Обмен веществ и кровоснабжение головного мозга

В головном мозге происходит интенсивный обмен веществ. В составе головного мозга человека 70-80% воды; в сухом остатке: липидов — 50%, белков — 40, углеводов — 0,5-1, минеральных солей — 9-10%. В сером веществе больше воды, а в белом —липидов. В головном мозге много свободных аминокислот, в 8 раз больше, чем в плазме крови. Особенно много глютаминовой кислоты и глютамина. Рибонуклеиновой кислоты в 2-3 раза больше, чем дезоксирибонуклеиновой. Сравнительно много аскорбиновой кислоты и других витаминов. В головном мозге происходит интенсивный обмен веществ, высок уровень гликолитических и окислительных процессов. Глютаминовая кислота — единственная аминокислота, которая окисляется в мозге. В головном мозге больше глютаминовой и аспарагиновой кислот, чем ацетилхолина. Обе аминокислоты — медиаторы возбуждения. Основной источник энергии обмена веществ — глюкоза, дыхательный коэффициент близок к 1. Головной мозг потребляет в покое около 20-25% кислорода, поступающего в организм. На 100 г вещества мозга используется до 4 смЗ О2, а на весь мозг в среднем 55 смЗ О2 в минуту. При эмоциях потребление О2 значительно больше, чем при абстрактном мышлении. При переходе от бодрствования ко сну оно почти не меняется. Чем меньше животное, тем больше интенсивность окислительных процессов на 1 г массы мозга. Обмен веществ в головном мозге осуществляется при участии мощной системы ферментов.

В головном мозге происходит обмен высокомолекулярных соединений — нуклеопротеидов, фосфопротеинов и фосфолипидов. В нем содержится 70-150 мг % гликогена (собака, кролик). У животных с постоянной температурой тела эти вещества быстрее обновляются, чем у животных с переменной температурой. Наибольшая скорость обновления белков в сером веществе больших полушарий, наименьшая — в сером веществе спинного мозга. Фосфолипиды имеют неодинаковый состав в разных участках мозга. Ацетилхолин как продукт этих соединений в наибольшем количестве содержится в подкорковых образованиях. При возбуждении повышается обмен белков, увеличивается образование аммиака, усиливается гликолиз. При действии условных пищевых раздражителей количество аммиака в больших полушариях крыс резко увеличивается. Условные раздражители, вызывающие торможение, а также сон, снижают обмен веществ головного мозга.

Для изучения обмена веществ головного мозга применяются радиоактивные изотопы фосфора, серы и углерода. Оказалось, что скорость включения этих изотопов при бодрствовании различна в разных анализаторах и наибольшая в двигательном анализаторе. Во время сна скорость включения изотопов в несколько раз ниже, чем при бодрствовании. При образовании условных пищевых рефлексов у собак отчетливо увеличивается скорость обновления фосфора в фосфолипидах и рибонуклеиновой кислоте слухового анализатора, а в зрительном и двигательном анализаторах она остается почти неизменной. Заметные сдвиги обмена веществ головного мозга наблюдаются при авитаминозах, например авитаминозах С и Е. С возрастом изменяются химический состав нейронов головного мозга и обмен веществ в нем.

На высоких ступенях развития животных мозг получает кровь из двух источников. К головному мозгу человека кровь притекает по двум внутренним сонным и двум позвоночным артериям, которые образуют круговое замкнутое артериальное кольцо, питающее мозг, расположенное над турецким седлом и окружающее перекрест зрительных нервов, серый бугор и четверохолмие. В покое величина тока крови через головной мозг человека равна 50-65 см3 на 100 г/мин. У правшей лучше снабжается кровью левое полушарие, у левшей — правое. Во время внутриутробного развития питание головного мозга осуществляется внутренними сонными артериями.