Comment fonctionne le cerveau humain (bref programme éducatif). Sections du cerveau et leurs fonctions : structure, caractéristiques et description Les plus grandes parties du cerveau

Cerveau humain(encéphale, cerveau) est un organe qui contrôle non seulement tous les processus internes, mais est également responsable des émotions, des sentiments, des pensées, de la mémoire et du comportement. La structure et les fonctions du cerveau distinguent les humains des autres représentants du monde vivant en tant que créatures plus développées et organisées de manière complexe, et déterminent la différence de capacités.

Le cerveau pèse environ 1 à 2 kg, soit environ 2 % du poids total d’une personne. Malgré cela, les cellules nerveuses consomment environ 50 % du glucose total du corps et 20 % du sang passe par les vaisseaux cérébraux. Pour une compréhension simplifiée du système nerveux central, il est d'usage d'en souligner certaines parties.

Différents auteurs décrivent la structure du cerveau selon différents critères ; il existe de nombreux diagrammes et tableaux. La base est prise comme une activité unique ou la période embryonnaire. La structure du cerveau, ainsi que sa fonction, donnent encore lieu à de nombreuses théories et débats.

Regardons la structure et les propriétés du cerveau (brièvement)

Oblong (myélencéphale)

Situé en dessous de tous les autres, il se termine devant le foramen occipital.
La moelle allongée effectue diverses activités. A l'aide des réflexes de clignement des yeux, d'éternuement, de toux, de vomissement, il joue un rôle protecteur. Voici des centres importants qui contrôlent la respiration et la tension artérielle. Ils maintiennent une composition sanguine stable et optimale, reçoivent des informations des récepteurs et les transmettent aux unités supérieures, et aident également à maintenir la posture du corps et la coordination des mouvements.

Tout cela se réalise grâce aux noyaux des nerfs crâniens, aux noyaux de l'équilibre (olives), aux voies nerveuses (fascicules pyramidaux, fins et cunéiformes), etc.

Pons

Le pont est situé dans une rangée avec le bulbe rachidien et le mésencéphale. Il contient les noyaux des nerfs cochléaire, facial, trijumeau et abducens, le lemnisque médial et latéral, les arcs réflexes corticospinal et corticobulbaire. Sa structure permet à une personne de manger, d'exprimer ses émotions avec des expressions faciales, d'entendre, de ressentir avec la peau de son visage et de ses lèvres. Le pont réalise ces opérations conjointement avec d'autres ouvrages.

Le cerveau est l'organe le plus important du système nerveux central, d'un point de vue physiologique, composé de nombreuses cellules et processus nerveux. L'organe est un régulateur fonctionnel responsable de l'exécution de divers processus qui se produisent dans le corps humain. À l'heure actuelle, l'étude de la structure et des fonctions se poursuit, mais même aujourd'hui, on ne peut pas dire que l'organe ait été étudié au moins à moitié. Le schéma structurel est le plus complexe par rapport aux autres organes du corps humain.

Le cerveau est constitué de matière grise, qui représente un grand nombre de neurones. Il est recouvert de trois coquilles différentes. Le poids varie de 1 200 à 1 400 g (chez un petit enfant - environ 300 à 400 g). Contrairement aux idées reçues, la taille et le poids d’un organe n’affectent en rien les capacités intellectuelles d’un individu.

Capacités intellectuelles, érudition, efficacité - tout cela est assuré par une saturation de haute qualité des vaisseaux cérébraux en micro-éléments utiles et en oxygène, que l'organe reçoit exclusivement à l'aide de vaisseaux sanguins.

Toutes les parties du cerveau doivent fonctionner le plus harmonieusement possible et sans perturbations, car la qualité de ce travail déterminera le niveau de vie d’une personne. Dans ce domaine, une attention accrue a été accordée aux cellules qui transmettent et forment des impulsions.

Vous pouvez parler brièvement des départements importants suivants :

• Oblong. Régule le métabolisme, analyse l'influx nerveux, traite les informations reçues des yeux, des oreilles, du nez et d'autres organes sensoriels. Cette section contient les mécanismes centraux responsables de la formation de la faim et de la soif. Par ailleurs, il convient de noter la coordination des mouvements, qui relève également de la responsabilité de la moelle oblongate.
• Devant. Ce département comprend deux hémisphères avec la matière grise du cortex. Cette zone est responsable de nombreuses fonctions importantes : activité mentale supérieure, formation de réflexes aux stimuli, démonstration d'émotions élémentaires par une personne et création de réactions émotionnelles caractéristiques, concentration, activité dans le domaine de la cognition et de la pensée. On pense également que des centres de plaisir se trouvent ici.
• Moyenne. Il se compose des hémisphères cérébraux et du diencéphale. Le département est responsable de l’activité motrice des globes oculaires et de la formation des expressions faciales sur le visage d’une personne.
• Cervelet. Agit comme un élément de liaison entre le pont et le cerveau postérieur et remplit de nombreuses fonctions importantes, qui seront discutées ci-dessous.
• Pont. Une grande partie du cerveau qui comprend les centres de la vision et de l’audition. Il remplit un grand nombre de fonctions : ajuster la courbure du cristallin, la taille des pupilles dans diverses conditions, maintenir l'équilibre et la stabilité du corps dans l'espace, former des réflexes lorsqu'il est exposé à des irritants pour protéger le corps (toux, vomissements, éternuements, etc.), contrôle du rythme cardiaque, travail du système cardiovasculaire, aide au fonctionnement d'autres organes internes.
• Ventricules (4 pièces au total). Ils sont remplis de liquide céphalo-rachidien, protègent les organes les plus importants du système nerveux central, créent du liquide céphalo-rachidien, stabilisent le microclimat interne du système nerveux central, remplissent des fonctions de filtrage et contrôlent la circulation du liquide céphalo-rachidien.
• Centres Wernicke et Broca (responsables des capacités de parole humaine - reconnaissance de la parole, compréhension, reproduction, etc.).
• Tronc cérébral. Une section proéminente, qui est une formation assez longue qui prolonge la moelle épinière.

Tous les départements dans leur ensemble sont également responsables des biorythmes - c'est l'un des types d'activité électrique de fond spontanée. Tous les lobes et sections de l'organe peuvent être examinés en détail à l'aide d'une coupe frontale.

Il est communément admis que nous utilisons 10 % de nos capacités cérébrales. C'est une idée fausse, car les cellules qui ne participent pas à l'activité fonctionnelle meurent tout simplement. Nous utilisons donc le cerveau à 100 %.

Cerveau fini

Le télencéphale comprend généralement des hémisphères avec une structure unique, un grand nombre de circonvolutions et de sillons. Compte tenu de l'asymétrie du cerveau, chaque hémisphère contient un noyau, un manteau et un cerveau olfactif.

Les hémisphères sont présentés comme un système multifonctionnel à plusieurs niveaux, qui comprend le fornix et le corps calleux, reliant les hémisphères les uns aux autres. Les niveaux de ce système sont : cortex, sous-cortex, lobes frontaux, occipitaux, pariétaux. Le frontal est nécessaire pour assurer une activité motrice normale des membres humains.

Diencéphale

La structure spécifique du cerveau affecte la structure de ses principales sections. Par exemple, le diencéphale se compose également de deux parties principales : ventrale et dorsale. La section dorsale comprend l'épithalamus, le thalamus, le métathalamus et la section ventrale comprend l'hypothalamus. Dans la structure de la zone intermédiaire, il est d'usage de distinguer la glande pinéale et l'épithalamus, qui régulent l'adaptation de l'organisme aux changements du rythme biologique.

Le thalamus est l’une des parties les plus importantes car il est nécessaire aux humains de traiter et de réguler divers stimuli externes et d’être capables de s’adapter aux conditions environnementales changeantes. L'objectif principal est de collecter et d'analyser diverses perceptions sensorielles (à l'exception de l'odorat), en transmettant les impulsions correspondantes aux grands hémisphères.

Compte tenu de la structure et de la fonction du cerveau, il convient de noter l’hypothalamus. Il s'agit d'un centre sous-cortical distinct et spécial, entièrement axé sur le travail avec diverses fonctions autonomes du corps humain. L'impact du département sur les organes et systèmes internes s'effectue avec l'aide du système nerveux central et des glandes endocrines. L'hypothalamus remplit également les fonctions caractéristiques suivantes :

• création et soutien des schémas de sommeil et d'éveil dans la vie quotidienne.
• thermorégulation (maintien d'une température corporelle normale);
• régulation du rythme cardiaque, de la respiration, de la tension artérielle ;
• contrôle des glandes sudoripares ;
• régulation de la motilité intestinale.

L’hypothalamus constitue également la première réaction d’une personne au stress et est responsable du comportement sexuel. Il peut donc être décrit comme l’un des départements les plus importants. En collaboration avec l'hypophyse, l'hypothalamus a un effet stimulant sur la formation d'hormones qui nous aident à adapter le corps à une situation stressante. Étroitement lié au fonctionnement du système endocrinien.

L'hypophyse est de taille relativement petite (environ la taille d'une graine de tournesol), mais elle est responsable de la production d'une énorme quantité d'hormones, notamment de la synthèse des hormones sexuelles chez les hommes et les femmes. Il est situé derrière la cavité nasale, assure un métabolisme normal, contrôle le fonctionnement de la thyroïde, des gonades et des glandes surrénales.

Le cerveau, étant dans un état calme, dépense une énorme quantité d'énergie - environ 10 à 20 fois plus que les muscles (par rapport à sa masse). La consommation représente 25 % de toute l’énergie disponible.

Mésencéphale

Le mésencéphale a une structure relativement simple, de petite taille, et comprend deux parties principales : le toit (les centres de l'audition et de la vision sont situés dans la partie sous-corticale) ; jambes (contiennent des voies conductrices). Il est également d'usage d'inclure de la matière noire et des noyaux rouges dans la structure du tissu.

Les centres sous-corticaux, qui font partie de ce département, travaillent au maintien du fonctionnement normal des centres de l'audition et de la vision. On y trouve également les noyaux nerveux qui assurent le fonctionnement des muscles oculaires, les lobes temporaux qui traitent diverses sensations auditives, les transformant en images sonores familières à l'homme, et le nœud temporopariétal.

On distingue également les fonctions cérébrales suivantes : contrôler (avec le bulbe rachidien) les réflexes qui surviennent lorsqu'ils sont exposés à un stimulus, aider à l'orientation dans l'espace, former une réaction appropriée aux stimuli, faire tourner le corps dans la direction souhaitée.

La matière grise dans cette partie est une forte concentration de cellules nerveuses qui forment les noyaux nerveux à l’intérieur du crâne.

Le cerveau se développe activement entre deux et onze ans. La méthode la plus efficace pour améliorer vos capacités intellectuelles consiste à vous lancer dans des activités inconnues.

Moelle

Partie importante du système nerveux central, appelée bulbe dans diverses descriptions médicales. Il est situé entre le cervelet, le pont et la région vertébrale. Le bulbe, faisant partie du tronc du système nerveux central, est responsable du fonctionnement du système respiratoire et de la régulation de la pression artérielle, vitale pour l'homme.

À cet égard, si ce service est endommagé de quelque manière que ce soit (dommages mécaniques, pathologies, accidents vasculaires cérébraux, etc.), alors la probabilité de mort humaine est élevée.

Les fonctions les plus importantes de l’oblongate sont :

• Travailler avec le cervelet pour assurer l’équilibre et la coordination du corps humain.
• Le département comprend le nerf vague avec des fibres autonomes, qui contribuent à assurer le fonctionnement des systèmes digestif et cardiovasculaire et la circulation sanguine.
• Assurer la déglutition des aliments et des liquides.
• Présence de réflexes de toux et d’éternuements.
• Régulation du système respiratoire et de l'apport sanguin aux organes individuels.

La moelle allongée, dont la structure et les fonctions diffèrent de la moelle épinière, possède de nombreuses structures communes.

Le cerveau contient environ 50 à 55 % de graisse et selon cet indicateur, il est bien en avance sur les autres organes du corps humain.

Cervelet

D'un point de vue anatomique, il est d'usage de distinguer les bords postérieurs et antérieurs, les surfaces inférieure et supérieure du cervelet. Dans cette zone se trouvent une section médiane et des hémisphères divisés en trois lobes par des rainures. C'est l'une des structures les plus importantes du cerveau.

La fonction principale de ce département est considérée comme la régulation du travail des muscles squelettiques. Avec la couche corticale, le cervelet participe à la coordination des mouvements volontaires, qui se produit en raison de la présence de connexions entre le département et les récepteurs situés dans les muscles squelettiques, les tendons et les articulations.

Le cervelet influence également la régulation de l'équilibre corporel lors de l'activité humaine et lors de la marche, qui s'effectue conjointement avec l'appareil vestibulaire des canaux semi-circulaires de l'oreille interne, qui transmettent des informations sur la position du corps et de la tête dans l'espace à l'oreille centrale. système nerveux. C’est l’une des fonctions les plus importantes du cerveau.

Le cervelet assure la coordination des mouvements des muscles squelettiques à l'aide de fibres conductrices qui passent de lui à la corne antérieure de la moelle épinière jusqu'à l'endroit où commencent les nerfs moteurs périphériques des muscles squelettiques.

Des tumeurs peuvent se former sur le cervelet à la suite de lésions cancéreuses de la région. La maladie est diagnostiquée à l'aide

un organe qui coordonne et régule toutes les fonctions vitales du corps et contrôle le comportement. Toutes nos pensées, sentiments, sensations, désirs et mouvements sont associés au travail du cerveau, et s'il ne fonctionne pas, la personne entre dans un état végétatif : la capacité d'effectuer des actions, des sensations ou des réactions aux influences extérieures est perdue. . Cet article est consacré au cerveau humain, plus complexe et plus organisé que le cerveau animal. Cependant, il existe des similitudes significatives dans la structure du cerveau des humains et d’autres mammifères, ainsi que dans la plupart des espèces de vertébrés.

Le système nerveux central (SNC) est constitué du cerveau et de la moelle épinière. Il est relié à diverses parties du corps par des nerfs périphériques – moteurs et sensoriels. voir également SYSTÈME NERVEUX.

Le cerveau est une structure symétrique, comme la plupart des autres parties du corps. A la naissance, son poids est d'environ 0,3 kg, tandis que chez l'adulte il est d'env. 1,5 kg. Lors de l'examen externe du cerveau, l'attention est principalement attirée sur les deux hémisphères cérébraux, qui cachent des formations plus profondes. La surface des hémisphères est recouverte de rainures et de circonvolutions, augmentant ainsi la surface du cortex (la couche externe du cerveau). À l’arrière se trouve le cervelet dont la surface est plus finement échancrée. Au-dessous des hémisphères cérébraux se trouve le tronc cérébral, qui passe dans la moelle épinière. Les nerfs s'étendent du tronc et de la moelle épinière, le long desquels les informations des récepteurs internes et externes circulent vers le cerveau, et dans la direction opposée, les signaux vont aux muscles et aux glandes. 12 paires de nerfs crâniens proviennent du cerveau.

À l'intérieur du cerveau, il y a de la matière grise, constituée principalement de corps de cellules nerveuses et formant le cortex, et de la substance blanche - des fibres nerveuses qui forment des voies (voies) reliant diverses parties du cerveau, et forment également des nerfs qui s'étendent au-delà du système nerveux central et aller à divers organes.

Le cerveau et la moelle épinière sont protégés par des gaines osseuses : le crâne et la colonne vertébrale. Entre la matière cérébrale et les parois osseuses se trouvent trois membranes : la dure-mère externe, la membrane molle interne et entre elles la fine membrane arachnoïdienne. L'espace entre les membranes est rempli de liquide céphalo-rachidien, de composition similaire au plasma sanguin, produit dans les cavités intracérébrales (ventricules du cerveau) et circule dans le cerveau et la moelle épinière, lui fournissant des nutriments et d'autres facteurs nécessaires à vie.

L'apport sanguin au cerveau est assuré principalement par les artères carotides ; à la base du cerveau, ils sont divisés en grosses branches allant vers ses différentes parties. Bien que le cerveau ne pèse que 2,5 % du poids du corps, il reçoit en permanence, jour et nuit, 20 % du sang circulant dans le corps et, par conséquent, de l'oxygène. Les réserves énergétiques du cerveau lui-même sont extrêmement faibles et dépendent donc extrêmement de l’apport d’oxygène. Il existe des mécanismes de protection permettant de maintenir le flux sanguin cérébral en cas de saignement ou de blessure. Une caractéristique de la circulation cérébrale est également la présence de ce qu'on appelle. barrière hémato-encéphalique. Il est constitué de plusieurs membranes qui limitent la perméabilité des parois vasculaires et le flux de nombreux composés du sang vers la matière cérébrale ; ainsi, cette barrière remplit des fonctions de protection. Par exemple, de nombreuses substances médicinales n’y pénètrent pas.

Bloom F., Leiserson A., Hofstadter L. Cerveau, esprit et comportement. M., 1988

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Cerveau- une partie du système nerveux central, constituée d'organes situés à l'intérieur du crâne et entourés de membranes protectrices, entre lesquelles se trouve un fluide destiné à amortir les blessures ; Le liquide céphalo-rachidien circule également dans les ventricules du cerveau. Le cerveau humain pèse environ 1 300 g. En termes de taille et de complexité, cette structure n'a pas d'égal dans le règne animal.

Le cerveau est l'organe le plus important du système nerveux : en cortex cérébral, constituant la surface externe du cerveau, dans une fine couche de matière grise constituée de centaines de millions de neurones, les sensations deviennent conscientes, toute activité volontaire est générée et des processus mentaux supérieurs tels que la pensée, la mémoire et la parole se produisent.

Le cerveau a une structure très complexe, il comprend des millions de neurones, dont les corps cellulaires sont regroupés en plusieurs sections et constituent ce qu'on appelle la matière grise, tandis que d'autres ne contiennent que des filaments nerveux recouverts de gaines de myéline et constituent la substance blanche. Le cerveau est constitué de moitiés symétriques, les hémisphères cérébraux, séparés par un long sillon de 3 à 4 mm d'épaisseur dont la surface externe correspond à une couche de matière grise ; Le cortex cérébral est constitué de différentes couches de corps cellulaires neuronaux.

• cortex cérébral, l'organe le plus volumineux et le plus important, car il contrôle toutes les activités conscientes et la plupart des activités inconscientes du corps, de plus, c'est le lieu où se déroulent les processus mentaux tels que la mémoire, la pensée, etc.
• tronc cérébral se compose du pont et du bulbe rachidien, le tronc cérébral contient des centres qui régulent les fonctions vitales, le tronc cérébral est principalement constitué de noyaux de cellules nerveuses, c'est pourquoi il est de couleur grise ;
• cervelet participe au contrôle de l'équilibre du corps et à la coordination des mouvements effectués par le corps.

COUCHES INTERNES DU CERVEAU
Sous l'écorce cerveau il y a la substance blanche, constituée d'axones de neurones situés sur le cortex, qui relie différentes zones en un seul hémisphère (fils unificateurs), regroupe différentes parties du cerveau (fils de projection) et relie également les deux hémisphères entre eux (fils de suture ). Les brins reliant les deux hémisphères constituent une épaisse bande de matière blanche appelée corps calleux.

Entre les différentes méninges, ainsi qu'entre la dure-mère et les os du crâne, subsistent des espaces qui portent des noms et des caractéristiques différents : l'espace semi-arachnoïdien, séparant l'arachnoïde-mère et la pie-mère, est rempli de liquide céphalo-rachidien ; espace semi-solide situé entre la dure-mère et l'arachnoïde ; et l'espace péridural, situé entre la dure-mère et les os du crâne, rempli de vaisseaux sanguins - cavités veineuses, également situées dans le secteur où la dure-mère se divise, faisant le tour des deux lobes. À l’intérieur de la cavité veineuse se trouvent des branches de la membrane arachnoïdienne, appelées granules, qui filtrent le liquide céphalo-rachidien.

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un organe qui coordonne et régule toutes les fonctions vitales du corps et contrôle le comportement. Toutes nos pensées, sentiments, sensations, désirs et mouvements sont associés au travail du cerveau, et s'il ne fonctionne pas, la personne entre dans un état végétatif : la capacité d'effectuer des actions, des sensations ou des réactions aux influences extérieures est perdue. . Cet article est consacré au cerveau humain, plus complexe et plus organisé que le cerveau animal. Cependant, il existe des similitudes significatives dans la structure du cerveau des humains et d’autres mammifères, ainsi que dans la plupart des espèces de vertébrés.

Le cerveau est une structure symétrique, comme la plupart des autres parties du corps. A la naissance, son poids est d'environ 0,3 kg, tandis que chez l'adulte il est d'env. 1,5 kg. Lors de l'examen externe du cerveau, l'attention est principalement attirée sur les deux hémisphères cérébraux, qui cachent des formations plus profondes. La surface des hémisphères est recouverte de rainures et de circonvolutions, augmentant ainsi la surface du cortex (la couche externe du cerveau). À l’arrière se trouve le cervelet dont la surface est plus finement échancrée. Au-dessous des hémisphères cérébraux se trouve le tronc cérébral, qui passe dans la moelle épinière. Les nerfs s'étendent du tronc et de la moelle épinière, le long desquels les informations des récepteurs internes et externes circulent vers le cerveau, et dans la direction opposée, les signaux vont aux muscles et aux glandes. 12 paires de nerfs crâniens proviennent du cerveau.

À l'intérieur du cerveau, il y a de la matière grise, constituée principalement de corps de cellules nerveuses et formant le cortex, et de la substance blanche - des fibres nerveuses qui forment des voies (voies) reliant diverses parties du cerveau, et forment également des nerfs qui s'étendent au-delà du système nerveux central. et allez dans divers organes.

Le cerveau et la moelle épinière sont protégés par des coques osseuses : le crâne et la colonne vertébrale. Entre la substance du cerveau et les parois osseuses se trouvent trois membranes : la membrane externe est la dure-mère, la interne est la membrane molle et entre elles se trouve la fine membrane arachnoïdienne. L'espace entre les membranes est rempli de liquide céphalo-rachidien, de composition similaire au plasma sanguin, produit dans les cavités intracérébrales (ventricules du cerveau) et circule dans le cerveau et la moelle épinière, lui fournissant des nutriments et d'autres facteurs nécessaires à vie.

L'apport sanguin au cerveau est assuré principalement par les artères carotides ; à la base du cerveau, ils sont divisés en grosses branches allant vers ses différentes parties. Bien que le cerveau ne pèse que 2,5 % du poids du corps, il reçoit en permanence, jour et nuit, 20 % du sang circulant dans le corps et, par conséquent, de l'oxygène. Les réserves énergétiques du cerveau lui-même sont extrêmement faibles et dépendent donc extrêmement de l’apport d’oxygène. Il existe des mécanismes de protection permettant de maintenir le flux sanguin cérébral en cas de saignement ou de blessure. Une caractéristique de la circulation cérébrale est également la présence de ce qu'on appelle. barrière hémato-encéphalique. Il est constitué de plusieurs membranes qui limitent la perméabilité des parois vasculaires et le flux de nombreux composés du sang vers la matière cérébrale ; ainsi, cette barrière remplit des fonctions de protection. Par exemple, de nombreuses substances médicinales n’y pénètrent pas.

LES CELLULES DU CERVEAU

Les cellules du système nerveux central sont appelées neurones ; leur fonction est le traitement de l'information. Le cerveau humain compte entre 5 et 20 milliards de neurones. Le cerveau comprend également des cellules gliales : elles sont environ 10 fois plus nombreuses que les neurones. Les gliales remplissent l'espace entre les neurones, formant la structure de soutien du tissu nerveux, et remplissent également des fonctions métaboliques et autres.

Le neurone, comme toutes les autres cellules, est entouré d’une membrane semi-perméable (plasma). Deux types de processus s'étendent à partir du corps cellulaire : les dendrites et les axones. La plupart des neurones ont de nombreuses dendrites ramifiées mais un seul axone. Les dendrites sont généralement très courtes, tandis que la longueur de l'axone varie de quelques centimètres à plusieurs mètres. Le corps neuronal contient un noyau et d'autres organites, les mêmes que dans les autres cellules du corps ( voir également CELLULE).

Influx nerveux.

La transmission des informations dans le cerveau, ainsi que dans le système nerveux dans son ensemble, s'effectue par l'intermédiaire de l'influx nerveux. Ils se propagent dans la direction du corps cellulaire vers la section terminale de l'axone, qui peut se ramifier, formant de nombreuses terminaisons qui contactent d'autres neurones à travers un espace étroit - la synapse ; la transmission des impulsions à travers la synapse est médiée par des produits chimiques - les neurotransmetteurs.

L'influx nerveux provient généralement des dendrites, de fines ramifications d'un neurone spécialisées dans la réception d'informations provenant d'autres neurones et dans leur transmission au corps du neurone. Il existe des milliers de synapses sur les dendrites et, dans une moindre mesure, sur le corps cellulaire ; C'est par l'intermédiaire des synapses que l'axone, porteur des informations du corps neuronal, les transmet aux dendrites des autres neurones.

L'axone terminal, qui constitue la partie présynaptique de la synapse, contient de petites vésicules contenant le neurotransmetteur. Lorsque l’impulsion atteint la membrane présynaptique, le neurotransmetteur de la vésicule est libéré dans la fente synaptique. L'axone terminal ne contient qu'un seul type de neurotransmetteur, souvent en combinaison avec un ou plusieurs types de neuromodulateurs ( voir ci-dessous Neurochimie du cerveau).

Le neurotransmetteur libéré par la membrane présynaptique de l'axone se lie aux récepteurs situés sur les dendrites du neurone postsynaptique. Le cerveau utilise une variété de neurotransmetteurs, chacun se liant à son propre récepteur spécifique.

Les canaux de la membrane post-synaptique semi-perméable sont connectés aux récepteurs des dendrites, qui contrôlent le mouvement des ions à travers la membrane. Au repos, un neurone a un potentiel électrique de 70 millivolts (potentiel de repos), la face interne de la membrane étant chargée négativement par rapport à la face externe. Bien qu'il existe différents transmetteurs, ils ont tous un effet excitateur ou inhibiteur sur le neurone postsynaptique. L'influence excitante se réalise en augmentant le flux de certains ions, principalement le sodium et le potassium, à travers la membrane. En conséquence, la charge négative de la surface interne diminue - une dépolarisation se produit. L'effet inhibiteur s'effectue principalement par une modification du flux de potassium et de chlorures, à la suite de laquelle la charge négative de la surface interne devient plus élevée qu'au repos et une hyperpolarisation se produit.

La fonction d'un neurone est d'intégrer toutes les influences perçues à travers les synapses sur son corps et ses dendrites. Étant donné que ces influences peuvent être excitatrices ou inhibitrices et ne pas coïncider dans le temps, le neurone doit calculer l'effet global de l'activité synaptique en fonction du temps. Si l'effet excitateur l'emporte sur l'effet inhibiteur et que la dépolarisation de la membrane dépasse la valeur seuil, l'activation d'une certaine partie de la membrane neuronale se produit - dans la zone de la base de son axone (tubercule de l'axone). Ici, à la suite de l'ouverture de canaux pour les ions sodium et potassium, un potentiel d'action (influx nerveux) se produit.

Ce potentiel se propage plus loin le long de l'axone jusqu'à son extrémité à une vitesse de 0,1 m/s à 100 m/s (plus l'axone est épais, plus la vitesse de conduction est élevée). Lorsqu'un potentiel d'action atteint la terminaison axonale, un autre type de canaux ioniques qui dépend de la différence de potentiel est activé : les canaux calciques. À travers eux, le calcium pénètre dans l'axone, ce qui entraîne la mobilisation de vésicules contenant le neurotransmetteur, qui s'approchent de la membrane présynaptique, fusionnent avec elle et libèrent le neurotransmetteur dans la synapse.

Myéline et cellules gliales.

De nombreux axones sont recouverts d’une gaine de myéline formée par la membrane tordue à plusieurs reprises des cellules gliales. La myéline est composée principalement de lipides, qui donnent à la substance blanche du cerveau et de la moelle épinière son aspect caractéristique. Grâce à la gaine de myéline, la vitesse du potentiel d'action le long de l'axone augmente, car les ions ne peuvent se déplacer à travers la membrane de l'axone que dans des endroits non recouverts de myéline - ce qu'on appelle. Interceptions Ranvier. Entre les interceptions, les impulsions sont conduites le long de la gaine de myéline comme à travers un câble électrique. Étant donné que l'ouverture d'un canal et le passage des ions à travers celui-ci prennent un certain temps, éliminer l'ouverture constante des canaux et limiter leur portée à de petites zones de la membrane qui ne sont pas recouvertes de myéline accélère la conduction des impulsions le long de l'axone en environ 10 fois.

Seule une partie des cellules gliales participe à la formation de la gaine de myéline des nerfs (cellules de Schwann) ou des voies nerveuses (oligodendrocytes). Des cellules gliales beaucoup plus nombreuses (astrocytes, microgliocytes) remplissent d'autres fonctions : elles forment la charpente du tissu nerveux, assurent ses besoins métaboliques et sa récupération après des blessures et des infections.

COMMENT FONCTIONNE LE CERVEAU

Regardons un exemple simple. Que se passe-t-il lorsque nous ramassons un crayon posé sur la table ? La lumière réfléchie par le crayon est focalisée dans l'œil par le cristallin et dirigée vers la rétine, où apparaît l'image du crayon ; il est perçu par les cellules correspondantes, à partir desquelles le signal va aux principaux noyaux émetteurs sensibles du cerveau, situés dans le thalamus (thalamus visuel), principalement dans cette partie de celui-ci appelée corps géniculé latéral. Là, de nombreux neurones sont activés et répondent à la répartition de la lumière et de l'obscurité. Les axones des neurones du corps géniculé latéral se dirigent vers le cortex visuel primaire, situé dans le lobe occipital des hémisphères cérébraux. Les impulsions provenant du thalamus vers cette partie du cortex sont converties en une séquence complexe de décharges de neurones corticaux, dont certains réagissent à la frontière entre le crayon et la table, d'autres aux coins de l'image du crayon, etc. Depuis le cortex visuel primaire, l'information voyage le long des axones jusqu'au cortex visuel associatif, où se produit la reconnaissance d'images, en l'occurrence un crayon. La reconnaissance dans cette partie du cortex est basée sur des connaissances préalablement accumulées sur les contours externes des objets.

La planification d'un mouvement (c'est-à-dire ramasser un crayon) se produit probablement dans le cortex frontal des hémisphères cérébraux. Dans la même zone du cortex se trouvent des motoneurones qui donnent des commandes aux muscles de la main et des doigts. L'approche de la main vers le crayon est contrôlée par le système visuel et les intérocepteurs qui perçoivent la position des muscles et des articulations, dont les informations sont envoyées au système nerveux central. Lorsque nous prenons un crayon dans notre main, les récepteurs de pression situés au bout de nos doigts nous indiquent si nos doigts tiennent bien le crayon et quelle force doit être exercée pour le tenir. Si nous voulons écrire notre nom au crayon, d’autres informations stockées dans le cerveau devront être activées pour permettre ce mouvement plus complexe, et le contrôle visuel contribuera à améliorer sa précision.

L’exemple ci-dessus montre que la réalisation d’une action assez simple implique de vastes zones du cerveau, s’étendant du cortex aux régions sous-corticales. Dans des comportements plus complexes impliquant la parole ou la pensée, d’autres circuits neuronaux sont activés, couvrant des zones encore plus vastes du cerveau.

PRINCIPALES PARTIES DU CERVEAU

Le cerveau peut être grossièrement divisé en trois parties principales : le cerveau antérieur, le tronc cérébral et le cervelet. Le cerveau antérieur contient les hémisphères cérébraux, le thalamus, l'hypothalamus et l'hypophyse (l'une des glandes neuroendocrines les plus importantes). Le tronc cérébral comprend le bulbe rachidien, le pont (pons) et le mésencéphale.

Grands hémisphères

- la plus grande partie du cerveau, représentant environ 70 % de son poids chez l'adulte. Normalement, les hémisphères sont symétriques. Ils sont reliés entre eux par un énorme faisceau d'axones (corps calleux), qui assure l'échange d'informations.

Chaque hémisphère est constitué de quatre lobes : frontal, pariétal, temporal et occipital. Le cortex frontal contient des centres qui régulent l'activité motrice, ainsi que, probablement, des centres de planification et de prospective. Dans le cortex des lobes pariétaux, situés derrière les lobes frontaux, se trouvent des zones de sensations corporelles, notamment le toucher et la sensation articulaire-musculaire. Adjacent au lobe pariétal se trouve le lobe temporal, dans lequel se trouvent le cortex auditif primaire, ainsi que les centres de la parole et d'autres fonctions supérieures. Les parties postérieures du cerveau sont occupées par le lobe occipital, situé au-dessus du cervelet ; son cortex contient des zones de sensation visuelle.

Les zones du cortex qui ne sont pas directement associées à la régulation des mouvements ou à l'analyse des informations sensorielles sont appelées cortex associatif. Dans ces zones spécialisées, des connexions associatives se forment entre différentes zones et parties du cerveau et les informations qui en proviennent sont intégrées. Le cortex associatif prend en charge des fonctions complexes telles que l’apprentissage, la mémoire, le langage et la pensée.

Structures sous-corticales.

Sous le cortex se trouvent un certain nombre de structures cérébrales importantes, ou noyaux, qui sont des ensembles de neurones. Ceux-ci incluent le thalamus, les noyaux gris centraux et l'hypothalamus. Le thalamus est le principal noyau de transmission sensorielle ; il reçoit des informations des sens et, à son tour, les transmet aux parties appropriées du cortex sensoriel. Il contient également des zones non spécifiques qui sont connectées à presque tout le cortex et assurent probablement les processus d'activation et de maintien de l'éveil et de l'attention. Les noyaux gris centraux sont un ensemble de noyaux (appelés putamen, globus pallidus et noyau caudé) qui participent à la régulation des mouvements coordonnés (leur démarrage et leur arrêt).

L'hypothalamus est une petite région située à la base du cerveau, située sous le thalamus. Riche en sang, l’hypothalamus est un centre important qui contrôle les fonctions homéostatiques de l’organisme. Il produit des substances qui régulent la synthèse et la libération des hormones hypophysaires. L'hypothalamus contient de nombreux noyaux qui remplissent des fonctions spécifiques, telles que la régulation du métabolisme de l'eau, la répartition des graisses stockées, la température corporelle, le comportement sexuel, le sommeil et l'éveil.

Tronc cérébral

situé à la base du crâne. Il relie la moelle épinière au cerveau antérieur et comprend le bulbe rachidien, le pont, le mésencéphale et le diencéphale.

À travers le mésencéphale et le diencéphale, ainsi que dans tout le tronc, se trouvent des voies motrices menant à la moelle épinière, ainsi que certaines voies sensorielles allant de la moelle épinière aux parties sus-jacentes du cerveau. Sous le mésencéphale se trouve un pont relié par des fibres nerveuses au cervelet. La partie la plus basse du tronc - la moelle allongée - passe directement dans la moelle épinière. La moelle allongée contient des centres qui régulent l'activité du cœur et de la respiration en fonction de circonstances extérieures, ainsi que le contrôle de la pression artérielle, du péristaltisme de l'estomac et des intestins.

Au niveau du tronc cérébral, les voies reliant chacun des hémisphères cérébraux au cervelet se croisent. Par conséquent, chaque hémisphère contrôle le côté opposé du corps et est relié à l’hémisphère opposé du cervelet.

Cervelet

situé sous les lobes occipitaux des hémisphères cérébraux. Par les voies du pont, il est connecté aux parties sus-jacentes du cerveau. Le cervelet régule des mouvements automatiques subtils, coordonnant l'activité de divers groupes musculaires lors de l'exécution d'actes comportementaux stéréotypés ; il contrôle également en permanence la position de la tête, du torse et des membres, c'est-à-dire participe au maintien de l’équilibre. Selon des données récentes, le cervelet joue un rôle très important dans la formation de la motricité, en aidant à mémoriser des séquences de mouvements.

Autres systèmes.

Le système limbique est un vaste réseau de zones cérébrales interconnectées qui régulent les états émotionnels et soutiennent l’apprentissage et la mémoire. Les noyaux qui forment le système limbique comprennent l'amygdale et l'hippocampe (une partie du lobe temporal), ainsi que l'hypothalamus et ce qu'on appelle les noyaux. septum transparent (situé dans les régions sous-corticales du cerveau).

La formation réticulaire est un réseau de neurones qui s'étend à travers tout le tronc cérébral jusqu'au thalamus et est en outre connecté à de vastes zones du cortex. Il participe à la régulation du sommeil et de l'éveil, maintient l'état actif du cortex et favorise la concentration de l'attention sur certains objets.

ACTIVITÉ ÉLECTRIQUE DU CERVEAU

Grâce à des électrodes placées à la surface de la tête ou insérées dans le cerveau, il est possible d'enregistrer l'activité électrique du cerveau provoquée par les décharges de ses cellules. L'enregistrement de l'activité électrique du cerveau à l'aide d'électrodes placées à la surface de la tête est appelé électroencéphalogramme (EEG). Il ne permet pas d'enregistrer la décharge d'un neurone individuel. Ce n'est que grâce à l'activité synchronisée de milliers ou de millions de neurones que des oscillations (ondes) notables apparaissent dans la courbe enregistrée.

Avec l'enregistrement continu de l'EEG, des changements cycliques sont révélés qui reflètent le niveau général d'activité de l'individu. En état d’éveil actif, l’EEG enregistre des ondes bêta non rythmiques de faible amplitude. Dans un état d'éveil détendu, les yeux fermés, les ondes alpha prédominent à une fréquence de 7 à 12 cycles par seconde. Le début du sommeil est signalé par l’apparition d’ondes lentes de forte amplitude (ondes delta). Pendant les périodes de sommeil de rêve, des ondes bêta réapparaissent sur l'EEG, et l'EEG peut donner la fausse impression que la personne est éveillée (d'où le terme « sommeil paradoxal »). Les rêves sont souvent accompagnés de mouvements oculaires rapides (avec les paupières fermées). Par conséquent, le sommeil de rêve est également appelé sommeil à mouvements oculaires rapides ( voir également RÊVE). L'EEG permet de diagnostiquer certaines maladies cérébrales, notamment l'épilepsie ( cm.ÉPILEPSIE).

Si vous enregistrez l'activité électrique du cerveau lors de l'action d'un certain stimulus (visuel, auditif ou tactile), vous pouvez alors identifier ce qu'on appelle. les potentiels évoqués sont des décharges synchrones d'un certain groupe de neurones qui se produisent en réponse à un stimulus externe spécifique. L'étude des potentiels évoqués a permis de préciser la localisation des fonctions cérébrales, notamment d'associer la fonction de la parole à certaines zones des lobes temporaux et frontaux. Cette étude permet également d'évaluer l'état des systèmes sensoriels chez les patients présentant une déficience sensorielle.

NEUROCHIMIE DU CERVEAU

Certains des neurotransmetteurs les plus importants du cerveau comprennent l'acétylcholine, la noradrénaline, la sérotonine, la dopamine, le glutamate, l'acide gamma-aminobutyrique (GABA), les endorphines et les enképhalines. En plus de ces substances bien connues, il en existe probablement un grand nombre d’autres qui fonctionnent dans le cerveau et qui n’ont pas encore été étudiées. Certains neurotransmetteurs n’agissent que dans certaines zones du cerveau. Ainsi, les endorphines et les enképhalines se trouvent uniquement dans les voies qui conduisent les impulsions douloureuses. D'autres neurotransmetteurs, comme le glutamate ou le GABA, sont plus largement distribués.

Action des neurotransmetteurs.

Comme déjà indiqué, les neurotransmetteurs, agissant sur la membrane postsynaptique, modifient sa conductivité pour les ions. Cela se produit souvent par l'activation d'un deuxième système messager dans le neurone postsynaptique, tel que l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc). L’action des neurotransmetteurs peut être modifiée par une autre classe de substances neurochimiques : les neuromodulateurs peptidiques. Libérés par la membrane présynaptique simultanément avec l'émetteur, ils ont la capacité d'améliorer ou de modifier l'effet des émetteurs sur la membrane postsynaptique.

Le système endorphine-enképhaline récemment découvert est important. Les enképhalines et les endorphines sont de petits peptides qui inhibent la conduction des impulsions douloureuses en se liant aux récepteurs du système nerveux central, y compris dans les zones supérieures du cortex. Cette famille de neurotransmetteurs supprime la perception subjective de la douleur.

Médicaments psychoactifs

– des substances qui peuvent se lier spécifiquement à certains récepteurs du cerveau et provoquer des changements de comportement. Plusieurs mécanismes de leur action ont été identifiés. Certains affectent la synthèse des neurotransmetteurs, d'autres affectent leur accumulation et leur libération par les vésicules synaptiques (par exemple, l'amphétamine provoque la libération rapide de noradrénaline). Le troisième mécanisme consiste à se lier aux récepteurs et à imiter l'action d'un neurotransmetteur naturel. Par exemple, l'effet du LSD (diéthylamide de l'acide lysergique) est attribué à sa capacité à se lier aux récepteurs de la sérotonine. Le quatrième type d’action du médicament est le blocage des récepteurs, c’est-à-dire antagonisme avec les neurotransmetteurs. Les antipsychotiques couramment utilisés, tels que les phénothiazines (par exemple, la chlorpromazine ou l'aminazine), bloquent les récepteurs de la dopamine et réduisent ainsi l'effet de la dopamine sur les neurones postsynaptiques. Enfin, le dernier mécanisme d'action courant est l'inhibition de l'inactivation des neurotransmetteurs (de nombreux pesticides interfèrent avec l'inactivation de l'acétylcholine).

On sait depuis longtemps que la morphine (un produit purifié du pavot à opium) a non seulement un effet analgésique prononcé, mais aussi la propriété de provoquer l'euphorie. C'est pourquoi il est utilisé comme médicament. L'effet de la morphine est associé à sa capacité à se lier aux récepteurs du système endorphine-enképhaline humaine ( voir également MÉDICAMENT). Ce n’est là qu’un exemple parmi tant d’autres montrant qu’une substance chimique d’origine biologique différente (en l’occurrence une plante) peut influencer le fonctionnement du cerveau des animaux et des humains en interagissant avec des systèmes de neurotransmetteurs spécifiques. Un autre exemple bien connu est le curare, qui est dérivé d’une plante tropicale et peut bloquer les récepteurs de l’acétylcholine. Les Indiens d'Amérique du Sud lubrifiaient les pointes de flèches avec du curare, utilisant son effet paralysant associé au blocage de la transmission neuromusculaire.

RECHERCHE SUR LE CERVEAU

La recherche sur le cerveau est difficile pour deux raisons principales. Premièrement, l’accès direct au cerveau, bien protégé par le crâne, n’est pas possible. Deuxièmement, les neurones du cerveau ne se régénèrent pas, toute intervention peut donc entraîner des dommages irréversibles.

Malgré ces difficultés, les recherches sur le cerveau et certaines formes de traitement (principalement la neurochirurgie) sont connues depuis l'Antiquité. Des découvertes archéologiques montrent que déjà dans l'Antiquité, l'homme pratiquait une craniotomie pour accéder au cerveau. Des recherches sur le cerveau particulièrement intensives ont été menées pendant les périodes de guerre, où diverses lésions cérébrales traumatiques ont pu être observées.

Les lésions cérébrales résultant d'une blessure au front ou d'une blessure subie en temps de paix sont une sorte d'analogue d'une expérience dans laquelle certaines zones du cerveau sont détruites. Puisqu’il s’agit de la seule forme possible d’« expérimentation » sur le cerveau humain, les expériences sur des animaux de laboratoire sont devenues une autre méthode de recherche importante. En observant les conséquences comportementales ou physiologiques d’une lésion d’une structure cérébrale particulière, on peut juger de sa fonction.

L'activité électrique du cerveau chez les animaux de laboratoire est enregistrée à l'aide d'électrodes placées à la surface de la tête ou du cerveau ou insérées dans la substance cérébrale. De cette manière, il est possible de déterminer l'activité de petits groupes de neurones ou de neurones individuels, ainsi que de détecter des changements dans les flux d'ions à travers la membrane. À l'aide d'un appareil stéréotaxique, qui permet d'insérer une électrode dans un certain point du cerveau, ses parties profondes inaccessibles sont examinées.

Une autre approche consiste à prélever de petites sections de tissu cérébral vivant, puis à le maintenir sous la forme d'une tranche placée dans un milieu nutritif, ou encore à isoler et étudier les cellules dans des cultures cellulaires. Dans le premier cas, il est possible d'étudier l'interaction des neurones, dans le second, l'activité vitale des cellules individuelles.

Lors de l'étude de l'activité électrique de neurones individuels ou de leurs groupes dans différentes zones du cerveau, l'activité initiale est généralement enregistrée en premier, puis l'effet d'une influence particulière sur la fonction cellulaire est déterminé. Une autre méthode utilise une impulsion électrique via une électrode implantée pour activer artificiellement les neurones voisins. De cette façon, vous pouvez étudier l’effet de certaines zones du cerveau sur d’autres zones du cerveau. Cette méthode de stimulation électrique s'est avérée utile dans l'étude des systèmes d'activation du tronc cérébral passant par le mésencéphale ; il est également utilisé pour tenter de comprendre comment les processus d’apprentissage et de mémoire se produisent au niveau synaptique.

Il y a déjà cent ans, il est devenu clair que les fonctions des hémisphères gauche et droit sont différentes. Le chirurgien français P. Broca, observant des patients victimes d'un accident vasculaire cérébral (accident vasculaire cérébral), a découvert que seuls les patients présentant des lésions de l'hémisphère gauche souffraient de troubles de la parole. Par la suite, les études sur la spécialisation hémisphérique se sont poursuivies en utilisant d'autres méthodes, telles que l'enregistrement EEG et les potentiels évoqués.

Ces dernières années, des technologies sophistiquées ont été utilisées pour obtenir des images (visualisation) du cerveau. Ainsi, la tomodensitométrie (TDM) a révolutionné la neurologie clinique, permettant d'obtenir des images intravitales détaillées (couche par couche) des structures cérébrales. Une autre technique d’imagerie, la tomographie par émission de positons (TEP), donne une image de l’activité métabolique du cerveau. Dans ce cas, une personne reçoit une injection d'un radio-isotope à courte durée de vie, qui s'accumule dans diverses parties du cerveau, et plus son activité métabolique est élevée. Grâce à la TEP, il a également été démontré que les fonctions de parole chez la majorité des personnes examinées étaient associées à l'hémisphère gauche. Étant donné que le cerveau fonctionne à l’aide d’un grand nombre de structures parallèles, la TEP fournit des informations sur le fonctionnement cérébral qui ne peuvent être obtenues à l’aide d’électrodes uniques.

En règle générale, les études sur le cerveau sont réalisées à l'aide d'un ensemble de méthodes. Par exemple, le neurobiologiste américain R. Sperry et ses collègues, à titre de procédure thérapeutique, ont réalisé une section du corps calleux (un faisceau d'axones reliant les deux hémisphères) chez certains patients épileptiques. Par la suite, la spécialisation des hémisphères a été étudiée chez ces patients à cerveau divisé. Il a été constaté que l'hémisphère dominant (généralement gauche) est principalement responsable de la parole et d'autres fonctions logiques et analytiques, tandis que l'hémisphère non dominant analyse les paramètres spatio-temporels de l'environnement externe. Ainsi, il s’active lorsque nous écoutons de la musique. Le modèle en mosaïque de l'activité cérébrale suggère qu'il existe de nombreuses zones spécialisées au sein du cortex et des structures sous-corticales ; l'activité simultanée de ces zones soutient le concept du cerveau en tant que dispositif informatique à traitement parallèle.

ANATOMIE COMPARATIVE

La structure cérébrale des différentes espèces de vertébrés est remarquablement similaire. Lorsqu'on les compare au niveau neuronal, il existe des similitudes évidentes dans les caractéristiques telles que les neurotransmetteurs utilisés, les fluctuations des concentrations d'ions, les types de cellules et les fonctions physiologiques. Les différences fondamentales ne se révèlent que par rapport aux invertébrés. Les neurones des invertébrés sont beaucoup plus gros ; souvent, ils sont reliés les uns aux autres non pas par des synapses chimiques, mais par des synapses électriques, que l'on trouve rarement dans le cerveau humain. Dans le système nerveux des invertébrés, certains neurotransmetteurs sont détectés qui ne sont pas caractéristiques des vertébrés.