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. Johtumisperäiset sairaudet
Conduction aphasia -nimistä sairautta eli johtumis afasiaa sairastava potilas ymmärtää kuulemaansa ja pystyy puhumaan sujuvasti, pieniä tavuvirheitä (parafaasisia virheitä) lukuunottamatta, muttei kykene virheettömästi toistamaan kuulemaansa puhetta. Potilaat tunnnistavat virheensä, mutta heidän on vaikea korjata niitä.
Conduction aphasia -sairaus aiheutuu usein aivohalvauksen aikana vasempaan aivolohkoon syntyneestä vauriosta. Vasen aivopuolisko hallitsee muun muassa puhetta. Perinteisesti sairaus on selitetty siten, että yhteys aivojen puhetta ymmärtävän Wernicken alueen ja puhetta tuottavan Brocan alueen välillä on katkennut. Yhteyden katkeamisen näiden alueiden välillä ajatellaan aiheutuvan arcuate fasciculus -nimisen kanavan saamista vaurioista. Arcuate fasciculus -kanavan ajatellaan välittävän tietoa Brocan ja Wernicken alueiden välillä, mutta se ei ole varmaa. Sairauden syntyperää ei tiedetä varmaksi, vaan aiheesta kiistellään. Nykykäsityksen mukaan puheeseen littyvän tiedon välitykseen osallistuu muitakin aivojen osia kuin pelkästään arcuate fasciculus.
Conduction aphasia -sairaus ei ole kovin vakava ja potilaat voivatkin jatkaa normaalia elämää. Sairauden oireet voivat olla hetkellisiä ja aivojen pikkuhiljaa parantuessa halvauksen aiheuttamista vaurioista oireet voivat kadota kokonaan. [1]

Visual agnosia on sairaus, jossa aivot eivät kykene ymmärtämään ja tunnistamaan näköärsykkeitä. Visual agnosiaa sairastava henkilö näkee normaalisti, muttei pysty tulkitsemaan ja tunnistamaan näkemiään asioita. Potilaat kuitenkin kykenevät tarkasti kuvailemaan näkemiään tai jopa muistamiaan esineitä, mutteivät osaa nimetä niitä.
Visual agnosia aiheutuu vauriosta näköaivokuoren assosiatiivisella alueella. Tarkemmin visual agnosian aiheuttaa vaurio ventraaliseen näkövirtaan. Tämä virta mahdollistaa ihmiselle esineiden tunnistamisen ja kun rataan tulee vaurio, ihminen ei enää tunnista esineitä.
Visual agnosiasta on kaksi eri tyyppiä: epähavaintokykyinen (apperceptive ) ja assosiatiivinen. Kun on kyse apperceptive visual agnosiasta, potilaalla on suuria vaikeuksia tunnistaa esineitä. Assosiatiivista visual agnosiaa sairastavat tunnistavat esineen, mutta eivät osaa käyttää sitä. Assosiatiivinen visual agnosia aiheutuu todennäköisesti häiriöstä näköhavaintokyvyn ja verbaalisten järjestelmien välillä.
Visual agnosia voi esiintyä eri muodoissa, esimerkiksi potilas voi olla kyvytön tunnistamaan kasvoja tai värejä tai sanoja. Sairauden muoto riippuu siitä, mille alueelle vaurio on sattunut. Ihmisaivoissa on esimerkiksi alue, joka tunnistaa lähes pelkästään kasvoja. Kun vaurio sattuu tälle alueelle, ihmisen kyky tunnistaa kasvoja katoaa. [2]

Apraxia on liikesuunnittelun häiriö, jota sairastava ihminen ei pysty pyydettäessä suoriutumaan opituista tärkeistä liikkeistä. Ihmisellä on vaikeuksia suunnitella tahdonalaisia liikkeitä, mutta spontaanisti hän pystyy suoriutumaan tietyistä liikkeistä. Myös tuttujen esineiden käyttämisessä esiintyy häriöitä. Sairaus ilmenee liikkeiden haparointina, esineiden väärinkäyttönä ja kyvyttömyytenä selviytyä toiminnoista, jotka ovat aiemmin olleet rutiiniomaisia.
Apraxia aiheutuu vasemman aivopuoliskon vammasta, joka sijoittuu aivojen otsalohkoon ja päälaenlohkoon. Tällainen vamma voi aiheutua aivohalvauksesta tai muusta aivovauriosta, esimerkiksi syntymässä saadusta aivovauriosta. Otsalohko osallistuu muun muassa liikkeiden suunnitteluun. [4] Päälakilohko taas kerää eri puolelta ruumista tulevia tuntoaistimuksia. [5] Koska vasen aivopuolisko huolehtii kielellisestä toiminnasta, apraksian yhteydessä esiintyy usein afasiaa.
Apraxiasta on erilaisia variaatioita, esimerkiksi ideomotorinen, käsitteellinen, orofasiaalinen ja rakenteellinen apraksia. Ideomotorisessa apraksiassa henkilöllä on vaikeuksia suunnitella semanttisesta muistista riippuvia liikkeitä ja orofasiaalisessa apraksiassa henkilöllä on vaikeuksia toteuttaa pyydettyjä kasvon liikkeitä, esimerkiksi nuolaista huuliaan. [3]

Alexia on lukihäiriö, johon ihminen voi sairastua, kun hänen aivonsa vaurioituvat esimerkiksi onnettomuudessa. Puhdas alexia eli pure alexia on tunnetuin alexian tyyppi. Puhdasta alexiaa sairastavat pystyvät edelleen tavamaan ja kirjoittamaan, mutta heillä on suuria vaikeuksia tunnistaa kirjoitettuja sanoja.
Vamma, joka katkaisee yhteyden näköaivokuoren ja päälaen aivolohkossa sijaitsevan vasemman angulaarisen aivopoimun välillä aikaansaa pure alexia -sairauden. [6] Angulaarinen poimu hoitaa aivoissa muun muassa erilaisia matematiikkaan ja kieleen liittyviä prosesseja. Tutkija Geschwind ilmaisi asian niin, että kirjoitetut sanat muutetaan angulaarisessa poimussa sisäiseksi monologiksi. [7] Kun yhteys näköaivokuorelle tulevian näköärsykkeiden ja kirjoitettuja sanoja tulkitsevan poimun välillä katkeaa, potilas ei enää ymmärrä lukemaansa.

LÄHTEET:

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Conduction_aphasia, katsottu 14.5.2012
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_agnosia, katsottu 14.5.2012
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Apraxia, katsottu 14.5.2012
[4] http://fi.wikipedia.org/wiki/Otsalohko, katsottu 14.5.2012
[5] http://fi.wikipedia.org/wiki/P%C3%A4%C3%A4lakilohko, katsottu 14.5.2012
[6] http://www9.georgetown.edu/faculty/friedmar/alexia.html, katsottu 14.5.2012
[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Angular_gyrus, katsottu 14.5.2012

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 -verkostorakenteella tarkoitetaan verkostoa, jonka jäsenet ovat liittyneet toisiinsa hyvin lyhyillä ketjuilla. Esimerkiksi Yhdysvalloissa tehdyn sosiaalisen verkostoitumisen tutkimuksessa paljastui, että Yhdysvaltojen kansalaiset ovat sosialisoituneet small-world -verkostorakenteen mukaisesti. Verkoston tärkein tunnus on nimen omaan lyhyet ketjutukset, kyseinen ihmisjoukko noudatti niin sanottua “kuuden ketjua”, eli ihmiset eivät olleet kuin 5 ketjun (ihmisen) päässä toisistaan. [8][9]

Kuusiketjuinen malli Small-world -verkostorakenteesta, jota sosiaaliset kontaktit tutkitusti noudattavat Yhdysvalloissa.[8][10]

Ihmisaivoissa mallilla tarkoitetaan hermostojen kytkeytymistä ja solmukohtien, eli hermosolujen määrää. Small-world -rakenne takaa lyhyet yhteydet soluille toisiinsa, mikä on tärkeää, sillä aktiopotentiaalin kulkuakin rajaa sen kulun nopeus. Eritysesti synaptinen (eli kemiallinen) tiedonvälitys on hitaampaa kuin varsinaisen sähköisen aktiopotentiaalin kulku, joten solujen välisiä liittymäkohtia tulisi olla mahdollisimman vähän aivojen hermoverkostossa. Small-world -rakenteen ansiosta tämä toteutuu, ja tieto voidaan siirtää vikkelästi verkoston jokaisesta hermosolusta toiseen runsaan kytkeytymisen vuoksi. [8][9].

LÄHTEET:

[8] http://en.wikipedia.org/wiki/Small_world_experiment, katsottu 15.5.2012

[9] http://en.wikipedia.org/wiki/Small-world_network, katsottu 15.5.2012

[10] http://en.wikipedia.org/wiki/File:Six_degrees_of_separation.svg, katsottu 15.5.2012