frame|regs|Magnetiese resonansie tomografiese opname van die menslike brein
Die brein (ook bekend as harsings) in gewerwelde diere vorm die middelpunt van die senuweestelsel. Dit bestaan ook uit 'n groot aantal senuweeselle en ander selle wat 'n ondersteunende rol speel. Die brein koördineer, beheer en reguleer verskillende funksies en liggaamsprosesse van 'n organisme. Daar word ook 'n aantal hormone in die brein vervaardig.
Die mens se brein word as uniek beskou, alhoewel dit in breë trekke met dié van ape ooreenstem. Die mensebrein bevat sowat 86 miljard selle,Groundbreaking Discoveries About Human Brain and Neuronal Complexity, Anton Petrov, YouTube benewens ondersteuningselle, en stel die mens in staat tot gevorderde probleemoplossing benewens verbeelding-, taal- en spraakvermoëns. Konneksies tussen breindele, asook volgehoue integrasie (leervermoë) na adolessensie onderskei die mensbrein van 'n dierbrein. Die mensbrein gaan op gevorderde ouderdom voort om te leer, maar is ook uitgelewer aan versteurings en siektes wat uniek aan mense is. Wetenskaplike studie van die brein word neurowetenskap of neurobiologie genoem.
Die inwendige organe van ons liggaam word deur beenstrukture beskerm, en daarom is dit heeltemal natuurlik dat die brein en die rugmurg, die fynste en gevoeligste van alle organe, in die stewige kas wat deur die skedel en die massiewe ruggraat gevorm word, geplaas is. Die grootharsings maak die grootste deel van die brein uit. Dit is 'n baie sagte, ovaalvormige orgaan. Die gemiddelde massa van 'n man se brein is sowat 1,2 kg en die van 'n vrou 1,1 kg (omtrent 1/50 van die totale massa van die liggaam).
Die grootharsings en die kleinharsings Dit is die ware brein; die buitenste deel bestaan uit 'n grys stof wat skors genoem word, en die binneste deel uit 'n wit stof. Die skors bestaan in hoofsaak uit die selliggame en die wit stof uit die dendriete en aksone. Die hele brein is oortrek met voue van verskillende diepte. Hulle word splete genoem. Die diep splete verdeel die brein in verskillende dele, die sogenaamde lobbe.
Regterhelfte van die brein Op die deursnee hiernaas kan ons sien hoe ingewikkeld die onderste deel van die brein is vanweë die verskillende strukture wat daar gesetel is. Hulle is: Die hersenbalk (corpus callosum), 'n konvekse, wit struktuur, wat die twee helftes van die brein aan hul onderpunte met mekaar verbind. Die serebrale kamers, holtes wat met mekaar in verbinding is. Die oogsenukruising, die plek waar die regterkantse gesigsenuwee kruis.
Die hersenaanhangsel, ʼn baie belangrike klier. Sy produkte word in die bloed gestort en het 'n belangrike uitwerking op die ontwikkeling van die hele liggaam. Die kleinharsings, 'n orgaan van sowat 7-10 cm lank, 6 cm breed en 5 cm dik. Die kleinharsings bestaan uit twee helftes en 'n klein, sentrale deel wat as die wurmpie (vermis) bekend staan. Die kleinharsings is veral verantwoordelik vir die liggaamsbalans.
Funksies Die brein beheer liggaamstemperatuur, hartritme en asemhaling. Dit is die ontvanger van sensoriese inligting omtrent die liggaam en buitewêreld via die sig-, gehoor-, reuk-, smaak- en tassintuie. Dit beheer en kommunikeer verskillende spierspannings of liggaamsbewegings wanneer 'n mens of dier swem, loop, stil staan, sit of kommunikeer. Dit stel 'n mens in staat om te dink, te droom en te redeneer en om emosies te ervaar.
Waarneming Elke sensoriese stelsel begin by gespesialiseerde reseptorselle, soos die fotoreseptorselle in die retina van die oog of die vibrasiegevoelige haarselle in die slakkehuis van die oor. Die aksone van dié selle loop na die rugmurg of die brein, waar hulle hulle seine na 'n eerste-orde sensoriese kern oordra wat aan een bepaalde sintuiglike modaliteit gewy is. Dié primêre kern stuur die inligting na hoërorde-gebiede vir dieselfde modaliteit, en uiteindelik word die seine deur 'n oorskakelpunt in die talamus na die serebrale korteks gestuur, waar die tersaaklike kenmerke onttrek en met seine uit ander sensoriese stelsels geïntegreer word. Benewens die inligting oor lig, klank, temperatuur en die posisie van die liggaam in die ruimte, wat die mens ontvang, het party diere bykomende sintuie, soos die infrarooi hittesin van slange, die magneetveldsin van sommige voëls en die elektriese veldsin wat hoofsaaklik by waterdiere voorkom.
Motoriese beheer Motoriese stelsels is die dele van die brein wat by die inisiëring van liggaamsbewegings betrokke is. Buiten die spiere wat die oog beheer, word al die willekeurige spiere van die liggaam regstreeks deur motorneurone in die rugmurg en die agterbrein geïnnerveer. Dié rugmurgneurone word sowel deur senuweebane binne die rugmurg self as deur dalende insette uit die brein beheer: die eie bane van die rugmurg verrig baie reflekse en bevat patroongenerators vir ritmiese bewegings soos loop of swem, terwyl die dalende verbindings uit die brein fyner beheer moontlik maak.
Die brein bevat verskeie motoriese gebiede wat regstreeks na die rugmurg projekteer. Op die laagste vlak is die gebiede in die verlengde murg en die pons, wat gestandaardiseerde bewegings soos loop, asemhaling of sluk beheer; op 'n hoër vlak lê gebiede in die middelbrein, en op die hoogste vlak die primêre motoriese korteks, 'n strook weefsel aan die agterste rand van die frontale lob. Die primêre motoriese korteks stuur nie net projeksies na die onderliggende motoriese gebiede nie, maar ook 'n groot projeksie regstreeks na die rugmurg, wat presiese willekeurige beheer oor die fyn besonderhede van bewegings moontlik maak. Ander gebiede, soos die premotoriese korteks, die basale ganglia en die kleinharsings, oefen 'n sekondêre invloed uit deur na die primêre motoriese gebiede te projekteer.
Slaap Baie diere wissel in 'n daaglikse siklus tussen slaap en waak. 'n Sleutelonderdeel van die slaapstelsel is die suprachiasmatiese kern, 'n klein deel van die hipotalamus wat net bo die punt lê waar die gesigsenuwees van die twee oë kruis. Dié kern bevat die liggaam se sentrale biologiese klok: sy neurone toon aktiwiteitsvlakke wat met 'n periode van omtrent 24 uur styg en daal – die sirkadiese ritme – wat deur ritmiese veranderinge in die uitdrukking van 'n stel "klokgene" gedryf word. Die kern hou steeds tyd al word dit uit die brein verwyder en in 'n bak warm voedingsoplossing geplaas, maar dit ontvang normaalweg inset van die gesigsenuwees af sodat die daaglikse lig-donker-siklus die klok kan kalibreer.
Homeostase Vir enige dier verg oorlewing dat 'n verskeidenheid parameters van die liggaamstoestand binne 'n beperkte trek gehou word: onder meer die temperatuur, die watergehalte, die soutkonsentrasie in die bloed, die bloedglukose- en die bloedsuurstofvlak. Die vermoë van 'n dier om dié innerlike omgewing te reguleer, staan as homeostase bekend, en die handhawing daarvan is een van die brein se kernfunksies. Die grondbeginsel daaragter is negatiewe terugvoer: wanneer 'n parameter van sy stelpunt afwyk, wek sensore 'n foutsein wat 'n reaksie uitlok wat die parameter na sy optimum terugstoot.
By gewerweldes speel die hipotalamus – 'n klein gebied aan die basis van die voorbrein waarvan die grootte nie sy ingewikkeldheid of belang weerspieël nie – die grootste rol hierin. Die hipotalamus is 'n versameling klein kerne, waarvan die meeste by basiese biologiese funksies betrokke is. Verskeie van dié kerne ontvang inset van sensore in die wande van die bloedvate wat inligting oor temperatuur, natrium-, glukose- en suurstofvlakke oordra, en stuur uitsette na motoriese gebiede wat optrede kan uitlok om tekorte te herstel. Sommige uitsette gaan ook na die hipofise, die klein klier wat net onder die hipotalamus aan die brein geheg is en hormone in die bloedstroom afskei.
Motivering en geheue Diere moet gedrag toon wat hulle oorlewing bevorder, soos die soek na voedsel, water, skuiling en 'n maat. Die motiveringstelsel in die brein hou die huidige stand van dié behoeftes in die oog en aktiveer gedrag om daaraan te voldoen. Dit werk grootliks deur 'n beloning-en-straf-meganisme: wanneer 'n bepaalde gedrag deur gunstige gevolge gevolg word, word die beloningsmeganisme geaktiveer, wat strukturele veranderinge in die brein meebring wat veroorsaak dat dieselfde gedrag later in soortgelyke omstandighede herhaal word, terwyl ongunstige gevolge die strafmeganisme aktiveer en die gedrag onderdruk.
Ontwikkeling Die brein ontwikkel in 'n fyn georkestreerde reeks stadiums: van 'n eenvoudige swelling aan die voorkant van die senukoord in die vroegste embrioniese stadiums tot 'n ingewikkelde stel gebiede en verbindings. Neurone word in besondere sones met stamselle gevorm en migreer dan deur die weefsel na hulle uiteindelike plekke. Sodra hulle daar is, ontspruit hulle aksone en vind hulle weg deur die brein, waar hulle tak en uitstrek tot die punte hulle teikens bereik en sinaptiese verbindings vorm. In 'n aantal dele van die senuweestelsel word neurone en sinapse in die vroeë stadiums in oormaat gevorm, waarna die onnodige weer afgeknip word.
By gewerweldes is die vroeë stadiums van die neurale ontwikkeling by alle spesies soortgelyk. Terwyl die embrio van 'n ronde klomp selle in 'n wurmagtige struktuur verander, word 'n smal strook ektoderm langs die middellyn van die rug tot die neurale plaat, die voorloper van die senuweestelsel. Die plaat vou na binne om die neurale voor te vorm, waarna die lippe van die voor saamsmelt om die senuweetube te omsluit – 'n hol koord van selle met 'n vloeistofgevulde ventrikel in die middel. Aan die voorpunt swel die tube tot die drie blasies wat die voorbrein, die middelbrein en die agterbrein word. In die volgende stadium verdeel die voorbrein in die telensefalon, wat die serebrale korteks en die basale ganglia sal bevat, en die diensefalon, wat die talamus en die hipotalamus sal bevat. Bou duimnael|250px|'n Mens se brein Die brein bestaan uit drie hoofonderdele wat self ook verder onderverdeel kan word:
Die voorste brein of prosencephalon Telencephalon Neokortex = nuwe kors Basale ganglia Amygdala = amandelkern Hippokampus Laterale ventrikels Diencephalon Thalamus Hypothalamus Epithalamus Derde ventrikel Die middelbrein of Mesencephalon Tectum = dak Tegmentum Serebrale brug Die agterbrein of Rhombencephalon Metencephalon Cerebellum = kleinbrein Pons Vierde ventrikel Myelencephalon Medulla oblongata = verlengde murg Vierde ventrikel
Algemene feite duimnael|250px|'n Muis se brein Die brein word meestal in die kop, bo-aan die werwelkolom, van die dier aangetref waar die meeste van die sintuie geleë is waarmee die dier kontak met die buitewêreld maak. Daar is vroeër gemeen dat groot sauropode soos die Brontosaurus twee stelle breine gehad het, waarvan die een aan die onderkant van die werwelkolom geleë was, om die vertragings van die seinoordrag oor die lang nek van hierdie groot diere te verminder. Vandag word dié uitleg verwerp: die verwyding in die heiligbeenstreek van die rugmurg is nie 'n tweede brein nie, maar 'n verdikking van die rugmurg self, vergelykbaar met die glikogeenliggaam van voëls.
Die menslike brein neem 'n volume van ongeveer 1,6 liter in beslag en het 'n gewig van tussen 1 en 1,5 kilogram.
Die brein is van die bloed in die liggaam geskei om te verseker dat vreemde stowwe nie in die verkeerde konsentrasies in die brein beland en skade aanrig nie. Hierdie bloed-brein skerm maak dit moeilik om medisyne te ontwikkel wat tot die brein kan deurdring.