 |
Dessa skräckinjagande statyetter är så kallade homunculi. Ordet homunculus betyder egentligen "liten människa", men har inom hjärnfysiologin en speciell betydelse. Statyetterna visar bland annat oerhört tydligt händernas fantastiska betydelse som redskap för oss människor.
Till vänster se vi en så kallad somatosensorisk homunculus. I den återspeglar kroppsdelarnas storlek den "karta" över hudkostymen som finns i storhjärnsbarken. Ju större en kroppsdel är hos statyetten, desto större yta förfogar den över i barkens karta. Detta innebär i sin tur att statyettens stora kroppdelar har ett mycket bättre känselsinne än de små.
Till höger ser vi en motorisk homunculus. I den återspeglar kroppdelarna hur pass finstämt skelettmusklerna kan styra dem. Större kroppsdelar hos statyetten kan styras med större precision. Courtesy of the Museum of Natural History, London, and Dr. Joe Kiff under this CC License. |
|
Vi inbillar oss gärna att vi med våra sinnen upplever en korrekt, objektiv bild av omvärlden. Men detta är mycket långt från sanningen. Vissa sinnesintryck förstärks, andra förändras och åter andra filtreras helt bort. Detta sker när vi behandlar sinnesintrycken. Hur kan vi ändå klara oss?
Sinnesintryck, stimuli, behandlas först av mottagare, receptorer, som tar emot dem, och sedan av komplicerade mekanismer i det centrala nervsystemet. Därvid förvrängs vår uppfattning av omvärlden, men den blir inte ofunktionell. Under miljontals år har evolutionen format och anpassat sinnena. Detta har lett till att vi fungerar bättre. Vår medvetna och undermedvetna upplevelse av vår omvärld är förvrängd, men detta gör att vi fungerar bättre i den miljö vi lever i. Ett roligt exempel på detta hittar vi hos grodor. I grodornas näthinna finns nervceller, som starkt reagerar på ett mycket speciellt stimulus: ett mörkt litet förmål som rör sig mot en ljus bakgrund. Dessa celler kallas "flugdetektorer". Sannolikt är grodornas världsbild starkt förvrängd till förmån för flugor. Vi människor har säkerligen många motsvarigheter till "flugdetektorer", som vi inte är medvetna om. I fortsättningen ska jag berätta om några allmänna principer för hur sinnena fungerar med känseln som exempel.
Känseln är ett viktigt sinne. Utan det skulle vi inte kunna använda våra händer med den fantastiska noggrannhet som vi är kapabla till. Utan smärta skulle vi lätt drabbas av svåra skador. Känselsinnet är emellertid inte lika väl utvecklat i alla kroppsdelar. Det är i stället evolutionärt anpassat så att vi fungerar bra. Fantastiskt nog kan det också under livets gång anpassa sig till de aktiviteter vi utför med olika kroppsdelar. Det kan med andra ord tränas. Texten fortsätter under bilden.
 |
Platons grotta, ett tankeexperiment ur dialogen "Staten" av den gamle grekiske filosofen Platon (427-347 före vår tideräkning). Platons filosofi var metafysisk och idealistisk och återspeglar naturligvis inte nutidens bild av omvärlden. Men en aspekt överensstämmer med modern biologi: vår bild av världen är förvrängd. De fängslade människorna till vänster ser enligt Platon inte den verkliga världen. Den representeras av de föremål som damerna sticker upp ovanför muren. Fångarna ser i stället de förvrängda skuggorna som kastas på väggen framför dem, skapade av elden.
I övrigt skiljer sig Platons filosofi i hög grad från modern naturvetenskap. Han ansåg att den verkliga världen, idévärlden, var ett ideal, överlägset de skuggor som fångarna ser. I själva verket är den värld vi upplever med våra sinnen ur vår egen synpunkt bättre än verkligheten, eftersom den underlättar vår samverkan med vår miljö. Platon ansåg också att kunskap om den verkliga världen kunde nås, inte via sinnena, utan bara genom tanken, intellektet. Detta är omöjligt. Däremot kan vi med hjälp av vetenskapliga experiment utröna hur verkligheten förvrängs av våra sinnen. Courtesy of 4edges from Wikimedia Commons under this CC License. |
|
Känsel är flera sinnen
Känselsinnet är egentligen flera sinnen. Traditionellt brukar tala om känsel för smärta, tryck, lätt beröring, kyla och värme. Man kan lägga till känsel för vibrationer. Det finns mottagare, receptorer, för alla dessa förnimmelser. Dessa receptorer är, med några undantag, specifika för en enda typ av stimulus, till exempel tryck eller smärta. De är ändar av nervfibrer, som är belägna i läderhuden, rörelseapparaten och de flesta inälvor. En del nervändar är omgivna av celler som modifierar deras svar. I rörelseapparaten och inälvorna är det glest med receptorer. Detta gör det svårt att lokalisera känselstimuli i dessa kroppsdelar. I huden finns det tätare med receptorer, vilket möjliggör en mer specifik lokalisering av stimuli.
Här kommer vi främst behandla hudens känselsinne. Men först behandlar vi några känselsinnen, som ofta inte nämns i i samband med känsel.
Kittling och klåda är särskilda sinnen
Förutom de nämnda stimulustyperna har vi kittling och klåda, som utlöses av särskilda receptorer. Dessa receptorer finns bara i huden, något som vi ska vara glada för. Klåda i inälvor skulle vi ju inte kunna lindra genom att klia. Kittling är behaglig eller obehaglig, klåda obehaglig, smärta obehaglig till olidlig. Kittlingens evolutionära ursprung är möjligen att få oss till att vifta bort blodsugande, potentiellt sjukdomsöverförande, insekter.
Proprioception, ett sinne vi inte tänker på
Slutligen finns det en typ av känselstimuli som vi inte är direkt medvetna om, från receptorer som förmedlar så kallade proprioception. Dessa mekaniska receptorer finns i muskler, senor, ledband och ledkapslar och mäter bland annat uttänjning och muskelkraft. De ger oss en uppfattning om kroppsdelarnas läge i rummet. Vi är ju medvetna om armarnas och benens läge även när vi blundar. Hjärnskadade personer, som saknar proprioception, måste titta på armarna och benen för att veta var de finns. Proprioceptorerna hjälper oss också att styra musklernas kontraktion vid kroppsrörelser. Texten fortsätter under bilden.
 |
Den primära känselbarken (primära somatosensoriska kortex) i den vänstra halvan (hemsifären) av storhjärnan (cerebrum). De primära känselbarken är belägen längst fram i hjässloben, bakom centralfåran, som bildar gränsen mot pannloben. Det finns ett likadant område i högra hjärnhalvan. Den vänstra storhjärnhalvan tar emot sinnesinformation från höger kroppshalva, den högra från vänster kroppshalva. Läs om överkorsningar i centrala nervsystemet på en annan sida. Läs vidare i huvudtexten nedan.
Courtesy of the Database Center for Life Science under this CC License. |
|
Överföring till och inom det centrala nervsystemet
Från känselreceptorerna förmedlas sinnesinformationen som nervimpulser (aktionspotentaler) först i sensoriska nervfibrer till ryggmärgen eller hjärnstammen. Där överförs informationen via så kallade synapser till andra nervceller. Dessa nervcellers utåtledande utskott (axoner) löper uppåt och bildar synapser med celler i thalamus, en del av mellanhjärnan (diencephalon). På väg till thalamus leds de över till den andra kroppshalvan. Den vänstra hjärnhalvan tar därför emot sinnesinformation från höger kroppshalva, den högra från vänster kroppshalva.
Från thalamus utgår nervfibrer som bildar synapser i storhjärnans primära känselbark. Storhjärnans bark (kortex) är dess yttersta lager med så kallad grå substans. Barken innehåller tätt packade nervcellskroppar. Innanför barken finns vit substans, som får sin färg av nervcellsutskott (axoner) omgivna av fettämnen, så kallat myelin. Där finns ocskå några kärnor med grå substans, de så kallade basala ganglierna.
Från den primära känselbarken leds information till många andra hjärndelar. Denna information bidrar, tillsammans med information från andra sinnen, bland annat till att ge underlag för att styra kroppsrörelserna samt till att ge oss en god uppfattning om vår omgivning och den rådande situationen. Den bidrar också till att aktivera relevanta känslor, till exempel smärta, skräck och välbefinnande.
Kopplingschemat avgör hur vi lokaliserar och tolkar känselintryck
En mycket viktig princip är att både sinnesreceptorer och från dem utgående nervbanor till storhjärnan måste vara specifika. Detta specifika kopplingsschema innebär att information från en receptor av en viss typ på ett visst hudområde, till exempel en smärtreceptor, alltid ska överföras till samma ställe i den primära känselbarken. Annars kan vi inte veta vilken typ av stimulus, som vi utsatts för, och vilken del av kroppen som retats. Om man elektriskt stimulerar en viss receptor, till exempel en tryckreceptor, luras hjärnan till att tolka detta som tryck på det stimulerade hudområdet. Än en gång, det är kopplingsschemat som avgör upplevelsen. Det finns dock också ospecifika nervbanor, som förmedlar information från många sinnen. De påverkar bland annat vår uppmärksamhetsgrad.
Lokaliseringen av ett känselstimulus kan dessutom skärpas genom så kallad lateral inhibition. Detta innebär förenklat att signalen från en starkt retad receptor starkt hämmar signalerna från närliggande svagt retade receptorer, medan de svagt retade receptorerna bara svagt hämmar den starkt retade receptorn. Resultatet blir att skillnaden mellan den starkt retade och de svagt retade receporernas signalstyrka blir större. Den starkt retade receptorns signal tydligg–rs då.
Lateral inhibition kan f–rklaras med hj”lp av en liknelse. Antag att det finns ett enda högt träd i en skog av obetydligt kortare träd. Antag vidare att vÂrt synsinne f–rvr”nger bilden och g–r det h–ga tr”det nÂgot lite l”gre ”n det verkligen ”r och de lÂga tr”den v”ldigt mycket l”gre ”n de verkligen ”r. DÂ skulle vi h–jdskillnaden mellan tr”den uppfattas som st–rre ”n den verkligen ”r och vi skulle l”ttare kunna urskilja det h–ga tr”det.
Stimulus styrka kodas av nervimpulser
Styrkan på det stimulus, som en receptor utsätts för, måste översättas till nervsystemets språk. Detta innebär att ett starkare stimulus ger upphov till en högre frekvens av nervimpulser (aktionpotentialer) i den nervfiber, som receptorn ingår i, och sedan också i nervbanorna som leder till hjärnan. Ju starkare stimulus, desto fler nervimpulser per tidsenhet i nervfibrerna.
Ett annat sätt för hjärnan att mäta stimulusstyrka, förutom genom nervimpulsernas frekvens, är att summera signalerna från närliggande receptorer. Om receptorerna ligger nära varandra kommer därför fler receptorer aktiveras, så kallad rekrytering.
Allt vi upplever översätts till likadana nervimpulser
Ett filosofiskt mycket intressant faktum är följande. Alla sinnesstimuli vi utsätts för översätts till nervimpulser i nervfibrer (axoner). Hur kan vi då skilja mellan olika stimuli? För det första är det på grund av att de olika sinnesreceptorerna är specifika för och normalt bara regerar på en viss stimulustyp, till exempel ljus, ljud, doftämnen, smakämnen, mekanisk retning, kyla, värme eller smärta. För det andra är det på grund att kopplingsschemat är specifikt, vilket innebär att ljusstimuli leds till hjärnans syncentra, ljudstimuli till hjärnans hörselcentra och så vidare.
Det går dock att lura detta system om receptorer utsättes för extremt starka stimuli. Om vi får hårda slag på huvudet hör vi ljud och ser ljusfenomen. Detta påstås bero på att ögonens och öronens sinnesreceptorer aktiveras, om de utsätts för mycket starka stimuli. Det kan dock i stället vara effekter på hjärnan. Hur dessa upplevelser än uppkommer, så orsakas de av felaktiga, inadekvata, stimuli.Texten fortsätter under bilden.
 |
En sensorisk homunculus som visar var ytorna för de olika kroppsdelarna finns i den ena storhjärnshalvans primära känselbark. Ju större kroppsdelen är på figuren, desto större yta förfogar den över i barken. Notera att kroppsdelarnas barkytor hänger ihop på samma sätt som kroppsdelarna gör i kroppen. Undantaget är huvudets bark, som är inte belägen i anslutning till bålen. Notera också att barkytorna är sammanhängande, vilket innebär att de inte bara finns på barkens yttre yta, utan också i dess fåror. Courtesy of Anatomy & Physiology, Connexions Web site, under this CC License. |
|
Känseln är evolutionärt anpassad till våra behov
De hudområden som förfogar över en stor yta i känselbarken, är försedda med mycket tätt liggande känselreceptorer. Deras stora barkyta används till att behandla den mycket utförliga information, som barken mottar från dessa hudområden. Dessa hudområden har därför en mycket väl utvecklad känsel. Detta innebär att känseln där uppvisar en mycket stor upplösning. Man kan jämföra med en datorskärm, som ju har större optisk upplösning, om pixlarna ligger mycket tätt på den.
Förmodligen behandlar större barkområden också känselinformationen mera effektivt, så att vi får en klarare uppfattning om vad det är vi känner. Dessutom är de troligen också extra känsliga för stimulus styrka, till exempel genom den ovan nämnda rekryteringen av receptorer.
I människans sensoriska homunculus är framför allt huvudet och händerna gigantiska. Dessa kroppsdelar förfogar således över de största ytorna i den primära känselbarken och har därmed det bästa känselsinnet. Ett välutvecklar känselsinne för huvudet, särskilt läpparna och tungan, finns sannolikt hos alla däggdjur. Detta underlättar födointag och undersökning av omvärlden med nos och morrhår. Dessutom är däggdjurens ansikte, till skillnad från andra ryggradsdjurs, försett med så kallad mimisk muskulatur. Sådan muskulatur möjliggör kommunikation med ansiktsuttryck. Dessutom förbättrar de flesta däggdjur, dock ej människan, sin hörsel genom att med sina ansiktsmuskler vrida öronen mot ljudkällor. Läs dock om att vifta med öronen på en annan sida.
Den extremt välutvecklade känseln i händerna är däremot troligen unik för människan. Under vår evolution har händerna utvecklats till fantastiskt känsliga redskap. Denna egenskap är kanske lika viktig för oss som vår välutvecklade kognitiva förmåga ("intelligens"). Läs om människans hand på en annan sida.
Hjärnan anpassas till behovet under livets gång
Förr trodde man de sensoriska barkytorna för de olika kroppdelarna var fastlagda från födseln, Numera vet man att inte bara dessa områden, utan hela storhjärnan, kan anpassa sig till våra behov under loppet av vårt liv, särskilt hos barn och ungdomar, men även hos vuxna. Hjärnan kan alltså tränas, precis som rörelseapparaten. Hjärnan plasticitet är mycket större än man kund ana. Händernas barkområden är till exempel mycket större än normalt hos pianister som börjat träna i unga år. Detsamma gällde kanske de avlägsna förfäder till oss som lärde sig göra fantastiskt användbara stenredskap. Det mest extrema exemplet på hjärnans plasticitet är att man hos barn med mycket svår epilepsi kan operera bort hela hjärnbarken i den ena storhjärnshalvan med förvånande små effekter. Läs om hemisfärektomi på en annan sida.
Referenser
K. E. Barnett, S. M. Barman, S. Boitano, and H. L. Brooks: Ganong's review of medical physiology (23rd ed, McGraw-Hill Lange, 2010).
R.W. Hill, G.A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (4th ed, Sinauer, 2018 ).
Platon: Staten (Atlantis, 2017; översatt av Jan Stolpe).
G. J. Tortora and M. T. Nielsen: Principles of human anatomy (12th ed, Wiley, 2012).
E. P. Widmayer, H. Raff, and K. T. Strang: Vander's human physiology (12th ed, McGraw-Hill, 2011).
Till början på sidan
Till "Djurfakta"
|
