hjernen

Sentralnervesystemets oppgave er først og fremst å styre aktiviteten i organismens øvrige organer, noe som forutsetter pålitelig informasjon om organismens tilstand og om forholdene i omgivelsene omkring. På grunnlag av opplysningene fra ulike sanseorganer bestemmes organismens atferd på ethvert tidspunkt. Tidligere erfaringer, kunnskaper og kompliserte sosiale mønstre er ofte avgjørende for hvilken atferd som velges.

Hjernens funksjon kan inndeles i ulike delfunksjoner. Mange av strukturene krysser over til motsatt side, slik at for eksempel musklene på den ene siden av kroppen blir styrt fra hjernebarken på den motsatte siden. Ulike områder av hjernebarken er knyttet til bestemte funksjoner, mens andre deler ikke har like veldefinerte oppgaver. Hjernebarkens funksjon ble kartlagt fra 1930-tallet i forbindelse med hjerneoperasjoner, hvor reaksjoner på direkte elektrisk stimulering ble undersøkt. Dette ga grunnlag for å lage kart og illustrasjoner over de ulike barkområdenes funksjoner.

Nervesystemet er utstyrt med sanseorganer (reseptorer) som mottar ulike typer sanseinformasjon (stimuli). Sanseorganet omgjør sanseinformasjonen til nerveimpulser som raskt ledes til hjernen, hvor informasjonsbehandlingen foregår. Hjernen er på den måten et sensorisk mottakerorgan. Sanseinformasjon fra ulike sanseorganer går til ulike deler av hjernen. Deler av hjernebarken er spesielt involvert i tolkningen av signalene fra de ulike sanseorganene. Det finnes sanseorganer for berøring, smerte, temperatur, leddsans og vibrasjonssans.

I tillegg mottar hjernen sanseinformasjon for syn og hørsel.

Netthinnen i øynene består av tettliggende sanseceller (staver og tapper) som er følsomme for lyspåvirkninger. Sansecellene overfører sine signaler til flere lag med nerveceller som ligger dypere i netthinnen. Signalene fra netthinnen ledes til hjernen gjennom synsnerven (nervus opticus). Signalene fra øynene ender opp i et område helt bakerst i hjernen. Disse signalene danner grunnlaget for en bevisst opplevelse av synsinntrykkene og for styring av øynenes bevegelser slik at de rettes mot interessante gjenstander i synsfeltet.

Hørselsinntrykkene stammer fra sanseorganet i sneglehuset (cochlea) i det indre øret. Hver lille del av sanseorganet reagerer på toner i et begrenset, lite frekvensområde. Signalene formidles av nervefibrer i hørenerven (nervus cochlearis).

Nervesystemet kan frembringe viljestyrte reaksjoner, vanligvis som en respons på mottatt informasjon. En slik reaksjon består av nerveimpulser til muskler og ender med en muskelkontraksjon og bevegelse. Aktiviteten avhenger av balansen mellom stimulerende og hemmende signaler. Alle kroppsdelene er representert i den motoriske del av hjernebarken, og aktivering av cellene i et lite område fører til en bestemt bevegelse i et enkelt ledd. De områdene som er ansvarlige for finere tillærte bevegelser av spesielt fingre, lepper og tunge, dekker uforholdsmessig store områder av den motoriske barken, mens kropps- og benmuskulatur som vesentlig driver grovere bevegelser, opptar uforholdsmessig små områder.

Hjernen har også den overordnede kontrollen med våre indre organer. Det autonome nervesystemet kontrollerer aktiviteten i muskulatur som ikke er viljestyrt, som glatt muskulatur og hjertemuskulatur, samt kjertelceller. Det autonome nervesystemet inndeles i:

• Det parasympatiske nervesystemet, som ivaretar det daglige vedlikeholdsarbeidet
• Det sympatiske nervesystemet, som mobiliserer kroppens ressurser ved økt fysisk eller psykisk påkjenning.

Hjernens mest sammensatte oppgaver er det som kalles kognitive funksjoner eller de høyere funksjoner. Kognitive funksjoner går ut på å sammenholde opplysningene fra de ulike sanseorganene, og på det grunnlaget trekke opp mer langsiktige strategier for atferd, abstrakt tenkning og begrepsdannelse, språkfunksjoner og hukommelse. Når hjernen utfører kognitive oppgaver sender den nervesignaler mellom mange hjernedeler av gangen. Menneskets hjerne har en mye større evne til å utføre kognitive oppgaver enn andre dyrs hjerner.

Blant de kognitive funksjonene står språkfunksjonen i en særstilling. De aktuelle barkområdene for språk er hos de fleste mennesker plassert på den ene siden, og denne kalles den dominerende siden. Hos høyrehendte er nesten bestandig den venstre hjernehalvdelen dominerende. Dette er grunnen til at vi ofte finner et tap av språkfunksjoner (afasi) etter et venstresidig hjerneslag. Et tilsvarende høyresidig hjerneslag i den ikke-dominerende hjernehalvdel gir ikke afasi hos høyrehendte. Skade av et område i pannelappen, Brocas senter, gir ekspressiv afasi, et tap av evnen til å uttale ord og forme setninger, selv om språkforståelsen er intakt.

Skade av et område i temporallappen, Wernickes senter, gir impressiv afasi, ødeleggelse av evnen til å forstå språk.

Les mer om kognitive funksjoner.

Hos voksne veier hjernen 1,3–1,5 kilo, og består av omtrent 100 milliarder nerveceller. Fargen er gråhvit, og konsistensen er omtrent som gelé. Hjernen kan inndeles i ulike deler.

Hjernevev har liten mekanisk styrke, og er beskyttet av hodeskallen og ryggmargskanalen.

I tillegg er sentralnervesystemet fullstendig omgitt og beskyttet av tre bindevevshinner, hjernehinnene. Ytterst mot kraniet ligger den harde hjernehinnen (dura mater), som er tykk og glatt. Innerst, på selve hjerneoverflaten, ligger årehinnen (pia mater) som følger hjernens form og vindinger. Mellom disse ligger spindelvevshinnen (arachnoidea mater), som består av tynne tråder som sikrer en viss avstand mellom den ytre og den indre hinnen. Rommet mellom spindelvevshinnen og årehinnen (subaraknoidalrommet) står i forbindelse med ventrikkelsystemet og er fylt av cerebrospinalvæske. Hjernen og ryggmargen flyter delvis i væsken i subaraknoidalrommet og er derfor optimalt beskyttet mot mekaniske påkjenninger.

Inne i hjernen finnes symmetriske hulrom, som består av to bueformede sideventrikler, tredje ventrikkel (som bare er en smal spalte mellom de to hemisfærene), og fjerde ventrikkel baktil mot lillehjernen. Ventriklene er forbundet med hverandre via trange kanaler. I ventriklene finner vi et tottelignende kapillarnettverk (plexus choroideus) som trer inn fra årehinnen og som produserer en vannaktig væske gjennom ultrafiltrering av blodet, omtrent 500 milliliter per døgn. Denne væsken kalles cerebrospinalvæske, og ledes ut fra fjerde ventrikkel og fordeler seg deretter i subaraknoidalrommet mellom årehinnen og spindelvevshinnen. Væsken reabsorberes tilbake til veneblodet gjennom totter langs hjernens overside. Cerebrospinalvæsken reabsorberes i samme tempo som den dannes, slik at mengden og dermed væsketrykket blir konstant. Omtrent 150 milliliter cerebrospinalvæske omgir til enhver tid både hjernen og ryggmargen. Cerebrospinalvæsken og spindelvevshinnens tråder gjør at hjernen beskyttes mot støt og forskyvninger.

Hjernen får blod tilført gjennom to arteriesystemer: Halsarteriene og virvelarteriene.

Halsarterien (arteria carotis communis) springer direkte fra aortabuen på venstre side, mens den høyre utgår fra halsarm-arterien (truncus brachiocephalicus). Arteriene går opp langs halsen på hver side av luftrøret, hvor man kan kjenne pulsslagene, og deler seg i to i høyde med strupehodet. Den ytre (arteria carotis externa) forsyner blant annet tungen og utsiden av hodet. Den indre (arteria carotis interna) gir opphav til arteria cerebri media og anterior, som forsyner henholdsvis den midtre og den fremre delen av storhjernen.

Virvelarterien (arteria vertebralis) utgår fra kravebensarterien (arteria subclavia) på hver side og går sammen og blir arteria basilaris. Disse arteriene forsyner hjernestammen og lillehjernen med blod. Arteria basilaris deler seg til arteria cerebri posterior til hver storhjernehalvdel, som forsyner bakhodelappen med blod. De to systemene er forbundet med hverandre, og i basis av hjernen danner arteriene en arteriering (circulus arteriosus Willisi), som sikrer forbindelse mellom de fremre og bakre deler av storhjernen, og venstre og høyre hjernehalvdel.

Kapillarene i hjernen er mindre gjennomtrengelige enn kapillarer i andre organer, slik at mange stoffer i blodbanen ikke klarer å passere igjennom kapillarveggen fra blodet til vevsvæsken som omgir cellene i hjernen. Dette kalles blod-hjernebarrieren, og har betydning ved medikamentell behandling og sykdom.

Hjernen er bygd opp av nervevev, som formidler og bearbeider signaler. Nerveceller (nevroner) er de viktigste cellene for signalfunksjonen. Nervecellen har mange mindre utløpere, dendritter, som mottar signaler fra andre nerveceller. Fra cellekroppen utgår en tynn nerveutløper, et akson, som er spesialisert på å lede nerveimpulser. Aksonet ender i en nerveende, hvor det finnes ett eller flere kontaktpunkter (synapser) mellom nervecellen og en målcelle. Målcellen kan være andre nerveceller, kjertelceller eller muskelceller.

Når en nerveimpuls kommer til nerveenden, frigjøres signalmolekyler (nevrotransmittere) i synapsespalten som diffunderer over målcellens cellemembran. Det er altså ingen direkte overføring av den elektriske impulsen over synapsespalten, men en kjemisk signaloverføring i form av nevrotransmittere. Eksempler på slike nevrotransmittere er dopamin, adrenalin, serotonin og acetylkolin.

I tillegg til nerveceller består nervevev av støtteceller, også kalt gliaceller. Det finnes ulike gliaceller med ulike oppgaver. En av de viktigste oppgavene er å danne et beskyttende støtteverk. Gliacellene kveiler seg rundt aksonet og danner en isolerende kappe, som kalles en myelinskjede. I tillegg til å beskytte og isolere aksonet, bidrar myeliniseringen av aksonet til høy ledningshastighet slik at signalet raskt kommer frem til mottakercellen.

På snitt gjennom hjernen kan man se nervevev av ulik farge. Grå substans i hjernebarken og kjerner dypt i hjernen inneholder nervecellekropper, mens hvit substans hovedsakelig består av aksoner, hvor hvitfargen skyldes myelinskjeden, som er fettholdig.

Menneskets forståelse av hjernen opp gjennom historien kan leses om under nevroanatomiens historie.

• sykdommer i hjernen
• undersøkelse av hjernen
• nervesystemet
• nervecelle
• nevroanatomiens historie