Анатомо-морфологические особенности центральной нервной системы: серое и белое вещество головного мозга

Анатомо-морфологические особенности центральной нервной системы

Головной мозг выступает в роли главного органа центральной нервной системы человека. Этот сложнейший биологический механизм представляет собой многоуровневую систему интеграции и управления. Орган обеспечивает не только вегетативную регуляцию всех внутренних процессов жизнеобеспечения, но и выступает материальным субстратом высшей нервной деятельности, включая сознание, память и абстрактное мышление. Архитектоника данного органа поражает своей функциональной специализацией, где каждый макроскопический и микроскопический отдел отвечает за строго определенный спектр задач.

В макроскопическом строении принято выделять несколько базовых отделов. Конечный мозг включает два объемных полушария, соединенных между собой массивным тяжем нервных волокон - мозолистым телом, а также систему боковых желудочков. Промежуточный мозг образован таламической областью, гипоталамусом и полостью третьего желудочка. Средний мозг состоит из пластинки крыши четверохолмия, водопровода и ножек мозга. Задний мозг включает варолиев мост, мозжечок и часть полости четвертого желудочка. Наконец, продолговатый мозг располагается на границе со спинным мозгом и содержит нижнюю часть четвертого желудочка.

Фундаментальной основой гистологического строения описанных выше структур является деление мозговой ткани на два специфических типа. Тщательное микроскопическое исследование показывает, что серое и белое вещество головного мозга формируют сложную пространственную конфигурацию, обеспечивающую как обработку поступающей информации, так и ее мгновенную передачу между удаленными отделами.

Топографическое распределение этих двух типов тканей подчиняется строгим закономерностям. Функциональное разделение труда между ними настолько велико, что повреждение любого из компонентов приводит к развитию специфической неврологической симптоматики. Эволюционное развитие центральной нервной системы привело к тому, что именно такая тканевая организация обеспечивает максимальную эффективность работы при минимальных энергозатратах.

Микроскопическая анатомия и функции белого вещества

Структурная организация проводящих путей имеет решающее значение для скорости когнитивных процессов. В отличие от других тканей организма, проводящие системы центральной нервной системы обладают уникальным химическим составом и морфологией.

Специфический светлый оттенок этой ткани обусловлен именно наличием миелина - особого липидо-белкового комплекса. Миелин синтезируется специальными глиальными клетками (олигодендроцитами) и многократно оборачивается вокруг аксона. В архитектуре больших полушарий белое вещество располагается преимущественно внутри, будучи окруженным корой. Важно отметить, что в спинном мозге наблюдается обратная топография: там белые канатики располагаются снаружи, окружая центральный контур нейрональных скоплений.

Несмотря на кажущуюся однородность, в толще светлых волокон регулярно встречаются изолированные скопления тел нервных клеток. Такие четко очерченные островки носят название ядер (nuclei). Они играют роль локальных ретрансляторных станций. Примером исключительно волоконной структуры является мозолистое тело, которое содержит сотни миллионов аксонов, связывающих правое и левое полушария для синхронизации их работы.

Главная функция белого вещества заключается в обеспечении надежной и сверхбыстрой коммуникации. Проводящие пути можно сравнить с информационными магистралями, соединяющими участки коры между собой, а также связывающими полушария со стволовыми структурами и спинным мозгом. Миелиновая оболочка действует как мощный электрический изолятор. Она препятствует рассеиванию электрического сигнала и позволяет нервному импульсу распространяться сальтаторно (скачкообразно) от одного перехвата Ранвье к другому. Это многократно увеличивает скорость передачи команд к мышцам и органам.

Морфология и функциональное значение серого вещества

Если проводящие пути отвечают за транзит сигналов, то тела клеток являются главными вычислительными центрами. Архитектоника этой ткани значительно сложнее и разнообразнее.

В тканях живого человека данный субстрат имеет скорее серо-коричневатый оттенок. Такой цвет возникает из-за полного отсутствия светлого миелина, а также благодаря интенсивному кровоснабжению капиллярной сетью и наличию специфических пигментов в самих нейронах. В анатомии головного мозга серое вещество представлено в виде множества функционально различных структурных единиц.

Среди наиболее значимых структурных образований выделяют:

• кору больших полушарий (высший интегративный центр когнитивной и сенсомоторной деятельности);
• кору мозжечка (центр регуляции равновесия и мышечного тонуса);
• таламус (главный коллектор всех сенсорных путей, направляющихся к коре);
• субталамус, включая ядро Люиса;
• гипоталамус (высший центр нейроэндокринной регуляции);
• базальные ганглии (бледный шар, скорлупа, хвостатое ядро), ответственные за планирование и реализацию сложных двигательных актов;
• структуры лимбической системы, такие как прилежащее ядро и ядро прозрачной перегородки;
• комплекс ядер мозжечка (зубчатое, пробковидное, шаровидное и ядро шатра);
• ядра ствола мозга, включая красное ядро, черную субстанцию и ядра нижних олив;
• ядра черепных нервов, управляющие мускулатурой и железами головы и шеи.

Функционал этой сложноорганизованной ткани охватывает тотальный контроль над организмом. Здесь осуществляется первичная и вторичная обработка сенсорной информации, формирование зрительных, слуховых и тактильных образов. В этих структурах рождаются эмоции, формируются механизмы памяти, генерируется речь и планируется любая произвольная мышечная активность.

Кора больших полушарий как венец эволюции

Особое внимание в нейроморфологии уделяется коре больших полушарий (cortex hemispheria cerebri). Эта структура, также именуемая плащом (паллиумом), представляет собой сплошной пласт серого вещества, покрывающий поверхность переднего мозга. В зависимости от функциональной зоны и индивидуальных анатомических особенностей, толщина коркового слоя варьируется от 1 до 5 миллиметров. Самые толстые участки обычно располагаются в области двигательных центров.

С точки зрения филогенеза, новая кора (неокортекс) сформировалась на самых поздних этапах эволюции млекопитающих. Именно она обеспечила человеку возможность абстрактного мышления, социализации и создания сложной культуры. Эта ткань регулирует и координирует активность всех нижележащих отделов, являясь субстратом нашего сознания.

В объемном соотношении кора занимает около 44 процентов всего объема полушарий. При этом площадь ее поверхности у взрослого человека достигает колоссальных значений - от 1468 до 1670 квадратных сантиметров. Такое существенное увеличение площади функциональной поверхности произошло без пропорционального увеличения объема черепной коробки. Природа решила эту биомеханическую задачу путем формирования складчатой структуры.

Неравномерный рост клеточных слоев в процессе эмбриогенеза приводит к образованию глубоких борозд и выступающих извилин. Благодаря этой пространственной оптимизации, около двух третей всей площади коры скрыто в глубине борозд и не видно на наружной поверхности органа.

Постоянный обмен данными между корой и подкорковыми узлами осуществляется непрерывно. Афферентные волокна доставляют к паллиуму сенсорную информацию от рецепторов всего тела. После многоступенчатой обработки нейрональные ансамбли генерируют ответные эфферентные сигналы, которые по нисходящим путям белого вещества отправляются к исполнительным органам. Таким образом, серое и белое вещество головного мозга работают как единый, неразрывно связанный механизм, обеспечивающий гармоничное существование человека во внешней среде.