Viikkoharjoitus 3

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

Lähdetään liikkeelle reisilihaksesta. Reisilihaksen lihassoluun tuo supistumiskäskyn alfamotoneuroni, johon käsky on tullut kortiskospinaalirataa pitkin. Kortiskospinaalirata on saanut liikekäskyn motoriselta aivokuorelta.

Tahdonalaisen liikkeen koordinointiin osallistuvat useat aivojen osat. Tyvitumakkeet ja pikkuaivot osallistuvat liikkeen ohjaukseen ja ajoitukseen. Viimeisin käsky tahdonalaisesta liikkeestä lähtee motoriselta aivokuorelta. Tarkka paikka riippuu siitä, minkälaisesta liikkeestä on kyse. Esimerkiksi tahdonalaiset massaliikkeet aktivoivat Brodmannin alueita 6 ja 8. Toisaalta taas hienosäätöä vaativat tarkemmat liikkeet ovat lähtöisin alueelta 4.

Lähteet:

https://staff.jyu.fi/Members/tjrantal/Luento

http://www.biomag.hus.fi/braincourse/L8.html

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

Ihmisellä on viisi aistia: näkö, kuulo, haju, maku ja tuntoaisti. Määrittelijästä riippuen voidaan listaan lisätä myös tasapainoaisti ja sisätuntemusaisti. Aistit ovat ihmisen “input”-järjestelmä, jonka kautta saamme tietoa meitä ympäröivästä maailmasta. Ihmisen aistima maailma eroaa kuitenkin huomattavasti esimerkiksi koiran tai lepakon aistimasta maailmasta. Meidän maailmankuvamme rakentuu niistä rakennuspalasista, mitä aistielimemme kykenevät erottamaan.

Aistielinten aistimistoiminnot perustuvat joko kemialliseen tai mekaaniseen ärsytykseen. Mekaanisesta ärsytyksestä on esimerkkinä vaikkapa kuulo, jossa tärykalvon simpukkaan välittämät ilmanpainevaihtelut saarvat karvasolut värähtelemään. Värähtely tulkitaan signaaliksi sekä paikka- että taajuuskoodauksen avulla. Värähtely signaalin alullepanijana kuitenkin rajoittaa kuulemiemme taajuuksien määrää hermosolujen toiminnan ja signaalintulkinnan takia. Korvan fyysinen rakenne on yksi suurista tekijöistä kuulon rajoittajana. Ihmisen korvat ovat staattisesti paikallaan, mutta esimerkiksi koirat voivat suunnata korvansa äänenlähdettä kohti, täten tarkentaen kuuloaistimustaan. Koirat voivat myös havaita korkeampia ääniä kuin ihminen, mitä hyödynnetään mm. koirapilleissä.

Aistien “havaintoalueisiin” voi myös vaikuttaa yksinkertaisesti kunkin aistitiedon prosessointiin varattujen solujen määrä. Tästä toimii taas esimerkkinä ystävämme koira, jonka hajuaistin tulkintaan varattuja soluja on jopa 200 miljoonaa, kun taas ihmisellä noin viisi miljoonaa.

Ihmisen sähkömagneettisen säteilyn havaitseminen rajoittuu valon näkemiseen ja lämpötilojen aistimiseen. Näköaisti on esimerkki kemiallisesta ärsytyksestä, missä fotonin absorboituminen saa aikaan kemiallisen reaktion, joka puolestaan ärsytyskynnyksen saavuttaessaan laukaisee signaalin. Ihmisellä on silmässään paljon enemmän valon intensiteettiin erikoistuneita soluja, kuin väreihin erikoistuneita soluja. Silti aistimme värejä huomattavasti paremmin verrattuna esimerkiksi hevoset. Näköaistiamme rajoittavat solujen aallonpituusherkkyysalue, sekä solujen fyysiset ominaisuudet. Esimerkiksi monilla eläimillä verkkokalvon alla sijaitsee valoa heijastava kerros, joka johtaa tarkempaan pimeänäköön. Ihmisillä silmän solujen fotoneja “havaitseva” osa on itseasiassa solukerroksen alimmaisena, pois päin valosta, mutta esimerkiksi mustekaloilla tämä osa on valoon päin. Millaiselta maailma sitten näyttäisikään mustekalan silmin?

Lähteet:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Aisti
http://koiralinna.blogit.fi/aistien-hurmaa/
http://www.hevostietokeskus.fi/index.php?id=320

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?

Aivokuoren alue V1 lähettää signaalit eteenpäin alueille V2-V5 ja nämä ovat kytkeytyneet vielä eteenpäin. Esimerkiksi V1:n alue 17 lähettää väri-informaatiota alueelle V4 ja liikeinformaatiota alueelle V5.

V1 4Cb välittää blobeina että interblogeina tietoa kerroksille 2-3. Blobien ja Interblobien ero tulee vastaan siinä että interblobit havaitsevat muotoja, suuntaherkkyyttä, värirajaherkkyyttä ja ovat paremmat resoluutioltaan kun taas blobit havaitsevat paremmin värejä, mutta eivät muotoja. Nämä johtavat sitten V2:n kautta kerrokselle V4, jossa on paljon soluja jotka ovat erikoistuneet värinäköön. V4:ssä on myös soluja jotka ovat erikoistuneet subjektiiviseen väriin.

Aivokuoren alue V3 käsittelee orientaatiota ja aivokuoren alue V5 on erikoistunut liikkeeseen. Tieto näille kuoren alueille kulkee M-linjaa pitkin V1:ltä suoraan ja V2:n leveiden juovien kautta.

Se että värinäkö ja muoto ovat erotettuna toisistaan tukee hyvin käsitystäni. Ihminen pystyy katsomaan mustavalkoista elokuvaa ja värielokuvaa, ja tunnistamaan ihmiset näistä hyvin. Samoin mustavalkoisia kuvia katsoessaan hän tunnistaa eri ihmiset. Yksi käytännönläheinen esimerkki voisi olla Aku Ankan taskukirjat 80-luvulta joissa painoteknisistä syistä joka toinen aukeama oli väritön. Kun näitä sarjakuvia luki, ei tätä värien puuttumista tarinoissa oikeastaan huomannut. Värit jotenkin “kuvitteli” muotojen joukkoon.

Sama pätee myös liikkeen kanssa. Periaatteessa mistä tahansa muodoista ja väreistä syntyvä biologinen näkö (pisteistä koostuva eläin) on tunnistettavissa.

Lähteet:
* http://www.biomag.hus.fi/braincourse/L1.html
* Luentokalvot
* Luentomoniste
* Havaitseminen -kurssi: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/t-75.4900