Влияние никотина на мозг — Красноярский краевой наркологический диспансер №1
Механизм развития никотиновой зависимости
Обычно, пристрастие к табаку начинается в подростковом возрасте и принимается за некое баловство. Однако это пагубная привычка очень быстро перерастает в зависимость. Сначала, конечно, психологическую, так как для любого курильщика процесс курения становится методом общения с другими людьми, средством для того, чтобы отвлечься, сосредоточиться и т.д. У большинства зависимых людей есть привязка курения к разным ситуациям — будь то перерыв на работе, пробуждение с чашечкой кофе и сигаретой, ожидание транспорта, встреча и отдых с друзьями, волнение перед различными событиями. Курение становится мощным ритуалом, сформированным годами, разрушить который бывает очень и очень непросто (сразу же поясню, что это самообман и самовнушение, с таким же успехом достаточно пройтись 5 кругов вокруг дома), а затем и в физическую.
У людей не срабатывает функция самозащиты, которая должна предостерегать нас от всего, что может навредить, ведь прямого и быстрого негативного влияния на организм, субъективно, нет. И уж тем более, никто сразу не задумывается о влиянии никотина на мозг. Однако, оно очень велико.
Формирование физической зависимости от табака происходит при участии центральной нервной системы. Основное вещество, которое передает импульсы между ядрами и клетками ЦНС — нейромедиатор дофамин. Если высвобождается много дофамина, человек испытывает удовольствие, а при падении количества дофамина он ощущает абстинентные симптомы. Через 7-10 секунд курения, никотин попадает в головной мозг. После первичного потребления никотин повышает дофаминовую передачу, давая приятные ощущения и вызывая привыкание. Регулярное курение меняет комплекс передачи дофамина, никотин становится частью этого комплекса, то есть без данного вещества передача дофамина не будет нормальной. Возникает сильная тяга к курению, или никотиновая зависимость.
Влияние никотина на мозг
Сам никотин, согласно единому мнению ученых, является нервным ядом. В небольших дозах он, оставаясь опасным и токсическим веществом, повышает возбудимость. Но это не значит, что никотин можно расценивать как стимулятор. Его воздействие сбивает естественные ритмы работы многих органов. Прилив сил, который наступает сразу после курения, связан с тем, что сначала сосуды, обеспечивающие кровью мозг, расширяются. Но очень быстро наступает обратный процесс.
Никотин оказывает спазмирующее действие на сосуды головного мозга, что грозит постоянными головными болями. Кроме того, никотин может влиять на метаболизм холестерина, отложение которого приводит к тому, что сосуды поражаются атерокслеротическими бляшками.
Именно сужение кровеносных сосудов можно назвать главным губительным фактором влияния этой привычки на кровообращение в мозге. Сужение сосудов влечет за собой недостаток поступающей крови, из-за чего возникает кислородное голодание.
Как следствие этого происходит отмирание нервных клеток.
Курение также является одним из главных источников риска разных типов инсульта. Из-за нарушения работы кровеносной системы есть опасность блокировки сосудов головного мозга. Ведь из-за курения сосуды стали уже, поэтому тромбам сложнее пройти по их каналам. Есть риск и другого типа инсульта, при котором поражаются сами сосуды. А следствием этого является обширное и часто — смертельное кровоизлияние. Инсульт является одной из самых частых причин смертности, среди других болезней кровеносной системы уступая только инфаркту миокарда.
У человека, который зависим от сигарет, может отмечаться снижение различных функций головного мозга. Европейское исследование на 9 тыс. испытуемых показало, что у курящих людей со стажем в 5 раз быстрее происходит потеря когнитивных способностей: ухудшается память, становится сложнее концентрировать внимание, мыслительные процессы замедляются, человек дольше включается в процесс работы и т.
п.
При длительном отсутствии никотина в организме, человек становится крайне раздражительным, нервным, фон настроения становится очень сниженным.
Тест на степень зависимости от курения (разработан Карлом Фагестремом)
1. Как скоро вы тянетесь за сигаретой, после того как проснетесь?
1. в течении первых 5 минут (3)
2. через 6 – 30 минут (2)
3. через 31 – 60 минут (1)
4. более, чем через 60 минут (0)
2. Тяжело ли вам воздержаться от курения в тех местах, где оно запрещено?
1. Да (1)
2. Нет (0)
3. От какой сигареты вам было бы тяжелее всего воздержаться?
1. От утренней (1)
2. От последующей (0)
4. Сколько сигарет в день вы выкуриваете?
1. До 10 (0)
2. От 11 до 20 (1)
3. От 21 до 30 (2)
4. Более 30 (3)
5. Вы курите чаще в первые часы после пробуждения, чем в течение остальной части дня?
1. Утром (1)
2.
На протяжении дня (2)
6. Курите ли вы во время болезни, когда должны придерживаться постельного режима?
1. Да (1)
2. Нет (0)
Интерпретация результатов теста
Максимальная сумма баллов — 10.
Степень зависимости:
- 0-2 балла: Очень низкая
- 3-4 балла: Низкая
- 5 баллов: Средняя
- 6-7 баллов: Высокая
- 8-10 баллов: Очень высокая
Рекомендации:
От 0 до 3 баллов. При решении прекратить курение основное внимание должно быть уделено психологическим факторам.
4-5 баллов. Желательно использование препаратов замещения никотина.
6-10 баллов. Резкий отказ от курения может вызвать неприятные ощущения в организме. Справиться с ними помогут препараты замещения никотина.
Каждый, кто осознал, что здоровье нужно беречь(ведь оно самое ценное в нашей жизни, его не купишь ни за какие деньги) и хочет избавиться от этой зависимости может обратиться в консультативный телефонный центр помощи в отказе от потребления табака, позвонив по бесплатному номеру
ru, указав свой номер телефона.36 странных и интересных фактов о человеческом мозге
Каждый день исследователи узнают что-то новое о том, как работает мозг. Сфера нейробиологии все еще находится в зачаточном состоянии, но быстро развивается, превращая вчерашние мозговые факты в сегодняшние мозговые мифы.
Наш мозг позволяет нам думать, создавать и чувствовать. И получать, хранить и извлекать воспоминания. Для того чтобы углубиться в ваш разум, мы собрали некоторые самые интересные факты о мозге, подкрепленные наукой. Некоторые заставят вас остановиться и подумать, а некоторые наполнят вас благоговением. Здесь мы начинаем …
1. Ваш мозг делает творческую работу лучше, когда вы устали. Это может звучать безумно, но на самом деле имеет смысл, когда вы смотрите на причину этого.
Если вы пытаетесь сделать какую-то инновационную работу, вам на самом деле повезет больше, когда ваш мозг не функционирует эффективно или когда вы более устали.
В этом случае ваш мозг не способен отфильтровать отвлечения и сосредоточиться на конкретной задаче. Это также должно помнить связи между понятиями и идеями.
Это хорошо, когда речь заходит об инновационной работе, поскольку такая работа требует от нас налаживания новых связей, открытости для новых идей и мышления по-новому. Поэтому усталый мозг гораздо полезнее для нас при работе над творческими проектами. Это одна из причин, по которой прекрасные идеи застряли в душе после долгого беспокойного дня.
2. Ваш мозг в любви: Исследователь Хелен Фишер провела свою академическую жизнь, пытаясь выяснить, что происходит в мозгах тех, кто страстно влюблен. Она обнаружила, что, когда они фокусируются на объекте своей привязанности, начинает светиться целый ряд частей мозга.
Она обнаружила, что хвостатый (часть примитивного мозга рептилий) очень активен у этих влюбленных людей. Загораются участки мозга, связанные с продукцией дофамина и норэпинефрина. Оба химических связаны с волнением и приятной деятельностью.
Вот почему влюбленные говорят всю ночь или гуляют до рассвета, меняют работу или образ жизни, даже умирают друг за друга.
3. Стресс может изменить размер вашего мозга: некоторые исследования показали признаки уменьшения размера мозга из-за стресса. Довольно страшно думать, что длительный стресс может повлиять на наш мозг в долгосрочной перспективе.
Исследование показало, что у крыс, которые подвергались хроническому стрессу, гиппокампы (неотъемлемая часть формирования памяти) в их мозге фактически сокращались.
Другое исследование было проведено на обезьянах, которые были удалены от своих матерей и о которых заботились их сверстники в течение 6 месяцев. Области их мозга, связанные со стрессом, все еще были увеличены, даже после того, как они находились в нормальных социальных условиях в течение нескольких месяцев.
4. Части мозга: если вы разрезаете мозг человека посередине, у вас остаются два полушария коры головного мозга.
Каждое полушарие содержит 4 доли: лобную, височную, теменную и затылочную доли. Они специализируются на выполнении определенных действий, например, лобная доля помогает вам принять решение, а затылочная доля специализируется на зрении. Более того, в мозгу есть более глубокие структуры, такие как лимбическая система, что имеет решающее значение для долговременной памяти.
5. Для мозга невозможно многозадачность: большинство людей думают, что они могут выполнять две или более задач одновременно, но оказывается, что многозадачность на самом деле невозможна для человеческого разума. То, что мы делаем, называется переключением контекста — быстрое переключение между различными действиями, а не выполнение их одновременно.
6. Сон улучшает работу мозга: мы все знаем, насколько важен сон для нашего мозга, но как насчет сна? Череда коротких вспышек сна действительно полезна, и они могут повысить производительность мозга. Это помогает улучшить силу памяти и делает обучение лучше.
Согласно последним исследованиям, правая сторона мозга гораздо более активна во время дремоты, чем левая. Хотя 95% населения являются правшами, причем левая сторона их мозга является наиболее доминирующей, правая сторона всегда является более активным полушарием во время сна.
Таким образом, в то время как левая сторона мозга отнимает некоторое время, правая сторона очищает ваши временные области хранения, помещая некоторую информацию в долговременное хранилище, укрепляя ваши воспоминания от дня.
7. Трепанация: это старое хирургическое вмешательство, при котором в человеческий череп просверливают или скребут отверстие, чтобы лечить болезненную головную боль, болезнь мозга или выпустить «злой дух» из головы. Инструмент, называемый трепаном , используется для вырезания круглой части кости черепа, и этот процесс чрезвычайно болезненный.
8. У мозга есть центр удовольствия: он позволяет нам узнать, когда что-то доставляет удовольствие, и усиливает желание снова выполнить то же самое приятное действие.
Это известно как схема вознаграждения, которая включает в себя все виды удовольствий, от секса до смеха и конкретных видов употребления наркотиков.
9. Интроверсия и экстраверсия являются результатом разной проводки в мозге: существует разница в мозгах интровертов и экстравертов. Разница заключается в том, как они обрабатывают стимулы. Стимуляция, поступающая в наш мозг, обрабатывается по-разному в зависимости от личности. Для интровертов стимулы проходят длинный и сложный путь в областях мозга, связанных с планированием, запоминанием и решением проблем.
С другой стороны, для экстравертов путь намного короче. Он проходит через область, где происходит обработка вкуса, осязания, визуального и слухового восприятия. Более того, различие в системе допамина в мозгу экстраверта подталкивает их к поиску новизны, риску, наслаждению незнакомыми или удивительными ситуациями больше, чем другие.
10. Заставьте свой мозг думать, что время идет медленно: вы можете заставить свой мозг думать, что время движется медленнее, делая новые вещи.
Когда мы получаем большое количество новой информации, нашему мозгу требуется время, чтобы все это обработать. Чем дольше длится эта обработка, тем дольше ощущается этот период времени. Например, опасная для жизни или случайная заболеваемость заставляет нас действительно уделять внимание, поэтому мы запоминаем время дольше, потому что записываем больше опыта.
С другой стороны, если мозгу нечего обрабатывать, кажется, что время движется быстрее. То же самое время на самом деле будет казаться короче, чем в противном случае. Обычно это происходит, когда вы берете много знакомой информации, потому что вы обрабатывали ее раньше.
11. Извилины делают нас умными: поверхность человеческого мозга извилистая из-за глубоких трещин, гребней, называемых извилинами, более мелких бороздок, называемых бороздками. Эта поверхность известна как кора головного мозга и содержит около 100 миллиардов нервных клеток. Согнутая извилистая поверхность позволяет мозгу упаковываться в большей площади, и, таким образом, обрабатывать больше энергии.
12. Запах шоколада делает мозговые волны буйными: запах шоколада усиливает тета-мозговые волны, что вызывает расслабление. Он также усиливает альфа- и бета-волновую активность — альфа чаще всего наблюдается у расслабленного, но бодрствующего взрослого, тогда как бета наблюдается, когда люди делают что-то вроде умственной арифметики.
13. Все клетки головного мозга не похожи друг на друга: хотя в головном мозге насчитывается 10 000 специфических типов нейронов, обычно существует три общих типа нейронов: сенсорные нейроны для передачи сенсорной информации, моторные нейроны для передачи моторной информации и интернейроны для передачи информации между разные типы нейронов.
14. Большинство клеток мозга не являются нейронами: нейроны составляют только 10 процентов наших мозговых клеток. Остальные 90 процентов, на которые приходится половина веса мозга, называются Гила (в переводе с греческого означает «клей»). Роль этих невоспетых клеток варьируется от зачистки избыточных нейротрансмиттеров до обеспечения иммунной защиты до фактического стимулирования и модуляции роста и функционирования синапсов (связи между нейронами).
15. Новые мозговые связи создаются каждый раз, когда вы формируете память. В человеческом мозге триллионы синапсов, образующих гибкую и сложную сеть, которая позволяет нам вести себя, чувствовать и думать. Ухудшение синапсов из-за нейротоксинов или заболеваний связано с когнитивными проблемами, изменением настроения и потерей памяти.
16. Мозг никогда не перестает меняться: исследование 2007 года на примере пациента с инсультом показывает, что взрослый мозг может быть способен создавать новые нервные пути, как и у детей. Зрительный центр взрослого мозга может распознавать себя нервно, преодолевая поврежденные пути и приводя к улучшению зрительного восприятия. Более того, исследования в области медитации показали, что энергичные умственные тренировки могут изменить как структуру, так и функцию мозга.
17. Мужской и женский мозг схожи: хотя мужские и женские гормоны влияют на развитие мозга по-разному, и исследования изображений обнаружили разницу в том, как мужчины и женщины чувствуют боль, справляются со стрессом и принимают социальные решения, степень, в которой эти различия являются генетическими или сформированными опытом, неизвестна.
Исследование, опубликованное в Психологическом бюллетене (январь 2010 года), проанализировало около полумиллиона девочек и мальчиков из 69 стран и не обнаружило общего разрыва в математических способностях.
18. Люди, которые совершают ошибки, более симпатичны: согласно эффекту Пратфолла, воспринимаемая привлекательность человека увеличивается или уменьшается после того, как он совершает ошибку. По сути, те, кто никогда не делают ошибок, воспринимаются как менее привлекательные и симпатичные, чем те, кто совершает случайные ошибки.
19. Средний мозг взрослого человека весит от 1,2 кг до 1,4 кг , или около 2% веса тела, с объемом около 1130 см куб у женщин и 1260 см куб у мужчин. Из этого, сухой вес составляет 60% жира, что делает ваш мозг самым жирным органом. Около 80% содержимого вашего черепа составляет мозг, а остальное — жидкость, которая буферизует нервную ткань, и спинномозговая жидкость. Если бы вы смешали всю эту мозговую жидкость и кровь, это составило бы около 1,7 литра.
20. Полтора часа потливости могут временно уменьшить мозг на год старения. Час с половиной минут потоотделения могут временно сжать мозг так же сильно, как год старения. Исследователи из Института психиатрии Королевского колледжа Лондона изучали мозг подростков после 90 минут езды на велосипеде. Они обнаружили, что чрезмерно одетые велосипедисты потеряли около 1 кг пота, а их мозговая ткань уменьшилась. Более того, только 5 минут без кислорода могут привести к повреждению мозга.
21. Человеческий мозг не твердый: он мягкий и мягкий, похожий на мягкий желатин, и он очень хрупкий. Когда хирурги выполняют гемисферэктомию (процедура используется для лечения различных судорожных расстройств), они удаляют / отключают половину мозга, чтобы остановить судороги.
22. Емкость для хранения мозга. Мозг содержит около 1 миллиарда нейронов, и каждый нейрон образует около 1000 соединений с другими нейронами. Они объединяются так, что каждый из них помогает со многими воспоминаниями одновременно, экспоненциально увеличивая объем памяти мозга до 2,5 петабайт (если быть точным).
Это означает, что ваш мозг может хранить 3 миллиона часов телешоу. Вам придется оставить телевизор включенным более чем на 300 лет, чтобы использовать все это хранилище.
23. Память — это больше деятельность, чем место: определенная память деконструируется и распределяется в разных частях нашего мозга. Когда вы вспоминаете это, оно восстанавливается из отдельных фрагментов.
24. Мозговая сила: Человеческий мозг требует 20% от нашей скорости метаболизма в покое ( RMR ) — общее количество энергии тела расходуется за один день бездействия. Если средняя скорость метаболизма в состоянии покоя составляет 1300 калорий, то мозг поглощает 260 из этих калорий только для того, чтобы навести порядок.
1300 ккал в сутки = 54,16 ккал в час
15.04 ккал в час = 15.04 грамм калорий в секунду = 62.93 джоулей в секунду
62,93 джоулей в секунду = 63 Вт (приблизительно)
20 процентов от 63 Вт = 12,6 Вт
Это означает, что ваш мозг вырабатывает около 12 Вт электроэнергии.
Это может увеличиться до 25 Вт, если ваш мозг работает над какой-то интенсивной / сложной задачей. Этого достаточно для питания светодиодной лампы низкой мощности.
25. Клетки мозга каннибализируют себя: когда вы не едите, вызывающие чувство голода нейроны в мозге начинают поедать кусочки себя. Этот акт самоуничтожения вызывает сигнал голода, чтобы побудить к еде. Это объясняет, почему так сложно придерживаться диеты.
26. Мы используем 100% нашего мозга. Многие люди, включая Альберта Эйнштейна, ошибочно приписывают, что мы используем только 10% нашего мозга. Правда в том, что мы используем практически каждую часть мозга, и большинство частей остаются активными все время (включая время сна). Большинство клеток используются для контроля бессознательных действий, таких как сердечный ритм, сновидения и т. д.
Кроме того, не существует такого понятия, как правое полушарие или левое полушарие. Мы не правы или левые? Мы «весь мозг».
27. Алкоголь влияет на память: алкоголь в первую очередь нарушает способность образовывать новые длинные воспоминания. С увеличением количества потребляемого алкоголя увеличивается и степень ухудшения памяти. Если вы пили и не помните, что случилось прошлой ночью, это не потому, что вы забыли. Алкоголь в теле сделал ваш мозг неспособным формировать воспоминания.
28. Резервный мозг: мозг в твоей голове — не единственный мозг. В вашем желудке есть «вторичный мозг», который влияет на ваше настроение, то, что вы едите, виды заболеваний, которые вы получаете, а также решение, которое вы принимаете. Он содержит 100 000 нейронов, а кишечные бактерии ответственны за создание более 30 нейротрансмиттеров, включая серотонин «счастливая молекула».
29. История мозга Альберта Эйнштейна. Перед смертью Эйнштейн попросил полностью кремировать его тело. Но Томас Харви, патолог Принстонского университета, удалил свой мозг во время аутопсии и держал его в банке в подвале в течение 40 лет.
Он разрезал мозг на кусочки и отправил разным ученым для разных исследований. В 1999 году они обнаружили, что мозг Эйнштейна имел необычные складки на теменной доле, часть мозга, связанная с математическими и пространственными способностями. Кроме того, определенные части его мозга имели больше глиальных клеток по отношению к нейронам.
30. Мозг растет с невероятной скоростью во время развития — 250 000 нейронов добавляются каждую минуту. К возрасту 2 года мозг составляет около 80% от взрослого размера.
31. Мозговая информация распространяется с разной скоростью внутри различных типов нервных клеток. Эти сигналы могут перемещаться так же медленно, как около 1,5 км в час или так же быстро, как около 430 км в час. Кроме того, нервные клетки могут передавать 1000 нервных импульсов в секунду.
32. 4-му самому мощному суперкомпьютеру в мире (разработанному Японией) потребовалось 40 минут, чтобы имитировать всего одну секунду активности человеческого мозга.
Компьютер имеет 705 024 процессорных ядра и 1,4 миллиона ГБ оперативной памяти. В настоящее время не существует компьютера, который мог бы выполнять симуляцию деятельности органа в режиме реального времени, но Intel заявила, что намерена запустить такую машину к 2019 году.
33. По данным Всемирной организации здравоохранения, длительное использование мобильного телефона значительно увеличивает риск опухолей головного мозга. Тем не менее баланс современных научных данных свидетельствует о том, что воздействие радиоволн ниже уровней, установленных в международных руководствах, не вызывает проблем со здоровьем для населения в целом.
34. Человеческий мозг также является радиопередатчиком, который посылает измеряемую электрическую волну. Фактически, он продолжает посылать эти сигналы в течение 37 часов после смерти.
35. Хотя в вашем мозгу обрабатываются любые виды боли, в вашем мозгу нет болевых рецепторов и он не чувствует боли.
Это просто инструмент, который мы используем, чтобы обнаружить боль. Это объясняет, как можно проводить операции на головном мозге, когда пациент бодрствует без дискомфорта или боли.
36. Средний мозг генерирует от 25 000 до 50 000 мыслей в день. Подсчитано, что у большинства людей 70% этих мыслей являются отрицательными. Кроме того, более 100 000 химических реакций происходят в вашем мозгу каждую секунду.
Метки
МозгО мозге — CogniFit («КогниФит»)
Что такое мозг?
Мозг представляет собой сложный орган , расположенный внутри черепа и управляющий деятельностью нашей нервной системы. Это часть центральной нервной системы (ЦНС). Он расположен в передней и верхней части черепной полости и присутствует во всех позвонках. Он плавает в черепе в прозрачной жидкости, называемой спинномозговой жидкостью, которая защищает его как физически, так и иммунологически.
Является ли мозг мышцей? Хотя обычно говорят, что его следует тренировать и тренировать как мышцу, чтобы предотвратить атрофию, на самом деле мы должны ясно понимать, что мозг не является мышцей .
Он состоит не из миоцитов, как наши мышцы, а из миллионов нейронов , которые соединены между собой аксонами и дендритами. Они регулируют каждую из наших функций мозга и тела. От дыхания, еды или бега до способности рассуждать, влюбляться, спорить и т. д.
Что делает наш мозг? Функции мозга
Как фундаментальную часть ЦНС, мозг можно определить как «менеджер», который контролирует и регулирует большинство функций мозга и тела . От жизненно важных функций мозга, таких как дыхание, до других функций, таких как голод или жажда, и, наконец, до высших функций, таких как рассуждение, внимание и память (Corbetta & Shulman, 2002). Он отвечает за обеспечение выполнения всех этих сознательных и подсознательных функций.
Все, что происходит в нашей жизни, когда мы бодрствуем или спим, будь то дыхание, глотание, зрение, слух, прикосновение, чтение или письмо, пение или танец, мысли вслух или разговоры вслух, любовь или ненависть, планирование или действовать спонтанно и т.
д. благодаря нашему мозгу. Чтобы поместить его в список, некоторые из функций:
- Контроль жизненно важных функций: Например, контроль температуры тела, кровяного давления, частоты сердечных сокращений, дыхания, сна, еды и т. д.
- Получение, обработка, интеграция и интерпретация всей информации, которую мы получаем через наши органы чувств: Зрение, слух, вкус, осязание, обоняние.
- Контроль движений и наша осанка: ходьба, бег, разговор, стояние.
- Отвечает за наши эмоций и поведения .
- Это позволяет нам думать , рассуждать, чувствовать, быть и т. д.
- Управление превосходными когнитивными навыками : Память, обучение, восприятие, исполнительные функции и т. д. (Miller, 2000; Miller & Cohen, 2001 )
«Мужчины должны знать, что ни от чего другого, кроме как от мозга, исходят радости, наслаждения, смех и игры, а также печали, печали, уныние и плач.
И этим особым образом мы приобретаем мудрость и знание , и видеть, и слышать, и знать, что грязно и что прекрасно, что плохо и что хорошо, что сладко, а что безвкусно… И тем же органом мы сходим с ума и бредим, и страхи и ужасы овладевают нас… Все это мы выносим от мозга, когда он нездоров… Я придерживаюсь мнения, что мозг обладает величайшей силой в человеке» Гиппократ (IV до н. э.) О священной болезни.
Гиппократ знал это тогда, человеческий мозг — одно из самых сложных, загадочных и в то же время совершенных творений во вселенной . Благодаря технологическим достижениям в области нейровизуализации, медицины, биологии, психологии и неврологии мы смогли раскрыть великие тайны анатомии и того, как мы функционируем. Однако до сих пор остается много вопросов, оставшихся без ответа.
Части головного мозга
Все позвоночные (животные с костями) имеют мозг, хотя его размер, форма и некоторые характеристики могут сильно различаться у разных видов.
Ниже представлен человеческий мозг, который состоит из следующих частей:
- Головной мозг , состоящий из коры головного мозга (полушария и доли головного мозга). Кора головного мозга делится на различные области: лобная доля (А), теменная доля (В), поясная кора (С) , затылочная доля (D), височная доля и островковая кора (эти две области скрыты на изображении). Кроме того, эти доли делятся пополам на два полушария: правое и левое. Подкорковые структуры относятся к структурам под корой головного мозга, таким как мозолистое тело (1), соединяющее два полушария, таламус (2), базальные ганглии, миндалевидное тело, гиппокамп и сосцевидное тело (6). Он отвечает за интеграцию всей информации, собранной нашими органами чувств, и организацию реакции. Он контролирует моторные, эмоциональные и все высшие когнитивные функции: рассуждение, эмоциональное выражение, память (Сквайр, 19 лет).92), обучение и т. д.
- Мозжечок (10): Это второй по величине орган головного мозга, который в основном участвует в управлении позой и движением.
- Гипоталамус (4), гипофиз (5) и шишковидная железа (11) отвечает за висцеральные функции, такие как регулирование температуры тела и основные виды поведения, такие как прием пищи, сексуальная реакция, удовольствие, агрессия и т. д. Шишковидная железа железа играет важную роль в синхронизации высвобождения гормона мелатонина, участвующего в регуляции циклов сна/бодрствования, который координируется с перекрестом зрительных нервов (3).
- Ствол головного мозга : состоит из спинного мозга (9), моста (8) и среднего мозга (7). Ствол мозга контролирует автоматические функции, такие как кровяное давление и сердцебиение, лимбические движения и внутренние функции, такие как пищеварение или мочеиспускание.
Характеристики человеческого мозга
Сколько весит человеческий мозг? Насколько оно большое? Сколько у нас нейронов?
- Кора головного мозга человека является одной из наиболее развитых и сложных среди всех видов животных. Он не только больше, но и сворачивается и загибается на себя, образуя бороздки и складки, которые придают ему характерный морщинистый вид.
- Головной мозг человека весит около 1,4–1,5 кг (3,3 фунта) и имеет объем около 1130 куб. см (69 куб. дюймов) у женщин и 1260 куб. см (77 куб. дюймов) у мужчин.
- Он покрыт мембранами, называемыми мозговыми оболочками, которые защищают череп при ударе.
- Для еще большей защиты мозг «плавает» в спинномозговой жидкости.
- Подсчитано, что он состоит из более чем 100 миллиардов нервных клеток, в основном глиальных клеток и нейронов.
Он не только больше, но и сворачивается и загибается на себя, образуя бороздки и складки, которые придают ему характерный морщинистый вид.НЕЙРОНЫ: Клетки, специализирующиеся на получении, обработке и передаче информации на межклеточном и внутриклеточном уровнях. Это делается с помощью электрохимических сигналов (нервных импульсов), называемых потенциалом действия. Структурно нейроны имеют те же цитоплазматические элементы и ту же генетическую информацию, что и остальные клетки организма. Нейроны состоят из трех частей:
- Тело клетки или сома : основная часть клетки, которая содержит ядро (с ДНК), эндоплазматический ретикулум и рибосомы (производят белки) и митохондрии (вырабатывают энергию). В соме происходит большинство метаболических функций клетки. Если сома умирает, клетка умирает.
- Аксоны : отростки, отходящие от клеточной сомы. Это тип «кабеля», который имеет на конце концевые кнопки (варикозы), являющиеся точками синаптических контактов, по которым передаются нервные импульсы (пресинаптический элемент). Длина аксонов может варьироваться от нейрона к нейрону: есть очень короткие (менее 1 мм) и очень длинные (более метра, которые обычно представляют собой периферические нервы, такие как двигательные нейроны). Некоторые аксоны (особенно двигательные и сенсорные нейроны) покрыты слоем миелина, который ускоряет их и облегчает передачу информации. Чем больше миелина в аксоне, тем сильнее он прибудет к импульсному нерву. Нейроны с наибольшим количеством миелина — это периферические нейроны (сенсорные и двигательные), по которым информация должна распространяться дальше всего.
- Дендриты : некоторые нервные окончания, отходящие от клеточной сомы, которые разветвляются в форме дерева. Дендриты составляют основной компонент для приема информации (постсинаптический элемент), и именно они обеспечивают связь между двумя нейронами.
В соме происходит большинство метаболических функций клетки. Если сома умирает, клетка умирает.
Дендриты составляют основной компонент для приема информации (постсинаптический элемент), и именно они обеспечивают связь между двумя нейронами.ГЛИАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ: Наиболее распространенный тип клеток ЦНС. Они обладают способностью делиться во взрослом мозге (нейрогенез), и их присутствие необходимо для правильного функционирования мозга. Эти клетки составляют структурную опору нейронов, покрывают миелином аксоны для лучшей синаптической передачи (шванновские клетки), играют роль в питании клетки, участвуют в механизмах регенерации и репарации нервов, в механизмах иммунизации, поддержания гематоэнцефалический барьер и др. Различают различные типы глиальных клеток, среди которых астроциты, олигодендроциты, микроглия. В периферической нервной системе шванновские клетки, сателлитные клетки и макрофаги.
Как работает мозг?
Он работает путем передачи информации между нейронами (или другими рецепторными или эффекторными клетками) посредством электрохимических импульсов.
Эта передача информации производится во время синапса. Во время синапса нейроны и клетки соединяются и обмениваются химическими зарядами, электрическими импульсами и нейротрансмиттерами, которые отвечают за активацию или торможение действия другой клетки. Концевые кнопки аксона представляют собой пресинаптические элементы нейронной связи, посредством которых нейрон устанавливает связь с дендритами, сомой или даже с другим аксоном.
Вся эта передача информации нейронами происходит всего за миллисекунды. Координируются сотни связей, которые позволяют нам воспринимать, понимать и реагировать соответствующим образом. Мы получаем тысячи входных данных и генерируем тысячи выходных за считанные секунды, и все работает с точностью швейцарских часов.
Как развивается человеческий мозг?
Развитие человеческого мозга начинается в эмбриональной стадии и заканчивается в молодости . Всего через 4 недели после зачатия у него начинает формироваться нервная трубка, которая играет ключевую роль в развитии нервной системы.
Головокружительный процесс начинается после того, где начинаются процессы пролиферации, миграции и дифференцировки клеток, где будет происходить формирование и развитие головного мозга. Нейроны образуются в нервной трубке и позже мигрируют, образуя важные ее части. Наконец, они дифференцированы и специализируются на функциях, которые они будут выполнять.
Подсчитано, что на пренатальной стадии может производиться до 250 000 клеток в минуту. На самом деле головной мозг ребенка при рождении уже имеет все нервные клетки, которые ему понадобятся, но их еще предстоит соединить. В течение первых двух лет эти связи начинают формироваться опосредованно генетическим компонентом, но главным образом путем взаимодействия со средой и полученными ими раздражителями. Процессы миленизации (процесс, при котором нервные волокна покрываются изолирующим слоем жира, передающим информацию) позволяют сделать это быстрее, и они отвечают за увеличение размера головного мозга.
От 0 до 12 месяцев : У младенцев не развит спинной мозг, поэтому они реагируют только на рефлекторные стимулы и основные функции выживания, такие как сон, еда или плач.
По мере того, как они будут относиться к окружающей среде, будут созданы новые связи, и они быстро научатся таким вещам, как направление взгляда, повторение звуков, понимание языка и т. д.
В 3 года : это уже почти 80% его взрослых размеров, а лимбическая система и кора головного мозга достаточно развиты. Это позволяет детям выражать себя и распознавать эмоции, играть, начинать считать и говорить. Вот почему считается, что в этом возрасте он обладает максимальной пластичностью, или нейропластичностью, когда даже поврежденная область восстанавливает свои функции (поскольку она еще не полностью специализирована).
Он не перестает развиваться до наступления юности : Дольше всего созревает область лобных долей, которые специализируются на поведении, рассуждениях, решении проблем и т. д.
Однако, даже когда его созревание заканчивается в юности, он продолжает свои процессы нейрогенеза (создание новых нейронов), и они могут создавать новые связи посредством обучения и подкрепления.
Это основа нейропластичности.
Можно ли тренировать и улучшать мозг? Как CogniFit помогает
Благодаря нейропластичности и способности нашего мозга создавать новые связи и укреплять старые, мы можем улучшить свои когнитивные способности.
Ссылки
Корбетта, М. и Шульман, Г. Л. (2002). Контроль целенаправленного и стимулированного внимания в головном мозге. Nat Rev Neurosci, 3 (3), 201-215.
Миллер, Э. К. (2000). Префронтальная кора и когнитивный контроль. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.
Миллер, Э.К. и Коэн, Дж.Д. (2001). Интегративная теория функции префронтальной коры. Annu Rev Neurosci, 24, 167–202.
Сквайр, Л.Р. (1992) Память и гиппокамп: синтез результатов исследований крыс, обезьян и людей. Psychol Rev, 99, стр. 195-231.
Почему человеческий мозг настолько эффективен?
Мозг сложен; у людей он состоит примерно из 100 миллиардов нейронов, образующих порядка 100 триллионов соединений. Его часто сравнивают с другой сложной системой, обладающей огромной способностью решать проблемы: цифровым компьютером.
И мозг, и компьютер содержат большое количество элементарных единиц — соответственно нейронов и транзисторов, — которые соединены в сложные схемы для обработки информации, передаваемой электрическими сигналами. На глобальном уровне архитектуры мозга и компьютера похожи друг на друга, состоящие в основном из отдельных цепей для ввода, вывода, центральной обработки и памяти.
Что лучше решает проблемы — мозг или компьютер? Учитывая стремительное развитие компьютерных технологий в последние десятилетия, можно подумать, что у компьютера есть преимущество. Действительно, компьютеры были построены и запрограммированы, чтобы побеждать мастеров-людей в сложных играх, таких как шахматы в 1990-х годах и недавно Го, а также в конкурсах энциклопедических знаний, таких как телешоу Jeopardy! Однако на момент написания этой книги люди побеждают компьютеры в выполнении многочисленных задач реального мира — от идентификации велосипеда или конкретного пешехода на многолюдной городской улице до попытки взять чашку чая и плавно поднести ее к губам, не говоря уже о концептуализация и творчество.
Так почему компьютер хорошо справляется с одними задачами, а мозг лучше справляется с другими? Сравнение компьютера и мозга было поучительным как для компьютерных инженеров, так и для нейробиологов. Это сравнение началось на заре современной компьютерной эры в небольшой, но глубокой книге под названием «Компьютер и мозг » Джона фон Неймана, эрудита, который в 1940-х годах первым разработал компьютерную архитектуру, которая до сих пор является основой большинства современных компьютеров сегодня. 2 Давайте посмотрим на некоторые из этих сравнений в цифрах (Таблица 1).
Компьютер имеет огромные преимущества перед мозгом в скорости выполнения основных операций. 3 В настоящее время персональные компьютеры могут выполнять элементарные арифметические операции, такие как сложение, со скоростью 10 миллиардов операций в секунду. Мы можем оценить скорость элементарных операций в мозгу по элементарным процессам, посредством которых нейроны передают информацию и общаются друг с другом.
Компьютер также имеет огромные преимущества перед мозгом в точности выполнения основных операций.
Компьютер может представлять количества (числа) с любой желаемой точностью в соответствии с битами (двоичными цифрами или 0 и 1), присвоенными каждому числу. Например, 32-битное число имеет точность 1 из 232 или 4,2 миллиарда. Эмпирические данные свидетельствуют о том, что большинство величин в нервной системе (например, частота возбуждения нейронов, которая часто используется для представления интенсивности стимулов) имеют изменчивость в несколько процентов из-за биологического шума или точность 1 к 100 при лучшее, что в миллионы раз хуже компьютера. 5
Профессиональный теннисист может отслеживать траекторию мяча, подаваемого на скорости до 160 миль в час.
Однако расчеты, выполняемые мозгом, не являются ни медленными, ни неточными. Например, профессиональный теннисист может проследить траекторию движения теннисного мяча после того, как мяч будет подан со скоростью 160 миль в час, переместиться в оптимальное место на корте, расположить руку и взмахнуть ракеткой в нужное положение.
вернуть мяч на площадку соперника за несколько сотен миллисекунд. Более того, мозг может выполнять все эти задачи (с помощью управляемого им тела) с энергопотреблением примерно в десять раз меньшим, чем персональный компьютер. Как мозг достигает этого? Важным различием между компьютером и мозгом является способ обработки информации в каждой системе. Компьютерные задачи выполняются в основном последовательно. Это видно по тому, как инженеры программируют компьютеры, создавая последовательный поток инструкций. Для этого последовательного каскада операций необходима высокая точность на каждом этапе, поскольку ошибки накапливаются и усиливаются на последовательных этапах. Мозг также использует последовательные шаги для обработки информации. В примере с возвращением в теннис информация поступает от глаза в головной мозг, а затем в спинной мозг, чтобы контролировать сокращение мышц ног, туловища, рук и запястий.
Но мозг также использует массовую параллельную обработку, используя преимущества большого количества нейронов и большого количества соединений, которые создает каждый нейрон.
Например, движущийся теннисный мяч активирует многие клетки сетчатки, называемые фоторецепторами, задачей которых является преобразование света в электрические сигналы. Затем эти сигналы передаются на множество различных типов нейронов сетчатки параллельно. К тому времени, когда сигналы, исходящие от фоторецепторных клеток, проходят через два-три синаптических соединения в сетчатке, информация о местонахождении, направлении и скорости мяча извлекается параллельными нейронными цепями и передается параллельно в мозг. Точно так же моторная кора (часть коры головного мозга, отвечающая за произвольный двигательный контроль) параллельно посылает команды для управления сокращением мышц ног, туловища, рук и запястий, так что тело и руки одновременно хорошо расположен для приема входящего мяча.
Эта массово-параллельная стратегия возможна, потому что каждый нейрон собирает входные данные и посылает выходные данные многим другим нейронам — в среднем порядка 1000 для входных и выходных данных для нейрона млекопитающего.
(Напротив, каждый транзистор имеет только три узла для ввода и вывода вместе взятых.) Информация от одного нейрона может быть доставлена по многим параллельным нисходящим путям. В то же время многие нейроны, обрабатывающие одну и ту же информацию, могут объединять свои входные данные с одним и тем же нижестоящим нейроном. Это последнее свойство особенно полезно для повышения точности обработки информации. Например, информация, представленная отдельным нейроном, может быть зашумлена (скажем, с точностью 1 к 100). Взяв среднее значение входных данных от 100 нейронов, несущих одинаковую информацию, общий нейрон-партнер ниже по течению может представлять информацию с гораздо большей точностью (в данном случае примерно 1 из 1000). 6
Компьютер и мозг также имеют сходства и различия в режиме передачи сигналов их элементарных единиц. Транзистор использует цифровую сигнализацию, которая использует дискретные значения (0 и 1) для представления информации. Спайк в аксонах нейронов также является цифровым сигналом, поскольку нейрон либо запускает, либо не запускает спайк в любой момент времени, и когда он срабатывает, все спайки имеют примерно одинаковый размер и форму; это свойство способствует надежному распространению шипа на большие расстояния.
Ваш мозг в 10 миллионов раз медленнее компьютера.
Еще одно характерное свойство мозга, которое явно проявляется в примере с возвратом услуг из тенниса, заключается в том, что сила связи между нейронами может изменяться в ответ на активность и опыт — процесс, который, по широко распространенному мнению нейробиологов, быть основой для обучения и памяти.
Повторяющееся обучение позволяет нейронным цепям лучше конфигурироваться для выполняемых задач, что приводит к значительному повышению скорости и точности.
В последние десятилетия инженеры черпали вдохновение в мозге, чтобы улучшить дизайн компьютеров. Принципы параллельной обработки и изменения силы соединения в зависимости от использования были включены в современные компьютеры. Например, повышенный параллелизм, такой как использование нескольких процессоров (ядер) в одном компьютере, является современной тенденцией в разработке компьютеров. В качестве другого примера, «глубокое обучение» в области машинного обучения и искусственного интеллекта, которое в последние годы добилось большого успеха и объясняет быстрый прогресс в распознавании объектов и речи на компьютерах и мобильных устройствах, было вдохновлено открытиями зрительных органов млекопитающих. система. 8 Как и в зрительной системе млекопитающих, глубокое обучение использует несколько уровней для представления все более абстрактных функций (например, визуального объекта или речи), а веса связей между различными слоями регулируются посредством обучения, а не проектируются инженерами.
Эти недавние достижения расширили репертуар задач, которые способен выполнять компьютер. Тем не менее, мозг обладает большей гибкостью, обобщаемостью и способностью к обучению, чем современный компьютер. По мере того как нейробиологи раскрывают все больше секретов мозга (чему все больше помогает использование компьютеров), инженеры могут черпать больше вдохновения из работы мозга для дальнейшего улучшения архитектуры и производительности компьютеров. Кто бы ни оказался победителем в конкретных задачах, эти междисциплинарные взаимообогащения, несомненно, будут способствовать развитию как нейронауки, так и компьютерной инженерии.
Лицюнь Луо — профессор Школы гуманитарных и естественных наук, а также профессор нейробиологии в Стэнфордском университете.
Автор выражает благодарность Итану Ричману и Цзин Сюн за критику и Дэвиду Линдену за квалифицированное редактирование.
Ликун Луо, опубликовано в журнале Think Tank: Forty Scientists Explore the Biological Roots of Human Experience, под редакцией Дэвида Дж.
Линдена и опубликовано издательством Yale University Press.
Сноски
1. Это эссе было адаптировано из раздела вводной главы Luo, L. Principles of Neurobiology (Garland Science, New York, NY, 2015) с разрешения.
2. фон Нейман, Дж. Компьютер и мозг (Издательство Йельского университета, Нью-Хейвен, Коннектикут, 2012), 3-е изд.
3. Паттерсон, Д.А. & Hennessy, JL Computer Organization and Design (Elsevier, Amsterdam, 2012), 4-е изд.
4. Здесь предполагается, что арифметические операции должны преобразовывать входные данные в выходные, поэтому скорость ограничена базовыми операциями нейронной коммуникации, такими как потенциалы действия и синаптическая передача. Есть исключения из этих ограничений. Например, нейроны без спайков с электрическими синапсами (соединениями между нейронами без использования химических нейротрансмиттеров) в принципе могут передавать информацию быстрее, чем ограничение примерно в одну миллисекунду; то же самое можно сказать и о событиях, происходящих локально в дендритах.
5. Шум может отражать тот факт, что многие нейробиологические процессы, такие как высвобождение нейротрансмиттера, носят вероятностный характер. Например, один и тот же нейрон может не давать идентичных паттернов спайков в ответ на одинаковые стимулы в повторных испытаниях.
6. Предположим, что стандартное отклонение среднего значения (σmean) для каждого входа приблизительно равно шуму (оно отражает ширину распределения в тех же единицах, что и среднее значение). Для среднего значения n независимых входных данных ожидаемое стандартное отклонение средних равно σmean = σ / √• н . В нашем примере σ = 0,01, а n = 100; таким образом, σmean = 0,001.
7. Например, дендриты могут действовать как детекторы совпадений для суммирования почти синхронных возбуждающих входных сигналов от многих различных вышестоящих нейронов. Они также могут вычитать тормозной вход из возбуждающего. Присутствие потенциалзависимых ионных каналов в некоторых дендритах позволяет им проявлять «нелинейные» свойства, такие как усиление электрических сигналов помимо простого сложения.