Возрастные особенности спинного мозга

На ранних стадиях онто­генеза плода спинной мозг заполняет всю полость позвоночного канала. В даль­нейшем позвоночник растет быстрее, чем спинной мозг, поэтому он не заполняет весь канал.

У новорожденного спинной мозг находится на уровне 2-3 поясничного по­звонка. К концу первого года жизни он расположен уровне 1-2 поясничного по­звонка, так же как у взрослого. Из-за несоответствия размеров спинного мозга и позвоночника корешки, прежде чем выйти из позвоночного канала, проходят вдоль спинного мозга в нисходящем направлении. В самом нижнем отделе они образуют «конский хвост», который состоит из пояснично-крестцовых корешко­вых волокон и конечной нити спинного мозга.

У 5-6-месячного плода нервные клетки еще не развиты, однако к моменту рождения все нервные и глиальные клетки по своему развитию и строению не отличаются от клеток детей дошкольного возраста.

Рефлекторная функция спинного мозга формируются уже в эмбриональном периоде. Раньше всех созревают спинномозговые рефлексы: сначала появляют­ся обобщенные (генерализованные) рефлексы, которые постепенно переходят в специализированные. Такие специализированные рефлексы, как хватательный, рефлекс Бабинского (отведение большого пальца ноги при раздражении стопы), свидетельствуют о готовности ЦНС новорожденного к выполнению рефлектор­ных двигательных актов (шагания, плавания, почесывания и др.).

Головной мозг

На раннем этапе эмбриогенеза в переднем отделе спинного мозга образуется зача­ток головного мозга — три пузыря: передний, средний и задний. Каждый из них соответствует основным органам чувств: передний — обонянию, средний — зре­нию, задний — слуху и равновесию. Позже передний и задний пузыри делятся еще на два. В дальнейшем из каждого пузыря формируются соответствующие от­делы головного мозга: из первого переднего пузыря образуется передний мозг, второго — промежуточный мозг, третьего — средний мозг, четвертого — мозже­чок, пятого — задний, включающий продолговатый мозг и варолиев мост (мост мозга). Продолговатый мозг, варолиев мост, средний и промежуточный мозг об­разуют ствол головного мозга (рис. 3.8).

Масса головного мозга новорожденного составляет в среднем около 400 г. По отношению к массе тела мозг новорожденного значительно больше, чем у взрослого. Так, у новорожденного он составляет 1/8 массы тела, а у взрослого — 1/40 (рис. 3.9).

Наиболее интенсивный рост головного мозга происходит в первые три года жизни ребенка.

До 4 месяца развития плода поверхность больших полушарий гладкая. К 5 ме­сяцам внутриутробного развития образуются боковая, затем центральная, темен­но-затылочная борозды. К моменту рождения ребенка кора больших полушарий имеет такой же тип строения, как у взрослого.

Нервные клетки новорожденного имеют простую веретенообразную форму с небольшим количеством отростков, кора головного мозга у детей значительно тоньше, чем у взрослого.

Головной мозг развивается гетерохронно. Функциональной полноценности достигают прежде всего стволовые, подкорковые и корковые структуры, регу­лирующие вегетативные функции организма. Миелинизация нервных волокон, расположение слоев коры, дифференцирование нервных клеток завершаются к годам. Последующее развитие головного мозга заключается в увеличении ко­личества ассоциативных волокон и образовании новых нервных связей. Масса мозга в эти годы увеличивается незначительно.

Окончательное созревание головного мозга заканчивается к 17-20 годам. Мас­са мозга составляет в среднем у мужчин 1400 г, а у женщин — 1260 г. Абсолютная масса мозга не свидетельствует об умственных способностях человека. Напри­мер, известно, что мозг русского писателя И. С. Тургенева весил около 2000 г, а мозг французского писателя А. Франса — около 1000 г. В медицинской практике известен случай, когда мозг мальчика-идиота весил 3000 г. Установлено, что ин­теллект человека снижен только в том случае, если масса мозга составляет 900 г и менее.

Задний мозг

Задний мозг включает продолговатый мозг и варолиев мост.

Продолговатый мозг — центр многих рефлексов, которые можно разделить на две группы: вегетативные и тонические.

К вегетативной группе относятся центры дыхательных, сосудодвигательных, пищеварительных рефлексов, потоотделения, чихания, кашля и др., а также сложные (цепные) рефлексы. Особенность сложных рефлексов заключается в том, что они состоят из двух и более рефлексов, когда конец одного является началом дру­гого. К таким рефлексам относятся рвотный и сосательный. Последний стимули­рует возникновение еще одного рефлекса — глотательного.

Рефлексы продолговатого мозга отличаются сложностью и разнообразием по сравнению с рефлексами спинного мозга.

Центрами тонических рефлексов являются ядра Бехтерева, Дейтерса и Шваль­бе, которые расположены в заднем мозге и выполняют функцию перераспределе­ния мышечного тонуса между сгибательными и разгибательными мышцами. То­нические рефлексы обеспечивают сохранение позы человека и животных в покое и при движении.

Варолиев мост содержит ядра серого мозгового вещества в глубине белого мозгового вещества. По белому веществу проходят проводящие нервные пути, со­единяющие вышележащие отделы головного мозга с мозжечком, продолговатым и спинным мозгом. Поперечные волокна моста образуют правую и левую средние ножки мозжечка, которые соединяют мост с мозжечком.

В этом отделе находятся центры, управляющие деятельностью мимических, жевательных и одной из глазодвигательных мышц. В варолиев мост поступают нервные импульсы от рецепторов органов чувств, расположенных на голове: от языка (вкусовая чувствительность), внутреннего уха (слуховая чувствительность и равновесие) и кожи.

Возрастные особенности заднего мозга. К моменту рождения ре­бенка продолговатый мозг уже функционально развит. Его масса вместе с мос­том составляет 8 г (2 % массы головного мозга). Продолговатый мозг состоит из мелких клеток, которые имеют длинные мало миелинизированные отростки. К моменту рождения клетки функционально развиты, поэтому осуществляется регуляция дыхания, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. К 1,5 годам клетки продолговатого мозга хорошо дифференцированы. В 7 лет структура про­долговатого мозга и варолиева моста достигает уровня взрослого человека.

Средний мозг

Средний мозг представлен четверохолмием, красными ядрами и черной субстан­цией. Он расположен между промежуточным мозгом (кпереди), варолиевым мос­том и мозжечком (кзади).

Средний мозг — подкорковый регулятор мышечного тонуса, центр зритель­ного и слухового ориентировочного рефлексов (подробнее об ориентировочном рефлексе см. гл. 4, с. 73), а также некоторых сложных двигательных рефлекторных актов (глотание, жевание).

Влияние среднего мозга на тонус скелетной мускулатуры осуществляется че­рез красное ядро. К нему сходятся импульсы от коры больших полушарий, под­корковых ядер, мозжечка, ретикулярной формации. Выключение красного ядра вызывает резкое повышение тонуса скелетной мускулатуры.

Черная субстанция среднего мозга активирует передний мозг, придавая эмо­циональную окраску некоторым поведенческим реакциям. В передаче этих влия­ний важная роль принадлежит дофамину*. С функцией черной субстанции свя­зана реализация рефлексов жевания и глотания. При совместном участии средне­го и продолговатого мозга реализуются врожденные тонические рефлексы: позы (положения тела), выпрямительные, лифтные рефлексы и рефлекторные движе­ния глазных яблок при вращении тела. Средний мозг обеспечивает регуляцию двигательных ориентировочных рефлексов.

Передние бугры четверохолмия являются первичными зрительными центра­ми: они осуществляют поворот глаз и головы в сторону раздражителя (зритель­ный ориентировочный рефлекс).

Задние бугры четверохолмия являются рефлекторными центрами слуховых ориентировочных рефлексов. При раздражении слуховых рецепторов происхо­дят настораживание и поворот головы по направлению к источнику звука.

Возрастные особенности среднего мозга. У новорожденного мас­са среднего мозга составляет 2,5 г. Его форма и строение почти такие же, как у взрослого. Хорошо развито красное ядро, практически сформированы его связи с другими отделами ЦНС. Черная субстанция развивается медленнее.

Функциональное развитие среднего мозга начинается еще во внутриутроб­ном периоде. На раннем этапе эмбриогенеза обнаруживаются тонические, оборо­нительные и другие двигательные рефлексы.

В первые дни жизни ребенка формируется рефлекс на громкий внезапный раздражитель. Этот рефлекс исчезает к 4-7-месячному возрасту, но появляются реакции, близкие к ориентировочному рефлексу (рефлекс испуга, или вздрагива­ния). В 1,5 месяца появляется защитный мигательный рефлекс. В конце первого полугодия формируются тонические рефлексы, которые выражаются в том, что при освещении глаз голова быстрым движением откидывается назад, а тело впа­дает в опистотонус (судорожная поза с резким выгибанием спины, запрокиды­ванием головы назад, вытягиванием ног, сгибанием рук, кистей, стоп и пальцев вследствие сокращения мышц конечностей, спины и шеи). Рефлекс положения тела в пространстве формируется после рождения, хотя рецепторы (кожные, зри­тельные и др.) созревают еще в эмбриональном периоде.

В процессе онтогенеза простые двигательные рефлексы (шагания, плавания, ползания) исчезают, вместо них возникают более сложные: переворачивание на живот, ползание на животе и на четвереньках, сидение, вставание и, наконец, хож­дение. В осуществлении этих реакций участвуют и другие отделы головного мозга.

Мозжечок

Мозжечок расположен над продолговатым мозгом и стволом. У млекопитающих и человека мозжечок состоит из двух образований: более древнего — червя мозжеч­ка и более молодых — двух полушарий. Мозжечок связан проводящими путями со стволовой частью головного мозга ножками мозжечка: нижние ножки связы­вают мозжечок с продолговатым мозгом, средние — с варолиевым мостом, верх­ние — со средним мозгом.

Кора мозжечка обладает складчатой поверхностью, общая площадь которой у взрослого человека составляет 340 см². Она состоит из трех слоев, содержащие разные виды клеток: звездчатые, корзинчатые, зернистые и т. д. Клетки всех слоев взаимодействуют между собой, возбуждаясь или тормозясь.

Функции мозжечка:

• обеспечивает точность, координированность, ловкость мышечных движений;
• участвует в поддержании тонуса скелетных мышц, позы и равновесия;
• влияет на деятельность сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеваритель­ной систем.

При повреждении червя мозжечка человек не может ходить и стоять, чувство рав­новесия нарушается. При поражении полушарий уменьшается тонус мышц, нару­шается точность и быстрота произвольных движений, появляется сильная дрожь конечностей, а также быстрая утомляемость при движениях.

Возрастные особенности мозжечка. В эмбриональный период разви­тия первоначально созревает червь, а затем полушария. У новорожденного червь более развит, чем полушария. Во внутриутробном периоде образуются борозды и извилины полушарий мозжечка. Масса мозжечка к моменту рождения составляет 20,5-25 г, к 3 месяцам масса увеличивается вдвое, а к 6 — втрое. Наиболее интен­сивно мозжечок растет в первый год жизни, особенно с 5 до 11 месяцев. Имен­но в это время ребенок учится сидеть и ходить. Затем интенсивное развитие про­исходит в период полового созревания. В 7 лет окончательно формируются ножки мозжечка.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг — часть мозгового ствола — формируется из задней части переднего мозга. Состоит из двух основных частей: таламуса (зрительный бугор) и гипоталамуса (подбугровая область). Последний соединен с гипофизом, они со­ставляют единую морфофункциональную гипоталамо-гипофизарную систему.

Таламус включает 40 ядер (передние, средние и задние). Морфологически и функ­ционально их можно разделить на 4 группы:

Специфические ядра — служат областью переключения различных аффе­рентных сигналов, направляемых в соответствующие центры коры голов­ного мозга.

Неспецифические ядра — относятся к ретикулярной формации, обеспечива­ют тонус коры головного мозга.

Ядра с моторными функциями.

Ядра с ассоциативными функциями.

К четверной группе относятся три ядра, каждое из которых обеспечивает связь с теменной, лобной и височной зонами коры головного мозга. Повреждение этой связи сопровождается речевыми, зрительными и слуховыми нарушениями.

Таламус — это высший центр болевой чувствительности, при его поврежде­нии уменьшается или полностью исчезает осознанное восприятие разных видов чувствительности.

Гипоталамус — главный подкорковый центр регуляции внутренней среды ор­ганизма. В нем находятся центры терморегуляции, насыщения и голода, жажды, удовольствия и др.

Благодаря способности регулировать гомеостатические параметры гипотала­мус является центром подкорковых врожденных мотивационных рефлексов. Эти рефлексы направлены на восстановление нарушенного равновесия внутренней среды. Так, при раздражении различных зон гипоталамуса проявляется оборони­тельное, пищевое, половое поведение. В мотивационном поведении человека боль­шую роль играет взаимодействие гипоталамуса и коры головного мозга, поэтому поведенческие реакции протекают по механизму условных рефлексов, которые вырабатываются на основе безусловных. Образуются индивидуальные реакции, облегчающие и совершенствующие выполнение поведенческих реакций.

Гипоталамус вырабатывает нейросекреты, которые усиливают (либерины) или уменьшают (статины) выработку гормонов передней долей гипофиза.

Поражение гипоталамуса приводит к тяжелейшим эндокринным и вегета­тивным расстройствам: снижение или повышение кровяного давления, урежение или учащение сердечного ритма, затруднение дыхания, нарушение перистальти­ки кишечника, изменения в составе крови и др.

Возрастные особенности промежуточного мозга. Наблюдается гетерохронность развития отделов промежуточного мозга. Таламус начинает фор­мироваться на 2 месяце внутриутробного развития. На 4-5 месяцах образуются нервные волокна, соединяющие таламус с корой головного мозга. В 6 месяцев раз­виваются неспецифические ядра. Усиленный рост таламуса происходит в 4-летнем возрасте, размеров взрослого человека он достигает к 13 годам.

В эмбриональном периоде закладывается гипоталамус. Ядра гипоталамуса хо­рошо выражены у плода только на 4-8 месяце. В 2-3 года они еще недостаточно сформировались, поэтому у детей в этом возрасте несовершенны терморегуляция и водно-солевой баланс. Окончательное созревание ядер происходит к 13-14 годам.

Передний мозг

Передний мозг состоит из подкорковых (базальных) ядер и коры больших полу­шарий.

Подкорковые (базальные) ядра входят в состав серого вещества больших по­лушарий и состоят из полосатого тела, бледного шара, скорлупы, ограды, субтала- мического ядра и черной субстанции. Подкорковые ядра — это связующее звено между корой и стволом мозга. К базальным ядрам подходят афферентные и эф­ферентные пути.

Функционально базальные ядра являются надстройкой над красными ядра­ми среднего мозга и обеспечивают пластический тонус, т. е. способность удержи­вать длительное время врожденную или выученную позу. Например, поза кошки, которая стережет мышь, или длительное удержание позы балериной, выполняю­щей какое-либо па.

Подкорковые ядра позволяют осуществлять медленные, стереотипные, рас­считанные движения, а их центры — регуляцию врожденных и приобретенных программ движения, а также регуляцию мышечного тонуса.

Нарушение различных структур подкорковых ядер сопровождается много­численными двигательными и тоническими сдвигами. Так, у новорожденных не­полное созревание базальных ядер (особенно бледного шара) приводит к резким судорожным сгибательным движениям.

Нарушение функций полосатого тела ведет к заболеванию — хорее, которое сопровождается непроизвольными движениями, значительными изменениями позы. При расстройстве полосатого тела нарушается речь, возникают затрудне­ния в повороте головы и глаз в сторону звука, происходит потеря словарного запаса, прекращается произвольное дыхание.

Нарушение обмена дофамина в базальных ядрах является причиной развития болезни Паркинсона, основные симптомы которого: постоянное дрожание рук и ног, маскообразность лица, слюнотечение, повышение тонуса всех мышц, общая скованность, замедленность движений.

Кора больших полушарий головного мозга — это высший отдел ЦНС, состоит из трех зон: древней, старой и новой.

В древнюю кору входят обонятельная доля, боковая обонятельная извилина. Старая кора образована гиппокамповой и зубчатой извилинами. Новая кора — это проекция внешней рецепции на поле воспринимаемых нейронов коры. Быс­трое развитие проекционных полей, ассоциативных областей коры и медленное развитие костей черепа привело к образованию складок: борозд и извилин. У че­ловека поверхность новой коры составляет 1500 см².

Кора больших полушарий головного мозга состоит из 14 млрд клеток, располо­женных в шести слоях:

слой — молекулярный, состоит из нервных волокон и небольшого количества мелких клеток;

— наружный зернистый, в его состав входят густо расположенные мелкозер­нистые, треугольные и многоугольные клетки;

— состоит из мелких и средних пирамидных клеток;

— внутренний, зернистый слой, в его состав входят густо расположенные мел­кие клетки, клетки-зерна;

— глубокий слой пирамид, состоит из гигантских пирамидных клеток;

— слой полиморфных треугольных, веретенообразных и звездчатых клеток.

Слои 2, 4 и 6 состоят из воспринимающих клеток, 3 и 5 — из пирамидных, обеспе­чивающих регуляцию произвольных движений.

Через все корковые слои проходят специфический и неспецифический пути. Раз­личают три вида этих путей:

• Проекционный путь связывает кору с промежуточным мозгом и другими от­делами ЦНС. Он проходит по восходящим и нисходящим направлениям.
• Комиссуральный путь состоит из волокон (спаек), которые соединяют соот­ветствующие части правого и левого полушарий. Входит в состав мозолисто­го тела.
• Ассоциативные пути связывают участки коры одного и того же полушария.

В коре больших полушарий головного мозга располагаются высшие регуляторные центры, которые контролируют и регулируют все рефлекторные процессы орга­низма, психическую деятельность, поведение, воспринимают все чувствительные сигналы.

Возрастные особенности переднего мозга. Базальные ядра разви­ваются быстрее, чем зрительные бугры. Миелинизация структур базальных ядер начинается еще в эмбриональном периоде, а заканчивается к первому году жизни. Двигательная активность новорожденного зависит от функционирования блед­ного шара. Импульсы от него вызывают общие некоординированные движения головы, туловища, конечностей. У новорожденного базальные ядра связаны со зрительными буграми, гипоталамусом и черной субстанцией. При развитии поло­сатого тела у ребенка появляются мимические движения, а затем умение сидеть и стоять. В 10 месяцев ребенок может свободно стоять. По мере развития базальных ядер и коры головного мозга движения становятся более координированными. К концу дошкольного периода устанавливается равновесие корково-подкорковых двигательных механизмов.

Ретикулярная формация

Ретикулярная формация (рис. 3.10) — сетевидное образование, совокупность нервных структур, расположенных в центральных отделах стволовой части моз­га (продолговатом и среднем мозге, зрительных буграх). Нейроны, составляющие ретикулярную формацию, разнообразны по величине, строению и длине аксо­нов, их волокна густо переплетаются. Ретикулярная формация морфологически и функционально связана со спинным мозгом, мозжечком, лимбической системой и корой больших полушарий головного мозга.

К ядрам ретикулярной формации от всех афферентных систем по неспеци­фическому пути направляется поток чувствительных импульсов, который под­держивает активное состояние коры головного мозга. Поэтому ретикулярная формация у бодрствующего человека находится в постоянном тонусе — возбуж­дении. Нарушение связи между ретикулярной формацией и корой головного моз­га приводит к развитию сонного состояния, при котором большие полушария не воспринимают внешнего раздражения. Восходящий путь от ретикулярной формации к коре называется восходящей активирующей системой, создающей определенный уровень энергетического обмена в клетках коры головного мозга и оптимальные условия для их работоспособности.

Ретикулярная формация, в которую входят ядра гипоталамуса, участвует в пе­реработке внутренней потребности организма в целенаправленную реакцию мо­тивации.На спинной мозг ретикулярная формация оказывает как активирующее, так и угнетающее влияние.

Лимбическая система

Лимбическая система как бы окаймляет ствол мозга и является краевой поверх­ностью, представляющей собой ряд концентрически расположенных переходов от древней коры головного мозга к новой коре (плащу).

Лимбическая система участвует в регуляции вегетативных функций, влияет на смену сна и бодрствования. Совместно с гиппокампом она обеспечивает про­цессы запоминания и долговременной памяти. Особая роль принадлежит лим­бической системе в формировании эмоций: она является высшим подкорковым регулятором поведенческих реакций, связанных с удовлетворением первичных потребностей (еда, питье, половые потребности).

К лимбической системе стекаются импульсы от рецепторов внутренних ор­ганов, эти импульсы несут информацию о состоянии внутренних органов. Пове­денческие реакции, связанные с удовлетворением потребностей, имеют эмоцио­нальную окраску.