Biologija mozga
Sadržaj Prvi dio
Biologija mozga • Što je u vašoj glavi? • Evolucija mozga: od reptila do čovjeka • Režnjevi mozga i njihove specijalizirane funkcije • Dvije moždane polutke • Stimulatori moždanih stanica • Zanimljive činjenice o mozgu • Pet osjetila
5 9 15 18 25 28 31
1 BrainSnack®
De BrainSnack® -slagalice prepoznat ćete po sivoj vrpci s olovkom. Stupanj težine zadataka objašnjen je na stranici 38. Rješenja ćete naći od stranice 72.
Drugi dio Igre • Pravila igre • Igre • Sva rješenja
38 40 72
LINK: To be, or not to be: that is the question („Biti ili ne biti, pitanje je sad...“): William Shakespeare (Hamlet 3/1) 3
Siva moždana tvar Bijela moždana tvar
Vidni živac
Srednji mozak
Moždano deblo Cerebelum
Projektom “The Visible Human Project” (VHP) trodimenzionalna slika ljudskog tijela snimljenog do najmanjih detalja pohranjena je u vizualnu bazu podataka. U tu je svrhu muško tijelo “podijeljeno” u virtualne dijelove od jednog milimetra koji su snimljeni računalnom tomografijom (CT) i magnetskom rezonancijom (MRI) (vidi četiri snimke gore).
Biologija mozga
Što je u vašoj glavi? Mozak je vaš najkompleksniji i najsnažniji organ. Zbog njegove složenosti i slojevitosti znanost još nije uspjela proniknuti u sve njegove aspekte. Posljednjih dvadesetak godina, međutim, dobivena su mnoga nova saznanja o mozgu. Radi boljeg uvida u ta otkrića važno je znati razlikovati raznovrsna područja koja se kriju ispod oklopa lubanje. Neizostavna je i slika o unutrašnjoj organizaciji živčanih stanica i njihovoj povezanosti s osjetilima. Ispod koštane kacige smješteni su stražnji, srednji i prednji mozak. Po tome se ne razlikujete od prvih primitivnih riba. Međutim, tijekom evolucije dominantan postaje prednji mozak, a prije svega moždana kora. To je omogućilo da se preko moždane kore obrađuje više informacija koje dolaze iz osjetila i istodobno nastajanje svijesti. Budući da u određenom trenutku više nije bilo mjesta u glavi, ekspandirajući, prednji mozak počeo se razvijati preko svojih drugih dijelova. Tako nastaje vanjski sloj mozga - korteks ili moždana kora, naborane površine poput orahove ljuske. Cijeli mozak teži između 1 i 1,5 kilograma i ima volumen od 1,6 litara. Težina mozga nije proporcionalna INTELIGENCIJI
kit ulješura slon dupin konj krava orangutan
7800 g 4780 g 1550 g 530 g 450 g 370 g
lav svinja ovca pas mačka zlatna ribica
240 g 180 g 140 g 70 g 30 g 0,1 g 5
MOZGALICE
1 BrainSnack® kviz o evoluciji 1. Prvi je život nastao prije 3,8 milijardi godina, no tek prije milijardu godina evolutivni razvoj dobiva pravi zamah. Poredajte sljedeće oblike života prema njihovu kronološkom razvoju: amfibije, reptili, ribe i sisavci.
-500 milijuna godina -400 milijuna godina -300 milijuna godina -200 milijuna godina
2. Godine 1856. arheolozi su u njemačkom Neandertalu pronašli ljudske ostatke. Prema ovoj dolini nazvani neandertalci raselili su se u razdoblju od prije 150 tisuća do 28 tisuća godina po Europi, Srednjem istoku i srednjoj Aziji. Zaokružite tri polja koja se odnose na neandertalce. 1. Njihov mozak bio je veći od mozga suvremenog čovjeka. 2. Preselio se u sjevernu Ameriku. 3. Rabio je tkanu tkaninu. 4. Živio je tijekom posljednjeg ledenog doba. 5. Predak je današnjeg čovjeka. 6. Nije jeo meso. 7. Bavio se zemljoradnjom. 8. Pokapao je svoje sunarodnjake. 3. Einstein je umro u snu 18. travnja 1955. Bio je osnivač opće teorije relativnosti. Ovdje su neki od njegovih aforizama. “Bog se ne kocka”, “S logikom ćeš doći od točke A do točke B, s imaginacijom ćeš stići svakamo”, „Traganje za istinom vrednije je od spoznaje istine” i “Mašta je važnija od znanja, jer je znanje ograničeno”. Što predstavlja c u njegovoj najpoznatijoj formuli E= mc²? 1. Silu teže 2. Brzinu svjetlosti 3. Električni naboj
6
Biologija mozga
Mozak je kao i sam čovjek proizvod duge evolucije. To se prepoznaje i po popularnim nazivima dijelova mozga. Tako govorimo o reptilskom mozgu koji je u evolutivnom smislu najstariji dio i nalazi se duboko u jezgri našeg mozga. Reptilski mozak, koji se naziva i prvim mozgom, u slučaju opasnosti alarmira naše tijelo i igra važnu ulogu kada je riječ o emocijama. Odmah zatim ostatak našeg mozga na osnovi prijašnjih iskustava traži način primjerene reakcije na situaciju. Iako su različita područja u mozgu odgovorna za različite funkcije, te strukture ne djeluju izolirano. Mozak je poput orkestra uz nastup različitih solista u prvom planu. Dogodi li se, međutim, da je solist spriječen nastupati, orkestar će biti u stanju izvesti i njegovu partituru.
2 BrainSnack®
I ovdje je riječ o dominantama kao i u teoriji evolucije. Koja ličinka (A-C) dolazi umjesto upitnika?
7
Cerebrum (veliki mozak)
Cortex (moždana kora)
Corpus callosum (moždano deblo)
Talamus Hipofiza Hipotalamus Srednji mozak Moždano deblo
Pons (most) Medula
Leđna moždina
Masno otisnute riječi u poglavlju “Evolucija mozga” mogu se pronaći na gornjoj ilustraciji
8
Cerebellum (mali mozak)
Biologija mozga
Evolucija mozga: od reptila do čovjeka Kada je jednostanični život evoluirao u bića sa specijaliziranim stanicama, nastala je potreba za koordinacijom svih dijelova kao jedne cjeline. U početku su se formirale živčane stanice ili neuroni koje su električnim signalima slale podražaje drugim stanicama. Ove snažne živčane stanice bile su prethodnici leđne moždine. Zatim su se razvila osjetila koja su unaprijedila obradu signala. Istodobno, ispred primitivne leđne moždine nastaju zadebljanja rastom broja neurona, što je omogućilo kompleksnije i efikasnije ponašanje. Zadebljanja su jedan za drugim stvarala stražnji, srednji i napokon prednji mozak. Prednji mozak je s medulom oblongatom primitivnim ribama služio za obradu informacija koje su dobivale leđnom moždinom. One su upravljale udovima i regulirale napetost mišića. Medula, smještena u donjem dijelu moždanog debla, ima i kod čovjeka ulogu kontrole motorike i držanja tijela te reguliranja napetosti mišića. Preko ponsa ili mosta koji izbija na meduli živčani se signali šalju u poput šake veliki cerebellum (mali mozak) koji surađuje pri izvođenju koordiniranih pokreta. Vaša je medula u evolutivnom smislu stari zaostatak, ali je valja čuvati da se ne ošteti. Naime, ona sadržava jezgre (nuclei) koje reguliraju osnovne funkcije kao što su disanje, krvni tlak, rad srca te pokrete gutanja i govora. Kroz medulu prolazi i retikularni sustav za aktiviranje, koji je dio većeg sustava zaduženog da vas održava budnima i pri svijesti. 9
Moždane stanice znaju koliko je sati
Ne prisluškivati svoj biološki sat može imati neugodne posljedice. Mnoge se ljudske pogreške, primjerice, događaju na izmaku noći, što znači u trenutku kada biste prema vašem biološkom satu u normalnim okolnostima duboko spavali. A to što ste noćni čovjek nije vaša krivnja, nego genska predodređenost. Kod nekih biološki sat broji više od 24 sata, pa je njima, na primjer, ponoć u dva sata noću. Na sreću, dnevni se ritam ostvaruje zahvaljujući očima koje opažaju ili ne opažaju svjetlo.
15
16
17 18 19
20
21
14
22
13
23
12
00
11
01
10
02 09
03 08
06.30 h Porast krvnog tlaka 07.30 h Z austavljanje proizvodnje melatonina 08.30 h Aktiviranje olakšanja 10.00 h Najveća budnost 14.30 h Najveća koordinacija 15.30 h Najbrže vrijeme reakcije 17.00 h Najjača snaga mišića 18.30 h Najviši krvni tlak 19.00 h Najviša temperatura tijela
07 06 05
04
21.00 h Početak proizvodnje melatonina 22.30 h Rem olakšanje 02.00 h Najdublji san 04.30 h Najniža temperatura tijela Melatonin, hormon koji proizvodi tijelo, sadrži tvar koja uspavljuje, a koju danas mnogi ljudi uzimaju kao lijek za dobar san.
Biologija mozga
Jet lag i kako ga spriječiti? Najvažnije je spriječiti manjak sna. Pokušajte tijekom leta što više drijemati. Uvažavanje odlaska na spavanje i uzimanje obroka po lokalnom vremenu može olakšati prilagodbu. Ako je moguće, rezervirajte let kojim ćete na odredište stići u predvečerje. Na ovaj ćete način dobiti još malo vremena za izviđanje hotela prije odlaska na spavanje. Druga je mogućnost da prije polaska pokušate postupno svoj ritam odlaska na spavanje i buđenja pomicati prema ciklusu dana i noći svog mjesta odredišta. Oštećenja medule mogu poremetiti san i prouzročiti komu. Srodnu funkciju obavlja mali hipotalamus, najvažniji centar reguliranja autonomnog živčanog sustava koji je također smješten duboko u vašem mozgu. Hipotalamus je uključen i u navedene autonomne funkcije tijela te istodobno djeluje kao unutarnji sat koji vas noću čini pospanima, a danju budnima. Kod prvih bića s leđnom moždinom i lubanjom, dakle kod riba, srednji je mozak prije svega služio za obradu optičkih informacija. Informacije mirisa obrađuju se u riba također u prednjem mozgu. Težište upravljanja zasigurno je bilo u stražnjem mozgu. Talamus i hipotalamus, koji nazivamo i međumozak, preuzeo je velikm dijelom zadatak srednjeg mozga u području obrade vidnih informacija. Poslije je preuzeo i obradu slušnih informacija. Uz to je cerebellum (mali mozak) izgubio svoju ekskluzivnu ulogu za sustav 11
MOZGALICE
3 BrainSnack® Koja stanična jezgra (1-6) pripada stanici sa znakom upitnika?
kretanja. Cerebellum (mali mozak) još igra ulogu pri prvoj obradi informacija koje dolaze iz sustava za kretanje, ali ih zatim prosljeđuje talamusu na daljnju obradu. Talamus se razvio u neku vrstu međupostaje ili pomoćnog odašiljača informacije u snažni cerebrum (veliki mozak). Na ovom putu osjetilna informacija, osim mirisa, dospijeva u korteks (moždanu koru). Time čovjek postaje svjestan onoga što vidi, osjeća i čuje i može razviti svijest. Cerebrum (veliki mozak) sastoji se od dvije jasne polutke, a svaka je podijeljena u četiri režnja. Čeoni režanj je napredovao do glavnog 12
Biologija mozga
4 BrainSnack® Zbog vala provala hormoni stresa stanovnika u susjedstvu već su neko vrijeme na kušnji. Od šest osumnjičenih, pronađen je dio otiska prsta lopova. Koji dio (1-6) savršeno odgovara mjestu na kojem se nalazi upitnik, što će reći počinitelju?
direktora mozga koji može nadzirati posljedice našeg načina ponašanja. No u jezgri našega mozga još je smještena struktura koja podsvjesno funkcionira i regulira naše instinktivne reakcije, refleks borbe ili bijega, proizvodnju hormona, temperaturu, razmnožavanje, disanje i srčani ritam. Ugledate li iznenada psa koji vam se približava velikom brzinom, najprije će reagirati vaš reptilski mozak aktiviran hormonima stresa. Počet ćete ubrzano disati, srce će vam snažno lupati, a ruke će se ovlažiti. Kad ova informacija stigne do korteksa (moždane kore) tako da situaciju možete svjesno procijeniti, vjerojatno će se smanjiti djelovanje sustava straha i vi ćete se smiriti. Uostalom možda se u blizini već pojavio i vlasnik psa. Duboko smo u našem mozgu još pomalo riba ili reptil. 13
Pogled straga
Pogled iz profila
Pogled sprijeda
Pogled odozdo
Čeoni režanj Okcipitelni (zatiljni) režanj Temporalni (sljepoočni) režanj Parijetalni (tjemeni) režanj
Boja uz tekst odgovara boji režnja.
14
Presjek
Biologija mozga
Režnjevi mozga i njihove specijalizirane funkcije Dosad je bilo riječi o moždanom deblu s medulom, ponsom (mostom), o srednjem mozgu i o talamusu, hipotalamusu i cerebellumu. Najvažnija struktura mozga u čovjeka koja ga čini svjesnom individuom jest njegov veliki mozak ili cerebrum. Kada biste mogli zaviriti ispod lubanje, vidjeli biste naboranu površinu moždane kore u šest slojeva koja je podijeljena u dvije polovice ili hemisfere. Na svakoj hemisferi uočili biste četiri režnja: čeoni, sljepoočni, tjemeni i zatiljni režanj.
Čeoni režanj
Kao što samo ime daje naslutiti, čeoni se režanj nalazi na prednjoj strani mozga. Ovaj režanj sadrži različite funkcionalne dijelove. Primarni motorički korteks koordinira pokrete. Premotorički i suplementarni motorički korteks odgovoran je za motoričke vještine te specifičan slijed radnji i ponašanja. Pokreti su jedno, ali od čovjeka se očekuje da se i odgovorno ponaša. Vaš čeoni korteks, koji smo prije nazvali glavnim direktorom mozga, često se naziva i civilizacijskim organom. Zahvaljujući čeonom korteksu, u stanju ste kontrolirati impulse, planirati, rješavati probleme i biti socijalno biće.
Zatiljni režanj
U drugim su režnjevima primarna osjetilna područja u kojima se obrađuju senzorske informacije. Vidna informacija šalje se u zatiljni režanj, informacija osjeta u tjemeni, a područje za sluh nalazi se u sljepoočnom režnju. Ova primarna područja osjetila nisu izolirani otoci. Povezani su međusobno kao i s drugim područjima mozga. 15
MOZGALICE
Sljepoočni režanj
Sljepoočni režanj nije samo važan za govor i glazbu (zvuk). Ovaj najdonji dio, projekcijski asocijacijski korteks, čini se da ima veze i s opažanjem lica te prepoznavanjem objekata. Hipokampusi koji su smješteni u najdubljim djelovima sljepoočnog režnja i doista imaju oblik morskog konjića obrađuju prostorne informacije.
Tjemeni režanj
Tjemeni režanj osim svoje glavne funkcije – obrade taktilnih informacija – ima i funkciju integriranja različith vrsta osjetilne 5 BrainSnack® Koja slika (A-E) ne pripada ovom nizu?
16
Biologija mozga
informacije. Time on indirektno ulazi na teren zatiljnog režnja, iza njega koji je specijaliziran za vidnu informaciju, među ostalim i za raspoznavanje boje.
Što se DOGODILO / Iz života glazbenog mozga... Martha Curtis bila je već u mladosti glazbeni talent. Ta je hvaljena koncertna violinistica 1990. doživjela teški epileptički napadaj na pozornici. Desni sljepoočni režanj zapljusnuo je njezin mozak konstantnim valom elektriciteta. Nakon što je uzrok operativno odstranjen, Curtis se probudila u tjeskobi. Premda je dio odstranjenog sljepoočnog režnja bio povezan s pamćenjem za interpretaciju glazbe, činilo se da unatoč tomu može iz glave svirati najteža djela. Nakon ponovnih epileptičkih napadaja kirurzi su odstranili i hipokampus te dio amigdalnog kompleksa, dijelove koji imaju ulogu u formiranju pamćenja i emocija. I tada njezino glazbeno umijeće nije bilo načeto, ali su se napadaji iznova vraćali. Nakon treće operacije preostala je samo polovica sljepoočnog režnja. Na sreću, napadaji su od tada prestali, a Curtis je i dalje bila izvrsna violinistica. Pretpostavlja se da je njezin desni sljepoočni režanj bio oštećen u ranom djetinjstvu te su drugi dijelovi mozga preuzeli njegove funkcije. Ovo je primjer plastičnosti mozga. Više informacija na: www.marthacurtis.com/bio.htm 17
MOZGALICE
Dvije moždane polutke Vaše dvije moždane polutke funkcionalno nisu posve iste. Stoga moraju međusobno komunicirati. To im omogućuje corpus callusum (žuljevito tijelo), debeli snop živčanih vlakana koji povezuje dvije polutke. Na taj način mozak dobiva informaciju iz obje polutke na istoj valnoj dužini i može koherentno djelovati. Ako imate teškoća s povezivanjem obiju moždanih polutki, postoji mogućnost da jedna ruka ne zna što radi druga ili da jednom rukom morate držati drugu 6 BrainSnack® / Pozabavite se svojom lijevom moždanom polutkom 100% čistoga burgundskoga grožđanog soka, proizvedenog od mesa grožđa, sastoji se od vode, šećera, tanina, kiseline, celuloze i minerala u odozdo prema dolje navedenim postocima. Koji je postotak pogrešan? Ovu slagalicu možete riješiti znanjem i logikom.
18
Biologija mozga
koja se ponaša svojevoljno kao u filmu Dr. Strangelove (Peter Sellers) Stanleya Kubricka. U tom posebnom slučaju govorimo o sindromu ekstremiteta. Svaka moždana polutka kontrolira pokrete mišića suprotne strane tijela. Ako desnom nogom stanete na loptu, pokretom će upravljati vaša lijeva polutka mozga. Želite li lijevom rukom zatvoriti vrata svog automobila, desna vam polutka mora dobro funkcionirati. Iz istraživanja koje je proveo Robert Sperry o moždanoj kori (Nobelova nagrada 1981.) poznato nam je da su u moždanim polutkama raspoređene važne funkcije mozga. Sperry je konstatirao da se desna polutka 7 BrainSnack® / Pozabavite se svojom desnom polutkom Koja kocka (1-4) odgovara praznom uglu?
19
MOZGALICE
Lijeva polutka je LOGIČNA Logika Brojevi Riječi Redoslijed Linearnost Detalj Racionalnost Analiza Ozbiljnost Serijalno
Desna polutka je emocionalna Mašta Slike Ritam Boja Prostornost Asocijacije Intuicija Sinteza Humor Paralelno
8 BrainSnack® / Z abavite svoju lijevu moždanu polutku Koje slovo nije podvučeno?
20
Biologija mozga
specijalizirala za ritam, prostornu orijentaciju, likove (sklonost traženju uzorka i njihovo kompletiranje), moć predodžbe, maštanje, projekciju boje i dimenzije. Lijeva hemisfera je nasuprot tomu dominantna u području vokabulara, logike, brojeva, redoslijeda, linearnosti i analize. Neobično je i to što je desna polovica mozga emocionalno labilnija od lijeve. Pacijenti koji su imali izljev krvi u lijevu polovicu mozga većinom su zabrinuti i pesimistično gledaju na svoj oporavak. Sklonost pesimizmu desne polutke u tom je slučaju premoćna. Međutim, kod moždanog udara u desnoj polovici veća je šansa da ta osoba život promatra vedro. 9 BrainSnack® / Z abavite svoju desnu polovicu mozga Koja karta nedostaje na mjestu gdje se nalazi upitnik?
21