Три функциональных блока мозга по А.Р. Лурия

Можно выделить 3 основных функциональных блока, или три основных аппарата мозга, участие которых необходимо для осуществления речевой деятельности.

I блок регуляции тонуса и бодрствования (уровень непроизвольной саморегуляции и самоорганизации)

Анатомия:

Системы, обеспечивающие и регулирующие тонус коры, находятся в стволовых и подкорковых отделах мозга:

- ретикулярная формация ствола мозга;

- неспецифические структуры среднего мозга, его диэнцефальных отделов;

- лимбическая система;

- медиобазальные отделы коры лобных и височных долей мозга;

- стриопаллидарная система.

Функции:

Для того, чтобы обеспечивалось полноценное протекание речевых процессов, человек должен находиться в состоянии бодрствования. Только в оптимальных условиях бодрствования человек может принимать и перерабатывать информацию, вызывать в памяти нужные избирательные системы связей, программировать свою деятельность и осуществлять контроль за протеканием своих психических процессов, корригируя ошибки и сохраняя направленность своей деятельности.

Системы I блока мозга находятся в двойных отношениях с корой, тонизируя ее и в то же время испытывая ее регулирующее влияние в соответствии с поставленными перед организмами задачами.

Эти системы построены по типу неспецифической нервной сети, которая осуществляет свою функцию путем постепенного, градуального изменения состояний и не имеет непосредственного отношения ни к приему и переработке поступающей извне информации, ни к выработке намерений, планов и программ поведения.

Значительная часть активности человека обусловлена намерениями и планами, перспективами и программами, которые формируются в процессе его сознательной жизни, являются социальными по своему заказу и осуществляются при ближайшем участии сначала внешней и потом его внутренней речи. Всякий сформулированный в речи замысел преследует некоторую цель и вызывает целую программу действий, направленных на достижение этой цели. Осуществление замысла или достижение цели требует определенной энергии и может быть обеспечено лишь при наличии некоторого уровня активности.

В 1949 году Мэгун и Моруцци обнаружили, что в стволовых отделах головного мозга находится особое нервное образование, которое приспособлено к тому, чтобы осуществлять роль механизма, регулирующего состояния мозговой коры, т.е. способно изменять ее тонус и обеспечивать ее бодрствование. Это образование построено по типу нервной сети, в которую вкраплены тела нервных клеток, соединяющиеся друг с другом короткими отростками. По сети этого образования, названного ретикулярной формацией . возбуждение распространяется не отдельными, изолированными импульсами, а градуально, постепенно меняя свой уровень и, таким образом, модулируя состояние всего нервного аппарата.

В настоящее время общепризнанной стала точка зрения о важной и специфической роли не только корковых, но и подкорковых структур в психической деятельности при ведущем участии коры больших полушарий.

II блок приема, переработки и хранения информации (операциональный)

Анатомия: - зрительная область (затылочная - на рисунке ниже обозначена синим цветом);

- слуховая область (височная - на рисунке ниже обозначена желтым цветом);

- общечувствительная область (теменная - на рисунке ниже обозначена зеленым цветом).

Функции:

По своим функциональным особенностям системы этого блока приспособлены к приему экстероцептивных раздражений, приходящих в головной мозг от периферических рецепторов, к дроблению их на огромное число компонентов (т.е. к анализу их на мельчайшие составляющие детали) и к комбинированию их в нужные динамические функциональные структуры (т.е. к синтезу их в целые функциональные системы).

Этот функциональный блок головного мозга обладает высокой модальной специфичностью.

Системы этого блока имеют иерархическое строение, распадаясь на первичные (проекционные) зоны, которые принимают информацию и дробят ее на мельчайшие составные части, вторичные (проекционно-ассоциативные) зоны, которые обеспечивают кодирование (синтез) этих составных частей и превращают соматотопическую проекцию в функциональную организацию, и третичные зоны (зоны перекрытия), обеспечивающие совместную работу различных анализаторов и выработку надмодальных (символических) схем, лежащих в основе комплексных форм познавательной деятельности.

Теменная область обеспечивает работу кожно-кинеститеческого анализатора, который связан с различными видами кожной чувствительности, осязанием, мышечно-суставным чувством, и выступает базисом в формировании схемы собственного тела, артикуляции, тонких предметных движений. Также отвечает за пространственную ориентацию.

Старый отдел (задняя центральная извилина) является центром чувствительных проекций тела. Новый отдел включает в себя центры, ведающие сложными видами глубинной чувствительности (мышечно-суставной, двухмерно-пространственным чувством, чувством веса и объема движения, чувством распознавания предметов наощупь. Более новый отдел - содержит в себе центры праксиса. Праксис - ставшие автоматизированными в процессе повторений и упражнений целенаправленные движения, которые вырабатываются в ходе обучения и постоянной практики в течение индивидуальной жизни (ходьба, еда, одевание, механические элементы письма, различные виды трудовой деятельности).

От рождения до 20 лет нейроны этой области претерпевают значительные изменения: увеличиваются их размеры, особенно в первые сем лет, меняются форма, характер ветвления. Первый год жизни рассматривается как оптимальный возраст для формирования сенсорной базы последующего развития. В этот период осуществляется развитие моторных и кинестетических зон, а также формируется их связь со зрительно-осязательными процессами.

Затылочная область обеспечивает работу центрального звена зрительного анализатора. Отвечает за переработку зрительной информации, организацию сложных процессов зрительного восприятия.

Развитие нервных структур периферического и центрального звена зрительного анализатора начинается еще во внутриутробном развитии. Ширина коры в затылочной области изменяется от рождения до 20 лет, но наиболее сильный ее рост происходит в течение первого года жизни. Соответствующий взрослому состоянию размер, в зависимости от типа нейронов, достигается к 8-12 и 13-16 годам.

Височная область связана с работой слухового анализатора. Функции: восприятие слуховых, вкусовых, обонятельных ощущений; анализ и синтез речевых звуков; механизмы памяти.

После рождения наиболее важным этапом является возраст 2 лет, когда височная область ребенка начинает приближаться к величине височной области взрослого человека. После 2 лет наблюдается некоторое замедление в процессе роста и развития клеток коры, ширины коры. К 7 годам величина поверхности коры височной области ребенка почти соответствует размерам коры взрослого человека.

В задних отделах больших полушарий, на стыке височной, теменной и затылочной областей, находится зона TPO. являющаяся зоной "перекрытия", взаимодействия разных анализаторных систем, и обеспечивает сложные, надмодальные интегративные функции. Здесь наиболее поздно наступает полная дифференцировка коры и происходят наиболее значительные морфологические перестройки, связанные с несинхронным развитием слоев, подслоев и цитоархитектоники в различных полях. В первые два года жизни ширина полей увеличивается в 2 раза и к 7 годам ширина полей увеличивается в 3 раза. От 8 до 12 лет рост коры в ширину в левом полушарии более интенсивен, чем в правом.

III блок программирования, регуляции и контроля сложных форм деятельности (уровень произвольной саморегуляции и самоорганизации)

Анатомия:

Префронтальные отделы мозга (на рисунках выше обозначена оранжевым цветом): передние отделы больших полушарий, спереди от передней центральной извилины. Занимают 25-28 % коры, масса = 450 г.

Функции:

Организация произвольных движений; организация двигательных механизмов речи; регуляция сложных форм поведения; регуляция процессов памяти.

Человек формирует планы и программы своих действий, следит за их выполнением и регулирует свое поведение, приводя его в соответствии с этими планами и программами; наконец, он контролирует свою сознательную деятельность, сличая эффект своих действий с исходными намерениями.

"Выходными воротами" этого блока является двигательная зона коры (4-е поле Бродмана), Vслой которой содержит гигантские пирамидные клетки Беца, волокна от которых идут к двигательным ядрам спинного мозга, а оттуда к мышцам, составляя часть большого пирамидного пути. Эта зона коры топографически построена так, что ее верхние отделы являются источником волокон, идущих к нижним конечностям противоположной стороны, средние - к верхним конечностям противоположной стороны, а нижние - волокон, направляющихся к мышцам лица, губ и языка. В значительной степени в этой зоне представлены органы, имеющие наибольшее функциональное значение и нуждающиеся в наиболее тонкой регуляции.

Наиболее существенной частью являются префронтальные отделы мозга, которые вследствие отсутствия в их составе пирамидных клеток и наличия большого числа мелких клеток (гранул) иногда называют гранулярной лобной корой. Именно эти разделы мозга играют решающую роль в формировании намерений и программ, в регуляции и контроле наиболее сложных форм поведения человека.

Префронтальная область мозга имеет богатейшую систему связей как с нижележащими отделами мозга и соответствующими отделами ретикулярной формации, так и практически со всеми остальными конвекситальными отделами коры.

Лобные доли мозга обладают мощными пучками восходящих и нисходящих связей с ретикулярной формацией. Эти области новой коры получают импульсы от систем первого функционального блока, "заряжаясь" от него, в то же время они оказывают интенсивное модулирующее влияние на образования ретикулярной формации, придавая ее активирующим импульсам дифференцированный характер и приводя их в соответствие с теми динамическими схемами поведения, которые формируются непосредственно в лобной коре мозга.

Отличительная черта процессов регуляции сознательной деятельности у человека заключается в том, что эта регуляция совершается у него при ближайшем участии речи, поскольку многие высшие психические процессы формируются и протекают на основе речевой деятельности, которая на ранних ступенях развития носит развернутый характер, а затем все более сокращается.

Значимые этапы микроструктурных изменений ансамблевой организации префронтальных отделов лобной области приходятся на 1 год, 3 года, 5-6 лет, 9-10 лет, 12-14 лет, 18-20 лет. Ряд авторов на основе сопоставления данных об увеличении веса мозга, размеров черепа и изменений нервной активности выявили отдельные периоды ускоренного развития лобных долей мозга. В возрасте 3-4 месяцев наблюдается первый такой отрезок, в это время ребенок начинает дотягиваться до окружающих его предметов. Следующее ускорение возникает примерно в 8 месяцев, когда ребенок начинает ползать и искать спрятанные предметы, затем в 12 месяцев, когда наблюдается значительное улучшение в поиске предметов. Промежуток между 1,5 и 2 годами коррелирует с бурным развитием речи. Период между 3 и 6 годами сопровождается последовательным вовлечением речи в качестве средства планирования действий. Последующие периоды активности лобных долей мозга в 9, 12, 15 и 18-20 лет связывают с разными фазами совершенствования мышления.

Основные проводящие пути ствола головного и спинного мозга

В белом веществе ствола головного мозга и спинном мозге располагаются проводники восходящего и нисходящего направлений. Нисходящие пути проводят к рефлекторным аппаратам спинного мозга двигательные импульсы из коры головного мозга (корково-спинальный, пирамидный путь), а также импульсы, способствующие осуществлению двигательного акта (экстрапирамидные пути) из различных отделов подкорковых образований и ствола головного мозга.

Нисходящие двигательные проводники заканчиваются на периферических мотонейронах спинного мозга посегментно. Вышележащие отделы центральной нервной системы оказывают существенное влияние на рефлекторную деятельность спинного мозга. Они затормаживают рефлекторные механизмы собственного аппарата спинного мозга. Так, при патологическом выключении пирамидных путей собственные рефлекторные механизмы спинного мозга растормаживаются. При этом усиливаются рефлексы спинного мозга и тонус мышц. Кроме того, выявляются защитные рефлексы и такие, которые в норе наблюдаются только у новорожденных и детей первых месяцев жизни.

Восходящие пути передают из спинного мозга чувствительные импульсы с периферии (с кожи, слизистых оболочек, мышц, суставов…) к вышележащим отделам головного мозга. В конце концов эти импульсы достигают коры головного мозга. С периферии импульсы приходя в кору головного мозга двумя путями: по так называемым специфическим системам проводников (через восходящий проводник и зрительный бугор) и по неспецифической системе - через ретикулярную формацию ствола головного мозга. Все чувствительные проводники отдают коллатерали ретикулярной формации.

Межполушарные связи

Все психические функции актуализируются благодаря функциональному взаимодействию правого и левого полушария мозга, в ходе которого каждое вносит свой специфический вклад, "индивидуальный талант" в протекание любого этапа, уровня, формы, модальной и семантической организации и т.д.

Формирование межполушарного взаимодействия в онтогенезе человека содержит ряд ступеней, эволюционное содержание которых состоит в поэтапном включении - с последующей ассимиляцией - комиссуральных структур разного уровня и филогенетической зрелости в обеспечение целостной психической деятельности.

На первом этапе (от внутриутробного периода до 2-3 лет основополагающими являются транскортикальные связи стволового уровня, мозговые спайки гипоталамо-диэнцефальной области и базальных ядер. Здесь, в рамках 1-го функционального блока мозга, закладывается базис для межполушарного обеспечения нейрофизиологических, нейрогуморальных и нейрохимических асимметрий, лежащих в основе соматического, аффективного и когнитивного статусов ребенка.

Второй этап - возрастной период от 3 до 7-8 лет - характеризуется выступающей на первый план активизацией межгиппокампальных комиссуральных систем. Благодаря прогрессирующим афферентным и эфферентным ипси- и контралатеральным проекциям, а также интимным связям со спаечными образованиями свода и прозрачной перегородки; будучи важнейшим образованием лимбической системы, межгиппокампальный комплекс начинает играть ведущую роль в организации межполушарного обеспечения полисенсорной, межмодальной когнитивной и/или эмоционально-мотивационной интеграции.

Завершающим в становлении межполушарных взаимодействий ребенка является этап приоритетного значения комплекса транскаллозальных связей, продолжающийся от 7 до 12-15 лет. Нейрофизиологически это подкрепляется формированием "вольны Уолтера" - центрального механизма произвольного внимания. Прежде мозолистое тело - это главная для человека мозговая комиссура была включена в актуализацию межгемисферного обмена преимущественно между гомотопическими областями задних отделов правого и левого полушарий, наращивая свою контролирующую функцию по отношению к нижележащим комиссуральным уровням. Теперь картина качественно меняется.

Основные векторы кортикализации психических функций

Рис. Формирование мозговой организации психических процессов в онтогенезе Формирование мозговой организации психических процессов в онтогенезе происходит от стволовых и подкорковых образований к коре головного мозга (снизу вверх), от правого полушария мозга к левому (справа налево), от задних отделов мозга к передним (сзади наперед). Апофеозом церебрального функционального онтогенеза являются нисходящие контролирующие и регулирующие влияния от передних (лобных) отделов левого полушария к субкортикальным.

Но, к сожалению, все эти процессы станут попросту невозможными или искаженными, если не будет нейробиологической предуготованности мозговых систем и подсистем, которые их обеспечивают. Иными словами, развитие тех или иных аспектов психики ребенка однозначно зависит от того, достаточно ли зрел и полноценен соответствующий мозговой субстрат.

Следовательно, для каждого этапа психического развития ребенка в первую очередь необходима потенциальная готовность комплекса определенных мозговых образований к его обеспечению. Но, с другой стороны, должна быть востребованность извне (от внешнего мира, от социума) к постоянному наращиванию зрелости и силы того или иного психологического фактора. Если таковая отсутствует - наблюдаются искажение и торможение психогенеза в разных вариантах, влекущие за собой вторичные функциональные деформации на уровне мозга. Более того, доказано, что на ранних этапах онтогенеза социальная депривация приводит к дистрофии мозга на нейронном уровне.

Интересные факты о мозге

До того, как вы появились на свет, мозг создает нейронную карту всех частей тела.

Если бы вы могли использовать заряды своего мозга, их бы хватило, чтобы зажечь электрическую лампочку в 10 ватт.

Прикасаясь к чему-то, мы посылаем в мозг импульсы, идущие со скоростью 200 километров в час.

Подсчитано, что в течение дня человеческий мозг порождает примерно 70 000 мыслей.

Вес мозга составляет только 2% от веса вашего тела, однако 20% крови, проходящей через сердце, несет питательные вещества именно к мозгу.

Роберт Фрост: Мозг - удивительный орган. Он начинает работать, как только вы просыпаетесь утром и не прекращает до тех пор, пока вы не приходите на службу.

В 7 лет ваш мозг достигает своего почти стопроцентного размера.

Поначалу мозг каждого человека формируется как женский. Известно, что типичный мужской мозг отличается по биохимическому составу от типичного женского. Бомбардировка мозга эмбриона тестостероном маскулинизирует организм. Если тестостерона на ранних стадиях недостаточно, маскулинизации не происходит.

Центральная нервная система отбрасывает 99% информации, которую регистрируют ваши чувства, чтобы не беспокоить мозг несущественными деталями.

Мозговые волны имеют отношение к вашей привлекательности. Если эти волны каким-то образом совпадают с волнами возможного партнера, то контакт налаживается мгновенно. По крайней мере, так считают некоторые специалисты, работающие с энцефалографом. Они стремятся понять, возможно ли найти подходящую пару на основе анализов энцефалограмм.

Мозг использует в 10 раз больше кислорода, чем все остальные части тела, вместе взятые.

Существует устойчивое мнение, что человеческий мозг использует примерно 15% своих возможностей.

Каждый день вы используете для работы 7 миллионов клеток мозга.

Для простого распознавания геометрической формы - круга, квадрата или треугольника - ваш мозг задействует около 25 миллионов нервных клеток.

Достаточно понимать лишь 70% того, что вы слышите, - недостающее дополнит мозг.

В течение человеческой жизни клетки мозга постепенно исчезают. Однако мозг умеет хорошо приспосабливаться. Такая пластичность помогает ему справляться с потерей клеток. Мозг может компенсировать старение или даже травму, изменяя собственную структуру. Обычно в таких случаях меняются количество и эффективность связей между нейронами.

Ваш мозг постоянно отделяет истинную информацию от ложной. Тесты памяти показывают, что люди легко вспоминают то, что считают правдой, и чаще забывают то, что кажется им ложью.

Возможно, человеческий мозг содержит более чем 1014 синапсов. В нашем организме попросту недостаточно генов, чтобы соответствовать такой сложности. Исследователи определили, как внегенетические факторы (включая нейронную активность, контакт с другими клетками, радиацию и химические воздействия) влияют на работу мозга, особенно в то время, когда он растет и развивается. Прибегнув к компьютерной терминологии, можно сказать, что наш мозг постоянно перепрограммирует себя в ответ на внешние и внутренние воздействия.

Четвертая часть человеческого мозга связана с функцией зрения.

Источники:

Семенович А.В. Введение в нейропсихологию детского возраста. Учебное пособие. - М. 2005.

Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М. 2003.

Хомская Е.Д. Нейропсихология: Учебник для вузов. 4-е изд. - СПб. 2010.

Бадалян Л.О. Невропатология: учебник для студ. высш. учеб. заведений - М. 2007.

Микадзе Ю.В. Нейропсихология детского возраста. Учебное пособие. - СПб. 2008.