Из скольких отделов состоит головной мозг млекопитающих. Головной мозг. Теория переходных сред
Спинной мозг окружен тремя оболочками: мягкой, паутинной и твердой. А пространство между мягкой и паутинной оболочками заполнено еще и большим количеством спинномозговой жидкости. Через межпозвоночные отверстия от спинного мозга парами отходят спинномозговые нервы: каждый выходит двумя корешками – задним (чувствительным) и передним (двигательным), соединенными в один ствол. Каждая такая пара ответственна за определенную часть тела.
Вы замечали, что зачастую мы отдергиваем руку от острого или горячего предмета еще до того, как почувствовали боль? Чувствительный нерв, ответственный за руку, немедленно дает сигнал об опасности в спинной мозг и моментально его двигательный собрат передает руке команду срочно отдернуться. Сигнал о боли дойдет в головной мозг чуть позже. Это позволяет нам и нашим питомцам избежать более серьезных повреждений.
Вообще, практически все наши автоматические и рефлекторные действия контролируются спинным мозгом, ну за исключением тех, за которыми следит сам головной мозг. Так, например, информация об увиденном поступает в головной мозг, но глазные мышцы управляются спинным мозгом. Все новое, то, что человек, собака, кошка делает впервые, контролирует головной мозг, как только это действие становится привычным, автоматическим, рефлекторным, оно передается в ведение спинного мозга. А головной мозг отправляется в дальнейшее познавание неизведанного.
В свете разговоров про спинной мозг хотелось бы напомнить о таком заболевании, как дископатия. Больше всех это заболевание донимает такс, но бывает и у других пород собак, а также у животных других видов и человека. Позвонки, как мы помним, соединены между собой подвижно (иначе как бы мы поворачивались, нагибались?).
Верхняя часть каждого позвонка образует дужку. В ряд этих дужек, соединенных суставами (да-да, такими же суставами, что и кости конечностей), "продет", как нитка в бусины, спинной мозг. Нижние части (тела) позвонков, чтобы не тереться друг о друга и не травмироваться, "проложены" дисками. Каждый диск состоит из эластичной хрящевой основы и внутреннего желеобразного содержимого (представьте себе резиновый шарик, в который налили клейстер), за счет чего он может менять форму и играет роль амортизатора при нагрузке на позвоночник.
Если по какой-то причине диск деформируется, его части, выступающие за пределы межпозвоночного пространства, сдавливают спинной мозг и отходящие от него нервы. Чем это чревато? Пережатые нервные волокна перестают функционировать, и та часть тела, которая управляется этим нервом (этим участком спинного мозга), теряет чувствительность, подвижность, нарушается кровоток и т.д.
В зависимости от места и степени поражения это может ограничиться небольшим, проходящим приволакиванием задних лап (небольшое ущемление спинномозговых нервов в районе поясницы), а может привести и к летальному исходу (сильное сдавливание спинного мозга в области первых грудных позвонков). Хотя к этому заболеванию есть породная предрасположенность, следует помнить, что позвоночник поддерживает мышечный корсет, поэтому активная жизнь и адекватная физическая нагрузка снижают риск. Кроме того, нельзя позволять животным совершать неестественные движения.
Однако давайте немного поговорим о головном мозге. Чем больше, тем лучше? У мышек масса мозга всего около 1 грамма, у кошек – около 30, у собак – около 100, у человекообразных обезьян – около 400. Казалось бы, куда им до человека? У нас с вами в среднем по 1,4 кг мозга! Но у слона мозг весит 5 кг, а у кашалотов – все 7… Они умнее?
Нет, разумность зависит от соотношения массы мозга к массе тела. У человека это соотношение – 50, у шимпанзе – 120, у собаки – 500, а у кашалота – все 3000… Но и это не показатель. В качестве примера посмотрим на знаменитых людей: мозг И.С. Тургенева имел массу 2012 г, знаменитого химика Ю. Либиха – 1362 г, Ленина – 1340 г, писателя А. Франса – всего 1017 г, а самый большой мозг, массой в 2850 г, принадлежал… пациенту психиатрической лечебницы идиоту-эпилептику. От чего же зависит интеллект? От количества так называемого серого вещества – густого сосредоточения нейронов и от количества связей между нейронами.
Мозг потребляет громадное количество энергии и кислорода – до 9% всей энергии организма и 20% кислорода в покое и около 25% от всех поступающих в организм питательных веществ и примерно 33% так необходимого организму кислорода в период активности. Неэкономно? С одной стороны, да, с другой, для выживания нужны не только способы сэкономить энергию и кислород, но и скорость реакции. В общем, мозг, это выгодное вложение. Мощнейший компьютер, самообучающаяся система, центр управления полетами.
Он сложно устроен и надежно защищен: крепкими костями черепа и тремя оболочками: твердой, паутинной и мягкой. Головной мозг состоит из продолговатого мозга, заднего мозга (мозжечок и варолиев мост), среднего мозга, промежуточного мозга (таламус, гипоталамус, эпиталамус, гипофиз и эпифиз), ретикулярной формации, лимбической системы, мозолистого тела, большого мозга и коры его полушарий – это так много и так интересно, что об этом стоит поговорить подробно, что мы сделаем в следующий раз.
Отличия составляют большие полушария переднего мозга , которые имеют большие размеры и более сложное строение. Внешний слой головного мозга состоит из отдельного слоя нервных клеток, который образует кору головного мозга . У большинства млекопитающих кора головного мозга состоит из настолько большого количества нейронов, что лежит не сплошным слоем, а образует извилины. Извилины - это главный признак хорошо развитого головного мозга. Кора головного мозга отвечает за выполнение многих функций, в том числе, и образование условных рефлексов , которые при удаленной коре не образуются.
Как и передний мозг, мозжечок у млекопитающих развит очень хорошо и также имеет извилины. Такой уровень развития мозжечка связан с тем, что млекопитающие должны владеть координацией сложных и разнообразных движений. Также у млекопитающих отлично развиты органы чувств .
Млекопитающие имеют хорошо развитые органы чувств : зрение, обоняние, слух, вкус и обоняние . Но уровень развития или задействования каждого из них у отдельно взятого вида зависит от среды обитания этого вида млекопитающих.
Например, крот, живущий под землей, имеет плохо развитое зрение. Киты и дельфины, проживающие в воде, почти не способны различать запахи, хотя многие наземные млекопитающие имеют очень острое обоняние. Острое обоняние для наземных млекопитающих - это главный орган чувств, который позволяет находить добычу, чуять приближение хищника, находить самку или самца для спаривания. Родители по запаху выделяют своих детенышей.
Слух для большинства млекопитающих также играет важную роль. Для того, чтобы улавливать наименее заметные звуки, у млекопитающих есть ушные раковины , подвижные у большинства из них. Также у многих зверей, для кого слух очень важен, поверхность ушной раковины часто бывает покрыта волосками, чувствительными к малейшим звуковым вибрациям - вибриссами .
Зрение у млекопитающих не отличается такой же остротой, как у птиц, многие из млекопитающих частично или полностью не способны различать цвета. Идентичную с человеком гамму цветов могут различать только обезьяны.
Органами осязания являются вибриссы , которые растут на чувствительных частях тела, например, на голове. Обезьяны, как и люди, используют для осязания еще и кончики пальцев. Вкусовые рецепторы хорошо развиты у травоядных, благодаря чему они легко различают съедобные растения от несъедобных. Из-за сложности нервной системы поведение млекопитающих является не менее сложным, чем у птиц и других животных .
Поведение млекопитающих.
Поведение млекопитающих является сложным из-за нескольких факторов:
Хорошо развитого переднего мозга и коры головного мозга, а также нервной системы в целом;
Способностью вырабатывать множество условных рефлексов в течение жизни.
Малыши с первых дней жизни способны выделять свою мать. По мере роста опыт отношений особей с внешней средой увеличивается, они получают знания в процессе игры : прыжки, борьба, охота, преследование, бег и т.д.). Также эти игры способствуют выработке навыков , улучшающих выносливость малышей. В дальнейшем эти навыки также помогут млекопитающим во время охоты или спасения своей жизни.
На протяжение всей жизни млекопитающие вырабатывают большое количество условных рефлексов из-за изменчивости окружающей среды. Старые условны рефлексы, которые не подкрепляются условными раздражителями , со временем могут утрачиваться, что позволяет рационально использовать ресурсы головного мозга .
И других живых существ, поэтому его принято выделять в отдельный тип.
Различные млекопитающих отвечают за определенные процессы жизнедеятельности организма. Так, именно в промежуточном отделе головного мозга обрабатывается зрительная информация, поступающая к особи. Кроме того, процесс терморегуляции происходит именно благодаря контролю со стороны данного органа.
Бесперебойная работа эндокринной системы контролируется гипофизом, а вся полученная информация анализируется в среднем отделе мозга.
Для того чтобы сохранялось равновесие млекопитающего, а также баланс двигательной системы в общем, необходима работа мозжечка. А основные системы жизнедеятельности имеют свои центры управления, расположенные в продолговатом мозге.
Организм животного достаточно сложен, и считается, что интеллект его занимает второе место после человеческого. Об этом говорит не только строение головного мозга млекопитающего, но и масса по отношению к массе спинного мозга. Например, у рептилий спинной и головной мозг весят примерно одинаково, тогда как у животного масса головного мозга превышает спинной в три, а то и в пятнадцать раз, в зависимости от вида.
Отдельные зоны головного мозга у одного вида развиваются сильнее, у другого слабее, в зависимости от среды обитания животного. Например, если основное время суток жизни млекопитающего - ночь, то наиболее развито у такого животного зрение. Если речь идет об обитателе водоема либо болота, отмечено, что у такого млекопитающего будут сильно развиты слух и обоняние. Исключением считается кит, у которого система обоняния довольно слаба.
В головном мозге животного расположено 12 пар черепных нервов. Головные нервы млекопитающего отвечают не только за слух, зрение и обоняние, они также принимают непосредственное участие в формировании вегетативной системы.
Учеными доказано, что строение головного мозга млекопитающего формировалось миллионы лет. А прародителями современных животных были зверьки, имеющие охотничий инстинкт, добывающие себе пищу в ночное время с помощью хорошо развитого нюха и зрения. Если сравнивать с современным животным миром, то развитие их находилось примерно в середине между современными млекопитающими и рептилиями. Каким образом происходило формирование головного мозга, исследователям так до конца и не известно. Но именно благодаря такой степени развития, древним животным удалось, значительно видоизменившись, дожить до современных времен, а некоторым - стать незаменимыми помощниками человека.
Остановимся на вопросе об изменении относительного размера мозга млекопитающих.
Этот размер часто характеризуют коэффициентом энцефализации, который равен отношению объема мозга к условному объему, определяемому как произведение среднего эмпирического параметра на объем тела, возведенный в степень 2/3. Коэффициент энцефализации млекопитающих изменяется примерно от 0,1-0,2 для наиболее примитивных животных до значения около 6, относящегося к современному человеку.
Хотя коэффициент энцефализации или другие показатели, характеризующие объем мозга, по ряду причин могут служить только очень приближенной характеристикой уровня высшей
нервной деятельности животного, существуют возможности использования соответствующих материалов для получения важной информации о развитии интеллекта ископаемых животных.
Развитие головного мозга млекопитающих было длительным процессом, который происходил на протяжении всего третичного периода. Данные таблицы следует дополнить сведениями об эволюции размера мозга у мезозойских млекопитающих. Хотя получить такие сведения трудно из-за ограниченности материалов о сравнительно малочисленных млекопитающих мезозойской эры, Джерисон сделал вывод, что уже первые наиболее примитивные группы млекопитающих обладали мозгом, относительные размеры которого были больше мозга рептилий. Затем, на протяжении свыше ста миллионов лет относительный размер мозга млекопитающих существенно не изменялся и только в третичном периоде размер их головного мозга начал возрастать.
Джерисон считает, что средний коэффициент энцефализации Для архаических млекопитающих эоцена равнялся 0,25, для животных олигоцена 0,50, для современных 1,00. Наряду с этим он отмечает, что на протяжении третичного периода эволюция головного мозга сопровождалась возрастанием «дивертификации», т. е. диапазона изменений относительных величин мозга у различных групп животных.
Можно думать, что эволюция мозга млекопитающих существенно зависела от условий окружающей их среды. Дотретичные млекопитающие были небольшими по размеру ночными животными, которые активизировались в условиях более низкой температуры темного времени суток. Они, по-видимому, в малой степени конкурировали с господствовавшими тогда разнообразными пресмыкающимися. Быстрая эволюция млекопитающих, начавшаяся после произошедшего в конце мелового периода вымирания большинства групп рептилий, в начале третичного периода не сопровождалась заметным увеличением относительного размера мозга животных, так как млекопитающие могли без острой конкуренции с другими животными заполнять различные экологические ниши, освобожденные ранее вымершими пресмыкающимися.
Как отмечает Джерисон, значительные изменения в строении мозга млекопитающих произошли в позднем эоцене, когда структура головного мозга у многих млекопитающих существенно усложнилась. В позднем эоцене число семейств млекопитающих впервые приблизилось к максимуму, соответствующему «экологической емкости» биосферы. В этих условиях возможность появления новых семейств была ограничена необходимостью вытеснения ранее существовавших сходных в экологическом отношении групп, что могло осуществиться только при значительном прогрессе новых организмов. В такой ситуации появление новых семейств должно было сопровождаться вымиранием занимавших те же экологические ниши старых групп.
Это подтверждается данными таблицы, из которой видно, что в позднем эоцене скорости появления новых и вымирания старых семейств были высокими и почти одинаковыми по величине. Возрастание среднего объема головного мозга в олигоцене, о котором говорит Джерисон, вероятно, объясняется резким изменением природных условий, что, в частности, ускорило вымирание архаических форм, обладавших меньшим размером мозга.
Хотя изменения климата в миоцене и плиоцене были меньшими олигоценового похолодания, они усложняли задачу приспособления животных к меняющимся природным условиям, что способствовало выживанию животных с более высоким уровнем высшей нервной деятельности.
Из приведенных выше соображений следует, что развитие головного мозга ускоряется: а) при высоком уровне заполнения «экологической емкости» биосферы прогрессивными группами животных; б) при существенных изменениях природных условий.
Это заключение можно подтвердить, кроме приведенных выше данных, материалами об эволюции третичных животных на двух изолированных континентах - Южной Америке и Австралии.
Оба эти континента в третичном периоде размещались в основном в зоне низких широт, где климатические колебания были наименьшими. Как Южная Америка, так и Австралия в это время были изолированы от других континентов.
В Южной Америке основными группами плацентарных млекопитающих были разнообразные копытные. Джерисон отмечает, что на протяжении 50 млн. лет размер мозга этих животных практически не увеличился. Нечто подобное произошло в Австралии, населенной в основном сумчатыми животными.
Можно думать, что медленное развитие мозга животных на этих континентах объяснялось, с одной стороны, сравнительным постоянством природных условий, с другой - неполным использованием «экологического пространства», которое имелось для млекопитающих на этих континентах. В частности, в Южной Америке до конца третичного периода плацентарных хищников заменяли сумчатые, которые менее эффективно преследовали копытных животных. Внешнее сходство разнообразных сумчатых в Австралии с экологически аналогичными плацентарными животными других континентов отнюдь не означает, что сумчатые могли поддерживать характерный для плацентарных животных высокий уровень межвидовой конкуренции, способствующей значительной скорости эволюции.
К этому нужно добавить, что территории Южной Америки и Австралии были малы по сравнению с обширной системой связанных между собой континентов, которую составляли Африка, Евразия и Северная Америка. Так как возникновение новых групп животных основано на процессах, имеющих вероятностный характер, размер территории, на которой осуществляется соответствующий «эволюционный эксперимент», часто оказывается решающим фактором для его успешного завершения.
В заключение остановимся на эволюции мозга приматов.
Хотя низшие приматы имели сравнительно большой относительный размер мозга уже в палеогене, быстрое возрастание размера мозга началось с появлением высших приматов и в особенности человекообразных обезьян, ветвь которых отделилась от общего родословного дерева приматов в олигоцене. Тогда же или несколько позже образовалась ветвь обезьяноподобных предков человека.
У всех высших приматов относительный размер мозга заметно больше среднего для других современных групп млекопитающих, у австралопитеков и непосредственных предков человека этот размер был еще большим.
Можно думать, что скорость эволюции приматов существенно зависела от степени изменчивости окружающей их среды. Хотя приматы существовали на протяжении всего третичного периода, в течение его первой половины, когда условия окружающей среды были наиболее устойчивыми, прогресс этой группы млекопитающих был сравнительно невелик. Скорость эволюции приматов (в том числе скорость роста коэффициента энцефализации) резко возросла во второй половине третичного периода, в эпоху значительных колебаний природных условий, происходивших начиная с олигоцена.
Неоднократно высказывалось предположение о том, что происхождению современного человека способствовали резкие изменения природной среды, имевшие место в четвертичном периоде.
Представление о связи эволюции приматов с изменениями условий окружающей среды может быть использовано для ответа на вопрос о месте исходного центра антропогенеза. Как известно, по этому вопросу имеются две точки зрения. Соглашаясь, что первые этапы этого процесса происходили в низких широтах, часть ученых (в том числе Дарвин и Уоллес) считали центром антропогенеза Африку, где до настоящего времени сохранились наиболее близкие к человеку виды обезьян. Другие, основываясь на ряде палеонтологических находок, предполагали, что первые прямые предки человека появились в Южной Азии. Экологические соображения позволяют поддержать первый из этих взглядов.
Как указано выше, даже при крупных изменениях глобального климата температура в тропиках менялась сравнительно мало. Главный результат колебаний климата в тропиках - изменение режима осадков, которое во многих случаях было значительным.
Так как в Южной Азии преобладают условия избыточного увлажнения, влияние некоторого изменения сумм осадков на растительный покров и другие компоненты природной среды для основной части этой территории было сравнительно малосущественным.
Совершенно другие последствия имели колебания глобального климата в Африке, большая часть территории которой находится сейчас и находилась в прошлом в условиях умеренного, недостаточного и крайне недостаточного увлажнения. Колебания режима осадков в Африке неизбежно приводили к значительным изменениям границ природных зон, что сопровождалось разрушением старых экологических систем и открывало условия для возникновения новых форм экологических взаимоотношений между организмами. В таких условиях скорость эволюции многих групп живых существ, включая приматов, должна быть более высокой.
Принимая во внимание соображения, приведенные в этом и предыдущих разделах, можно сделать вывод, что возникновение ноосферы стало возможным в результате двух различных форм изменений состояния среды, окружающей организмы.
Первая из них - сравнительно медленные колебания газового состава атмосферы, в ходе которых заметно увеличивалось количество атмосферного кислорода. В эпохи повышения количества кислорода возникли многие прогрессивные группы животных, включая основные классы позвоночных. Вторая форма изменений окружающей среды - кратковременные резкие изменения термического режима, которые неоднократно приводили к вымиранию многочисленных групп животных, создавая возможность для широкого распространения более прогрессивных форм, сохранившихся в эпохи вымирания.
Можно высказать предположение, что при постоянных условиях окружающей среды эволюция была бы слишком медленной не только для создания ноосферы, но и для возникновения сколько-нибудь сложных организмов за время существования биосферы.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Продолговатый мозг . Как и у представителей нижестоящих классов, от дна промежуточного мозга отходят зрительные нервы, образующие перекрест, и позади них находится воронка, к которой прикрепляется гипофиз, тогда как над промежуточным мозгом располагается на длинной ножке эпифиз.
Полость промежуточного мозга, или третий желудочек, по бокам имеет мощные скопления мозгового вещества, носящие название зрительных бугров (thalami optici). Таким образом, промежуточный мозг имеет сходное строение с соответствующим мозгом пресмыкающихся и птиц.
Средний мозг , наоборот, отличается сравнительно очень небольшими размерами и крыша его, кроме продольной борозды, имеет еще поперечную борозду. Благодаря этому у кролика, как и у всех млекопитающих, вместо двухолмия, свойственного представителям прочих классов, крыша среднего мозга представлена четверохолмием (corpus quadrigeminum). Передние холмики несут зрительную функцию, а задние — слуховую. Полость среднего мозга, или сильвиев водопровод, представляет собой лишь узкую щель.
Мозжечок состоит из средней непарной части — червячка — и двух боковых частей, которые очень велики и обозначаются как полушария мозжечка (hemisphaerae cerebelli). От них отходят в стороны боковые придатки (flocculi).
Продолговатый мозг отличается от такового у представителей нижестоящих классов тем, что по бокам четвертого желудочка обособ ляются продольные пучки нервных волокон, идущие к мозжечку и носящие название задних ножек мозжечка (crura medullo-cerebellaria), на нижней поверхности продолговатого мозга обособляются парные продольные валики — пирамиды (pyramis), а впереди них лежит поперечное возвышение, состоящее из нервных волокон, которые связывают под продолговатым мозгом правое и левое полушария мозжечка. Возвышение это характерно для млекопитающих и носит название еаролиева моста (pons varolii).
. I— сверху; II — снизу; III — сбоку; IV — продольный разрез (по Паркеру):
1 — большие полушария, 2 — обонятельные доли, 3 — зрительный нерв, 4 — эпифиз, 5 — средний мозг— четверохолмие, 6 — мозжечок, 7 — продолговатый мозг, S — гипофиз, 9 — варолиев мост, 10 — мозговая воронка, 11 — мозолистое тело, 12 — зрительные бугры
Головные нервы . У кролика уже 12 пар головных нервов, так как XI пара — добавочный нерв (nervus accessorius), не вполне дифференцированный у птиц и пресмыкающихся, получает у млекопитающих полное развитие. Он отходит от боков продолговатого мозга приблизительно на уровне XII пары. Прочие головные нервы имеют типичные места отхождения.
Органы чувств . Для кролика, как и для, грызунов, характерно сильное развитие осязательных волос — вибрисс — на голове в виде так называемых усов, на верхней и нижней губах, подбородке, на щеках и бровях. Среди органов чувств, как и у большинства млекопитающих, ведущую роль играют органы обоняния; в обонятельной полости, как сказано выше, имеется сложный лабиринт обонятельных раковин. Высокой степени совершенства достигают также органы слуха, имеющие сложно извитую улитку, звукопроводящий аппарат в среднем ухе из трех слуховых косточек, костные слуховые барабаны и большие подвижные наружные уши.
Еще интересные статьи
