Brain and Behavior
Hoofdstukken 2, 3, 4
Hoofdstuk 2
Neurons and Action Potentials
Het zenuwstelsel bevat twee soorten cellen: neuronen en glia-cellen. Neuronen ontvangen
informatie en geven deze door aan andere cellen. Glia-cellen hebben vele functies, waar late rop
teruggekomen gaat worden.
Het oppervlak van een cel heet het membraan, wat de
binnen en de buitenkant van de cel gescheiden houdt. Het
membraan ziet er als volgt uit: twee lagen van fosfolipiden
moleculen op elkaar met daartussen membraaneiwitten
en koolhydraatketens.
(Bijna) alle cellen bevatten een kern, waar alle informatie
over de chromosomen zich bevindt. Een mitochondrium
dat zorgt voor de productie van ATP (energie). Ribosomen
zorgen ervoor dat eiwitsynthese kan plaatsvinden (door
translatie). Sommige van deze ribosomen vliegen vrij rond
in de cel en andere zitten vast aan het endoplasmatisch
reticulum.
Een motorneuron heeft zijn cellichaam in het ruggenmerg, heeft dendrieten als uitlopers (kort) en
één axon (lang) die contact maakt met de spier of klier.
Een sensorische neuron heeft zijn cellichaam in het spinaal ganglion en zijn extreem gevoelig voor
een bepaalde stimulus (aanraking, geluid of licht), heeft
één dendriet (lang) en heeft een axon (kort).
Dendrieten zorgen ervoor dat ze contact kunnen maken
met andere neuronen, via synaptische receptoren.
Sommige van hen hebben dendritic spines waardoor de
plek beschikbaar voor synapsen wordt vergroot. Axon is
de informatie zender van het neuron en dit geeft hij
door aan andere neuronen of spieren en organen. Veel
van deze axonen hebben een myeline schede met
insnoeringen van Ranvier.
Afferente axon: brengt informatie in een structuur; (sensorische neuron) admit
Efferente axon: draagt informatie vanaf een structuur; (motorische neuron) exit
Intrinsieke axon: wanneer de dendrieten en de axonen samen een structuur zijn.
De structuren van neuronen kunnen veranderen, dat is logisch aangezien er verschillende doeleinden
zijn voor de verschillende neuronen. Purkinje cell in het cerrebellum. Neuronen communiceren via
bepaalde stofjes: neurotransmitters.
Glia-cellen zijn er in verschillende soorten met verschillende functies.
Astrocytes wikkelen zich om het presynaptische oppervlakte
Microglia hele kleine cellen die functioneren als een deel van het immuunsysteem.
Brittany van Beek
Universiteit Utrecht
2016-2017
, Oligodendrocytes & schwann cells zijn die sommige delen (gewervelde) van een axon gaan
omsluiten en insluiten myeline schedes.
Radial glia deze cel leidt het migrating neuron de goede kant op.
Door de bloed-brein barrière kunnen veel moleculen het brein niet binnenkomen. De barrière
beschermt het zenuwstelsel tegen virussen en andere gevaarlijke stofjes. Geladen en grote
moleculen komen de barrière niet door. Sommige ongeladen deeltjes komen door deze door cellen
gevormde barrière wel heen. Helaas houdt het ook veel medicatie uit het brein en daarom is eht
brein moeilijk te genezen.
Het probleem is niet dat er te weinig glucose is om de (gewervelde) neuronen te laten
werken, maar voornamelijk het tekort aan vitamine B1, thiamine. Glucose is een van de enige stoffen
die wel door de bloed-brein barrière heen kan.
Als je wordt aangeraakt dan is het niet heel belangrijk te weten welke aanraking eerder was. Bij het
zicht is dit wel belangrijk. Door een heel klein verschil in lichtval kan er namelijk worden begrepen of
een voorwerp zich nou naar links of recht begeeft.
Alle delen van een neuron zijn met een 8 nm dik membraan (2x fosfolipiden laag) omvangen.
Dit membraan bepaalt eigenlijk welke stoffen wel en welke
stoffen niet de cel in komen.
Zonder enige verstoringen bevindt er zich ten alle tijden in het
rustpotentiaal een elektrisch gradiënt het verschil in ladingen tussen
de binnen- en de buitenkant van het membraan. Het verschil in lading
in een rustend neuron wordt het rustpotentiaal genoemd. (-70mV)
Het membraan is selectief permeabel, sommige chemicaliën kunnen
dan makkelijker de cel in dan anderen. De meeste grote en/of geladen
moleculen komen niet door het membraan heen.
Tijdens rust staat de potassium-poort maar een klein beetje over waardoor potassium maar
langzaam stroomt en de sodium-poort zit helemaal dicht. Stimulatie zorgt voor een verwijding van de
Brittany van Beek
Universiteit Utrecht
2016-2017
, poorten. Door de sodium/potassium-pomp is de concentratie van sodium ionen veel hoger buiten
het membraan, dan erbinnen. Potassium zit meer geconcentreerd aan de binnenkant van het
membraan.
Sodium (Na+) is positief geladen en omdat het binnen in de cel negatief geladen is, zal sodium door
het electrical gradient (elektrisch gradiënt) graag de cel in willen. Daarbij komt nog dat er buiten de
cel veel sodium, dat door het concentratie verschil (concentration gradient) liever naar binnen gaat.
Potassium (K+) is in de cel heel veel aanwezig en dus zal het door het concentratie verschil naar
buiten willen, terwijl door het elektrisch gradiënt potassium toch liever de cel in zou gaan.
Het rustpotentiaal is er eigenlijk om het neuron een soort van klaar te maken voor een actie. Zo kan
het neuron snel reageren als er een impuls aankomt.
Berichten die gestuurd worden door axonen noemen we actie potentialen.
Reversed polarity
Na+ stroomt
de cel in. Tot de
reversed polarity
K+ stroomt de
cel uit.
Dit plaatje is bijna helemaal compleet behalve dat er tussen 3 en 4 opeens een dieper dal zit dan
gepland. Dit heet de refractory period en dit komt omdat er bij stap 3 te lang wordt doorgegaan met
K+ de cel uitgooien, waardoor het binnen in de cel even te negatief wordt. Op dat punt (absolute)
kan er dan ook even geen actie potentiaal worden geproduceerd. Tijdens de direct daarop volgende
relative refractory period is dit wel weer mogelijk, maar met minder kracht.
(Men zou het systeem kunnen vergelijken met een toilet. Wanneer
men heeft doorgespoeld, is het vrijwel onmogelijk om een halve
seconde later opnieuw door te spoelen (absolute periode).
Wanneer men echter een paar seconden wacht, terwijl het
watertankje van het toilet nog steeds niet hervuld is, kan er toch
doorgespoeld worden, weliswaar met mindere kracht (relatieve
periode). Een zenuwcel werkt ook met dat principe.)
De drempelwaarde (threshold) is de waarde waarbij de sodium
kanalen open gaan en sodium de cel in komt. Het maakt niet uit hoe ver de stimulus boven de
drempelwaarde uitkomt, ze zullen allemaal dit resultaat geven.
Alle actie potentialen zijn voor een gegeven neuron gelijk in intensiteit (amplitude) en
snelheid. Deze zijn onafhankelijk van de intensiteit van een stimulus. Wanneer de drempelwaarde
Brittany van Beek
Universiteit Utrecht
2016-2017
Hoofdstukken 2, 3, 4
Hoofdstuk 2
Neurons and Action Potentials
Het zenuwstelsel bevat twee soorten cellen: neuronen en glia-cellen. Neuronen ontvangen
informatie en geven deze door aan andere cellen. Glia-cellen hebben vele functies, waar late rop
teruggekomen gaat worden.
Het oppervlak van een cel heet het membraan, wat de
binnen en de buitenkant van de cel gescheiden houdt. Het
membraan ziet er als volgt uit: twee lagen van fosfolipiden
moleculen op elkaar met daartussen membraaneiwitten
en koolhydraatketens.
(Bijna) alle cellen bevatten een kern, waar alle informatie
over de chromosomen zich bevindt. Een mitochondrium
dat zorgt voor de productie van ATP (energie). Ribosomen
zorgen ervoor dat eiwitsynthese kan plaatsvinden (door
translatie). Sommige van deze ribosomen vliegen vrij rond
in de cel en andere zitten vast aan het endoplasmatisch
reticulum.
Een motorneuron heeft zijn cellichaam in het ruggenmerg, heeft dendrieten als uitlopers (kort) en
één axon (lang) die contact maakt met de spier of klier.
Een sensorische neuron heeft zijn cellichaam in het spinaal ganglion en zijn extreem gevoelig voor
een bepaalde stimulus (aanraking, geluid of licht), heeft
één dendriet (lang) en heeft een axon (kort).
Dendrieten zorgen ervoor dat ze contact kunnen maken
met andere neuronen, via synaptische receptoren.
Sommige van hen hebben dendritic spines waardoor de
plek beschikbaar voor synapsen wordt vergroot. Axon is
de informatie zender van het neuron en dit geeft hij
door aan andere neuronen of spieren en organen. Veel
van deze axonen hebben een myeline schede met
insnoeringen van Ranvier.
Afferente axon: brengt informatie in een structuur; (sensorische neuron) admit
Efferente axon: draagt informatie vanaf een structuur; (motorische neuron) exit
Intrinsieke axon: wanneer de dendrieten en de axonen samen een structuur zijn.
De structuren van neuronen kunnen veranderen, dat is logisch aangezien er verschillende doeleinden
zijn voor de verschillende neuronen. Purkinje cell in het cerrebellum. Neuronen communiceren via
bepaalde stofjes: neurotransmitters.
Glia-cellen zijn er in verschillende soorten met verschillende functies.
Astrocytes wikkelen zich om het presynaptische oppervlakte
Microglia hele kleine cellen die functioneren als een deel van het immuunsysteem.
Brittany van Beek
Universiteit Utrecht
2016-2017
, Oligodendrocytes & schwann cells zijn die sommige delen (gewervelde) van een axon gaan
omsluiten en insluiten myeline schedes.
Radial glia deze cel leidt het migrating neuron de goede kant op.
Door de bloed-brein barrière kunnen veel moleculen het brein niet binnenkomen. De barrière
beschermt het zenuwstelsel tegen virussen en andere gevaarlijke stofjes. Geladen en grote
moleculen komen de barrière niet door. Sommige ongeladen deeltjes komen door deze door cellen
gevormde barrière wel heen. Helaas houdt het ook veel medicatie uit het brein en daarom is eht
brein moeilijk te genezen.
Het probleem is niet dat er te weinig glucose is om de (gewervelde) neuronen te laten
werken, maar voornamelijk het tekort aan vitamine B1, thiamine. Glucose is een van de enige stoffen
die wel door de bloed-brein barrière heen kan.
Als je wordt aangeraakt dan is het niet heel belangrijk te weten welke aanraking eerder was. Bij het
zicht is dit wel belangrijk. Door een heel klein verschil in lichtval kan er namelijk worden begrepen of
een voorwerp zich nou naar links of recht begeeft.
Alle delen van een neuron zijn met een 8 nm dik membraan (2x fosfolipiden laag) omvangen.
Dit membraan bepaalt eigenlijk welke stoffen wel en welke
stoffen niet de cel in komen.
Zonder enige verstoringen bevindt er zich ten alle tijden in het
rustpotentiaal een elektrisch gradiënt het verschil in ladingen tussen
de binnen- en de buitenkant van het membraan. Het verschil in lading
in een rustend neuron wordt het rustpotentiaal genoemd. (-70mV)
Het membraan is selectief permeabel, sommige chemicaliën kunnen
dan makkelijker de cel in dan anderen. De meeste grote en/of geladen
moleculen komen niet door het membraan heen.
Tijdens rust staat de potassium-poort maar een klein beetje over waardoor potassium maar
langzaam stroomt en de sodium-poort zit helemaal dicht. Stimulatie zorgt voor een verwijding van de
Brittany van Beek
Universiteit Utrecht
2016-2017
, poorten. Door de sodium/potassium-pomp is de concentratie van sodium ionen veel hoger buiten
het membraan, dan erbinnen. Potassium zit meer geconcentreerd aan de binnenkant van het
membraan.
Sodium (Na+) is positief geladen en omdat het binnen in de cel negatief geladen is, zal sodium door
het electrical gradient (elektrisch gradiënt) graag de cel in willen. Daarbij komt nog dat er buiten de
cel veel sodium, dat door het concentratie verschil (concentration gradient) liever naar binnen gaat.
Potassium (K+) is in de cel heel veel aanwezig en dus zal het door het concentratie verschil naar
buiten willen, terwijl door het elektrisch gradiënt potassium toch liever de cel in zou gaan.
Het rustpotentiaal is er eigenlijk om het neuron een soort van klaar te maken voor een actie. Zo kan
het neuron snel reageren als er een impuls aankomt.
Berichten die gestuurd worden door axonen noemen we actie potentialen.
Reversed polarity
Na+ stroomt
de cel in. Tot de
reversed polarity
K+ stroomt de
cel uit.
Dit plaatje is bijna helemaal compleet behalve dat er tussen 3 en 4 opeens een dieper dal zit dan
gepland. Dit heet de refractory period en dit komt omdat er bij stap 3 te lang wordt doorgegaan met
K+ de cel uitgooien, waardoor het binnen in de cel even te negatief wordt. Op dat punt (absolute)
kan er dan ook even geen actie potentiaal worden geproduceerd. Tijdens de direct daarop volgende
relative refractory period is dit wel weer mogelijk, maar met minder kracht.
(Men zou het systeem kunnen vergelijken met een toilet. Wanneer
men heeft doorgespoeld, is het vrijwel onmogelijk om een halve
seconde later opnieuw door te spoelen (absolute periode).
Wanneer men echter een paar seconden wacht, terwijl het
watertankje van het toilet nog steeds niet hervuld is, kan er toch
doorgespoeld worden, weliswaar met mindere kracht (relatieve
periode). Een zenuwcel werkt ook met dat principe.)
De drempelwaarde (threshold) is de waarde waarbij de sodium
kanalen open gaan en sodium de cel in komt. Het maakt niet uit hoe ver de stimulus boven de
drempelwaarde uitkomt, ze zullen allemaal dit resultaat geven.
Alle actie potentialen zijn voor een gegeven neuron gelijk in intensiteit (amplitude) en
snelheid. Deze zijn onafhankelijk van de intensiteit van een stimulus. Wanneer de drempelwaarde
Brittany van Beek
Universiteit Utrecht
2016-2017
