stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Ihmisaivot
Evoluutio > Aivojen kasvun tausta

On yleisesti arveltu, että ihmisaivojen kehitys on suurelta osin laajojen sosiaalisten verkostojen ansiota. Suuria aivoja tarvitaan pitämään yllä sosiaalisia taitoja, jotka ihmisellä muodostuivat tärkeiksi. Tähän liittyy myös puheen kehitys. Ihmisen kehityslinjassa aivot kasvoivat sitä mukaa kuin ihmiselle yksilöiden välisen kanssakäymisen ja vuorovaikutuksen vaatimat taidot kehittyivät. Ihmisaivojen kehityksessä tärkeää on ollut myös ihmisen ravitsemuksen laajentuminen: ruokavalioon tulivat lihan proteiinit ja rasvat sekä merieläimistön monityydyttymättömät rasvat, ja ihminen oppi ruoan kypsennyksen. Kypsennettäessä vaikeasti sulavat proteiinit ja kuidut pilkkoutuivat, jolloin ihmiset saivat ravinnostaan enemmän energiaa kuin raa’asta ruoasta. Valtaosa siitä voitiin käyttää aivoihin, jotka tarvitsevat paljon energiaa ja saattoivat näin kasvaa paljon aiempaa suuremmiksi.
Pari miljoonaa vuotta sitten ihmisen perimässä tapahtui mutaatio, jonka seurauksena aivot saivat tilaa kasvaa kun leukaperät ja purulihakset surkastuivat. On myös arveltu, että ihmisen aivojen kasvu vauhdittui kun Afrikka kuivui savanniksi ja ihmisten tekemät innovaatiot muuttivat arkea.
Evoluutio > Nykyihminen

Noin 70 000 vuotta sitten ihmisessä tapahtui merkittävä mutaatio, joka aloitti "kognitiivisen vallankumouksen". Mutaatio antoi ihmiselle kyvyn ajatella uusilla tavoilla ja kehittää kokonaan uudenlaisen kielen. Sen ansiosta ihminen pystyi tekemään yhteistyötä isoissa ryhmissä, syrjäyttämään muut ihmislajit ja synnyttämään kulttuurin.
Homo sapiensin aivot kasvoivat aina 1 600 kuutiosenttimetrin kokoisiksi, mutta ovat viimeisten 10 000 vuoden aikana kutistuneet 1 350 kuutiosenttimetriin. Muutoksen syytä ei vielä tiedetä. Syyksi on ehdotettu esimerkiksi ihmisen lihasten pienenemistä ilmaston lämmetessä, viljapitoiseen ruokavalioon siirtymisestä aiheutunutta ravitsemuksen heikkenemistä, tai ihmisyksilöiden tyhmenemistä kehittyneiden yhteiskuntien mahdollistaessa tyhmienkin selviytymisen. On myös esitetty, että ihmisaivojen koon pieneneminen kertoo vain siitä, että aivot muuttuvat tehokkaammiksi.
Elinkaari > Sikiöllä

Ihmisen sikiön aivojen ja hermoston kehitys alkaa noin kolmen viikon iässä. Silloin ektodermin solut eriytyvät ja muodostavat sikiön selkäosaan hermostolevyn, josta tulee aivot ja selkäydin. Neljän viikon ikäisenä aivot alkavat kehittyä pikkuruisena pullistumana hermostoputken yläpäässä. Seitsemän viikon jälkeen ovat nähtävissä aivojen pääalueet kuten isoaivokuori. 11 viikon kohdalla ruutuaivot (rhombencephalon) jakautuvat pikkuaivoiksi ja aivorungoksi. Aivojen kehitys jatkuu raskausajan aikana, ja aivojen uurteet ja poimut muuttuvat monimutkaisemmiksi. Seitsemän kuukauden kohdalla aivot ovat kasvaneet niin paljon, että niissä on jo liikaa hermosoluja. Sen seurauksena heikoimmat hermosolut tuhoutuvat apoptoosiksi kutsutussa prosessissa.
Elinkaari > Lapsuusiällä

Syntymähetkellä vauvalla on jo noin 100 miljardia hermosolua kuten aikuisellakin, mutta ne eivät ole vielä kehittyneitä. Hermosolut alkavat kasvattaa tuojahaarakkeita. 24 kuukauden iässä synapsien määrä saavuttaa huippunsa, ja aivoissa alkaa synapsien karsinta, jonka seurauksena puolet synapseista katoaa aikuisikään mennessä. Paljon käytetyt yhteydet vahvistuvat, mutta laiminlyödyt kytkennät alkavat kuihtua pois.
Vastasyntyneen aivot painavat 300 grammaa. Ensimmäisen vuoden aikana aivojen paino kaksinkertaistuu. Aivot jatkavat nopeaa kasvuaan, kun tuojahaarakkeet pitenevät ja uusia gliasoluja sekä myeliiniä muodostuu. Viisivuotiaan aivot ovat jo 95 prosenttia aikuisen aivojen painosta.
Lapsen aivojen perusrakenne on valmis noin kolmivuotiaana. Jotkin aivojen osat, kuten prefrontaalisen aivokuoren alueet, pysyvät edelleen “sammuksissa”. Lapsi voi alkaa taltioida muistoja kolmen vuoden iässä kun hippokampus ja mantelitumake ovat kehittyneet. Seitsemänteen ikävuoteen mennessä aivorungossa olevan aivoverkoston viejähaarakkeet saavat myeliinitupen, mikä tekee mahdolliseksi tarkkaavaisuuden keston pidentämisen. Harmaan aineen määrä on huipussaan lapsuuden aikana, minkä jälkeen sen tilavuus vähenee kun tarpeettomat hermoradat karsiutuvat pois.
Elinkaari > Nuoruusiällä

Kielelliset kyvyt ja tilallisten suhteiden hahmottaminen kehittyvät 6 ja 13 ikävuoden välillä kun parietaalinen aivokuori kehittyy. Aivoihin kasvaa toinen aalto synapseja 7–11 vuoden iässä. Teini-iässä tilallisiin, sensorisiin, kuulo- ja kielialueisiin liittyvät päälaki- ja ohimolohkot kypsyvät. Prefrontaalinen aivokuori on kuitenkin vielä kehittymätön, minkä seurauksena nuorilta puuttuu usein arvostelukyky ja impulssinhallinta.
Elinkaari > Aikuisiällä

Prefrontaalisen aivokuoren kehityttyä aivojen osista viimeisenä 30 vuoden ikään mennessä myös ihmisen korkeammat kognitiiviset kyvyt kuten kyky harkita tekoja ja seurauksia kehittyvät valmiiksi.
Elinkaari > Ikääntyessä

Aivot rappeutuvat yleensä ikääntyessään. Ihmisaivojen koko pienenee 5–10 prosenttia 20 ja 90 ikävuoden välillä. Aivoista kuolee hermosoluja, ja jäljelle jääneet hermosolut kuljettavat impulsseja aiempaa hitaammin viejähaarakkeita peittävän myeliinin rappeutuessa. Tämä voi johtaa ajatusprosessien hidastumiseen, muistiongelmiin ja heikkeneviin reflekseihin. Lisäksi aivojen uurteet leviävät ja muodostuu plakkia. Myös dopamiiniverkkojen toiminta vähenee, mikä voi heijastua muutoksina käyttäytymisessä.
Ensimmäisinä alkavat rappeutua viimeisinä kypsyneet aivoalueet, joiden tehtävänä on koordinoida useista eri aisteista tulevaa korkeamman luokan tietoa.
Toisaalta aivot voivat myös kyetä eri tavoin kompensoimaan ikääntymisen vaikutuksia. Esimerkiksi keski-ikäisillä myeliinin määrä lisääntyy ohimo- ja otsalohkoissa.
Ihminen voi hidastaa aivojensa ikääntymistä esimerkiksi aerobisella liikunnalla, säännöllisellä unella, hyvällä ruokavaliolla, henkisillä harrastuksilla tai pitämällä verensä glukoositason matalalla. Välimeren ruokavalion noudattamisen on tutkimuksissa havaittu vähentävän aivojen tilavuuden pienenemistä vanhuksilla. Psychological Science -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan muisti vahvistuu vasta kun aletaan opetella uusia asioita, joka vaativat paneutumista. On myös hyvä jos uuden taidon lisääminen tuo elämään uusia sosiaalisia virikkeitä. Yhteisretkien kaltaiset puuhastelut eivät kuitenkaan yksin riittäneet kohentamaan ikäihmisten muistitaitoja.
Vaikuttavat geenit

Vuoteen 2016 mennessä ihmisestä on löydetty 1223 geeniä, jotka vaikuttavat erityisesti aivoihin. Näistä erityisen tärkeänä pidetään esimerkiksi geeniä ARHGAP11B, joka vaikuttaa ihmisaivojen voimakkaaseen poimuttumiseen sekä hermosolujen jakaantumiseen ja paksumpien kerrosten syntyyn.
Ihmisaivojen on todettu olevan selvästi mukautuvampia ja vähemmän geeneistä riippuvaisia kuin esimerkiksi simpanssien aivot.
Niitä geenejä, aivojen alueita tai neurologisia prosesseja ei vielä ole löydetty, jotka olisivat ominaisia eri älykkyyden lajeille.
Sukupuolierot

Miesten ja naisten aivot eroavat hiukan toisistaan, mutta näiden erojen merkitystä ei vielä kunnolla ymmärretä. Naisilla aivopuoliskoja yhdistävät aivokurkiainen ja etukommissuura ovat suuremmat kuin miehillä, mikä aiheuttaa sen, että naisten vasen ja oikea aivopuolisko ovat miesten aivopuoliskoja enemmän kytköksissä toisiinsa. Keskimääräisesti ottaen naiset käyttävät monimutkaisia tehtäviä suorittaessaan molempia aivopuoliskoja, kun taas miehet suorittavat tehtävät pienemmällä alueella aivoissa. Miesten aivojen ja aivokuoren tilavuus sekä aivokuoren pinta-ala ovat keskimäärin suuremmat kuin naisilla, mutta naisten aivokuori on paksumpi. Miesten aivojen mitoissa on enemmän vaihtelua kuin naisten.
Ihmisaivojen pohjana on feminiininen rakenne. Miehen aivot erilaistuvat naisen aivoista sikiönkehityksen aikana ja vähän aikaa syntymän jälkeen. Muutoksia aiheuttaa testosteronihormoni, joka poikasikiön kehittyvissä aivoissa muuttuu estrogeeniksi. Hormoni aiheuttaa sukupuolten välillä joitain binaarisia eroja sekä useita ei-binaarisia aste-eroja. Selkein käyttäytymiseen vaikuttava binaarinen sukupuoliero aivoissa on hypotalamukseen kuuluvassa mediaalisessa preoptisessa alueessa sijaitsevan seksuaalisesti dimorfisen tumakkeen (SDN) koko, joka miehillä on keskimäärin yli kaksi kertaa isompi kuin naisilla. Kokoero vaikuttaa niin sanottuun maskuliiniseen ja feminiiniseen sukupuolikäyttäytymiseen. Naisilla on miehiä suurempi anteroventraalinen periventrikulaarinen tumake (AVPV), joka käynnistää tytöillä 12–13 vuoden iässä syklisen hormonitoiminnan ja munasolun irtoamisen.
Homoseksuaalien aivojen on tietyissä tutkimuksissa havaittu muistuttavan vastakkaisen sukupuolen heterojen vastaavia. Homomiesten ja heteronaisten kumpikin aivopuolisko on keskimäärin enemmän samankokoinen ja heillä on vasemmassa mantelitumakkeessa keskimäärin enemmän hermoyhteyksiä kuin oikeassa. Lesbojen ja heteromiesten oikea aivopuolisko on keskimäärin vasempaa hieman suurempi, ja hermoyhteyksiä on enemmän oikeassa mantelitumakkeessa.
Yksilöllinen vaihtelu

Jokaisen ihmisyksilön aivot ovat erilaiset. Aivojen rakenne määräytyy geeneistä, joiden ekspressio vaikuttaa hermoston välittäjäaineiden määrien kautta esimerkiksi persoonallisuuteen, muistiin ja älykkyyteen. Geenien vaikutus ajatteluun on havaittu voimakkaaksi esimerkiksi toisistaan erotettujen identtisten kaksosten vertailussa. Geeniekspressioihin vaikuttaa myös ympäristö, kuten ruokavalio, maantieteellinen ympäristö, sosiaaliset verkostot ja stressitasot. Kokemus ja oppiminen muokkaavat aivopiirejä ihmisen elinaikana, ja aivot pystyvät korjaamaan itseään sekä jatkamaan kasvua ja kehitystä koko elämän ajan.
Ihmisyksilön yleisälykkyyden (g) määräävät pääasiassa geenit, jotka antavat aivoille tietyn rakenteen. Ihmisaivojen ja yleisälykkyyden suhdetta ei vielä tunneta tarkasti. Joidenkin tutkijoiden mukaan korkea g juontuu hermoimpulssien väylien paksuudesta, toisten mukaan paksusta aivokuoresta tai nopeista hermoimpulsseista, ja joidenkin mukaan se perustuu tiettyyn aivojen komentokeskuksen toimintaan. Älykkäillä lapsilla on tutkimuksissa havaittu olevan tavallista paksummat hermoyhteydet. Aivojen koon ja älykkyysosamäärän välillä on pieni positiivinen korrelaatio, noin 0,3–0,4:n suuruusluokkaa.
Ihmisen kätisyys saattaa kytkeytyä siihen, kummassa aivopuoliskossa ihmisellä on kielidominanssi.
Erilaiset persoonallisuustyypit voidaan kytkeä tiettyihin aivojen toimintakuvioihin, kuten tiettyjen välittäjäaineiden tuotantoon tai tiettyjen aivon osien aktiivisuuteen tai kytkösten määrään. Poikkeamat aivoissa voivat aiheuttaa poikkeavaa käyttäytymistä tai poikkeuksellista lahjakkuutta.
Tehtävät ja toiminnot

Ihmisen aivojen ensisijainen tehtävä on auttaa koko elimistöä pysymään optimaalisessa tilassa suhteessa ympäristöön. Aivot saavat jatkuvaa informaatiovirtaa sähköisinä impulsseina aistielinten hermosoluilta. Suurin osa siitä on epäolennaista eikä tärkeää, joten se jää tiedostamattomaksi. Jos aivot kuitenkin pitävät informaatiota uutena tai tärkeänä, aivot vahvistavat signaaleja ja saavat ne esiintymään useilla alueilla. Kun tätä toimintaa ylläpidetään riittävän kauan, syntyy tietoinen kokemus. Joskus aivot määräävät elimistön toimimaan lähettämällä lihaksiin signaaleja, jotka saavat ne supistumaan.
Tehtävät ja toiminnot > Aistiminen

Ihmisaivojen isoaivokuoren erityisalueet tuottavat aistimukset sähköisistä signaaleista, joita ne saavat aistielimiltä. Sensoriset hermosolut, jotka ovat usein erikoistuneet tietystä paikasta tuleviin signaaleihin, reagoivat saamaansa informaatioon. Kukin aivokuoren erityisalue käsittelee tietyn informaation: näitä alueita ovat esimerkiksi tuntoalue, kuuloalue, näköalue, hajualue sekä primääri ja sekundäärinen makualue. Tietoisuuteen nousee vain murto-osa kaikista aistimuksista, vaikka jotkin tiedostamattomatkin aistimukset saattavat ohjata ihmisen käyttäytymistä. Aistimukset voi laukaista paitsi ulkoinen tapahtuma, myös sisäinen muistikuva tai mielikuvitus.
Tehtävät ja toiminnot > Säätely

Aivot säätelevät monia kehon perustoimintoja, kuten sydämen sykettä, hengitystä, ruoansulatusta, hikoilua ja sukupuoliviettiä. Säätelystä vastaavat hypotalamus ja aivorunko yhdessä. Aivojen hermokeskukset vaikuttavat elimistön rauhasiin, jotka tuottavat ja vapauttavat erilaisia hormoneja. Aivoissa hormoneja valmistavat aivolisäke ja käpylisäke. Hormonit vaikuttavat esimerkiksi nälän, janon tai kylläisyyden aistimuksiin sekä uni-valve-rytmiin.
Tehtävät ja toiminnot > Liikkeet

Aivojen primääri motorinen aivokuori osallistuu sekä tietoisiin että tiedostamattomiin liikkeisiin. Se lähettää signaaleja, jotka supistavat lihaksia. Tietoisiin liikkeisiin liittyy myös “korkeampia“ otsalohkoalueita, kuten esimotorinen ja supplementaarinen motorinen aivokuori. Refleksiliikkeisiin aivot eivät osallistu. Pikkuaivot kontrolloivat liikkeiden osatekijöiden järjestystä ja kestoa.
Tehtävät ja toiminnot > Kieli

Ihmisen kolme tärkeintä kielialuetta löytyvät useimmilta ihmisiltä vasemmasta aivopuoliskosta, ja neljä muuta tärkeää kielialuetta oikeasta aivopuoliskosta. Vasemman puoliskon tehtäviä ovat puheen tuottaminen, puheen ymmärtäminen ja sanojen tunnistus. Oikean puoliskon tehtäviä ovat sävyn tunnistaminen, rytmi, painotus ja intonaatio, puhujan tunnistaminen ja eleiden tunnistaminen.
Kielen prosessointi tapahtuu pääasiassa Brocan ja Wernicken alueilla. Kun ihminen kuulee sanoja, Wernicken alue sovittaa äänet niiden merkitykseen sitä ympäröivän Geschwindin alueella olevien hermosolujen avulla. Kun ihminen puhuu, Wernicken alue etsii oikeat sanat, jotka välitetään Brocan alueelle, joka muuttaa sanat ääniksi liikuttamalla kieltä, suuta ja leukaa sekä aktivoimalla kurkunpään.
Erityyppiset kielelliset tehtävät aktivoivat joukon eri alueita aivoissa. Monien aivokuoren alueiden tarkat tehtävät kielen kannalta ovat yhä epäselviä.
Tehtävät ja toiminnot > Muisti

Muistissa on kyse siitä, että ihminen luo menneisyyden kokemukset uudelleen aktivoimalla synkronisesti hermosoluja, jotka liittyivät alkuperäiseen kokemukseen. Muistiin liittyy moni aivojen alue. Muistoja säilytetään fragmentteina kaikkialla aivojen eri puolilla.
Tehtävät ja toiminnot > Peilisolut

Peilisolut ovat hermosoluja, jotka aktivoituvat kun ihminen liikkuu tai näkee jonkun muun liikkuvan. Niiden avulla ihminen saa välitöntä tietoa siitä, mitä toisen ihmisen mielessä liikkuu, mitä pidetään matkimisen perustana. Peilisoluja on löytynyt ihmisaivojen Brocan alueelta, otsalohkon liikealueilta, ohimolohkosta ja päälaenlohkosta.
Tehtävät ja toiminnot > Tunteet

Tunteet luodaan limbisessä järjestelmässä. Sen ja aivokuoren välisen kaksisuuntaisen liikenteen ansiosta tunteet voidaan kokea tietoisesti ja tietoiset ajatukset voivat vaikuttaa tunteisiin.
Tehtävät ja toiminnot > Tietoisuus ja mieli

Suurimmalla osalla tietoisuuden tapahtumista näyttäisi olevan vahva kytkös aivojen sähkökemiallisiin, fyysisiin tapahtumiin. Tietoisuuden ja aineen (aivojen) välinen suhde on länsimaisen filosofian historian eräs suuri kysymys, jota on pohtinut lukematon määrä ihmisiä, mutta silti edistyminen on ollut hidasta tieteellisen tutkimuksen saralla.
Ihmisen tietoisuutta hallitsee kolme perusverkostoa. Lepotilaverkosto toimii kun ihminen antaa ajatustensa vaellella vapaasti. Se käsittää useita aivoalueita ja sen toimiessa aivot käyttävät noin 80 prosenttia aivojen käyttämästä kokonaisenergiasta. Tarkkaavaisuusverkosto aktivoituu kun tapahtuu jotain, joka saa ihmisen suuntaamaan huomionsa johonkin. Se käsittää lähinnä aivosaaren etuosan ja pihtipoimun etuosan. Toimintaverkosto aktivoituu päälakilohkon alaosassa ja otsalohkon etuosan yläpuolella, kun tapahtuma vaatii toimintaa. Toimintaverkosto kiihdyttää aktiivisuutta niillä aivoalueilla, joita tarvitaan toiminnan suorittamiseen.
Mielenfilosofian keskeinen ongelma liittyy mielen ja ruumiin väliseen suhteeseen, eli kysymykseen siitä, kuinka aivot, joka on aineellinen olio, voivat olla tietoiset, mikä on mielen ilmiö.
Toimintaperiaatteita > Muovautuvuus

Aivot ovat muovautuva elin, jonka rakenne muokkautuu ihmisen toiminnan perusteella. Rakenteellisia muutoksia tapahtuu pitkäaikaisen toiminnan, harjoittelun ja opettelun seurauksena. Aivojen tietyille alueille ja toimintoihin kasvaa uusia resursseja sen mukaan, mitä uusien asioiden oppimisessa tarvitaan: solujen välille syntyy uusia yhteyksiä, ja joskus syntyy jopa uusia hermosoluja. Joskus nämä muutokset ovat hyödyksi vain opetellussa asiassa, mutta joskus tapahtuu niin sanottu siirtovaikutus, jolloin uudet resurssit ja laskentakapasitteetti ovat hyödyksi myös muissa asioissa. Siirtovaikutusta ei ole havaittu esimerkiksi sudokujen ratkomisessa tai kuvataidekurssilla opiskelussa, mutta esimerkiksi liikuntaharrastuksen tai musiikkiharrastuksen aloittamisen on havaittu olevan hyödyksi myös muistin, tarkkaavaisuuden ja erilaisten havaintotaitojen kannalta.
Aivot voivat sopeutua siihenkin, että niistä poistetaan osa esimerkiksi aivosairauden tai epilepsian hoidossa. Jopa silloin kun aivoista poistetaan koko toinen puolisko varhaisella iällä, jäljelle jäänyt puolisko pystyy omaksumaan poistetun puoliskon tehtävät niin että potilas voi kuntoutuksen jälkeen elää melko toimintakykyistä elämää.
Toimintaperiaatteita > Automatisoituminen

Aivojen automatisoitumisperiaate tarkoittaa sitä, että opittu toiminta siirtyy aivokuoren tietoisesta hallinnasta ohjattavaksi osittain tietoisuuden ulkopuolella. Näin tietoisuuden kapasiteettia säästyy muuhun toimintaan ja elämä helpottuu. Esimerkiksi kävelemisestä tulee ihmiselle vuosien harjoittelun jälkeen lopulta automaattista, jolloin kävelijä voi keskittyä kävellessään muihin asioihin samaan aikaan. Ammattipianisti voi painella koskettimia ajattelematta jokaista painallusta erikseen, jotta hän pystyy tulkitsemaan musiikkia ja ilmentämään omia tunteitaan ja musiikin olemusta. Tottumukset perustuvat automaattiseen toimintaan, eli ihminen toimii “automaattiohjauksella” miettimättä mitä tekee. Syvään juurtuneiden tottumusten purkaminen ei ole helppoa vaan edellyttää niiden muokkaamista tai sitä, että tilalle opetellaan jokin toinen tapa.
Toimintaperiaatteita > Ennakointi

Aivot osaavat ennakoida asioita: aivot ensin päättelevät, mallintavat ja laskevat mitä kohta tapahtuu ja sitten suunnittelevat valmiiksi siihen sopivia toimintamalleja. Tarvittaessa aivot muokkaavat toimintaa uutta ennustetta vastaavaksi ja päivittävät virheelliseen ennusteeseen johtaneita malleja. Tämä ennustava järjestelmä tekee ihmiselle mahdolliseksi ennakoida tilanteita, mikä vaikuttaa havaintoihimme. Ennakointiperiaate on erityisen vahva kuulojärjestelmässä. Sen toiminnan voi havaita esimerkiksi kun sateen ääni, joka on hyvin ennustettava, häipyy taustalle kuin emme kuulisi sitä, mutta ennusteen rikkoutuminen eli muutos äänessä saa kuulojärjestelmän hälyttämään tietoisuuden. Myös ihmisen tarttumistoiminto on täynnä ennakointia ja ennusteen korjaamista. Ennakointi on tärkeää myös esimerkiksi kun ihminen kuuntelee puhetta. Ennakoivia malleja tarvitaan kuuntelussa, koska puheessa tietoa tulee hyvin nopeassa tahdissa, eikä kuultua voi ymmärtää pelkästään kuultua tietoa analysoimalla. Vieraan kielen kohdalla ennakointimallien syntyminen vaatii altistumista suurelle määrälle puhuttua vierasta kieltä.
Nukkuminen ja unet

Ihmisaivojen vuorokausirytmi riippuu kahden molekyylin pitoisuuksien vaihtelusta. Aamulla ihmisen aivoissa alkaa syntyä vireysmolekyyli oreksiinia, joka aktivoi hermosoluja ja pitää aivot hereillä. Päivän aikana aivoissa muodostuu adenosiinia, joka väsyttää aivoja. Iltapäivällä vireysmolekyyli oreksiinin tuotanto alkaa hiipua. Myöhään illalla adenosiinipitoisuus aivoissa on niin suuri, että ihminen nukahtaa. Yön aikana adenosiini sitoutuu jälleen polttoaineena toimivaan ATP-molekyyliin.
Aivojen valveillaolokeskukset sammuvat nukkumisen ajaksi GABA-välittäjäaineen vaikutuksesta. Ihmisen nukkuessa aivot pysyvät aktiivisina ja suorittavat erilaisia tärkeitä tehtäviä. On arveltu, että nukkumisen aikana aivot lajittelevat, prosessoivat ja taltioivat informaatiota. Unenpuute heikentää ihmisen kykyä ajatella ja muistaa asioita selkeästi. Unen aikana aivoissa toimii myös niin sanottu glymfaattinen järjestelmä, joka puhdistaa aivoista sinne kertyneet myrkylliset kuona-aineet. Tässä prosessissa aivoista puhdistuvat vaaralliset proteiinit, kuten beeta-amyloidi, joka takertuessaan hermosoluihin alkaa muodostaa Alzheimerin taudin esiasteita. Puhdistusjärjestelmä käyttää hyväksi gliasoluja ja aivoissa kulkevia kanavia.
Aivojen sykintä eli pulsaatio aiheuttaa nestettä eteenpäin työntävän paineen. Tätä pulsaatiota on kolmenlaista. Yksi lähtee sydämenlyöntien mukana liikehtivistä valtimoista. Toinen sykintä muodostuu hitaista vasomotorisista aalloista, jotka syntyvät verisuonten supis­tuessa ja laajetessa muutaman kerran minuutissa. Kolmas pulsaation lähde on hengitys, joka voimistuu unen aikana. Hengitys saa aikaan rinta­kehän sisäisen paineen vaihtelua, mikä lisää ja vähentää aivojen laskimoveren paluuta. Myös verisuonten itsenäinen sykintä lisääntyy nukkuessa. Alzheimer-potilaiden sykeaallot poikkeavat kuitenkin hyvin paljon terveiden vastaavista. Myös vuosia jatkunut korkea verenpaine jäykistää valtimoita, jolloin aivojen nestettä liikuttava pulsaatio heikkenee.
Myös liikunta lisää aivo-selkäydinnesteen virtausta, ja juoksun jälkeen aivo-selkäydinnesteen virtaus on melkein yhtä vilkasta kuin nukkuessa.
Tutkijat olettavat nykyisin, että aivokalvon imusuonet veisivät jätteet pois aivoista.
Unessa on neljä vaihetta, joiden aikana aivoissa esiintyy eritaajuuksisia aaltoja. Valveilla esiintyy alfa-aaltoja, joiden taajuus on 8–12 hertsiä. Kevyessä unessa esiintyy theeta-aaltoja (4–7 Hz), seuraavassa vaiheessa beeta-aaltoja (12–16 Hz), syvässä unessa delta-aaltoja (1–3 Hz) ja REM-unessa samanlaisia aaltoja kuin valvetilan ja kevyen unen aikana.
Syvän unen aikana aivot eivät ole kovin aktiiviset, mutta REM-unessa aivot aktivoituvat ja tuottavat ihmiselle eloisia ja voimakkaita unia. Etenkin aistimuksia prosessoiva aivojen osa on REM-unen aikana aktiivinen, mutta kriittisesti kokemuksia analysoiva otsalohko on käytännössä suljettuna.
Aivojen häiriöt

Usean mielenterveyden häiriön syynä on jokin aivojen neurologinen häiriö. Kun kuvaamisteknologioiden synty on tehnyt hermostoprosesseista näkyviä, on mielen häiriöt voitu tunnistaa enenevässä määrin aivoista johtuviksi.
Aivojen fysikaaliset häiriöt voidaan jakaa kolmeen tyyppiin:
fyysiset vammat, vauriot tai tulehdukset, kuten aivokalvontulehdus, aivoverenvuoto, hydrokefalus, Creutzfeldt–Jakobin tauti, epilepsia, aivoinfarkti, CP-vamma, kooma, aivopaise
rappeutuminen, kuten Alzheimerin tauti
kehitykselliset tai geneettiset häiriöt, kuten narkolepsia, Downin oireyhtymä, Huntingtonin tauti
Lisäksi ovat toiminnalliset häiriöt, joiden perimmäistä syytä ei tunneta, mutta niiden yhteydessä voidaan havaita poikkeamia aivojen toiminnassa. Niihin luokitellaan esimerkiksi ADHD ja fobiat.
Moni häiriö, kuten Parkinsonin tauti, masennus ja autismin kirjo, voidaan luokitella useampaan kuin yhteen ylläolevista tyypeistä.
Aivojen häiriöt > Hoito

Neurokirurgialla voidaan hoitaa esimerkiksi aivokasvaimia, kohonnutta painetta, fyysisiä aivovammoja, verisuonipoikkeamia tai aivopaiseita. Joitain häiriöitä, kuten masennusta ja Alzheimerin tautia voidaan hoitaa lääkkeillä.
Psykiatria keskittyy mielenterveyden häiriöiden hoitoon. Neurologia tutkii ja hoitaa erityisesti aivojen, hermoston ja lihasten sairauksia, jotka katsotaan sen alan piiriin kuuluviksi.
Aivojen häiriöt > Infektiot

Bakteerit aiheuttavat aivokalvojen tulehduksia eli meningiittejä sekä märkäpesäkkeitä eli abskesseja eri osiin aivoja. Myös viruksilla on aivojen tulehduksissa merkittävä osuus. Esimerkiksi tuhkarokko toimii toisinaan hitaana aivojen virusinfektiona. Oma lukunsa ovat prionit, jotka aiheuttavat muun muassa Creutzfeld–Jacobin tautia, jonka yksi muunnos on paljon julkisuutta saanut hullun lehmän tauti.