Hjärnan hos ryggradsdjur

Tre principer

1. Hjärnan och nervsystemet är i huvudsak ett system som skapar förbindelser. Det har input från sinnesorganen och output till musklerna.
   Det är på flera sätt kopplat till det endokrina systemet, som producerar hormoner, samt till matsmältningssystemet och könssystemet. Hormoner arbetar långsamt, så förändringarna sker gradvis.
2. Hjärnan är ett slags varuhus. Den har avdelningar som är sammankopplade med varandra och som gör olika saker. De hjälper varandra att samla in sinnesintryck.
3. Mycket av det som kroppen gör är inte medvetet. En person andas, hjärtat slår, tarmarna smälter, håret växer, tankar dyker upp i huvudet... En del av detta kan en person lägga märke till, och en del (som andningen) kan i viss mån påverkas. Men i grunden går mycket av kroppen på automatik, justerat av det autonoma nervsystemet.
   Även hjärnan gör mycket av sitt arbete utan att en person märker det. Med det omedvetna sinnet avses de hjärnaktiviteter som sällan märks.

Regioner i hjärnan hos ryggradsdjur

Flera hjärnområden har behållit sin identitet hos alla ryggradsdjur, från hagfiskar till människor. Här är en lista över några av de viktigaste områdena, med en kort beskrivning av deras funktioner enligt nuvarande uppfattning. Dessa funktioner kan fortfarande vara omtvistade i viss utsträckning. Med början från ryggen (eller, hos människor, den nedre delen) är områdena:

• Medulla (och ryggmärgen) har många små kärnor som arbetar med olika autonoma funktioner. Till dessa hör hjärtslag och blodtryck, andning och kräkningar. ^{kap 44, 45}
• Pons är en förmedlingsstation som förmedlar meddelanden mellan storhjärnan, märgen och lillhjärnan.
• Hypothalamus är en liten region vid basen av hjärnan. Det är den centrala kontrollstationen för sömn- och vakencykler, kontroll av ätande och drickande, kontroll av hormonfrisättning och många andra funktioner. Den sitter omedelbart ovanför hypofysen och utsöndrar hormoner till körteln. Dessa hormoner hämmar eller stimulerar hypofysen. Körteln producerar i sin tur hormoner som påverkar resten av kroppen.
• Thalamus ligger ovanför hypotalamus och under hjärnbarken. Det är en samling kärnor med olika funktioner. Den fungerar som en relästation som samlar in sinnesinformation av alla slag (utom luktinformation) och vidarebefordrar den till hjärnbarken. Dessutom har den en roll i medvetandet och sömnen.
  Det finns handlingssystem för flera typer av beteenden, bland annat ätande, drickande, avföring och parning.
• Cerebellum justerar andra hjärnsystem för att göra dem mer exakta. Om lillhjärnan tas bort hindrar det inte djuret från att göra något särskilt, men det gör att det blir tveksamt och klumpigt. Precisionen är inte inbyggd utan lärs in genom försök och misstag. Att lära sig cykla är ett exempel på en typ av neuronal plasticitet som till stor del kan äga rum i lillhjärnan. ^{kap 42}
• Tektum, som ofta kallas "optisk tektum", styr handlingar till punkter i rummet. Dess bäst studerade funktion är att styra ögonrörelser. Det styr också räckningsrörelser. Det får starka visuella signaler och signaler från andra sinnen som är användbara för att styra handlingar, t.ex. auditiva signaler hos ugglor, signaler från ormarnas värmekänsliga groporgan osv. Hos vissa fiskar, t.ex. nejonögon, är det den största delen av hjärnan.
• Hippocampus finns strängt taget bara hos däggdjur, men den har motsvarigheter hos alla ryggradsdjur. Den är involverad i rumsligt minne och navigering hos fiskar, fåglar, reptiler och däggdjur.
• Basalganglierna är en grupp strukturer i framhjärnan som är starkt kopplade till hjärnbarken och thalamus. Basalgangliernas huvudsakliga funktion verkar vara att välja handlingar. De sänder hämmande signaler till alla delar av hjärnan som kan generera handlingar. Under rätt omständigheter släpper de hämmningen, så att de handlingsgenererande systemen kan utföra sina handlingar. Belöningar och bestraffningar utövar de viktigaste neurala effekterna på basalganglierna.
• Hjärnbarken är ett lager av grå celler som ligger på ytan av hjärnan. Det är involverat i flera funktioner, bland annat lukt och rumsligt minne. Hos däggdjur, där den dominerar hjärnan, kontrollerar den funktioner från många subkortikala områden.
• Lökbulben är en speciell struktur som bearbetar luktande sensoriska signaler (lukter) och skickar sitt resultat till den luktande delen av hjärnbarken. Den är en viktig hjärnkomponent hos många ryggradsdjur, men är mycket reducerad hos primater.

Motsvarande regioner i människans och hajens hjärna visas. Det som finns längst bak i hajhjärnan (medulla) finns längst ner i människans hjärna. Hajens hjärna (telenchephalon) är längst fram, människans hjärna är längst upp.

Hjärnstorlek

Förhållandet mellan hjärnstorlek, kroppsstorlek och andra variabler har studerats hos ett stort antal ryggradsdjur. Hjärnans storlek ökar med kroppsstorleken men inte proportionellt.

Däggdjur

Genomsnittet för alla däggdjur följer en potenslag med en exponent på cirka 0,75. Denna formel gäller för den genomsnittliga hjärnan hos däggdjur, men varje familj avviker från den, vilket återspeglar deras sofistikerade beteende. Primater har till exempel hjärnor som är 5-10 gånger så stora som formeln förutsäger. Rovdjur tenderar att ha större hjärnor. När däggdjurshjärnan ökar i storlek ökar inte alla delar i samma takt. Ju större hjärna en art har, desto större andel av hjärnan tas upp av neocortex.