bélyegkép|jobbra|150px|Az emberi agy elhelyezkedési rajza a koponyában
Az emberi agy (agy latinul cerebrum, görögül ἐγκέφαλον, enképhalon), ami a többi Craniata, vagyis koponyával rendelkező állatok altörzsébe tartozókkal egyetemben a koponyában helyezkedik el, mint az emberi idegrendszer irányítóközpontja. Az agy és a gerincvelő a központi idegrendszer két alkotórésze. Szerkezetileg nem nagyon különbözik az emlősök agyától. Annak alapvető tulajdonságai, hogy a szervezet külső és belső környezetéből információkat képes felvenni, azokat pedig fel tudja dolgozni, egymással kapcsolatba hozni és a kapott adatok alapján az élőlény létfenntartása szempontjából célszerű intézkedéseket képes kidolgozni, még a többi gerinces állatokéhoz is hasonlítanak.
Az azonban lényeges különbség, hogy az állatfajokat átlagosan véve az emberi agy súlya testsúlyához arányítva a többi emlősök ilyen súlyarányának mintegy ötszöröse. Az agynak az élőlény testéhez viszonyított súly-, vagy térfogataránya az állatokénál lényegesen nagyobb. Az agy evolúciós fejlődésével foglalkozó tudomány több jellemzővel próbálja karakterizálni ezt a fejlődést: kefalizáció (angolul: cephalization); enkefalizáció (encephalization); enkefalizációs index (encephalization index); enkefalizációs hányados (encephalization quotient); amelyek értelme valamelyest különbözik egymástól.Például az élőlény agyának testéhez viszonyított súlyaránya, vagy a térfogatarány, annak más állatokhoz hasonlított értéke, a zsiradékmentes súly, vagy mindezek történelmi változása lehet alapja a kiértékelésnek. Az enkefalizáció kognitív képességek mércéjekénti alkalmazásában azonban nincs teljes egyetértés legalábbis a nem-emberi agy esetében. Epub 2007. május 18. Review
Az agy megnövekedése az agykéreg (cortex cerebri), az előagyat borító tekervényes rétegzett idegszövet megnagyobbodásának az eredménye (elsősorban a homloklebeny területén), ami különös kifejlődése az embernél a homlok kidudorodásában nyilvánul meg, és különös szerepet játszik az igazgatás és végrehajtás irányításában, vagyis az önuralmat, a tervezést, a logikus és az elvont gondolkozást szolgálja.
Az agy felépítésében részt vesz az agytörzs (truncus cerebri), a köztiagy (diencephalon), a kisagy (cerebellum) és az emberben arányaiban jóval nagyobb kiterjedésű nagyagyféltekék (hemispherum).
Bár vastag csontréteg védi, agy-gerincvelői folyadékban (liquor cerebrospinalis) lebeg és a vérkeringéstől egy hártya választja el, az agy mégis igen kényes és többféle baleset vagy megbetegedés érheti. A leggyakoribb ezek között a koponya megsebesülésének, agyvérzésnek vagy idegmérgek (latinul neurotoxinok) általi mérgezésnek a hatása, és bár az agyhártya hasznos védőréteg, ennek gyulladása védőhatását teljesen megsemmisítheti. A bakteriális támadás különösen veszélyes. Gyakoribbak az öröklött betegségek: Parkinson-kór, Sclerosis multiplex stb. Bizonyos pszichiátriai megbetegedéseknek (skizofréniának és depressziónak) is lehet fizikai illetve biokémiai eredete, de ismereteink a szervi megbetegedéseknek a pszichiátriai kórok megjelenésére való hatásáról igen hiányosak.
thumb|200px|Egy felnőtt nő agyának vízszintes metszete. Megfigyelhető a szürke és a fehérállomány
Fizikai leírás Az agy tapintásra puha, kívülről barnásszürke, belül árnyalatilag enyhén váltakozó kissé sárgás fehér testrész. Egy felnőtt férfi agya átlagban 1,37 kg-ot nyom és 1,26 liter térfogatot foglal el, egy felnőtt nő agya átlagban 1,24 kg tömegű és 1,13 liter térfogatú.Carpenter's Human Neuroanatomy, Ch. 1Cosgrove et al, 2007
Az ábra az amerikai (National Library of Medicine) (Visible Human Project)-jéből származik, és az agy egy a koponyacsonthoz közeli vízszintes metszetét mutatja felülnézetben,A projekt egy női és egy férfi holttest megfagyasztott, és vékonyra szeletelt agyát egyenként lefényképezte és a képeket digitalizálta amin látható a szürkés szürkeállomány (substantia grisea) és a világosabb fehérállomány (substantia alba). A szürkeállomány színét az idegsejtek lényeges mennyiségbeli jelenléte okozza, a túlnyomó részben dendritekből és axonokból álló fehérállományét az axonok fehéres burka, a mielinhüvely.
Az emberi agyban becslés szerint 50–100 milliárd (109) idegsejt, vagyis neuron van. Ezek között kb. 10 milliárd (109) piramis alakú sejt, amelyek között élénk kapcsolat van kb. 100 billió (1014) szinaptikus érintkezési ponton keresztül.
Az agyon a test teljes vérellátásának mintegy 20%-a áramlik keresztül, és a test rendelkezésére álló oxigén 20%-át használja fel.Facts on File Encyclopedia of Health and Medicine
Szerkezet balra|bélyegkép|Az emberi koponyatető réteges felépítése; a koponya és az agyhártya rétegei: bőr, perioszteum, koponyacsont, dura mater, arachnoidea és pia mater Az agyat a koponya egyik része védi és burkolja. Az agyat védő rész az agykoponya, a másik rész az arckoponya. Lásd: Koponyacsontok. A koponya alatti burkolat az agyhártya, aminek réteges elrendeződését itt a bal oldali ábra mutatja.
thumb|150px|right|Az emberi agy fontosabb szerkezeti részlegei
thumb|250px|left|Az emberi agy fő lebenyei. Bal oldali nézet (Gray's Anatomy 728. számú ábrája)
A kép a jobb oldalon az agy részeit tagolja a lebenyeket nem említve. Legfelül az agy főrészét,Principles of Neural Science, p 324 annak két féltekéjét borítva a sokgyűrődéses agykéreg helyezkedik el. Az agy alsó részén az agytörzs kapcsolódik a gerincvelőhöz, emögött pedig, a nagyagy alatt a vízszintesen barázdált kisagy látható, ami a nagyaggyal való kapcsolattartás mellett főleg a motoros funkciót szolgálja.
Az agynak két féltekéje van; egy bal oldali és egy jobb oldali. A bal oldalon itt a kép a bal oldali félteke fő lebenyeit mutatja bal oldali nézetben. A jobb oldali félteke látszatra nem különbözik sokat a bal oldalitól, de funkciói szerint igen. A lebenyek neveinek eredete nem szerkezeti, hanem azokat a kívülről határoló csontoktól kapták, egy kivétellel: a homloklebeny ugyanis kissé kiterjed hátrafelé a központi barázda (sulcus centralis) vonaláig, a falcsonti lebeny rovására.
Az agy egyes részeinek funkciói Homloklebeny: gondolkozás, tervezés, beszéd, a csontvázizmok akaratlagos mozgatása, érzelem, problémamegoldás, személyiség; Falcsonti lebeny: mozgás, orientálódás, felismerés, ingerület; Nyakszirti lebeny: látási ingerület feldolgozása; Halántéklebeny: percepció (felfogás), hangingerületek feldolgozása, emlékezet, beszéd, szag; Kisagy (van egy bal oldali és egy jobb oldali): testállás, egyensúly és mozgás-együttműködés (ko-ordináció).
Agytörzs: alapvető életfolyamatok, pl. légzés, szívdobogás; Köztiagy: az agy telefonközpontja, ahonnan az agy az idegrendszer többi részével kommunikál;
thumb|200px|right| A Corpus callosum feltárva, felülnézet. Ez az agy féltekéi között fekvő, azokat összekötő vastag idegköteg. A képen az agy frontális pólusa felül található
Corpus callosum: az agy két féltekéje közötti csatornában elhelyezett, azokat összekötő masszív fehérállomány, egy több mint 200 millió axonnyúlvánnyal rendelkező idegnyaláb; Varol-híd (Pons, vagy pons Varolii): az agy utasításait továbbítja a kisagynak és a gerincvelőnek; Medulla oblongata nyúltvelő (a gerincvelő tetején): életfolyamatok, légzés és szívdobogás szabályozása; Talamusz: ovális szerv, ami közvetlenül az agykéreg alatt helyezkedik el szimmetrikusan mindkét féltekében; a szervek érzéki ingerleteit adja tovább, a szaglást kivéve, az agykéregbe.
Az agy sejtjei és az agyfunkció folyamata
Neuronoknak nevezzük a központi idegrendszernek, tehát mind az agy, mind a gerincvelő, valamint az érző és autonóm idegdúcok idegsejtjeit. Ezek speciális sejtek, amelyek képesek információ felvételére, feldolgozására és azok továbbítására elektrokémiai jelzés formájában. A neuron funkciója az agyműködés alapját képezi. A neuron nem szaporodik mitózisos osztódással, bár bizonyos vélemények szerint egyes pluripotens asztrociták neuronná változhatnak.
Az agy idegsejtjei kiterjedt elektromos hálózatot alkotnak, és az agy utasításai a főleg axonokból, illetve dendritekből álló hálózatban apró elektromos kisülések útján továbbítódnak, amelyeket a hálózati vonalban az egyes sejtek stratégikus pontjai közé szúrt mikroelektródák segítségével mérhető, akciós potenciálnak nevezett feszültségmaximumok, vagy csúcspontok létrejötteként észlelhetünk. Elektromos mérőműszerrel persze nemcsak az akciós potenciál értéke, hanem a feltöltés időbeli folyamata is követhető.
Az elektrokémiai jelzést neurotranszmittereknek nevezett szerves vegyületek viszik sejtről sejtre. Azokat a sejteket amelyek információt hoznak a központi idegrendszer irányába afferens neuronoknak, azokat pedig amelyek utasításokat visznek az izmok, mirigyek, színsejtek stb. felé, vagyis az ellenkező irányba efferens neuronoknak nevezzük. Egy tipikus agysejten való jelzésáthaladást mutat az itteni ábra.
bélyegkép|jobbra|250px|Neuron
Egy közeli szinapszisból, vagyis csatlakozási pontból egy neurotranszmitter érkezik. Ennek befogadására a sejt speciális nyúlványai, a dendritek szolgálnak. A neurotranszmitterek képessége az, hogy a sejtmembránban található egyes molekulákkal reagálva (ligandumok), befolyásolják a sejt ún. ioncsatornáinak nyílását illetve záródását. Ezeken a csatornákon közlekedhetnek a különböző ionok, a sejt belső tere, és a sejten kívüli tér közt. A K+, Na+, Ca2+, vagy Cl– ionáramlás feszültségváltozást eredményez, ami az eredetileg nyugalmi feszültségi állapotbanEz a feszültség nem zéro, hanem átlagban –70mV levő neuronban a feszültséget megemeli, amíg az egy kisülési ún. akciós potenciál értéket el nem ér. Az akciós potenciál egy határfeszültség, ami elérése kisülést eredményez.
Egy részletesebb ábra található az Idegsejt cikkben, ahol a szinapszis részleteit látva működése jobban elképzelhető.
A kisülés az axondombon kezdődik, majd az axonon keresztül, annak végét elérve egy szinapszisba érkezik, ahol új neurotranszmitter molekulák létrejöttéhez vezet, és szomszédos sejt dendritjeivel érintkezve annak feltöltését gerjesztheti. Ez a folyamat addig folytatódik amíg az ingerület egy meghatározott sejtet (például egy efferens jelzéssorozat esetén izommozgató sejtet) el nem ér.
Az elektromos jelzés tehát a sejttesten és az axonfonalakon keresztül vezetődik. Ez nem az általunk jól ismert Ohm törvénye alapján való áramvezetés, hanem vezetődarabkák sorozatos feltöltését követő kisüléseiből áll. Vezetőként az axon szolgál. Ez a kb. 1 mikrométer (10−6m) átmérőjű változatos hosszúságú fonal, amit mielinhüvely (velőshüvely) szigetel. A szigetelést az axont beburkoló speciális glia sejtek (Schwann sejtek), a központi idegrendszer esetében oligodendrociták állítják elő, és ezek végzik a karbantartást is. A szigetelés azonban nem folyamatos, és azt az axon vonalán egyenlő távolságú szakaszokban, kb. 1 mikrométer hosszúságú hézag a Ranvier-féle befűződés ismételten megszakítja. A töltés átadása hézagról hézagra való sorozatos átugrással, ún. szaltatórikus áramvezetéssel történik. Az effajta áram az Ohm-törvényen alapuló áramvezetésnél kb tízszerte gyorsabb. Az áram tehát egy sorozatos feltöltési hullám formájában terjed, ami nem harmonikus, hanem csökkenő amplitúdójú. Ha tehát az eredeti potenciál nem elég magas, vagy a szigetelés meghibásodása miatt nagy a veszteség, akkor a jelzés, vagy utasítás nem érkezik célba, ami a test működésének a megbetegedésével jár. (Lásd lejjebb: (Amyotrophiás lateralsclerosis)
Az idegsejtfal csatornái nyitására illetve zárására szolgáló neurotranszmitterek mindegyikének valamelyest más a hatása, illetve a jellege. A katalizáló, serkentő hatást gyakorlóak, például az acetilkolin, a glutamát és a szerotonin vegyületek, a Na+, K+, illetve Ca2+ kationok csatornáinak állapotára hatnak, a főleg gátló, inhibitorként ható GABA és glicin vegyületek pedig a Cl- anion csatornára. Az agy neuronjaiban ez a két utolsó játszik főszerepet. A neurotranszmittereket nagyrészt az axonvégződések termelik a szinapszisokban.