Viikkotehtävä

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

Eri delfiinilajeilla aivojen absoluuttinen ja suhteellinen koko vaihtelee. Tässä vastauksessa ollaan kuitenkin tarkasteltu vain pullonokkadelfiinin aivoja, sillä se on yleisin ja tunnetuin delfiinilaji ja sen uskotaan myös olevan yksi älykkäimistä.

Pullonokkadelfiinien aivojen absoluuttinen massa on 1500-1700 g, kun ihmisillä se on 1300-1400 g. Aivojen suhteellinen massa on delfiineillä noin 0.9 % ja ihmisillä 2.1 %. Delfiineiden aivojen absoluuttinen koko siis viittaisi siihen, että delfiinien suurempaan älykkyyteen, mutta suhteellinen koko ihmisten. Usein mittarina käytetään kuitenkin EQ:ta (encephalization quotient), joka on tarkasteltavan eläimen aivojen massan ja saman ruumiinpainoisten eläinten tyypillisen aivojen massan suhde. Ihmisillä EQ on 7.4-7.8 kun delfiineillä se on noin 4.14. Tällä mittarilla delfiinit ovat lähempänä ihmistä kuin, muut lajit, mutta ero on silti melko selvä. Aivokuori on joillain delfiinilajeilla jopa uurteisempi kuin ihmisillä, mutta se ei kuitenkaan ole yhtä paksu. Ihmisellä on aivokuorellaan myös huomattavasti enemmän neuroneita (Ihmisillä 11,5 miljardia ja delfiineillä 5.8 miljardia).

Näiden mittarien perusteella vaikuttaisi siltä, että ihmiset ovat älykkäämpiä kuin delfiinit, mutta delfiinien ja ihmisten älykkyydet voisivat olla lähes samaa luokkaa.

lähteet:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dolphin_brain
http://en.wikipedia.org/wiki/Encephalization_quotient
ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci102/lectures/intelligence.htm
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-1240334/Dolphins-clever-humans–treat-like-people-say-scientists.html
http://earthtrust.org/wlcurric/dolphins.html

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

Solukalvon sisäpuolella on paljon positiivisia kaliumioneita ja negatiivisia fosfaatti-ioneita, kun taas solun ulkopuolella on paljon Na+ -ioneita ja Cl- -ioneita. Koska solukalvolla on tyypillisesti enemmän K+ -kanavia, kuin Na+ -kanavia, K+ -ioneita kulkeutuu diffuusion avulla solun ulkopuolelle enemmän kuin Na+ -ioneita solun sisäpuolelle. Solukalvolla on myös Na+/K+ -pumppuja, jotka siirtävät 3 Na+ -ionia solukalvon ulkopuolelle ja 2 K+ -ionia solukalvon sisäpuolelle, jolloin solun sisältä poistuu enemmän positiivista varausta kuin sinne palaa. Lisäksi Solun sisäpuolella olevat fosfaatti-ionit ovat sitoutuneina ATP:hen ja aminohappoihin, joten ne eivät pysty diffusoitumaan solukalvon läpi ulos solusta.

On myös huomattava, että mainittu potentiaali on olemassa vain solukalvon välittömässä läheisyydessä. Solun sisäpuolella on muuten yhtä paljon negatiivisia kuin positiivisa varauksia, samoin solun ulkopuolella ja ne ovat siten sähköisesti neutraaleja.

lähteet:
Gerard J. Tortora ja Bryab Derrickson: Principals of Anatomy & Physiology, 13th edition

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?

Kun aktiopotentiaali etenee myeliinitupettomassa aksonissa, niin depolarisaatiovaiheessa jänniteohjatut Na+ -kanavat aukeavat ja Na+ -ioneita kulkeutuu solukalvon sisäpuolelle. Repolarisaatiovaiheessa ne sulkeutuvat ja K+ -kanavat aukeavat päästäen K+ -ioneita solukalvon ulkopuolelle. K+ -kanavat sulkeutuvat kun lepojännite on jälleen saavutettu. Myeliinituppien kohdalla kanavia on hyvin vähän verrattuna myeliinitupettomiin kohtiin, jolloin varaus tavallaan hyppää myeliinituppien välisestä solukohdasta toiseen nopeuttaen huomattavasti varauksen etenemistä.

lähteet:
Gerard J. Tortora ja Bryab Derrickson: Principals of Anatomy & Physiology, 13th edition