Pakorefleksit: eläinten ja ihmisten nopea selviytymisrefleksi
Pakorefleksit: kuinka eläinten ja ihmisten salamannopeat hermojärjestelmät — ravut, kalmarit, kalat ja ihmiset — mahdollistavat välittömän selviytymisen.
Monilla eläimillä on yksi tai useampi erityinen pakorefleksi. Niiden avulla eläin pääsee nopeasti pois vaarallisesta tilanteesta ilman hitaita, tahdonalaisia liikkeitä. Pakorefleksit perustuvat erikoistuneisiin hermoratoihin, jotka voivat ohittaa aivojen hitaamman tiedonkäsittelyn ja toteuttaa nopean liikevasteen.
Miten pakorefleksit toimivat?
Yksinkertaisimmillaan reflexissä ärsyke kulkee aistinsolusta keskusalueen kautta liikehermoon: tämä on refleksikaari. Pakorefleksit eroavat tavanomaisesta refleksikaaresta siten, että ne on optimoitu nopeuteen: mukana voi olla erityisen suureita hermosyitä (jotka johtavat sähköisen signaalin nopeasti), sähköisiä synapseja tai "jättösoluja", ja yhteydet voivat ohittaa isommat aivorakenteet. Tällöin vaste syntyy millisekunneissa ja tieto tapahtuneesta voi saavuttaa tietoisen aivokuoren vasta reaktion jälkeen.
Esimerkkejä
- Ravut: Ravuilla pyrstöviuhkan tuntokarvat lähettävät ärsykkeen erikoistuneeseen refleksikaareen. Niillä on jättimäisiä aisti- ja liikehermoja, joiden välillä toimii myös sähköinen synapsi. Tämä järjestelmä saa ravun nopeasti heilauttamaan häntäänsä ja ampaisemaan taaksepäin, jolloin eläin pääsee pois uhkan alueelta. Tällaiset radat voivat ohittaa tavallisen liikkumista ohjaavan keskushermoston, jolloin reaktioaika lyhenee merkittävästi. Lateraalinen jättöliitäntä motorisiin jättöliitäntäisiin nopeisiin taivutusneuroneihin oli ensimmäinen tunnettu esimerkki sähköisestä synapsista.
- Kalmarit: Kalmarin jättiläisaksoni on erittäin suuri (halkaisijaltaan jopa 1 mm; tyypillisesti noin 0,5 mm) aksoni, joka ohjaa osaa kalmarin vesisuihkujen työntövoimajärjestelmästä. Tämä yksittäinen suuri hermosäie mahdollistaa erittäin nopean ja voimakkaan hermoimpulssin leviämisen lihaksiin, mikä tuottaa lyhyitä mutta nopeita pako- tai hyökkäysliikkeitä vedessä. Kalmarin jättiläisaksoni oli tärkeä malli hermofysiologian tutkimukselle; L. W. Williams kuvasi sen vuonna 1909 ja J. Z. Young toi sen uudelleen tiedeyhteisön tietoisuuteen 1930-luvulla.
- Useimmilla kaloilla on erityinen reaktiojärjestelmä, joka tunnetaan nimellä "C-start". Se tapahtuu Mauthnerin solujen avulla. Ne ovat pari isoa hermosoluparia(yksi kummallekin ruumiinosalle) kalojen ja sammakkoeläinten takaraivojen rhombomere 4:ssä. Solut ovat myös merkittäviä siitä, että ne käyttävät epätavallisesti sekä kemiallisia että sähköisiä synapseja. Mauthner-solujen nopeasti aktivoituessa kala vetää ruumiinsa C-kirjaimen muotoon ja ponnahtaa voimakkaasti poispäin uhasta — liike on hyvin lyhytkestoinen mutta hyvin tehokas pakoreaktio.
- Ihmiset: Meillä on monia pakorefleksejä ja nopeita suojareaktioita, jotka eivät aina kulje korkeimpien tietoisten aivopiirien kautta. Esimerkiksi pään äkillinen kyykistyminen tai nopea käden vetäytymisrefleksi, kun kosketamme kuumaa tai terävää esinettä, ovat alitajuisia vasteita: tieto tapahtuneesta saavuttaa tietoisuuden yleensä vasta refleksin jälkeen. Lisäksi ihmisillä on esimerkiksi säikähdys- eli starttirefleksi, joka liittyy autonomiseen ja motoriseen nopeaan reaktioon ääni- tai valopulssiin. Lääkinnällisesti refleksien nopeus ja laatu antavat tietoa hermoston toiminnasta ja mahdollisista vaurioista.
Merkitys, sopeutuminen ja tutkimus
Pakorefleksillä on suuri selviytymisarvo: ne mahdollistavat välittömän reaktion uhkaan ja lisäävät yksilön mahdollisuuksia välttää petoeläimiä tai vaarallisia tilanteita. Nopeuden kustannuksena tällaiset radat ovat usein yksinkertaisempia ja joustamattomampia kuin hitaammat, monimutkaiset liikkumisohjelmat — toisin sanoen ne ovat tehokkaita tietyissä tilanteissa mutta eivät aina sopivia monimutkaiseen tilanteen arviointiin.
Refleksien herkkyys voi muuttua oppimisen kautta: esimerkiksi toistuva ei-haitallinen ärsyke voi aiheuttaa habituation, jolloin vaste heikkenee; voimakkaat tai uhkaavat kokemukset voivat puolestaan herkistää vasteen. Tutkimuksessa näitä järjestelmiä on arvostettu, koska yksittäiset suuret neuronit (kuten kalmarin jättiläisaksoni tai Mauthner-solut) ja sähköiset synapsit ovat tarjonneet selkeän mallin hermoston toimintamekanismien ymmärtämiseen.
Yhteenvetona: pakorefleksit ovat erikoistuneita, nopeita hermoratoja, jotka parantavat selviytymistä akuutissa vaarassa. Ne voivat käyttää suuria aksonipakkauksia, sähköisiä synapseja tai suoria yhteyksiä motorisiin neuroneihin, ja ne toimivat usein ennen kuin tieto reaktiosta saavuttaa tietoisen aivotoiminnan.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat pakorefleksit?
V: Pakorefleksit ovat erityisiä hermorakenteita, joita eläimet käyttävät päästäkseen nopeasti pois pulasta. Ne ohittavat pääasiallisen hermojärjestelmän, joka ohjaa liikkumista, mikä mahdollistaa nopeamman reaktioajan.
K: Mikä on esimerkki pakorefleksistä ravuilla?
V: Ravuilla häntäviuhkan tuntokarvat ovat sähköisillä synapseilla yhteydessä refleksikaareen ja jättimäisiin aisti- ja liikehermoihin. Tämä heilauttaa häntää ja ampuu ravun pois mistä tahansa ärsykkeestä.
K: Miten kalmarit käyttävät pakorefleksiään?
V: Kalmarit käyttävät pakorefleksiään käyttämällä erittäin suurta aksonia (halkaisijaltaan jopa 1 mm), joka ohjaa osaa niiden vesisuihkukuljetusjärjestelmästä. Tämän ansiosta ne voivat tehdä lyhyitä mutta hyvin nopeita liikkeitä veden läpi.
K: Mikä on C-käynnistys?
V: C-start on erityinen vastejärjestelmä, jota esiintyy useimmissa kaloissa ja jota toteuttavat Mauthnerin solut, jotka ovat kalojen ja sammakkoeläinten takaraivojen rhombomere 4:ssä sijaitsevia isoja neuronipareja. Näillä soluilla on myös epätavallisia käyttötarkoituksia sekä kemiallisille että sähköisille synapseille.
Kysymys: Onko ihmisillä pakorefleksejä?
V: Kyllä, ihmisillä on joitakin pakorefleksejä, kuten pään kyykistyminen tai käden nopea vetäytyminen, jos kosketamme jotain kivuliasta. Nämä reaktiot ovat alitajuisia, joten tietoiset aivomme tietävät niistä vasta jälkikäteen.
K: Miksi eläimet tarvitsevat pakorefleksejä?
V: Eläimet tarvitsevat pakorefleksejä, koska niillä on suuri selviytymisarvo; ne auttavat eläimiä pääsemään nopeasti pois vaaratilanteista ennen kuin on liian myöhäistä.
Etsiä