ヒトの脳
網膜の光受容体は、光による刺激を電気的な神経シグナル(活動電位)へ変換し、後頭葉の視覚野へ送る。網膜を出た視覚信号は視神経を通る。眼球の鼻側にある網膜から来た視神経は、もう一方の眼球の耳側からの視神経と視交差で合流し、左右それぞれの視索(英語版)となる。網膜の位置に応じて視神経の経路をこのように配置しているのは、視野の左側は両眼球の網膜それぞれで右側に投影されるため、両方をまとめて右大脳半球の視覚野で処理しているのであり、反対側の視野も同様である。視索は外側膝状体で脳に入り、視放線(英語版)を通じて視覚野に達する。
聴覚と平衡感覚はいずれも内耳で引き起こされる。音は耳小骨の振動となり、それが最終的に聴覚器官へ続く。頭の傾きの変化は内耳の中の液体の動きとなる。これが神経シグナルを生み、内耳神経を伝わる。ここから、蝸牛神経核(英語版)、上オリーブ核(英語版)、内側膝状体(英語版)、聴放線を経て、聴覚野に達する。
嗅覚は鼻腔の嗅粘膜(英語版)の嗅上皮(英語版)にある嗅覚受容神経で引き起こされる。ここから出た神経シグナルは篩骨篩板を貫く嗅神経で脳に入る。嗅神経は嗅球の神経回路につながり、ここから嗅覚野へ情報が伝えられる。
味覚は舌上の味覚受容体(英語版)で引き起こされ、顔面神経と舌咽神経を通じて脳幹の孤束核(英語版)に達する。味覚情報の一部は咽頭から迷走神経を通じてここへ達する。味覚情報はさらに視床下部を経て味覚野(英語版)へ伝えられる。
学術的研究は、脳に関する幾つかのよくある誤解を解いてきた。それらは昔からの、また現代における俗説で、例えば脳細胞は2歳以降は入れ替わらないとか、脳はその10%しか使われていない、という話は正しくない。大衆文化は脳における局在性を単純化しすぎ、様々な機能が完全に脳のどちらか片方に偏っているかのような話をする。森昭雄が信頼性を欠いた理論に基づいて提唱したゲーム脳という概念は、コンピュータゲームを長時間遊ぶことが前頭前野を傷め、感情と創造性の発露を損なうというものだった。
歴史的に、脳は骨相学を通じて大衆文化で取り上げられており、それは人格を皮質の異なった領域に割り当てて考察するという疑似科学だった。この皮質談義は大衆文化において書籍や風刺で取り上げられ、大きな影響力が残っている。脳は SFのテーマにもなっており、例えば脳移植(英語版)や(部分的な人工頭脳(英語版)のような特徴を備えた)サイボーグといったものがある。1942年の SF 小説で3度映画化された『ドノヴァンの脳髄』は、摘出されガラス容器の中で生かされている脳が、次第に主人公の人格を乗っ取るという話である。
大脳は脳幹で脊髄と繋がっている。脳幹は中脳、橋、延髄からなる。小脳は小脳脚で延髄と繋がっている。大脳の内部には脳室系(英語版)が存在し、それは互いに接続された4つの脳室で構成され、そこで脳脊髄液が産生され循環している。大脳皮質の下にはいくつかの重要な構造があり、例えば視床、視床上部(英語版)、松果体、視床下部、脳下垂体、腹側視床(英語版)があり、他に扁桃体や海馬といったものからなる大脳辺縁系、前障、大脳基底核の様々な神経核、前脳基底部構造、3つの脳室周囲器官がある。脳の細胞には、神経細胞とグリア細胞がある。脳には860億個以上の神経細胞があり、その他の細胞も大体同程度ある。脳活動は、神経細胞の相互連絡と、活動電位に応じた神経伝達物質の放出によって実現している。神経細胞の接続が、神経路、神経回路、ひいては込み入ったネットワークシステムを形作る。この回路構成全体は神経伝達のプロセスにより動作する。
脳は頭蓋骨で保護されており、脳脊髄液の中に浮かび、血液脳関門によって血流から隔離されている。それでも脳は損傷、病気、感染を受けやすい。損傷は外傷や脳卒中(血液供給の喪失)で起こり得る。脳は神経変性疾患に弱く、例えばパーキンソン病や、アルツハイマー病および多発性硬化症を含む認知症が挙げられる。
神経人類学(英語版)は文化と脳の関係を研究するもので、脳がいかに文化を形成し、文化がいかに脳の発達へ影響を与えるかを探求する。文化的差異、またそれと脳の発達および構造との関係は、様々な分野で研究されている。
大脳の静脈は、脱酸素化された血液を脳から送り出す。脳には静脈の主なネットワークが2つあり、大脳の表面にあり3本の枝を持つ上大脳静脈と、内大脳静脈(英語版)になる。両者は吻合する静脈で繋がっている。脳の静脈は、通常は硬膜と頭蓋骨の間にある硬膜静脈洞(英語版)の大きなスペースを通る。小脳と中脳からの血液は大大脳静脈(英語版)を通る。脳幹の延髄と橋からの血液の通り道は不定であり、脊髄静脈(英語版)やその付近の静脈を通る。
脳の深部の血液は静脈叢(英語版)を通り、脳の前部の海綿静脈洞、側部の上(英語版)・下錐体静脈洞(英語版)、後部の下矢状静脈洞(英語版)へ流れる。脳の表面近くにある血液は、脳の正中線の上端にある大きな上矢状静脈洞(英語版)へ流れる。ここからの血液は、静脈洞交会(英語版)の直静脈洞(英語版)からの血液と合流する。
ここからの血液はさらに左右の横行静脈洞(英語版)へ流れ、次いで、海綿静脈洞と上・下錐体静脈洞から血液を受け取るS状静脈洞(英語版)へと流れる。S状静脈洞は太い内頸静脈に続いている。
脳死とは、脳機能の不可逆的な全喪失のことを言う。これは昏睡状態、反射の喪失、無呼吸により特徴づけられるが、脳死の宣言の要件は地域によって異なり、また誰しもがそれを受け入れるとは限らない。国によっては脳幹死(英語版)を定義しているところもある。脳死の宣言は、それが医学的無益性(英語版)という考え方の下で延命治療の中止につながり得るものであり、その患者が臓器提供に適した臓器を持っている場合もあるという点で、重大な結果をもたらし得る。脳死宣言のプロセスは、患者の親族との信頼関係が築けていない場合、しばしばより困難なものとなる。
脳死が疑われる場合、電解質・神経系・薬物関係による認知抑制といった、可逆的な鑑別診断は除外する必要がある。前庭動眼反射(英語版)、角膜反射(英語版)、絞扼反射、光に対する瞳孔の拡張といった各種反射のテストは脳死を判断する助けとなるものであり、反応や呼吸の停止も同様である。反応の完全な喪失、既知の診断結果、神経画像が示す徴候といった臨床的観察結果は皆、脳死宣言の判断材料として用いられることがある。
ヒトの脳は主として神経細胞、グリア細胞、神経幹細胞、血管で構成される。神経細胞の分類としては、介在ニューロン、ベッツ細胞(英語版)などの錐体細胞、運動ニューロン(上位運動ニューロンと下位運動ニューロン)、小脳のプルキンエ細胞といったものがある。ベッツ細胞は(細胞体のサイズでみると)神経系で最大の細部である。成人したヒトの脳には860±80億個の神経細胞があり、また神経細胞でない細胞もほぼ同数(850±100億個)あると考えられている 。神経細胞のうち、160億個 (19%) が大脳皮質にあり、690億個 (80%) が小脳にある。
グリア細胞の分類としては、アストロサイト(例えばバーグマングリア細胞)、オリゴデンドロサイト、上衣細胞(例えばタニサイト)、放射状グリア細胞、小膠細胞、オリゴデンドロサイト前駆細胞の亜型がある。アストロサイトはグリア細胞の中では最大の細胞であり、細胞体から放射状に多くの突起を伸ばした星細胞(英語版)である。それらの突起は、先端が毛細血管を取り囲むようになっているものもある。皮質のグリア境界膜(英語版)はアストロサイトの突起で構成され、脳の形を細胞の塊として保持する役割も果たす。