Hvernig vitið þið að sjónin er aftan á heilanum en ekki framan á eða á hliðunum?
Hversu mikill hluti heilans er enn órannsakaður?
Enginn hluti heilans er algjörlega órannsakaður, en ekki er þar með sagt að allt sé vitað um hann – þvert á móti! Heilinn er sérlega spennandi rannsóknarefni og ný þekking er sífellt að koma fram.
Hvað er vitað?
Heilinn hefur þegar verið kortlagður þannig að menn hafa allnokkra vitneskju um hvaða heilasvæði koma við sögu í skynjun, minni, athygli, hreyfingum, hvötum og svo framvegis. Einnig er heilmikið vitað um virkni hvers svæðis fyrir sig.
Til dæmis er þekkt að frumsjónsvæðið (V1) er aftast í heilanum í svokölluðu hnakkablaði (e. occipital lobe), eins og annar spyrjandinn greinir réttilega frá. Vilji menn kynna sér virkni einstakra heilasvæða er þeim bent á svar við spurningunni: Hvernig starfar mannsheilinn? Hverjar eru helstu heilastöðvarnar? eftir Valtý Stefánsson Thors.
Séð aftan á mannsheilann. Frumsjónsvæðið er merkt með rauðum lit.
Það verður þó að segjast að það er nokkur einföldun að benda á eitt tiltekið heilasvæði og segja að það sé sjónsvæðið, eða hreyfisvæðið, eða hvatastöðin. Starf taugavísindamanna og annarra sem rannsaka heilann væri mun auðveldara ef virknin væri svona vel afmörkuð. Sannleikurinn er hins vegar sá að yfirleitt taka mörg svæði þátt í tiltekinni úrvinnslu og virkni.
Ef við tökum sjónskynjun aftur sem dæmi, þá er vitað að frumsjónsvæðið sér um ýmsa grunnúrvinnslu sjónáreita, svo sem að greina halla og brúnir. Upplýsingarnar eru aftur á móti sendar áfram til margra sérhæfðari sjónsvæða, til dæmis svæða sem sjá um hreyfiskynjun, hlutaskynjun og jafnvel andlitsskynjun. Þessi svæði hafa svo tengingar við almennari tengisvæði (e. association areas) sem samþætta upplýsingar frá margs konar skyn- og hreyfisvæðum. Þegar þessi virkni er skoðuð í heildina getur þannig meira en helmingur heilabarkarins komið að sjónskynjun!
Hvernig vita menn það?
Til þess að rannsaka heilann nota menn ýmsar aðferðir sem hver um sig getur gefið mikilvægar upplýsingar um starfsemi hans. Ein leið er að kanna áhrif og afleiðingar heilaskaða. Hugmyndin er að ef skemmd á tilteknu heilasvæði hefur áhrif á ákveðinn eiginleika eða hæfileika, að þá hefur þetta heilasvæði einhverju hlutverki að gegna sem varðar eiginleikann.
Vel þekkt dæmi er sagan af járnbrautarstarfsmanninum Phineas Gage (1823-1860). Gage lenti í því hræðilega slysi að járnkarl stakkst gegnum kinn hans og upp í ennisblað (e. frontal lobe) heilabarkarins. Gage lifði slysið af, en varð ekki samur eftir. Þessi fyrrum ljúflyndismaður varð allt í einu eirðarlaus, hvatvís og ruddalegur eða með öðrum orðum, ekki hann sjálfur lengur. Þessi sorgarsaga gaf mönnum samt sem áður hugmynd um að ennisblaðið gegndi meðal annars mikilvægu hlutverki í persónuleika fólks. Nánar má lesa um persónuleikabreytingar í svarinu Getur persónuleiki fólks gerbreyst? eftir Jakob Smára.
Myndin sýnir hvar teinninn stakkst í höfuð Gage.
Í mönnum verða skemmdir á heila yfirleitt vegna slysa eða sjúkdóma, en í einstaka tilfellum eru heilasvæði viljandi eyðilögð eða numin brott. Um slíkar sálskurðlækningar má nánar lesa í svari sama höfundar við spurningunni Til hvers voru sálskurðlækningar eins og lóbótómía notaðar? Þetta heyrir nú til algjörra undantekninga í mönnum, en það tíðkast enn að nema brott eða skemma ákveðna hluta í heila tilraunadýra til að athuga hvaða áhrif það hafi. Ef brottnumda heilasvæðið veldur til dæmis því að dýrið bregst ekki við hljóðum er líklegt að svæðið tengist heyrn.
Skemmdir á heilasvæði eru þó sem betur fer ekki einu leiðirnar til að grennslast fyrir um starfsemi heilans. Með nútímatækni, svo sem heilaskimun og heilarafritun, má skoða heilastarfsemi manna (og dýra) án þess að nokkuð komi fyrir viðkomandi. Hægt er að láta fólk (eða dýr) leysa eitthvert verkefni og athuga hvaða heilastöðvar séu virkar á meðan og þar með notaðar til að leysa verkefnið.
Enn fleiri aðferðir má nefna. Til dæmis eru stundum gerðar mælingar á einstökum frumum, þar sem rafskautum er stungið í frumu eða frumuklasa og mælt hvort og hvernig þær breyta virkni sinni við áreiti. Fruma sem er hluti af kerfi sem greinir liti ætti til dæmis að breyta svörun sinni þegar skipt er um lit, en ekki við mismunandi hreyfingar eða birtustig.
Einnig er hægt að virkja heilasvæði með því að rafreita þau, það er gefa þeim lítið rafstuð og líkja þannig eftir rafboðum heilans, og athuga svo hvaða áhrif þetta hafi. Rafreiting á hreyfisvæði fóta veldur þannig fótakippum, rafreiting á skynsvæði munns veldur því að manni finnst munnurinn snertur og svo framvegis.
Rétt eins og hægt er að virkja svæði með rafreitingu er tímabundið hægt að gera þau nær óstarfhæf með svokallaðri segulörvun (e. transcranial magnetic stimulation). Þessi aðferð hefur til að mynda verið notuð til að 'taka úr sambandi' heilasvæðið V5. Við þetta hættir fólk að geta greint hreyfingar, en virðist til dæmis ekki eiga í neinum vandræðum með að greina lögun hluta. Heilasvæðið V5 hefur einmitt stundum verið kallað hreyfiskynsvæði heilans.
Það eru því ótal aðferðir sem notaðar eru til að kanna heilann og með hjálp þeirra er hægt að verða margs vísari um þetta flókna líffæri.
Frekara lesefni á Vísindavefnum
Heiða María Sigurðardóttir. „Hversu mikill hluti heilans er enn órannsakaður?“ Vísindavefurinn, 8. september 2006. Sótt 18. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=6178.
Heiða María Sigurðardóttir. (2006, 8. september). Hversu mikill hluti heilans er enn órannsakaður? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=6178
Heiða María Sigurðardóttir. „Hversu mikill hluti heilans er enn órannsakaður?“ Vísindavefurinn. 8. sep. 2006. Vefsíða. 18. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=6178>.
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:43 • sest 21:13
Tunglið
Rís 13:37 • Sest 06:11
Flóð
Árdegis: 02:59 • Síðdegis: 15:47
Fjara
Árdegis: 09:39 • Síðdegis: 21:50
