Selkärankaisten aivot

Kolme periaatetta

1. Aivot ja hermosto ovat pohjimmiltaan järjestelmä, joka muodostaa yhteyksiä. Se saa tuloa aistielimistä ja lähtee lihaksiin.
   Se on monin tavoin yhteydessä hormoneja tuottavaan hormonijärjestelmään, ruoansulatusjärjestelmään ja sukupuolijärjestelmään. Hormonit toimivat hitaasti, joten muutokset ovat asteittaisia.
2. Aivot ovat eräänlainen tavaratalo. Niissä on kaikki toisiinsa yhteydessä olevia osastoja, jotka tekevät eri asioita. Ne kaikki auttavat toisiaan aistien keräämisessä.
3. Suuri osa siitä, mitä keho tekee, ei ole tietoista. Ihminen hengittää, sydän lyö, suolisto sulattaa, hiukset kasvavat, ajatuksia tulee mieleen... Osan tästä ihminen voi huomata, ja osaan (kuten hengitykseen) voi jossain määrin vaikuttaa. Mutta periaatteessa suuri osa kehosta toimii automaattisesti, autonomisen hermoston säätämänä.
   Myös aivot tekevät suuren osan työstään ilman, että ihminen huomaa sitä. Alitajunta viittaa aivojen toimintaan, jota harvoin huomataan.

Selkärankaisten aivoalueet

Useat aivoalueet ovat säilyttäneet identiteettinsä koko selkärankaisten kirjossa kiiskiasta ihmiseen. Seuraavassa on luettelo eräistä tärkeimmistä alueista ja lyhyt kuvaus niiden tehtävistä nykyisten käsitysten mukaan. Näistä toiminnoista voidaan vielä kiistellä jossain määrin. Alkaen selästä (tai ihmisellä alapuolelta) alueet ovat seuraavat:

• Aivokurkiaisessa (ja selkäytimessä) on monia pieniä ytimiä, jotka käsittelevät erilaisia autonomisia toimintoja. Näihin kuuluvat sydämen syke ja verenpaine, hengitys ja oksentelu. ^{kpl 44, 45}.
• Pons on releasema, joka välittää viestejä aivojen sekä ydin- ja pikkuaivojen välillä.
• Hypotalamus on pieni alue etuaivojen pohjalla. Se on uni- ja heräämisjaksojen, syömisen ja juomisen, hormonien vapautumisen ja monien muiden toimintojen keskusyksikkö. Se sijaitsee välittömästi aivolisäkkeen yläpuolella ja erittää hormoneja rauhaseen. Nämä hormonit estävät tai stimuloivat aivolisäkettä. Aivolisäke puolestaan tuottaa hormoneja, jotka vaikuttavat muuhun elimistöön.
• Talamus sijaitsee hypotalamuksen yläpuolella ja aivokuoren alapuolella. Se on kokoelma ytimiä, joilla on erilaisia tehtäviä. Se toimii releasemana, joka kerää kaikenlaista aistitietoa (hajuaistia lukuun ottamatta) ja välittää sen aivokuorelle. Lisäksi sillä on merkitystä tietoisuudessa ja unessa.
  Toimintajärjestelmiä on useille käyttäytymistyypeille, kuten syömiselle, juomiselle, ulostamiselle ja parittelulle.
• Pikkuaivot säätävät muiden aivojen järjestelmien tuotoksia, jotta ne olisivat tarkempia. Pikkuaivojen poistaminen ei estä eläintä tekemästä mitään erityistä, mutta se tekee toiminnasta epäröivää ja kömpelöä. Tarkkuus ei ole sisäänrakennettua, vaan se opitaan kokeilemalla ja erehtymällä. Polkupyörällä ajamisen oppiminen on esimerkki eräänlaisesta hermostollisesta plastisuudesta, joka voi tapahtua suurelta osin pikkuaivoissa. ^{42. luku}.
• Tectum, jota kutsutaan usein optiseksi tectumiksi, ohjaa toimintoja pisteisiin avaruudessa. Sen parhaiten tutkittu tehtävä on ohjata silmien liikkeitä. Se ohjaa myös kurottautumisliikkeitä. Se saa voimakasta visuaalista syötettä ja syötettä muilta aisteilta, jotka ovat hyödyllisiä toimintojen ohjaamisessa, kuten pöllöjen kuulo, käärmeiden lämpöherkkien kuoppaelinten syötteet jne. Joillakin kaloilla, kuten lampareilla, se on aivojen suurin osa.
• Hippokampus on varsinaisesti vain nisäkkäillä, mutta sillä on vastineita kaikissa selkärankaisissa. Se osallistuu avaruudelliseen muistiin ja navigointiin kaloilla, linnuilla, matelijoilla ja nisäkkäillä.
• Tyvitumakkeet ovat joukko etuaivojen rakenteita, jotka ovat vahvasti yhteydessä aivokuoreen ja talamukseen. Basaaliganglioiden tärkein tehtävä näyttää olevan toimintojen valinta. Ne lähettävät estäviä signaaleja kaikkiin aivojen osiin, jotka voivat tuottaa toimintoja. Oikeissa olosuhteissa ne vapauttavat eston, jotta toimintaa tuottavat järjestelmät voivat toteuttaa toimintansa. Palkinnot ja rangaistukset vaikuttavat tärkeimmin hermostollisesti basaaliganglioihin.
• Aivokuori on etuaivojen pinnalla oleva harmaasolukerros. Se osallistuu moniin toimintoihin, kuten hajuaistiin ja avaruudelliseen muistiin. Nisäkkäillä, joilla se hallitsee aivoja, se ohjaa toimintoja monilta aivokuoren alapuolisilta alueilta.
• Hajulohko on erityinen rakenne, joka käsittelee hajuaistisignaaleja (hajuja) ja lähettää tuloksensa aivokuoren hajuaistin osaan. Se on merkittävä aivojen osa monilla selkärankaisilla, mutta se on paljon pienempi kädellisillä.

Ihmisen ja hain aivojen vastaavat alueet on esitetty. Se, mikä on hain aivojen takaosassa (medulla), on ihmisen aivojen alaosassa. Hain aivot (telenchephalon) ovat edessä, ihmisen aivot ovat ylhäällä.

Aivojen koko

Aivojen koon, ruumiinkoon ja muiden muuttujien välistä suhdetta on tutkittu monilla selkärankaisten lajeilla. Aivojen koko kasvaa kehon koon myötä, mutta ei suhteessa.

Nisäkkäät

Kaikkien nisäkkäiden keskiarvona se noudattaa potenssilakia, jonka eksponentti on noin 0,75. Tämä kaava pätee nisäkkäiden keskimääräisiin aivoihin, mutta kukin perhe poikkeaa siitä, mikä heijastaa niiden käyttäytymisen kehittyneisyyttä. Esimerkiksi kädellisten aivot ovat 5-10 kertaa suuremmat kuin kaava ennustaa. Petoeläimillä on yleensä suuremmat aivot. Kun nisäkkäiden aivojen koko kasvaa, kaikki osat eivät kasva yhtä nopeasti. Mitä suuremmat lajin aivot ovat, sitä suuremman osuuden neokorteksista vie neokortex.