LICEUL TEORETIC DUDESTII VECHI Creierul referat la biologie LARISA VELCIOV CLASA a X-a An scolar 2001-2002 Cuprins Introducere Creierul 46491ucu98hmi9g Scurta prezentare Creierul la vertebrate Activitati ale creierului La nivel celular cm491u6498hmmi Activitatea electrica Un aranjament de unitati La nivel functional Cercetarea in viitor Modul in care functioneaza creierul Vederea Vorbirea Memoria Sistemul nervos autonom Stiati ca?… Bibliografie Introducere Biologia este una dintre stiintele importante, alaturi de chimie, fizica, etc. Impartita in mai multe ramuri(botanica, zoologie, anatomie), biologia ne ajuta sa cunoastem plantele, animalele din jurul nostru, felul in care cresc, traiesc, se dezvolta etc. si ceea ce e mai important, ne ajuta sa ne cunoastem pe noi insine. Creierul Scurta prezentare La animale, apar diferite sisteme de organe, care ajuta la buna functionare a organismului. Aceste sisteme sunt: sistemul osos, muscular, nervos, endocrin, respirator, circulator, digestiv, excretor si reproducator. Un rol important il are sistemul nervos, constituit din celule nervoase conectate cu celule senzitive si structuri efectoare. La vertebrate, sistemul nervos este format din encefal si maduva spinarii. Encefalul este alcatuit la exterior din substanta cenusie, care cuprinde celulelele nervoase, iar in interior substanta alba compusa din fibrele nervoase. Encefalul reuneste 5 formatiuni: telencefalul(creierul anterior); diencefalul(creierul intermediar); mezencefalul(creierul mijlociu); metencefalul(creierul posterior); mielencefalul(bulbul rahidian). In encefal exista centrii care prelucreaza informatiile senzitive si centrii motori care emit comenzi. Creierul la vertebrate Encefalul la pesti – ocupa doar o parte din cutia craniana si reprezinta o masa foarte mica in comparatie cu cea a corpului. Lobii olfactivi, tuberculii bigemeni si cerebelul au o pondere importanta, in timp ce emisferele cerebrale sunt slab dezvoltate, fiind reprezentate mai ales de catre corpii striati. Encefalul la amfibieni – prezinta emisfere cerebrale mai bine individualizate, iar tuberculii bigemeni au tendinta sa se dedubleze. Epifiza este dezvoltata la anure, la mormolocii acestora prezentandu-se sub forma unei vezicule situate deasupra craniului, sub piele. Encefalul la reptile – emisferele cerebrale sunt mult mai dezvoltate, apare un inceput de scoarta cerebrala, iar tuberculii bigemeni pot fi dedublati. Encefalul la pasari – emisferele cerebrale sunt mai dezvoltate decat ale reptilelor, iar lobii olfactivi sunt redusi. Cerebelul este voluminos, constituit dintr-o parte mediana si doi lobi laterali. Encefalul la mamifere – caracterizat prin preponderenta emisferelor cerebrale, foarte voluminoase. Suprafata lor este constituita din scoarta cerebrala, neteda sau cutata. Cerebelul are lobii laterali voluminosi si cu suprafata cutata. Activitati ale creierului Creierul uman, asezat in interiorul craniului, este mai sofisticat decat cel mai performant computer. Cu ajutorul milioanelor de celule, acesta directioneaza si monitorizeaza toate activitatile noastre - chiar si atunci cand dormim. Creierul este principalul coordonator si centru de comanda al organismului. Asemenea unei centrale telefonice, preia mesaje provenind de la ochi, urechi, nas, limba si piele si trimite semnale spre muschi si glande. Creierul functioneaza si ca un computer, procesand si inmagazinand informatiile. In interiorul sau se afla un sistem “postal” care trimite mesaje spre acea regiune a creierului, unde acestea trebuiesc descifrate. Activitate creierului nu se limiteaza la manipularea datelor. El este centrul sentimentelor, emotiilor si dorintelor cu ajutorul caruia putem invata si crea ganduri si idei. La nivel celular cm491u6498hmmi Creierul uman este constituit din peste 10000 milioane de neuroni microscopici sau celule nervoase. Fiecare dintre acestea are un corp celular, ce contine nucleul, din care radiaza numeroase proeminente subtiri. Corpurile celulare sunt grupate in ciorchini sau centre fiecare avand o functie specifica cum ar fi vederea, vorbirea sau controlul muscular. Ele formeaza materia cenusie a creierului denumita astfel deoarece se inchide la culoare in urma tratarii cu anumite substante chimice. Proeminentele celulare se unesc si formeaza un sistem de retele complex, ce include fibre nervoase cuprinzand materia alba (care nu isi schimba culoarea). Activitatile creierului implica modificari de ordin electric si chimic in interiorul neuronilor. De fiecare data cand un neuron este “atins”, el transmite un impuls sau un mesaj nervos similar curentului electric. In functie de directia, de sursa mesajelor si de numarul lor, fiecare centru al creierului le examineaza sau le transmite unei alte portiuni unde vor fi procesate. 2. Activitatea electrica Creierul este tot timpul activ, prin el circuland milioane de impulsuri in fiecare secunda. Unele dintre aceste mesaje sunt legate de activitatile constiente - cele asupra carora avem controlul, cum ar fi mersul, vorbitul si scrisul. Alte mesaje provin din procesele vitale ale organismului, ce se desfasoara automat, sper exemplu respiratia, bataile inimii si digestia alimentelor pe care le consumam. In ultimii 25 de ani, cercetatorii au reusit sa elaboreze harta celei mai mari parti a creierului, localizand diferitele zone ce indeplinesc anumite functii. Ei au realizat acest lucruri prin folosirea unor tehnici variate. Prin plasarea unor senzori electrici (ace conductoare foarte subtiri) in creierul animal si uneori chiar si in cel uman, au reusit sa traseze caile impulsurilor, care circula, de exemplu, de la ochi sau de la ureche spre centrul vizual sau auditiv. Efectele ranilor sau ale indepartarilor pe cale chirurgicala a anumitor regiuni ale cortexului - portiunea fina si incretita de la suprafata creierului - indica faptul ca acestea indeplinesc functii specifice. Insa acestea nu pot sa fie singurele zone ce indeplinesc functiile respective. Spre exemplu, ranile in unele regiuni ale lobilor frontali, situati in fata emisferelor cerebrale, provoaca difiultati in intelegerea vorbirii. Persoana respectiva este incapabila de a emite sunete cu inteles in vorbire. Un alt efect asemanator este cauzat de rani in zonele posterioare emisferelor. In acest caz, persoanele respective nu pot intretine o conversatie constanta, aceasta fiind intrerupta in mai multe segmente. 3. Un aranjament de unitati Dintre toate mamiferele, omul are creierul cel mai avansat si mai dezvoltat(desi nu are cele mai mari dimensiuni). La toate vertebratele (animale cu sira spinarii) insa, creierul consta din 3 unitati structurale principale: emisferele cerebrale, trunchiul cerebral si cerebelul. Emisferele cerebrale au rol in procesarea mesajelor ce provin de la organele de simt. Trunchiul cerebral este compus in special din fibre nervoase ce leaga celelalte doua unitati. Cerebelul prezinta portiuni destinate echilibrului si coordonarii activitatii musculare, dar care este prevazut si cu cai nervoase spre si de la sira spinarii, precum si nervi conducatori de mesaje spre organele majore ale organismului. De-a lungul evolutiei creierului, diferitele portiuni ale sale s-au dezvoltat in modul cel mai potrivit pentru supravietuirea organismului. La oameni, ai caror stramosi au trait in copaci, coborand apoi pe pamant, unde era plin de pradatori, iar competitia pentru hrana era foarte mare, emisferele cerebrale au devenit mai mari si mai complexe, fiind centri foarte importanti pentru interpretarea si prelucrarea informatiilor provenite de la simturi. La Homo sapiens, omul modern sau “intelept” emisferele cerebrale cuprind 80% din volumul creierului. 4. La nivel functional Exista 3 unitati fundamentele ale creierului - zone cu cea mai intensa activitate a neuronilor. Acestea sunt diferite de unitatile structurale. Prima unitate se afla la baza creierului. Este compusa din portiuni denumite formatia reticulata, bulbul rahidian, cerebelul, talamusul si hipotalamusul. Formatia reticulata este principala zona in al carei nivel se realizeaza schimbul de informatii, fiind si sursa puterii creierului. In aceasta retea de fibre nervoase, fiecare neuron poate fi conectat cu alti 25000. Formatia reticulata primeste constant mesaje de la organele de simt, emitand la randul sau unde de activitate electrica prin cortexul cerebral. Acesta mentine starea de constienta. Daca formatia reticulata isi reduce activitatea, persoana respectiva poate adormi sau poate suferi halucinatii, vazand, auzind si avand senzatii ireale. Rezultatul privarii senzoriale, cand o persoana este inchisa intr-o incapere intunecoasa, linistita si goala timp de mai multe ore este o innebunire aparenta, intrare in transa sau in coma. Trunchiul cerebral se comporta ca un tablou de comanda. Zona urmatoare este bubul rahidian, contine centrii responsabili pentru controlul activitatilor automate ale organismului. Acesta face legatura dintre emisferele cerebrale, sediul intelectului nostru, cu talamusul si sistemul limbic, responsabil de starile de spirit, de pofte si de memorie. Talamusul transforma si sorteaza mesajele de la organele de simt si creeaza constientizarea senzatiilor, cum ar fi durerea, atingerea, frigul. Hipotalamusul este activ in numeroase procese. In primul rand, acesta dirijeaza multe actiuni lente, de durata cum ar fi cresterea, prin controlul pe care il exercita asupra hipofizei, principalul centru de producere al hormonilor din organism. In al doilea rand, hipotalamusul activeaza sistemul nervos autonom, care supravegheaza unele functii pe care nu le putem controla, ca de exemplu contractia muschilor din stomac, vezica si caile respiratorii, precum si secretia de saliva si de lacrimi. Hipotalamusul reprezinta sursa emotiilor noastre si a nevoilor fundamentale de foame, sete si sex. Cea mai mare parte a detaliilor referitoare la activitatile constiente ale creierului au fost stabilite in urma studierii efectelor drogurilor asupra acestuia. De exemplu stimulentele ca amfetamina si cofeina excita activitatea formatiei reticulare si a hipotalamusului. Acesta transmite semnale la cortex si astfel creste agitatia, starea de somn fiind astfel inlaturata. A doua componenta functionala a creierului consta in jumatatile posterioare ale emisferelor cerebrale. Acestea contin centri de primire, procesare si inmagazinare a informatiei prin intermediul organelor de simt din mediul extern. Neuronii din fiecare centru nervos sunt caracteristici tipurilor de impulsuri cu care opereaza. Spre exemplu, neuronii din centrii vizuali primari raspund doar la mesaje referitoare la nuantele culorilor, curbura sau neregularitatile suprafetelor. Acestia trimit semnale spre neuronii din centrii vizuali sencundari care desciferaza, interpreteaza si aduna datele, creand modele si forme care alcatuiesc constiinta noastra vizuala. Aceasta unitate cuprinde jumatatea din fata a emisferelor cerebrale. Aici se afla centri responsabili cu dirijarea actiunilor noastre. De aici nervii se indreapta spre muschii din membre, fata, buze, ochi si limba. Impulsurile trimise din centrii “motori” spre cortex declanseaza miscari ale corpului, vorbirea, precum si expresii ale fetei cum ar fi zambetul sau incruntarea. Desi cele doua emisfere ale creierului au acelasi aspect, ele poseda sarcini diferite. Acestea sunt unite printr-o portiune de tesut nervos denumit corp calos. In cazul in care acesta este taiat sau ranit, cele doua emisfere cerebrale se vor comporta partial independent, avand ganduri si emotii separate. Emisfera stanga este responsabila cu controlul miscarilor din partea dreapta a corpului si contine cei mai importanti centri: ai vorbirii, limbii, perspicacitatii in matematica si gandirii logice. Emisfera dreapta controleaza partea stanga a corpului fiind responsabila pentru senzatiile vizuale, talentul muzical si gandirea libera sau abstracta. Impulsurile nervoase circula intre cele doua emisfere si chiar si cand corpul calos este partial distrus cele doua emisfere continua sa functioneze impreuna. 5. Cercetarea in viitor Exista totusi multe functii ale creierului care nu au fost investigate total, nefiind cunoscute metodele utilizate pentru stocarea si procesarea informatiei. In viitor cercetarile vor duce la o mai buna intelegere a functionarii creierului. Modul in care functioneaza creierul Creierul functioneaza cu ajutorul unor circuite neuronale, sau celule nervoase. Comunicarera intre neuroni este atat electrica cat si chimica, si calatoreste intotdeauna de la dendritele unui neuron, prin soma, prin axon, catre dendritele unui alt neuron. Dendritele unui neuron primesc semnale de la axonii altor neuroni prin chimicalele numite neurotransmitatori. Neurotransmitatorii produc o incarcare electrochimica in soma. Soma integreaza informatia, care este apoi transmisa electrochimic mai departe de axon. Oamenii de stiinta au 2 directii in studiul modalitatii in care functioneaza creierul. O directie este studierea functiilor creierului dupa ce o parte din creier a fost distrusa. Functiile care dispar, sau care nu mai sunt normale dupa ranirea anumitor regiuni ale creierului pot fi deseori asociate cu regiunile lezate. Cea de-a doua directie este studierea raspunsului creierului la stimulare directa sau stimularea anumitor organe de simt. Neuronii sunt grupati dupa functii in grupari de celule numite nuclee. Aceste nuclee sunt conectate la senzori motori si alte sisteme. Oamenii de siinta pot studia functiile sometosenzorilor (durerea si atingerea), motor, olfactiv, vizual, auditiv, cat si a altor sisteme care masoara schimbarile fiziologice (fizice si chimice) care apar in creier cand aceste simturi sunt activate. De exemplu electroencefalograma (EEG) masoara activitatea electrica a unor anumitor grupuri de neuroni prin electroizi atasati suprafetei creierului. Electrozii sunt inserati direct in creier si pot citi anumiti neuroni. Schimbarile in debitul sanguin, glucoza, consumul de oxigen in grupul unor celule active pot fi de asemenea observate. 1. Vederea - Sistemul vizual al omului este unul dintre cele mai avansate sisteme senzoriale. Vizual pot fi acumulate mai multe imagini decat prin oricare alta metoda. Pe langa structura ochiului propriu-zis, numeroase regiuni ale creierului, numite impreuna cortexuri asociative vizuale, cat si mijlocul creierului sunt implicate in sistemul vizual. Constient, procesarea imaginilor se petrece in cortex, dar reflexiv, imediat si inconstient, raspunsul are loc in partea superioara a colliculusului, in partea mijlocie a creierului. Regiunile corticale asociative, regiuni specializate care asociaza sau integreaza imputuri diferite in lobul frontal, cat si in parti ale lobului temporal sunt de asemenea implicate in procesul colectarii informatiilor vizuale si a stabilirii amintirilor vizuale. 2. Vorbirea - Vorbirea implica regiuni corticale specializate aflate intr-o interactiune complexa, care permite creierului sa inteleaga si sa comunice idei abstracte. Cortexul motor initeaza impulsuri care calatoresc prin creier, producand sunete auditibile. Regiuni vecine ale cortexului motor sunt implicate in secventele coordonate de sunete. Regiunea Broca a lobilor frontali este responsabila pentru secventa cuvintelor. Intelegerea limbajului este dependenta de regiunea Wernicke a lobului temporal. Alte circuite corticale conecteaza aceste regiuni. 3. Memoria - este considerata de obicei ca o mentinatoare de procese asociative, adica informatii din diferite surse puse laolalta. Desi cercetarile nu au reusit sa identifice regiuni specifice in creier ca locatii a unor memorii individuale, anumite regiuni ale creierului sunt criticale pentru functiile creierului. Amintirea imediata, abilitatea de a repeta serii scurte de cuvinte sau numere imediat dupa ce au fost auzite este presupusa a se afla in cortexul asociativ auditiv. Memoria pe termen scurt, abilitatea de a retine o cantitate limitata de informatie pana la o ora este aflata adanc in lobul temporal. Memoria pe termen lung, pare a implica schimburi intre regiunea mijlocie a lobului temporal, regiuni corticale variate, si regiunea mijlocie a creierului. 4. Sistemul nervos autonom - regleaza sistemul de mentinere al vietii corpului, adica reflexele. Controleaza automat muschii inimii, sistemul digestiv si plamanii, anumite glande, si homeostaza - echilibrul intern al corpului. Sistemul nervos autonom este controlat de centre nervoase aflate in coloana spinarii si anumite regiuni foarte fine aflate in partea superioara a creierului, in cortex si partea mijlocie. Reactii ca rosirea indica faptul ca centrele cognitive sau ganditoare ale creierului sunt de asemenea implicate in raspunsul autonom. Stiati ca?…
Capul omului are 22 de oase, constand din craniu si oasele faciale. Craniul este format de 8 oase: osul frontal, doua oase parietale, doua oase temporale, osul occipital in spate, osul ethmoid ascuns dupa nas si osul sphenoid. Fata e formata de 14 oase ce includ maxilarul (falca superioara) si mandibula (falca inferioara). Craniul protejeaza creierul, care, pentru un adult normal cantareste 1375 grame (49oz). Creierul romancierului rus Turgenev cantarea 2021g (71oz), al lui Bismarck 1807g (64oz), in timp ce cel al faimosului Gambetta doar 1294g (46oz). Creierul femeii este semnificativ mai mic decat al barbatilor. Cel mai mare creier de femeie cantarea 1742g (6oz). Creierul lui Einstein era de marime medie. Un creier de elefant cantareste 5000 g (176oz or 11 lb), de balena 10000g (352oz sau 22lb). Comparativ cu marimea corpului o balena are un creier mult mai mic decat al omului. Acest fapt parea a da omului un avantaj pana cand s-a fost descoperit ca maimuta pitica are 1g de creier per 27g (0.95oz) de corp, iar maimuta capuchin are 1g de creier per 17,5g corp, in timp ce omul are doar 1 gram de creier la 44 g de corp. Creierul uman consta din mai mult de 100 miliarde de neuroni (celule nervoase) prin care comenzile din creier sunt transmise sub forma impulsurilor electrice. Aceste impulsuri se transmit cu mai mult de 400 km/h (250 mph), dand viata unei energii electrice suficiente pentru a aprinde un bec. Creierul consuma mai multa energie decat orice alt organ, arzand pana la o cincime din mancarea pe care o preluam. Se estimeaza ca o capacitate mentala a unui individ de 100 de ani cu o memorie perfecta poate fi comparata pe computer cu 10 la puterea 15 bits (un petabit). La rata curenta de dezvoltare a chip-urilor de computer, aceasta cifra poate fi atinsa in aproximativ 35 de ani. Oricum, asta reprezinta doar capacitatea memoriei, nu si procesul extrem de complex al gandirii creative si emotiilor. Un sfert din creier este folosit pentru a controla ochii. Vedem cu creierul "la propriu", ochii avand doar functia fundamentala de camera de luat vederi. Majoritatea oamenilor de stiinta cred ca "memoria fotografica" este un mit. Oamenii isteti isi antreneaza creierul pentru a memora cat mai bine. Craniul are multe gauri minuscule la baza sa, care permit nervilor cranieni sa se desfasoare spre destinatiile lor. Marimea creierului NU POATE fi folosita pentru a masura capacitatea mentala a animalelor sau a omului. REFLECTATI insa : cu toata complexitatea creierului, tot avem doar un singur gand la un moment dat. Faceti-l un gand POZITIV. Creierul a fost mereu o parte a corpului care trebuie cunoscuta, la fel ca si celelalte componente ale corpului. Sa cunosti din ce este alcatuit un animal, sa stii cum traieste, care este mediul de viata la care se adapteaza, etc., toate aceste lucruri sunt studiate de biologie. Bibliografie Biologie – Manual pentru clasa a X-a, Ulpia-Maria Leu si Marietta Lesovici, Editura All Educational, 2000 Internet
