Neurofysiologie – samenvatting
1. Inleiding
De cortex (het bruin-geel gekleurde buitenkorst) is de grijze stof en bevat de neurotransmitters
De witte stof (beige kleur) bevat de af en aanvoerders
Het aantal neuronen staat niet lineair aan het cognitieve vermogen. Er is dus een discrepantie
tussen het volume van de hersenen/het aantal neuronen en de cognitieve mogelijkheden
Maar binnen de primaten (mensen en mensapen) kan je wel stellen dat er wel een lineair
verband is tussen het volume van het brein en het aantal neuronen.
Het menselijk brein bevat 86 miljard neuronen. Uit recent onderzoek blijkt dat we een 1/1 ratio
hebben van neuronen vs niet-neuronale gliacellen (we hebben dus evenveel gliacellen als
neuronen). Samengesteld benadert het aantal neuronen-gliacellen 200 miljard (evenveel als de
sterren in de melkweg)
1
, 1.1. De complexiteit van de hersenen
Onze hersenen bevatten:
- 200 miljard neuronen-gliacellen
- Triljoenen synapsen
- >100 neurotransmitters/neuropeptiden
2. De fysiologie van neurotransmitters en hun
receptoren
De neurotransmitters = signaalstof van zenuwcel – zenuwcel
De criteria voor (klassieke) neurotransmitters substanties:
- NEURALE OORSPRONG: Gesynthetiseerd in het presynaptische neuron of axon uiteinde
(neurosynaptische oorsprong).
o Zijn te kleuren met immunocytoschemische technieken
- ACCUMULATIE PRESYNAPTISCH en EXOCYTOSE: Presynaptisch gelokaliseerd en in
voldoende hoeveelheid losgelaten.
- EXOGEEN: Exogene toediening bootst e ecten synaptische loslating na.
- POSTSYNAPTISCHE EFFECTEN: Blokkering postsynaptische receptoren onderdrukt de
e ecten.
- CLEARANCE: Specifieke mechanismen voor verwijdering uit de synaptische spleet.
o Zoniet: hersenen worden traag
2.1. Neurotransmitters en hun biosynthetische enzymen
Transmitter Enzymen
Acetylcholine Choline acetyltransferase
Biogene amines AZ Amine
- Dopamine Tyrosine hydroxylase + decarboxylase
- Noradrenaline Tyrosine Hydroxylase + decarboxylase + dopamine B-hydroxylase
- Adrenaline Tyrosine hydroxylase + decarboxylase + dopamine B-hydroxylase +
methyltransferase
- Serotine Tryptofaan hydroxylase + decarboxylase
- Histamine Histidine decarboxylase
Aminozuren
- GABA Glutamaat decarboxylase
- Glycine
- Glutamaat
2
,Bovenste rij, van links naar rechts:
- Acetylcholine
- Adrenaline, Noradrenaline, dopamine
- Glycine
Onderste rij, van links naar rechts:
- Serotine
- Histamine
- Glutamaat, GABA
2.2. Acetylcholine
2.2.1. Synthese van acetylcholine
1. AcetylCoA + Choline <-> Acetylcholine
a. Enzym: Choline acetyltransferase
2. Acetylcholine Vesikels Exocytose Nicotine en muscarine receptoren
3. Afbraak van acetylcholine via acetylcholineasterase
Neuronen van de nucleus basalis zijn zeer kwetsbaar bij leeftijdsgebonden neurodegeneratieve
ziekten zoals de ziekte van Alzheimer.
Aangenomen wordt dat de resulterende afname van de ACh in de hersen bijdraagt aan de
achteruitgang van de mentale functie.
Farmacologische behandeling = compenseren van de haperende functie van de nucleus basalis
door het kunstmatig verhogen van ACh in de hersenen.
Centrale cholinesterase inhibitoren worden ook gebruikt bij de ziekte van Alzheimer. ACh zelf
verhogen door puur ACh te nemen is niet bruikbaar in de hersenen. Het heeft geen e ecten op N
en M receptoren dit omdat er snelle afbraak is door cholinesterase.
3
, 2.2.2. Cholinerge synapsen
De Cholinerge synaps gebruikt acetylcholine. Hierbij zijn er twee systemen in de hersenen:
1. Nucleus Basalis (nb) van Meynert (in het rood)
a. T.h.v. de basale voorhersenen (onder striatum), meest rostraal gelegen gedeelte
van het reticulair activerend systeem
i. RAS vertrekt vanuit de hersenstam
ii. Reticulair = eerder een netwerk dan een kern dat je kan zien. Het werkt
‘activerend’ op de hersenen. Het is een van de systemen die door
narcose/anesthesie wordt onderdrukt
b. Sommige axonen projecteren rechtstreeks naar de cortex (Temporele, Frontale),
andere maken een tussenstap in de thalamus (Parietele, occipitale).
c. Er zijn ook axonen die di uus naar meerdere neocortale regio’s en ook
hippocampus/amygdala gaan.
2. Tegmentale nuclei cholinerge neuronen (in het blauw)
a. T.h.v. de tegmentale nuclei
4
, b. Verschil tussen tegmentum en tectum:
i. Tectum = doorsaal van het mesencephalon (middenhersenen),
posterieur van aquaductus Sylvius.
Het bevat de colliculi superior (visueel) en inferiores (auditief).
ii. Tegmentum = verloopt doorheen de hersenstam. Het is t.h.v. het
mesencephalon en omvat 2 areas: nucleus ruber en PAG (periaquaductal
grey matter)
2.2.2.1. Functies Cholinerg systeem
1) Arousal/alertheid:
a. Wekker gaat af: ontwaken uit slaap door arousal respons
2) Aandacht:
a. Selectief richten op subset van sensoriële input die relevant is
b. Beperkte perceptuele en cognitieve middelen
3) Sensoriële perceptie wordt erdoor verhoogt:
a. De hersenen in rust vertonen veel ‘ruis’ door cholinerge modulatie/activatie van
de cortex (vooral toename hierdoor)
4) Beter vastleggen van informatie in het geheugen
5) Stimuleren cognitie:
a. Het vermogen tot kennisverwerving, via zintuigelijke waarneming en vervolgens
verwerken van de informatie door het denken.
6) Betrokken bij REM-slaap:
a. Corticale activatie die gepaard gaat met droomactiviteit. (NB verbruikt tijdens het
slapen bijna evenveel energie als tijdens het wakker zijn. Ze blijven dus
doorwerken)
2.2.3. De formatio reticularis
Het bestaat uit: een activerend (RAS) en een inhiberend gedeelte
Het RAS vormt het bovenste excitatorische deel van de formatio reticularis met projecties naar:
- Sommige rechtstreeks naar de cortex
- Andere met tussenstap in de thalamus
5
, 2.2.3.1. Rol van de formatio reticularis in de controle van cortex en thalamus
De formatio reticularis (FR) voert controle uit op de corticale activiteit met een:
- Invloed op de thalamus (beïnvloedt op zijn beurt de cortex)
- Rechtstreeks invloed op de cortex
Alle sensorische input passeert de thalamus, behalve de olfactorische input (kan thalamus
zonder de cortex bereiken)
Thalamische kernen kunnen volgens functie in 3 categorieën verdeeld worden:
1) Relay-kernen
2) Reticulaire kernen
3) Intralaminaire kernen
Het overgrote deel van de sensorische input passeert via de thalamische relay nuclei met
projecties naar sensoriële cortex. Wanneer je wakker bent wordt deze sensoriele info
doorgegeven.
Acetylcholine (ACh) van het RAS (uit RF – het activerend gedeelte) inhibeert de thalamische
reticulaire nucleus (TRN). Oorspronkelijk zet de thal. Ret. N. een rem op de thalamische relay
nuclei, maar deze wordt onderdrukt door het ACh van het RAS via GABA. Hierdoor staat de poort
open bij de thalamische relay nuclei waardoor er sensoriële input naar binnen komt.
Tijdens de slaap is de TRN niet onderdrukt en zet deze zelf een rem op de thalamische relay
nuclei.
6
1. Inleiding
De cortex (het bruin-geel gekleurde buitenkorst) is de grijze stof en bevat de neurotransmitters
De witte stof (beige kleur) bevat de af en aanvoerders
Het aantal neuronen staat niet lineair aan het cognitieve vermogen. Er is dus een discrepantie
tussen het volume van de hersenen/het aantal neuronen en de cognitieve mogelijkheden
Maar binnen de primaten (mensen en mensapen) kan je wel stellen dat er wel een lineair
verband is tussen het volume van het brein en het aantal neuronen.
Het menselijk brein bevat 86 miljard neuronen. Uit recent onderzoek blijkt dat we een 1/1 ratio
hebben van neuronen vs niet-neuronale gliacellen (we hebben dus evenveel gliacellen als
neuronen). Samengesteld benadert het aantal neuronen-gliacellen 200 miljard (evenveel als de
sterren in de melkweg)
1
, 1.1. De complexiteit van de hersenen
Onze hersenen bevatten:
- 200 miljard neuronen-gliacellen
- Triljoenen synapsen
- >100 neurotransmitters/neuropeptiden
2. De fysiologie van neurotransmitters en hun
receptoren
De neurotransmitters = signaalstof van zenuwcel – zenuwcel
De criteria voor (klassieke) neurotransmitters substanties:
- NEURALE OORSPRONG: Gesynthetiseerd in het presynaptische neuron of axon uiteinde
(neurosynaptische oorsprong).
o Zijn te kleuren met immunocytoschemische technieken
- ACCUMULATIE PRESYNAPTISCH en EXOCYTOSE: Presynaptisch gelokaliseerd en in
voldoende hoeveelheid losgelaten.
- EXOGEEN: Exogene toediening bootst e ecten synaptische loslating na.
- POSTSYNAPTISCHE EFFECTEN: Blokkering postsynaptische receptoren onderdrukt de
e ecten.
- CLEARANCE: Specifieke mechanismen voor verwijdering uit de synaptische spleet.
o Zoniet: hersenen worden traag
2.1. Neurotransmitters en hun biosynthetische enzymen
Transmitter Enzymen
Acetylcholine Choline acetyltransferase
Biogene amines AZ Amine
- Dopamine Tyrosine hydroxylase + decarboxylase
- Noradrenaline Tyrosine Hydroxylase + decarboxylase + dopamine B-hydroxylase
- Adrenaline Tyrosine hydroxylase + decarboxylase + dopamine B-hydroxylase +
methyltransferase
- Serotine Tryptofaan hydroxylase + decarboxylase
- Histamine Histidine decarboxylase
Aminozuren
- GABA Glutamaat decarboxylase
- Glycine
- Glutamaat
2
,Bovenste rij, van links naar rechts:
- Acetylcholine
- Adrenaline, Noradrenaline, dopamine
- Glycine
Onderste rij, van links naar rechts:
- Serotine
- Histamine
- Glutamaat, GABA
2.2. Acetylcholine
2.2.1. Synthese van acetylcholine
1. AcetylCoA + Choline <-> Acetylcholine
a. Enzym: Choline acetyltransferase
2. Acetylcholine Vesikels Exocytose Nicotine en muscarine receptoren
3. Afbraak van acetylcholine via acetylcholineasterase
Neuronen van de nucleus basalis zijn zeer kwetsbaar bij leeftijdsgebonden neurodegeneratieve
ziekten zoals de ziekte van Alzheimer.
Aangenomen wordt dat de resulterende afname van de ACh in de hersen bijdraagt aan de
achteruitgang van de mentale functie.
Farmacologische behandeling = compenseren van de haperende functie van de nucleus basalis
door het kunstmatig verhogen van ACh in de hersenen.
Centrale cholinesterase inhibitoren worden ook gebruikt bij de ziekte van Alzheimer. ACh zelf
verhogen door puur ACh te nemen is niet bruikbaar in de hersenen. Het heeft geen e ecten op N
en M receptoren dit omdat er snelle afbraak is door cholinesterase.
3
, 2.2.2. Cholinerge synapsen
De Cholinerge synaps gebruikt acetylcholine. Hierbij zijn er twee systemen in de hersenen:
1. Nucleus Basalis (nb) van Meynert (in het rood)
a. T.h.v. de basale voorhersenen (onder striatum), meest rostraal gelegen gedeelte
van het reticulair activerend systeem
i. RAS vertrekt vanuit de hersenstam
ii. Reticulair = eerder een netwerk dan een kern dat je kan zien. Het werkt
‘activerend’ op de hersenen. Het is een van de systemen die door
narcose/anesthesie wordt onderdrukt
b. Sommige axonen projecteren rechtstreeks naar de cortex (Temporele, Frontale),
andere maken een tussenstap in de thalamus (Parietele, occipitale).
c. Er zijn ook axonen die di uus naar meerdere neocortale regio’s en ook
hippocampus/amygdala gaan.
2. Tegmentale nuclei cholinerge neuronen (in het blauw)
a. T.h.v. de tegmentale nuclei
4
, b. Verschil tussen tegmentum en tectum:
i. Tectum = doorsaal van het mesencephalon (middenhersenen),
posterieur van aquaductus Sylvius.
Het bevat de colliculi superior (visueel) en inferiores (auditief).
ii. Tegmentum = verloopt doorheen de hersenstam. Het is t.h.v. het
mesencephalon en omvat 2 areas: nucleus ruber en PAG (periaquaductal
grey matter)
2.2.2.1. Functies Cholinerg systeem
1) Arousal/alertheid:
a. Wekker gaat af: ontwaken uit slaap door arousal respons
2) Aandacht:
a. Selectief richten op subset van sensoriële input die relevant is
b. Beperkte perceptuele en cognitieve middelen
3) Sensoriële perceptie wordt erdoor verhoogt:
a. De hersenen in rust vertonen veel ‘ruis’ door cholinerge modulatie/activatie van
de cortex (vooral toename hierdoor)
4) Beter vastleggen van informatie in het geheugen
5) Stimuleren cognitie:
a. Het vermogen tot kennisverwerving, via zintuigelijke waarneming en vervolgens
verwerken van de informatie door het denken.
6) Betrokken bij REM-slaap:
a. Corticale activatie die gepaard gaat met droomactiviteit. (NB verbruikt tijdens het
slapen bijna evenveel energie als tijdens het wakker zijn. Ze blijven dus
doorwerken)
2.2.3. De formatio reticularis
Het bestaat uit: een activerend (RAS) en een inhiberend gedeelte
Het RAS vormt het bovenste excitatorische deel van de formatio reticularis met projecties naar:
- Sommige rechtstreeks naar de cortex
- Andere met tussenstap in de thalamus
5
, 2.2.3.1. Rol van de formatio reticularis in de controle van cortex en thalamus
De formatio reticularis (FR) voert controle uit op de corticale activiteit met een:
- Invloed op de thalamus (beïnvloedt op zijn beurt de cortex)
- Rechtstreeks invloed op de cortex
Alle sensorische input passeert de thalamus, behalve de olfactorische input (kan thalamus
zonder de cortex bereiken)
Thalamische kernen kunnen volgens functie in 3 categorieën verdeeld worden:
1) Relay-kernen
2) Reticulaire kernen
3) Intralaminaire kernen
Het overgrote deel van de sensorische input passeert via de thalamische relay nuclei met
projecties naar sensoriële cortex. Wanneer je wakker bent wordt deze sensoriele info
doorgegeven.
Acetylcholine (ACh) van het RAS (uit RF – het activerend gedeelte) inhibeert de thalamische
reticulaire nucleus (TRN). Oorspronkelijk zet de thal. Ret. N. een rem op de thalamische relay
nuclei, maar deze wordt onderdrukt door het ACh van het RAS via GABA. Hierdoor staat de poort
open bij de thalamische relay nuclei waardoor er sensoriële input naar binnen komt.
Tijdens de slaap is de TRN niet onderdrukt en zet deze zelf een rem op de thalamische relay
nuclei.
6
