2.kafli1. Pre-adaptation: Mikilvægt hugtak í þróunarlíffræði (evolutionary biology). Á við um eiginleika

sem fyrst þróaðist til þess að framkvæma sérstakar athafnir en þróaðist svo og hjálpar okkur

við meira í dag. Dæmi: tennur, tunga ofl. Þróaðist upphaflega til þess að borða, tyggja og

kyngja mat, svo til þess að búa til hljóð og síðan seinna meir nýttist þetta okkur í tungumáli.

Annað dæmi er siðferðisleg samviska/ógeðistilfinning (moral disgust), sem Paul Rozin („Dr.

Disgust“) heldur að sé þróun á þeim líffræðilegu hæfileikum okkar að finnast einhver fæða

ógeðsleg - hæfileiki sem líklega var upphaflega til staðar til þess að koma í veg fyrir að við

innbyrðum eitraðan mat. Rozin segir að þessi hæfileiki sem þróaðist fyrst til að koma í veg

fyrir skaða gagnvart líkamanum hafi síðan þróast til þess að koma í veg fyrir skaða gagnvart

sálinni. Siðferðislegir glæpir, t.d. kynferðisleg misnotkun, kemur af stað viðbrögðum sem

svipa til grunn ógeðis-viðbragðsins (disgust response).

2. Taugakerfið: Taugakerfið í heild sinni er allur taugavefur líkamans. Taugakerfið skiptist í

tvennt: 1) miðtaugakerfi (central nervous system) og 2) úttaugakerfi (peripheral nervous

system). Miðtaugakerfið (CNS) samanstendur af heila og mænu. Úttaugakerfið (PNS) á við

restina af taugavefi líkamans og skiptist í annars vegar líkamstaugakerfið (somatic system) og

sjálfvirka/ósjálfráða kerfið (autonomic system). Líkamstaugakerfið ber taugaboð frá

skynfærum, vöðvum og yfirborði líkamans fyrir meðvitaðar skynjanir og hreyfingar. Sjálfvirka

kerfið tengist innri líffærum og kirtlum, og sér um sjálfvirka/ómeðvitaða líkamsstarfsemi,t .d.

öndun, hjartslátt, meltingu ofl. Í líkamstaugakerfinu eru tvenns konar taugar: skyntaugar

(sensory nerves) sem sjá um að bera boð frá ytra yfirborði líkamans, húð, vöðvum og

liðamótum til miðtaugakerfis. Svo eru hreyfitaugar (motor nerves) sem bera boð frá

miðtaugakerfinu út í vöðvana og skapa hreyfingar. Allir vöðvar líkamans stjórnast af þessum

taugum. Taugar sjálfvirka kerfisins liggja frá og að líffærum.

3. Taugungar: Grunnurinn að taugakerfinu eru taugungar (neurons). Taugungar eru sérhæfðar

frumur sem senda taugaboð til annara taugunga, kirtla og vöðva. Taugungar eru lykillinn a

starfsemi heilans. Það eru til margar gerðir af taugungum sem eru mjög mismunandi hvað

stærð og útlit varðar, en allir hafa þeir viss sameiginleg einkenni. Þessi einkenni eru:

taugabolur (soma, cell body), kjarni sem er staðsettur í taugabol og griplur (dendrites), sem

liggja eins og greinar út frá taugabol. Griplurnar taka við taugaboðum frá endum annarra

taugunga og senda það niður taugunginn í átt að enda hans. Taugasími (axon) liggur út frá

taugabolnum, taugaboð ferðast niður eftir honum. Sumir taugungar hafa fituslíður

(mýelínslíður) utan um taugasímann sem gerir taugaboðum kleift að ferðast hraðar niður

taugasímann. Endahnappar (terminal buttons) eru staðsettir á enda taugungs. Þegar

taugaboð ferðast niður taugunginn

fer það í endahnappana og sprengir

blöðrur á þeim, út frá þessum

blöðrum kemur taugaboðefni

(neurotransmitter). Hnapparnir

snerta ekki griplur næsta taugungs,

heldur er smá op á milli, þetta kallast taugamót (synapse), bilið sjálft kallast taugamótaglufa

(synaptic gap).

TaugakerfiðMiðtaugakerfi

4. Taugungum er skipt í þrjá hópa: 1) Hreyfitaugungar (motor neurons), bera boð frá

miðtaugakerfi út í vöðva og kirtla, 2) Skyntaugungar (sensory neurons), senda boð til

skynnema (receptors) til miðtaugakerfis og 3) Millitaugungar (interneurons) sem tengja

skyntaugunga (aðlæga) og hreyfitaugunga (frálæga). Millitaugunga er einungis að finna í

miðtaugakerfi og í augunum.

5. Skynnemi: Skynnemar (receptors) eru sérhæfðar frumur í skynfærum, húð, líffærum og

liðamótum sem nema líkams- eða efnabreytingar og þýða þær breytingar yfir í boð sem

ferðast um skyntaugunga.

6. Taugaboð: Upplýsingar berast í gegnum taugung í formi taugaboðs sem kallað er boðspenna

(action potential), rafrænt taugaboð sem ferðast frá taugabol, niður taugasíma og í enda

taugungsins. Boðspenna er orsökuð af hreyfingum rafrænt hlaðinna sameinda (jónir), inn og

út úr taugungnum. Sumar jónir komast auðveldlega inn í taugunginn og aðrar komast ekki inn

nema þegar sérstakar leiðir eru opnar fyrir jónirnar, þessar leiðir kallast jónahlið (ion

channels).

7. Jónahlið: Jónahlið mynda op sem jónir geta ferðast í gegn um og

því komist inn í frumuna. Jónahlið eru gerð úr próteinum, þessi

prótein sjá um flæði jóna eins og t.d. Na+ og K+. Jónahlið eru

sérhæfð, það er að segja, hvert jónahlið leyfir aðeins einni gerð af

jónum að fara í gegn þegar það er opið.

8. Hvíldarspenna: Þegar taugungur er ekki í boðspennu er hann

sagður vera í hvíldarspennu.

9. Jónapumpur: Þegar taugungur er í hvíldarspennu sjá jónapumpur um að viðhalda hleðslu

frumunnar (fruman vill vera neikvætt hlaðin að innan). Jónapumpurnar pumpa t.d. Na+ út úr

frumunni og dregur til sín K+ ef fruman þarfnast. Megim áhrif jónahliða og pumpa er að

viðhalda hleðslu frumunnar þannig að innri hliðin er neikvæðari en ytri hliðin. Fruman

umskautast í boðspennu og verður plús hlaðin.

10. Taugatróð: Glial cells, frumur sem taka 9 sinnum meira pláss í líkamanum heldur en

taugungar. Þær halda taugungum á sínum stað, taka til í heilanum og koma næringarefnum

til taugunga. Mýelínslíður er sérhæft taugatróð.

11. Taugaboðefni (neurotransmitters): Yfir 70 taugaboðefni eru þekkt og eflaust á eftir að finna

fleiri. Sum taugaboðefni genda bundist mörgum gerðum af skynnemum og framkallað

mismunandi áhrif, t.d. glutamate.

a. Acetylcholine (ACH): Algengt í dreka (hippocampus), sem er mikilvægur fyrir minni.

Þetta taugaboðefni spilar inn í Alzheimers; taugungar í framheila sem framleiða

acetylcholine hrörna í Alzheimer‘s sjúklingum. Því minni acetylcholine, því verri

minnistap á sér stað.

b. Norepinephrine: Aðallega framleiddur af taugungum í heilastofni. Lítið magn af

þessu stuðla að slæmu skapi. Sveiflur á þessu boðefni búa til skapsveiflur.

c. Dópamín: Dópamín framleiðsla á vissum stöðum heilans skapar þægindatilfinningu.

Of mikið dópamín á vissum svæðum tengist geðklofa, og of lítið á öðrum svæðum

tengist Parkinsons.

d. Serótónin: Serótónin er mikilvægt fyrir skap og mörg þunglyndislyf eru serotonin

reuptake inhibitors (koma í veg fyrir endurupptöku serótónins).

e. Glutamate: Algengasta taugaboðefnið í taugakerfinu. Glutamate skynnemum eru

allavega þrír en líklega fleiri. Einn þeirra, NMDA eru mikilvægir í að læra og muna.

Taugungar í dreka eru með marga NMDA skynnema, og þetta svæði virðist vera

nauðsynlegt fyrir sköpun nýrra minninga í h eilanum.

f. GABA: Gamma-aminobutyric acid. Flest taugamót í heilanum nota GABA. GABA er

hömlunarboðefni og kemur við í vöðvahreyfingum. Það er ekki hægt að hreyfa vöðva

án þess að GABA komi við sögu. Sum kvíðalyf auka virkni GABA.

12. Heilinn: Heilanum er skipt í þrennt eftir staðsetningu: afturheila, miðheila og framheila. Sjá

mynd. Hverju svæði tilheyra vissir strúktúrar sem hafa allir sitt hlutverk.

13. Mænukylfa: Medulla. Stjórnar ómeðvitaðri starfsemi, öndun og líkamsstöðu. Mænan

stækkar aðeins þar sem hún tengist höfuðkúpu og myndar einhverskonar kylfu.

14. Heilabrú: Pons. Mikilvægt fyrir eftirtektarsemi og tímasetningu svefns.

15. Dreif: Reticular formation. Samansafn tauga sem fara frá lægri heilastofn upp til stúkunnar í

framheilanum. Stjórnar örvun (arousal). Er einnig mikilvægt fyrir hæfileika okkar til þess að

einbeita athygli okkar að einu tilteknu áreiti. Það vinnur sem einhverskonar sía á

skynupplýsingar; sumar fá að komast í gegn til heilabörks (og þar með í meðvitund okkar) á

meðan aðrar komast ekki í meðvitund okkar.

16. Litli heili: Cerebellum. Litli heili er miðstöð upplýsinga um jafnvægi og stjórnar samhæfingu

hreyfinga, krafti þeirra og lengd í tíma. Þar eru geymdar upplýsingar um lærðar hreyfingar,

svo sem hvernig á að hjóla. Skaði á litla heila getur valdið rykkjóttum hreyfingum og skjálfta.

17. Efri og neðri trjónuhóll: Superior and inferior colliculus. Mikilvægt til þess að koma

skynupplýsingum til heilans og fyrir stjórnun hreyfinga (t.d. augnahreyfinga).

18. Svarti kjarni: Substantia nigra. Nauðsynlegur hluti af dópamín leiðinni (dopamine pathway).

Kallast líka reward-pathway. Svarti kjarni hrörnar í Parkinsons.

19. Stúka: Thalamus. Tvær egglaga þyrpingar af taugafrumum. Vinnur sem einhvers konar

biðstöð fyrir skynupplýsingar (Sensory relay station), og stjórnar innkomandi upplýsingum

frá skynfærum (t.d. sjón og heyrn) til heilabörks.

AfturheiliMænukylfaHeilabrúDreifLitli heiliMiðheiliEfri og neðri trjónuhóllSvarti kjarniFramheiliStúkaUndirstúkaHeiladingullRandkerfi (dreki og mandla)

20. Undirstúka: Hypothalamus. Lítil strúktúr fyrir neðan stúku. Miðstöðvar í undirstúku stjórna

inntöku fæðu og drykkjar, hjálpar við að viðhalda líkamsjafnvægi (homeostasis). Kemur einnig

við í kynhegðun. Undirstúka stjórnar innkirtlakerfinu í gegnum heiladingulinn.

21. Heiladingull: Pituitary gland. Mikilvægasti hluti innkirtlakerfisins. Undirstúka og heiladingull

stjórna innkirtlakerfinu í sameiningu og þar með framleiðslu hormóna í líkamanum.

22. Randkerfið: Limbic system. Nokkrir strúktúrar sem stjórna eðlishvötum okkar, virka sem

einskonar dempari á þær, hjálpar okkur að vera sveigjanlegri og aðlagast umhverfi okkar.

23. Dreki: Hippocampus. Hluti af randkerfi. Sérstaklega mikilvægt fyrir minni.

24. Mandla: Amygdala. Hluti af randkerfi. Mikilvægt fyrir tilfinningar, geðhrif, t.d. ótta.

25. Heilastofn: Brain stem. Heilastofn er í beinu framhaldi af mænunni og nær yfir mænukylfu,

brú og miðheila. Í heilastofni fer meðal annars fram stjórnun á lífsnauðsynlegri

líkamsstarfsemi svo sem öndun, hjartslætti og hitatemprun. Þessi ferli eru að mestu leyti

ósjálfráð.

26. Heilabörkur: Cerebral cortex. Skynlíffærin senda upplýsingar til sérstakra svæða í heilabörki.

Hreyfingum er svo stjórnað af öðrum sérstökum svæðum. Restin af heilabörki sem sér hvorki

um skynjun né hreyfingu kallast tengslasvæði (association areas). Þessi svæði eru stærsti hluti

heilabörksins og sjá um minni, hugsun og tungumál. Heilabörkur heila sem hefur verið

geymdur er gráleitur og því hefur hann oft verið kallaður „gray matter“. Heilabörkur skiptist í

tvö hvel sem tengjast með hvelatengslum (corpus callosum). Hvelin eru að mestu samhverf

með djúpri glufu á milli þeirra sem kallast langsniðsskor (longitudinal fissure). Þess vegna

tölum við um hægra og vinstra heilahvel. Hvelin skiptast svo í fjögur blöð: ennisblað (frontal

lobe), gagnaugablað (temporal lobe), hnakkablað (occipital lobe) og hvirfilblað (parietal

lobe). Blöðin eru stór svæði heilans sem gegna ýmsum hlutverkum. Ennisblaðið er aðskilið

frá hvirfilblaðinu með miðjuskor (central fissure), eins og sést á myndinni. Hvirfilblað og

hnakkablað eru ekki jafn augljóslega aðskilin. Segja má að hvirfilblaðið sé ofan á heilanum

fyrir aftan miðjuskorið (central fissure) og hnakkablað er í afturenda heilans. Gagnaugablöðin

eru við hliðarskor (lateral fissure). Hreyfisvæði (motor area) barkarins er fyrir framan

hliðarskor og stjórnar sjálfráðum hreyfingum líkamans. Þegar viss svæði á hreyfibörknum

(motor cortex) eru fyrir skaða, þá verður hreyfing erfiðari. Í hvirfilblaðinu, aðskilið frá

hreyfisvæðinu af miðskori, er svæði sem sér um skynjanir, eða líkamsskynssvæði

(somatosensory area). Þetta svæði hjálpar okkur að finna hita, kulda, snertingu, sársauka, ofl.

Í afturhluta hnakkablaðs er sjónsvæði heilabörks (visual area). Sjóntaugar liggja frá hægra

auga í hægra hluta heilabörks en einnig eru sjóntaugar frá hægra auga sem liggja í vinstra

hluta heilabörks (það sama gildir um vinstra auga). Þar sem taugarnar mætast og fara í sitt

hvorn endann á heilabörki kallast sjóntaugavíxl (optic chiasm). Heyrnarsvæðið (auditory

area) er í yfirborði gagnaugablaðanna.

27. Tengslasvæði: association areas. Framtengslasvæðin (frontal association areas) virðast skipta

miklu máli fyrir minni fólgið í þeirri starfsemi að leysa vandamál. Tengslasvæði í afturhluta

heilanbörks (posterior) eru nálægt skynsvæðum og virðast vera samsett af mörgum svæðum

sem sérhæfa sig í vissri skynjun, t.d. er lægri hluti gagnaugablaðs tengdur sjón.

28. Tungumál: Málstol (aphasia) er þegar heilaskaði hefur haft málhömlun í för með sér. Broca

svæðið var fundið af Paul Broca sem skoðaði heila látins sjúklings sem þjáðist af málstoli.

Hann fann skaða í svæði í vinstra heilahveli rétt fyrir ofan hliðarskor (lateral fissure). Skaði á

þessu svæði hefur í för með sér tjáningar málstol (expressive aphasia). Sjúklingar sem þjást af

því geta ekki borið orð rétt fram, tala hægt og með miklum erfiðleikum. Þessir einstaklingar

skilja hins vegar fullkomlega bæði talað og skrifað mál. Almennt séð eru svæði sem koma við

sögu í máli og að skilja tungumál í vinstra heilahveli, en það er ekki alltaf svo. Sumir

vinstrihentir einstaklingar hafa tungumálsmiðstöðvar í hægra heilahveli. Þjóðverjinn Carl

Wernicke fann annað svæði einnig í vinstra heilahveli sem tengist málhömlun sem kallast

skilnings-málstol (receptive aphasia), en sjúklingar sem þjást af því eiga erfitt með að skilja

orð, þeir geta heyrt orð en skilja enga merkingu á bak við þau. Þeir geta talað og borið orð

fullkomlega fram en nota þau oft vitlaust og oft verður mál þerra merkingarlaust.

29. Sjálfvirka taugakerfið: skiptist í tvennt: sympatíska og parasympatíska taugakerfið.

Sympatíska taugakerfið virkist þegar við þurfum að bregðast við einhverju, þegar við erum

stressuð, og svo framvegis (oft kallað fight or flight response). Parasympatíska kerfið er virkt í

hvíld og kemur jafnvægi á líkamann eftir að sympatíska kerfið fer í gang. Jafnvægið á milli

þessara tveggja kerfa (homeostasis) er eins og við erum venjulega.

30. Innkirtlakerfi: Innkirtlakerfi hefur áhrif á frumur líkamans með því að framleiða hormóna sem

innkirtlarnir seyta út í blóðrásina. Einn megin innkirtill er heiladingull. Hann framleiðir

fjölbreyttustu hormónin og stjórnar hinum innkirtlunum. Til dæmis býr hann til vaxtarhormón

sem eru líkamanum nauðsynleg til þess að vaxa eðlilega.