Ruutuaivojen toiminnot ja rakenne

7.9.2019
Ruutuaivot (rhombencephalon) ovat erittäin tärkeä osa aivojemme rakennetta. Tässä artikkelissa selvitämme tarkemmin niiden kehitystä, vastuualueita ja sitä, mitä voi tapahtua jos tämä tärkeä osa aivoistamme syystä tai toisesta vammautuu.

Ymmärtääksemme paremmin aivojen toimivuutta ja kehitystä, jaamme ne eri osiin. Yksi näistä aivojen osista ovat ruutuaivot; tämä aivojen alue on lähtöisin alkion keskushermoston kehityksen ensimmäisestä kolmirakkulavaiheesta.

Kun puhutaan ruutuaivoista, viitataan tällä usein myös aivojen takaosaan eli taka-aivoihin (metencephalon). Ruutuaivoissa on kyse rakenteesta, joka koko kehityksensä myötä antaa tilaa erilaisille ​​alarakenteille, jotka taas vastaavat monista elimistölle välttämättömistä toiminnoista.

Tämän artikkelin avulla esittelemme sinulle, millainen ruutuaivojen rakenne on ja miten niiden muodostama erikoistumisprosessi tapahtuu ja luo tämän uskomattoman komentokeskuksen tärkeimpiä toimintoja. Lue alta lisää!

Ruutuaivojen toiminnot osallistuvat muun muassa tunto- ja makuaistiin sekä koordinaatiokykyyn

Ruutuaivojen erikoistuminen

Jotta ymmärtäisimme paremmin ruutuaivojen kehitystä ja toimintaa, meidän on ymmärrettävä ensin, mistä sen alkuperä juontuu. Tämän vuoksi on tärkeää selventää, mitä ruutuaivojen erikoistuminen tarkoittaa. Neuroscience Exploring the Brain -kirjan tekijöiden Bearsin, Connorsin ja Paradison mukaan kyseessä on prosessi, jossa aivojen rakenteet muuttuvat monimutkaisemmiksi ja erikoistuvat omien toimintojensa mukaisesti.

Ensimmäinen askel aivojen erikoistumiseen on keskushermoston muodostavan hermostoputken kolmen primaarisen rakkulan paksuuntuminen; näiden rakkuloiden alkuperä löytyy läheltä rostraalista aluetta, eli toisin sanoen läheltä sitä aluetta, minne alkion kasvot tulevat muodostumaan.

Kaikkein rostraalisimpia primaarisia rakkuloita kutsutaan etuaivoiksi (prosencephalon). Heti etuaivojen takana olevia rakkuloita kutsutaan keskiaivoksi (mesencephalo) ja rakkuloiden kaudaalisimpaan eli lähimpänä selkäpuolta olevaan osaan kehittyvät ruutuaivot (rombencephalon) tai toiselta nimeltään myös taka-aivot, jotka taas puolestaan ​​yhdistyvät hermostoputken kaudaaliseen osaan.

Toisin sanoen, ruutuaivot muodostuvat alkion kehityksen aikana. Kehitys tapahtuu ruutuaivojen poikittaisten osien kautta, joita kutsutaan rombomeereiksi. Rombomeerit ovat ruutuaivojen aiheita, jotka sallivat eri tavoin kehittyvien soluryhmien muodostumisen ja auttavat lisäksi käsittelemään muita aivojen ​​toimintoja. Seuraavaksi ruutuaivot jakaantuvat kolmeen koko elimistön toiminnan kannalta välttämättömään rakenteeseen:

  • Pikkuaivot (cerebellum). Pikkuaivot liittyvät aivorunkoon ja ne toimivat elintärkeänä keskuksena, joka koordinoi kehon liikkeitä aivojen rostraalisesta osasta.
  • Aivosilta (pons). Aivosilta on osa rostraalisia ruutuaivoja. Aivosilta sijaitsee pikkuaivojen ja neljännen aivokammion anteriorisessa eli edessä sijaitsevassa osassa.
  • Ydinjatke (medulla oblongata). Ydinjatke sijaitsee aina ruutuaivojen kaudaalisimmassa osassa aivosiltaan ja pikkuaivoihin nähden, ja se on koko aivojen alin osa.

Tässä rakkuloiden vaiheessa rostraaliset ruutuaivot ovat poikkileikkaukseltaan putken muotoisia. Seuraavassa vaiheessa dorsaalisen eli tässä tapauksessa selänpuoleisen putken seinämän kudos alkaa kasvamaan rostraaliseen ja mediaaliseen suuntaan, kunnes se yhtyy vastakkaisen puolen kudokseen. Näiden kahden kudoksen yhtymästä syntyvä poimu taas kasvaa muodostaen pikkuaivot, siinä missä ventraalisen eli vatsanpuoleisen putken seinämä laajenee aivosillan muodostamiseksi.

Toisaalla tämä erikoistuminen johtaa muutoksiin myös taka-aivojen kaudaalisella puolella ydinjatkeessa, mutta nämä muutokset ovat vähemmän merkittäviä. Lisäksi seinämien kudosten laajenema jättää jälkeensä katon, jota peittävät neuroepiteeliset ependyymisolut, ja ydinjatkeen molempien puolien ventraalista pintaa pitkin kulkee valkeista hermosyistä koostuvaa hermokudosta eli valkeaa ainetta.

Lopuksi aivo-selkäydinnesteen käyttämästä reiästä muodostuu neljäs aivokammio, jonne neste kulkeutuu keskiaivojen läpi läpäisevän ohuen kanavan eli Sylviuksen akveduktin kautta.

Ruutuaivojen toiminnot

Ruutuaivojen toiminnot pitävät sisällään monia eri prosesseja. Näitä ovat muun muassa:

  • Ruutuaivot toimivat tärkeänä kulkuväylänä, jossa tieto liikkuu aina aivoista selkäytimeen ja päinvastoin. Tästä esimerkkinä jo aiemmin mainittu valkea aine.
  • Niiden neuronit toimivat yhteistyössä aistinvaraisten tietojen prosessoinnissa.
  • Ruutuaivojen hermosolut osallistuvat myös omaehtoisen liikkeen hallintaan. Lisäksi ne auttavat säätelemään autonomista hermostoa eli tahdosta riippumatonta hermostoa.
  • Pikkuaivot taas auttavat säätelemään liikettä ikään kuin ne olisivat omanlaisensa liikkeen ohjauskeskus. Ne vastaanottavat myös massiivisia aksoneja eli viejähaarakkaita, jotka tulevat selkäytimestä ja aivosillasta. Lisäksi pikkuaivot ovat vastuussa vastaanotettujen tietojen vertaamisesta ja laskevat kehon liikkeen suorittamisen kannalta välttämättömien lihaksen supistumisen sekvensseja.
  • Ydinjatke taas omalta osaltaan vastaa somaattisten tietojen kuljettamisesta selkäytimestä talamukseen ja hallitsee kielen liikkeitä. Lisäksi se osallistuu olennaisesti muun muassa sellaisiin aistitoimintoihin, jotka liittyvät tunto- ja makuaistiin.
  • Äänihermojen aksonit ovat vastuussa tiedon kuljettamisesta korvista ydinjatkeen kuulohermoon (cochlear nerve). Kuulohermo on taas vastuussa aksonien lähettämisestä aivojen eri rakenteisiin ja näiden rakenteiden joukosta löytyy muun muassa keskiaivojen katto (tectum).

Selkäytimestä lähtöisin olevat sisäänkäynnit tuovat tietoa kehon spatiaalisesta sijainnista. Lisäksi aivosillan sisäänkäynnit vastaavat aivokuoren tiedon kuljettamisesta. Niiden viimeisimpänä, mutta ei vähäisimpänä tehtävänään on myös tarkentaa kehon liikkeen tavoitetta.

Ruutuaivojen rakenne auttaa avaamaan sen toimintojen tärkeyttä aivojen kehityksen kannalta

Ruutuaivojen epänormaaliin kehitykseen mahdollisesti liitettävät häiriöt

Jos aivojen kehitys ei syystä tai toisesta ole riittävää, ruutuaivojen toiminnot ja elimistön kannalta elintärkeä kehitys voivat mahdollisesti häiriintyä. Katsotaanpa joitakin yleisimpiä ruutuaivojen epänormaaliin kehitykseen liitettäviä häiriöitä:

  • Ruutuaivoihin kohdistuvat vammat voivat aiheuttaa ongelmia kehon liikkeissä, kuten hallitsemattomia tai epätarkkoja liikkeitä, jotka usein liitetään esimerkiksi ataksiaan.
  • Ruutuaivojen vaurioituminen voi johtaa kuurouteen esimerkiksi silloin, jos vaurio esiintyy kuulohermon alueella.
  • Ruutuaivojen vauriot voivat johtaa myös tunto- tai makuaistiin liittyviin ongelmiin.
  • Ruutuaivojen epänormaali kehitys voi johtaa myös Dandy Walkerin oireyhtymään (DWS) tai Arnold Chiarin epämuodostumaan.
  • Ruutuaivojen vauriot voivat aiheuttaa myös oksentelua, heikkoutta sekä hengitys- ja verenkiertohäiriöitä.
  • Vauriot voivat johtaa myös ruutuaivojen tulehdustilaan, johon johtavia tekijöitä tiedetään olevan useita.

Kuten voimme huomata, ruutuaivot ovat äärimmäisen olennainen osa koko elimistöämme, sillä ne auttavat säätelemään sekä kehon motorisia, aistinvaraisia ​​että sisäelinten toimintoja. Ruutuaivojen epänormaalin kehityksen, toimintojen vaurioitumisen tai toimintojen lakkaamisen seuraukset voivat siis vaikuttaa suuresti jopa meidän selviytymiskykyymme.

  • Bear, M. F. Connors, B. W., Paradiso, M.A., Nuin, X. U., Guillén, X. V. & Sol Jaquotot, M. J. (2008). Neurociencias: la exploración del cerebro. Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wikins.
  • Kandel, E.R; Schwartz, J.H. & Jessell, T.M. (2001). Principios de neurociencia. Madrid: McGrawHill Interamericana.