,HOOFDSTUK 1 NEUROWETENSCHAPPEN
Ons brein
Grijzen stof: informatieverwerking
Witte stof: informatieoverdracht
Hersencellen en haar functies:
- Neuronen:
overdracht zintuiglijke, motorische en interneuronale informatie
- Gliacellen
‘steuncellen’: structuur/stevigheid, aanvoer voedingsstoffen, opruimen afval, isolatie
axonen (myeline), wegwijzen, vorming bloed-hersenbarrière, bufferfunctie
Neurowetenschappen
“Neurowetenschappers bestuderen het zenuwstelsel van de mens. Het zenuwstelsel
verwerkt zintuiglijke informatie, maakt het lichaam klaar voor actie of rust, zet emotionele en
cognitieve processen in gang en stuurt de spieren aan. Kortom, het zenuwstelsel speelt een
coördinerende rol bij al onze handelingen. De centrale verwerkingseenheid van ons
zenuwstelsel is het brein.”
Een belangrijk onderscheid dat neurowetenschappers maken is tussen structuur en functie.
Structuur betreft de anatomie: gebieden in de hersenen onderscheiden zich van elkaar op
basis van bijvoorbeeld het soort neuronen dat zich er bevindt. Wat de verschillende gebieden
doen, betreft de functie.
Neurale correlaten
Neurowetenschappers zoeken naar neurale correlaten. Neuraal verwijst naar hersencellen
en zenuwen. Correlaat naar onderling gerelateerd.
Ondanks de steeds betere technieken om naar hersenactiviteit te kijken, is het vinden van
neurale correlaten niet eenvoudig. Wat maakt het zo moeilijk? Problemen:
1. Hoe definieer je ervaring/proces/gedrag?
2. Waarom zou het ergens op één plek ‘zitten’?
3. Wat betékent activiteit in een gebied?
4. Waarom zou het bij iedereen op dezelfde manier georganiseerd zijn?
5. Hoe kun je het geïsoleerd onderzoeken?
6. Praktische bezwaren
Reverse inference is verleidelijk maar problematisch!
2
,Het zenuwstelsel
Het neuron
Het basiselement van het zenuwstelsel is het neuron of de zenuwcel. De voornaamste
functie van een neuron is informatie overdragen. Op basis daarvan kunnen wij allerlei
handelingen uitvoeren, waarnemen, nadenken, voelen, etc.
Het neuron wordt in zijn geheel omhuld door het celmembraan dat het neuron afscheidt van
zijn omgeving. Als we inzoomen, zien we dat zich in de vloeistof, binnen en buiten het
neuron, ionen (elektrisch geladen deeltjes) bevinden. De ionen hebben een positieve of een
negatieve lading. We zien ook dat er een spanningsverschil is tussen het membraan aan de
buitenkant (+) en aan de binnenkant van het neuron (-).
Zoomen we nog verder in, dan zien we dat zich in het celmembraan ionenpoorten
bevinden. Je ziet hier een gesloten en een geopende poort van een bepaald type.
Informatieoverdracht
De informatieoverdracht tussen neuronen is een elektrochemisch proces.
Chemisch deelproces
Neuronen zitten niet aan elkaar vast! Hoe brengt een neuron dan de boodschap over? We
zoomen in op een synaps, dat is de kloof tussen een axonterminal of -uiteinde en het
oppervlak van een dendriet. Aan het uiteinde van een geactiveerde, ‘vurende’ axon
versmelten blaasjes gevuld met neurotransmitters (een chemische stof), met het
celmembraan. De neurotransmitters (NT’s) worden de synaptische kloof in gelanceerd. Ze
verplaatsen zich richting het celmembraan van het ontvangende neuron. De NT’s hechten
zich aan een bijbehorende receptor van het ontvangende neuron waardoor diens
ionenpoorten opengaan en er geladen deeltjes naar binnen kunnen stromen. Een NT en een
receptor zijn als een sleutel en een slot! Elke NT heeft een eigen type receptor!
Er zijn ca. 80 NT’s. Neuronen werken met één tot enkele NT’s. Neuronen die deel uitmaken
van een circuit werken met dezelfde NT’s. Enkele belangrijke zijn:
- GABA is een belangrijke NT met een inhiberende uitwerking.
- Glutamaat is een belangrijke NT met een exiterende uitwerking.
- Dopamine is een belangrijke NT van het beloningssysteem.
Wat kan er allemaal met NT’s gebeuren nadat ze de synaptische kloof in zijn gelanceerd?
- Ze hechten aan een receptor van het ontvangende neuron
- Ze gaan weer terug naar het oorspronkelijke neuron (= heropname of ‘reuptake’)
- Ze worden opgeruimd
3
, Elektrisch deelproces
De informatieoverdracht is tussen neuronen is een elektrochemisch proces! Tussen de
binnen-en buitenkant van het celmembraan bestaat er een spanningsverschil (binnenkant is
negatiever). In het celmembraan zitten poortjes die opengezet worden om geladen deeltjes
binnen te laten. Er zijn poorten die positief geladen deeltjes en poorten die negatief geladen
deeltjes binnen laten. Zo kan de elektrische lading binnen een neuron veranderen. Stromen
relatief meer positief geladen deeltjes binnen én bereikt de lading bij de axonheuvel een
bepaalde drempelwaarde, dan geeft het neuron een signaal door! Positief geladen deeltjes
werken dus als een gaspedaal op het ontvangende neuron: ze hebben een exiterende
(stimulerende werking). Negatief geladen deeltjes werken als een rempedaal: ze hebben een
inhiberende (remmende) werking.
Een neuron heeft dus twee standen:
- Zolang de elektrische lading binnen een neuron onder een bepaalde drempelwaarde
blijft, is het neuron in rust: de rustpotentiaal.
- Zodra de elektrische lading deze drempelwaarde bereikt, ontstaat in het neuron, aan
het begin van het axon, een actiepotentiaal: het neuron vuurt!
De voortzetting van het signaal, vanaf de axonheuvel, door het axon vindt plaats door de
verplaatsing van deeltjes van binnen naar buiten het axon en andersom. Door verschillen in
concentratie (van het soort deeltjes) en spanning binnen en buiten het axon ‘willen’ sommige
deeltjes naar buiten en andere naar binnen. De deeltjes kunnen door poorten in het
celmembraan die opengaan als gevolg van de bereikte drempelwaarde.
Kalium (K+) wil naar buiten (door een concentratieverschil)
Natrium (Na+) wil naar binnen door een concentratie- en spanningsverschil.
De instromende deeltjes (Na+) stuwen het signaal door het axon! Bij gemyeliniseerde
axonen ‘schiet’ het signaal van knoop naar knoop. De snelheid is groter omdat myeline
isoleert: er kunnen geen deeltjes weglekken. Bij de knopen van Ranvier zorgen
instromende deeltjes (Na+) steeds voor een extra ‘boost’.
Wat als de myelineschede wordt afgebroken? Zoals gebeurt bij:
- MS (multiple sclerose)
- Het Syndroom van Korsakov
Dan is geen signaal meer mogelijk! Neuronen die geen signaal meer ontvangen, sterven af!
Dit kan overal in het brein gebeuren!
Na de actiepotentiaal moet het rustpotentiaal worden hersteld. Pompen in het celmembraan
verplaatsen deeltjes weer van binnen naar buiten (Na+) en andersom (K+).
4
Ons brein
Grijzen stof: informatieverwerking
Witte stof: informatieoverdracht
Hersencellen en haar functies:
- Neuronen:
overdracht zintuiglijke, motorische en interneuronale informatie
- Gliacellen
‘steuncellen’: structuur/stevigheid, aanvoer voedingsstoffen, opruimen afval, isolatie
axonen (myeline), wegwijzen, vorming bloed-hersenbarrière, bufferfunctie
Neurowetenschappen
“Neurowetenschappers bestuderen het zenuwstelsel van de mens. Het zenuwstelsel
verwerkt zintuiglijke informatie, maakt het lichaam klaar voor actie of rust, zet emotionele en
cognitieve processen in gang en stuurt de spieren aan. Kortom, het zenuwstelsel speelt een
coördinerende rol bij al onze handelingen. De centrale verwerkingseenheid van ons
zenuwstelsel is het brein.”
Een belangrijk onderscheid dat neurowetenschappers maken is tussen structuur en functie.
Structuur betreft de anatomie: gebieden in de hersenen onderscheiden zich van elkaar op
basis van bijvoorbeeld het soort neuronen dat zich er bevindt. Wat de verschillende gebieden
doen, betreft de functie.
Neurale correlaten
Neurowetenschappers zoeken naar neurale correlaten. Neuraal verwijst naar hersencellen
en zenuwen. Correlaat naar onderling gerelateerd.
Ondanks de steeds betere technieken om naar hersenactiviteit te kijken, is het vinden van
neurale correlaten niet eenvoudig. Wat maakt het zo moeilijk? Problemen:
1. Hoe definieer je ervaring/proces/gedrag?
2. Waarom zou het ergens op één plek ‘zitten’?
3. Wat betékent activiteit in een gebied?
4. Waarom zou het bij iedereen op dezelfde manier georganiseerd zijn?
5. Hoe kun je het geïsoleerd onderzoeken?
6. Praktische bezwaren
Reverse inference is verleidelijk maar problematisch!
2
,Het zenuwstelsel
Het neuron
Het basiselement van het zenuwstelsel is het neuron of de zenuwcel. De voornaamste
functie van een neuron is informatie overdragen. Op basis daarvan kunnen wij allerlei
handelingen uitvoeren, waarnemen, nadenken, voelen, etc.
Het neuron wordt in zijn geheel omhuld door het celmembraan dat het neuron afscheidt van
zijn omgeving. Als we inzoomen, zien we dat zich in de vloeistof, binnen en buiten het
neuron, ionen (elektrisch geladen deeltjes) bevinden. De ionen hebben een positieve of een
negatieve lading. We zien ook dat er een spanningsverschil is tussen het membraan aan de
buitenkant (+) en aan de binnenkant van het neuron (-).
Zoomen we nog verder in, dan zien we dat zich in het celmembraan ionenpoorten
bevinden. Je ziet hier een gesloten en een geopende poort van een bepaald type.
Informatieoverdracht
De informatieoverdracht tussen neuronen is een elektrochemisch proces.
Chemisch deelproces
Neuronen zitten niet aan elkaar vast! Hoe brengt een neuron dan de boodschap over? We
zoomen in op een synaps, dat is de kloof tussen een axonterminal of -uiteinde en het
oppervlak van een dendriet. Aan het uiteinde van een geactiveerde, ‘vurende’ axon
versmelten blaasjes gevuld met neurotransmitters (een chemische stof), met het
celmembraan. De neurotransmitters (NT’s) worden de synaptische kloof in gelanceerd. Ze
verplaatsen zich richting het celmembraan van het ontvangende neuron. De NT’s hechten
zich aan een bijbehorende receptor van het ontvangende neuron waardoor diens
ionenpoorten opengaan en er geladen deeltjes naar binnen kunnen stromen. Een NT en een
receptor zijn als een sleutel en een slot! Elke NT heeft een eigen type receptor!
Er zijn ca. 80 NT’s. Neuronen werken met één tot enkele NT’s. Neuronen die deel uitmaken
van een circuit werken met dezelfde NT’s. Enkele belangrijke zijn:
- GABA is een belangrijke NT met een inhiberende uitwerking.
- Glutamaat is een belangrijke NT met een exiterende uitwerking.
- Dopamine is een belangrijke NT van het beloningssysteem.
Wat kan er allemaal met NT’s gebeuren nadat ze de synaptische kloof in zijn gelanceerd?
- Ze hechten aan een receptor van het ontvangende neuron
- Ze gaan weer terug naar het oorspronkelijke neuron (= heropname of ‘reuptake’)
- Ze worden opgeruimd
3
, Elektrisch deelproces
De informatieoverdracht is tussen neuronen is een elektrochemisch proces! Tussen de
binnen-en buitenkant van het celmembraan bestaat er een spanningsverschil (binnenkant is
negatiever). In het celmembraan zitten poortjes die opengezet worden om geladen deeltjes
binnen te laten. Er zijn poorten die positief geladen deeltjes en poorten die negatief geladen
deeltjes binnen laten. Zo kan de elektrische lading binnen een neuron veranderen. Stromen
relatief meer positief geladen deeltjes binnen én bereikt de lading bij de axonheuvel een
bepaalde drempelwaarde, dan geeft het neuron een signaal door! Positief geladen deeltjes
werken dus als een gaspedaal op het ontvangende neuron: ze hebben een exiterende
(stimulerende werking). Negatief geladen deeltjes werken als een rempedaal: ze hebben een
inhiberende (remmende) werking.
Een neuron heeft dus twee standen:
- Zolang de elektrische lading binnen een neuron onder een bepaalde drempelwaarde
blijft, is het neuron in rust: de rustpotentiaal.
- Zodra de elektrische lading deze drempelwaarde bereikt, ontstaat in het neuron, aan
het begin van het axon, een actiepotentiaal: het neuron vuurt!
De voortzetting van het signaal, vanaf de axonheuvel, door het axon vindt plaats door de
verplaatsing van deeltjes van binnen naar buiten het axon en andersom. Door verschillen in
concentratie (van het soort deeltjes) en spanning binnen en buiten het axon ‘willen’ sommige
deeltjes naar buiten en andere naar binnen. De deeltjes kunnen door poorten in het
celmembraan die opengaan als gevolg van de bereikte drempelwaarde.
Kalium (K+) wil naar buiten (door een concentratieverschil)
Natrium (Na+) wil naar binnen door een concentratie- en spanningsverschil.
De instromende deeltjes (Na+) stuwen het signaal door het axon! Bij gemyeliniseerde
axonen ‘schiet’ het signaal van knoop naar knoop. De snelheid is groter omdat myeline
isoleert: er kunnen geen deeltjes weglekken. Bij de knopen van Ranvier zorgen
instromende deeltjes (Na+) steeds voor een extra ‘boost’.
Wat als de myelineschede wordt afgebroken? Zoals gebeurt bij:
- MS (multiple sclerose)
- Het Syndroom van Korsakov
Dan is geen signaal meer mogelijk! Neuronen die geen signaal meer ontvangen, sterven af!
Dit kan overal in het brein gebeuren!
Na de actiepotentiaal moet het rustpotentiaal worden hersteld. Pompen in het celmembraan
verplaatsen deeltjes weer van binnen naar buiten (Na+) en andersom (K+).
4
