• Hermoston muodostavat solut
  • Neuronit
  • Gliasolut
• Synapsit
  • Miltä synapsi näyttää?
  • Mitä synapsissa tapahtuu?
  • Excitatoriset synapsit
  • Inhibitoriset synapsit
• Mikä on CNS?
• Keskushermoston ja ääreishermoston välinen vuorovaikutus
• Keskushermoston osat
  • Harmaa ja valkoinen aine
  • selkäydin
  • Aivorunko
  • Aivorunko
  • Keskiaivot
• Diencephalon
• Aivopuoliskot
• Meningeaaliset kerrokset
• Serebrospinaalinen neste (CSF)
• Miten CNS kehittyy?
• Mitä keskushermostolle tapahtuu iän myötä?
• Miten äidin tekijät vaikuttavat aivojen kehitykseen raskauden aikana?
  • Alkoholi
  • Huumeet
  • Äidin diabetes

Hermoston muodostavat solut

Hermosto voidaan jakaa kahteen osaan – keskushermostoon (CNS) ja ääreishermostoon (PNS). Hermostomme suorittaa elimistössä kolme päätehtävää:

1. Se vastaanottaa tietoa soluissa olevista paikoista, joihin tietyt kemikaalit voivat sitoutua ja siten muuttaa solun toimintaa. Näitä paikkoja kutsutaan reseptoreiksi.
2. Se käsittelee tätä tietoa ja määrittää sopivan vasteen integroimalla kaikki reseptoreilta tulevat signaalit.
3. Se antaa muille soluille ja kehon elimille merkkejä sopivan vasteen suorittamiseksi.

Hermoston muodostavat kaksi päätyyppiä soluja: neuronit ja gliasolut.

Neuronit

Yksittäistä hermosolua kutsutaan neuroniksi. Ihmisen hermostossa on noin triljoona neuronia!

Nämä tärkeät solut mahdollistavat viestinnän hermoston sisällä. Suorittaakseen tätä tehtävää neuroneilla on tiettyjä ratkaisevia ominaisuuksia:

• Kaikki neuronit ovat hyvin kiihtyviä, mikä tarkoittaa, että ne pystyvät reagoimaan hyvin ympäristön ärsykkeisiin.
• Neuronit johtavat hyvin sähköä. Tämän ansiosta ne voivat reagoida ärsykkeisiin tuottamalla sähköisiä signaaleja, jotka kulkevat hyvin nopeasti soluihin, jotka voivat olla kaukana.
• Neuronit ovat erittäviä soluja. Tämä tarkoittaa, että kun sähköinen signaali välittyy neuronin päähän, solu erittää tiettyä kemiallista viestiainetta, jota kutsutaan välittäjäaineeksi. Tämän jälkeen välittäjäaine stimuloi muita soluja neuronin ympärillä.

Neuronit jakautuvat kolmeen perusosaan:

• Solurunko. Kuten nimestä voi päätellä, tämä on solun päärunko-osa. Solurungossa sijaitsevat solun selviytymiseen tarvittavat keskeiset elimet.
• Dendriitit. Nämä muistuttavat solurungosta ulospäin ulkonevaa antennia. Ne lisäävät muiden hermosolujen signaalien vastaanottamiseen käytettävissä olevaa pinta-alaa. Neuronilla voi joskus olla jopa 400 000 dendriittiä!
• Aksoni. Aksoni tunnetaan myös nimellä hermosäie. Se on pitkänomainen putkimainen rakenne, joka ulottuu solurungosta ja päättyy muihin soluihin. Se johtaa sähköisiä signaaleja, joita kutsutaan toimintapotentiaaleiksi, pois hermosolusta. Aksonien pituus voi vaihdella alle millimetristä yli metriin. Esimerkiksi isovarvastasi hermottavan hermosolun aksonin on kuljettava matka sen solurungon alkulähteestä, joka sijaitsee selkäytimessä alaselässäsi, aina jalkaasi pitkin varpaaseesi asti.
  • Aksonikumpu on aksonin ensimmäinen osa ja solurungon alue, josta aksoni lähtee. Aksonikukkulaa kutsutaan myös laukaisuvyöhykkeeksi, koska toimintapotentiaalit käynnistyvät sieltä.
  • Aksoniterminaali on aksonin pää, johon toimintapotentiaalit johdetaan alaspäin. Täällä vapautuu välittäjäaineita.

Hermostossa on kolmenlaisia hermosoluja – afferentteja, efferenttejä ja interneuroneja.

Afferentit hermosolut

Afferentit hermosolut kuljettavat signaaleja kohti keskushermostoa – afferentti tarkoittaa ”kohti”. Ne välittävät tietoa ulkoisesta ympäristöstä ja hermoston suorittamista säätelytoiminnoista.

Afferentin hermosolun päässä on reseptori, joka tuottaa toimintapotentiaaleja vastauksena tiettyyn ärsykkeeseen. Nämä toimintapotentiaalit välittyvät aksonin pituutta pitkin kohti selkäydintä (joka on osa keskushermostoa).

Afferentit neuronit

Afferentit neuronit sijaitsevat pääasiassa ääreishermostossa, mutta niiden solurungot saavat alkunsa keskushermostosta. Monet keskushermostosta tulevat signaalit yhtyvät efferentteihin neuroneihin, jotka sitten vaikuttavat kehon eri elimiin lähteviin signaaleihin. Nämä elimet toteuttavat sitten asianmukaisen vasteen.

Interneuronit

Interneuronit sijaitsevat kokonaan keskushermostossa. Ne muodostavat noin 99 % kaikista neuroneista, ja niillä on kaksi päätehtävää:

1. Neuroneja sijaitsee afferenttien ja efferenttien neuronien välissä, ja siksi ne työskentelevät yhdistääkseen kaikki näiltä neuroneilta saadut tiedot ja vasteet yhteen. Esimerkiksi afferentit neuronit saavat tietoa, kun kosketat kädelläsi kuumaa hellaa. Vastaanotettuaan tämän signaalin vastaavat interneuronit lähettävät signaaleja efferentteihin neuroneihin, jotka sitten lähettävät viestinviejiä käden ja käsivarren lihaksiin käskien niitä vetäytymään poispäin kuumasta esineestä.
2. Itse interneuronien väliset yhteydet vastaavat erilaisista mielen abstrakteista ilmiöistä, kuten tunteista ja luovuudesta.

Gliasolut

Kuten aiemmin mainittiin, hermosolujen lisäksi gliasolut ovat toinen merkittävä solutyyppi, josta hermosto koostuu. Gliasoluja kutsutaan myös nimellä neuroglia. Vaikka niitä ei tunneta yhtä hyvin kuin neuroneja, ne muodostavat noin 90 % keskushermoston soluista. Ne vievät kuitenkin vain noin puolet aivojen tilasta, koska niillä ei ole laajoja haarautumia kuten neuroneilla. Toisin kuin neuronit, gliasolut eivät johda hermojen sähköisiä signaaleja. Sen sijaan ne suojaavat ja ravitsevat neuroneja. Neuronit ovat riippuvaisia gliasoluista kasvaessaan, ravittuessaan ja muodostaessaan tehokkaita synapseja. Keskushermoston gliasolut tukevat siis neuroneja sekä fyysisesti että kemiallisesti solujen selviytymiseen tarvittavien prosessien kautta. Lisäksi ne ylläpitävät ja säätelevät hermoston hermosoluja ympäröivän nesteen koostumusta. Tämä on erittäin tärkeää, koska tämä ympäristö on erittäin erikoistunut, ja hermosolujen optimaalinen toiminta edellyttää hyvin kapeita rajoja. Gliasolut osallistuvat myös aktiivisesti synaptisen toiminnan tehostamiseen.

Keskushermostossa on neljä päätyyppiä gliasoluja – astrosyytit, oligodendrosyytit, mikroglia ja ependyymisolut. PNS:ssä on myös kahdenlaisia gliasoluja – Schwannin soluja ja satelliittisoluja.

Astrosyytit

”Astro” tarkoittaa ”tähteä” ja ”cyte” tarkoittaa solua. Astrosyytit ovat saaneet nimensä siksi, että niillä on tähtimäinen muoto. Ne ovat runsaimmin esiintyviä gliasoluja, ja niillä on seuraavat keskeiset tehtävät:

• Ne toimivat ”liimana”, joka pitää neuronit yhdessä oikeissa paikoissaan
• Ne toimivat telineenä, joka ohjaa neuronit oikeaan määränpäähänsä aivojen kehittyessä sikiössä
• Ne aiheuttavat aivojen pienten verisuonten muuttumisen ja vakiinnuttavat veri- jaaivoesteen
• Ne auttavat aivovammojen korjaantumisessa ja neuraalisen arpikudoksen muodostumisessa
• Neillä on merkitystä hermovälittäjäaineiden toiminnassa, sillä ne pysäyttävät joidenkin kemiallisten lähettien toiminnan ottamalla kemikaaleja vastaan. Ne myös hajottavat näitä omaksuttuja kemikaaleja ja muuttavat ne raaka-aineiksi, joista valmistetaan lisää näitä välittäjäaineita
• Ne ottavat talteen ylimääräisiä kaliumioneja aivonesteestä auttaakseen vakiinnuttamaan natrium- ja kaliumionien välistä suhdetta
• Ne parantavat synapsien muodostumista ja toimintaa pitämällä yllä viestintää toistensa ja neuronien kanssa.

Oligodendrosyytit

Oligodendrosyytit muodostavat CNS:n aksonien ympärille vaippoja, jotka toimivat eristeenä. Nämä tupet koostuvat myeliinistä, joka on valkoista materiaalia, joka mahdollistaa sähköimpulssien johtamisen.

Mikroglia

Mikroglia toimii keskushermoston immuunipuolustuksen soluina. Ne koostuvat samoista kudoksista kuin monosyytit, jotka ovat eräänlaisia valkosoluja, jotka lähtevät verestä ja asettavat etulinjan puolustuksen tunkeutuvia organismeja vastaan koko elimistössä.

Ependyymisolut

Ependyymisolut reunustavat keskushermoston sisäisiä onteloita. Aivojen onteloita reunustavat ependyymisolut osallistuvat myös aivo-selkäydinnesteen (CSF) muodostumiseen. Näillä soluilla on häntimäisiä ulokkeita, joita kutsutaan värekarvoiksi. Näiden värekarvojen lyöminen edistää aivoselkäydinnesteen virtausta aivojen onteloissa. Ependyymisolut toimivat myös aivojen kantasoluina, ja niillä on mahdollisuus muodostaa muita gliasoluja ja uusia hermosoluja, joita syntyy vain tietyissä aivojen osissa. Suurimmassa osassa aivoja olevia hermosoluja pidetään korvaamattomina.

Schwannin solut

Schwannin solut kiertyvät toistuvasti hermosäikeiden ympärille ääreishermostossa ja tuottavat myeliinitupen, joka on samanlainen kuin keskushermoston oligodendrosyyttien tuottama kalvo. Niillä on myös merkitystä vaurioituneiden kuitujen regeneroitumisessa.

Satelliittisolut

Satelliittisolut ympäröivät hermosolujen solurunkoja PNS:n ganglioissa. Niiden toimintaa ei ole vielä kunnolla määritelty.

Synapsit

Synapsissa on tyypillisesti kyse yhden hermosolun aksoniterminaalin välisestä liitoksesta, jota kutsutaan presynaptiseksi neuroniksi, ja toisen neuronin, jota kutsutaan postsynaptiseksi neuroniksi, dendriittien tai solurungon välillä. Harvemmin esiintyy aksonin ja aksonin välisiä tai dendriitin ja dendriitin välisiä yhteyksiä. Joidenkin keskushermoston neuronien on arvioitu saavan jopa 100 000 synaptista tuloa!

Miltä synapsi näyttää?

Presynaptisen neuronin aksoniterminaali johtaa sähköisiä signaaleja, joita kutsutaan toimintapotentiaaleiksi, kohti synapsia. Aksoniterminaalin päässä on pieni turvotus, jota kutsutaan synaptiseksi nupuksi. Siellä muodostuu ja jakaantuu kemiallisia viestinvälittäjiä, joita kutsutaan välittäjäaineiksi. Presynaptisen neuronin synaptinen nuppi sijaitsee lähellä postsynaptista neuronia. Kahden neuronin välistä tilaa kutsutaan synaptiseksi raoksi, ja se on liian leveä, jotta virta voisi kulkea suoraan solusta toiseen, mikä estää toimintapotentiaalien siirtymisen neuronien välillä.

Synapsit toimivat vain yhteen suuntaan. Presynaptiset neuronit vaikuttavat postsynaptisten neuronien solukalvojännitteeseen (jota kutsutaan solukalvopotentiaaliksi), mutta postsynaptiset neuronit eivät voi suoraan vaikuttaa presynaptisen neuronin kalvopotentiaaliin.

Mitä synapsissa tapahtuu?

1. Sähköinen signaali (aktiopotentiaali) saa alkunsa ja se siirretään pääsynaptisen hermosolun aksonipäätepisteeseen. Tämä stimuloi jännitteensäädeltyjä kalsiumionikanavia synaptisessa nupussa avautumaan.
2. Kalsiumionien konsentraatio nousee paljon korkeammaksi hermosolun ulkopuolella kuin sen sisällä, joten kalsiumioneja virtaa synaptiseen nuppuun avattujen kalsiumkanavien kautta.
3. Nousseet kalsiumionikonsentraatiot hermosolun sisällä aiheuttavat välittäjäaineen vapautumisen synaptisesta raosta.
4. Neurotransmitteri liikkuu synaptisen raon poikki ja sitoutuu postsynaptisen neuronin reseptoreihin.
5. Neurotransmitterin sitoutuminen reseptoriinsa saa aikaan postsynaptisen neuronin kemiallisesti säädeltyjen ionikanavien avautumisen, jolloin erilaiset ionit pääsevät postsynaptiseen neuroniin tai poistuvat sieltä.

Eksitatoriset synapsit

Eksitatorinen synapsi on synapsi, jossa postsynaptinen neuroni kiihtyy synaptisten tapahtumien seurauksena. Tällaisessa synapsissa välittäjäaine sitoutuu reseptoriinsa postsynaptisessa neuronissa. Tämä johtaa siihen, että muutama kaliumioni siirtyy ulos solusta ja paljon natriumioneja siirtyy soluun. Sekä kalium- että natriumionit kantavat yhtä positiivista varausta, joten kokonaisvaikutus on se, että solukalvon sisäpuoli muuttuu hieman positiivisemmaksi, jolloin toimintapotentiaalien syntyminen on helpompaa kuin silloin, kun solu on levossa. Tätä kalvojännitteen muutosta eksitatorisessa synapsissa kutsutaan eksitatoriseksi postsynaptiseksi potentiaaliksi (EPSP, excitatory postsynaptic potential).

Inhibitoriset synapsit

Inhibitorinen synapsi on sellainen synapsi, jossa postsynaptinen neuroni muuttuu vähemmän eksitoituvaksi synaptisten tapahtumien seurauksena. Tällaisessa synapsissa välittäjäaine sitoutuu reseptoriinsa postsynaptisessa neuronissa. Tämä johtaa siihen, että kaliumionit poistuvat solusta ja kloridi-ionit tulevat soluun. Kaliumioneilla on positiivinen varaus, kun taas kloridi-ioneilla on negatiivinen varaus, joten kokonaisvaikutus on se, että solukalvon sisäpuoli muuttuu hieman negatiivisemmaksi, mikä vaikeuttaa toimintapotentiaalien syntymistä verrattuna siihen, että solu olisi levossa. Tätä kalvojännitteen muutosta inhiboivassa synapsissa kutsutaan inhiboivaksi postsynaptiseksi potentiaaliksi (inhibitory postsynaptic potential, IPSP).

Mikä on keskushermosto (CNS)?

Keskushermosto on yksi osa elimistön kokonaishermostoa. Se koostuu aivoista ja selkäytimestä, jotka sijaitsevat kallon sisällä ja ovat kallon ja selkärangan suojaamia. Hermoston toista osaa kutsutaan ääreishermostoksi (PNS). Se koostuu kaikista niistä hermoston osista, jotka eivät kuulu keskushermostoon.

Keskushermoston ja ääreishermoston väliset vuorovaikutukset

Perifeerinen hermosto (PNS) koostuu hermoista ja ganglioista (hermosoluryhmistä). PNS ja CNS toimivat yhdessä lähettääkseen tietoa aivojen ja muun kehon välillä. Hermot lähtevät keskushermostosta kallon ja selkärangan kautta ja käyttävät PNS:ää tiedon kuljettamiseen muualle kehoon.

PNS koostuu kahdesta osastosta – sensorisesta ja motorisesta. Sensorinen jako kuljettaa signaaleja kaikkialta kehosta takaisin keskushermostoon dekoodattavaksi, kun taas motorinen jako kuljettaa signaaleja keskushermostosta soluille kaikkialla kehossa, jotta keho voi vastata näihin tietoihin.

Keskushermoston osat

Keskushermostossa on kuusi pääosaa. Nämä ovat:

1. Selkäydin
2. Medulla
3. Pons ja pikkuaivot (jotka yhdessä medulan kanssa muodostavat aivorungon)
4. Keskiaivot
5. Keskiaivopuolisko
6. Keskiaivo
7. Aivopuolisko

Viimeiset viisi edellä mainittua keskushermoston komponenttia ovat kaikki aivojen osia.

Harmaa aine ja valkea aine

Tämän kuuden jaon sisällä on muita osa-alueita. Nämä jaetaan sen mukaan, millaisista rakenteista ne pääasiassa koostuvat. Yhtä aluetta kutsutaan harmaaksi aineeksi. Harmaa aine koostuu pääasiassa soluelimistä ja dendriiteistä. Sitä kutsutaan harmaaksi aineeksi, koska se näyttää tuoreessa aineistossa harmaalta. Toista aluetta kutsutaan valkoiseksi aineeksi, ja se näyttää tuoreessa kudoksessa valkoiselta. Valkoinen aine koostuu pääasiassa aksoneista, jotka antavat sille valkoisen värin, koska aksonien ympärillä on kalvo, jota kutsutaan myeliinitupeksi.

selkäydin

Selkäydin on tärkeässä roolissa raajojen ja vartalon lihasten sekä kehon sisäelinten toimintojen ohjaamisessa. Se myös käsittelee näistä rakenteista tulevaa tietoa ja lähettää tietoa aivoihin ja aivoista.

Selkäydin jakautuu moniin segmentteihin. Siinä on myös pari juurta, joita kutsutaan selkä- ja vatsajuuriksi. Nämä juuret sekoittuvat selkäydinhermoihin, ja ne sisältävät sensorisia ja motorisia aksoneja, jotka ovat osa PNS:ää. Aksonit ja selkäydinhermot toimivat yhdessä siirtääkseen tietoa kehon lihasten ja elinten sekä selkäytimen välillä.

Aivorunko

Aivorunko koostuu aivokurkiaisesta, aivopuoliskosta ja pikkuaivoista. Sillä on seuraavat tehtävät:

1. Vastaanottaa saapuvaa tietoa kallon rakenteista.
2. Välittää tietoa selkäytimen ja ylempien aivoalueiden välillä.
3. Sovittaa yhteen aivorungon eri osien toimintaa ärsyketasojen säätelyä varten.

Aivokurkiainen (medulla): Aivokurkiainen (medulla) sijaitsee juuri selkäytimen yläpuolella. Se sisältää pyramideiksi kutsuttuja rakenteita, jotka välittävät signaaleja aivoista selkäytimeen. Tämä stimuloi kehon luurankolihaksia, jotka ovat yleensä lihaksia, joilla luodaan liikettä. Välikarsina vastaanottaa myös tietoa selkäytimestä ja muista aivojen osista ja siirtää sen pikkuaivoihin.

Välikarsinan osat vastaanottavat tietoa myös makuhermoista, nielusta sekä rinta- ja vatsaontelosta. Näitä tietoja vastaanottavilla solurakenteilla on useita tehtäviä, kuten:

1. Säätää sydämen sykettä ja sitä, kuinka kovaa sydän pumppaa
2. Säätää verenpainetta
3. Säätää sitä, kuinka nopeaa ja voimakasta hengitys on

Vaivokudoksella on myös tärkeitä tehtäviä puhumisessa, nielemisessä, yskimisessä/aivastamisessa, oksentamisessa, hikoilemisessa, syljenerityksessä sekä kielen- ja pään liikkeissä.

Pons ja pikkuaivot: Pons on aivorungon etupuolella oleva pullistuma, kun taas pikkuaivot sijaitsevat aivorungon alapuolella. Pons siirtää tietoa aivoista pikkuaivoihin, ja se osallistuu myös nukkumiseen, kuuloon, tasapainoon, kasvojen tuntemiseen/ilmaisuun, hengitykseen ja nielemiseen. Pikkuaivoilla on tehtäviä lihasten koordinoinnissa, tunteissa ja kognitiivisissa prosesseissa, kuten arvostelukyvyssä.

Keskiaivot

Keskiaivot yhdistävät taka- ja etuaivot toisiinsa. Se jakautuu eri alueisiin:

• Cerebral peduncles
• Tegmentum
• Substantia nigra
• Central grey matter
• Tectum

.

• Medial lemniscus

Diencephalon

Diencephalon koostuu kahdesta osasta, joita kutsutaan talamukseksi ja hypotalamukseksi.

Thalamus: Talamuksella on tärkeä tehtävä tiedonsiirrossa aivopuoliskoille. Se puolestaan vastaanottaa tietoa aivojen alueilta. Myös kaikkialta kehosta lähetetään signaaleja talamukseen, joka ohjaa nämä tiedot aivoihin käsiteltäviksi.

Talamus on läheisessä yhteydessä tunteista ja muistista vastaavaan järjestelmään eli limbiseen järjestelmään. Myös silmien liikkeet, maku, haju, kuulo ja tasapaino ovat yhteydessä talamukseen.

Hypotalamus: Hypotalamus on autonomisen hermoston tärkein ohjauskeskus, joten sillä on tärkeä rooli kaikkien kehon järjestelmien moitteettoman toiminnan varmistamisessa. Se osallistuu myös hormonien vapautumiseen aivolisäkkeestä. Hypotalamus osallistuu moniin kehon toimintoihin, kuten seuraaviin:

1. Hormonien eritys
2. Autonomiset vaikutukset (toimii kehon ohjausjärjestelmänä)
3. Kehon lämpötilan sääteleminen
4. Ruoan ja veden saannin havaitseminen (saa tuntemaan itsensä nälkä tai jano)
5. Nukkuminen ja herääminen
6. Muisti
7. Käyttäytyminen ja käyttäytyminen

Aivopuoliskot

Aivopuoliskot koostuvat neljästä pääosasta:

1. Aivokuori
2. Basaalgangliot
3. Hippokampus
4. Amydala

Aivokuori: Aivokuori sijaitsee aivopuoliskojen pinnalla. Se on voimakkaasti poimuttunut ja poimuttunut. Tämän ansiosta suuri pinta-ala mahtuu kallon ahtaaseen tilaan. Aivokuori jakautuu neljään lohkoon, joita kutsutaan otsalohkoksi (etulohko), päälakilohkoksi (etu- ja takalohkojen välissä), takaraivolohkoksi (takalohko) ja ohimolohkoksi (sivulohkot).

Tyvitumakkeet (basaaligangliot): Tyvitumakkeet (basaaligangliot) ovat syvällä aivojen sisällä sijaitsevien solujen muodostamia kokoelmia, ja niillä on tärkeä rooli monissa korkeammissa aivotoiminnoissa. Yksi toiminto, jossa niillä on tärkeä osa, on liikkeiden hallinta.

Parkinsonin taudissa tyvitumakkeet ovat vaurioituneet. Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla esiintyy tämän seurauksena vapinaa ja liikkeiden hidastumista. Basaaligangliot vaikuttavat myös muihin käyttäytymisen osa-alueisiin, kuten kognitioon ja tunteisiin.

Hippokampus: Hippokampuksella on tärkeä rooli muistojen muodostumisessa. Se on myös osa limbistä järjestelmää, joka vaikuttaa ajatteluun ja mielialaan.

Amydala: Amydala koordinoi hormonien vapautumista ja autonomisen hermoston toimintaa. Se on myös osa limbistä järjestelmää, ja sillä on merkitystä tunteisiin.

Meningeaaliset kerrokset

Meningeaalisista kerroksista käytetään joskus nimitystä aivokalvot. Ne ovat kolme erillistä kerrosta, jotka ympäröivät aivoja ja selkäydintä. Niiden tehtävänä on lähinnä suojata aivoja ja kierrättää verta aivoihin ja aivoista. Nämä kolme kerrosta ovat:

1. Dura mater
2. Arachnoid mater
3. Pia mater

Dura mater: Dura mater on uloin aivokalvokerroksista. Se on paksuin kalvo. Aivopuoliskoja ja aivorunkoa ympäröivä dura mater koostuu itse asiassa kahdesta kerroksesta. Näistä kerroksista ulompi on kiinnittynyt kallon sisäpuolelle.

Arachnoid mater: Arachnoid mater on keskimmäinen aivokalvokerros. Se sijaitsee kovakalvon (dura mater) vieressä, mutta ei ole tiukasti sidoksissa siihen. Näiden kahden kerroksen välissä olevaa tilaa kutsutaan subduraalitilaksi. Verisuonen rikkoutuminen kovakalvossa voi aiheuttaa verenvuotoa ja verihyytymän muodostumisen tähän subduraalitilaan, jolloin syntyy subduraalihematooma. Tämä on vaarallista, koska verihyytymä voi työntää araknoidaali- ja dura-kerrokset erilleen ja puristaa aivokudoksia.

Pia mater: Pia mater on sisin aivokalvokerros, joka on kiinni aivoissa ja selkäytimessä. Se on herkkä kerros, ja sen erottaa araknoidaalisesta materista tila, jota kutsutaan subaraknoidaaliseksi tilaksi. Tila on täynnä aivo-selkäydinnestettä (CSF), ja se sisältää keskushermoston pintaa peittävät suonet ja valtimot.

Aivo-selkäydinneste (CSF)

Aivo-selkäydinneste (CSF) kylpee aivojen sisäpuolella keskushermostossa sijaitsevan onteloverkoston kautta, jota kutsutaan kammiojärjestelmäksi. CSF:llä on seuraavat tehtävät:

1. Avastus. Aivot eivät uppoa eivätkä kellu CSF:ssä, vaan ne pysyvät siinä leijumassa, koska näiden kahden komponentin tiheydet ovat hyvin samankaltaiset. Tämän ansiosta aivot voivat kasvaa saavutettavaan kokoon ilman, että niiden oma paino haittaa niitä. Jos aivojen annettaisiin levätä kallon pohjalla, sen oman painon aiheuttama paine tappaisi hermokudoksen.
2. Suojaus. CSF suojaa aivoja iskeytymästä kallon sisäpuolelle, kun päätä tönäistään. Tällä suojalla on kuitenkin rajansa, sillä voimakas tärähdys voi silti johtaa siihen, että aivot vahingoittuvat iskeytymällä tai leikkautumalla kallon lattiaa vasten.
3. Kemiallinen vakaus. CSF päätyy imeytymään verenkiertoon. Tämä tarjoaa keinon poistaa jätteitä keskushermostosta ja mahdollistaa myös sen optimaalisen kemiallisen ympäristön ylläpitämisen. Pienet muutokset sen koostumuksessa voivat aiheuttaa hermoston toimintahäiriöitä. Jos CSF on esimerkiksi liian emäksistä (ei tarpeeksi hapanta), se voi johtaa huimaukseen ja pyörtymiseen.

Miten keskushermosto kehittyy?

Ihmisalkio koostuu kolmesta tärkeimmästä solukerroksesta, jotka tunnetaan nimillä ektodermi, mesodermi ja endodermi. Keskushermosto kehittyy ektodermin erikoistuneesta alueesta, jota kutsutaan hermolevyksi. Prosessia, jossa hermolevy alkaa muodostaa hermostoa, kutsutaan neuraaliseksi induktioksi.

Hermolevy sijaitsee alkion keskiviivalla. Keskiviivaan muodostuu syvennys, joka syvenee hermolevyä pitkin muodostaen uran, joka tunnetaan nimellä neuraaliura. Tämän jälkeen ura sulkeutuu muodostaen onton putken, jota kutsutaan hermostoputkeksi. Kaikki keskushermoston tärkeimmät osat, kuten selkäydin ja aivorunko, ovat tällöin olemassa.

Mitä keskushermostolle tapahtuu ikääntyessä?

Hermoston toiminta muuttuu lapsuudesta vanhuuteen saavuttaen huippukehityksensä noin 30-vuotiaana. Aivojen toiminnan eri osa-alueet vaikuttavat yleensä eri ikäkausina. Esimerkiksi sanavarasto ja sanojen käyttö alkavat vähentyä noin 70 vuoden iässä, kun taas kyky käsitellä tietoa voi säilyä 80-vuotiaaksi asti, jos neurologisia häiriöitä ei ole.

Vanhetessa hermosolujen kokonaismäärä alkaa vähentyä. Aivot painavat yleensä 56 % vähemmän 75-vuotiaana kuin 30-vuotiaana, mikä johtuu tästä aivosolujen vähenemisestä. Aivojen yleinen toiminta hidastuu myös useiden tekijöiden vuoksi. Näitä ovat muun muassa tehottomammat synapsit ja hermosolujen välisen sähköisten signaalien siirron hidastuminen.

Henkisen ja fyysisen aktiivisuuden harrastaminen (eli liikunta) voi auttaa hidastamaan aivojen toiminnan heikkenemistä erityisesti muistin alueella. Sitä vastoin kahden tai useamman tavallisen alkoholijuoman nauttiminen päivässä voi nopeuttaa aivotoiminnan heikkenemistä.

Aivan kaikki keskushermoston toiminnot eivät kuitenkaan vaikuta samalla tavalla vanhuuteen. Vaikka motorisen koordinaation, älyllisen toiminnan ja lyhytaikaisen muistin kaltaiset taidot heikkenevät, kielelliset taidot ja pitkäkestoinen muisti voivat säilyä, jos neurologista patologiaa ei ole. Iäkkäät ihmiset muistavat usein paremmin kaukaiseen menneisyyteen liittyviä asioita kuin lähiajan tapahtumia.

Miten äidin tekijät vaikuttavat aivojen kehitykseen raskauden aikana?

Alkoholi

Sikiön alkoholioireyhtymä (FAS, Fetal alcohol syndrome) ja muut synnynnäiset poikkeavuudet liittyvät usein alkoholialtistukseen. FAS on yksi yleisimmistä syistä ei-geneettiseen kehitysvammaisuuteen. FAS:n piirteitä ovat mm:

• Kasvojen poikkeavuudet, mukaan lukien pienet silmäaukot, litteät poskiluut, painunut nenäsilta ja alikehittynyt ura nenän ja ylähuulen välissä
• Kasvun hidastuminen, mikä johtaa pieneen syntymäpainoon
• Aivohäiriöt, jotka vaihtelevat keskivaikeista oppimisvaikeuksista vaikeaan henkiseen jälkeenjääneisyyteen
• Näkö- ja kuulohäiriöt

Ei ole olemassa mitään ”turvallista” määrää alkoholia, jota raskaana oleva nainen voisi käyttää ilman sikiölle aiheutuvaa riskiä. On erittäin suositeltavaa, että raskaana olevat naiset eivät käytä lainkaan alkoholia.

Huumeet

Heroin ja metadoni: Heroiinia ja sen korviketta, metadonia, käytetään usein yhdessä muiden myrkkyjen, kuten kokaiinin, alkoholin tai tupakan kanssa. Näiden huumeiden tarkkaa vaikutusta kehittyviin aivoihin ei ole hyvin tutkittu. Laboratoriotutkimukset viittaavat kuitenkin siihen, että ne voivat vaikuttaa suuresti aivojen kehitykseen ja aiheuttaa muutoksia aivosoluissa laboratorio-olosuhteissa.

Kokaiini: Kuten useimmat muutkin myrkyt, kokaiini liittyy lisääntyneeseen ennenaikaisuuden ja kohdunsisäisen kasvun hidastumisen riskiin. Kokaiinialtistus kehityksen aikana on yhdistetty mikrokefaliaan, aivojen epämuodostumiin ja useisiin muihin aivovikoihin. Syntymän jälkeen kokaiinin vaikutuksia voivat olla unihäiriöt, ruokintavaikeudet ja epileptiset kohtaukset. Nämä oireet häviävät yleensä ensimmäisen elinvuoden aikana.

Joskin sikiöaikana kokaiinille altistuneille lapsille kehittyy kuitenkin pitkäaikaisia neurologisia vaikeuksia. Heidän älykkyysosamääränsä on yleensä normaalin rajoissa, mutta heillä saattaa usein olla keskittymisvaikeuksia, he tulevat helposti hajamielisiksi ja käyttäytyvät aggressiivisesti tai impulsiivisesti. Heillä on myös kohonnut riski sairastua ahdistuneisuus- tai masennushäiriöihin.

Kofeiini: Kofeiini hajoaa nopeammin raskauden aikana, ja jotkut eläinkokeet viittaavat siihen, että kofeiini keskittyy kehittyviin aivoihin. Kofeiini itsessään, kun sitä käytetään pieniä tai kohtalaisia määriä, ei näytä suuresti lisäävän sikiön epämuodostumien riskiä.

Tupakointi: Äidin tupakointi on merkittävä riskitekijä äkilliselle lapsikuolemalle (SIDS). Se on myös yhteydessä lisääntyneeseen kasvun hidastumisen ja käytöshäiriön (psykiatrinen häiriö) riskiin. Kaksi tupakansavussa esiintyvää epäpuhtautta, hiilimonoksidi ja nikotiini, vaikuttavat sikiön aivoihin vaikuttamalla suoraan niihin tai aiheuttamalla hapensaannin puutetta.

Äidin diabetes

Äidin diabetes voi olla tyypin I, tyypin II tai raskausdiabetes. Kaikki kolme lisäävät sikiön aivojen epämuodostumien riskiä. Ne voidaan kuitenkin ehkäistä noudattamalla raskaana oleville diabeetikoille suunniteltua erityisohjelmaa, jolla heidän tilansa pidetään hallinnassa. Potilaiden lääkärit neuvovat yleensä diabeetikkoja raskaana olevia naisia näissä ohjelmissa.

1. Gressens P, Mesples B, Sahir N, Marret S, Sola A. Environmental factors and disturbances of brain development. Semin Neonatol 2001; 6:185-194.
2. Martin JH. Neuroanatomia – Teksti ja atlas. Appletone & Lange: Connecticut; 1989.
3. Saladin KS. Anatomia ja fysiologia – muodon ja toiminnan yhtenäisyys. 3rd ed. New York: McGraw-Hill; 2004.
4. Sherwood LS. Ihmisen fysiologia – soluista järjestelmiin. 5. painos, Belmont: Brooks/Cole – Thomson Learning; 2004.
5. Goldman SA. Ikääntymisen vaikutukset. Merck 2007 ; Saatavana osoitteesta: http://www.merck.com/mmhe/sec06/ch076/ch076e.html