Viikkotehtävä 1

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

Delfiinien aivot ovat kooltaan ja poimuttuneisuudeltaan verrattavissa ihmisen aivoihin. Nämä eivät kuitenkaan ole ainoita älykkyyden kanssa korreloivia seikkoja. Delfiinien neokorteksi on selvästi ohuempi kuin ihmisellä ja aivojen etuosan suhteellinen koko on pienempi.

Ihmisen älykkyyteen liittyy keskeisesti myös opitun tiedon välittäminen eteenpäin. Vaikka tätä käytöstä on havaittu myös delfiineillä, niiden lapsuus on selvästi ihmisiä lyhyempi.

Lähteet:
– http://stason.org/TULARC/animals/dolphins/2-3-How-does-the-dolphin-brain-compare-to-the-human-brain.html
– http://www.sarkanniemi.fi/akatemiat/delfiinit_oppi.html
– Luento 1, sivut 35-36

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

Solukalvolla sijaitsee natrium-kalium -pumppuja, jotka pumppaavat Na-ioneja solusta ulos ja K-ioneja solun sisään. Ionivirtaa solukalvon yli pidetään yllä ATP-molekyyleistä saatavalla energialla. Lepotilassa ionien vuotovirrat kumoavat pumpun toiminnan, joten lepojännite asettuu negatiiviseksi.

Solukalvon lepokalvojännitteeksi tulee noin -70 mV, koska näiden ionien konduktanssit poikkeavat toisistaan. Na-ionien konduktanssi on (levossa) selvästi K-ionien konduktanssia pienempi. Tilanne kuitenkin muuttuu esimerkiksi aktiopotentiaalin aikana päinvastaiseksi, jolloin myös solun kalvojännite nousee noin 40 mV:iin.

Lähde: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.3201/materiaali/Tfy-0_3201_tyon_2a_tyoohje.pdf

Lähdeaineiston mukaan tarkempi selvitys solukalvon ionivirroista löytyy diplomityöstä Teijo Konttila, Computational methods for modeling cardiac electrical activity, Helsinki University of Technology, 2007.

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?

Myeliinituppi eristää aksonin siten, että sähkövirtaa ei vuoda yhtä herkästi pois aksonista. Tämä lisää radiaalista resistanssia (kalvokerrokset sarjaan kytkettyjä vastuksia) ja pienentää kapasitanssia (kalvokerrokset sarjaan kytkettyjä kondensaattoreita). Signaalin kulkeminen muuttuu tällöin “hyppelehtiväksi” Ranvierin kuroumasta toiseen. Tämä saa aikaan sen, että signalointinopeus on suoraan verrannollinen aksonin säteeseen, myelinisoimattomassa aksonissa verrannollisuus on säteen neliöjuureen.

Lähteet:
– http://en.wikipedia.org/wiki/Myelin#Function_of_myelin_layer
– http://en.wikipedia.org/wiki/Saltatory_conduction