Viikkotehtävä 5

1. Monet arkisetkin tehtävät on jaettu eri aivoalueiden kesken. Tällöin niiden välisten yhteyksien häiriintyminen saattaa johtaa helpohkosti tunnistettaviin käyttäytymisen ongelmiin. Nykyisin ajatellaan monienkin aivosairauksien johtuvan ainakin osittain ongelmista erilaisissa hermostollisissa yhteyksissä. Oheisessa kuvassa on esitetty neljä ns. klassista johtumisperäistä sairautta (dysconnection syndromes). Selvittäkää kuinka nämä ongelmat ilmenevät, mikä rakenteellinen yhteys (minkälaisten toiminnallisten alueiden välillä) häiriintyy, ja kuinka yhteyden vaurioituminen johtaa kuvattuun toiminnan häiriöön. (kuva: Catani & ffytche, Brain 2005)

1) Conduction aphasia = konduktiivinen afasia

Afasialla tarkoitetaan puheen ymmärtämisen tai tuottamisen hankaloitumista (ts. kielelliset taidot ovat alunperin olleet normaalit). Konduktiivisessa afasiassa puheen ymmärrys on normaali, mutta puheen tuottamisessa voi olla hankaluuksia (mm. sanojen tai tavujen korvautumista toisilla), ja erityisesti kuultujen sanojen toistaminen on vaikeaa. Ongelma aiheutuu Brocan alueen (puheen tuotto) ja Wernicken alueen (puheen ymmärtäminen) välisten yhteyksien vaurioitumisesta, tarkempi reitti ei ole vielä tiedossa. Kuultu sana, joka on ”ymmärretty Wernickessä”, ei välity oikealla tavalla Brocaan, jotta se voitaisiin toistaa.

2) Visual agnosia = visuaalinen agnosia, ”näkötajuamattomuus”

A gnosis = ei tietoa. Visuaalisessa agnosiassa potilaalla on hankaluuksia ymmärtää tai tunnistaa näkemäänsä. Oireet voivat liittyä esim. esineiden tunnistamiseen, esineiden käyttötarkoituksen tunnistamiseen, värien tunnistamiseen, kasvojen tunnistamiseen, jne. Aivovaurio on syntynyt jossain kohtaa visuaalisen käsittelyn ventraalista, ns. ”mitä”-rataa (kuvattu tarkemmin 3. viikkotehtävän kolmoskohdan yhteydessä, (https://blogs.aalto.fi/aivoituksia/2012/04/17/viikkotehtava-3/)). Visuaalisen informaation käsittely etenee rataa pitkin, ja oirekuva riippuu tietenkin siitä, missä kohti rataa vaurio on. Esimerkiksi kasvojen tunnistaminen tapahtuu mahdollisesti inferioritemporaalisella alueella (IT).

3) Apraxia = apraksia

Apraksialla tarkoitetaan tahdonalaisten liikkeiden koordinaatiovaikeuksia. Oireisto voi ilmetä esim. vaikeutena tuottaa tarkkoja liikesarjoja raajoilla, silmillä, kasvojen lihaksilla tai puheen tuottamisen lihaksilla, tai hankaluutena suunnitella ja valita oikeanlainen liikesarja etukäteen. Apraksian voi aiheuttaa mm. kehitysvamma, muu aivovamma, halvaus tai dementia. Vauriolle ei ole yksittäistä kohdealuetta, mutta pääasiassa parietaali- ja frontaalilohkojen vammat voivat aiheuttaa apraksiaoireita. Todennäköisesti mukana on ainakin premotorinen aivokuori ja frontaalilohkon assosiatiivisia alueita.

4) Pure alexia = ”puhdas” aleksia

Aleksialla tarkoitetaan lukemisen vaikeutumista (lukutaito on siis alunperin ollut normaali, erotuksena dysleksiaan eli lukihäiriöön). Puhtaassa aleksiassa potilas puhuu, kirjoittaa ja ymmärtää normaalisti, mutta ei kykene lukemaan edes itse kirjoittamaansa tekstiä. Vaurio sijaitsee tyypillisesti vasemman aivopuoliskon näköaivokuorella, josta yhteydet kielen käsittelyalueille (erityisesti Broca & Wernicke) ovat vaurioituneet, usein aivoinfarktin seurauksena. Näköhavainto on siis tapahtunut, mutta sen kielellinen tulkinta ei onnistu. Kielikeskusten yhteydet motoriselle aivokuorelle ovat kuitenkin kunnossa, joten kirjoittaminen onnistuu edelleen.

2. Monien luonnollisten ja myös keinotekoisten systeemien on havaittu noudattavan ns.small-world verkostorakennetta. Mitkä ovat tällaisen verkoston tunnusmerkit? Mitä hyötyä aivoille voisi olla sellaisesta rakenteesta?

’Small world’-verkostoilla tarkoitetaan sellaisia verkostoja, joissa mistä tahansa pisteeseen pääsee mihin tahansa pisteeseen verraten pienellä määrällä askelia. Small world -verkoston edellytyksenä on, että verkostossa on riittävästi ns. hubeja eli keskuksia, jotka yhdistävät suuren määrän pisteitä. Tosielämän esimerkkinä tällaisesta mallista käy esim. lentoliikenne, tai se teoreettinen ajatusleikki, että jokainen ihminen on yhteydessä jokaiseen muuhun ihmiseen maksimissaan kuuden ”linkki-ihmisen” kautta. Vastaesimerkkinä vaikkapa metalliatomien hilarakenne ei ole small world -verkosto, kun jokainen atomi on yhteydessä vain naapureihinsa.
Small world –tyyppisellä verkostolla olisi useita etuja aivotoiminnan kannalta. Lyhyet reitit etäisistäkin pisteistä toisiin nopeuttavat informaation prosessointia, sillä tieto kulkee aksoneissa nopeasti, mutta lukuisat synapsit hidastaisivat tiedonkuljetusta. Lyhyttä reititystä käyttävä verkosto käyttäisi myös huomattavasti vähemmän energiaa, joka voisi helpottaa edelleen aivojen toimintaa ja kehitystä sekä yksilön kannalta että myös evolutiivisessa mielessä. Lisäetuna tällaisen verkoston käyttämä energia olisi helppo tuoda paikalle, sillä valtaosa siitä kuluisi hubeissa (ts. energianjakeluverkosto voisi olla rinnakkainen small world –verkosto). Small world –neuroverkosto olisi myös kestävä ulkoisille häiriöille, jotka tuhoaisivat yksittäisiä soluja – kunhan kohteena ei olisi juuri hub-neuroni.