Biology for Majors II

脳は、頭蓋骨の頭蓋腔に含まれる中枢神経系 それには、大脳皮質、辺縁系、大脳基底核、視床、視床下部、および小脳が含まれる。 内部構造を表示するために、脳を分割することができる三つの異なる方法があります: 矢状の部分は図1bに示すように脳を左から右に、冠状の部分は図1aに示すように脳を前から後ろに、水平の部分は脳を上から下に切断します。

大脳皮質

脳の最も外側の部分は、大脳皮質と呼ばれる神経系組織の厚い部分であり、それは回(単数:回)と呼ばれる丘と呼ばれる溝(単数:溝)と呼ばれる谷に折り畳まれています。 皮質は、大きな溝によって分離された左右の2つの半球で構成されています。 脳梁(ラテン語:corpus callosum)と呼ばれる太い繊維束: “タフボディ”)は、二つの半球を接続し、情報が一方の側から他方の側に渡されることを可能にします。 他の半球よりも1つの半球に多く局在するいくつかの脳機能がありますが、2つの半球の機能は主に冗長です。 実際には、重度のてんかんを治療するために、時には(非常にまれに)半球全体が除去されることがあります。 患者が外科に続くある欠損に苦しむ間、特に外科が非常に未熟な神経系がある子供で行われるとき意外にも少数の問題を有することができる。パートaは、人間の脳の冠状(前面)と矢状(側面)のセクションを示しています。 冠状セクションでは、大脳皮質と呼ばれる脳の大きな上部が左右の半球に分かれています。 左右の皮質の間には蝶の羽に似た空洞が存在する。 脳梁は、ちょうどこの空洞の上に、一緒に二つの半球を接続するバンドです。 大脳皮質の表面には、回と呼ばれるでこぼこの突起が含まれています。 大脳皮質は、脊髄と接続する脳幹によって固定されている。 大脳皮質の下に隠れている脳幹の両側には小脳があります。 小脳の表面はでこぼこですが、大脳皮質ほどでこぼこではありません。 矢状部は、大脳皮質が脳の前部および上部を構成し、脳幹および小脳がより低い背部部分を構成することを明らかにする。 楕円形の視床は、大脳皮質の中央の空洞に座っています。 脳梁は、上部の視床の周りを包みます。 大脳基底核は脳梁の周りを包み、脳の下部前部から始まり、バックエンドがほとんどフロントエンドを満たしているように、周りの道の四分の三を続 大脳基底核は、上部と下部に沿って接続されているセグメントに分離されています。 扁桃体は、大脳基底核の末端にある球状構造である。

図1. これらの図は、人間の脳の(a)冠状および(b)矢状切片を示す。

重度のてんかんを治療するための他の手術では、脳梁は半球全体を除去するのではなく切断される。 これにより2つの半球の独特な機能に洞察力を与える割れ目頭脳と呼出される条件を引き起こします。 例えば、ある物体が患者の左視野に提示された場合、患者はその物体に口頭で名前を付けることができない(そして、物体を全く見ていないと主張する これは、左視野からの視覚入力が交差して右半球に入り、一般的に脳の左側にある音声中心に信号を送ることができないためです。 驚くべきことに、分割された脳の患者が左手で物体のグループから特定の物体を拾うように求められた場合、患者はそうすることができるが、依然として分割脳患者についての詳細を学び、分割脳実験を自分でモデル化できるゲームをプレイするには、このウェブサイトを参照してください。

矢状、または人間の脳の側面図は、大脳皮質の異なる葉を示しています。 前頭葉は脳の前中心にあります。 頭頂葉は、脳の上部背面にあります。 後頭葉は脳の後ろにあり、側頭葉は脳の下部中央にあります。 運動皮質は前頭葉の後ろであり、嗅球は底部である。 体性感覚皮質は頭頂葉の前部である。 脳幹は側頭葉の下にあり、小脳は後頭葉の下にある。

ヒトの大脳皮質には、前頭葉、頭頂葉、側頭葉、および後頭葉が含まれる。

各皮質半球には、異なる機能に関与するローブと呼ばれる領域が含まれています。 科学者たちは、脳領域が異なる機能に関与しているかを決定するために様々な技術を使用しています:彼らは特定の領域に影響を与える怪我や病気を 彼らはまた、彼らは脳領域を刺激し、任意の行動の変化があるかどうかを確認する動物実験を行います。 彼らは頭部の外に置かれる強い磁石を使用して一時的に皮質の特定の部分を活動化させるのにtransmagnetic刺激(TMS)と呼ばれる技術を使用し;そして彼らは特定の行動の仕事と相関する特定の頭脳の領域の酸素化された血の流れの変更を見るのに機能磁気共鳴イメージ投射(fMRI)を使用する。 これらの技術、および他のものは、異なる脳領域の機能に大きな洞察を与えているが、また、任意の与えられた脳領域が複数の行動やプロセスに関与することができ、任意の与えられた行動やプロセスは、一般的に複数の脳領域にニューロンを含むことを示している。 そうは言っても、哺乳類の大脳皮質の各半球は、機能的および空間的に定義された4つの葉:前頭葉、頭頂葉、側頭葉、および後頭部に分解することができ 図2は、人間の大脳皮質のこれらの四つの葉を示しています。

図は、右半球大脳皮質上の様々な筋肉群の運動制御の位置を示しています。 運動皮質の上中から右下まで、制御される領域の順序は、つま先、足首、膝、腰、胴、肩、肘、手首、手、指、親指、首、眉毛およびまぶた、眼球、顔、唇、顎、舌、唾液分泌、咀嚼および嚥下である。

図3. 運動皮質の異なる部分は、異なる筋肉群を制御する。 体内で隣接している筋肉群は、一般的に運動皮質の隣接領域によっても制御されます。 例えば、指の動きを制御するニューロンは、手の動きを制御するニューロンの近くにある。

前頭葉は、目の上の脳の前部に位置しています。 この葉には嗅覚球が含まれており、匂いを処理します。 前頭葉には運動皮質も含まれており、運動の計画と実施に重要です。 運動皮質内の領域は異なる筋肉群にマップされ、図3に示すように、このマップにはいくつかの組織があります。 例えば、指の動きを制御するニューロンは、手の動きを制御するニューロンの隣にある。 前頭葉のニューロンは、注意、発話、意思決定の維持などの認知機能も制御します。 彼らの前頭葉を損傷した人間の研究は、この領域の一部が人格、社会化、およびリスクの評価に関与していることを示しています。

頭頂葉は脳の上部に位置しています。 頭頂葉のニューロンは、スピーチと読書にも関与しています。 頭頂葉の主な機能の二つは、体性感覚を処理している—圧力、痛み、熱、寒さのようなタッチ感覚—と処理固有知覚—体の部分が空間に配向されている方法の感覚。 頭頂葉には、運動皮質と同様の体の体性感覚マップが含まれています。

後頭葉は脳の後ろに位置しています。 それは主に視覚に関与しています—視覚的な世界を見て、認識し、識別します。側頭葉は耳の脳の基部に位置し、主に音の処理と解釈に関与しています。

側頭葉は耳の脳の基部に位置し、主に音の処理と解釈に関与しています。

また、記憶形成を処理する構造である海馬(ギリシャ語で”タツノオトシゴ”)も含まれています。 海馬は図5に示されています。 記憶における海馬の役割は、てんかんを治すために海馬の両側を除去した有名なてんかん患者HMを研究することによって部分的に決定された。 彼の発作は消えたが、彼はもはや新しい記憶を形成することができなかった(彼は手術前からいくつかの事実を覚えていて、新しい運動作業を学ぶこ

大脳皮質

他の脊椎動物と比較して、哺乳類は体の大きさのために非常に大きな脳を持っています。 ワニの脳全体は、例えば、約半分のティースプーンを埋めるだろう。 この脳と体の大きさの比率の増加は、特に類人猿、クジラ、イルカで顕著です。 全体的な脳の大きさのこの増加は、哺乳類に特有の複雑な行動の進化に間違いなく役割を果たしましたが、全体の話を伝えるものではありません。 科学者たちは、皮質の比較的高い表面積と、いくつかの哺乳動物によって示される知性および複雑な社会的行動との間の関係を発見した。 この表面積の増加は、部分的には、皮質シート(より多くの溝および回)の折り畳みの増加によるものである。 例えば、ラットの皮質は非常に滑らかであり、非常に少数の溝および回である。 猫と羊の皮質は、より多くのsulciとgyriを持っています。 チンパンジー、人間、イルカはさらに多くを持っています。

イラストは、脳がラットから猫、チンパンジー、ヒト、イルカに皮質の折り畳みのサイズと量が増加することを示しています。

図4. 哺乳類は、他の脊椎動物よりも大きな脳と体の比率を持っています。 哺乳類の中では、皮質の折り畳みと表面積の増加は複雑な行動と相関している。

大脳基底核

図1bに示す大脳基底核(または基底核)と呼ばれる相互接続された脳領域は、運動制御および姿勢において重要な役割を果た パーキンソン病のように、大脳基底核の損傷は、歩行時にシャッフル歩行のような運動障害を引き起こす。 大脳基底核はまた、動機を調節する。 例えば、スズメバチの刺し傷が25歳のビジネスマンの両側の基底核損傷につながったとき、彼はベッドですべての日を過ごし始め、何かまたは誰にも興味を示さなかった。 しかし、彼が外部から刺激されたとき、誰かが彼と一緒にカードゲームをするように頼んだときのように、彼は正常に機能することができました。 興味深いことに、彼と他の同様の患者は、彼らの状態に退屈したり不満を感じたりすることは報告していません。P>

視床

図は、辺縁系の部分を示しています。 視床と視床下部は、大脳皮質の中心の空洞に位置しています。 帯状回は、大脳皮質の一部であり、大脳基底核の上部を包む。 海馬は、視床の下に位置する大脳皮質の一部である。 扁桃体は、大脳基底核の終わりに位置しています。

図5. 大脳辺縁系は感情や他の行動を調節します。 それは帯状回および海馬、また視床、視床下部および扁桃体を含む頭脳の中心の近くに、ある大脳皮質の部分を含んでいます。

図5に示す視床(”内腔”のギリシャ語)は、皮質への出入りのゲートウェイとして機能します。 それはボディから感覚的な、運動入力を受け取り、また皮質からフィードバックを受け取ります。 このフィードバック機構は、動物の注意および覚醒状態に応じて、感覚および運動入力の意識的な意識を調節することができる。 視床は、意識、覚醒、および睡眠状態を調節するのに役立ちます。 致命的な家族性不眠症と呼ばれるまれな遺伝性疾患は、視床ニューロンおよびグリアの変性を引き起こす。 この障害は、影響を受けた患者が他の症状の中でも眠ることができないようにし、最終的には致命的です。

視床下部

視床下部の下には視床下部があり、図5に示されています。 視床下部は脳下垂体、他の腺、また他の細胞に影響を与える複数の異なったホルモンを解放するエンドウ豆大きさで分類された内分泌腺に信号を送 この関係は視床下部がこれらのホルモンによって制御される重要な行動を調整することを意味します。 視床下部は体のサーモスタットであり、食物や水の摂取、エネルギー消費、体温などの重要な機能が適切なレベルに保たれていることを確認します。 視床下部内のニューロンはまた、時には睡眠サイクルと呼ばれる概日リズムを調節する。

大脳辺縁系

大脳辺縁系は、感情を調節する構造の連結されたセットであり、恐怖と動機に関連する行動も同様である。

それは記憶形成において役割を果たし、視床および視床下部、ならびに海馬の一部を含む。 辺縁系内の重要な構造の1つは、扁桃体(ギリシャ語で「アーモンド」)と呼ばれる側頭葉の構造であり、図5に示されています。 二つの扁桃体は、恐怖の感覚と恐ろしい顔を認識するための両方にとって重要です。 帯状回は、感情や痛みを調節するのに役立ちます。

小脳

図2に示す小脳(ラテン語で「小さな脳」)は、脳幹の上にある脳の基部にあります。 小脳はバランスを制御し、動きを調整し、新しい運動タスクを学習するのに役立ちます。

脳幹

図2に示されている脳幹は、脳の残りの部分を脊髄と接続しています。 それは中脳、延髄、および橋で構成されています。 運動ニューロンと感覚ニューロンは脳幹を通って伸び、脳と脊髄の間の信号の中継を可能にする。 上行神経経路は、脳のこのセクションで交差し、大脳の左半球が体の右側を制御することを可能にし、その逆もまた同様である。 脳幹は、脳から身体に送られる運動制御信号を調整する。 脳幹は、覚醒、覚醒、呼吸、血圧、消化、心拍数、嚥下、歩行、および感覚および運動情報の統合を含む身体のいくつかの重要な機能を制御する。

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