Kolmas viikkotehtävä

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

Nelipäisen reisilihaksen pinnalla on hermo-lihasliitoksia, jotka liittyvät selkäytimen etusarvessa oleviin alfamotoneuroneihin. Alfamotoneuronit liittyvät kortikospinaaliradaston aksoineihin joka alkaa mm. motorisesta aivokuoresta. Tahdonalaisen liikkeen suunnittelu alkaa pikkuaivoissa, jotka kooridnoivat liihaksia osallistuvat motoriseen hienosäätöön. Lopullinen liikekäsky lähtee isoaivokuoren primaarisesta motorisesta kuorialueesta.

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

Näköaisti on ihmisen tärkeimpiä aisteja, sillä suurimman osan ympäristöstä saadusta informaatiosta välittyy ihmiselle juurikin näköaistin välityksellä. Ihminen pystyy näköaistilla havaitsemaan valoa (sähkömagneettista säteilyä), jonka aallonpituus on 400-730nm. Tämän takia ihminen ei pysty näköaistilla aistimaan infrapuna- tai ultraviolettisäteilyä. Silmiin osunut valonsäde taittuu ensiksi serveiskalvon (cornea) ulkorajalla ja sitten mykiössä, eli linssissä (lens). Sarveiskalvon ja linssin taittama valonsäde kohdistuu verkkokalvoon, johon kuva muodostuu. Verkkokalvo on kehittynyt aivokudoksesta ja siksi se muistuttaa aivokudosta. Verkkokalvossa on reseptori-, tuki- ja hermosoluja. Näköaistista saatu näköinformaatio alkaa jo muokkautumaan jo verkkokalvossa.

Näköreseptoreita on kahdenlaisia, on sekä sauvasoluja että tappisoluja. Tappisolujen avulla ihminen pystyy näkemään värejä, mutta eivät toimi hämärässä. Sauvasolut puolestaan toimivat hämärässä, mutteivät osallistu värien näkemiseen. Silmän pohjassa sijaitsee näköhermo josta alkaa näkörata. Näköradan alkupäässä sijaitsee kolme neuronia, reseptorisolu, bipolaarisolu ja ganglisolu. Osa ganglisoluista osallistuu väritiedotkäsittelyyn ja osa terävöittää näkökentän erilaisia rajaviivoja. Sekä oikean että vasemman silmän näköhermot, joka on muodostunut ganglisolujen aksoneista, risteytyvät näköhermoristissä. Näin oikean ja vasemman silmän näkekentät risteytyvät vasemmalle ja oikealle takaraivolohkoon. Näköhermossa on afferenttien hermosyiden lisäksi efferenttejä, eli keskushermostosta poispäin kulkevia, hermosyitä jotka osallistuvat aivoihin tulevaan informaation muokkaukseen.

Verkkokalvo muokkaa väri-inofrmaatiota melko pitkälle ennen kuin impulssi siirtyy näköhermon kautta aivoja kohti. Värinäkö perustuu verkkokalvossa oleviin kolmenlaisiin tappisoluihin. On sini-, viher- ja punaherkkiä tappeja, joista yleensä kaksi tai kaikki kolme tappityyppiä toimivat yhtäaikaa. Useammat nisäkkäät eivät näe värejä tai ovat puna-vihersokeita, kun taas ihmiset ja apinat pystyvät erottamaan punaisen ja vihreän värin. Punaisen ja vihreän värin erottelukyky on tarvittu mm. kypsien hedelmien erottamiseksi.

Eläinkunnan kehityksen myötä useat toiminnot ovat siirtyneet yhä enemmän aivokuoreen, puhutaan enkefalisaatiosta. Linnut tai koirat eivät tarvitse aivokuorta näkemiseen, kun taas apina ei pysty näkemään yhtä terävästi ilman aivokuorta. Puolestaan ihmisen näkökyky on täysin riippuvainen aivokuoresta.

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 visuaaliset kokemuksesi piirteiden käsittelyn tiukkaa eriyttämistä?

Näkeminen on yksi aivojen monimutkaisimmista tehtävistä ja näköaistin syntyyn ja käsittelemiseen osallistuu suuri joukko aivoalueita verrattain suurella alueella. Primaarinen näköalue on takaraivolohkossa, jossa vasen puoli näkökentästä on edustettuna oikeassa aivolohkossa ja toisinpäin. Primaarisellekin näköaivokuorelle verkkokalvojen ärsykkeet saapuvat kuitenkin jo muokkautuneina, sillä näköinformaation käsittely alkaa jo verkkokalvolta esimerkiksi vierekkäisten aistinsolujen vaikutuksella toisiinsa.

Näköinformaatiota prosessoidaan samanaikaisesti kaikilla näkemiseen osallistuvilla aivoalueilla, mutta V1 ja V2 ovat näistä vanhmpia ja erikoistuneita kaikkein yksinkertaisimpiin piirteisiin, kuten väreihin ja muotoon. V3:lla sijaitsee erityisesti (kolmiulotteiseen) muotoon ja kolmiulotteiseen sijaintiin liittyviä prosesseja, V4:stä suurin osa on keskittynyt värien käsittelyyn ja V5 liikkeeseen. Yleisesti ottaen näköinformaation käsittely etenee yksityiskohdista (kuten viivan tai kontrastireunan suunnasta) kohti monimutkaisempaa (kuten muodot, kolmiulotteinen sijainti ja liike). Vaikka näkemisen eri piirteitä käsitellään hyvinkin tarkasti eri alueilla ja erikseen, toimii tämä kokonaisuus tehokkaasti rinnakkain ja eri alueet ovat myös hyvin vahvasti toisiinsa kytkeityneitä ja ohjaavat toistensa toimintaa.  Näkemisen kokemuksessa eri näköalueiden käsittelemiä piirteitä on hyvin vaikea käsittää ja kokemuksen kautta syntyvät käsitteet (käsi, auto tai vaikkapa maalaus) ovat tulosta monien alueiden panoksesta. Näkemisen anatomia onkin tullut tutuksi paljolti erilaisten aivovammojen tutkimisen kautta. Vaikkapa V5:llä tuleva aivovamma saattaa ilmetä niin, että liikkeen ajaksi liikkuva asia häviää näkökokemuksesta kokonaan.

Omakohtaisia kokemuksia käsittelyn eriyttämisestä on tämän vuoksi hieman hankala keksiä, mutta esimerkiksi huomio kiinnittyy helposti liikkuvaan autoon muuten staattisessa maisemassa ja karkkipussin pohjalta on helpompi löytää sen viimeinen punainen karkki mustien joukosta kuin erottaa kaksi mustaa karkkia toisistaan. Hieman monimutkaisempien piirteiden joukosta ainakin ihmiskasvot löytävät huomion keskipisteen hämmästyttävällä vauhdilla.

Michael W. Eysenck & Mark Keane, Cognitive Psychology -A Students Handbook, 2005, fifth edition, psychology press ltd