Головной мозг - главнейший регулятор функций любого живого организма, один из элементов До сих пор ученые медики изучают особенности мозга и открывают все новые невероятные его возможности. Это очень сложный орган, который связывает наш организм с внешней средой. Отделы мозга и их функции регулируют все жизненные процессы. Внешние рецепторы ловят сигналы и информируют о поступивших раздражителях (световых, звуковых, тактильных и многих других) какой-либо отдел мозга. Ответная реакция наступает мгновенно. Как работает наш головной «процессор», разберемся подробнее.

Общее описание мозга

Отделы мозга и их функции полностью руководят нашими жизненными процессами. Состоит человеческий мозг из 25 миллиардов нейронов. Это невероятное количество клеток образует серое вещество. Мозг покрывает несколько оболочек:

мягкая;
твердая;
паутинная (здесь циркулирует ликвор).

Ликвор - это спинномозговая жидкость, в головном мозге играет роль амортизатора, защитника от любой ударной силы.

Как у мужчин, так и у женщин мозг развит абсолютно одинаково, хотя вес его разный. Совсем недавно улеглись споры о том, что вес мозга играет какую-то роль в умственном развитии и интеллектуальных способностях. Вывод однозначный - это не так. Вес мозга составляет примерно 2 % от общей массы человека. У мужчин вес его в среднем 1 370 г, а у женщин - 1 240 г. Функции отделов головного мозга человека развиты стандартно, от них зависит жизнедеятельность. Умственные способности зависят от созданных в мозге количественных связей. Каждая клетка мозга - нейрон, который генерирует и передает импульсы.

Полости внутри мозга называются желудочками. В разные отделы уходят черепно-мозговые парные нервы.

Функции отделов головного мозга (таблица)

Каждый отдел в мозге выполняет свою работу. Таблица, представленная ниже, это наглядно демонстрирует. Мозг, словно компьютер, четко выполняет свои задачи, получая команды из внешнего мира.

Функции отделов головного мозга, таблица раскрывает схематично и емко.

Ниже рассмотрим отделы мозга более подробно.

Строение

На картинке показано, как устроен головной мозг. Самую значительную часть занимают несмотря на это, все отделы мозга и их функции играют огромную роль в работе организма. Выделяется пять главнейших отделов:

конечный (от общей массы составляет 80 %);
задний (мост и мозжечок);
промежуточный;
продолговатый;
средний.

В то же время разделяется головной мозг на три основные части: ствол мозга, мозжечок, два больших полушария.

Конечный мозг

Невозможно кратко описать строение мозга. Чтобы понять отделы мозга и их функции, необходимо плотно изучить их структуру.

Конечный мозг тянется от лобной до затылочной кости. Здесь рассматривается два больших полушария: левое и правое. От других этот отдел отличается наибольшим числом борозд и извилин. Развитие и строение мозга тесно завязаны между собой. Специалистами выделено три вида коры:

древняя (с обонятельным бугорком, передним продырявленным веществом, полулунной подмозолистой и боковой подмозолистой извилиной);
старая (с зубчатой извилиной - фасцией и гиппокамбом);
новая (представляет всю оставшуюся часть коры).

Полушария разделяются продольной бороздой, в ее глубине располагается свод и мозолистое тело, которые соединяют полушария. Само мозолистое тело выстлано и относится к новой коре. Строение полушарий достаточно сложное и напоминает многоуровневую систему. Здесь различаются лобная, височная, теменная и затылочная доли, подкорка и кора. Большими полушариями выполняется огромное количество функций. Стоит отметить, что левое полушарие командует правой частью тела, а правое наоборот - левой.

Кора

Поверхностный слой головного мозга - это кора, толщину она имеет 3 мм, покрывает полушария. Структура состоит из вертикальных нервных клеток, имеющих отростки. В коре содержатся также эфферентные и афферентные нервные волокна, а также нейроглии. Отделы головного мозга и их функции рассмотрены в таблице, а что представляет собой кора? Ее сложнейшая структура имеет горизонтальную слоистость. В строении имеется шесть слоев:

наружный пирамидальный;
наружный зернистый;
внутренний зернистый;
молекулярный;
внутренний пирамидальный;
с веретеновидными клетками.

Каждый имеет разную ширину, плотность, форму нейронов. Вертикальные пучки нервных волокон придают коре вертикальную исчерченность. Площадь коры составляет примерно 2 200 квадратных сантиметров, количество нейронов достигает здесь десяти миллиардов.

Отделы головного мозга и их функции: кора

Кора руководит несколькими специфическими функциями организма. Каждая доля отвечает за свои параметры. Рассмотрим функции, привязанные к отелам подробнее:

височная - управляет обонянием и слухом;
теменная - отвечает за вкус и осязание;
затылочная - зрение;
лобная - сложное мышление, движение и речь.

Каждый нейрон контактирует с другими нейронами, имеется до десяти тысяч контактов (серое вещество). Нервные волокна - это белое вещество. Некая часть объединяет полушария мозга. Белое вещество включает в себя три вида волокон:

ассоциационные связывают в одном полушарии различные корковые участки;
комиссуральные соединяют полушария между собой;
проекционные осуществляют связь с нижними образованиями, имеют пути анализаторов.

Рассматривая строение и функции отделов головного мозга, необходимо подчеркнуть роль серого и белого вещества. Полушария внутри имеют (серое вещество), основной функцией их является передача информации. Между мозговой коркой и базальными ядрами расположено белое вещество. Здесь различается четыре части:

между бороздами в извилинах;
в наружных местах полушарий;
включенные во внутреннюю капсулу;
расположенные в мозолистом теле.

Находящееся здесь белое вещество образуется нервными волокнами и связывает кору извилин с нижележащими отделами. образуют подкорку мозга.

Конечный мозг - руководит всеми жизненно важными функциями организма, а также интеллектуальными способностями человека.

Промежуточный мозг

Отделы мозга и их функции (таблица представлена выше) включают в себя промежуточный мозг. Если смотреть подробнее, то стоит сказать, что состоит он из вентральной и дорсальной частей. К вентральной относится гипоталамус, к дорсальной - таламус, метаталамус, а также эпиталамус.

Таламус является посредником, который полученные раздражения направляет в полушария. Часто он именуется «зрительным бугром». Он помогает организму быстро приспосабливаться к изменениям во внешней среде. Соединен таламус с мозжечком с помощью лимбической системы.

Гипоталамус руководит вегетативными функциями. Влияние идет через нервную систему, и, конечно же, железы внутренней секреции. Регулирует работу эндокринных желез, контролирует обмен веществ. Гипофиз расположен прямо под ним. Регулируется температура тела, сердечнососудистая и пищеварительная система. Также гипоталамус руководит нашим пищевым и питьевым поведением, регулирует бодрствование и сон.

Задний

Задний мозг включает в себя расположенный спереди мост и мозжечок, который находится позади. Изучая строение и функции отделов мозга, подробнее рассмотрим строение моста: дорсальная поверхность перекрывается мозжечком, вентральная представлена волокнистым строением. Волокна направлены в этом отделе поперечно. По каждой стороне моста они отходят к мозжечковой средней ножке. С виду мост напоминает утолщенный белый валик, расположенный над продолговатым мозгом. Корешки нервов выходят в бульбарно-мостовую борозду.

Строение заднего моста: на фронтальном разрезе видно, что состоит отдел передней (большой вентральной) и задней (малой дорсальной) части. Между ними границей служит трапециевидное тело, поперечные толстые волокна которого причисляют к слуховому пути. Проводниковая функция полностью зависит от заднего мозга.

Мозжечок (малый мозг)

Таблица «Отдел мозга, строение, функции» указывает на то, что мозжечок ответственен за координацию и движение тела. Расположен этот отдел сзади моста. Часто мозжечок именуют «малым мозгом». Он занимает заднюю черепную ямку, прикрывает ромбовидную. Масса мозжечка составляет от 130 до 160 г. Сверху расположены большие полушария, которые отделяются поперечной щелью. Нижней частью мозжечок прилежит к продолговатому мозгу.

Здесь различается два полушария, нижняя, верхняя поверхность и червь. Границу между ними называют горизонтальной глубокой щелью. Множество щелей изрезают поверхность мозжечка, между ними располагаются тонкие извилины (валики). Между бороздками находятся группы извилин, разделенные на дольки, они представляют доли мозжечка (заднюю, клочково-узелковую, переднюю).

Мозжечок содержит как серое, так и Серое размещено на периферии, образует кору с молекулярными и грушевидными нейронами, и зернистым слоем. Под корой имеется белое вещество, которое проникает в извилины. В белом веществе имеются вкрапления серого (его ядер). В разрезе такое соотношение похоже на дерево. Те, кто знает строение головного мозга человека, функции его отделов, с легкостью ответит, что мозжечок - регулятор координации движений нашего организма.

Средний мозг

Средний мозг находится в области переднего отдела моста и идет до сосочковых тел, а также к зрительным трактам. Здесь выделены скопления ядер, которые именуются буграми четверохолмия. Строение и функции отделов головного мозга (таблица) указывают на то, что отдел этот ответственен за скрытое зрение, ориентировочный рефлекс, дает ориентацию рефлексам на зрительные и звуковые раздражители, а также поддерживает тонус мышц человеческого организма.

Продолговатый мозг: стволовая часть

Продолговатый мозг - это естественное продолжение спинного мозга. Именно поэтому в строении имеется много общего. Особенно ясно это становится, если детально рассмотреть белое вещество. Представляют его короткие и длинные нервные волокна. В виде ядер здесь представлено серое вещество. Отделы мозга и их функции (таблица представлена выше) указывает, что продолговатый мозг руководит нашим равновесием, координацией, регулирует обмен веществ, руководит дыханием и кровообращением. Также отвечает за такие важные рефлексы нашего организма, как чихание и кашель, рвота.

Стволовая часть головного мозга подразделяется на задний и средний мозг. Стволом называют средний, продолговатый, мост и промежуточный мозг. Строение его - нисходящие и восходящие пути, связывающие ствол со спинным и головным мозгом. В этой части ведется контроль за сердцебиением, дыханием, членораздельной речью.

Основным регулятором работы организма является головной мозг. В данной статье мы кратко расскажем о строении и функциях отделов головного мозга человека. С помощью данного материала можно быстро и легко восстановить в памяти пройденные темы за 8 класс, подготовить дополнительную информацию к уроку.

Общая характеристика

Головной мозг - это один из составляющих органов центральной нервной системы. Его исследованием медики занимаются до сих пор. Состоит он из 25 миллиардов нейронов, которые представлены в виде серого вещества.

Рис. 1. Отделы головного мозга.

Помимо этого данный орган нервной системы покрыт такими видами оболочки:

мягкая;
твёрдая;
паутинная (в ней циркулирует спинномозговая жидкость - ликвор, которая служит своеобразным амортизатором и защищает от ударов).

Мозг мужчин и женщин отличается по своей массе. У представителей сильного пола его вес на 100 г больше. Однако умственное развитие никак не зависит от этого показателя.

Функции генератора и передачи импульсов выполняют нейроны. Внутри головного мозга есть желудочки (полости), от них в разные отделы человеческого тела отходят черепно-мозговые парные нервы. Всего в организме насчитывается 12 таких пар.

Строение

Главный орган нервной системы состоит из трёх частей:

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

два полушария;
ствол;
мозжечок.

Так же он имеет пять отделов:

конечный, составляющий 80 % массы;
промежуточный;
задний;
средний;
продолговатый.

Каждый отдел состоит из определённого набора клеток (белое и серое вещество).

Белое вещество представлено в виде нервных волокон, которые могут быть трёх видов:

ассоциационные - связывают корковые участки в одном полушарии;
комиссуральные - соединяют два полушария;
проекционные - связывают кору с нижерасположенными образованиями.

Серое вещество состоит из ядер нейронов, в их функции входит передача информации.

Рис. 2. Доли коры больших полушарий.

Следующая таблица поможет подробнее разобраться со строением и функциями головного мозга:

Таблица «Строение и функции головного мозга»

*Отдел*	*Строение*	*Функции*
Конечный	Расположен от затылочной до лобной кости. Состоит из двух полушарий, которые имеют множество борозд и извилин. Сверху они покрыты корой, состоящей из долей.	Правое полушарие отвечает за левую сторону тела, а левое - за правую сторону. Височная доля коры головного мозга регулирует слух и обоняние, затылочная - зрение, теменная - вкус и осязание; лобная - речь, мышление, движение.
Промежуточный	Состоит из гипоталамуса и таламуса.	Таламус является посредником в передаче раздражителя к полушариям и помогает адекватно приспособиться к изменениям в окружающей среде. Гипоталамус регулирует работу обменных процессов и эндокринных желёз. Руководит работой сердечнососудистой и пищеварительной системы. Регулирует сон и бодрствование, управляет пищевыми и питьевыми потребностями.
	Состоит из мозжечка и моста, который представлен в виде белого толстого валика, расположенного над продолговатым отделом. Мозжечок расположен позади моста, имеет два полушария, нижнюю и верхнюю поверхности и червя.	Данный отдел обеспечивает проводниковую функцию при передаче импульсов. Мозжечок управляет координацией движений.
	Расположен от переднего края моста до зрительных трактов.	Отвечает за скрытое зрение, а также работу ориентировочного рефлекса, который обеспечивает поворот тела в направлении услышанного резкого шума.
Продолговатый	Представлен в виде продолжения спинного мозга.	Управляет координацией движений, равновесием, регулирует обменные процессы, дыхание, кровообращение. Руководит процессом кашля и чихания.

Рис. 3. Функции отделов головного мозга.

Стволовая часть головного мозга состоит из продолговатого, среднего, промежуточного мозга и моста. Ствол - связующее звено между спинным и головным отделом центральной нервной системы. В его функции входит контролировать членораздельную речь, сердцебиение и дыхание.

Что мы узнали?

Головной мозг - это сложный механизм, который руководит работой всех внутренних систем организма. Состоит он из пяти отделов, каждый из которых выполняет определённые функции. Без работы данного отдела центральной нервной системы сложно представить жизнедеятельность всего организма.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 853.

Головной мозг – важнейший орган ЦНС, с точки зрения физиологии, состоящий из множества нервных клеток и отростков. Орган представляет собой функциональный регулятор, отвечающий за выполнение всевозможных процессов, которые происходят в организме человека. На данный момент продолжается изучение структуры и функций, но и сегодня нельзя сказать о том, что орган изучен хотя бы наполовину. Схема строения самая сложная, если сравнивать с другими органами человеческого организма.

Мозг состоит из серого вещества, представляющего собой грандиозное количество нейронов. Он покрыт тремя различными оболочками. Вес варьируется от 1200 до 1400 г. (у маленького ребенка – примерно 300-400 г). Вопреки распространенному мнению, размеры и вес органа никак не влияют на интеллектуальные способности индивида.

Интеллектуальные способности, эрудиция, работоспособность – всё это обеспечивается качественные насыщением сосудов мозга полезными микроэлементами и кислородом, что орган получает исключительно с помощью кровеносных сосудов.

Все отделы головного мозга должны работать максимально слажено и без нарушений, потому что от качества этой работы будет зависеть и уровень жизни человека. В этой области повышенное внимание отведено клеткам, передающим и формирующим импульсы.

Кратко можно рассказать о следующих важных отделах:

Продолговатый. Регулирует обмен веществ, проводит анализ нервных импульсов, обрабатывает полученную информацию от глаз, ушей, носа и других органов чувств. В данном отделе находятся центральные механизмы, отвечающие за формирование голода и жажды. Отдельно стоит отметить координацию движений, которая также находится в зоне ответственности продолговатого отдела.
Передний. В состав этого отдела входят два полушария с серым веществом коры. Данная зона отвечает за множество важнейших функций: высшая психическая деятельность, формирование рефлексов на раздражители, демонстрация человеком элементарных эмоций и создание характерных эмоциональных реакций, сосредоточение внимания, деятельность в сфере познания и мышления. Также принято считать, что здесь располагаются центры удовольствия.
Средний. В состав входят большие полушария, промежуточный мозг. Отдел несет ответственность за двигательную активность глазных яблок, формирование мимики на лице человека.
Мозжечок. Выступает в качестве связующей части между мостом и задним мозгом, выполняет множество важных функций, о которых будет сказано далее.
Мост. Большой отдел мозга, включающий в себя центры зрения и слуха. Он выполняет огромное количество функций: настройка кривизны хрусталика глаза, размеры зрачков в различных условиях, поддержание равновесия и устойчивости тела в пространстве, формирование рефлексов при воздействии раздражителей для защиты организма (кашель, рвота, чихание и т.д.), контроль над сердцебиением, работа сердечно-сосудистой системы, помощь в функционировании других внутренних органов.
Желудочки (всего 4 штуки). Наполнены спинномозговой жидкостью, защищают наиболее важные органы ЦНС, создают ликвор, стабилизируют внутренний микроклимат ЦНС, выполняют фильтрующие функции, контролируют циркуляцию ликвора.
Центры Вернике и Брока (отвечают за речевые способности человека – распознавание речи, ее понимание, воспроизведение и т.д.).
Мозговой ствол. Выделяющийся отдел, который представляет собой достаточно длинное образование, продолжающее спинной мозг.

Все отделы в целом отвечают также за биоритмы – это одна из разновидностей спонтанной фоновой электрической активности. Подробно рассмотреть все доли и отделы органа можно с помощью фронтального среза.

Распространено мнение, что мы используем возможности своего мозга на 10 процентов. Это заблуждение, т.к. те клетки, которые не участвуют в функциональной деятельности, попросту отмирают. Поэтому мозг нами используется на 100%.

Конечный мозг

В состав конечного мозга принято включать полушария с уникальным строением, огромным числом извилин и борозд. Принимая во внимание асимметрию мозга, каждая гемисфера имеет в своем составе ядро, мантию, обонятельный мозг.

Гемисферы представлены в виде многофункциональной системы с множеством уровней, в состав которой входят свод и мозолистое тело, соединяющие полушария между собой. Уровнями этой системы являются: кора, подкорка, лобная, затылочная, теменная доли. Лобная необходима для обеспечения нормальной двигательной активности конечностей человека.

Промежуточный мозг

Специфика строения головного мозга сказывается на структуре его основных отделов. К примеру, промежуточный мозг также состоит из двух основных частей: вентральной и дорсальной. Дорсальный отдел включает в себя эпиталамус, таламус, метаталамус, а вентральная – гипоталамус. В структуре промежуточной зоны принято различать эпифиз и эпиталамус, которые регулируют приспособление организма к перемене биологического ритма.

Таламус является одной из важнейших частей, потому что он необходим человеку для обработки и регуляции различных внешних раздражителей и возможности приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Основное предназначение – сбор и анализ разных чувственных восприятий (за исключением обоняния), передача соответствующих импульсов в большие гемисферы.

Учитывая особенности строения и функции головного мозга, стоит отметить гипоталамус. Это специальный отдельный подкорковый центр, полностью сосредоточенный на работе с различными вегетативными функциями организма человека. Воздействие отдела на внутренние органы и системы осуществляется с помощью ЦНС и желез внутренней секреции. Гипоталамус выполняет также следующие характерные функции:

создание и поддержка режимов сна и бодрствования в повседневной жизни.
терморегуляция (поддержка нормальной температуры тела);
регулирование сердечного ритма, дыхания, давления;
контроль работы потовых желез;
регулирование перистальтики кишечника.

Также гипоталамус обеспечивает начальную реакцию человека на стресс, несет ответственность за сексуальное поведение, поэтому его можно охарактеризовать в качестве одного из наиболее важных отделов. При совместной работе с гипофизом гипоталамус оказывает стимулирующее воздействие на формирование гормонов, помогающих нам адаптировать организм к стрессовой ситуации. Тесно связан с работой эндокринной системы.

Гипофиз имеет сравнительно малые размеры (примерно с семечко подсолнуха), но отвечает за продукцию огромного количества гормонов, в том числе за синтез половых гормонов у мужчин и женщин. Располагается за носовой полостью, обеспечивает нормальный обмен веществ, контролирует функционирование щитовидной, половой желез, надпочечников.

Головной мозг, находясь в спокойном состоянии, расходует огромный объем энергии – примерно в 10-20 раз больше, чем мышцы (относительно своей массы). Потребление находится в пределах 25% от всей имеющейся энергии.

Средний мозг

Средний мозг имеет сравнительно простую структуру, небольшие размеры, включает в себя две основных части: крыша (расположены центры слуха и зрения, находящиеся в подкорковой части); ножки (размещают в себе проводящие пути). Также в структуру одела принято включать черное вещество и красные ядра.

Центры подкорки, которые входят в состав этого отдела, работают на поддержание нормального функционирования центров слуха и зрения. Также здесь расположены ядра нервов, обеспечивающие работу мышц глаз, височные доли, обрабатывающие различные слуховые ощущения, превращающие их в привычные для человека звуковые образы, и височно-теменной узел.

Выделяют также следующие функции мозга: контролирование (вместе с продолговатым отделом) возникающих рефлексов при воздействии раздражителя, помощь при ориентации в пространстве, формирование соответствующей реакции на раздражители, поворот тела в желаемом направлении.

Серое вещество в этой части – это высокая концентрация нервных клеток, которые формируют ядра нервов внутри черепа.

Мозг активно развивается в возрасте от двух до одиннадцати лет. Наиболее эффективным методом улучшения своих интеллектуальных способностей является занятие незнакомой деятельностью.

Продолговатый мозг

Важный отдел ЦНС, который в различных медицинских описаниях называют бульбусом. Располагается он между мозжечком, мостом, спинным отделом. Бульбус, будучи частью ствола ЦНС, отвечает за функционирование дыхательной системы, регулирование артериального давления, что для человека является жизненно важным.

В связи с этим, если данный отдел будет поврежден каким-то образом (механическое повреждение, патологии, инсульты и т.д.), то высока вероятность смерти человека.

Наиболее важными функциями продолговатого отдела являются:

Совместная работа с мозжечком для обеспечения равновесия, координации человеческого тела.
В состав отдела входит блуждающий нерв с вегетативными волокнами, который способствует обеспечению работы пищеварительной и сердечно-сосудистой систем, кровообращения.
Обеспечение глотания пищи и жидкости.
Наличие рефлексов кашля и чихания.
Регулирование работы органов дыхания, кровоснабжения отдельных органов.

Продолговатый мозг, строение и функции которого отличаются от спинного мозга, имеет с ним множество общих структур.

Мозг содержит около 50-55% жира и по этому показателю он намного опережает остальные органы человеческого тела.

Мозжечок

С точки зрения анатомии в мозжечке принято различать задний и передний край, нижнюю и верхнюю поверхность. В этой зоне есть средний отдел и полушария, разделенные на три доли бороздами. Это одна из важнейших структур мозга.

Главной функцией этого отдела считается регулирование работы скелетных мышц. Вместе с корковым слоем мозжечок принимает участие в координации произвольных движений, что происходит за счет наличия связей отдела с рецепторами, которые заложены в скелетных мышцах, сухожилиях, суставах.

Мозжечок оказывает также воздействие на регулирование равновесия тела при активности человека и во время ходьбы, что осуществляется совместно с вестибулярным аппаратом полукружных каналов внутреннего уха, которые передают в ЦНС информацию о положении тела и головы в пространстве. Это является одной из наиболее важных функций головного мозга.

Мозжечок обеспечивает координацию движений скелетных мышц с помощью проводящих волокон, которые проходят от него к передним рогам спинного мозга в место, где начинаются периферические двигательные нервы скелетных мышц.

«… мозг есть орган души, т. е. такой механизм, который будучи приведен какими ни на есть причинами в движение, дает в окончательном результате тот ряд внешних явлений, которыми характеризуется психическая деятельность».

И.М.Сеченов.

Отделы мозга и их функции

человека – сложнейший по своей организации и совершенный, по сути, орган.

Подумать только, он обеспечивает все в нашей жизни: возможность ходить, дышать, видеть, слышать, говорить, думать, жить!

Мозг координирует и регулирует все жизненно важные функции организма человека, более того мозг контролирует его поведение .

Если мозг перестает работать, то организм человека переходит в пассивное состояние, когда на любую стимуляцию, извне или изнутри, нет реакции. Человек не сможет слышать, видеть, чувствовать, осознанно двигаться – он как овощ, который просто существует, но в полной изоляции, депривации от внешнего мира.

Головной мозг по своей структуре симметричен .

При рождении малыша его мозг весит примерно 300 г,
по мере роста человека он увеличивается и у взрослого он весит около 1500 г.
мозг мужчин, как правило, чуть тяжелее мозга женщины.

У здорового взрослого индивида вес мозга составляет около 2% от общего веса человека.

Не стоит думать, что чем больше весит мозг, тем умнее и гениальнее человек. Ученые давно доказали, что уровень интеллекта и гениальность совершенно не связаны с весом мозга.

Гениальность и интеллект зависят от количества , которые создает сам мозг.

Что же представляет собой головной мозг человека, какие отделы он содержит?

1) Продолговатый мозг , который управляет вегетативными функциями организма человека.

Он отвечает, прежде всего, за регуляцию дыхания, сердечно-сосудистую деятельность, пищеварительные рефлексы, обмен веществ .

2) Задний мозг: мозжечок и варолиев мост.

Именно он ответственен, за координацию движений

3) Средний мозг — отвечает за первичные ориентировочные рефлексы организма человека на внешние раздражители.

Движение глаз, поворот головы в сторону источника звука или света — это работа среднего мозга, так называемого нашего зрительного центра .

4) Промежуточный мозг:

а) таламус , который обеспечивает обработку большей части импульсов от наших рецепторов (ну кроме обонятельных), а также отвечает за эмоциональную окраску информации;

б) гипоталамус , который регулирует вегетативные функции организма

В нем расположены центры чувства насыщения, голода, жажды, удовольствия, и обеспечивает регуляцию сна и бодрствования человека .

5) Передний мозг представляет собой два полушария: левое и правое. Его поверхность покрыта бороздами и извилинами, что увеличивает поверхность, следовательно, обеспечивает более совершенную работу мозга. Полушария составляют до 80% массы всего мозга.

Благодаря коре больших полушарий возможна работа высших психических функций.

Считается, что левое полушарие отвечает за мыслительные процессы, счет и письмо, а правое – за восприятие сигналов внешнего мира. Левое полушарие – абстрактно-логическое, правое – творческое и образное.

Однако в настоящее время ученые считают такое деление достаточно условным, потому что в реализации высшей психической деятельности человека, его поведении участвуют равнозначно оба полушария, хотя конечно они играют различную роль в формировании образов восприятия.

Кора головного мозга отвечает за ряд специфических функций.

Височная доля отвечает за слух и обоняние,
затылочная за зрение,
теменная за осязание и вкус,
лобная за речь, движение и мышление.

Причем чем сложнее действие, тем большая часть коры отвечает за него.

В психологии и нейропсихологии существует такое понятие как гомункулус.

Гомункулус – это некая физиологическая и психологическая метафора.

Средневековые алхимики говорили о существе, подобном человеческому, которое можно создать искусственным путем. Например, Парацельс в XVI веке предлагал такой «рецепт»: человеческую сперму, необходимо заключить в особый сосуд, потом провести с ней длительные процессы обработки (некие манипуляции) и она станет гомункулом, который надо «вскармливать» человеческой кровью.

В XVII-XVIII веках считалось, что гомункул содержится в сперме человека, а когда попадает в организм будущей мамы, то превращается в человека. Гомункул выступает здесь как «ген передачи», некое существо, живущее в теле человека, регулирующее его мораль и ценности, который управляет поведением человека.

Конечно это лишь предположения и догадки свойственные развитию мысли и науки того времени. Однако термин остался и прижился для определения сложной работы коры головного мозга человека.

Выходит, гомункулус в современной науке – это схематическое изображение моторных и сенсорных функций человека на корковой проекции. Мы видим пропорции тела человека, его функций и действий, его поведение, в соотношении к количеству коры, задействованной в работе этих функций.

Чем сложнее действие, чем мельче моторика, чем выше психическая функция, тем большая площадь коры за него отвечает.

Итак, подведем итоги:

1) нормальная работа его отделов обеспечивает функционирование всего организма, здоровье человека, возможность деятельности человека, его потенциал, его реакцию на все виды раздражителей, его поведенческие реакции.

2) работа больших полушарий — функционирование коры головного мозга, которая обеспечивает весь широкий спектр его психических функций: ощущение и восприятие, внимание, мышление и речь, его память, воображение и т.д.– словом все то, что составляет сущность его психической деятельности, его сознания.

Сознание человека – это высшая форма отражения действительности, оно связано, самым тесным образом, с работой мозга человека: с речью, мышлением (абстрактным и логическим), памятью. Сознание – это функция мозга

Именно оно обеспечивает единство и регулирование человеческой деятельности и поведения.

Новые информационные технологии

Лекция № 1. Обработка информации в мозге человека

Естественно, что в информационно-коммуникационных технологиях используются подходы и методы искусственного интеллекта, основанные на представлениях об обработке информации в мозге человека.

Например, рассмотрим архитектуру стандартной системы распознавания речи.

Слайд 1

Система автоматического распознавания речи на основе искусственно-интеллектуального подхода к интеграции знаний

Можно заметить, что в ней использованы известные уровни представления лингвистической информации.

Слайд 2

Уровни представления лингвистической и экстралингвистической информации

(снизу вверх)

прагматический

семантический

синтаксический

лексический

морфологический

акустико-фонетический

Откуда берется такое иерархическое представление? Посмотрим, как обрабатывается информация в мозге человека. Для начала посмотрим, как устроен мозг человека.

Слайд 3

Головной мозг человека (На материале Silverthorn Human Physiology: An Integrated Approach, 2nd ed.)

Головной мозг человека включает в свой состав, в том числе: 1. лобную долю, lobus frontalis, 2. таламус, thalamus, 3. гиппокамп, hippocampus, 4. миндалевидное тело, corpus amygdaloideum, 5. гипоталамус, hypothalamus, 6. обонятельную луковицу, bulbus olfactorius.

За обработку специфической (зрительной, слуховой и т.д.) информации в мозге человека отвечают три основные структуры: кора головного мозга, гиппокамп и таламус. В колонках коры хранится информация о событиях, в гиппокампе – информация о связях событий в рамках более крупных событий, а таламус отвечает за управление передачей информации.

Слайды 4, 5

Большие полушария головного мозга человека

Кора больших полушарий головного мозга человека расположена в черепной полости головы. Она занимает поверхности больших полушарий и представляет собой компактно упакованную структуру. Если ее расправить, то она имеет площадь около 1200 квадратных сантиметров. Компактность упаковки коры достигается за счет расположения коры в складках. В результате на поверхности коры появляются извилины, которые отделяются друг от друга бороздами. Извилины собираются в более крупные фрагменты – области коры. Выделяют затылочные, височные, теменные и лобные области, а также – соматосенсорную и моторную кору. Затылочные области отвечают за обработку зрительной информации, височные – за обработку слуховой информации, соматосенсорная кора обрабатывает соматосенсорную и кинестетическую информацию, моторная кора ответственна за управление движениями, теменная кора интегрирует все виды специфической информации в единое целое, а лобные доли отвечают за целенаправленное поведение.

Извилины коры, отделенные друг от друга бороздами.

Складки коры. Строение коры (вертикальный

Слайд 6

Строение коры большого мозга (вертикальный срез):

I - молекулярный, II - наружный зернистый, III - наружный пирамидный, IV - внутренний зернистый, V - ганглиозный (гигантских пирамид), VI – полиморфный.

Слайды 7, 8

Строение пирамидного нейрона

I - тело клетки, II – дендриты, III – аксон, IV - перехваты Ранвье, V - терминальные волокна.

Строение пирамидного нейрона. Связи между областями коры.

Нейроны являются основными функциональными единицами нервной системы. Они получают информацию от рецепторных органов и других нейронов (информация приходит на дендриты), интегрируют и перерабатывают информацию (в дендритах и теле нейрона), и передают ее другим нейронам и исполнительным (эффекторным) органам (с помощью аксона).

Слайд 9

Наружная кора левого полушария головного мозга

Наружная кора левого полушария головного мозга: поля Бродмана. Специально выделены первичные сенсорные области: зрительная - 17, слуховая - 41 и соматосенсорная - 1, 2, 3 (в совокупности их принято называть сенсорной корой), моторная (4) и премоторная (6) кора. (Оксфордский толковый словарь общей медицины, 2002 г.).

Области коры делятся на более мелкие фрагменты – поля (нумерация по Бродману). Информация от сенсорных органов приходит в первичные проекционные зоны зрительной коры (поле 17), слуховой коры (поле 41). Затем поступает во вторичные (поле 18 зрительной коры), и третичные проекционные зоны (поле 19 зрительной коры). Наименее вариативны, а потому, наиболее изучены связи в зрительной коре. То же можно сказать и о соматосенсорной информации. Далее, вся эта информация поступает в теменную кору, в которой формируется единое интегральное представление всей специфической информации, поступающей от всех сенсорных органов. С учетом всей этой информации в моторной коре формируются двигательные реакции, которые в виде управляющих импульсов передаются в спинной мозг и далее мышцам тела.

Слайд 10

Многоуровневая иерархическая структура из процессов обработки информации одной модальности

Многоуровневая иерархическая структура из процессов обработки информации одной модальности, в которой на каждом уровне имеется множество параллельно включенных процессов, связанных с процессами следующего уровня по типу "каждый-с-каждым".

Слайд 10

Левое полушарие головного мозга человека

(речевые зоны)

Все области полушарий головного мозга человека парные, кроме двух, отвечающих за речевые функции: зоны Брока и зоны Вернике. Зона Вернике отвечает за восприятие речи, зона Брока – за артикуляцию речи.

Слайды 11, 12

Связи в слуховом анализаторе

Помимо строения слухового анализатора нам понадобится понимание структуры зрительного анализатора. Дело в том, что модель мира, которая формируется в головном мозге человека, является многомодальной: в ее формировании участвует информация различных модальностей, в первую очередь слуховой, зрительной и соматосенсорной.

Слайды 13, 14

Связи в зрительном анализаторе

В соответствующих полях коры формируются представления о событиях мира данной модальности. В речевой слуховой коре – это представления лингвистических событий, в зрительной коре – представления событий, воспринятых зрительным анализатором. Наиболее понятны такие представления в соматосенсорной и моторной коре. Это органы тела человека в их проекции на соответствующую зону коры.

Слайд 15

Гомункулюс (проекции органов человека на соматосенсорную и моторную кору)

Слайды 16, 17

Колонка коры. Гиперколонка коры

Колонка коры (слева). Здесь: I - пирамидные нейроны, II – их дендриты, III - возвратные коллатерали аксонов пирамид третьего слоя, IV - боковые связи, V – их аксоны, VI-VII - связи из других областей коры, VIII - вставочные нейроны.

Гиперколонка коры (справа). Здесь: I - пирамидные нейроны, II – колонка, а - аксонные пучки, б - специфические афферентные волокна, в - горизонтальная клетка.

Пирамиды третьего слоя коры собираются в объединения, отграниченные друг от друга анатомически – в виде колонок близко расположенных нейронов. Эти объединения также формируются и по функциональному типу: нейроны, входящие в колонку, обрабатывают одну и ту же информацию, приходящую на колонку по одному афферентному волокну из таламуса. Кроме того, они управляются общей горизонтальной клеткой первого слоя коры, как единое образование. В колонках и формируются представления о событиях, составляющие модель мира.

Слайд 18

Нейроподобный элемент с временной суммацией сигналов

Нейроподобный элемент с временной суммацией сигналов. 1. Вход. 2. Возбуждающие синапсы. 3. Тормозные синапсы. 4. Тело клетки (сумматор). 5. Выход. 6. Обобщенный дендрит - многоразрядный регистр сдвига. 7. Управляющий синапс.

Слайд 19

Нейронная сеть из нейроподобных элементов с временной суммацией сигналов

Пирамидные нейроны третьего слоя возбуждаются избирательно в зависимости от комбинации возбуждающих и тормозных синаптических связей на их дендрите. Эта комбинация называется адресом нейрона. Поэтому, если есть некоторое множество таких нейронов с разными адресами, произвольная информационная последовательность, поступающая на вход такого множества, отобразится избирательно в последовательность сработавших пирамидных нейронов, сформирует траекторию. Причем, если во входной последовательности найдется повторяющийся фрагмент, он снова попадет на те нейроны, которые уже были пройдены, так как в нем повторятся их адреса.

Таким образом, пирамидные нейроны в колонках как бы отлавливают повторяющуюся во входной последовательности информацию. Если мы имеем на входе некоторый текст (или квазитекст), в некоторых последовательностях нейронов запомнятся повторяющиеся фрагменты текста. Например, слова.

Если на те же нейроны, после обучения словам, подать информационную последовательность, то после взаимодействия ее с обученными нейронами, на выходе сформируется последовательность, содержащая информацию, связывающую слова в тексте. Старая информация отфильтруется, останется только новая – информация о связях слов.

Слайд 20

Ассоциативное преобразование

Модуль для структурной обработки.

Квадратик – это одна колонка (множество пирамидных нейронов с разными адресами). При обучении нейронов, они запоминают слова, которые повторялись в тексте. Колонка с обученными нейронами начинает извлекать из входной информационной последовательности связи слов в тексте. Последовательность связей может в свою очередь обучить нейроны другой колонки, в результате чего ее нейроны будут хранить информацию о повторяющихся словах более высокого уровня.

Слайд 21

Это колонки, в которых формируются словари разного уровня.

Вспомним иерархию лингвистических событий разного уровня (снизу-вверх).

прагматический

семантический

синтаксический

лексический

морфологический

акустико-фонетический

Действительно, в слуховой коре можно увидеть наличие сформированных словарей разного уровня. Конечно, представление там более дробное и подробное. Но идея иерархической обработки сохраняется. При обучении постепенно заполняются колонки иерархической структуры. Формируются словари, например, флективных морфем, корневых основ, синтаксических групп.

Такой же обработке подвергается любая другая внутренне структурированная входная информация, например, зрительная. Только в этом случае словари будут содержать события зрительной модальности: элементарных представлений, элементов объектов, объектов.

Слайд 22

Однако на этом обработка не заканчивается. Следующий уровень представления информации – семантический. Вспомним про гиппокамп, в котором сохраняется информация о связях событий в рамках сцен.

Слайд 23

Семантический уровень представления

Информация семантического уровня заключается в смысловой сочетаемости событий. Одни события могут находиться рядом, другие не могут, но могут через третьи события. Удобным способом представления семантики являются семантические сети. Здесь ближайшие соседи понятия являются его семантическими признаками.

Слайд 24

Гиппокамп

Гиппокамп. 7 - мозолистое тело, 8 – валик, 9 - птичья шпора, 10 – гиппокамп, 11 – бахромка, 12 – ножка.

Слайд 25

Ламели гиппокампа

Гиппокамп состоит множества ламелей, каждая из которых имеет поле СА 3 , которое моделируется полносвязной сетью Хопфилда.

Слайд 26

Ламель гиппокампа

Гиппокамп получает информацию из энторинальной коры, она поступает в поле СА 3 , которое условно можно назвать весовой матрицей, формирующей в памяти основное представление о пространственно-временном контексте входных событий. Далее она попадает в матрицу поля СА 1 , и наконец, в субикулюм, который вновь направляет

информацию в энторинальную кору.

Слайд 27

Архитектура гиппокампа

Поле СА 3 является ассоциативной памятью, хранящей события в их взаимосвязях.

Слайд 28

Основная структура связей поля СА3, взятая из работы

В качестве модели можно рассмотреть автоассоциативную память на основе сети Хопфилда.

Слайд 29

Пример сетей Хопфилда

Сеть Хопфилда имеет единственный слой нейронов. Все нейроны связаны со всеми. Связи являются направленными.

Нейроны – это понятия, и все это напоминает семантическую сеть.

Слайд 30

Ассоциативная память на основе сети Хопфилда

На основе искусственной нейронной сети Хопфилда можно построить ассоциативную память. Суть ее заключается в следующем. Рассмотрим сетку батута, растянутую на пружинах. Если ее оттянуть в одном или нескольких местах, а потом отпустить, она вернется в свое первоначальное состояние. Если сетку сделать из резиновых жгутов разной толщины, закрепленных на пружинах не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскостях, сетка примет некоторую конфигурацию, зависящую от толщины резиновых жгутов (вес связей в сети Хопфилда) и оттягивающих пружин. Сеть принимает (запоминает) некоторый образ. Если нарушить ее равновесие (оттянуть в каких-то местах), она поколеблется вокруг своего положения равновесия, а потом в него вернется. Так работает ассоциативная память. После того, как в нескольких ее частях запомнились некоторые образы, на вход подается тестовый образ. Сеть сходится к одному из запомненных образов, который более всего похож на входной образ.

Слайд 31

Парадигматическая обработка в левом полушарии (она одинакова для всех модальностей)

семантический уровень (ассоциативная сеть)

синтаксический уровень (ситуации – синтаксические группы для речевой информации)

лексический уровень (объекты – корневые основы)

морфологический уровень (элементы объектов флексии)

базовый уровень (элементарные образы - фонемы)

Слайд 32

Представление зрительной информации в правом и левом полушариях (по В.Д. Глезеру)

В левом полушарии формируются схематические многоуровневые представления. В правом полушарии - индивидуальные двухуровневые.

Слайд 33

Парадигматическая обработка в левом полушарии (на примере обработки зрительной информации)

В левом полушарии многомодальная модель имеет многоуровневую структуру. А образы, в ней представленные, имеет вид схем.

Слайд 34

Парадигматическая обработка в правом полушарии (на примере обработки зрительной информации)

В правом полушарии многомодальная модель имеет двухуровневую структуру. А образы, в ней представленные, индивидуализированы и содержат всю историю обучения.

Слайд 35

Три иерархии представления модели мира: лингвистическая и многомодальная схематическая левого полушария, и многомодальная образная – правого полушария

Три иерархии представления модели мира: лингвистическая и многомодальная схематическая левого полушария, и многомодальная образная – правого полушария. (1) -индивидуальная многомодальная модель мира правого полушария, (2) - социализированная модель мира левого полушария, (3) - подсистема управления синтезом речи, (4) - артикуляторные органы, (5) - периферия слуховой подсистемы, (6) -подсистема распознавания речи.

Здесь есть две иерархии представлений – лингвистической и многомодальной информации – в левом полушарии, и одна многомодальная иерархия – в правом полушарии. Все три иерархии связаны между собой по уровням. Слово связано с объектом который оно представляет. Многомодальная иерархия правого полушария двухуровневая. В ней есть только объекты и их части. Зато – все индивидуальные представители объектов. Все столы, например, которые мы видели за свою жизнь. Многомодальная иерархия левого полушария многоуровневая схематическая. В ней представлены схемы объектов разного уровня. Стол – это четыре ножки и крышка. Лингвистическая иерархия левого полушария содержит все лингвистические уровни.

Над ними надстраивается семантика в виде ассоциативной сети сочетаемости понятий и событий, ими определяемых.

Слайд 36

Структура коммуникационной системы для организации речевого поведения

Распознавание становится возможным, если у коммуникантов имеются одинаковые модели мира. Если один коммуникант знает, из какого набора возможностей ему надо выбирать при распознавании.

Слайд 37

Информационно-кодовая модель коммуникации Шеннона и Уивера

Коммуникация возможна только в том случае, если у коммуникантов имеется одинаковое представление о передаваемых сообщениях (одинаковая модель мира). В этом случае возможно распознавание адресатом информации, которая передается адресантом.

Слайд 38

Под распознаванием понимается вычисление степени совпадения выделенного из преобразованного сигнала, полученного адресатом от адресанта, образа, с таким же образом, находящимся в модели мира адресата

Узнавание – это неполное распознавание

Понимание – это распознавание в пределах всей (или части) модели предметной области

Слайд 39

Правило Байеса

Простейший (и теоретически дающий верхнюю границу точности) способ распознавания – применить правило Байеса.

Адресант передает, а адресат принимает одно из группы событий
(классов, к которым относятся передаваемые и получаемые сообщения). Группа событий обладает следующими свойствами (она - полная):

1) все события попарно несовместны:
;
;

2) их объединение образует пространство элементарных исходов W: .

Слайд 40

Информационно-кодовая модель коммуникации Шеннона и Уивера,

модифицированная для коммуникационного акта Якобсоном

Ну а дальше – распознавание и синтез речи, анализ текстов, в том числе, контекстные перевод, системы речевого диалога, например в интегральном роботе. То есть целиком, или по частям система коммуникации. Человека с машиной, или машины с человеком.

Слайд 41

Автоматическое распознавание речи

Общая блок-схема ориентированной на задачу системы распознавания речи

Слайд 41

Автоматический синтез речи

Структура текстового процессора

Слайд 42

Автоматический анализ текстов

Здесь (1) блок первичной обработки, (2) лингвистический процессор, (3) семантический процессор. Лингвистический процессор состоит из словарей: (4) слов разделителей, (5) служебных слов, (6) общеупотребимых слов, (7) флективных и (8) корневых морфем. Семантически процессор содержит: (9) блок отсылок в текст, (10) блок формирования семантической сети, (11) блок хранения семантической сети, (12) блок выделения понятий, и (13) блок управления.

Слайд 43

Интегральный робот