Что значит развитие мозга человека

Развитие мозга: полезные советы и упражнения

Что делает человека человеком? Ответов на этот вопрос можно отыскать немало, но один из самых распространенных и верных заключается в том, что человек обладает высоким самосознанием, способен мыслить и имеет мозг, многократно превосходящий по своему развитию мозг любого другого известного науке живого существа. За тысячи лет эволюции разум и мозг человека претерпели огромное количество существенных изменений, а сам этот прогресс основывается на способности к развитию. Именно по этой причине люди перешли в своем мышлении на качественно новый уровень.

Но несложно догадаться, что и человечество в целом, и каждый из нас в отдельности еще не пришел к вершине своих возможностей. А это значит, что мозг до сих пор постоянно развивается. Но более интересно то, что на развитие своего главного органа мы в состоянии повлиять самостоятельно. Мало того – это еще и обязанность каждого, ведь в первую очередь от степени развития мозга зависят личные жизненные результаты, эффективность работы, успехи в обучении, овладении новыми навыками и общении с другими.

Беря во внимание все вышесказанное, сегодня мы хотим побеседовать на тему развития мозга. Далее вы узнаете интересную информацию о мозге человека, его функции и особенности развития, полезные советы, упражнения и способы тренировки. Из всего этого может сложиться эффективная система развития мышления, которая может применяться вами каждый день. И для начала мы скажем несколько слов о мозге человека в целом, чтобы лучше понять, как развить его максимально.

Коротко о мозге человека

Мозг человека – самый загадочный и таинственный орган, и многие проводят аналогию между ним и компьютером. На протяжении всей своей жизни человек что-то узнает и учится чему-то новому, а вся информация, обладающая для него той или иной полезностью, переходит в его память и хранится там, пока ему это нужно. Если же какие-то данные становятся неактуальными, мозг просто-напросто стирает их.

Функции мозга можно перечислять очень и очень долго, но главное – это то, что от него зависит мышление, память, воображение, речь, чувства, восприятие, самосознание. Естественно, этот список намного больше, и если вам хочется узнать о мозге человека и его развитии еще, вы можете найти и почитать специализированные книги (Роджер Сайп, Джон Медина, Дмитрий Чернышев и другие авторы).

Мозг представляют правое и левое полушария, связанные друг с другом мозолистым веществом, служащим для передачи информации между ними. Если повреждается одно полушарие, как правило, повреждается и второе. Но известны случаи, когда, например, при разрушении левого полушария его функции брало на себя правое, и наоборот, благодаря чему человек мог продолжать жить полноценной жизнью. Что же касается этих самых функций, они различны.

Левое полушарие отвечает за логическое мышление и работу с числами. Оно обрабатывает и анализирует информацию в конкретной, строгой последовательности. А правое полушарие ответственно за чувственное восприятие и творческое мышление – с его помощью воспринимается музыка, запахи, цвета, искусство и т.д. Это же полушарие помогает человеку ориентироваться в окружающем его пространстве. А благодаря его свойству синтезировать имеющуюся информацию, человек получает возможность креативно мыслить, находить нестандартные решения, решать головоломки, выполнять всевозможные упражнения и играть в игры на развитие мышления и воображения (кстати, говоря о развитии мышления, не будет лишним упомянуть про курс по когнитивистике, пройдя который вы сможете овладеть двенадцатью различными мыслительными техниками).

В принципе, рассмотренной информации более-менее достаточно для приблизительного понимания устройства работы мозга человека. И остается лишь заметить, что благодаря специальным упражнениям мозг можно развивать и делать более мощным. Однако очень важно обратить внимание на так называемые подготовительные мероприятия, ведь неважно, будет тренироваться мозг ребенка или мозг взрослого, он в любом случае должен быть подготовлен к этому.

Как подготовить мозг к тренировкам

Существует три основных правила, которые следует принять во внимание, чтобы сделать свой мозг более эластичным, податливым и готовым к восприятию и усвоению новой информации, а также последующему ее воспроизведению и грамотному применению.

К этим правилам относятся:

• Устранение гиподинамии. Это означает, что вы должны обеспечивать себя необходимым количеством физической активности. Гиподинамия свойственна людям, ведущим пассивный образ жизни или просто мало двигающимся, например, тем, чья деятельность предполагает провождение большого количества времени в сидячем положении, к примеру, школьникам и студентам, любителям часами играть в компьютерные игры или обожателям телевизора. А негативные последствия гиподинамии выражаются в том, что она не дает расщепляться жировым кислотам, находящимся в организме, что приводит к возникновению холестериновых бляшек на сосудах, препятствующих нормальному кровообращению. Кровь же обеспечивает органы, в том числе и мозг человека, нужным им количеством кислорода, и, если этот процесс нарушен, функции мозга тоже нарушаются, вследствие чего ухудшается и эффективность его работы (в особенности гиподинамия отрицательно воздействует на мозг ребенка и пожилого человека).
• Обеспечение организма фосфатами и углеводами. Здесь мы скажем лишь о том, что, во-первых, нужно включить в свой рацион продукты, богатые фосфором (тыква, зародыши пшеницы, мак, соевые бобы, кунжут, плавленый сыр, орехи, овес, фасоль и другие), а также продукты с высоким содержанием полезных углеводов (рис, кукурузные хлопья, отруби, макароны, кефир, молоко, креветки, рыба и другие). Кстати, здесь вы можете почитать о правильном питании. А во-вторых, вам следует минимизировать или полностью отказаться от употребления алкоголя, губительно воздействующего на нейроны головного мозга. Помимо зловредного спирта, в состав алкоголя входит углекислый газ, и вместе со спиртом он оказывает на клетки мозга очень мощное разрушающее влияние.
• Употребление воды. Подробно о пользе воды мы уже писали, а сейчас только напомним, что чистая вода помогает организму очищаться от токсинов и шлаков, а также способствует развитию когнитивных способностей, поддерживая нейронную связь. Чтобы обеспечить себя оптимальным количеством воды, вы должны выпивать литр воды в сутки в расчете на 30 кг собственного веса. Если же вы подвержены чрезмерному воздействию стрессов, то количество употребляемой воды желательно увеличить еще больше.

Следуя этим трем правилам, вы создадите серьезный фундамент для тренировки мозга. И любая система развития должна основываться на них – мозг ребенка и мозг человека взрослого требует особого «ухода» и внимания к себе. А еще немало полезной информации на представленную тему содержат в себе тематические книги (Роджер Сайп, Марк Уильямс и Денни Пенман, Алекс Ликерман и другие авторы).

Развитие обоих полушарий мозга

Вспомним: левым полушарием обрабатывается речевая и численная информация, логика, выводы, анализ, линейность и т.п. Правое полушарие обеспечивает пространственную ориентацию, цветовое восприятие, восприятие форм, звуков, цветов, ритмов, сновидений и т.д. Вообще, конечно, данные воспринимаются обоими полушариями, но каждое из них преобладает именно в своей области (о функциональной асимметрии вы можете почитать в этой статье).

Отсюда вывод: развивая какое-то одно полушарие, можно, например, «поднатаскаться» в способности воспринимать образы и стать суперкреативным, но в то же время испытывать серьезные трудности с решением арифметических задач. Или, наоборот, можно стать профи в аналитике, но быть неспособным видеть красоту в картинах или не уметь составить банальный стишок из четырех строк.

Поэтому в учебных заведениях зачастую преподаются не только профилирующие дисциплины, но и те, что совершенно не связаны со специальностью. Вспомните тех же математиков, изучающих литературу, историю и другие гуманитарные предметы, или филологов, в расписании которых есть технические дисциплины. Это служит еще одним доказательством того, что развития требуют оба полушария. И для этого вы можете прибегнуть к выполнению следующих упражнений:

Упражнение 1

Для выполнения первого упражнения вам понадобится напарник. Пусть он чем-то завяжет вам глаза. Как только это будет сделано, прогуляйтесь немного по помещению или территории, где вы находитесь в данный момент. После этого дайте ответы на следующие вопросы:

• Увеличилась ли активность ваших органов чувств, и если да, то как?
• Что помогало вам преодолевать неуверенность из-за невозможности видеть?
• Какие звуки вы успели запомнить?
• Было ли что-то, что вас настораживало?
• Было ли что-то, что вас успокаивало?

Основываясь на этих ответах, вы поймете, как реагирует организм на отключение одного из органов чувств. А само упражнение поможет вам активизировать дополнительные ресурсы обоих полушарий.

Упражнение 2

Посредством второго упражнения вы научитесь синхронизировать работу обоих полушарий своего мозга. Выполняется оно так:

• Встаньте прямо и вытяните вперед или вверх обе руки;
• Нарисуйте в воздухе левой рукой круг, а правой – квадрат;
• Выполняйте упражнение, пока не добьетесь успеха, а затем поменяйте руки.

Также это упражнение можно усложнить, рисуя в воздухе руками более сложные фигуры. А на основе идеи этого же упражнения есть даже специальная система развития обоих полушарий. Смысл ее состоит в том, чтобы выполнять привычные вещи нестандартными способами. Можно, к примеру, мыть посуду, чистить зубы или кушать другой рукой, держать телефон у другого уха, носить сумку или рюкзак на другом плече (под словом «другой» понимается для правшей – левая сторона, а для левшей – правая).

Упражнение 3

Банальное и простое на первый взгляд упражнение, но в действительности оно отлично помогает синхронизировать работу правого и левого полушарий. Выполняется следующим образом:

• Поглаживайте правой рукой живот по часовой стрелке;
• Теперь левой рукой легонько постукивайте по голове вертикальными движениями;
• Немного потренировавшись, выполняйте указанные движения одновременно.

Интересно, что очень часто руки как бы сами начинают путать движения: левая рука делает то, что должна правая, а правая – то, что должна левая. Упражнение очень интересно, а после того как первый вариант будет освоен, просто поменяйте руки.

Очень эффективно использовать три этих упражнения, когда требуется оказать воздействие на мозг ребенка. Но и для взрослых они будут крайне полезны – при кажущейся простоте, они прекрасно тренируют мозг, вследствие чего улучшается мышление, память, воображение и т.д. Но будет еще лучше, если вы совместите свои тренировки с развитием мышления, например, с прохождением курса по когнитивистике.

Упражнения двух последующих групп можно выполнять отдельно и совместно друг с другом, а также в комплексе с уже рассмотренными. Зависит этот ваших личных потребностей и предпочтений.

Развитие левого полушария мозга

Здесь мы также рассмотрим три упражнения:

Упражнение 1

Смысл очень прост – всего лишь нужно выполнять все действия и манипуляции с объектами окружающего мира при помощи правой руки. Несмотря на то, что для правшей это естественно, даже для них это будет крайне необычно, а левши получат превосходную практику.

Упражнение 2

Это упражнение не намного сложнее предыдущего – для развития левого полушария ежедневно уделяйте немного времени на логические игры и решение арифметических задач.

Упражнение 3

Опять же очень простое упражнение – каждый день по 30-40 минут разгадывайте кроссворды и сканворды. Их разгадывание считается по большей части аналитическим, нежели интуитивным процессом, а значит, и задействовано в нем левое полушарие.

Развитие правого полушария мозга

В этой группе представлено четыре упражнения:

Упражнение 1

Систематически прослушивайте любимую музыку, способствующую релаксации и фантазированию, т.к. именно за это отвечает правое полушарие мозга. Чем раскованнее вы будете себя чувствовать, тем лучше.

Упражнение 2

Для развития правого полушария выполняйте все действия и манипуляции с объектами окружающего мира левой рукой. Если в предыдущем блоке неудобства испытывали левши, то в этом случае постараться придется правшам. Кстати, будет классно, если и читать и писать вы будете учиться справа налево, для чего очень эффективно заниматься арабским письмом. Заодно вы будете изучать иностранный язык и тренировать память.

Упражнение 3

Т.к. правому полушарию в больше степени свойственно синтезировать, а не анализировать данные, уделяйте время рисованию, ведь именно во время рисования развивается абстрактное мышление. Выделяйте ежедневно по 30 минут для этого. Кроме того, рисование можно заменить или совместить с дизайном интерьера или одежды. Дополнительным плюсом это упражнения можно назвать развитие интуиции.

Упражнение 4

Развивайте в себе эмпатию. Это означает, что нужно развивать в себе способность к сопереживанию и восприятию мира глазами других людей. Учитывая это, правое полушарие развивается просто прекрасно, а подробно о развитии эмпатии вы можете узнать, перейдя по этой ссылке.

Все упражнения, о которых мы поговорили, при регулярном выполнении сделают ваш ум более острым и гибким, а мозг – натренированным и способным на серьезные достижения. Самое главное – это не забывать уделять внимание обоим полушариям.

И напоследок еще несколько хороших советов для развития мозга:

• Занимайтесь спортом (делайте зарядку, ходите в бассейн, совершайте пробежки и т.д.);
• Общайтесь с окружающими людьми на интересные темы;
• Обеспечивайте себя полноценным сном и хорошими условиями для отдыха;
• Правильно питайтесь и ешьте больше витаминных продуктов;
• Развивайте стрессоустойчивость и позитивное мышление;
• Играйте в развивающие игры и шахматы;
• Читайте познавательную литературу и развивающие книги (Роджер Сайп, Кэрол Дуэк, Артур Думчев и т.д.);
• Занимайтесь самообразованием и проходите курсы по развитию мышления (курс по когнитивистике вот здесь).

Такая система развития позволит вам всегда личностно расти, тренировать интеллект и иметь активный, здоровый и сильный мозг. Желаем вам успехов и возможности использовать свой потенциал по максимуму!

Источник

Основы развития мозга

Опубликовано пт, 26/01/2018 — 16:53

За последние несколько десятилетий были достигнуты значительные успехи в нашем понимании основных этапов и механизмов развития мозга млекопитающих. Исследования, касающиеся нейробиологии развития мозга, охватывают уровни организации мозга от макроанатомических, до клеточных и молекулярных. Эти знания обеспечивают картину развития мозга как продукта сложной серии динамических и адаптивных процессов, работающих в условиях ограниченного, генетически организованного, но постоянно меняющегося контекста.

Развитие человеческого мозга — это длительный процесс, который начинается на третьей неделе гестации (GW) с дифференциации нейронных клеток-предшественников и распространяется, по крайней мере, в течение позднего подросткового возраста, возможно, на протяжении всей жизни. Процессы, которые способствуют развитию мозга, варьируютс от молекулярных событий экспрессии генов до воздействия на развивающийся мозг окружающей среды. Эти очень разные уровни и виды процессов взаимодействуют между собой , чтобы поддержать продолжающуюся серию событий, которые определяют развитие мозга. Как экспрессия генов, так и воздействие на мозг окружающей среды необходимы для нормального развития мозга, а нарушение любого из них может кардинально изменить результаты развития нервной системы. Но ни гены, ни влияния среды не являются предписывающими или определяющими этот результат. Скорее развитие мозга точно характеризуется, как сложный ряд динамических и адаптивных процессов, которые действуют на протяжении всего процесса развития, чтобы способствовать возникновению и дифференциации новых нейронных структур и функций.

К концу эмбрионального периода ( конец эмбрионального периода — GW8) рудиментарные структуры мозга и центральной нервной системы уже определены и основные «отсеки» центральной и периферической нервной системы сформированы. Последующий период развития плода продолжается до конца беременности. За это время происходит быстрый рост и развитие как корковых, так и подкорковых структур, включая зачатки основных путей ( трактов) волокон. Изменения в общей морфологии пренатальной нейронной системы подкрепляются изменениями, происходящими на клеточном уровне. Продукция нейронов у людей начинается с эмбрионального дня 42 (E42), то есть после 42 дня с момента зачатия. При этом нейроны мигрируют в разные области мозга, где начинают связываться между собой, создавая рудиментарные нейронные сети. К концу пренатального периода основные пути волокон, включая таламокортикальный путь, завершены.

Развитие мозга продолжается в течение длительного периода времени. Мозг увеличивается в четыре раза в дошкольный период, достигая примерно 90% взрослого объема в возрасте до 6 лет. Но структурные изменения в основных отделениях серого и белого вещества ( материи ) продолжаются в детском и подростковом возрасте, и эти изменения в структуре параллельных изменений и функциональной организации, отражаются на поведении детей и подростков. В раннем послеродовом периоде уровень связности нейронов во всем развивающемся мозге намного превышает уровень взаимодействия нейронов у взрослых (Innocenti, Price 2005 ). Эта интнсивная связь постепенно слабеет в своей выраженности вследсвие конкурентных процессов, на которые влияет опыт организма человека. Ранние процессы, зависящие от опыта, лежат в основе пластичности и способности к адаптации, что является отличительной чертой раннего развития мозга.

Прежде чем говорить о развитии мозга стоит коснуться некоторых понятий, в частности , из области генетики. Гены — это материальная субстанция, которая передается от поколения к поколению между поколениями. Гены содержатся в нуклеотидных последовательностях ДНК ( DNA), которые находятся в ядре каждой клетки в организме. Экспрессия гена имеет один результат: получение белковой молекулы. Эти молекулярные продукты экспрессии генов необходимы для всех аспектов развития. Гены обеспечивают шаблон для производства белков, и именно белки являются активными агентами в биологическом развитии. Таким образом, несмотря на то, что гены содержат информацию, которая необходима для развития и функционирования биологического организма, гены являются в основном инертными молекулами. Гены не могут напрямую участвовать в биологических процессах. Скорее, существует косвенная связь между информацией в гене и результатом развития. Информация в генных последовательностях должна быть экстрадирована, перекодирована и переведена в белки. Именно белки входят в сложные интерактивные сигнальные каскады, которые обычно включают в себя множество генных продуктов, а также влияние окружающей среды. Таким образом, конкретный продукт гена является одним из многих важных элементов, которые взаимодействуют для поддержки и руководства сложным процессом развития мозга.

Скажем несколько слов об организации зрелого мозга человека. Человеческий мозг, возможно, является самым сложным из всех биологических систем. Зрелый мозг состоит из более чем 100 миллиардов нейронов (Pakkenberg , Gundersen 1997 ). По сути, нейроны — это клетки обработки информации в мозге. Существует множество различных типов нейронов, которые отличаются по своим размерам и форме, а также по своим функциям. Нейроны образуют связи между собой, чтобы сформировать сети обработки информации, которые отвечают за все наши мысли, ощущения, чувства и действия. Поскольку каждый нейрон может устанавливать связи с более чем 1000 другими нейронами, взрослый мозг, по оценкам исследователй, имеет более 60 триллионов соединений нейронов. Точка связи между двумя нейронами называется синапсом.

Зрелый человеческий мозг имеет характерную структуру борозд и извилин. Считается, что сферическая форма зрелого мозга является адаптацией к резкому росту размеров мозга в ходе эволюции. «Складывание» мозговой ткани позволяло сравнительно крупному мозгу входить в сравнительно небольшие черепные своды, которые должны были оставаться небольшими, чтобы приспособиться к процессу рождения. Крупнейшие и наиболее важные сети обработки информации мозга включают неокортекс и подкорковые ядра которые передают информацию в, и из неокортекса. Неокортекс представляет собой слой клеток толщиной 2-5 мм, который лежит на поверхности мозга (слово «кора» происходит от латинского термина, означающего кору, как в коре дерева). В поперечном сечении мозга, неокортекс — тонкая, темно-серая полоска, которая следует за поверхностью мозга, как его мантия. Подкорковые ядра представляют собой кластеры нейронов, которые служат сигнальными ретрансляционными центрами, сообщающими между неокортексом и остальной частью тела, так и в качестве ретрансляторов между различными участками коры. Они расположены глубоко в мозгу ниже коры и, таким образом, называются «подкорковыми» ядрами. Поскольку и неокортекс, и подкорковые ядра содержат клеточные тела нейронов, они имеют серый вид, что и привело к появлению термина «серое вещество». Популяции нейронов связаны между собой волокнами, которые простираются от клеточных тел отдельных нейронов. Существует два вида соединительных волокон: дендриты и аксоны. Дендриты представляют собой массивы коротких волокон, которые напоминают ветви дерева; совокупности дендритов часто упоминаются в литературе , как «дендритные беседки» (dendritic arbors). Они простираются лишь на небольшое расстояние от тела клетки нейронов. Их основная функция — получать электрохимические входные сигналы от других нейронов. Аксоны являются длинными соединительными волокнами, которые простираются на большие расстояния и соединяются с другими нейронами, часто у дендритов. Аксоны действуют как «телефонные провода», поскольку они отвечают за отправку электрохимических сигналов в нейроны, расположенные в отдаленных местах. Связки отдельных аксонов из разных нейронов в одной области мозга образуют волоконные пути ( тракты) , которые распространяются и соединяются с группами нейронов в других областях мозга, образуя сети обработки информации. Аксоны «завернуты «в вещество, содержащее жиры , называемое миелином, которое, подобно изоляции на телефонном проводе, делает передачу электрохимических сигналов между областями более эффективной. Миелин выглядит белым по своему внешнему виду, поэтому волоконные пути мозга часто называют «белым веществом» или «путями белого вещества». В самом центре мозга есть ряд взаимосвязанных полостей, которые образуют желудочковые системы мозга. Вентрикулярная система заполнена жидкостью, называемой церебральной спинномозговой жидкостью, которая полностью рециркулируется несколько раз в день. Желудочковая система выполняет ряд важных функций, включая амортизацию и защиту головного мозга, удаление отходов и транспортировку гормонов и других веществ (Brodal 2010). Во время развития мозга стенки желудочков являются местом наибольшего количества нейронов. Хотя неокортекс головного мозга может быть относительно однородным по структуре , он фактически делится на структурно и функционально различные области. Эти области различаются по типам нейронов, которые они содержат, виды «входа» ( ввода) , которые они получают, и по типам соединений, которые они производят с другими областями мозга. Эти структурные различия приводят к функциональным различиям, создающим области мозга, которые специализированы для выполнения различных видов процессов.

Вновь теперь вернемся к теме данной статьи , то есть к основам развития мозга. У людей эмбриональный период начинается с зачатия и распространяется через GW8. К концу эмбрионального периода уже определены рудиментарные структуры головного мозга и центральной нервной системы и сформированы основные отделы центральной и периферической нервной системы. Ранний период эмбриона, который продолжается примерно до середины беременности, является критическим периодом в развитии неокортекса. К этому времени генерируется большинство кортикальных нейронов, и многие из них уже мигрировали на свои позиции в неокортексе и начали , используя основные сети мозга обрабатывать информацию.

В конце второй недели после зачатия эмбрион представляет собой простую, овальную, двухслойную структуру. Представляет интерес обзор основных пространственных размеров эмбриона на «эмбриональный день» 13 (E13) причем в течение периода эмбрионального периода развития он часто обозначается числом дней после зачатия, которое называется эмбриональным днем, поэтому гаструляция начинается с эмбрионального дня 13 ( E13). Каждый из двух слоев содержит очень примитивный тип клеток. Верхний слой содержит клетки эпибласта, а нижний слой содержит клетки гипобласта . К концу третьей недели эмбрион трансформируется с помощью ряда процессов, которые в совокупности называются гаструлированием в трехслойную структуру. Хотя это может показаться простым изменением, трансформации клеточных линий, которые происходят во время гаструляции, создают основу для всех последующих этапов развития эмбриона. Клетки эпибласта верхнего клеточного слоя будут в дальнейшем дифференцироваться в три первичные стволовые клетки — линии, которые в конечном итоге, приведут к появлению всех структур в развивающемся эмбрионе, тогда как гипобластные клетки нижнего слоя образуют экстраэмбриональные ткани, такие как плодный компонент плаценты и соединительный стебель. Среди линий стволовых клеток, возникающих во время гаструляции, выявляются нейронные стволовые клетки. Нейронные стволовые клетки способны продуцировать все различные клетки, которые составляют мозг и центральную нервную систему, и по этой причине нейронные стволовые клетки обычно называют клетками нейронных предшественников . Основные события гастротации происходят между E13 и E20. Начало гаструляции отмечено образованием примитивной полосы и примитивного узла. Первоначальная полоса обеспечивает открытие более глубоких эмбриональных слоев. Первый шаг в процессе гаструляции сигнализируется появлением щелевидного отверстия в верхнем слое эмбриона, называемого примитивной полосой. Она обеспечивает доступ к нижним областям эмбриона. Затем подмножество клеток эпибласта отделяется от верхнего слоя эмбриона и начинает мигрировать к примитивной полосе. Когда они достигают щелевидного отверстия, они меняют направление и проходят через примитивную полосу и под верхним слоем. Затем они снова меняют направление и начинают двигаться к ростральному концу эмбриона. Ростральный конец эмбриона позднее превратится в голову ребенка. Самые ранние мигрирующие клетки будут перемещаться в самые ростральные положения эмбриона, а затем мигрирующие клетки перейдут последовательно к более каудальным областям, которые превратятся в шею и туловище тела. Мигрирующие клетки образуют два новых эмбриональных слоя. Клетки, которые образуют самый глубокий слой, будут вытеснять клетки гипопластов и формировать слой эндодермальной слой стволовых клеток, который приведет к образованию структур кишечника и дыхательных путей, в то время как клетки, которые образуют новый промежуточный слой мезодермальных стволовых клеток, приведут к образованию таких структур как мышцы, кости, хрящи и сосудистая система. Клетки, которые остаются в эпидермальном слое, превращаются в один из двух типов эктодермального слоя стволовых клеток. Эпидермальные эктодермальные стволовые клетки приведут к образованию таких структур, как кожа, ногти и потовые железы, тогда как нейроктодермальные стволовые клетки приведут к развитию головного мозга и центральной нервной системе. Нейроэктодермальные стволовые клетки являются нейронными клетками-предшественниками.

Дифференциация всех линий эмбриональных стволовых клеток связана с комплексными каскадами молекулярной сигнализации. В начале гаструляции клетки слоя эпибласта, которые будут дифференцироваться в клетки нейронных предшественников, расположены вдоль рострально-каудальной срединной линии двухслойного эмбриона. Дифференциация этих клеток в клетки нейронных предшественников является результатом комплексной молекулярной сигнализации, которая включает в себя несколько продуктов гена (т.е. белков), которые продуцируются несколькими различными популяциями эмбриональных клеток. Напомним, что в начале гаструляции клетки эпибласта начинают мигрировать в определенном направлении, а затем проходят через примитивную полоску. Поскольку подмножество клеток, которые мигрируют вдоль рострально-каудальной срединной линии эмбриона, приближается к открытию, они проходят другую структуру, называемую примитивным узлом, которая расположена на ростральном конце примитивной полосы. Примитивный узел является молекулярным сигнальным центром. Клетки примитивного узла посылают молекулярный сигнал на подмножество клеток, которые мигрируют вдоль рострально-каудальной средней линии эмбриона, и этот сигнал, в свою очередь, вызывает экспрессию генов в мигрирующих клетках. Экспрессия гена в мигрирующей клетке продуцирует белок, который секретируется в пространство между мигрирующими клетками и клетками, которые остаются в области средней линии верхнего слоя эпибласта. Секретируемый белок связывается с рецепторами на поверхности клеток в верхнем слое эмбриона и побуждает клетки эпибласта дифференцироваться в клетки нейронных предшественников.

Таким образом, в конце гаструляции клетки, расположенные вдоль средней линии верхнего слоя эмбриона, трансформируются в клетки нейронных предшественников. Дифференциация нейронных клеток-предшественников требует комплексной генетической сигнализации среди по меньшей мере трех клеточных популяций: клеток узла, мигрирующих клеток и клеток, которые станут нейронными предшественниками. Однако, на самом деле эта ранняя сигнализация представляется еще более сложной. В дополнение к продукции молекулярных сигналов, которые индуцируют мигрирующие клетки с целью продуцирования белков, в дальнейшем трансформирующихся в вышележащие эпидермальные клетки , в клетки нейронных предшественников, примитивный узел генерирует еще один набор сигналов, который изменяется в ходе гаструляции и служит для формирования основного рострального -каудального отдела эмбриональной нервной системы. Напомним, что самые ранние мигрирующие эпидермальные клетки перемещаются на самый ростральный конец эмбриона, а затем мигрирующие клетки перемещаются в более крупные каудальные места. Примитивный узел посылает сигналы всем мигрирующим клеткам, чтобы продуцировать белки, которые сигнализируют клеткам нейронных предшественников, но каждая последующая волна мигрирующих клеток также получает второй сигнал, указывающую региональную идентичность для нейронных предшественников. Таким образом, примитивный узел сигнализирует ( инициирует) раннюю миграцию эпидермальных клеток с целью получения молекулярных сигналов для клеток, находящихся в вышележащем слое, чтобы дифференцироваться в нейронные предшественники, способные продуцировать клетки, подходящие для структур переднего мозга, тогда как более поздние мигрирующие клетки сигнализируют дифференцировку нейронных предшественников, способных продуцировать клетки, подходящие для заднего мозга или спинного мозга.

Следующий важный шаг в развитии мозга включает в себя формирование первой четко определенной нервной структуры — нейронной трубки, которая образуется на третьей неделе беременности, между E20-27. Как отмечалось раннее, к концу гаструляции клетки нейронных предшественников дифференцировались и уже расположены вдоль рострально-каудальной средней линии верхнего слоя трехслойного эмбриона. Область эмбриона, содержащего клетки нейронных предшественников, называется нервной пластиной. Первым признаком развития нервной трубки является появление двух гребней, которые образуются по обе стороны нервной пластинки примерно на E21. Нервные клетки-предшественники расположены между двумя гребнями. В течение нескольких дней гребни поднимаются, складываются внутрь и сливаются, образуя полые трубки (Copp et al., 2003 ). Слияние начинается в центре развивающейся нервной трубки, а затем происходит, как в ростральном, так и в каудальном направлениях. Передние невропоры в наиболее ростральном конце нервной трубки и задние невропоры в каудальном конце, являются последними сегментами , которые закрываются на E25 и E27. Когда нервная трубка завершена, нейронные предшественники образуют один слой клеток, который соединяет центр нервной трубки, непосредственно прилегающий к его полости центром . В эмбрионе полый центр нервной трубки является цилиндрическим, как центр соломинки. Но по мере того, как мозг становится более крупным и сложным, форма полости также изменяется, в конечном итоге, формируя желудочковые системы головного мозга. Поскольку нейронные предшественники расположены в области, которая станет впоследствие желудочками, эта область называется «желудочковой зоной» (VZ). Нейронные клетки-предшественники в самой ростральной области нервной трубки будут формировать головной мозг, тогда как более каудально расположенные клетки будут формировать задний и спинной мозг.

Несмотря на то, что основная трехмерная организация эмбриона проявляется с образованием нейронной трубки, в течение следующего месяца эмбрион претерпевает быстрый рост. В конце периода нейруляции эмбрион имеет длину от 3 до 5 мм, а к концу GW8 он увеличивается до 27-31 мм, то есть в десять раз больше. В этот период форма примитивной нервной системы резко меняется. Как раз перед закрытием нервной трубки передний конец трубки начинает расширяться, образуя три первичных мозговых везикула ( пузыря) или мешочки. Самая большая часть этих эмбриональных везикул мозга называется «прозэнцефалоном» ( “prosencephalon”) , который является эмбриональным предшественником переднего мозга. Среднее везикул — это «мезэнцефалон», который является предшественником структур среднего мозга, а самым задним является «ромбэнцефалон», который в дальнейшем станет задним мозгом. Эти три сегмента далее подразделяются, и к концу эмбрионального периода присутствуют пять вторичных везикул мозга. Прозэнцефалион делится на «телеэнцефалон» и «промежуточный мозг», а ромбэнцефалон делится на метэнцефалон и миелеэнцефалон ( «metencephalon» и «myelencephalon».) Мезенцефалон больше не разделяется. Эти пять подразделений выровнены вдоль рострально-каудальной оси эмбриона и формируют основную организацию центральной нервной системы (Stiles 2008).

Трансформации общей формы эмбриона отражают более специфические изменения и в нейронном паттерне во всех областях эмбриональной нервной системы. Эти изменения отмечают начало длинного процесса развития нейронного паттерна в центральной нервной системе, который начинается в эмбриональном периоде и распространяется на многие годы. Изменения являются постепенными и следуют непрерывному курсу спецификации и уточнения (Sur and Rubenstein 2005). Образцы, возникающие в эмбриональном периоде, дают только примитивную карту возможной организации нервной системы, но она создает основу для последующих разработок. Эмбриональный паттерн влияет на все области мозга от переднего мозга через спинной мозг, так что к концу эмбрионального периода GW8 устанавливается примитивное разделение сенсомоторных областей внутри неокортекса (Bishop et al., 2002 ), основные отделения в областях диэнцефалического и среднего мозга (Nakamura et al., 2005 ; Kiecker , Lumsden, 2004 ), и определена сегментарная организация заднего мозга и спинного мозга (Lumsden and Keynes 1989 , Gavalas et al., 2003).

Зрелый неокортекс разделен на четко определенные структурно и функционально различные «области», которые дифференцируются по их клеточной организации и структурам нейронной связи.

Источник