Mózg kręgowców

Mózg kręgowców jest główną częścią ośrodkowego układu nerwowego. U kręgowców (i większości innych zwierząt) mózg znajduje się z przodu, w głowie. Jest on chroniony przez czaszkę i znajduje się blisko głównych zmysłów wzroku, słuchu, równowagi, smaku i zapachu. W miarę jak zwierzę porusza się do przodu, jego zmysły gromadzą dane o otoczeniu, a dane te trafiają bezpośrednio do mózgu.

Mózgi są niezwykle złożone. Mózg kontroluje inne organy ciała, aktywując mięśnie lub powodując wydzielanie substancji chemicznych, takich jak hormony i neuroprzekaźniki. Działanie mięśni pozwala na szybkie i skoordynowane reagowanie na zmiany w środowisku; hormony i autonomiczny układ nerwowy powodują wolniejsze zmiany w organizmie. Jest on również częścią ciała człowieka i zwierząt. Mózg dorosłego człowieka waży około 1300-1400 gramów.

U kręgowców, rdzeń kręgowy sam w sobie może powodować reakcje odruchowe, jak również proste ruchy, takie jak pływanie lub chodzenie. Jednak zaawansowana kontrola zachowania wymaga scentralizowanego mózgu.

Struktura wszystkich mózgów kręgowców jest w zasadzie taka sama. Jednocześnie, w trakcie ewolucji, mózg kręgowców uległ zmianom i stał się bardziej efektywny. U tak zwanych "niższych" zwierząt, większość lub cała struktura mózgu jest dziedziczona, a zatem ich zachowanie jest w większości instynktowne. U ssaków, a szczególnie u człowieka, mózg jest dalej rozwijany w trakcie życia poprzez naukę. Ma to tę zaletę, że pomaga im to lepiej dopasować się do ich otoczenia. Zdolność do uczenia się jest najlepiej widoczna w korze mózgowej.

Trzy zasady

Mózg i układ nerwowy to zasadniczo układ, który tworzy połączenia. Ma on wejście od narządów zmysłów i wyjście do mięśni. Jest on
połączony na kilka sposobów z układem hormonalnym, który wytwarza hormony, oraz z układem trawiennym i płciowym. Hormony działają powoli, więc zmiany te są stopniowe.
Mózg to rodzaj domu towarowego. Ma, wszystkie powiązane ze sobą, działy, które robią różne rzeczy. Oni wszyscy pomagają sobie nawzajem zbierać zmysły.
Wiele z tego, co robi ciało, jest nieświadome. Człowiek oddycha, serce bije, jelita trawią, włosy rosną, myśli wpadają mu do głowy... Część z tego może być zauważona przez osobę, a część (jak oddychanie) może być w pewnym stopniu pod wpływem. Ale, w zasadzie, duża część ciała pracuje na automatycznym, regulowanym przez autonomiczny układ nerwowy.
Mózg też wykonuje dużą część swojej pracy, nie zauważając tego. Nieprzytomny umysł odnosi się do czynności mózgu, które są rzadko zauważane.

Regiony mózgu kręgowców

Kilka obszarów mózgu zachowało swoją tożsamość w całej gamie kręgowców, od hagfisów po ludzi. Poniżej znajduje się lista niektórych z najważniejszych obszarów, wraz z krótkim opisem ich funkcji w obecnym rozumieniu. Funkcje te mogą być jeszcze w pewnym stopniu kwestionowane. Poczynając od grzbietu (lub, u ludzi, spodniej części) są to regiony:

Rdzeń kręgowy (i rdzeń kręgowy) ma wiele małych jąder, które obsługują różne funkcje autonomiczne. Należą do nich: bicie serca i ciśnienie krwi, oddychanie i wymioty. ^{ch 44, 45}
Stawy są stacją przekaźnikową, niosącą wiadomości pomiędzy mózgiem a rdzeniem i móżdżkiem.
Podwzgórze to niewielki obszar u podstawy przedniego mózgu. Jest to centralne stanowisko kontrolne dla cykli sen/budzenie, kontroli jedzenia i picia, kontroli uwalniania hormonów i wielu innych funkcji. Znajduje się ono bezpośrednio nad przysadką mózgową i wydziela do niej hormony. Hormony te hamują lub pobudzają przysadkę mózgową. Z kolei gruczoł wytwarza hormony, które oddziałują na resztę organizmu.
W wzgórzu znajduje się nad podwzgórzem, a poniżej kory mózgowej. Jest to zbiór jąder o różnych funkcjach. Działa jako stacja przekaźnikowa, gromadząc wszelkiego rodzaju informacje zmysłowe (oprócz węchowych) i przekazując je do kory mózgowej. Pełni też rolę w świadomości i we śnie. Istnieją
systemy działania dla kilku rodzajów zachowań, w tym jedzenia, picia, defekacji i kopulacji.
Móżdżek dostosowuje wydajność innych systemów mózgowych, aby uczynić je bardziej precyzyjnymi. Usunięcie móżdżku nie przeszkadza zwierzętom w robieniu czegokolwiek, ale sprawia, że działania są niezdecydowane i nieporadne. Ta precyzja nie jest wbudowana, ale uczy się jej metodą prób i błędów. Nauka jazdy na rowerze jest przykładem typu neuronowej plastyczności, która może mieć miejsce głównie w obrębie móżdżku. ^{ch 42}
Tektum, często nazywane "optycznym tektum", kieruje działania do punktów w przestrzeni. Jego najlepiej zbadaną funkcją jest kierowanie ruchów oczu. Kieruje również ruchami sięgającymi do punktów. Uzyskuje silne bodźce wzrokowe, a także bodźce z innych zmysłów, które są przydatne w kierowaniu działaniami, np. bodźce słuchowe w sowie, bodźce z termowrażliwych organów jamy ustnej w wężach, itp. U niektórych ryb, takich jak minogi, stanowi on największą część mózgu.
Hipokamp jest, ściśle mówiąc, tylko u ssaków, ale ma odpowiedniki u wszystkich kręgowców. Zajmuje się pamięcią przestrzenną i nawigacją u ryb, ptaków, gadów i ssaków.
Zwoje podstawne to grupa struktur w przedmózgu, które są silnie związane z korą mózgową i wzgórzem. Główną funkcją zwojów podstawnych wydaje się być dobór działań. Wysyłają one sygnały hamujące do wszystkich części mózgu, które mogą generować działania. W odpowiednich okolicznościach uwalniają one inhibicję, dzięki czemu systemy generujące akcję mogą wykonywać swoje działania. Nagrody i kary wywierają najważniejszy wpływ neuronowy na zwoje podstawowe.
Kora mózgowa to warstwa szarych komórek, która znajduje się na powierzchni przedniej części mózgu. Jest ona zaangażowana w wiele funkcji, w tym olfaction i pamięć przestrzenną. U ssaków, gdzie dominuje w mózgu, kontroluje funkcje z wielu obszarów podkorowych.
Żarówka węchowa jest specjalną strukturą, która przetwarza węchowe sygnały zmysłowe (zapachy) i wysyła swoje wyjście do węchowej części kory mózgowej. Jest ona głównym składnikiem mózgu u wielu kręgowców, ale znacznie zredukowana u naczelnych.

Pokazano odpowiednie regiony mózgu człowieka i rekina. To, co znajduje się w tylnej części mózgu rekina (rdzeń) jest na dnie ludzkiego mózgu. Mózg rekina (telenchephalon) znajduje się z przodu, mózg człowieka jest na górze.

Wielkość mózgu

Związek pomiędzy wielkością mózgu, wielkością ciała i innymi zmiennymi został zbadany w szerokim zakresie gatunków kręgowców. Wielkość mózgu zwiększa się wraz z wielkością ciała, ale nie proporcjonalnie.

Ssaki

Uśredniając dla wszystkich ssaków, działa zgodnie z prawem władzy, z wykładnikiem około 0,75. Wzór ten odnosi się do przeciętnego mózgu ssaków, ale każda rodzina odchodzi od niego, odzwierciedlając ich wyrafinowane zachowanie. Na przykład, naczelne mają mózgi od 5 do 10 razy większe, niż formuła przewiduje. Drapieżniki mają zazwyczaj większe mózgi. Kiedy rozmiar mózgu ssaka wzrasta, nie wszystkie jego części rosną w tym samym tempie. Im większy jest mózg danego gatunku, tym większa jest frakcja przyjmowana przez neokortę.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest mózg kręgowców?

O: Mózg kręgowców jest główną częścią centralnego układu nerwowego u kręgowców (i większości innych zwierząt). Znajduje się w głowie i jest chroniony przez czaszkę, przetwarza dane ze zmysłów, aby sterować innymi organami ciała.

P: Ile waży mózg dorosłego człowieka?

O: Mózg dorosłego człowieka waży zazwyczaj 1300-1400 gramów.

P: Jaką rolę odgrywa rdzeń kręgowy w poruszaniu się?

O: Rdzeń kręgowy może wywoływać reakcje odruchowe, jak również proste ruchy, takie jak pływanie czy chodzenie. Jednak bardziej złożone zachowania wymagają scentralizowanego mózgu.

P: Jak ssaki się uczą?

O: Ssaki, a szczególnie ludzie, mogą w ciągu życia rozwijać swój mózg poprzez uczenie się. Pomaga im to lepiej przystosować się do środowiska.

P: Jaka struktura umożliwia uczenie się u ssaków?

O: Zdolność uczenia się jest najlepiej widoczna w korze mózgowej ssaków.

P: Czym różni się zachowanie zwierząt niższych od ssaków?

O: U tak zwanych "niższych" zwierząt większość lub cała struktura ich mózgu jest dziedziczona, co powoduje zachowania instynktowne. W przeciwieństwie do nich ssaki mogą rozwijać swój mózg poprzez uczenie się w ciągu życia, co daje im większą elastyczność w zachowaniu.

P: Jakie zmiany ewolucyjne zaszły w mózgach kręgowców?

O: W toku ewolucji mózgi kręgowców stały się bardziej efektywne dzięki zmianom, które zaszły w czasie.