Mózg jest siedliskiem centrów regulacyjnych, przyjmuje informacje i magazynuje je, stanowi ośrodek myślenia, mówienia, uczenia się, poznania. W swoich starych filogenetycznych częściach jest miejscem popędów i zachowań archaicznych.
Do komórek nerwowych bodźce docierają drogą aferentną z obwodu, natomiast z komórek nerwowych impulsy biegną drogą eferentną do narządów wykonawczych. Rdzeń kręgowy prowadzi aferentne i eferentne drogi, odpowiada za odruchy rdzeniowe.
Obwodowy układ nerwowy przyjmuje przez receptory bodźce i drogą włókien sensorycznych prowadzi do ośrodkowego układu nerwowego. Stanowi połączenie poprzez drogi motoryczne mózgowia z narządami wykonawczymi (gruczoły, mięśnie, itp.). Część somatyczna służy regulacji stosunku do świata zewnętrznego. W tym celu neurony obwodowego układu nerwowego pracują w określonych polach w korze mózgowia, we wzgórzu, podwzgórzu i przysadce, móżdżku, tworze siatkowatym, rdzeniu przedłużonym i kręgowym.
Część wegetatywna - autonomiczna odpowiada za aktywność motoryczną i sensoryczną wynikającą z przyjmowania i przetwarzania bodźców. Kieruje funkcjami wewnętrznymi życiowymi takimi jak: oddychanie, trawienie, przemiana materii, działanie gruczołów. Ośrodki tego systemu znajdują się we wzgórzu, podwzgórzu, przysadce i centrach odruchowych rdzenia kręgowego itd. Układ autonomiczny bierze udział w psychofizycznych procesach, we wszystkich wyższych funkcjach i treściach świadomości: w mowie, myśleniu i woli.
Część centralna i obwodowa układu wegetatywno-autonomicznego zawiaduje, kieruje i prowadzi wszystkie motoryczne i sensoryczne włókna, które nie idą do mięśni poprzecznie prążkowanych. Steruje nieświadomie procesami motorycznymi, kieruje narządami wewnętrznymi.
Wegetatywny układ autonomiczny, w swej części sympatycznej, odpowiada: za pobudzenie, napięcie i gotowość do skoku, natomiast w części parasympatycznej odpowiada za sen, odprężenie oraz trawienie.
Układ nerwowy posiada bazę informacji ze świata zewnętrznego, które przekazuje centrali, podobnie jak wrażenia i informacje z własnego ciała. W sposób uproszczony można to określić tak, że zmysłami przyjmujemy impulsy, które biegną aferentną drogą do jednostek informacyjnych w mózgu, gdzie są poddawane selekcji, analizie, integracji, przetworzeniu i organizacji w 70 miliardach komórek nerwowych zwanych integrującymi, z których następuje wyrzucenie impulsów na drogą eferentną, jako odpowiedź motoryczna, która zostaje przetworzona i zrealizowana w narządach wykonawczych.
Podstawowa struktura anatomiczno-czynnościowego układu nerwowego jest samodzielną, wysoko wyspecjalizowaną, charakteryzującą się pobudliwością i przewodzeniem bodźców komórką nerwową tzw. neuron. Neurony są bardzo różnorodne, pochodzą z neuroblastów, które tworzą ścianę pierwotnej cewy nerwowej. Szacuje się, że człowiek posiada około 100 miliardów neuronów wysoko wyspecjalizowanych, które się już nie dzielą. Ciało neuronów posiada liczne rozgałęzienia, wypustki krótsze i dłuższe zwane dendrytami i jeden, czasem dwa lub kilka aksonów, które łączą się przy pomocy synaps, tworząc trójwymiarową sieć neuronalną. Na synapsach powstają substancje pobudzające lub hamujące przechodzenie impulsów, zwane neurotransmiterami (około 30 różnorodnych substancji chemicznych m.in. acetylocholina, adrenalina, dopamina, serotonina, itd.). Większe nagromadzenie komórek nerwowych w ośrodkowym układzie nerwowym nosi nazwę substancji szarej mózgu, głównie w korze mózgowej, mniejsze skupiska tworzą jądra nerwowe.
Nagromadzenie komórek nerwowych poza ośrodkowym układem nerwowym nosi nazwę zwojów.
Drugim elementem układu nerwowego są komórki glejowe wywodzące się ze spongoblastów, które podobnie jak neuroblasty wyścielają pierwotną cewę nerwową. Komórki glejowe tworzą rusztowanie dla neuronów, odżywiają je i izolują, likwidują obumierające neurony i ich wypustki, a także współdziałają z neuronami w procesach pamięciowych.
W korze mózgowej i w układzie współczulnym występują neurony (komórki Calaja) z dwoma lub większą ilością wypustek zwanych aksonem. Wszystkie włókna nerwów obwodowych i rdzeniowych, oraz czaszkowych, z wyjątkiem włókien węchowych, posiadają osłonkę mielinowa i osłonkę zwana neurolemmą. Osłonki te stanowią rodzaj izolacji, która zwiększa pobudliwość komórki i szybkość przewodzenia bodźców. Nagromadzenie włókien nerwowych powleczonych osłonką mielinową w ośrodkowym układzie nerwowym nosi nazwę substancji białej mózgu. Powstają tu transmitery działające na receptory w błonie postsynaptycznych drugiego neuronu, które wytwarzają potencjał pobudzeniowy lub hamulcowy, tzw. impuls.
Zniszczona komórka nerwowa nie odradza się, a regeneracja jest tylko możliwa w obrębie wypustek, tj. w samych nerwach, przy czym bodziec do odrodzenia pochodzi zawsze od dośrodkowej części kikuta przeciętego nerwu. Czas regeneracji dla różnych nerwów jest inny, szybszy dla nerwów czuciowych niż ruchowych. Zniszczenie motorycznych komórek nerwowych prowadzi w następstwie do zniszczenia zaopatrywanych przez nie włókien mięśniowych i odwrotnie, komórka nerwowa może zginąć z powodu braku bodźców doprowadzonych do niej przez neuryt. Jest to tzw. zanik z nieczynności, który występuje w następstwie na przykład zaniku mięśni.
Mielinizacja włókien nerwowych nie przebiega równocześnie. Najczęściej pojawia się w 4 miesiącu płodowym, najpóźniej nawet po dwudziestym roku życia, zawsze postępuje od komórki ku obwodowemu końcowi włókien (jedynie we włóknach nerwu wzrokowego przebiega od mózgowia w kierunku siatkówki).
W trójwymiarowej sieci neuronowej w mózgu, impulsy ulegają wzmocnieniu lub osłabieniu, przetworzeniu w ten sposób, aby mogły być użyte do świadomych lub nieświadomych zachowań człowieka. Gęstość sieci neuronalnej jest zależna od stopnia dojrzałości biologicznej komórki związanej z wiekiem, ciągłości dopływających bodźców, koniecznych dla jej tworzenia się i dojrzewania. Dojrzewanie struktury i funkcji OUN przez rozbudowę sieci połączeń międzyneuronalnych stanowi podstawę do działań w zakresie stymulacji rozwoju, stwarza możliwości wyrównania deficytów, torowania nowych dróg przepływu informacji do i od neuronów kory mózgowej. Wiadomo już, że sensoryczna integracja odbywa się w mózgu, a prawidłowe jej dojrzewanie jest konieczne dla zdrowego kształtowania się ciała, psychiki i ducha. Tak więc przez drażnienie zmysłów, ruch i bodźce powstające w czasie ruchu, pobudzają powstawanie połączeń nerwowych na synapsach, po czym następuje integracja impulsów i przyswajanie ich przez umysł. Ruch ciała, używanie rąk, mowy podlegają koordynacji i stanowią podstawę dla kształtowania się celowych, sensownych działań.
Według Ayres mózg człowieka stanowi bazę dla uporządkowanego rozwoju psychicznego i duchowego. Jest to możliwe ponieważ istnieje: sensoryczna integracja procesów czuciowo-ruchowych z percepcję wzrokowa i słuchową przy współudziale układu wegetatywnego i limbicznego. Warunkiem sprawnie przebiegających procesów integracji sensorycznej jest:
· jednoznaczność informacji zmysłowych,
· nie zaburzona droga przepływu informacji, bez ich zniekształceń,
· prawidłowe przetworzenie informacji w mózgu,
· wyzwolenie właściwej reakcji, którą dziecko spożytkuje w sposób celowy.
Dla zrozumienia przebiegu pracy mózgu, jako całości, przedstawiono poniżej w dużym skrócie funkcje poszczególnych struktur mózgowia, poczynając od najstarszych, to jest pnia mózgu, kończąc zaś na najmłodszych częściach - półkulach mózgowych.
Pień mózgu jest najstarszą częścią mózgu, szacuje się, że jego rozwój trwał około 500 milionów lat. W pniu mózgu, w jądrach podstawy mózgu, znajdują się ośrodki zawiadujące animalnymi procesami życiowymi organizmu, oraz centra popędów i archaicznych zachowań człowieka. Można bez większego ryzyka powiedzieć, że w człowieku istnieje zwierzę, podporządkowane strukturze, jaką reprezentuje kora mózgowa.
Pień mózgu zwiększa się, tworząc, w swej dolnej części pasmo szerokości palca zwane rdzeniem przedłużonym.
Poprzez rdzeń przedłużony przechodzą wszystkie włókna nerwowe do rdzenia kręgowego i tu także wszystkie włókna są krzyżowane. Wyjaśnia to fakt, że każda półkula mózgu kontroluje przeciwległą połowę ciała. Większość nerwów mózgowych opuszcza lub wpada na wysokości rdzenia przedłużonego i przylegającego połączenia z mostem, ponadto znajdują się tu ważne ośrodki autonomicznego układu nerwowego, a wiec ośrodek oddechowy, czynności serca, funkcji jelita. W pniu mózgu znajduje się twór siatkowy (Formatio reticularis), zebrana siatkowata struktura, która ma istotne znaczenie w opracowaniu bodźców zmysłowych i przekazywaniu ich dalej do sensorycznego centrum kory mózgowej. Rozciąga się ona od końca rdzenia kręgowego do połączenia z półkulami kory mózgowej.
Twór siatkowaty stanowi system pobudzania, rodzaj dzwonu alarmowego mózgu. Analogicznie, jak w radiu znajdują się dwie gałki: jedna aktywująca, która szuka sama częstotliwości, druga - regulująca siłę dźwięku.
Przykład: cichy płacz dziecka budzi matkę natychmiast, a burza z grzmotami - pozwala jej spać.
Twór siatkowaty współpracuje z systemem limbicznym i ma wielkie znaczenie w formowaniu i regulowaniu odczuć psychicznych. Psychiczne zrównoważenie wydaje się być związane również z pniem mózgu, a nie tylko z systemem limbicznym i korą mózgu.
Górne części tworu siatkowego oddziałują aktywująco na sensoryczne i motoryczne impulsy, zaś dolne części mają działanie hamujące, a nawet znoszące impulsy (hamują, zmniejszają, przytłumiają).
Dla utrzymania stanu czuwania potrzebny jest stały dopływ bodźców zmysłowych, tym samym twór siatkowaty kontroluje rytm czuwania i spania oraz stopień jasności czuwania i świadomości. Ponadto pień mózgowy stanowi centrum kontrolne krążenia, ciśnienia, rytmu serca oraz reguluje procesy trawienia, wypróżniania, oddychania.
W dolnej części pnia mózgu, bezpośrednio nad rdzeniem przedłużonym, znajduje się most (pons).
Most leży bezpośrednio nad rdzeniem przedłużonym, w dolnej części mózgu. W tej części pnia można zauważyć szeroką taśmę włókien, które starawi pomost pomiędzy mózgiem i móżdżkiem. W obrębie pnia mózgu znajdują się jądra niektórych nerwów mózgowych (czaszkowych), które odgrywają rolę w przyjmowaniu pokarmu z fizjonomii twarzy. Tutaj także znajdują się jądra podstawy mózgu, które nazywamy zwojami podstawy mózgu. Zadania tej grupy jąder mózgu są mało znane, zaledwie wyjaśniono procesy podstawowe. Odgrywają one rolę motoryczną kontroli u ssaków, a wiec i u człowieka. Należy pamiętać, że stacje przekaźnikowe dróg motorycznych, umieszczone są w różnych okolicach.
Najmniejsza dolna część pnia mózgu zwana śródmózgowiem jest przedłużeniem mostu łączącego pień mózgu z móżdżkiem. W śródmózgowiu można zauważyć strukturę rurkowatą rdzenia kręgowego. W dolnej części śródmózgowia znajdują się jądra nerwów czaszkowych, które kierują ruchami gałek ocznych oraz wszystkie włókna zstępujące i wstępujące, łączące wzajemnie górne i dolne regiony mózgu. Śródmózgowie na bazie 4 małych wzgórków umożliwia elementarne normy widzenia i słyszenia.
Wzgórze (thalamus) - thalamus słowo pochodzenia greckiego, oznacza łóżko do leżenia i rzeczywiście, obie półkule mózgowe leżą na nim. Stanowi on wielki analizator kory mózgowej. Z wyjątkiem zmysłu powonienia wszystkie impulsy zmysłowe są przekazywane przez wzgórze. Stanowi więc centrum przełącznikowe dla wrażeń (odczuć) cielesnych. Wzgórze przetwarza bodźce dopływające z receptorów sensorycznych narządów wewnętrznych i narządów zmysłowych oraz przesyła odpowiednie impulsy do sensorycznej kory mózgowej, które jakby odsyła z powrotem potwierdzenie odbioru sygnału. Inne jądra wzgórza, zwane także "bramą świadomości" wydają się kierować, obok tworu siatkowatego, rytmem czuwania, spania oraz świadomości obok tworu siatkowatego. Jądra te mają połączenie z systemem limbicznym. Jądra wzgórza mają prawdopodobnie udział w procesach motorycznych.
Podwzgórze (hypotalamus) - leży pod wzgórzem i jest filogenetycznie starsze od systemu limbicznego. Stanowią go grupy małych zbiorowisk jąder nerwowych, pozostających w związku z licznymi polami mózgowia. Podwzgórze reguluje system hormonalny i procesy wegetatywne, steruje gospodarką cieplną, elektrolitową i wodną, przemianą materii, krążeniem krwi i przyjmowaniem pokarmów.
Hormony podwzgórza kierują przysadką, wywierają wpływ na tak różne procesy, jak: wzrost, reakcje walki albo ucieczki, pobudzenie seksualne oraz stany psychiczne. Podwzgórze zdaje się stanowi obok systemu limbicznego centrum kontrolne dla emocji.
Układ limbiczny - tworzą: jądro migdałowate z hipocampus. Razem z sąsiadującymi obszarami limbicznej kory i regionu przegrody utrzymują kontakt ze wzgórzem, podwzgórzem i korą mózgową. Pierwotnie system limbiczny był mózgiem węchowym, rozwinął się w ewolucji jako pierwsza część przodomózgowia. Filogenetycznie więc, nasze centrum emocjonalne, tzn. system limbiczny jest dawnym centrum węchowym. Limbiczne przodomózgowie zawiera jeszcze dziś standardowy repertuar: agresja, ucieczka, wycofanie się oraz dobór naturalny, zmysłowy pociąg itp. Wydaje się, że dziś już ustalono, iż system limbiczny, jako kompleksowy twór ma podstawowy wpływ w powstawaniu emocji i zachowań towarzyszących uczuciom. Zadaniem systemu limbicznego jest utrzymanie się jednostkowe i gatunkowe. Ponadto w systemie limbicznym są sterowane i regulowane pobudzenia wegetatywne narządów wewnętrznych, procesy hormonalne, procesy pamięci i przyswajania (uczenia się ).
Móżdżek stanowi kalafiorowaty twór w tylnym dole czaszki, integralna część tyłomózgowia. Leży nad mostem i rdzeniem przedłużonym, miedzy płatami skroniowym i potylicznym. Wspomaga centra motoryczne w ich pracy, tj. orientację w przestrzeni i koordynację ruchu. Funkcja móżdżku jest dobrze poznana. Na pierwszym miejscu jest on odpowiedzialny za hamowanie (komórki Purkiniego, które stanowią system aparatów zwalniających i hamujących). Móżdżek pomaga w: płynności i precyzyjnym kierowaniu ruchami ciała, w regulowaniu postawy, orientacji w przestrzeni, napięciu mięśniowym i koordynacji siły mięśniowej. Stanowi pewien rodzaj magazynu pamięci dla pewnych rodzajów wyuczonych motorycznych reakcji (np. pamięć jeżdżenia na rowerze). Kora móżdżku i okolice jąder móżdżku przyjmują bodźce ważne dla stanu równowagi. Móżdżek stary (archicersbellum) bierze udział w zachowaniu równowagi oraz kontroli ruchów głowy i oczu. Otrzymuje sygnały aferentne z narządu przedsionkowego i wysyła włókna aferentne, miedzy innymi do rdzenia. Uczestniczy w regulacji odruchów: ustalenia głowy ( błędnikowym i wzrokowym), ustalenia poziomu oczu, zbieżności oczu, widzenia peryferyjnego, koordynacji wzrokowej. Móżdżek dawny (paleocellebellum) kontroluje ruchy tułowia i proksymalnych (bliższym) części kończyn. Otrzymuje informacje o napięciu mięśni i pozycji kończyn, na tej podstawie dokonuje ich koordynacji, zabezpieczając odpowiednią pozycję ciała, w przestrzeni z uwzględnieniem grawitacji. Móżdżek nowy (noocerebellum) to największa część móżdżku, która koordynuje ruchami dystalnymi (dalsze) kończyn. Otrzymuje informacje z kory ruchowej i pomaga jej w planowaniu ruchu.
Uszkodzenie lub usuniecie móżdżku prowadzi do nieskoordynowanych, gwałtownych ruchów ciała. Móżdżek odgrywa również dużą rolę w procesach uczenia się i pamięci.
Mózgowie stanowi dwie półkule: prawą i lewą, mocno pofałdowane cztery płaty korowe. Morfologicznie tworzą je pola projekcyjne i pola tworzenia asocjacji.
Pola projekcyjne utworzone są przez: korę motoryczną i korę sensoryczną. Korowe pola projekcyjne sięgają od ucha do ucha, przy czym kora ruchowa znajduje się przed bruzdą centralną, a kora sensoryczna za bruzdą, w zakręcie poza centralnym w kierunku centrum wzrokowego. Pozostałe pola stanowiące 3/4 powierzchni kory ludzkiej są polami asocjacyjnymi czyli kojarzeniowymi.
Kora sensoryczna - sfera czucia proprioceptywnego ciała zawiera reprezentacje ciała. Obraz ciała, który powstaje przy pomocy własnych odczuć zmysłowych jako wyobrażenie własnego ciała.
Kora motoryczna – znajduje się w dolnej części płatów czołowych. Daje wskazówki motoryczne ciału w oparciu o wiele informacji z różnych pól mózgowia. Z badan wynika, że każda z części narządu ruchu, a dokładniej grup mięśniowych, ma tam swoja reprezentację. Największy obszar kontroluje ruch rąk, szczególnie palców oraz mięśni twarzy i języka. Wyraźnie mniejsza część kory zawiaduje pracą tułowia i kończyn dolnych. Ruch ma swoją reprezentację także w jądrach podkorowych, do których należą: jadro ogoniaste, jadro soczewkowate, ciało migdałowate. Ich zadaniami są, miedzy innym, wytworzenie napędu ruchowego, regulowanie napięcia mięśni i jego korygowanie, zgodnie z zamiarem.
Pola asocjacyjne - są to te części kory, które służą raczej integrującym lub symbolicznym funkcjom, niż przetwarzaniu bezpośrednio sensoryczno-motorycznych bodźców.
Mózgowie składa się z licznych warstw komórek nerwowych, które są podzielone na przestrzeni większej niż 200 pól i obdarzone specjalnymi funkcjami.
Korą mózgową nazywamy pofałdowaną mocno, zewnętrzną warstwą mózgową. Nasz najwyższy organ świadomości prezentuje się w postaci dwóch półkul podzielonych na 4 płaty. Tu najprawdopodobniej znajduje się siedziba: myślenia, świadomości, woli i czucia, przy czym topografia mózgu jest coraz bardziej dyskutowana i częściej przebija się pogląd holistycznej roli mózgu zgodnie z poglądem Hipokratesa.
olciasarnowska