрослого объёма
• Имплицитная (бессознательная) память позволяет узнавать мать и членов семьи

От 1 года до 3 лет

• В это время в мозге формируется до 2 000 000 синапсов каждую секунду
• В этот период закладывается будущая структура мозга

3 года

• Объём мозга составляет уже почти 90% от будущего взрослого объёма
• Развивается эксплицитная (сознательная) память
• К этому времени уже заложены способности к обучению, социальному взаимодействию и эмоциональному реагированию

От 4 до 10 лет

Мозг ребёнка в этом возрасте более чем в два раза активнее мозга взрослого человека: на функционирование мозга взрослого человека уходит около 20% потребляемого кислорода; на функционирование мозга ребёнка в этом возрасте — до 50%.

8 лет

Начинают формироваться логические способности.

От 11 лет и далее

В этом возрасте начинается процесс вызревания нервных связей: мало используемые связи перестают быть активными, чтобы остались только самые эффективные пути для прохождения нервного импульса. Лобная доля начинает более полно и быстро взаимодействовать с другими областями мозга.

14 лет

В лобной доле начинается процесс образования миелинового слоя, который открывает новые пути для обучения, поскольку по миелинизированным волокнам импульс проводится в 5-10 раз быстрее, чем по немиелинизированным. Почему лобная доля? Потому что эта область мозга отвечает за планирование, решение задач и другую высшую мыслительную деятельность. Оценка рисков, расстановка приоритетов, самооценка и другие задачи в этот период начинают решаться гораздо быстрее, чем раньше.

23 года

Завершается процесс вызревания: к этому времени из головного мозга удалена уже почти половина детских синапсов. Прочие изменения, происходящие в мозге после 20 лет, пока мало изучены.

25 лет

Завершается процесс миелинизации. Мозг полностью созрел. Не в 16 лет, когда в Америке разрешается водить машины; не в 18 лет, когда человек получает право голоса; не в 21 год, когда американские студенты получают право приобретать алкоголь; а ближе к 25, когда в той же Америке молодые люди получают право арендовать автомобиль.

Далее

Мозг всё ещё способен строить новые связи между нейронами, пока происходит процесс обучения. Тем не менее, наиболее пластичен и восприимчив к изменениям мозг в раннем возрасте; созревающий мозг становится более специализированным для совершения более сложных функций, что приводит к затруднённой адаптации к переменам или непредвиденным обстоятельствам. Есть говорящий пример: в течение первого года жизни зоны мозга, отвечающие за дифференциацию звуков, становятся более специализированными — они как бы «настраиваются» на волну того языка, на котором говорит окружение. В это же время мозг начинает терять способность узнавать звуки других языков. Несмотря на то, что мозг в течение жизни не теряет способность к изучению других языков или овладению других навыков, эти связи уже никогда после не смогут настолько легко перестраиваться.

По материалам ECED.

Редакция Newtonew

Lucy Jovowitch

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Как нарисовать мозг

Сегодня команда Easydrawingart.com расскажет, как нарисовать мозг. Эта инструкция будет довольно простой, но в то же время мы постараемся добавить туда анатомические точки.

Мы постарались избавиться от сложных объяснений, чтобы получить простейшую инструкцию по довольно сложной теме.

Шаг 1

Сначала изобразите контуры мозга. Визуальный контур головного мозга образован двумя полушариями головного мозга и мозжечком.Ниже мы рисуем ствол мозга, который также формирует хорошо известные контуры человеческого мозга.

Шаг 2

Давайте разделим мозговой контур на доли. Это не случайный порядок. Каждая доля головного мозга отвечает за определенные функции. Например, затылочная доля является центром обработки зрительной информации. Слуховой центр расположен в височной извилине.

Кстати, чтобы вам было удобнее ориентироваться, мы обозначили каждую долю мозга цифрами:

1. Лобная доля;
2. Теменная доля;
3. височная доля;
4. Затылочная доля;
5. Мозжечок.

Шаг 3

Каждая доля головного мозга состоит из борозд и извилин. Борозда — это линия, разделяющая части мозга, называемые извилинами (бороздами). Каждая извилина выполняет определенную функцию. Постарайтесь как можно точнее перерисовать эти линии в лобной доле, чтобы правильно передать анатомическое строение.

Шаг 4

Теперь изобразим борозды и извилины, образующие теменную долю головного мозга. Это очень важная часть, которая управляет мыслительными процессами, такими как счет в уме.

Шаг 5

На этом этапе мы изобразим извилины и борозды, расположенные в затылочной доле мозга. Вы знаете, почему во многих видах спорта запрещены удары по затылку? Затылочная извилина — важнейшая часть зрительного анализатора. Повреждение затылочной извилины может лишить зрения человека со здоровым глазом и неповрежденным зрительным нервом.

Шаг 6

Это простейшая доля головного мозга.Нарисуем две горизонтальные борозды, чтобы обозначить три извилины. Височная доля отвечает за анализ слуха и формирование долговременной памяти.

Шаг 7

На этом этапе мы изобразим детали мозжечка и ствола мозга. Мозжечок — очень значимая структура. Именно мозжечок отвечает за правильную координацию движений и равновесие.

Слева от мозжечка находится ствол мозга. Вы могли подумать, что это всего лишь пара закругленных линий, верно? Фактически, ствол мозга является важной частью нашего тела.Ствол головного мозга координирует дыхание и сосудистое напряжение.

Шаг 8

Давайте посмотрим на этот мозг, чтобы убедиться, что мы все нарисовали анатомически правильно. Запомните названия и границы долей мозга, оцените форму мозжечка. Если у вас все в порядке, можно приступать к работе с цветами.

Шаг 9

Естественный цвет мозга представляет собой нечто среднее между желтым и розовым с бледным оттенком.Не забываем про мелкие полоски теней. Это действие сделает ваш мозг более полным.

Итак, инструкция по рисованию мозга подошла к концу. Напишите нам, что вы думаете об этом руководстве? Мы читаем все ваши комментарии и отвечаем на многие из них.

Самое главное в этой инструкции — анатомическая правильность. Если вы следовали нашим инструкциям, то вы нарисовали очень хороший анатомически правильный рисунок. Можно попробовать изобразить другие части тела.Например, посмотрите наш гайд по аниме-голове.

Также не забудьте подписаться на Easydrawingart.com на Pinterest и Facebook, чтобы не пропустить ни одной новой инструкции, а также увидеть крутые и стильные рисунки наших художников.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РУКОВОДСТВА ПО ЧЕРТЕЖУ:

Красивый мозг: Рисунки Сантьяго Рамона-и-Кахала и коллекции структур мира молекул

Мы создали функцию сбора структур в «Мире молекул», потому что я знал, что она будет полезна при преподавании моих курсов.По запросу из Художественного музея Вейсмана при Университете Миннесоты мы узнали, что структура коллекций может быть полезна и в других отношениях.

Художественный музей Вейсмана сотрудничал с нейробиологами из Университета Миннесоты и Рикардо Мартинесом Мурильо, неврологом из Испании, для создания передвижной выставки «Красивый мозг» с рисунками Сантьяго Рамона-и-Кахала. Кахал считается отцом современной нейробиологии и известен своими подробными рисунками нейронов и структур мозга.Мы видели выставку в Миннеаполисе. Меня поразило сходство между этим рисунком нейрона и корнями дерева.

Рисунок нейрона, сделанный Сантьяго Рамоном-и-Кахалем — с выставки Beautiful Brain.

На выставке представлены прекрасные рисунки Кахала вместе с современными изображениями клеток и структур мозга. Мы были счастливы внести свой вклад, составив набор структур с рецепторными белками из клеток мозга.

Посетитель музея исследует белки мозга в Molecule World.

Если вы хотите увидеть The Beautiful Brain, , оставшиеся экспонаты:
2 мая — 31 декабря 2018 Музей Массачусетского технологического института, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, США
27 января — 7 апреля, 2019 Ackland Art Musem, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, North Carolina, USA

Независимо от того, посещаете ли вы выставку, вы все равно можете изучить коллекцию структуры Beautiful Brain с iPhone или iPad с помощью Molecule World.Если у вас есть Molecule World на iPhone, коснитесь ссылок для отдельных структур, чтобы загрузить их и открыть в приложении. Если у вас есть Molecule World на iPad, вы можете загрузить всю коллекцию сразу, нажав ссылку, которая заканчивается на «mwc».

Идеи для изучения коллекции Beautiful Brain
Перейти к коллекции Beautiful Brain. Вы найдете натриевые каналы, калиевые каналы крыс и бактерий, а также аминокислотный рецептор.

Натриевый канал
1.Где находится мембранная область?
Измените режим рисования на Spacefill и стиль окраски на Charge. Используйте меню Показать / Скрыть, чтобы показать все атомы. Используйте цветовой ключ, чтобы определить, где у белка есть нейтральный заряд.

Натриевый канал из коллекции структур Beautiful Brain, окрашенный зарядом. Виды сверху показывают канал снаружи и внутри ячейки соответственно. Вид снизу сбоку показывает трансмембранную область.

2. Какой заряд вы видите для аминокислот возле открытия канала? Каков вероятный заряд иона, проходящего через канал?
На изображении выше, в верхнем левом углу, отверстие канала находится в середине белка.Использование цветовой кнопки «Молекулярный мир» показывает, как заряжены четыре аминокислоты рядом с отверстием.

3. Какая необычная аминокислота обнаружена в этом белке ?
Откройте средство просмотра последовательности, затем найдите и коснитесь X. Скройте все остальное и увеличьте масштаб. Используйте цветную кнопку, чтобы идентифицировать элемент. Известно, что такие элементы содержат две аминокислоты. Сможете ли вы выяснить, что это за аминокислота?

4. Какой тип вторичной структуры обнаруживается в области, охватывающей мембрану?
Коснитесь кнопки «Вторичный вид» и с помощью цветовой кнопки определите тип (ы) вторичной структуры, обнаруженной в этом белке.Цвет за зарядом, чтобы увидеть, где этот белок покрывает мембрану.

Калиевые каналы от бактерий и крыс
1. Где калий проходит через этот канал?
Раскрасьте эти белки по элементам. Используйте цветную кнопку, чтобы определить калий.

2. В чем сходны (или различаются) калиевые каналы крыс и бактерий?
Вот несколько стратегий, которые вы можете попробовать:
Используйте вторичный вид для определения типов вторичной структуры.
Цвет за зарядом для обозначения областей, пронизывающих мембрану.
Цвет по молекуле для определения количества субъединиц.

Аминокислотный рецептор / ионный канал
Где находится мембранная область этого белка?
Измените стиль рисования на заливку пространства и цвет по заряду. Используйте цветовой ключ, чтобы идентифицировать часть белка с нейтральным зарядом.

Рисунок на правой стороне мозга: морфометрический анализ наблюдательного рисунка на основе вокселей

Основные моменты

•

Мы измеряем структурные различия GM и WM у студентов, изучающих искусство, и студентов, не изучающих искусство.

•

Мы соотносим объем GM и WM и производительность по задачам рисования.

•

Навыки рисования связаны с увеличением GM в мозжечке и медиальной лобной извилине.

•

Рисование связано с изменениями в структуре мелкой моторики у студентов, изучающих искусство и не изучающих искусство.

Abstract

Структурные различия мозга по отношению к опыту были продемонстрированы в ряде областей, включая зрительное восприятие, пространственную навигацию, сложные двигательные навыки и музыкальные способности.Однако ни одно исследование не оценило структурные различия, связанные с изобразительными навыками в изобразительном искусстве. Поскольку обучающиеся художники склонны быть разнородной группой с точки зрения их предмета и выбранных средств массовой информации, было интересно исследовать, будут ли какие-либо последовательные изменения в нейронной структуре в ответ на повышение навыков репрезентативного рисования. В текущем исследовании когорта из 44 студентов и аспирантов, изучающих искусство, и студентов, не занимающихся рисованием, выполнила задания по рисованию.Затем результаты этих заданий коррелировали с региональным объемом серого и белого вещества в корковых и подкорковых структурах. Увеличение плотности серого вещества в левом переднем мозжечке и правой медиальной лобной извилине наблюдалось в связи с наблюдательной способностью к рисованию, тогда как художественная подготовка (студенты-художники против студентов, не занимающихся искусством) коррелировала с увеличением плотности серого вещества в правом предклинье. . Это предполагает, что способность к наблюдательному рисованию связана с изменениями в структурах, относящихся к мелкой моторике и процедурной памяти, и что художественное обучение в дополнение связано с улучшением структур, относящихся к визуальным образам.Полученные данные подтверждают результаты небольших исследований фМРТ и дают представление о свойствах развивающегося художественного мозга.

Ключевые слова

Арт

Рисунок

Мозжечок

Экспертиза

Морфометрия на основе вокселей

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2014 Elsevier Inc. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Глубокое погружение в мозг, нарисованное отцом нейробиологии

В нем представлены 80 небольших графических изображений записной книжки испанского нейроанатома Сантьяго Рамона-и-Кахала (1852 г.), выполненные в меняющихся комбинациях чернил и карандаша. -1934), которые считаются одними из величайших научных иллюстраций мира.Вместе они описывают фантастический мир парящих форм, линейных сетей, ощетинившихся узлов и бурных энергий. Они полагают, что вещь между вашими ушами — это огромная космическая вселенная или, по крайней мере, одно из самых сложных творений природы. То, что изображения также неоспоримы как искусство, только усложняет восприятие.

Кахал считается отцом современной нейробиологии, столь же важной в своей области, как Чарльз Дарвин или Луи Пастер в своей (хотя и относительно неизвестен за ее пределами).Его открытия, сделанные в течение последней дюжины лет XIX века, касаются того, как нейроны, строительные блоки головного, спинного мозга и нервной системы, взаимодействуют друг с другом. Его теория — сразу же принятая большинством, но строго не доказанная до 1950-х годов — заключалась в том, что нейроны контактируют, не касаясь. Они общаются через бесконечно малые промежутки, известные как синаптические щели. Посредством химической и электрической передачи аксон с одним стволом одного нейрона разговаривает с разветвленным корнеобразным дендритом другого.

Этот процесс синаптического обмена сообщениями между несвязанными клетками получил название нейронной доктрины, и в 1906 году он принес Кахалю Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Он поделился этим с итальянским гистологом Камилло Гольджи, который разработал новый метод окрашивания ткани, который выделял отдельные клетки под микроскопом вместо того, чтобы представлять запутанные неразборчивые массы. Ирония совместного приза (за раскрытие структуры нервной системы) заключается в том, что Гольджи не был убежден в нейронной доктрине и был верен ретикулярной теории, которая рассматривала нейроны как физически связанные.

В своих исследованиях два инструмента Кахала были самым мощным микроскопом, который он мог найти, и одной из старейших художественных техник, известных человечеству: рисованием, к которому у него был большой талант. Глядя в объектив, он видел с такой остротой и рисовал с такой точностью (от руки), что некоторые из его изображений до сих пор встречаются в учебниках. И все же он также рисовал с такой тонкостью и живостью, что его рисунки сами по себе представляют собой чудеса графического выражения, загадочные и знакомые.

Рисунки — одновременно и довольно твердый факт, если вы разбираетесь в своей науке.Если вы этого не сделаете, это будут глубокие лужи наводящих на размышления мотивов, в которые может погрузиться воображение. Их линии, формы и различные текстуры точечных штрихов, штрихов и слабых карандашных кругов были бы предметом зависти для любого современного художника. То, что они связаны с сюрреалистическим рисунком, биоморфной абстракцией и изысканным рисованием, — это только половина дела.

Эти небольшие работы вызывают в памяти достаточно вещей, которые вы уже знаете — пейзаж, погодные системы, деревья, морскую жизнь, — что они возвращают вас к реальности, подразумевая множественность целей, если не универсальность определенных природных структур.Корневые системы, функционирующие по-разному, обнаруживаются у деревьев, репы и пирамидального нейрона, который Кахаль назвал «благородной и загадочной клеткой мысли».

Кахал родился в Наварре, в семье врача. Он был непослушным артистичным ребенком, с врожденным недоверием к авторитету и навязчиво-компульсивной склонностью. В 8 лет, согласно каталогу, он нарисовал все вокруг себя, а затем принялся собирать все, что касается птиц. Он сам обучался фотографии, на протяжении всей жизни создавая тщательно поставленные автопортреты.И он учился как художник, но отец уговорил его заняться медициной, наняв для создания анатомических рисунков в качестве учебных пособий. Затем сын пошел в медицинский институт и в конце концов нашел свое призвание в исследовании чрезвычайно тонкой, почти невидимой работы мозга. В то время это была захватывающая область учебы, в которой идеально сочетались его различные интересы и таланты.

Эта выставка, первая выставка рисунков Кахала в этой стране, возникла в Университете Миннесоты и продолжается в мае в Музее Массачусетского технологического института в Кембридже, штат Массачусетс.Он был выбран из примерно 2900 рисунков, которые Рамон-и-Кахаль сделал при жизни; все они приехали из Института Кахала в Мадриде, который организовал выставку вместе с университетским художественным музеем Вейсмана и тремя неврологами на его факультете — Эриком А. Ньюманом, Джанет М. Дубински и Альфонсо Араке. Каталог — абсолютное сокровище, без жаргона, с превосходными репродукциями и ярким биографическим эссе Ларри В. Свонсона, нейробиолога и автора книги «Архитектура мозга» (2002). Особняком в группе стоит Линдел Кинг, директор и главный хранитель Weisman, и Эрик Химмель, главный редактор Abrams Books (издателя каталога), которые написали захватывающее эссе, в котором подробно описываются творческие способности и рабочие процессы Кахала.

Рисунки вызовут изумленный трепет у энтузиастов искусства, которые используют свой мозг, не зная, как они работают, и возбужденную болтовню посещающих нейробиологов. Я спросил одного болтливого, очевидно знающего зрителя, было ли «серое вещество» разговорным или научным термином. Я узнал, что этот научный термин стал разговорным: в мозгу есть серое вещество, которое содержит клетки, а также белое вещество, которое является волокнистым.

80 рисунков здесь были сделаны между 1890 и 1933 годами и разделены на четыре части.«Клетки мозга» представляют некоторые основы, начиная с пирамидных нейронов, включая перицеллюлярные гнезда, которые их окружают, как остроконечные шляпы, или скульптуру Евы Гессе, и переходя к коралловым нейронам Пуркинье (от мозжечка человека и голубя). ).

В «Сенсорных системах» вы найдете несколько шедевров шоу: «Клетки в сетчатке глаза», вертикальный набор текстур и пересекающихся линий и форм, предполагает подвесную стену, выполненную очень амбициозным художником по волокну. 1950-е годы.Рисунки сетчатки глаза ящерицы и воробья напоминают шпалерные деревья. Синие чернила, добавленные к полуостровным формам «Лабиринта внутреннего уха», придают им твердость. А вагнеровское «окончание вестибулярного нерва» пронизано диагональными потоками линий и восходящих нейронов.

«Развитие и патология» изобилует странными аберрантными формами и ощущением возбужденных схем; также несколько выдающихся рисунков в чисто визуальном смысле. Кахал берет образцы клеток мозга утонувшего человека и человека, страдающего параличом, и в «Опухолевых клетках покрывающих мембран мозга» он достигает спутанных клубков, которые вызывают в воображении Уильяма Блейка и Луизу Буржуа.В «Нейронных путях», которые я рекомендую для странного небольшого пейзажа «Связи внутри гиппокампа», все утихает.

«Видеть прекрасный мозг сегодня», раздел о современных визуализациях, обычно в потрясающих ярких цветах, представляет анимацию, а также подробные микроскопические фотографии, которые сопоставляются с репродукциями рисунков Кахаля того же объекта. Ничто здесь не сравнится с Кахалем в художественном отношении, но анимация имеет свое собственное чудо, и ее нельзя упускать.

У художников уникальное строение мозга

Фото: NeuroImage

Распространенный миф о мозге состоит в том, что творческие люди, как и художники, больше используют правую часть мозга, в то время как левая часть мозга более активна у рациональных людей. Это было много раз опровергнуто, и несколько поисковиков в Google удовлетворят ваше любопытство, если вы подумаете иначе. Верно, однако, что художники и творческие люди в целом имеют структуру мозга, отличную от менее креативных.Означает ли это, что для того, чтобы стать успешным художником, талант важнее практики и окружающей среды? Истина может быть где-то посередине.

Мозг художника

Ребекка Чемберлен из KU Leuven, Бельгия, провела недавнее исследование, в котором сравнивали мозг 21 студента-искусствоведа с 23 нехудожниками с помощью метода сканирования мозга, называемого морфометрией на основе вокселей. Результаты показали, что у художников было больше серого вещества в области мозга, называемой предклиньем в теменной доле, области мозга, отвечающей за управление мелкой моторикой и то, что нейробиологи называют процедурной памятью.

«Эта область участвует в ряде функций, но потенциально в вещах, которые могут быть связаны с творчеством, например, визуальными образами — возможностью манипулировать визуальными образами в вашем мозгу, комбинировать их и деконструировать», — сказал д-р Чемберлен.

Серое вещество — это тип нервной ткани, которая находится в головном и спинном мозге. Он назван в честь его характерного коричневато-серого цвета в отличие от белого вещества, другого типа нервной ткани, которая кажется белой, потому что покрыта миелиновыми оболочками.Эти два вещества различаются не только по цвету — серое вещество в основном состоит из нервных клеток, а белое вещество отвечает за связь между областями серого вещества. Многие люди связывают серое вещество с интеллектом и интеллектом, потому что это основной компонент мозга, что приводит к сленговым выражениям вроде «используйте эти серые клетки».

Участникам исследования было предложено рисовать, после чего было выполнено сканирование мозга.

Не совсем ясно, что означает повышенная концентрация серого вещества в определенной области мозга, но предыдущие результаты показывают, что эти люди лучше обрабатывают информацию в этой области.

Это талант или практика? Затрудняюсь ответить

Другой автор статьи, Крис Макманус из Университетского колледжа Лондона, сказал, что трудно различить, какой аспект художественного таланта был врожденным или усвоенным.

«Нам нужно будет провести дополнительные исследования, в которых мы посмотрим на подростков и увидим, как они развиваются в своих рисунках по мере взросления — но я думаю, что [это исследование] дало нам представление о том, как мы могли бы начать смотреть на это. ”

Что касается мифов о левом и правом полушарии, настоящее исследование предлагает свое доказательство того, что эта идея неверна, поскольку у представителей художественной группы было обнаружено увеличение серого и белого вещества как в левой, так и в правой структурах мозга.

Результаты опубликованы в журнале NeuroImage.

Скрытая нейробиология Леонардо да Винчи

Леонардо да Винчи не просто завещал мировые шедевры, такие как «Мона Лиза» и «Тайная вечеря». Типичный человек эпохи Возрождения был опытным инженером, музыкантом и артистом.И нейробиолог: Леонардо проводил исследования и делал подробные медицинские наброски, ища местоположение души и пытаясь понять работу разума. Через 500 лет после его смерти легко увидеть, как художник и инженер обогнали своих современников в понимании мозга, хотя в то время они не могли его увидеть.

Исследования мозга Леонардо соответствуют его стремлению понять мир, говорит Джонатан Певзнер, профессор Института Кеннеди Кригера, опубликовавший несколько статей о Леонардо и его вкладе в нейробиологию.«Леонардо интересовался пониманием всей Вселенной. Для него было естественным интересоваться мозгом как вместилищем души и местом расположения чувств ».

У него мог быть и другой мотив. «В 15, ^и годах живопись не считалась одним из свободных искусств», — говорит Певзнер. Леонардо приводил множество аргументов в пользу того, что живопись должна быть выше скульптуры, поэзии или музыки. Он думал о мозге отчасти как о художнике, как о черном ящике, который получает и обрабатывает информацию, поскольку его работа как художника заключалась в выражении того, что он воспринимает.Он хотел исследовать этот черный ящик и посмотреть, что внутри ».

Взгляд на мозг как на художника

В 1400-х годах, когда Леонардо начал поиски этого «черного ящика», люди не признавали, что мозг является вместилищем души. Исследования древних греков, идеи которых передавались на протяжении веков, дали противоречивые результаты: одни поддерживали сердце как вместилище души, а другие — мозг.

Самые ранние из сохранившихся анатомических рисунков Леонардо относятся к этой дискуссии.Датируемые примерно 1487 годом, они показывают то, что считается его единственным экспериментом на живых животных, в котором он пронзил позвоночник лягушки. На одном листе рядом с рисунком основания черепа Леонардо описывает то, что он сделал,

.

… лягушка сохраняет жизнь в течение нескольких часов, когда лишена головы, сердца и всего кишечника. А если проколоть этот нерв [спинной мозг], он тут же подергивается и умирает. Отсюда [спинной мозг] берут начало все нервы животных. При уколе животное сразу умирает.

А на другой стороне листа Леонардо комментирует свое открытие:

… лягушка мгновенно умирает, когда ее спинной мозг прободится. А раньше он жил без головы, без сердца и каких-либо внутренних органов, без кишечника и кожи. Следовательно, здесь, по-видимому, лежит основа движения и жизни.

Это исследование одного из самых фундаментальных вопросов жизни могло быть первым тщательным исследованием этого вопроса, по крайней мере, в Европе. Возможно, он черпал вдохновение из наблюдения римского историка о том, как слон был быстро убит ударом лезвия в шею.

Леонардо больше никогда не проводил экспериментов на живых животных, — говорит Певзнер. «Он так сильно любил животных, что стал вегетарианцем. Он был известен тем, что покупал птиц на рынке и отпускал их на свободу. Если бы Леонардо позволил себе вивисекцию в других исследованиях, у него был бы очень хороший шанс определить кровообращение. Я думаю, что он ставил любовь к животным выше своего объективного любопытства ».

Где в мозгу здравый смысл?

Леонардо также обратил свое внимание на исследование того, где находится душа в мозгу.Около 1487 года он нарисовал три эскиза, показывающих положение senso comune , буквально «здравый смысл» или слияние чувств, среди желудочков мозга. Идея о том, что желудочки мозга — пространства, заполненные жидкостью, — а не мозговое вещество, отвечают за его основные функции, пришла из древнегреческого мышления. Считалось, что сенсорная коммуникация , вместе с фантазией и воображением находится в переднем желудочке (теперь называемом боковыми желудочками), рациональное мышление — в среднем желудочке (теперь третьем желудочке), а память — в заднем желудочке (теперь четвертый желудочек). .

Леонардо, однако, отвернулся от преобладающей мысли изменить стандартную концепцию. На одном эскизе зрительные нервы сходятся на переднем желудочке, обозначенном imprensiva , в то время как он обозначает средний желудочек senso commune и задний желудочек memoria. Имя Imprensiva было придумано Леонардо, и оно не использовалось анатомами ни до, ни после. Это означает обработку сенсорной информации, в частности от глаз. Он описывает свое представление о том, как информация проходит в желудочки и через них:

Чувства двигаются объектами; и эти объекты посылают свои образы пяти чувствам, с помощью которых они переносятся на импренсиву, а от нее — на сенсорную связь.Отсюда, будучи оцененными, они передаются в память, в которой, в зависимости от их силы, они сохраняются более или менее отчетливо.

В этом разделе большого набора рисунков Леонардо да Винчи предлагает 3 вида того, где, по его мнению, желудочек «senso comune» (пространство, в котором пребывает душа) находится в головном мозге. Самый четкий вид — это центральное изображение: первое круговое пространство за глазами было imprensiva (чувства), второе — senso comune, третье — memoria (память).Из фонда Royal Collection Trust / © Ее Величество Королева Елизавета II 2019

По словам Певснера, этот повторный заказ был в высшей степени оригинальным. «Леонардо посвящает один передний желудочек зрению и интеллекту, пониманию сенсорного ввода и обработки. Как художник он пытался сказать: нет ничего важнее того, что я вижу. То, что я вижу, обрабатывается в главном желудочке, чтобы помочь интерпретировать наш мир ».

Позже, примерно в 1508 и 1509 годах, Леонардо вернулся к теме желудочков.Применяя свои навыки скульптора, он изобрел технику моделирования формы желудочков: просверлив отверстие в основании мозга мертвого быка, он ввел шприцем горячий воск в третий желудочек. Когда воск был установлен, Леонардо отсек мозг, оставив слепок желудочков. На подробном чертеже Леонардо показал точную форму желудочков головного мозга быка и то, как вставить шприц, чтобы получить сложный слепок.

Изображение полостей мозга Леонардо: верхнее центральное изображение показывает мозг, разрезанный пополам по средней линии и открытый; внизу показано основание мозга.Два изображения по бокам описывают трехмерную форму желудочков, только немного искаженную давлением метода инъекции воска, который он использовал для сохранения пространств. Из фонда Royal Collection Trust / © Ее Величество Королева Елизавета II 2019

Множество проблем на пути к новым знаниям

Эксперименты и вскрытие было нелегким делом в 15, 90, 29, 90, 300 веках. «Леонардо, вероятно, пришлось создать собственное оборудование для препарирования. У него также не было фиксатора, поэтому, как и другие анатомы, он работал над разлагающимся трупом, — говорит Певзнер.«Леонардо описывает, как он работает посреди ночи с трупами, которые« содраны и ужасно смотреть »».

По словам Певзнера, помимо разработки собственных экспериментальных методов, ему также приходилось выдвигать свои собственные теории, выводы, которые противоречили современным идеям. «Преодолеть тяжесть власти очень сложно. Гиганты древности высказывали неверные концепции. Леонардо было очень трудно увидеть это дальше, и это трудно для кого-либо.Многие подходы к размышлению о проблемах в корне неверны, и мы узнаем об этом только тогда, когда кто-то показывает нам новую парадигму. Это постоянно происходит в науке сегодня, например, когда археи были показаны как третья ветвь Древа Жизни ».

От черепных нервов к зрению

Леонардо также исследовал другие аспекты мозга. Между 1487 и 1493 годами он нарисовал реалистичные изображения человеческого черепа. На одном из этих рисунков мы даже видим антральный отдел верхней челюсти, полость на лице, которую Леонардо первым из известных художников описал.Леонардо также сделал первый точный рисунок кровоснабжения мозга, менингеальных артерий.

На рисунке черепа, рассматриваемого сверху под углом, Леонардо показывает внутричерепные нервы и сосуды. Из фонда Royal Collection Trust / © Ее Величество Королева Елизавета II 2019

В более поздней жизни, после того, как он сделал слепок желудочков, Леонардо синтезировал часть информации. Он точно нарисовал мозг и черепные нервы, впервые описав обонятельные нервы как черепные нервы и схематически пересекая нервы в зрительном перекресте.Леонардо также нарисовал блуждающий нерв и иннервацию руки старика вскоре после его смерти.

Леонардо также интересовался светом, зрением и оптикой глаза. Хотя он отверг идею о том, что перевернутое изображение проецируется на заднюю часть глаза, он принял вывод о том, что мы видим объекты, потому что глаз получает свет, а не потому, что глаз излучает визуальную силу.

Составной рисунок головного мозга, показывающий желудочки головного мозга и черепные нервы.Из Kunstsammlungen zu Weimar, Веймар, Германия.

Влияние на неврологию

Несмотря на все, что Леонардо нашел и нарисовал, его попытки определить местонахождение души и понять мозг не повлияли на курс анатомии или медицины, говорит Певзнер. «Влияние Леонардо было очень скромным, потому что он не публиковал свои анатомические открытия. Вместо этого его рукописи были заново открыты и медленно опубликованы в 19 ^-х и 20 ^-х веках.Таким образом, он не был источником прямых знаний, но его наследие служит источником вдохновения для людей на протяжении веков ».

По сути, поиски Леонардо для Певзнера продолжаются и сегодня. «Меня поражает, сколько вопросов было схожих на протяжении веков. Наши инструменты стали более сложными, но нам еще далеко. Еще есть место для ясного мышления, которого Леонардо действительно продвинул ».

Как обучение искусству меняет структуру мозга

Вакцины — это основа усилий по подавлению пандемии COVID-19.Темпы их разработки и совершенствования поразительны, но характеристики многих доступных вакцин затрудняют их доставку в бедные страны. Нам понадобятся более термостойкие вакцины, которые можно было бы легко транспортировать и хранить. Один из постоянных и многообещающих подходов к этому — производить их на заводах.

Население во многих более богатых странах может вернуться к разумному приближению к норме к четвертому кварталу этого года, если — большое если — они смогут вакцинировать 80 или более процентов своего населения от SARS-CoV-2.Им также необходимо будет осуществлять постоянный надзор за «вариантами, вызывающими озабоченность», которые более передаются, вызывают более тяжелое заболевание или, особенно, способны лучше избегать иммунитета, обеспечиваемого вакцинами COVID-19. Примером может служить вариант коронавируса под названием «дельта», впервые обнаруженный в Индии, который стал доминирующим штаммом в Соединенном Королевстве, несмотря на весьма успешную кампанию вакцинации в этой стране. На этот вариант сейчас приходится около 6 процентов инфекций в Соединенных Штатах, что вдвое больше, чем месяц назад.

Вакцинация более бедных стран — огромная проблема

Перспективы для более бедных стран очень разные, однако для каждого аспекта пандемии — случаев заболевания, госпитализации, смертей и способности подавить пандемию с помощью вакцин, — которые по многим причинам являются более неуловимо, чем для более богатых стран.

Некоторые страны со средним уровнем дохода, такие как Индия и Бразилия, недавно испытали разрушительный рост числа случаев после преждевременного ослабления ограничений в их странах.Число случаев заболевания и смерти в Африке на удивление низкое, хотя недостаточность данных заставляет подозревать цифры, сообщаемые правительством.

Задача быстрого производства огромного количества вакцин против COVID-19, которые были бы безопасными, эффективными, недорогими и транспортабельными без строгих требований холодовой цепи, является сложной.

Вакцины станут спасением, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода, но при нынешних траекториях на обеспечение населения достаточным количеством вакцин COVID-19 потребуются годы.Например, при нынешнем уровне вакцинации в Индии 1,8 миллиона доз в день, например, потребуется более трех лет, чтобы вакцинировать 80 процентов из 1,4 миллиарда человек. Аналогичным образом, более 24 миллионов человек — менее двух процентов населения — были полностью вакцинированы в Африке (по данным Africa C.D.C.). В настоящее время всего лишь 0,3 процента доз вакцины, которые были введены во всем мире, были предоставлены 29 беднейшим странам. Напротив, в Соединенных Штатах более 60 процентов взрослых к настоящему времени получили хотя бы одну прививку.

Хотя США закупили более чем достаточно вакцин для всего населения, они могут сохранить часть своего избытка на случай, если этой осенью или в начале следующего года потребуются ревакцинации существующих вакцин. Также возможно, что США будут готовы перенаправить внутреннее производство на создание новых вакцин, которые преодолеют «иммунную уклончивость» у субъектов, вакцинированных существующими вакцинами.

Это событие может поставить под угрозу возможности расширения производства для обеспечения глобального доступа к вакцинам, еще больше увеличивая разрыв между имеющими и неимущими вакцины, особенно в условиях нехватки ресурсов, где масштабирование доступа, распределения, охлаждения и ценовой доступности проблематично.Например, мРНК-вакцины Pfizer-BioNTech и Moderna, которые имеют ограничения холодовой цепи (непрерывная серия требований к производству, хранению и распределению в холодильнике), будет трудно распространять в условиях ограниченных ресурсов, таких как сельские районы Индии или Африки.

В состав некоторых вакцин были внесены усовершенствования, позволяющие избежать необходимости в холодильнике. В числе прошлых успехов — лиофилизированная версия противооспенной вакцины, которая имела решающее значение для искоренения этой смертельной болезни.Изготовление лиофилизированной версии мРНК-вакцин, таких как Pfizer и Moderna, может быть осуществимо, но может оказаться слишком дорогостоящим для глобального рынка. Согласно исследованию, опубликованному в журнале The Lancet , сметные затраты на глобальные усилия по вакцинации могут составить 74 миллиарда долларов.

Вместе эти проблемы могут помешать нашим усилиям по борьбе с пандемией на долгие годы, напоминая часто слышимую мантру: «Никто из нас не в безопасности, пока все мы не будем в безопасности». Наша неспособность быстро производить большие количества вакцин приведет к распространению пандемии, что приведет к стрессу для здравоохранения и национальной экономики, а также к увеличению смертности, в то же время позволив большему количеству вариантов SARS-CoV-2 появиться и закрепиться.

Задача быстрого производства огромного количества вакцин против COVID-19, которые были бы безопасными, эффективными, недорогими и транспортабельными без строгих требований холодовой цепи, является сложной. Эти проблемы могут быть непреодолимыми, если мы не попытаемся воспроизвести с помощью растительных вакцин против COVID-19 недавние клинические успехи с вакцинами на основе мРНК.

Вакцины на растительной основе — потенциальное решение

Кредит: ТОМАС ЛОНС через Getty Images

Вакцины на растительной основе, вероятно, являются перспективой будущего для массовой вакцинации в странах с низким и средним уровнем доходов.На протяжении тысячелетий растения были не только источником пищи, клетчатки и топлива, но и в последнее время важным компонентом нашей аптечки. В выявлении и применении биологически активных молекул лекарственных растений нет ничего нового; примеры включают активный ингредиент аспирина, салициловую кислоту, полученную из ивы и применяемую как болеутоляющее; таксол из тиса для лечения рака; наперстянка из наперстянки; и лекарство от малярии артемизинин из сладкой полыни; среди прочего.

Но эти примеры — вчерашние успехи. Наша недавно приобретенная способность генетически конструировать растения, содержащие новые биологические препараты, такие как вакцины для борьбы с пандемическим гриппом или антитела для блокирования заражения вирусом Эбола, показывает, как далеко мы продвинулись. Эти новые фармацевтические препараты легко масштабируются, недороги в производстве и не требуют холодовой цепи. Вакцины на растительной основе для предотвращения COVID-19, безусловно, доступны.

В то время как большая часть первоначальных исследований, касающихся вакцин растительного происхождения, проводилась путем стабильной экспрессии представляющего интерес белка в тканях растений, созданных с помощью генной инженерии, вирусы растений также можно использовать для быстрого (в течение нескольких дней) и с низкими затратами создания биофармацевтических белков. .Вирусы растений также могут действовать как каркасы, отображая эпитопы вакцины на поверхности самособирающихся вирусоподобных частиц (VLP). В этих VLP отсутствует нуклеиновая кислота, поэтому они не заразны и безвредны для животных или растений.

Вакцины растительного происхождения можно хранить путем сбора и лиофилизации листьев или просто путем выделения растительного вируса, если он использовался в качестве носителя антигена. Более того, было показано, что ряд вирусов растений действуют как адъюванты и помогают стимулировать более сильный иммунный ответ в целом.Эта технология в настоящее время используется несколькими производственными компаниями, производящими молекулярную фармацевтику, для производства вакцин против COVID-19, которые подходят для Индии, Африки и других нуждающихся стран.

Растительные вакцины против COVID

Квебекская компания по производству молекулярной фармацевтики Medicago объявила в пресс-релизе в прошлом месяце об успешном завершении фазы 2 клинических испытаний своего кандидата на вакцину против COVID-19, полученную из растений, которая содержит адъювант, полученный от GlaxoSmithKline (GSK).Титр нейтрализующих антител и степень клеточно-опосредованного иммунитета, вызванного вакциной, были высокими, и о серьезных побочных эффектах не сообщалось.

Вакцина основана на технологии вирусоподобных частиц, упомянутой выше. Эти VLP собираются в растениях с белком-шипом, отображаемым на их поверхности, так что конечный продукт выглядит так же, как настоящий, но не заразен. В настоящее время Medicago проходит стадию клинических испытаний своей вакцины 3 и получила разрешение FDA на «ускоренную процедуру».По оценкам компании, начиная с этого года они смогут производить до 80 миллионов доз вакцины в год, а к 2023 году — более миллиарда доз вакцины COVID-19 в год. Это может быть именно то, что понадобится странам с низким и средним уровнем дохода для подавления пандемии COVID-19.

Не отстают и другие компании, производящие молекулярную фармацевтику. Kentucky BioProcessing (KBP), член группы British American Tobacco, использует технологию, аналогичную технологии Medicago, для производства вакцин против COVID-19 на растениях.Ранее KBP прославляли производство антител в растениях для блокирования инфекции Эбола, а вакцина против COVID-19 на растительной основе успешно вызвала иммунный ответ на вирус у животных и в настоящее время проходит клинические испытания. Компания также использует вирусные технологии. Присоединение вакцинного антигена к растительному вирусу обеспечивает большую стабильность вакцины при комнатной температуре. Этот растительный вирус также не заразен для человека, но может поглощаться иммунными клетками, вызывая сильный ответ.

Третья компания, которая делает успехи, — это iBio из Техаса, которая работает над несколькими вакцинами-кандидатами. К ним относятся вирусоподобная частица, субъединичная вакцина и вакцина второго поколения, нацеленная на белок N вируса SARS-CoV-2, который более консервативен, чем белок спайков. Следовательно, белок N с меньшей вероятностью будет мутировать, даже когда варианты вируса появляются и циркулируют, что повышает вероятность того, что вакцина будет успешной против вариантов. Эти вакцины хорошо зарекомендовали себя в доклинических и токсикологических исследованиях.

Поскольку микробы мутируют, мы должны внедрять инновации.

Текущая пандемия еще далека от завершения, и необходимо немедленно расширить программы вакцинации, чтобы сократить распространение COVID и уменьшить появление новых вызывающих обеспокоенность вариантов. Хотя распространение вакцины, безусловно, остается серьезным препятствием для многих стран, простое наращивание производства вакцины в настоящее время является нашей самой большой проблемой. По крайней мере, часть этого бремени можно облегчить, добавив в наш глобальный арсенал вакцин растительного происхождения.Они безопасны, недороги, эффективны, их легко производить в больших количествах, и они менее чувствительны к требованиям холодовой цепи при распределении и применении. Быстрое расширение масштабов производства вакцин растительного происхождения может стать значительным шагом на пути к подавлению или даже прекращению пандемии, а также предложению важной новой технологии на будущее.