aivot on se keskushermoston osa, joka sisältyy kallon kallon onteloon. Siihen kuuluvat aivokuori, limbinen järjestelmä, tyvitumakkeet, talamus, hypotalamus ja pikkuaivot. On olemassa kolme eri tapaa, joilla aivot voidaan jakaa, jotta voidaan tarkastella sisäisiä rakenteita: sagittaaliosa leikkaa aivot vasemmalta oikealle, kuten kuvassa 1b, koronaaliosa leikkaa aivot edestä taakse, kuten kuvassa 1a, ja vaakasuora osio leikkaa aivot ylhäältä alas.

aivokuori

aivojen Uloin osa on paksu hermokudoksen pala, jota kutsutaan aivokuoreksi, joka on taitettu kukkuloiksi nimeltä gyri (yksikkö: gyrus) ja laaksoiksi nimeltä sulci (yksikkö: sulcus). Aivokuori koostuu kahdesta aivopuoliskosta—oikeasta ja vasemmasta—joita erottaa suuri sulcus. Paksu kuitukimppu nimeltään corpus callosum (Latina: ”tough body”) yhdistää kaksi puolipalloa ja mahdollistaa tiedon siirtämisen yhdeltä puolelta toiselle. Vaikka jotkin aivotoiminnot ovat lokalisoituneet enemmän yhdelle aivopuoliskolle kuin toiselle, kahden aivopuoliskon toiminnot ovat suurelta osin tarpeettomia. Itse asiassa joskus (hyvin harvoin) kokonainen pallonpuolisko poistetaan vaikean epilepsian hoitoon. Vaikka potilaat kärsivät joitakin puutteita leikkauksen jälkeen, heillä voi olla yllättävän vähän ongelmia, varsinkin kun leikkaus suoritetaan lapsille, joilla on hyvin epäkypsiä hermosto.

kuva 1. Nämä kuvaukset esittävät ihmisaivojen a) koronan ja b) sagittaalin osia.

muissa vaikean epilepsian hoitoon tarkoitetuissa leikkauksissa aivokurkiainen leikataan sen sijaan, että se poistaisi kokonaisen aivopuoliskon. Tämä aiheuttaa tila kutsutaan split-brain, joka antaa oivalluksia ainutlaatuisia toimintoja kahden pallonpuoliskon. Esimerkiksi, kun esine esitetään potilaan vasempaan näkökenttään, hän ei välttämättä osaa nimetä esinettä sanallisesti (ja voi väittää, ettei ole nähnyt esinettä lainkaan). Tämä johtuu siitä, että vasemmasta näkökentästä tuleva visuaalinen tulo kulkee ja menee oikealle aivopuoliskolle eikä voi sitten signaalia puhekeskukseen, joka yleensä löytyy aivojen vasemmasta kyljestä. On merkille pantavaa, että jos kahtiajakautunutta potilasta pyydetään poimimaan tietty esine esineryhmästä vasemmalla kädellä, potilas pystyy siihen, mutta ei silti pysty tunnistamaan sitä ääneen.

kuva 2. Ihmisen aivokuoreen kuuluvat etu -, päälaen -, ohimo-ja takaraivolohkot.

jokaisella aivokuoren pallonpuoliskolla on lohkoiksi kutsuttuja alueita, jotka osallistuvat eri toimintoihin. Tutkijat käyttävät erilaisia tekniikoita selvittääkseen, mitkä aivoalueet osallistuvat eri toimintoihin: he tutkivat potilaita, joilla on ollut vammoja tai sairauksia, jotka vaikuttavat tiettyihin alueisiin, ja näkevät, miten nämä alueet liittyvät toimintakyvyn puutteisiin. He tekevät myös eläinkokeita, joissa he stimuloivat aivoalueita ja katsovat, onko käyttäytymismuutoksia. He käyttävät tekniikkaa nimeltä transmagneettinen stimulaatio (TMS) tilapäisesti poistaa tiettyjä osia aivokuori käyttäen vahvoja magneetteja sijoitetaan pään ulkopuolelle; ja he käyttävät toiminnallista magneettikuvaus (fMRI) tarkastella muutoksia happipitoisen veren virtausta erityisesti aivojen alueilla, jotka korreloivat erityisiä käyttäytymiseen tehtäviä. Nämä tekniikat ja muut ovat antaneet suuren käsityksen eri aivoalueiden toiminnoista, mutta ovat myös osoittaneet, että mikä tahansa aivoalue voi olla mukana useammassa kuin yhdessä käyttäytymisessä tai prosessissa, ja mihin tahansa tiettyyn käyttäytymiseen tai prosessiin liittyy yleensä neuroneja useilla aivoalueilla. Tästä huolimatta nisäkäsaivokuoren jokainen aivopuolisko voidaan jakaa neljään toiminnallisesti ja alueellisesti määriteltyyn lohkoon: otsalohkoon, päälaenlohkoon, ohimolohkoon ja takaraivolohkoon. Kuva 2 havainnollistaa näitä neljää ihmisen aivokuoren lohkoa.

kuva 3. Motorisen aivokuoren eri osat ohjaavat eri lihasryhmiä. Lihasryhmiä, jotka ovat kehon naapureita, kontrolloivat yleensä myös motorisen aivokuoren lähialueet. Esimerkiksi sormen liikettä säätelevät hermosolut ovat lähellä käden liikettä sääteleviä hermosoluja.

otsalohko sijaitsee aivojen etuosassa silmien yläpuolella. Tässä lohkossa on hajuaisti, joka käsittelee hajuja. Otsalohkossa on myös motorinen aivokuori, joka on tärkeä liikkeen suunnittelun ja toteuttamisen kannalta. Motorisen aivokuoren sisällä olevat alueet kartoittavat eri lihasryhmiä, ja tässä kartassa on jonkin verran organisaatiota, kuten kuvassa 3 esitetään. Esimerkiksi sormien liikettä säätelevät neuronit ovat käden liikettä säätelevien neuronien vieressä. Otsalohkon neuronit säätelevät myös kognitiivisia toimintoja, kuten tarkkaavaisuuden ylläpitämistä, puhetta ja päätöksentekoa. Otsalohkonsa vahingoittaneilla ihmisillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että osa tästä alueesta osallistuu persoonallisuuteen, sosiaalistumiseen ja riskien arviointiin.

päälakilohko sijaitsee aivojen yläosassa. Päälakilohkon neuronit osallistuvat puheeseen ja myös lukemiseen. Kaksi päälaenlohkon päätehtävää ovat somatosensaation käsittely – kosketusaistimukset, kuten paine, kipu, lämpö, kylmä—ja processing proprioception—tunne siitä, miten kehon osat suuntautuvat avaruuteen. Päälakilohkossa on motorista aivokuorta muistuttava somatosensorinen kartta.

takaraivolohko sijaitsee aivojen takaosassa. Se osallistuu ensisijaisesti visuaalisen maailman näkemiseen, tunnistamiseen ja tunnistamiseen.

ohimolohko sijaitsee aivojen tyvessä korvien luona ja osallistuu pääasiassa äänten käsittelyyn ja tulkintaan. Se sisältää myös hippokampuksen (kreikan sanasta ”merihevonen”)—rakenteen, joka käsittelee muistinmuodostusta. Hippokampus on havainnollistettu Kuvassa 5. Hippokampuksen rooli muistissa selvisi osittain tutkimalla erästä kuuluisaa epilepsiapotilasta, HM: ää, jolta poistettiin hippokampuksen molemmat puolet epilepsiaa parannettaessa. Hänen kohtaukset menivät pois, mutta hän ei voinut enää muodostaa uusia muistoja (vaikka hän voisi muistaa joitakin tosiasioita ennen leikkausta ja voisi oppia uusia motorisia tehtäviä).

aivokuori

verrattuna muihin selkärankaisiin nisäkkäillä on ruumiinkokoon nähden poikkeuksellisen suuret aivot. Esimerkiksi kokonaisen alligaattorin aivot täyttäisivät noin puolitoista teelusikallista. Tämä aivojen ja ruumiin koon suhde kasvaa erityisesti apinoilla, valailla ja delfiineillä. Vaikka tämä aivojen koon kasvu epäilemättä vaikutti monimutkaiseen käyttäytymiseen, joka on ainutlaatuista nisäkkäille, se ei kerro koko tarinaa. Tutkijat ovat löytäneet yhteyden aivokuoren suhteellisen korkean pinta-alan ja joidenkin nisäkkäiden älykkyyden ja monimutkaisen sosiaalisen käyttäytymisen välillä. Tämä lisääntynyt pinta-ala johtuu osittain kortikaalisen arkin lisääntyneestä taittumisesta (enemmän sulcia ja gyriä). Esimerkiksi rotan aivokuori on hyvin sileä ja siinä on hyvin vähän sulcia ja gyriä. Kissa-ja lammaskorteissa on enemmän sulcia ja gyriä. Simpansseilla, ihmisillä ja delfiineillä on vielä enemmän.

kuva 4. Nisäkkäillä on suuremmat aivojen ja kehon suhteet kuin muilla selkärankaisilla. Nisäkkäillä lisääntynyt aivokuoren taitto ja pinta-ala korreloivat monimutkaiseen käyttäytymiseen.

Tyvitumakkeet

toisiinsa Kytkeytyneillä aivoalueilla, joita kutsutaan Tyvitumakkeiksi (tai tyvitumakkeiksi), jotka on esitetty kuvassa 1b, on tärkeä rooli liikkeen hallinnassa ja asennossa. Tyvitumakkeiden vaurioituminen, kuten Parkinsonin taudissa, johtaa motorisiin häiriöihin, kuten laahustavaan kävelyyn kävellessä. Tyvitumakkeet säätelevät myös motivaatiota. Esimerkiksi kun ampiaisen pisto johti 25-vuotiaan liikemiehen kahdenvälisiin tyvitumakevaurioihin, hän alkoi viettää kaikki päivänsä sängyssä eikä osoittanut kiinnostusta mihinkään tai kehenkään. Mutta kun hän oli ulkoisesti stimuloitu—kuten kun joku pyysi pelata korttipeli hänen kanssaan-hän pystyi toimimaan normaalisti. On kiinnostavaa, että hän ja muut vastaavat potilaat eivät kerro tuntevansa olonsa tylsäksi tai turhautuneeksi.

talamus

kuva 5. Limbinen järjestelmä säätelee tunteita ja muuta käyttäytymistä. Siihen kuuluvat lähellä aivojen keskustaa sijaitsevat aivokuoren osat, mukaan lukien cingulate gyrus ja hippokampus sekä talamus, hypotalamus ja mantelitumake.

kuvassa 5 esitetty talamus (kreikaksi ”sisäkammio”) toimii porttina aivokuoreen ja sieltä pois. Se vastaanottaa aisteja ja motorisia syötteitä kehosta ja saa myös palautetta aivokuorelta. Tämä palautemekanismi voi moduloida aistien ja motoristen syötteiden tiedostamista eläimen tarkkaavaisuuden ja kiihottumistilan mukaan. Talamus auttaa säätelemään tietoisuutta, kiihottumista ja unitiloja. Harvinainen geneettinen häiriö, jota kutsutaan kohtalokkaaksi familiaaliseksi unettomuudeksi, aiheuttaa talamisten hermosolujen ja glia: n rappeutumista. Tämä häiriö estää sairastuneita potilaita nukkumasta, muun muassa oireita, ja on lopulta kohtalokas.

hypotalamus

talamuksen alapuolella on hypotalamus, joka on esitetty kuvassa 5. Hypotalamus ohjaa hormonitoimintaa lähettämällä signaaleja aivolisäkkeeseen, herneen kokoiseen umpirauhaseen, josta vapautuu useita eri hormoneja, jotka vaikuttavat muihin rauhasiin sekä muihin soluihin. Tämä suhde tarkoittaa, että hypotalamus säätelee tärkeitä käyttäytymismalleja, joita nämä hormonit ohjaavat. Hypotalamus on kehon termostaatti—se varmistaa, että keskeiset toiminnot, kuten ruoan ja veden saanti, energian kulutus ja ruumiinlämpö pidetään asianmukaisella tasolla. Hypotalamuksen hermosolut säätelevät myös vuorokausirytmejä, joita joskus kutsutaan unirytmeiksi.

limbinen järjestelmä

limbinen järjestelmä on yhtenäinen joukko rakenteita, jotka säätelevät tunteita sekä pelkoon ja motivaatioon liittyviä käyttäytymismalleja. Sillä on rooli muistin muodostumisessa ja siihen kuuluu osia talamuksesta ja hypotalamuksesta sekä hippokampuksesta. Yksi tärkeä limbisen järjestelmän rakenne on ohimolohkorakenne, jota kutsutaan mantelitumakkeeksi (kreikaksi ”manteli”), jota havainnollistetaan Kuvassa 5. Kaksi mantelitumaketta ovat tärkeitä sekä pelon tunteen että pelokkaiden kasvojen tunnistamisen kannalta. Cingulate gyrus auttaa säätelemään tunteita ja kipua.

pikkuaivot

kuvassa 2 esitetyt pikkuaivot (latinaksi ”pienet aivot”) sijaitsevat aivojen tyvessä aivorungon päällä. Pikkuaivot säätelevät tasapainoa ja auttavat koordinoimaan liikkumista ja oppimaan uusia motorisia tehtäviä.

aivoriihi

kuvassa 2 esitetty aivoriihi yhdistää muun aivojen selkäytimeen. Se koostuu keskiaivoista, ydinkärjistä ja poneista. Motoriset ja sensoriset hermosolut ulottuvat aivoriihen läpi mahdollistaen signaalien välittämisen aivojen ja selkäytimen välillä. Tässä aivojen osassa risteytyvät nousevat hermoradat, joiden avulla aivojen vasen aivopuolisko voi ohjata kehon oikeaa puolta ja päinvastoin. Aivoriihi koordinoi aivoista kehoon tulevia motorisia ohjaussignaaleja. Aivoriihi ohjaa useita tärkeitä kehon toimintoja, kuten vireystilaa, kiihottumista, hengitystä, verenpainetta, ruoansulatusta, sykettä, nielemistä, kävelyä sekä aistien ja motoristen tietojen yhdistämistä.

Osallistu!

paranna tätä sivunumeroa enemmän