1. Viikkotehtävä

1) Jos kerran aivojen absoluuttinen tai suhteellinen koko ja aivokuoren rypistyneisyys korreloivat älykkyyden kanssa, niin täytyykö delfiinejä sitten pitää yhtä älykkäinä kuin ihmisiä?

Delfiineillä on tosiaan ihmisen tavoin kokoonsa nähden harvinaisen suuri aivojen suhteellinen koko. Tämä ei kuitenkaan ole ainut huomioon otettava tekijä älykkyyttä mitattaessa, ja delfiinien aivot eroavatkin rakenteeltaan ratkaisevasti ihmisen aivoista.. Delfiineillä on ensinnäkin paljon ohuempi aivokuori kuin ihmisillä (delfiinillä noin 1.5 mm, ihmisellä n. 2.9 mm). Ja toisin kuin ihmisen aivorakenteessa, delfiinien aivot ovat huomattavasti vähemmän jaottuneita toiminnallisiin osiin. Delfiineillä ja muilla vesinisäkkäillä on hyvin eri suhteessa kehittyneet aivojen osat kuin maalla eläivllä nisäkkäillä. Lisäksi jokaisellä neuronilla on keskimäärin vähemmän dendriittejä kuin ihmisellä. Näistä syistä johtuen Delfiineitä ei voida pitää tisää yhtä älykkäinä kuin ihmisiä, ja tämä on hyvä esimerkki siitä, kuinka aivojen koko ei ole aina ratkaiseva tekijä älykkyyden määrittämisessä.

lähde: http://stason.org/TULARC/animals/dolphins/2-3-How-does-the-dolphin-brain-compare-to-the-human-brain.html#ixzz1pD6NrURb (katsottu 20.3.2012)

2) Lepotilassa hermosolun sisällä on huomattavasti suurempi konsentraatio K+ -ioneja kuin ulkopuolella. Miksi sisäpuolen potentiaali sitten on negatiivinen ulkopuoleen verrattuna?

Solun lepojännite riippuu ainoastaan solukalvon läpäisevyydestä jollekin tietylle ionille ja sen ionin konsentraatiosta. Kalvojännitteeseen ei siis vaikuta ionit, jotka eivät pysty kulkemaan solukalvon läpi. Jos meillä olisi kaksi säiliötä, joita erottaisi solukalvon tapainen kalvo, joka läpäisee ainoastaan K+ -ioneja. Jos nyt molemmissa säiliöissä olisi sama määrä esimerkiksi KCl suolaa, ei kalvojännitettä syntyisi. Jos säiliön 1 KCl pitoisuus ihmeellisesti kymmenkertaistuisi, alkaisi K+ -ioneja vuotamaan säiliöön 2. Tällöin K+ -ionien siirtyminen aiheuttaa sähkökentän, joka pyrkii estämään K+ -ionin diffuusiota. Tämän takia säiliön 2 puoleiselle kalvolle muodostuu positiiven jännite ja toiselle puolelle negatiivinen jännite, jonka suuruus kumoaa diffuusion aiheuttaman liikkeen. K+ -ioneja ehtii vuotamaan säiliöön 2 niin vähän ennen jännitteen syntymyistä, että ionien konsentraatiot pysyvät käytännössä samoina, minkä takia potentiaali syntyy ainoastaan kalvon läheisyyteen. Kun kalvon läpi pääsee ainoastaan yhdenlaiset ionit, voidaan kalvopotentiaali laskea Nernstin yhtälöllä, jolloin se antaisi tässä tilanteessa noin -61 mV. Solukalvo toimiikin lähes samalla periaatteella, mutta siinä pitää ottaa huomioon myös muut ionit, vaikka niiden vaikutus onkin vähäinen K+ -ioniin verrattuna. Solussa konsentraatioerot eivät kuiteenkan kasva niin yksinkertaisesti kuin esimerkissä, vaan solukalvolla olevat ionipumput, kuten Na-K-pumppu, muodostavat konsentraatioeron kalvon eri puolille.

Lähteet:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Purves: Neurosciense (fourth edition)
3) Kaapeliteoria kertoo, että paksummissa aksoneissa (kuten mustekalan jättiläisaksoni) aktiopotentiaalit kulkevat nopeammin. Selkärankaisten aksonit on usein päällystetty sähköisesti eristävällä myeliinitupella, jolloin aksoni voi olla ohuempi nopeuden kärsimättä. Mihin perustuu aksonin myeliinitupen hyöty?

Nopeutta vaativissa yhteyksissä ihmisen aksonia tosiaan ympäröi myeliinituppi. Myeliinituppi toimii sähköisenä eristeenä aksonin ympärillä. Myeliinituppien välissä väliin jää pieni rakonen, jota kutsutaan Ranvierin kuroumaksi, jossa jänniteherkät ionikanavat sijaitsevat. Myeliinitupellisissa neuroneissa aktiopotentiaalin etenemistä kutsutaan saltatoriseksi, eli hyppiväksi, sillä aktiopotentiaali “hyppää” eristeenä toimivan myeliinitupin yli Ranvierin kuroumaan. Näin ollen myeliinitupellisissa neuroneissa aktiopotentiaali etenee nopeammin kuin tupettomissa. Mitä paksumpi myeliinituppi, sitä nopeammin aktiopotentiaali siirtyy. Sairautta, jossa neuronien myeliinitupit vaurioituvat tai tuhoutuvat, kutsutaan multippeliskleroosiksi (eli MS-taudiksi). MS-taudin seurauksena neuronin kyky kuljettaa aktiopotentiaali heikentyy huomattavasti ja tästä aiheutuu arvaamattomia neurologisia ongelmia keskushermostolle. Myeliinitupit saattavat parantua, mutta huonoimmassa tapauksessa myeliinitupin puute tuhoaa koko hermosolun.

Lähteet: 15.3.2012 luennon kalvot

Kurssin opetusmoniste 2012

http://www.ms-verkosto.fi/finland/fi/msnetwork/general/guide_understanding_ms/what_is_ms/MS_and_the_nervous_system/MS_and_the_nervous_system.jsp  (katsottu 21.3.2012)