Heilinn — „Meira en tölva“

MANNSHEILINN er óviðjafnanlegt líffæri. Ásamt taugakerfinu í heild er honum oft líkt við tölvu. Að sjálfsögðu eru tölvur smíðaðar af mönnum og vinna verk sín skref fyrir skref samkvæmt forritum mennskra forritara. Þrátt fyrir það vilja margir ekki viðurkenna að hugvitsamleg hönnun standi að baki „rafrásanna“ í heilanum og „forritana“ sem þar eru.

Enda þótt tölvur séu geysilega hraðvirkar geta þær aðeins meðhöndlað einn upplýsingabita í einu, en aftur á móti getur taugakerfi mannsins meðhöndlað milljónir upplýsingabita samtímis. Þegar þú til dæmis ferð í gönguferð að vori getur þú samtímis virt fyrir þér fagurt landslag, hlustað á söng fuglanna og fundið angan blómanna. Öll þessi þægilegu skynáhrif berast samtímis til heilans. Um leið og það er að gerast streymir stöðugt upplýsingaflóð til heilans frá nemum í útlimum þínum um stellingu og stöðu fóta og ástand hvers einasta vöðva á sérhverju augnabliki. Augun sjá hindranir og ójöfnur í götunni. Á grundvelli allra þessara upplýsinga sér heilinn um að þú gangir áfram mjúkum skrefum.

Meðan þessu fer fram stjórnar neðri hluti heilans hjartslætti, öndun og annarri lífsnauðsynlegri starfsemi. En heilinn gerir meira. Á meðan þú gengur getur þú sungið, talað, borið það sem þú séð núna saman við það sem þú hefur séð áður eða gert áætlanir um framtíðina.

„Heilinn er annað og meira en tölva,“ segir The Body Book. „Engin tölva getur komist að þeirri niðurstöðu að henni leiðist eða að hún sé að sóa hæfileikum sínum og ætti að breyta um lífsstíl. Tölva getur ekki gerbreytt sínu eigin forriti. Áður en tölva tekur til við algerlega nýtt verkefni þarf maður með heila að forrita hana til þess. . . . Tölva getur ekki slakað á, dreymt dagdrauma eða hlegið. Hún getur ekki fengið innblástur eða verið skapandi. Hún hefur enga meðvitund og getur ekki skynjað tilgang nokkurs hlutar. Hún getur ekki orðið ástfangin.“

Stórkostlegasti heili sem til er

Dýr svo sem fílar og sum stór sjávardýr hafa stærri heila en menn. Sem hlutfall af líkamsstærð er mannsheilinn þó stærstur. „Górillan er líkamlega stærri en maðurinn,“ segir Richard Thompson í bók sinni The Brain, „en heili hennar er þó aðeins einn fjórði að stærð miðað við okkar.“

Fjöldi mismunandi tengibrauta milli taugunganna (taugafrumna) mannsheilans er gífurlegur. Einn taugungur getur tengst meira en 100.000 öðrum. „Mögulegar tengingar í heila nútímamanns eru nánast óendanlegar,“ segir Anthony Smith í bók sinni The Mind. Þær eru fleiri en „heildarfjöldi frumeinda í öllum hinum þekkta alheimi,“ segir taugavísindamaðurinn Richard Thompson.

Annað er þó enn eftirtektarverðara — hvernig þetta risastóra tauganet gerir manninum fært að hugsa, tala, hlusta, lesa og skrifa. Og allt þetta getur maðurinn gert á fleiri en einu tungumáli. „Tungumálið myndar skörp skil milli manna og dýra,“ segir Karl Sabbagh í bók sinni The Living Body. Í samanburði við mannamál er tjáningarform dýra afareinfalt. Munurinn „er ekki aðeins smávægileg betrumbót á hæfileikum vissra dýra til að gefa frá sér hljóð,“ viðurkennir Sabbagh, „hann er sá undirstöðueiginleiki sem gerir mennina mennska og endurspeglast í verulega ólíkri heilabyggingu.“

Margir hafa reynt að notfæra sér hina einstæðu uppbyggingu og hæfni mannsheilans til að þjálfa sig í ýmiss konar handiðn, hljóðfæraleik, tungumálakunnáttu eða ýmsum öðrum gáfum sem auka ánægjuna af lífinu. „Þegar þú tileinkar þér nýja kunnáttu,“ segja dr. R. og B. Bruun í bók sinni The Human Body, „ert þú að þjálfa taugungana til að tengjast með nýjum hætti. . . . Því meir sem þú notar heilann, þeim mun hæfari verður hann.“

Hver bjó þetta til?

Getur hugsast að jafnfjölhæf og flókin líffæri sem höndin, augað og heilinn hafi myndast af tilviljun? Ef maðurinn fær heiðurinn af því að finna upp verkfæri, tölvur og ljósmyndafilmur hlýtur einhver að verðskulda heiður fyrir það að hafa búið til höndina, augað og heilann. „[Jehóva,]“ sagði sálmaritarinn, „ég lofa þig fyrir það, að ég er undursamlega skapaður, undursamleg eru verk þín, það veit ég næsta vel.“ — Sálmur 139:1, 14.

Margs konar starfsemi fer fram í mannslíkamanum án þess að við séum okkur meðvitandi um það. Í næstu tölublöðum verður rætt um sumt af því og einnig leitað svars við þeirri spurningu hvort hægt sé að sigrast á öldrun, sjúkdómum og dauða til að við getum lifað endalaust.

[Rammi á blaðsíðu 22]

Hinir furðulegu taugungar

TAUGUNGUR er annað heiti fyrir taugafrumu. Taugakerfið er myndað af um það bil 500 milljörðum taugunga af mörgum tegundum. Sumir eru nemar sem skynja ýmis áhrif frá umhverfi sínu og senda upplýsingar frá öðrum líkamshlutum til heilans. Taugungar í efri hlutum heilans starfa ekki ósvipað og myndbandstæki, því að þeir geta geymt varanlega upplýsingar sem berast frá augum og eyrum. Mörgum árum síðar getur þú kallað fram sömu hljóð og myndir, ásamt hugsunum og öðrum skynhrifum sem engin vél gerð af mannahöndum getur gert.

Minni mannsins er enn óráðin gáta. Það stendur í einhverju sambandi við það hvernig taugungarnir tengjast. Karl Sabbagh segir í bók sinni The Living Body: „Heilafruma tengist að meðaltali um það bil 60.000 öðrum. Sumar frumur tengjast meira að segja upp undir fjórðungi úr milljón öðrum frumum. . . . Mannsheilinn getur, í brautunum sem tengja taugafrumur hans, geymt að minnsta kosti þúsund sinnum meiri upplýsingar en er að finna í stærsta alfræðibókasafni með 20 til 30 stórum bindum.“

En hvernig senda taugungarnir upplýsingar sín í milli? Hjá skepnum með einfalt taugakerfi mynda taugafrumurnar oft bein tengsl hver við aðra. Þannig geta rafboð stokkið frá einum taugungi til annars eftir nokkurs konar brú. Þetta eru nefnd raffræðileg taugamót. Þau eru hraðvirk og einföld.

Þótt undarlegt kunni að virðast eru flest taugamót mannslíkamans svonefnd efnafræðileg taugamót. Þetta er hægvirkari og flóknari aðferð sem líkja mætti við það er járnbrautarlest kemur að fljóti þar sem engin brú er og ferja þarf hana yfir. Þegar rafboð koma að slíkum taugamótum verða þau að nema staðar vegna þess að taugungarnir snertast ekki. Þá kemur til kastanna boðefni sem „ferjar“ boðin milli taugunga. En hvers vegna skyldi notuð þessi flókna aðferð til að flytja boð frá einum taugungi til annars?

Vísindamenn hafa komist að raun um að efnafræðileg taugamót hafa marga kosti. Þau tryggja að boð berist aðeins í aðra áttina. Þau geta einnig tekið sífelldum en varanlegum breytingum og þar með breytt boðunum. Við notkun geta sum efnafræðileg taugamót styrkst en önnur horfið vegna notkunarleysis. „Þekkingaröflun og minnisgáfa gæti ekki þroskast í taugakerfi sem hefði einungis raffræðileg taugamót,“ segir Richard Thompson í bók sinni The Brain.

Anthony Smith skýrir þetta nánar í bók sinni The Mind: „Taugungarnir hegða sér ekki þannig að senda annaðhvort boð eða ekki . . . Þeir þurfa að geta skilað langtum ítarlegri upplýsingum en annaðhvort jái eða neii. Þeir eru ekki bara hamrar sem slá á næsta nagla, annaðhvort hratt eða hægt. Þeir eru, til að halda sér við þessa samlíkingu, verkfærakista trésmiðs með skrúfjárnum, töngum, naglbítum og hömrum. . . . Sérhver taugaboð eru ummynduð á leiðinni og það gerist einmitt við taugamótin.“

Efnafræðileg taugamót hafa enn einn kost. Þau eru fyrirferðarminni en raffræðileg taugamót og það skýrir hvers vegna mannsheilinn getur rúmað svona mörg taugamót. Tímaritið Science telur þau vera um 100.000.000.000.000 — en það svarar til fjölda stjarna í mörg hundruð vetrarbrautum á stærð við vetrarbrautina okkar. „Við erum það sem við erum,“ bætir taugavísindamaðurinn Thompson við, „vegna þess að heilastarfsemi okkar er fyrst og fremst efnafræðileg starfsemi en ekki raffræðileg.“

[Rammi á blaðsíðu 22]

Þess vegna þarfnast heilinn svona mikils blóðs

VERA má að þú rekir tærnar niður í vatnið áður en þú stingur þér til sunds. Agnarsmáir nemar í húðinni skynja það ef vatnið er kalt og senda boð til heilans sem leggur mat á hitastigið á sekúndubroti. Nemar, sem skynja sársauka, geta komið boðum enn hraðar til heilans. Sum taugaboð berast með hraða sem nemur 360 kílómetrum á klukkustund.

En hvernig metur heilinn styrkleika boðanna? Meðal annars með því að mæla hve mörg boð taugungur sendir á tímaeiningu — sumir senda yfir þúsund taugaboð á sekúndu. Hin gífurlega starfsemi, sem á sér stað meðal taugunganna í heilanum, væri ógerleg ef ekki væru „dælustöðvar“ og „orkuver“ í taugungnum.

Í hvert sinn sem taugungur sendir boð streyma frumeindir með rafhleðslu inn í frumuna. Ef þessum natríumjónum, eins og þær eru nefndar, væri leyft að safnast fyrir myndi taugungurinn smám saman glata hæfni sinni til að senda frá sér boð. Hvernig er vandinn leystur? Í bók sinni The Mind segir Anthony Smith: „Hver taugungur inniheldur um það bil eina milljón dælur sem sitja eins og litlar bólur á frumuhimnunni, og hver dæla getur á sekúndu skipt út um það bil 200 natríumjónum fyrir 130 kalíumjónir.“ Jafnvel þegar taugungarnir hvílast halda dælurnar áfram að vinna. Til hvers? Til að vinna á móti áhrifum natríumjóna sem leka inn í frumuna og kalíumjóna sem leka út úr henni.

Þessi dælustarfsemi krefst stöðugs orkustreymis. Orkan kemur frá agnarsmáum hvatberum eða kyndikornum sem eru nokkurs konar orkuver dreifð um hverja frumu. Þessi orkuver þurfa að fá súrefni og glúkósa úr blóðinu til að halda sér gangandi. Það er því engin furða að heilinn skuli þurfa býsna mikið blóð. „Enda þótt heilinn sé aðeins um tveir af hundraði líkamsþungans fara sextán af hundraði blóðstreymisins um hann,“ segir Richard Thompson í bók sinni The Brain. „Heilavefir fá tífalt meira blóð en vöðvavefir.“

Næst þegar þú athugar vatnshitann í sundlauginni skaltu vera þakklátur fyrir dælurnar og orkuverin sem er að finna í milljarðatali í heila þínum, og mundu hvað það er sem gerir alla þessa starfsemi mögulega — blóðið sem ber með sér orkugjafa í mynd glúkósa og súrefnis.

[Mynd á blaðsíðu 21]

Mannsheilinn vinnur úr milljónum upplýsingabita samtímis. Þegar þú hreyfir þig senda nemar heilanum stöðugan straum upplýsinga um stellingu útlima og ástands sérhvers vöðva.

[Mynd á blaðsíðu 23]

Heilinn er langtum flóknari og fjölhæfari en tölva.