Lidský mozek ( lat. encephalon ) je orgán centrální nervové soustavy sestávající z mnoha vzájemně propojených nervových buněk a jejich procesů .
Lidský mozek zabírá téměř celou dutinu mozkové části lebky , jejíž kosti chrání mozek před vnějším mechanickým poškozením. V procesu růstu a vývoje má mozek podobu lebky .
Literatura poskytuje různé odhady počtu neuronů obsažených v lidském mozku. Podle jednoho odhadu obsahuje mozek dospělého muže v průměru 86,1 ± 8,1 miliardy neuronů a 84,6 ± 9,8 miliardy neneuronových buněk. Přitom mozková kůra obsahuje 19 % neuronů [1] . Podle jiných odhadů obsahuje lidský mozek 90–96 miliard neuronů [2] [3] .
Mozek spotřebuje 50 % glukózy produkované játry a vstupuje do krve pro výživu [4] .
Hmotnost lidského mozku se pohybuje od 1000 do více než 2000 gramů, což je v průměru přibližně 2 % tělesné hmotnosti. Mozek mužů má průměrnou hmotnost o 100–150 gramů více než mozek žen , statistický rozdíl mezi poměrem velikosti těla a mozku u dospělých mužů a žen však nebyl nalezen [5] . Obecně se má za to, že duševní schopnosti člověka závisí na hmotnosti mozku: čím větší je hmotnost mozku, tím je člověk nadanější. Je však zřejmé, že tomu tak není vždy [6] . Například mozek I. S. Turgeněva vážil 2012 [7] [8] , mozek Anatole France - 1017 g [9] . Nejtěžší mozek – 2850 g – byl nalezen u jedince, který trpěl epilepsií a idiocií [10] [11] . Jeho mozek byl funkčně vadný. Proto neexistuje přímý vztah mezi hmotou mozku a mentálními schopnostmi jedince.
Ve velkých vzorcích však četné studie nalezly pozitivní korelaci mezi mozkovou hmotou a mentálními schopnostmi, stejně jako mezi hmotou určitých oblastí mozku a různými ukazateli kognitivních schopností [12] [13] . Řada studií naznačuje, že velikost mozku, která závisí téměř výhradně na genetických faktorech, nemůže vysvětlit většinu rozdílů v IQ [14] [15] [16] . Jako argument uvádějí vědci z Amsterdamské univerzity významný rozdíl v kulturní úrovni mezi civilizacemi Mezopotámie a Starověkého Egypta a jejich dnešními potomky v Iráku a moderním Egyptě [17] .
Stupeň vývoje mozku lze hodnotit zejména poměrem hmoty míchy k mozku. Takže u koček je to 1:1, u psů - 1:3, u nižších opic - 1:16, u lidí - 1:50. U lidí ve svrchním paleolitu byl mozek znatelně (10–12 %) větší než mozek moderního člověka [18] – 1:55–1:56.
Objem mozku většiny lidí se pohybuje v rozmezí 1250-1600 kubických centimetrů a tvoří 91-95% kapacity lebky. V mozku je pět úseků: prodloužená medulla ; zadní , včetně mostu , mozečku a epifýzy ; střední ; středně pokročilí; a přední mozek , reprezentovaný mozkovými hemisférami . Spolu s výše uvedeným rozdělením na oddělení je celý mozek rozdělen do tří velkých částí:
Mozková kůra pokrývá dvě hemisféry mozku: pravou a levou.
Mozek, stejně jako mícha, je pokryt třemi membránami: měkkou, pavoučkovitou a tvrdou.
Měkká neboli vaskulární membrána mozku ( lat. pia mater encephali ) přímo sousedí s mozkovou hmotou, vstupuje do všech rýh, pokrývá všechny konvoluce. Skládá se z volné pojivové tkáně, ve které se větví četné cévy, které vyživují mozek. Z cévnatky odcházejí tenké výběžky pojivové tkáně, které jdou hluboko do hmoty mozku.
Pavoučkovitá membrána mozku ( lat. arachnoidea encephali ) je tenká, průsvitná, nemá cévy. Přiléhá těsně ke konvolucím mozku, ale nevstupuje do brázd, v důsledku čehož se mezi cévními a arachnoidálními membránami vytvářejí subarachnoidální cisterny , naplněné mozkomíšním mokem, díky nimž je arachnoid vyživován. Největší, mozečkově podlouhlá cisterna, se nachází za čtvrtou komorou, ústí do ní střední otvor čtvrté komory; cisterna laterální jamky leží v laterální sulcus velkého mozku; interpeduncular - mezi nohama mozku; cisternová křižovatka - v místě vizuálního chiasmatu (rozcestí).
Dura mater encephali ( lat. dura mater encephali ) je periost pro vnitřní mozkový povrch kostí lebky. V této skořápce je pozorována nejvyšší koncentrace receptorů bolesti v lidském těle, zatímco v samotném mozku žádné receptory bolesti nejsou (viz Bolest hlavy ).
Tvrdá plena je tvořena hustým vazivem, zevnitř vystlaným plochými navlhčenými buňkami, v oblasti své vnitřní základny těsně srůstá s kostmi lebky. Mezi tvrdou a arachnoidální membránou je subdurální prostor vyplněný serózní tekutinou.
Dřeň prodloužená ( lat. medulla oblongata ) se vyvíjí z pátého mozkového váčku (přídavného). Medulla oblongata je pokračováním míchy s narušenou segmentací. Šedá hmota prodloužené míchy se skládá z jednotlivých jader hlavových nervů. Bílá hmota jsou dráhy míchy a mozku, které sahají nahoru do mozkového kmene a odtud do míchy.
Na předním povrchu medulla oblongata obsahuje přední střední trhlinu, na jejíchž stranách leží zesílená bílá vlákna nazývaná pyramidy. Pyramidy se zužují díky tomu, že část jejich vláken přechází na opačnou stranu a tvoří tak křižovatku pyramid, které tvoří boční pyramidovou dráhu. Část bílých vláken, která se nekříží, tvoří přímou pyramidální dráhu.
Most ( lat. pons ) leží nad medulla oblongata. Jedná se o zesílený váleček s příčně uspořádanými vlákny. V jejím středu probíhá hlavní rýha, ve které leží hlavní tepna mozku. Na obou stranách brázdy jsou patrná vyvýšení tvořená pyramidovými drahami. Most se skládá z velkého množství příčných vláken, která tvoří jeho bílou hmotu – nervová vlákna. Mezi vlákny je mnoho nahromadění šedé hmoty, která tvoří jádra můstku. Nervová vlákna, která pokračují k mozečku, tvoří jeho střední nohy.
Mozeček ( latinsky cerebellum ) leží na zadní ploše mostu a prodloužené míchy v zadní lebeční jámě. Skládá se ze dvou hemisfér a červa, který spojuje hemisféry mezi sebou. Hmotnost mozečku je 120-150 g.
Mozeček je od velkého mozku oddělen horizontální trhlinou, ve které dura mater tvoří mozečkový stan natažený přes zadní jámu lební. Každá hemisféra mozečku se skládá z šedé a bílé hmoty.
Šedá hmota cerebellum je obsažena na vrcholu bílé ve formě kůry. Nervová jádra leží uvnitř cerebelárních hemisfér, jejichž hmotu představuje především bílá hmota. Kůra hemisfér tvoří rovnoběžné rýhy, mezi nimiž jsou konvoluce stejného tvaru. Brázdy rozdělují každou hemisféru mozečku na několik částí. Jedna z částí - kus přiléhající ke středním nohám mozečku, vyniká více než ostatní. Je fylogeneticky nejstarší. Chlopeň a uzel červa se objevují již u nižších obratlovců a jsou spojeny s fungováním vestibulárního aparátu.
Kůra cerebelárních hemisfér se skládá ze dvou vrstev nervových buněk: vnější molekulární a granulární. Tloušťka kůry 1-2,5 mm.
Šedá hmota mozečku se rozvětvuje bíle (na střední části mozečku je vidět jako větev stálezelené túje), proto se nazývá stromem života mozečku.
Mozeček je spojen s mozkovým kmenem třemi páry nohou. Nohy jsou reprezentovány svazky vláken. Dolní (ocasní) nohy mozečku jdou do prodloužené míchy a nazývají se také provazová těla. Patří mezi ně zadní cerebrospinální trakt.
Střední (můstkové) nohy mozečku jsou spojeny s mostem, ve kterém příčná vlákna přecházejí do neuronů mozkové kůry. Středními nohami prochází kortikálně-můstková dráha, díky níž mozková kůra působí na mozeček.
Horní nohy mozečku ve formě bílých vláken jdou směrem k střednímu mozku, kde jsou umístěny podél nohou středního mozku a těsně k nim přiléhají. Horní (kraniální) cerebelární stopky sestávají převážně z vláken z jejich jader a slouží jako hlavní cesty pro vedení impulsů do thalamus opticus , hypothalamu a červených jader.
Nohy jsou umístěny vpředu a pneumatika je vzadu. Mezi pneumatikou a nohama leží akvadukt středního mozku (Sylviův akvadukt). Spojuje čtvrtou komoru se třetí.
Hlavní funkcí mozečku je reflexní koordinace pohybů a rozložení svalového tonu.
Kryt středního mozku ( lat. mesencephalon ) leží nad jeho víčkem a shora kryje akvadukt středního mozku. Víko obsahuje desku pneumatiky (quadremium). Dva horní pahorky jsou spojeny s funkcí vizuálního analyzátoru, fungují jako centra orientačních reflexů na zrakové podněty, a proto se nazývají vizuální. Dva dolní tuberkuly jsou sluchové, spojené s orientačními reflexy na zvukové podněty. Colliculi superior jsou připojeny k laterálním geniculatým tělům diencephala pomocí horních rukojetí a colliculi inferior jsou připojeny dolními rukojeťmi k mediálním geniculatům.
Od plátu pneumatiky začíná páteřní trakt, který spojuje mozek s míchou. Procházejí jím eferentní impulsy v reakci na zrakové a sluchové podněty.
Mozek je rozdělen brázdou na dvě hemisféry (Hemisphaerium cerebri): levou a pravou. Mezi mozkové hemisféry patří: mozková kůra (plášť) , bazální ganglia , čichový mozek a postranní komory . Hemisféry mozku jsou odděleny podélnou štěrbinou, v jejímž vybrání je uloženo corpus callosum , které je spojuje. Na každé polokouli se rozlišují následující povrchy:
V každé hemisféře jsou části, které nejvíce vyčnívají: vpředu - přední pól, za - okcipitální pól, na straně - temporální pól. Kromě toho je každá hemisféra velkého mozku rozdělena na čtyři velké laloky: čelní, parietální, okcipitální a temporální. V prohloubení laterální jamky mozku leží malý lalok - ostrůvek. Polokoule je rozdělena na laloky brázdami. Nejhlubší z nich je postranní, nebo-li postranní, nazývá se také Sylvijská brázda. Laterální sulcus odděluje temporální lalok od frontálního a parietálního. Z horního okraje hemisfér sestupuje dolů centrální sulcus neboli Rolandův sulcus. Odděluje čelní lalok mozku od parietálního. Týlní lalok je oddělen od parietálního pouze ze strany mediálního povrchu hemisfér - parietálně-okcipitální rýhy.
Mozkové hemisféry jsou zvenčí pokryty šedou hmotou, která tvoří mozkovou kůru neboli plášť. V kortexu je 15 miliard buněk, a pokud vezmeme v úvahu, že každá z nich má 7 až 10 tisíc spojení se sousedními buňkami, pak můžeme usoudit, že funkce kůry jsou flexibilní, stabilní a spolehlivé. Povrch kůry se výrazně zvětšuje v důsledku brázd a konvolucí. Fylogenetická kůra je největší strukturou mozku, její plocha je přibližně 220 tisíc mm 2 .
Mozek dospělého muže je v průměru o 11–12 % těžší a objemově o 10 % větší než u ženy [19] [20] , což odpovídá rozdílu tělesné hmotnosti a velikosti mezi pohlavími. Nebyl nalezen statistický rozdíl mezi poměrem těla a mozku u mužů a žen [21] [5] . Metody tomografického skenování umožnily experimentálně zaznamenat rozdíly ve stavbě mozku žen a mužů [22] [23] . Bylo zjištěno, že mužský mozek má více spojení mezi zónami uvnitř hemisfér a ženský mozek má více spojení mezi hemisférami. Tyto rozdíly ve struktuře mozku byly nejvýraznější při srovnání skupin ve věku 13,4 až 17 let. S věkem v mozku žen však narůstal počet spojení mezi zónami uvnitř hemisfér, což minimalizovalo dříve zřetelné strukturální rozdíly mezi pohlavími [23] .
Současně, navzdory existenci rozdílů v anatomické a morfologické struktuře mozku žen a mužů, neexistují žádné jejich rozhodující znaky nebo kombinace, které by nám umožnily mluvit o specificky „mužském“ nebo specificky „ženském“ mozku. [24] . Existují rysy mozku, které jsou běžnější u žen, a existují ty, které jsou častěji pozorovány u mužů, oba se však mohou projevit u opačného pohlaví a prakticky neexistují žádné stabilní soubory takových znaků.
Vývoj, který nastává před narozením, nitroděložní vývoj plodu. V prenatálním období dochází k intenzivnímu fyziologickému vývoji mozku, jeho senzorických a efektorových systémů.
Postupně dochází k diferenciaci systémů mozkové kůry, což vede k nerovnoměrnému vyzrávání jednotlivých mozkových struktur.
Při narození má dítě prakticky vytvořené subkortikální útvary a je blízko konečné fázi zrání projekčních oblastí mozku, ve kterých končí nervová spojení vycházející z receptorů různých smyslových orgánů (systémů analyzátorů) a vznikají motorické dráhy [ 25] .
Tyto oblasti fungují jako konglomerát všech tří bloků mozku . Ale mezi nimi struktury bloku regulace mozkové aktivity (první blok mozku) dosahují nejvyšší úrovně zrání. Ve druhém (blok příjmu, zpracování a ukládání informací) a třetím (blok programování, regulace a řízení činnosti) bloku jsou pouze ty oblasti kůry, které patří do primárních laloků, které přijímají příchozí informace (druhý blok) a tvoří odchozí motorické impulsy, se ukazují jako nejvyzrálejší (3. blok) [26] .
Ostatní oblasti mozkové kůry nedosahují v době narození dítěte dostatečné úrovně zralosti. Svědčí o tom malá velikost buněk v nich obsažených, malá šířka jejich horních vrstev, které plní asociativní funkci, relativně malá velikost plochy, kterou zabírají, a nedostatečná myelinizace jejich prvků.
Ve věku dvou až pěti let dochází k dozrávání sekundárních, asociativních polí mozku, z nichž některá (sekundární gnostické zóny systémů analyzátorů) se nacházejí ve druhém a třetím bloku (premotorická oblast). Tyto struktury zajišťují procesy vnímání a provádění sledu akcí [25] .
Další zralá jsou terciární (asociativní) pole mozku. Nejprve se vyvíjí zadní asociativní pole - parietálně-temporálně-okcipitální oblast, poté přední asociativní pole - prefrontální oblast.
Terciární pole zaujímají nejvyšší postavení v hierarchii interakce mezi různými oblastmi mozku a provádějí se zde nejsložitější formy zpracování informací. Zadní asociativní oblast poskytuje syntézu všech příchozích multimodálních informací do supramodálního holistického odrazu reality obklopující subjekt v celistvosti jeho spojení a vztahů. Přední asociační oblast je zodpovědná za dobrovolnou regulaci komplexních forem duševní činnosti, včetně výběru informací nezbytných pro tuto činnost, vytváření programů činnosti na jejím základě a kontrolu jejich správného průběhu.
Každý ze tří funkčních bloků mozku tedy dosáhne plné zralosti v různých časech a zrání probíhá postupně od prvního do třetího bloku. Toto je cesta zdola nahoru – od podkladových útvarů k nadložním, od podkorových struktur k primárním polím, od primárních polí k asociativním. Poškození během tvorby kterékoli z těchto úrovní může vést k odchylkám ve zrání další v důsledku nedostatku stimulačních účinků od základní poškozené úrovně [25] .
Z pohledu kybernetiky je mozek obří učící se statistický analogový stroj vyrobený z živých iontových prvků bez tuhé struktury spojů mezi prvky, se spotřebou asi 25 wattů. Odhady kapacity paměti mozku různými autory se pohybují od 10 6 do 10 16 bitů [27] [28] . Vyšší nervová činnost spočívá v práci s obrazy vnějšího světa vícestupňovou hierarchickou metodou paralelního zpracování informací [29] [30] . Paměť mozku je uspořádána podle speciálního principu – zapamatovaná informace je zároveň adresou zapamatování v mozkové kůře a zapamatuje se nejen informace, ale i frekvence jejího opakování. [28] Spojení mozkových neuronů tvoří víceúrovňovou síťovou strukturu [31] .
Probíhají první pokusy o vytvoření matematických modelů mozku na základě teorie automatů, neuronových sítí, matematické logiky, kybernetiky [32] [33] [34] .
Američtí vědci se pokusili porovnat lidský mozek s pevným diskem počítače a vypočítali, že lidská paměť může obsahovat asi 1 milion gigabajtů (neboli 1 petabajt) (např. vyhledávač Google zpracuje denně asi 24 petabajtů dat). Vzhledem k tomu, že lidský mozek spotřebuje na zpracování tak velkého množství informací pouze 25 wattů energie, lze jej označit za nejúčinnější výpočetní zařízení na Zemi [35] .
Jednou z nejdůležitějších vlastností mozku je jeho schopnost vytvářet modely, a to jak při pokusu o popis procesů probíhajících v přírodě, tak pro popis fiktivních abstraktních jevů, a to jak vědomě, tak nevědomě [36] .
Lidský mozek, který je velmi rozsáhlou neuronovou sítí, neustále analyzuje signály smyslových orgánů a vnitřních orgánů těla, dříve nashromážděné informace, vytváří a opravuje modely okolního světa a na základě těchto modelů vytváří předpovědi. Proces předpovídání probíhá jak vědomě, tak bez účasti vědomí, neustále, jak v bdělém stavu, tak ve spánku. Člověk jedná podle těchto předpovědí a provádí vědomé akce, a to nevědomě, včetně reflexně. V situaci, kdy mozek udělal chybu v analýze, člověk může vidět, slyšet a (nebo) cítit něco, co ve skutečnosti neexistuje. V případech, kdy se předpověď ukáže jako nesprávná, může člověk podniknout kroky, které od sebe neočekával (nechtěl udělat).
| Lidský mozek : přední mozek ( telencephalon , mozková kůra , hemisféra , šedá hmota ) | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| čelní lalok |
| ||||||||||||||
| parietální lalok |
| ||||||||||||||
| Týlní lalok |
| ||||||||||||||
| temporálního laloku |
| ||||||||||||||
| Interlobární rýhy |
| ||||||||||||||
| klenutý gyrus |
| ||||||||||||||
| ostrovní lalok |
| ||||||||||||||
| jiný |
| ||||||||||||||