Ihmisaivot eli ihmisen aivot ovat päässä kallon sisällä sijaitseva keskushermostoa hallitseva elin, jonka päätehtävä on käsitellä aistien välityksellä saatua informaatiota siten, että ihmisen toimintakyky ympäristössään säilyy. Ihmisen tietoisuudella on vahva kytkös aivojen sähkökemiallisiin, fyysisiin tapahtumiin.
Ihmisaivot koostuvat 80-prosenttisesti aivokudoksesta, jonka erikoistuneita soluja ovat hermosolut ja gliasolut. Aikuiset ihmisaivot painavat keskimäärin 1,3–1,5 kilogrammaa. Ihmisen aivot ovat muihin eläinlajeihin verrattuna suhteellisesti hyvin suuret ja monimutkaiset.
Ihmisaivot voidaan jakaa erilaisiin yksiköihin. Isoaivot muodostavat yli kolme neljäsosaa kokonaistilavuudesta. Niiden uloin osa on aivokuori, joka vastaa pääasiassa korkeamman tason henkisistä prosesseista. Väliaivot, keskiaivot ja pikkuaivot ovat isoaivojen sisällä ja alapuolella, ja ne liittyvät evoluution kannalta varhemman tason henkisiin toimintoihin.
Ihmisen aivot kehittyvät pääosin 30-vuotiaaksi asti, osittain senkin jälkeen. Ikääntyessä aivot rappeutuvat kun hermosoluja kuolee.
Aivoja tutkii neurotiede. Nykyaikaiset kuvantamismenetelmät tuovat paljon tietoa aivojen toiminnasta.
Rakenne Koostumus Aivoista 80 prosenttia on aivokudosta, joka koostuu harmaasta ja valkeasta aineesta, jotka sisältävät hermosoluja ja glia- eli hermotukisoluja. Aivoista kymmenen prosenttia on verta ja kymmenen prosenttia aivo-selkäydinnestettä.
Koostumukseltaan aivot ovat 77–78 prosenttia vettä, 10–12 prosenttia lipidejä eli rasvamolekyylejä, kahdeksan prosenttia proteiinia, kaksi prosenttia liukoisia orgaanisia aineita, prosentti hiilihydraatteja ja prosentti epäorgaanisia suoloja.
Koko Aikuisten ihmisaivojen paino on keskimäärin 1,3–1,5 kilogrammaa, tilavuus 1 350 kuutiosenttimetriä ja pinta-ala 2 500 neliösenttimetriä.Aivojen arvoitukset 2016, s. 24. Keskimääräiset aivot ovat 167 millimetriä pitkät, 140 millimetriä leveät ja 93 millimetriä korkeat. Aikuisen aivot ovat noin kaksi prosenttia ja vauvan aivot noin 12 prosenttia koko ruumiin painosta . Miehen aivot ovat keskimäärin hiukan painavammat kuin naisen aivot.Carter et al. 2016, s. 44–45.
Ihmisen aivot ovat eläinkunnassa suhteellisesti hyvin suuret: neljä tai viisi kertaa niin suuret kuin ihmisenkokoisella nisäkkäällä voisi olettaa olevan.
Hermosolujen lukumäärä saavuttaa vakiotasonsa lapsuusiässä, mutta aivojen massa suurenee senkin jälkeen, kun hermosolut kasvavat suuremmiksi ja muodostavat uusia kytköksiä. Aivomassa saavuttaa maksiminsa nuoruusiän aikana. 20 vuoden iässä aivot alkavat kutistua noin yhden gramman vuodessa kun hermosoluja kuolee.
Ihmisen elintavat voivat vaikuttaa aivojen kokoon. Esimerkiksi alkoholia käyttävillä ihmisillä on havaittu aivojen kutistumista eli atrofiaa ja aerobisen liikunnan aloittaneilla ihmisillä aivojen kasvua.
Osat thumb|400px|Isoaivojen neljä lohkoa: otsa- eli frontaalilohko (keltaisella), päälaen- eli parietaalilohko (punaisella), ohimo- eli temporaalilohko (vihreällä) sekä takaraivo- eli oksipitaalilohko (sinisellä). Isoaivojen alapuolella takana ovat pikkuaivot (cerebellum). thumb|400px|Aivokurkiainen, joka yhdistää vasemman ja oikean aivopuoliskon hermosäikein. Heti sen alapuolella sijaitsevat aivo-selkäydinnesteen täyttämät sivukammiot. thumb|300px|Animaatio ihmisen aivojen anatomiasta ja fysiologiasta: aivopuoliskot, aivorunko ja pikkuaivot
Ihmisen aivoista voidaan erotella erilaisia yksiköitä:
Isoaivot muodostavat yli kolme neljäsosaa aivojen kokonaistilavuudesta.Carter et al. 2016, s. 52–53. Ne myös peittävät aivojen muut osat alleen. Isoaivot ovat jakautuneet kahteen aivopuoliskoon, joiden välinen tärkein linkki on aivokurkiainen. Puoliskot ovat rakenteellisesti suunnilleen samanlaiset mutta toiminnallisesti osittain erilaiset. Vasemmassa puoliskossa käsitellään ensisijaisesti puhe, kieli, vaiheittainen päättely ja analyysi sekä tietyt kommunikaatiotoiminnot. Oikea puolisko keskittyy enemmän aistiärsykkeisiin, ääni- ja näköhavaintoihin, luoviin taitoihin ja tilallis-ajalliseen tietoisuuteen.Carter et al. 2016, s. 56–57. Aivokuori eli korteksi on aivojen uloin osa. Se liittyy pääasiassa korkeamman tason henkisiin prosesseihin, kuten tietoisiin aistimuksiin, abstrakteihin ajatusprosesseihin, päättelyyn, suunnitteluun ja työmuistiin.Carter et al. 2016, s. 57. Aivokuori jaetaan anatomisesti neljään lohkoon: otsalohkoon, päälakilohkoon, ohimolohkoihin ja takaraivolohkoon.Monipuoliset aivot 2009, s. 12–13. Aivokuori on voimakkaasti poimuttunut, mikä antaa sille lisää kapasiteettia. Aivolohkojen (lobus) ja poimujen (gyrus) välissä on uurteita (sulcus).
Limbinen järjestelmä sisältää aivokuoren alueet ja sen viereiset alueet eli limbiset lohkot, sekä mantelitumakkeen, hypotalamuksen, talamuksen, nisälisäkkeitä sekä muita syvempiä ja sentraalisempia aivorakenteita. Limbinen järjestelmä liittyy vaistomaiseen käyttäytymiseen, syvälle juurtuneisiin tunteisiin sekä perusimpulsseihin kuten seksiin, raivoon, mielihyvään ja yleiseen hengissä pysymiseen. Se muodostaa myös linkin isoaivokuoren ja aivorungon välille.Carter et al. 2016, s. 64–65.
Aivorunkoon kuuluvat väliaivot, keskiaivot, aivosilta ja ydinjatke.Aivorunko, Duodecimin Terveyskirjasto Aivorunko liittyy keski- ja matalan tason henkisiin toimintoihin, ei niinkään abstraktin ajattelun tapaisiin korkeampiin toimintoihin. Se on myös alitajuisten eli autonomisten säätelymekanismien keskus. Ydinjatkeen tumakkeet ovat esimerkiksi hengityksen, sydämen toiminnan ja verenpaineen valvonnan ja säätelyn keskuksia. Aivorungon tumakkeet ovat hermosolukeskusten ryhmiä. Aivorungossa on myös hermosyiden eli viejähaarakkeiden ryppäitä.Carter et al. 2016, s. 62–63. Väliaivot ovat isoaivojen sisällä. Ne ovat yksi aivorungon osa. Talamuksen avulla ne kytkevät aistinelimistä viejähaarakkeita pitkin tulleita impulsseja oikeille aivokuoren aistinalueille, hajurataa lukuun ottamatta. Väliaivojen pohjaan kuuluu myös hypotalamus, joka ohjaa muun muassa hormoneja vapauttavan aivolisäkkeen toimintaa, unta, nälkää, janoa, lämmönsäätelyä ja hormonaalista säätelyä. Hermosoluista koostuva aivolisäkkeen takalohko vapauttaa kahta erityistä oligopeptidiä: oksitosiinia ja vasopressiiniä, kun taas epiteelistä muodostunut etulohko puolestaan monia sisäeritystä sääteleviä hormoneja. Väliaivojen yläosaan liittyy käpylisäke eli käpyrauhanen, joka tuottaa melatoniinia. Keskiaivot ovat väliaivojen alapuolinen osa. Ne ovat yksi aivojen vanhimmista osista, ja ihmisen keskiaivot ovatkin hyvin samankaltaiset kuin matelijoillakin. Keskiaivot tuottavat dopamiini-välittäjäainetta sekä osallistuvat tahdonalaisten liikkeiden ja refleksien eli heijasteiden ohjaamiseen. Niistä lähtevät myös silmien liikkeitä ohjaavat aivohermot.Monipuoliset aivot 2009, s. 14–15. Aivosilta on aivorungon keskiosa, joka toimii yhdyssiteenä pikkuaivojen puoliskojen välillä sekä pikkuaivojen ja isoaivojen välillä. Aivosiltaan kuuluu osa hengityskeskuksesta, joka säätelee hengitysrytmiä. Aivosilta vaikuttaa myös ihmisen tarkkaavaisuuteen. Ydinjatke ohjaa useita peruselintoimintoja, joita ei voi hallita tietoisesti, kuten sydämenlyöntejä, verenpainetta, hengitystä sekä nielemis- ja aivastusrefleksejä.
Pikkuaivot ovat aivojen alempi ja taaimmaisin osa. Se on huomattavan poimuttunut elin isoaivojen kuoren tapaan. Pikkuaivojen tärkeimmät tehtävät ovat koordinoida vartalon liikkeitä, kuten tasapainoa ja asentoa, hallitsemalla lihasten jännitystilaa.
Aivokammiot ovat aivojen sisällä olevia onteloita. Ne sisältävät aivo-selkäydinnestettä, jossa aivokudos kelluu kallon sisällä. Neste uudistuu neljä tai viisi kertaa päivässä. Neste toimii iskunvaimentimena, ja lisäksi sen proteiinit ja glukoosit ravitsevat aivoja ja valkosolut suojaavat infektioita vastaan. Neste kulkee aivokammioiden läpi aivovaltimoiden sykkeen kuljettamana. Neste syntyy suodattumalla valtimoverestä eri aivokammioihin suonipunoksissa, joita verisolut eivät läpäise. Neljännestä aivokammiosta neste kulkeutuu aukkojen kautta lukinkalvon alaiseen subaraknodaalitilaan, joka on yhteydessä selkäydinkanavaan, ja sieltä lukinkalvotupsujen kautta kovakalvon lehtien välisiin suuriin veriviemäreiksi kutsuttuihin laskimoihin.
Hermosolut ja sähkökemialliset pulssit Neuronit eli hermosolut ovat aivojen ja hermoston yksittäisiä, mikroskooppisia yksiköitä. Arviot niiden määrästä vaihtelevat 50 miljardista 500 miljardiin. Yleisesti esitetty luku on 100 miljardia, ja vuonna 2009 julkaistussa tutkimuksessa päädyttiin lukemaan 86 miljardia.
Jokainen hermosolu on itsenäinen toiminnallinen yksikkö. Siinä on haarakkeet, jotka vastaanottavat ja lähettävät sähköisiä hermosignaaleja eli -impulsseja. Hermosolut muodostavat ajan ja käytön myötä kytköksiä toisiinsa. Synapsit ovat kommunikaatiokeskuksia, joissa hermosolut siirtävät hermoimpulsseja toisilleen.
Hippokampuksen eli aivoturson hermosolut ovat hyvin energiatehokkaita. Tämän syytä ei varmasti tiedetä, mutta se voi johtua osittain siitä, että synapsit ovat hyvin mukautuvia ja niitä on useita eri kokoisia.
Ihmisen hermosolut ovat fysiologisesti samanlaisia kuin muidenkin nisäkkäiden hermosolut, joskin hermosolujen koko riippuu eläinlajin koosta. Koska ihmisaivot ovat hyvin suuret, niissä on enemmän hermosoluja kuin muiden kädellisten aivoissa. Ihmisaivoissa on mahdollisesti myös enemmän hermosoluja kuin ihmistä suurempiaivoisten norsujen ja valaiden aivoissa, sillä kädellisten aivojen hermosolutiheys on niitä korkeampi.
Aivojen soluista noin puolet, mutta joidenkin arvioiden mukaan jopa 90 prosenttia, on gliasoluja eli hermotukisoluja. Niillä on erilaisia tehtäviä: ne esimerkiksi tarjoavat hermosoluille ravintoa tai tuhoavat mikrobeja.Carter et al. 2016, s. 68–69.
Aivojen sähköimpulssien tulkintaa Sähköiset hermoimpulssit kulkevat aivojen hermosoluissa muodostaen muun muassa eritaajuisia aaltoliikkeitä EEG-tutkimuksessa.
Delta-aaltojen värähtelytaajuus on 1–3 hertsiä, ja delta-aalloilla on suuri aallonpituus. Delta-aallot liittyvät syvän unen jaksoon, jolloin ei nähdä unia sekä parasympaattisen hermoston toimintaan, kuten sydämen sykkeen säätelemiseen ja ruoansulatukseen. Immuunijärjestelmän toimintaa ja oppimista edistävät delta-aallot ovat hyvin yleisiä vauvoilla ja pienillä lapsilla. Mitä enemmän ihminen vanhenee, sitä vähemmän hänen aivonsa tuottavat delta-aaltoja.Aivoaallot: Delta, theta, alfa, beta ja gamma. 20.4.2018. Mielen ihmeet -verkkolehti.
Theta-aaltojen taajuus vaihtelee 3,5 ja 8 hertzin välillä. Ne liittyvät unen lisäksi mielikuvitukseen, harkintaan ja intensiivisiin tunteisiin.
Alfa-aaltojen taajuus on 8–13 hertsiä ja ne aktivoituvat rentoutumisen hetkinä ennen nukahtamista. Alfa-aallot ovat vallalla myös, kun ihminen katselee televisiota. Alfa-aaltolöydöksen puute voi ennakoida ahdistusta, stressiä ja unettomuutta.
Beta-aaltojen taajuus on 12–33 hertsiä, ja niiden korkea taso johtuu hermosolujen intensiivisestä toiminnasta. Beta-aallot osoittavat, että ihminen on keskittynyt intensiivisesti johonkin toimintaan tai että hän on pirteä ja valmis reagoimaan.
Gamma-aalloilla on korkea 25–100 hertsin taajuus, ja niitä on vaikea havaita aivosähkökäyrällä. Gamma-aallot liittyvät suurta keskittymistä vaativiin tehtäviin, onnen tunteeseen ja REM-uneen. Mielenterveyden ongelmista ja oppimisvaikeuksista kärsivillä esiintyy tutkimuksissa keskimäärin vähemmän gamma-aaltoja.
Hermoimpulssit muodostuvat solun rajapinnoissa ja hermosolujen välisten kytkentöjen, synapsien yhteydessä.
Yhteys hermoihin Aivot ohjaavat ja koordinoivat elimistöä selkäytimen ja siitä lähtevien ja haarautuvien hermojen kautta. Kaksitoista aivohermoparia kytkeytyy suoraan aivoihin kulkematta selkäytimen kautta. Ne liittyvät pään toimintoihin; niitä ovat esimerkiksi hajuhermo, kasvohermo ja näköhermo.Carter et al. 2016, s. 42–43. Aivoista itsestään puuttuvat tuntoreseptorit, joten aivot eivät tunne mitään. Päänsäryn syy ei yleensä ole aivoissa.
Verenkierto 200px|pienoiskuva|Aivojen valtimokehä.