А клетки ли мозга думают? Секреты мышления

/Экспресс-информация для детей и родителей./

  Кто хочет много знать,
Тот должен многое познать!

    Мозг - центральный отдел нервной системы живого или иного объекта - совокупность нервной ткани (для живых существ - серого вешества - скопление главным образом нервных клеток мозга)  и белого вещества - скопление главным образом нервных волокон). 
    Многие учёные указывали на связь между желанием человека жить, личностью и функциями префронтальной коры.   Префронтальная кора  мозга (развитая у приматов, в том числе у человека) предположительно отвечает за  МЫСЛИТЕЛЬНЫЕ функции. Префронтальная кора (лат. Cortex praefrontalis) - отдел коры больших полушарий головного мозга, представляющий собой переднюю часть лобных долей и включающий в себя 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 24, 25, 32, 44, 45, 46 и 47 поля (по Бродману); эта область мозга вовлечена в планирование сложного когнитивного поведения, проявления личности, принятия решений и регулирование социальным поведением. Основным назначением этой области мозга считается согласование мыслей и действий в соответствии с внутренними целями.
   Типичным психологическим термином для функций, выполняемых префронтальной областью коры головного мозга, является исполнительная функция. Она связана со способностями выявлять конфликтующие мысли, прогнозировать будущие последствия текущих действий (хорошие и плохие, хорошие и более лучшие, одинаковые и различающиеся), действовать по направлению достижения определенной цели, прогнозировать результаты, ожидания, основанные на действиях  социального «контроля» - способностью подавлять убеждения, которые могут привести к социально неприемлемым результатам.
    В мозге человека  около 85 миллиардов нейронов (нервных клеток), по некоторым данным - около 100 миллиардов.  Форма и размеры нейронов головного мозга очень разнообразны, в каждом его отделе - разные типы клеток.
   Различают принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, осуществляющие коммуникацию внутри каждого отдела. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры. Активность нейронов в некоторых отделах головного мозга может модулироваться также гормонами. 
   Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции.   
   Различают афферентные нейроны (чувствительные нейроны), эфферентные нейроны (часть из них называется двигательными нейронами, иногда это не очень точное название распространяется на всю группу эфферентов) и интернейроны (вставочные нейроны).
    Известны две области активного прироста нейронов. Одна из них - ЗОНА ПАМЯТИ. В другую входит зона мозга, ответственная за движения.
    В состав живой клетки входит около 70 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева.
   Одна живая клетка (динамический объект объёмной формы) – под воздействием  различных информационных силовых (и/или поле-волных от различных волн и полей) воздействий находится в своём состоянии в каждый момент различных инфо-воздействий – находится в том или ином допустимом для неё объёмном (полифункциональном)  в оптимальном или в одном из неоптимальных либо в крайнем (критическом или одном из критических) объёмном  энергосостоянии.
   Около 98 % массы клетки образуют 4 элемента: водород, кислород, углерод и азот. Вместе с серой и фосфором они составляют белки и нуклеиновые кислоты - необходимые части молекул биологических полимеров. 
    Ещё 6 элементов входят в состав клетки в меньших кодичествах: калий K и натрий Na, кальций Са и магний Mg, железо Fe и хлор Cl.    Калий K и натрий Na и хлор Cl, например, обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ для проведения информационного импульса по нервному волокну. 
    Все остальные элементы – цинк, медь, иод, фтор и др. содержатся в клетках дивых существ в меньших количествах (общий их вклад в массу клетки 0,02 %), но не менее важны для роста и развития живого организма.
  Самое распространённое неорганическое соединение в живых организмах – вода. Вода обеспечивает приток веществ (транспортных носителей информационных воздействий) в растворённом виде в клетку - через наружную клеточную мембрану, а также удаление  из неё продуктов жизнедеятельности – избыточных носителей информации, влияющей на функции клетки. Вода также вступает в реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются группы ОН- или Н+ воды и в результате образуются новые вещества с новыми свойствами, воздействующими на информационные функции клетки.
   20-30 % массы клетки живого организма составляют бедки, у животных на белки приходится ооколо 50% сухой массы клетки. В организме человека – около 5 миллионов различных типов белковых молекул, но все они построены из 20 различных аминокислот – амфотерных соединений, совмещающих в себе свойства и кислоты и основания, чем обусловлена их способность взаимодействовать друг с другом (осуществлять информационные взимовоздействия). Все аминокислоты имеют общий план строения, отдличающийся только структурой радикала аминокислоты.
    Последовательность аминокислот называют первичной стрктурой белка, путём образования водородных связей возникает вторичная структура белка - белковая молекула имеет вид спирали или гармошки. Путём взаимодействия радикалов аминокислот образуется третичная структура белка, которая может выполнять роль катализатора или любую другую функцию, достаточную для приобретения характерной биологической активности. Существует и самая слбая структура белка – четвертичная.
   Белковые молекулы несут большой поверхностный заряд, который, в частности, определяет проницаемость мембран каталитической активности и ряд других функций.
    Одна из важнейших функций белков в клетке – пластическая (строительная), информацио-образующая. Белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.
    Вещества белковой природы – ферменты – ускоряют химические реакции (информационные воздействия и информационные передачи), протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз. В этом ускорении и заключается каталитический рост белков, то есть быстрота передачи информационных воздействий и передач. Для большинства ферментов температурный оптимум близок к 35-40 градусам.
   Роль основного источника энергии в клетке играют углеводы. Жиры также играют в клетке энергетическую роль и строительную, входя в состав клеточных мембран..
   Хранение, обмен и передачу по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул обеспечиваются в клетке нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК).
   В ДНК входит 100 миллионов и более нуклеотидов. ДНК хранит наследственную информацию и передаёт наследственную информацию из поколения в поколение из ядра в цитоплазму к месту синтеза белка. В каждой молекуле ДНК из миллионов нуклеотидных пар  записана информация о последовательности аминоксилот в сотнях различных белков.
    РНК – информационная рибонуклеиновая кислота. РНК переносят информацию о последовательности аминокислот в белках (о структуре берков) и учатвуют в синтезе белков. Молекулы информационной РНК могут состоять из 300 – 30 000 нуклеотидов.   
   Любые изменения строения нуклеиновых кислот (объёмной инофрмационной функциональной структуры их в клетке) влекут за собой изменение структуры клетки или активности физиологических (информационно воздействующих) процессов в них, влияя на работоспособность, т.е. на функциональные  информационные воздействия.
    Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции. Можно считать, что нейроны являются паренхимой мозга (ткань внутренней среды многоклеточных организмов, состоящая из приблизительно одинаковых неполяризованных клеток), а глиальные клетки - стромой ( от греч. stroma подстилка,  в биологии - основная Например, соединительнотканная строма желёз, белковая основа  эритроцитов).
    Различают афферентные нейроны (чувствительные нейроны), эфферентные нейроны (часть из них называется двигательными нейронами, иногда это не очень точное название распространяется на всю группу эфферентов) и интернейроны (вставочные нейроны).
     Коммуникация между нейронами происходит посредством синаптической передачи. Каждый нейрон имеет длинный отросток, называемый аксоном, по которому он передает импульсы другим нейронам. Аксон разветвляется и в месте контакта с другими нейронами образует синапсы - на теле нейронов и дендритах (коротких отростках). Значительно реже встречаются аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы.    
      Таким образом, один НЕЙРОН ПРИНИМАЕТ СИГНАЛЫ от многих нейронов и, в свою очередь, ПОСЫЛАЕТ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИМПУЛЬСЫ ко многим другим.
   В большинстве синапсов передача сигнала осуществляется химическим путём - посредством нейромедиаторов. Медиаторы действуют на постсинаптические клетки, связываясь с мембранными рецепторами, для которых они являются специфическими лигандами. Рецепторы могут быть лиганд-зависимыми ионными каналами, их называют ещё ионотропными рецепторами, или могут быть связаны с системами внутриклеточных вторичных посредников (такие рецепторы называют метаботропными).
    Токи ионотропных рецепторов непосредственно изменяют заряд клеточной мембраны, что ведёт к её возбуждению или торможению. Примерами ионотропных рецепторов могут служить рецепторы к ГАМК (тормозной, представляет собой хлоридный канал), или глутамату (возбуждающий, натриевый канал). Примеры метаботропных рецепторов — мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норадреналину, эндорфинам, серотонину. Поскольку действие ионотропных рецепторов непосредственно ведёт к торможению или возбуждению, их эффекты развиваются быстрее, чем в случае метаботропных рецепторов (1—2 миллисекунды против 50 миллисекунд — нескольких минут).
   Форма и размеры нейронов головного мозга очень разнообразны, в каждом его отделе - разные типы клеток. Различают принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, осуществляющие коммуникацию внутри каждого отдела. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры.
    Активность нейронов в некоторых отделах головного мозга может модулироваться также гормонами.
    В результате исследований, проведённых в 2006 году, ряд учёных выяснил,  что благодаря деятельности стволовых клеток человеческий мозг способен воспроизводить новые нейроны. Исследователи обнаружили, что в отделе мозга человека, который отвечает за обоняние, из клеток-предшественниц образуются зрелые нейроны. Стволовые клетки, находящиеся в мозге, перестают делиться, происходит реактивация некоторых участков хромосом, начинают формироваться специфические для нейронов структуры и соединения. С этого момента клетку можно считать полноценным нейроном. Известны две области активного прироста нейронов. Одна из них - зона памяти. В другую входит зона мозга, ответственная за движения. Этим объясняется частичное и полное восстановление со временем соответствующих функций после повреждения данного участка мозга.
     Функционирование нейронов мозга требует значительных затрат энергии, которую мозг получает через сеть кровоснабжения.
    Головной мозг снабжается кровью из бассейна трёх крупных артерий — двух внутренних сонных артерий (лат. a. carotis interna) и основной артерии (лат. a. basilaris). В полости черепа внутренняя сонная артерия имеет продолжение в виде передней и средней мозговых артерий (лат. aa. cerebri anterior et media). Основная артерия находится на вентральной поверхности ствола мозга и образована слиянием правой и левой позвоночных артерий. Её ветвями являются задние мозговые артерии. Перечисленные три пары артерий (передняя, средняя, задняя), анастомозируя между собой, образуют артериальный (виллизиев) круг. Для этого передние мозговые артерии соединяются между собой передней соединительной артерией (лат. a. communicans anterior), а между внутренней сонной (или, иногда средней мозговой) и задней мозговыми артериями, с каждой стороны, имеется задняя соединительная артерия (лат. aa.communicans posterior).
     Отсутствие анастомозов между артериями становится заметным при развитии сосудистой патологии (инсультов), когда из-за отсутствия замкнутого круга кровоснабжения область поражения увеличивается. Кроме того, возможны многочисленные варианты строения (разомкнутый круг, нетипичное деление сосудов с формированием трифуркации и другие). Если активность нейронов в одном из отделов усиливается, увеличивается и кровоснабжение этой области. Регистрировать изменения функциональной активности отдельных участков головного мозга позволяют такие методы неинвазивной нейровизуализации, как функциональная магнитно-резонансная томография и позитрон-эмиссионная томография.
   Между кровью и тканями мозга имеется гематоэнцефалический барьер, который обеспечивает избирательную проницаемость веществ, находящихся в сосудистом русле, в церебральную ткань. В некоторых участках мозга этот барьер отсутствует (гипоталамическая область) или отличается от других частей, что связано с наличием специфических рецепторов и нейроэндокринных образований. Этот барьер защищает мозг от многих видов инфекции. В то же время многие лекарственные препараты, эффективные в других органах, не могут проникнуть в мозг через барьер.
   При массе, составляющей около 2 % от общей массы тела, мозг взрослого человека потребляет 15 % объёма циркулирующей крови, используя 50 % глюкозы, вырабатываемой печенью и поступающей в кровь
        ФУНКЦИИ МОЗГА ВКЛЮЧАЮТ обработку сенсорной информации, поступающей от органов чувств, планирование, принятие решений, координацию, управление движениями, положительные и отрицательные эмоции, внимание, ПАМЯТЬ (функцию запоминания информации).
    Мозг человека выполняет высшие психические функции, в том числе МЫШЛЕНИЕ. Одной из функций мозга человека является восприятие и генерация речи.
   Поток сигналов к головному мозгу и от него осуществляется через спинной мозг, управляющий телом, и через черепные нервы. Сенсорные (или афферентные) сигналы поступают от органов чувств в подкорковые (то есть предшествующие коре полушарий) ядра, затем в таламус, а оттуда в высший отдел - кору больших полушарий.
   Кора состоит из двух полушарий, соединённых между собой пучком нервных волокон - мозолистым телом (corpus callosum). Левое полушарие ответственно за правую половину тела, правое - за левую. У человека правое и левое полушарие имеют разные функции.
Зрительные сигналы поступают в зрительный отдел коры (в затылочной доле), тактильные в соматосенсорную кору (в теменной доле), обонятельные - в обонятельную кору и т. д. В ассоциативных же областях коры происходит интеграция сенсорных сигналов разных типов (модальностей) – сенсорной информации.
   Моторные области коры (первичная моторная кора и другие области лобных долей) ответственны за регуляцию движений.
    Префронтальная кора  (развитая у приматов, в том числе у человека) предположительно отвечает за МЫСЛИТЕЛЬНЫЕ функции.
    Области коры взаимодействуют между собой и с подкорковыми структурами - таламусом, базальными ганглиями, ядрами ствола мозга и спинным мозгом. Каждая из этих структур, хоть и более низкая по иерархии, выполняет важную функцию, а также может действовать автономно.  Так, в управлении движениями задействованы базальные ганглии, красное ядро ствола мозга, мозжечок и другие структуры, в эмоциях - амигдала, в управлении вниманием - ретикулярная формация, В КРАТКОСРОЧНОЙ ПАМЯТИ - ГИППОКАМП.
   С одной стороны, существует локализация функций в отделах головного мозга, с другой - все они соединены в единую сеть – сеть информационных сигналов мозга.
   В головной мозг входят сеть пассивного режима работы мозга (дефолтная нейронная сеть) и СЕТИ ОПЕРАТИВНОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.
   При анализе потенциалов мозга часто производят их спектральный анализ, причём разные компоненты спектра имеют разные названия: дельта (0,5—4 Гц), тета 1 (4—6 Гц), тета 2 (6—8 Гц), альфа (8—13 Гц), бета 1 (13—20 Гц), бета 2 (20—40 Гц), гамма-волны (включает частоту бета 2 ритма и выше).
     Мозг – это сложная СЕТЬ ВЗАИМОВОЗДЕЙСТВИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБЪЁМНЫХ ПОЛЕЙ И ВОЛН, создаваемых объёмными структурами – аналогами сенсеро-нейро-сетевой компьютерной структуры (се-нейро-ко-структурами).  АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ аналогичны в том числе алгоритмам обработки объёмных образов, представлленных в объёмно-матричной форме, состоящей из элементов, обладающих набором взаимо-подобных и логически-соединяемых типо-образов.
    Так думают ли клетки мозга или реагируют на воздействия на них?
    Основное назначение всех клеток мозга – думать и принимать решения, отправляемое кодированными информационными сообщениями различной физической природы к исполнительным органам живых или динамических существ (роботокомплексов), то есть реагируют на воздействующие информационные сообщения – от глаз, ушей, носа, рта, частей тела, от внутренних клеток мозга (от воздействующих информационных и эмоциональных образов, находящихся в клетках мозга – в памяти).