3. Viikkotehtävä

1. Lähde valitsemastasi lihaksesta seuraamaan liikesignaalia taaksepäin, ja kuvaa mistä hermoston rakenteista liikekäskyt tulevat. Mistä tahdonalainen liike mahtaa saada alkunsa?

Kolmipäiseen olkalihakseen tulee hermoja värttinähermosta, joka on erkaantunut hartiapunoksesta. Värttinähermossa olevien hermojen soomat sijaitsevat selkäytimessa. Nämä hermosolut ovat alfamotoneuroneja, eli kaikki värttinälihakseen menevät liikekäskyt saapuvat tähän neuroniin. Näillä neuroneilla voi olla yhteyksiä niin pikkuaivoihinkin kuin aivokuoreen, mutta tahdonalaiset liikkeet saapuvat kuitenkin suoraan aivokuoren primääriseltä motoriselta kuorialueelta, jossa on kolmipäiselle olkalihakselle varattu oma paikka.  Tämä rata aivokuorelta selkäytimeen on osa kortikospinaalirataa.

Vaikka tahdonalainen liike kulkee aivokuoren motoriselta alueelta, ei tämä kuitenkaan nykytietämyksen mukaan ole liikkeen syntypaikka ja tarve liikkua syntyy jossakin muualla.

2. Kuinka eri aistinreseptorien ominaisuudet vaikuttavat siihen, millaista tietoa ympäristöstä poimitaan, kuinka aivot sitä käsittelevät, ja miten havaitsemme ympäristömme? Antakaa esimerkkejä.

Aistinsolut reagoivat spesifeihin ärsykkeisiin, kuten vaikkapa näköaisti fotoneihin tai hajuaisti ilman hajumolekyyleihin. Kuitenkin aistinsoluista lähtevä signaali ei sisällä informaatiota siitä, mikä aistihavainto on kyseessä. Signaalin tulkinta riippuu täysin siitä, mihin aivokuoren alueeseen signaali päätyy. Näin ollen, mikäli näköhermot jostain syystä yhdistyisivätkin kuuloaivokuorelle, aiheuttaisi valon osuminen silmään kuulotuntemuksen.

Toisaalta aistinreseptorien ominaisuudet vaikuttavat hyvinkin paljon minkälaisia ympäristön ominaisuuksia pystymme havannoimaan. Silmän aistinreseptorit eivät reagoi ilmassa leijuviin hajumolekyyleihin (jos sellaisia nyt jostain syystä pääsisi “leijailemaan” silmämunan sisään verkkokalvolle), eivätkä nenän hajureseptorit reagoi pään asennon muutoksiin tai ääniin. Aistinreseptorimme ovat sopeutuneet loistavasti palvelemaan juuri omaa tehtäväänsä.

3.Minkälaisiin näköärsykkeiden ominaisuuksiin erikoistuneita alueita aivokuorelta löytyy ja missä ne sijaitsevat? Millaisia yhteyksiä näiden alueiden välillä on ja kuinka ne heijastavat näköinformaation käsittelyn järjestymistä aivoissa? Tukevatko omat kokemuksesi näkökentän eri piirteiden käsittelyn tiukkaa eriyttämistä?

Näköaisti on jakautunut monia eri spesiaaliärsykkeitä käsitteleviin aivoalueisiin. Nykyisen käsityksen mukaan näitä spesiaalitehtäviä ovat ainakin:

1. Primaari näköaivokuori (V1) sijaitsee takaraivolohkossa sekä oikealla että vasemmalla puolella. Silmien gangliasoluista tulevat näköhermot jakautuvat näköalueiden mukaan näköjuosteiksi, jotka päätyvät primaarille näköaivokuorelle siten, että oikea aivopuolisko vastaan ottaa näkösignaaleja näkökentän vasemmasta laidasta, ja päinvastoin. Primaarinen näköaivokuori on evolutiivisesti vanhin aivojen näköalue. Se on hyvin erikoistunut prosessoimaan staattisesta ja liikkuvasta näköinformaatiosta, sekä kuvioiden tunnistamiseen.

2. Primaarilta näköaivokuorelta lähtee dorsaalinen yhteys toiseen näköalueeseen (V2), joka sijaitsee V1:n yläpuolella päälaenlohkolla, sekä dorsaalilla että ventraalilla alueilla. V2 -alueella uskotaan erityisesti käsiteltävän tilaan ja kolmiuloitteeseen sijaintiin liittyvää informaatiota. Kuten lähes kaikista muistakin aivoalueista, tästä ollaan saatu tietoa tutkimalla aivovauriopotilaita. Agnosia on tunnistamishäiröihin liittyvä sairausryhmä, joista V2-alueeseen liittyy erityisesti apperseptiivinen ja assosiatiivinen agnosia. Apperseptiivisen häiriön seurauksena potilaan on vaikeaa tunnistaa esineitä, jos ne esitetään epätavallisissa kuvakulmissa tai valaistuksissa. Nämä häiriöt johtuvat ongelmista nimenomaan oikealla aivopuoliskolla. Vasemmalla aivopuoliskolla taas tavataan assoiatiivista agnosiaa, jossa esineet havaitaan normaalisti, osataan kopioida piirtämällä ja kognitiivisesti vertailla kokoeroja, mutta näönvarainen kokoerojen tunnistaminen ei onnistu.
V2-näköalueelta lähtee vahvoja kytköksiä kaikkiin muihin näköalueisiin, myös takaisin primaariseen näköaivokuoreen.

3. Kolmas näkökompleksi (V3) sijaitsee aivan V2-alueen edessä päälaenlohkolla, mutta sen tarkkaa rajausta ei ole saatu selville. Tällä alueel uskotaan tapahtuvan globaalin liikkeen prosessointi. V3-alueelta vahvimmat yhteyden liittyvät ohimolohkoon, ja primaarille näköaivokuorelle on lähinnä heikkoja kytköksiä.

4. V4-alue sijaitsee lähellä V2 ja V3-alueita, myöskin primaariselta näköaivokuorelta tulevalla dorsaalisella juosteella. Se on uusimpien tutkimuksien mukaan pitkäaikaisesti plastinen eli muuttuu ajan ja kokemuksien myötä. V1:n tavoin V4-alueella prosessoidaan esineiden orientaatiota, väriä ja kuvioita. V4:lle ominaista on hieman monimutkaisempien piirteiden, kuten geometristen muotojen tunnistaminen. V4-alueelta on vahvoja kytköksiä V2-alueelle, ja sen lisäksi pienempiä kytköksiä V5-alueelle sekä posterioriseen ohimolohkoon.

5. V5-alue sijaitsee ohimolohkojen keskiosassa. Tässä osassa uskotaan tapahtuvan mm. liikkeen havainnointi. Tästä on tutkimusta potilaalla, joka ei pystynyt havaitsemaan liikettä, vaan näki kaiken sarjana still-kuvia. Myös monimutkaisten esineiden ja asioiden kuten kasvojen tunnistaminen tapahtuu todennäköisesti ohimolohkojen alueella. Agnosia-tutkimusten lisäksi näiden lohkojen aktiviteettia on mitattu mm. kuuluisan kasvo/vaasi-illuusion yhteydessä ja nähdään, että aktiviteettia tapahtuu silloin, kun katseen kohteena ovat kasvot. Tärkeimmät yhteydet tulevat V5-alueelle suoraan primaariseltä näköaivokuorelta, mutta myös V2 ja V3-alueilta. Joidenkin tutkimuksien mukaan näköinformaatioita voi ehtiä V5-alueelle muuta reittiä pitkin jopa ennen V1-aluetta.

Oma kokemukseni näiden aistialueiden erillisyydestä on hyvin rajallinen, mutta voin kuvitella niiden toimivan katsellessa esimerkiksi optisia illuusioita. Kasvo/vaasi-illuusiota katsellessa ei koskaan näe molempia samaan aikaan, vaan kuviossa näkee vuorotellen joko maljakon tai kasvot. Tämän kokemuksen myötä en ole yllättynyt, että näitä havaintoja käsittelee todennäköisesti eri aivoalueet. Mutta näistä näköalueistakaan ei toki tiedetä vielä kaikkea, ja paljon on vielä tutkittavaa.

Lähteet:
Iiro Jääskeläisen videot 5 ja 6
Wikipedia: “Visual Cortex”