Происхождение мозга в эволюции

Введение

В последнее время широкое распространение приобретают исследования в области изучения механизмов высшей нервной деятельности животных, которые нашли свое применение в животноводстве, нейробиологии, зоопсихологии, фармакологии и ряде других естественных наук [9].
Актуальность моей темы заключается в том исследование нервной системы животных немыслимо без исследования мозга в целом и вопроса происхождения мозга в эволюции, в частности. Возможно, мозг – самая сложная структура, которую видели ученные. Мозг животных одновременно координируем и контролирует все главнейшие процессы в организме, начиная от поведенческих и заканчивая биохимическими [3].
Цель данной работы состоит в том, чтобы углубленно изучить происхождение мозга в эволюции.
Цель работы достигается путем выполнения следующих задач:
- оценить основные этапы в эволюции мозга животных;
- описать развитие нервной системы у беспозвоночных животных;
- охарактеризовать возникновения отделов головного мозга;
- проанализировать эволюцию мозга птиц;
- привести обзор особенностей развития мозга млекопитающих.


1.1 Существующая периодика эволюции мозга на примере позвоночных животных

Существует определенная схема эволюции мозга, предложенная специалистами и ученными. В рамках рассмотрения темы работы, целесообразно более детально изучить алгоритм эволюции мозга животных.
Остановимся на схеме Дерюгиной М.А.
Впервые ЦНС в виде трубки встречается у представителей типа хордовых. Пример: у позвоночных животных в период эмбриогенеза на спине зародыша зарождается нервная пластинка, погружаемая под кожу, у ланцетника нервная трубка сохраняется на период всей жизни.
Если говорить о позвоночных животных, то второй этап в развитии мозга характеризуется дифференциацией нервной трубки на 1. Спинной мозг 2. Головной мозг. На стадии эмбриогенеза нервной трубкой образовано мозговые пузыри, которые дальше превращаются в определенные отделы мозга (всего 3 пузыря из которых будет образовано 5 отделов мозга).
Особенность нервной системы земноводных и рыб состоит в том, что из 5-ти отделов мозга лучше всего развит средний мозг (исключением являются хрящевые акуловые рыбы – развит не средний, а передний мозг, также мозжечок).
Мозг земноводных характеризуется ростом переднего мозга, а также формированием первичного мозгового свода, так называемой древней коры или архипаллиум. Также увеличивается средний мозг и передний мозг.
Дно переднего мозга рептилий устилается особенными клетками – полосатыми телами. Древняя кора теперь на большей площади полушарий мозга. Теперь в мозге рептилий формируется неопаллиум или новая кора. Данный этап особенен тем, что теперь полушария стали самой большой частью головного мозга. Необходимо отметить схожесть строения мозга таки животных как птиц и пресмыкающиеся – развита средняя доля мозга, сформирована первичная кора. Отличия состоят в том, что у птиц укрупненная часть переднего мозга и в целом масса мозга больше по отношению к пресмыкающимся.
Передний мозг млекопитающих достиг максимальной величины. Мозговое вещество состоит из новой коры. Необходимо отметить, что неопаллиум больших полушарий – это центральное место «работы» ЦНС. В тоже время можно отметить относительно небольшие размеры среднего и продолговатого мозга. Большая часть млекопитающих на данном этапе развития мозга уже имеют извилины и борозды.
Последний тап развития мозга характеризуется увеличением количества борозд и извилин, которые появились на предыдущем этапе. Теперь мозг выглядит «набухшим». Дальше растет кора, появляется складчатая структура мозга. Спецификой коры млекопитающих теперь являются зоны анализаторов [1].
Таким образом периодику эволюции мозга можно проследить на примере описанных 7-ми этапах.

1.2 Развитие нервной системы у беспозвоночных животных – исток эволюции мозга
Для того что бы всесторонне изучить развитие нервной системы и происхождение мозга животных, нужно углубиться в начало истоков эволюции.
Кишечнополостные животные – это первые животные, у которых появилась нервная система. Нервные клетки данных животных собираются в единую нервную сеть, откуда и вытекает название данной нервной системы - диффузная. Так же благодаря ей впервые возникает такая форма раздражимости как рефлекс [2].
Животные, следующие в эволюционном развитии за кишечнополостными- это разные типы червей. Опишем нервную систему на примере плоских червей

. Их нервная система уже построена по типу ортогона или нервной решетки. Основной элемент их нервной системы - это парный головной ганглий, а также продольные нервные стволы, которые соединятся перемычками- комиссурами. У круглых червей, стоящих на следующей ступени эволюции нервная система так же построена по типу ортогона, но включает окологлоточное нервное кольцо с четырьмя ганглиями, а также продольные нервные стволы, наибольшего развития из которых достигают спинной и брюшной. Особенность нервной системы круглых червей такая же как у членистоногих: тип брюшной нервной цепочки. Нервная система рассматриваемых беспозвоночных состоит из следующих элементов: парный надглоточный ганглий, который соединен кольцевыми перемычками с непарным подглоточным ганглием. От непарного подглоточного ганглия отходит двойной нервный ствол с посегментно расположенными парными нервными узлами [4].
Следующий этап развития эволюции принадлежит членистоногим. Их нервная система значительно усовершенствовалась, по сравнению с червями. Так как усложняется строение парного надглоточного ганглия, он преобразуется в головной мозг, который состоит из трёх отделов: первичного, вторичного и третичного. Из-за появления головного мозга и усложнения нервной системы у членистоногих появляются первые органы чувств-фасеточные глаза.
Нервная система моллюсков разбросанно-узлового типа. Это отличает их от членистоногих и ставит на более высокую ступень эволюции. Нервная система включает в себя некоторое количество пар нервных узлов, соединенных нервными стволами. Головной мозг представлен парным церебральным ганглием.
Таким образом, развитие нервной системы рассматриваемых в данном разделе животных включала несколько этапов, начиная от диффузной нервной сети и до узлового типа, характерного для высших беспозвоночных [3].


1.3 Обзор особенностей эволюции отделов головного мозга у разных животных (хордовые, рыбы, амфибии, рептилии)

Исток зарождения нервной системы всех позвоночных – это эктодерма, т.е. нервная система формируется из особого зародышевого листка [7]. Дальнейший ход событий уже имеет отличия у разных животных
Прежде всего опишем формирование головного мозга первых хордовых. Мозг рассматриваемых животных образовался после соединения 3-4 ганглиев нервной цепочки. Самая примитивная нервная трубка выглядела как 3-и сенсомоторные центра. Самая древняя часть - сенсомоторные ганглии, находящиеся на периферии головного и спинного мозга.
Особенности ретикулярно-нейропильной структуры таких частей мозга как задней и продолговатый похожа на моторные ганглиозные центры современных турбеллярий, а также политех [8].
Особенности способа жизни рассматриваемых животных (в частности их способ питания) способствовал развитию нескольких видов нервов, а именно – лицевой, тройничный и подъязычный. Основная фактор окружающей среды того времени – фактор питания способствовал развитию центров обоняния и вкуса. Теперь, когда вкусовые и обонятельные рецепторы уже развиты, необходимо активно перемещаться к еде, т.е. уже активно задействуется мозжечок.
Перейдем к особенностям развития мозга следующих животных, а именно подтип позвоночных.
Костные рыбы характеризуются мозгом уже состоящим из 5-ти отделов, бОльшим развитием отмечен мозжечок, а также средний мозг. В крыше переднего мозга совсем нет нервных клеток, которые находятся в крыше. Десять пар головных нервов. Характерная особенность мозга – появление желудочков, которые заполняются особой спинномозговой жидкостью. 1-и 2 боковые желудочки находятся в переднем мозгу (его полушарии) и переходят в 3-ый, который, в свою очередь, находиться между промежуточным и средним мозгом. 3-ий желудочек переходим в 4-ый, который «выходит» в спинной мозг. У рыб развита особая система, которая отвечает за движения -
стриопаллидарная.
Определенным скачком в развитии мозга животных является выход животных на сухую поверхность. Опишем нервную систему амфибий, которая очень схожа с нервной системой рыб, но в тоже время отличается от нее. Спинной мозг амфибии организован той простой причине, что теперь животному нужно орудовать своими конечностями, а не только плавниками. У амфибии мозжечок меньше, чем у рыб, тем не менее для них характерен крупный передний отдел мозга с ярко выраженным промежуточным. Который расположен за полушариями. Промежуточный мозг амфибий имеет особые дорсальные выросты, у них развит гипофиз