4. kafli - Heilinn

Almenn Sálfræði - Kafli 4: Heilinn og hegðun

1. Taugakerfið

  • Miðtaugakerfi (Central Nervous System): Samanstendur af heila og mænu. Það er miðstöð allra upplýsinga og skipana.

  • Úttaugakerfi (Peripheral Nervous System): Tengir miðtaugakerfið við líkamann, og skiptist í:

    • Líkams- eða viljastýrða taugakerfið (Somatic Nervous System): Stjórnar viljastýrðum hreyfingum, miðlar skynupplýsingum til miðtaugakerfisins (t.d. snertingu, sársauka) og sendir skipanir til beinagrindarvöðva.

    • Ósjálfráða taugakerfið (Autonomic Nervous System): Stjórnar ósjálfráðri líkamstarfsemi eins og hjartslætti, meltingu og öndun. Skiptist í:

    • Sympatíska taugakerfið (Sympathetic Nervous System): Virkjar líkamann fyrir streitu eða hættu (hrökkva eða stökkva, fight or flight). Hraðar hjartslætti, eykur blóðflæði til vöðva, hægir á meltingu.

    • Parasympatíska taugakerfið (Parasympathetic Nervous System): Hægir á líkamsstarfsemi og stuðlar að ró og endurheimt (rest and digest). Lækkar hjartslátt, eykur meltingarstarfsemi.

    • Líkamsjafnvægi (Homeostasis): Þessar tvær undirgreinar ósjálfráða taugakerfisins hafa oft öfug áhrif á sömu líffæri eða kirtla sem saman viðhalda líkamsjafnvægi.

2. Miðtaugakerfið

  • Mænan: Um 40–45 cm löng og 2,5 cm að breidd.

    • Samanstendur af gráu efni (taugabolir) að utan og hvíttu efni (símar) að innan. Gráa efnið er aðallega ábyrgt fyrir vinnslu upplýsinga, en hvíta efnið sér um flutning þeirra.

    • Tengir úttaugakerfi við miðtaugakerfi og hefur skyntaugabrautir aftarlega og hreyfitaugabrautir að framan. Einnig millitaugungar sem sjá um skjót viðbrögð (reflexa) og þurfa ekki að fara alla leið upp til heilans til að verða til.

  • Heili: Nota um 20% af heildarorkuþörf líkamans, þrátt fyrir að vera aðeins um 2% af líkamsþyngd.

    • Gráa efnið er yst, hvíta efnið er fyrir miðju. Gráa efnið hér er heilabörkurinn, ábyrgur fyrir æðri hugsun.

3. Taugafrumur (Neurons)

  • Eiginleikar:

    • Sjá um boðsendingar í taugakerfinu, eru grunnbyggingareiningar heilans.

    • Þrír meginhlutar:

    • Taugagriplur (Dendrites): Margar og greinóttar, safna boðum frá öðrum taugafrumum og senda til taugabols. Þær eru helstu móttökustöðvar taugafrumunnar.

    • Taugabolur (Soma/Cell Body): Inniheldur kjarna og framleiðir prótein sem eru nauðsynleg fyrir starfsemi frumunnar. Þar er rafboðin samþætt.

    • Sími (Axon): Ber boð niður til annarra taugafruma, vöðva eða kirtla. Getur verið mjög langur, allt frá nokkrum millimetrum upp í meter.

4. Stoðfrumur (Glial Cells)

  • Halda taugafrumum á sínum stað, sjá þeim fyrir nauðsynlegum efnum (t.d. súrefni og næringarefnum), losa þá við eiturefni og einangra þær. Þær eru til dæmis mikilvægar fyrir myndun mýelínslíðursins.

5. Taugaboð

  • Taugaboð: Raffræðileg og efnafræðileg boð sem flytjast bæði innan (rafboð) og á milli (efnaboð) taugafrumna. Þær gera kleift að flytja upplýsingar á miklum hraða og nákvæmni.

  • Byggjast á hreyfingu jóna (ions) (t.d. Na+, K+) inn og út gegnum jónahlið (ion channels) í frumuhimnu taugafrumunnar.

6. Hvíldarspenna (Resting Potential)

  • Neikvæði spennumunur milli innra og ytra borðs frumunnar, kallast hvíldarspenna og er um -70 ext{ mV}. Við hvíld er meiri styrkur af Na+ jónum utan frumunnar og K+ jónum innan.

  • Jákvæðum jónum er pumpað út með Na+/K+ dælum, krefst mikillar orku (ATP) til að viðhalda þessum spennumun.

7. Boðspenna (Action Potential)

  • Ferlið þar sem einn hluti símans afskautast. Þetta gerist þegar viðeigandi stöðvunargildi (-55 ext{ mV}) næst við taugabolinn. Opnar spennuháða natríumhlið (Voltage-gated Na+ channels) á næsta hluta, Na+ flæðir hratt inn í frumuna og afskautar (depolarizes) þar með næsta hluta síma og veldur rafboði sem berst eftir símanum.

  • Eftir innstreymi Na+, lokast natríumhliðin og opnast kalíumhlið (Voltage-gated K+ channels), sem veldur útstreymi K+ jóna til að endurheimta hvíldarspennuna (repolarization).

8. Mýelín (Myelin Sheath)

  • Fitukennt einangrunarlag sem umlykur suma síma. Mýelínið er framleitt af stoðfrumum (Schwann frumum í úttaugakerfinu og Oligodendrocytes í miðtaugakerfinu).

  • Mýelínslíðraður sími leiðir rafstraum betur og hraðar, þar sem boðspennan "stökkvar" frá einum Ranvier-hring til annars (saltatory conduction), eins og einangraður vír. Þetta sparar einnig orku.

  • Mýelinslíður skemmist í MS-sjúkdómnum (Multiple Sclerosis), sem leiðir til hægrari og óreiðukenndari taugaboðaleiðni og ýmissa taugasjúkdómseinkenna.

9. Allt eða ekkert (All-or-None Law)

  • Lögmál sem segir að boðspennuferlið gerist í heild sinni eða alls ekki - engin missterk boðspennur. Styrkur áreitis er hins vegar kóðaður í tíðni boðspenna og fjölda taugafruma sem virkjast.

10. Samskipti taugafruma

  • Boðspennan berst að símahnúðunum (axon terminals) sem eru enda taugafrumunnar.

  • Þar eru símahirslur (synaptic vesicles) sem innihalda taugaboðefni (neurotransmitters). Þegar boðspennan nær símahnúðunum, losast boðefni út í taugamótamilið (synaptic cleft).

  • Taugaboðefnin bindast síðan við sérstaka viðtaka á griplum eða taugaboli næstu taugafrumu, sem getur annað hvort virkjað eða heft þá frumu.

11. Hreinsun taugaboðefna

  • Aðferðir til að losna við boðefni: Eftir að boðefni hafa sent boðin sín, þarf að fjarlægja þau frá taugamótunum til að leyfa næsta boði að berast. Þetta gerist með:

    • Niðurbrot (Enzymatic Degradation): Ensím brjóta niður boðefnin í efnamótunum.

    • Endurupptaka (Re-uptake): Taugaboðefni eru dregin aftur inn í símahnúðinn sem sendi þau.

  • Sum lyf, eins og þunglyndislyf af SSRI gerð (Selective Serotonin Reuptake Inhibitors), hafa áhrif á endurupptöku boðefnisins serótóníns, svo það verkar lengur í taugamótamiliðinu og eykur þar með virkni serótóníns.

12. Taugasálfræðileg próf

  • Meta munnlega (verbal) og verklega (nonverbal) hegðun sjúklinga með heilaskemmdir til að staðsetja skemmdir og skilja áhrif þeirra á vitræna starfsemi og hegðun.

  • Dissociation (Aðgreiningar):

    • Single Dissociation: Munur á frammistöðu sjúklinga versus samanburðarhóps. Sjúklingar sýna skerta frammistöðu í einu verkefni en ekki öðru miðað við samanburðarhóp.

    • Double Dissociation: Munur á frammistöðu tveggja sjúklingahópa (með mismunandi skemmdir). Til dæmis, hópur A sýnir skerta frammistöðu í verkefni X en ekki Y, á meðan hópur B sýnir skerta frammistöðu í verkefni Y en ekki X. Þetta gefur sterkar vísbendingar um að mismunandi heilarsvæði stjórni þessum verkefnum.

    • Dæmi: Broca's area (ábyrgt fyrir framleiðslu máls) og Wernicke's area (ábyrgt fyrir skilningi máls) eru klassísk dæmi um tvöfalda aðgreiningu.

13. Meginsvæði heilans

  • Heilinn skiptist í þrjá meginhluta:

    • Framheili (Forebrain)

    • Miðheili (Midbrain)

    • Afturheili (Hindbrain)

Afturheili

  • Heilastofn (Brain Stem): Mikilvægur fyrir lifun, tengir heila við mænu.

    • Mænukylfa (Medulla): Stjórnar grunnferlum eins og öndun, hjartslætti, blóðþrýstingi og kyngingu.

    • Brú (Pons): Tekur þátt í stjórnun svefns, öndun og tengir litla heila við framheila.

  • Litli heili (Cerebellum): Staðsettur aftan við heilastofn. Samhæfing hreyfinga, viðheldur jafnvægi og líkamsstöðu, mikilvægur fyrir tímasetningu og nákvæmni hreyfinga, og spilar einnig hlutverk í vitrænum ferlum og námi.

Miðheili

  • Tengir afturheila og framheila, inniheldur svæði sem taka þátt í sjón, heyrn, hreyfistjórn og vöku.

  • Sérhæfð svæði:

    • Dreif (Reticular Formation): Net taugafruma sem liggur í gegnum heilastofninn og miðheila, tekur þátt í örvun, athygli, svefn-vökulotu og sýun skynupplýsinga.

    • Efri hólar (Superior Colliculi): Taka þátt í stjórnun augnhreyfinga og sjónrænnar athygli, sérstaklega viðbragða við sjónrænum áreitum.

    • Neðri hólar (Inferior Colliculi): Taka þátt í heyrnarvinnslu og stjórnun heyrnarviðbragða.

Framheili

  • Stærsti og flóknasta hluti heilans, ábyrgur fyrir flestum hugarferlum.

  • Stúka (Thalamus): Virkar sem skynboðaflutningsstöð, tekur við næstum öllum skynupplýsingum (nema lykt) og sendir þær til viðeigandi svæða í heilaberkinum.

  • Undirstúka (Hypothalamus): Lítill en mikilvægur hluti sem stjórnar hvatahegðun (svelti, þorsta, kynhegðun), hitastjórnun, streituviðbrögðum og seytun hormóna frá heiladingli.

  • Limbíska kerfið (Limbic System): Safn heilarsvæða sem eru mikilvæg fyrir tilfinningar, minni og hvata.

    • Dreki (Hippocampus): Mikilvægur fyrir myndun nýrra langtímaminninga.

    • Mandla (Amygdala): Spilar lykilhlutverk í tilfinningum, sérstaklega ótta og árásargirni, og móttöku á tilfinningalega mikilvægum minningum.

  • Heilabörkur (Cerebral Cortex): Ysta lag framheilans, grundvöllur skynsemi, tungumáls, minnis, ákvarðanatöku og flókinnar hegðunar. Hann er um 80% af heildarstærð heilans í mönnum.

Heilabörkur

  • Skorir (Fissures/Sulci) og fellingar (Gyri): "Krumpur" sem leyfa meiri heila að passa á minna svæði innan höfuðkúpunnar, sem eykur yfirborðsflatarmál og getu til upplýsingavinnslu.

  • Skiptist í fjóra meginblöð (lobes) í hvoru heilahveli:

    • Ennisblað (Frontal Lobe): Stærst og mikilvægt fyrir ákvarðanatöku, skipulagningu, framkvæmdastjórn, persónuleika og málframleiðslu (Broca's area).

    • Hvirfilblað (Parietal Lobe): Vinnur úr skynupplýsingum frá líkamanum (snerting, sársauki, hitastig) og ábyrgt fyrir rýmiathygli.

    • Gagnaugablað (Temporal Lobe): Mikilvægt fyrir heyrn, málskilning (Wernicke's area), minni og andlitsþekkingu.

    • Hnakkablað (Occipital Lobe): Aðalstöð sjónvinnslu.

14. Heilahvel

  • Hvelatengsl (Corpus Callosum): Þykkt taugafrumuknip sem tengir vinstra og hægra heilahvel, sem skiptast stöðugt á upplýsingum.

  • Hliðleitni (Lateralization): Þegar annað heilahvelið tekur meiri þátt í tiltekinni starfsemi. Þetta þýðir ekki að annað hvelið vinni einangrað.

Hliðleitni

  • Hvelatengsl stundum rofin (split brain) með skurðaðgerð til að koma í veg fyrir alvarleg flog. Þetta sýnir fram á mikilvægi hvelatengsla.

  • Upplýsingar sem berast á hægri hluta líkamans (t.d. snerting á hægri hendi) fara BARA til vinstra heilahvels og öfugt. Sama gildir um sjónsviðið; það sem sést vinstra megin við miðpunkt sjónsviðs fer til hægra heilahvels, og það sem sést hægra megin fer til vinstra heilahvels.

  • Vinstra heilahvel (oftast) er ráðandi fyrir mál og rökhugsun, og hægra heilahvel fyrir rýmisgreiningu, listræna getu og tilfinningavinnslu.

  • Dæmi í split-brain sjúklingum: Ef hlutur (t.d. hárbursti) er settur í vinstri sjónsvið sjúklings (sem sendir upplýsingar til hægra heilahvels), sér vinstra heilahvel ekki hárburstann. Sjúklingurinn getur ekki nefnt hlutinn (þar sem vinstra heilahvel stjórnar tungumáli), en hægra heilahvelið getur þekkt hlutinn og stjórnað vinstri hendi til að finna eða velja hárburstann.

15. Innkirtlakerfið (Endocrine System)

  • Hormón (Hormones): Efnaboð sem kirtlar seyta beint út í blóðrásina, berast með blóði um allan líkamann og hafa áhrif á framleiðni ýmissa líffæra. Áhrif þeirra eru hægari en taugaboðefna en oft langvarandi.

  • Dæmi um kirtla: heiladingull, skjaldkirtill, nýrnahettur, bris, eggjastokkar/eistu.

16. Hormón og hegðun

  • Hormón hafa áhrif á hegðun og hugsun, t.d. kynhegðun, skap, vöxt og streituviðbrögð.

  • Nýrnahettur (Adrenal Glands): Staðsettar ofan á nýrunum, seyta um 50 mismunandi hormónum, þar á meðal adrenalíni og kortisóli, sem eru mikilvæg fyrir streituviðbrögð líkamans (t.d. fight or flight svörun).

17. Sveigjanleiki (Neural Plasticity)

  • Vísar til hæfni heilans til að breytast og aðlagast bæði á skipulagsstigi og í virkni taugafrumna og tenginga þeirra á milli, oft vegna reynslu, náms eða eftir skaða.

  • Taugafrumur geta breyst: Gerist við nám, breytingar á formgerð (t.d. þéttleiki griplna), styrk taugamóta, vöxtur griplna og síma.

  • Neurogenesis: Nýjar taugafrumur geta myndast eftir fæðingu, sérstaklega á svæðum eins og hypocampus, sem er mikilvægt fyrir minni og nám.

  • Taugastofnfrumur (Neural Stem Cells): Frumur sem geta breyst í hvaða taugafrumu eða stoðfrumu sem er. Þetta veitir vonandi möguleika á