hjärnan är den del av centrala nervsystemet som finns i kranialhålan i skallen. Det inkluderar hjärnbarken, limbiska systemet, basala ganglier, thalamus, hypotalamus och cerebellum. Det finns tre olika sätt att en hjärna kan snittas för att se interna strukturer: en sagittal sektion skär hjärnan från vänster till höger, som visas i Figur 1b, en koronalsektion skär hjärnan fram och bak, som visas i Figur 1a, och en horisontell sektion skär hjärnan uppifrån och ner.

hjärnbarken

den yttersta delen av hjärnan är en tjock bit nervsystemvävnad som kallas hjärnbarken, som viks i kullar som kallas gyri (singular: gyrus) och dalar som kallas sulci (singular: sulcus). Cortex består av två halvklot—höger och vänster—som är åtskilda av en stor sulcus. En tjock fiber bunt kallas corpus callosum (Latin: ”tuff kropp”) förbinder de två halvkärmarna och låter information överföras från ena sidan till den andra. Även om det finns vissa hjärnfunktioner som är lokaliserade mer till en halvklot än den andra, är funktionerna hos de två halvkärmarna till stor del överflödiga. Faktum är att ibland (mycket sällan) tas en hel halvklot bort för att behandla allvarlig epilepsi. Medan patienter drabbas av vissa underskott efter operationen kan de ha överraskande få problem, särskilt när operationen utförs på barn som har mycket omogna nervsystem.

Figur 1. Dessa illustrationer visar (A) koronala och (b) sagittala delar av den mänskliga hjärnan.

i andra operationer för att behandla allvarlig epilepsi skärs corpus callosum istället för att ta bort en hel halvklot. Detta orsakar ett tillstånd som kallas split-brain, vilket ger insikter i unika funktioner hos de två halvkärmarna. Till exempel, när ett objekt presenteras för patientens vänstra synfält, kan de inte muntligt namnge objektet (och kan hävda att de inte har sett ett objekt alls). Detta beror på att den visuella ingången från det vänstra synfältet korsar och går in i höger halvklot och sedan inte kan signalera till talcentret, som vanligtvis finns i vänster sida av hjärnan. Anmärkningsvärt, om en delad hjärnpatient uppmanas att plocka upp ett specifikt objekt ur en grupp objekt med vänster hand, kommer patienten att kunna göra det men kommer fortfarande inte att kunna identifiera det.

Figur 2. Den mänskliga hjärnbarken innefattar frontala, parietala, temporala och occipitala lober.

varje kortikal halvklot innehåller regioner som kallas lober som är involverade i olika funktioner. Forskare använder olika tekniker för att bestämma vilka hjärnområden som är involverade i olika funktioner: de undersöker patienter som har haft skador eller sjukdomar som påverkar specifika områden och ser hur dessa områden är relaterade till funktionella underskott. De genomför också djurstudier där de stimulerar hjärnområden och ser om det finns några beteendeförändringar. De använder en teknik som kallas transmagnetisk stimulering (TMS) för att tillfälligt avaktivera specifika delar av cortex med starka magneter placerade utanför huvudet; och de använder funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) för att titta på förändringar i syresatt blodflöde i speciella hjärnregioner som korrelerar med specifika beteendeuppgifter. Dessa tekniker och andra har gett stor inblick i funktionerna i olika hjärnregioner men har också visat att ett givet hjärnområde kan vara involverat i mer än ett beteende eller process, och varje givet beteende eller process involverar i allmänhet neuroner i flera hjärnområden. Med detta sagt kan varje halvklot av däggdjurs hjärnbarken delas upp i fyra funktionellt och rumsligt definierade lober: frontal, parietal, temporal och occipital. Figur 2 illustrerar dessa fyra lober i den mänskliga hjärnbarken.

Figur 3. Olika delar av motorbarken kontrollerar olika muskelgrupper. Muskelgrupper som är grannar i kroppen kontrolleras vanligtvis också av närliggande regioner i motorbarken. Till exempel är neuronerna som styr fingerrörelsen nära neuronerna som styr handrörelsen.

frontalloben ligger på framsidan av hjärnan, över ögonen. Denna lob innehåller luktlampan, som behandlar lukt. Frontalloben innehåller också motorbarken, vilket är viktigt för planering och genomförande av rörelse. Områden inom motorcortexkartan till olika muskelgrupper, och det finns en viss organisation på denna karta, som visas i Figur 3. Till exempel är neuronerna som styr fingrarnas rörelse bredvid neuronerna som styr handens rörelse. Neuroner i frontalloben kontrollerar också kognitiva funktioner som att upprätthålla uppmärksamhet, tal och beslutsfattande. Studier av människor som har skadat sina frontallober visar att delar av detta område är involverade i personlighet, socialisering och riskbedömning.

parietalloben ligger längst upp i hjärnan. Neuroner i parietalloben är involverade i tal och även läsning. Två av parietallobens huvudfunktioner är bearbetning av somatosensation—beröringsupplevelser som tryck, smärta, värme, kyla—och bearbetning av proprioception—känslan av hur delar av kroppen är orienterade i rymden. Parietalloben innehåller en somatosensorisk karta över kroppen som liknar motorbarken.

den occipitala loben ligger på baksidan av hjärnan. Det är främst involverat i vision—att se, känna igen och identifiera den visuella världen.

den temporala loben ligger vid hjärnans botten av dina öron och är främst involverad i bearbetning och tolkning av ljud. Den innehåller också hippocampus (grekiska för ”seahorse”)—en struktur som bearbetar minnesbildning. Hippocampus illustreras i Figur 5. Hippocampusens roll i minnet bestämdes delvis genom att studera en berömd epileptisk patient, HM, som hade båda sidor av sin hippocampus borttagen i ett försök att bota sin epilepsi. Hans anfall gick bort, men han kunde inte längre bilda nya minnen (även om han kunde komma ihåg några fakta från före sin operation och kunde lära sig nya motoriska uppgifter).

hjärnbarken

jämfört med andra ryggradsdjur har däggdjur exceptionellt stora hjärnor för sin kroppsstorlek. En hel alligator hjärna, till exempel, skulle fylla ungefär en och en halv teskedar. Denna ökning av förhållandet mellan hjärna och kroppsstorlek är särskilt uttalad i apor, valar och delfiner. Medan denna ökning av den totala hjärnstorleken utan tvekan spelade en roll i utvecklingen av komplexa beteenden som är unika för däggdjur, berättar den inte hela historien. Forskare har funnit ett samband mellan cortexens relativt höga yta och intelligens och komplexa sociala beteenden som uppvisas av vissa däggdjur. Denna ökade yta beror delvis på ökad vikning av det kortikala arket (mer sulci och gyri). Till exempel är en råttbark mycket slät med mycket få sulci och gyri. Katt-och fårkortices har mer sulci och gyri. Chimpanser, människor och delfiner har ännu mer.

Figur 4. Däggdjur har större förhållanden mellan hjärna och kropp än andra ryggradsdjur. Inom däggdjur är ökad kortikal vikning och ytarea korrelerad med komplext beteende.

basala ganglier

sammankopplade hjärnområden som kallas basala ganglier (eller basala kärnor), som visas i Figur 1b, spelar viktiga roller i rörelsekontroll och hållning. Skador på basala ganglier, som vid Parkinsons sjukdom, leder till motoriska funktionsnedsättningar som en shuffling gång när man går. De basala ganglierna reglerar också motivation. Till exempel, när en getingstick ledde till bilaterala basala gangliskador hos en 25-årig affärsman, började han spendera alla sina dagar i sängen och visade inget intresse för någonting eller någon annan. Men när han stimulerades externt—som när någon bad om att spela ett kortspel med honom-kunde han fungera normalt. Intressant nog rapporterar han och andra liknande patienter inte att de känner sig uttråkade eller frustrerade av deras tillstånd.

Thalamus

Figur 5. Det limbiska systemet reglerar känslor och andra beteenden. Det inkluderar delar av hjärnbarken som ligger nära hjärnans centrum, inklusive cingulate gyrus och hippocampus samt thalamus, hypotalamus och amygdala.

thalamus (grekiska för ”inre kammaren”), illustrerad i Figur 5, fungerar som en port till och från cortex. Den tar emot sensoriska och motoriska ingångar från kroppen och får också feedback från cortex. Denna återkopplingsmekanism kan modulera medveten medvetenhet om sensoriska och motoriska ingångar beroende på djurets uppmärksamhet och upphetsningstillstånd. Thalamus hjälper till att reglera medvetande, upphetsning och sömntillstånd. En sällsynt genetisk störning som kallas dödlig familjär sömnlöshet orsakar degenerering av talamiska neuroner och glia. Denna störning förhindrar drabbade patienter från att kunna sova, bland andra symtom, och är så småningom dödlig.

hypotalamus

under thalamus är hypotalamus, som visas i Figur 5. Hypotalamus kontrollerar det endokrina systemet genom att skicka signaler till hypofysen, en ärtstorlek endokrin körtel som frigör flera olika hormoner som påverkar andra körtlar såväl som andra celler. Detta förhållande innebär att hypotalamus reglerar viktiga beteenden som styrs av dessa hormoner. Hypotalamus är kroppens termostat – Det ser till att viktiga funktioner som mat och vattenintag, energiförbrukning och kroppstemperatur hålls på lämpliga nivåer. Neuroner i hypotalamus reglerar också dygnsrytmer, ibland kallade sömncykler.

Limbic System

det limbiska systemet är en ansluten uppsättning strukturer som reglerar känslor, liksom beteenden relaterade till rädsla och motivation. Det spelar en roll i minnesbildning och inkluderar delar av thalamus och hypotalamus samt hippocampus. En viktig struktur inom det limbiska systemet är en temporal lobstruktur som kallas amygdala( grekiska för ”mandel”), illustrerad i Figur 5. De två amygdala är viktiga både för känslan av rädsla och för att känna igen rädda ansikten. Den cingulära gyrusen hjälper till att reglera känslor och smärta.

Cerebellum

cerebellum (Latin för ”liten hjärna”), som visas i Figur 2, sitter vid hjärnans botten ovanpå hjärnstammen. Cerebellum kontrollerar balans och hjälpmedel för att samordna rörelse och lära sig nya motoriska uppgifter.

hjärnstam

hjärnstammen, illustrerad i Figur 2, förbinder resten av hjärnan med ryggmärgen. Den består av mellanhjärnan, medulla oblongata och pons. Motoriska och sensoriska neuroner sträcker sig genom hjärnstammen vilket möjliggör relä av signaler mellan hjärnan och ryggmärgen. Stigande neurala vägar korsar i denna del av hjärnan så att den vänstra halvklotet i hjärnan kan styra kroppens högra sida och vice versa. Hjärnstammen koordinerar motorstyrsignaler som skickas från hjärnan till kroppen. Hjärnstammen kontrollerar flera viktiga funktioner i kroppen inklusive vakenhet, upphetsning, andning, blodtryck, matsmältning, hjärtfrekvens, svälja, gå och sensorisk och motorisk informationsintegration.

bidra!

förbättra denna sidalär dig mer