Neuronale en hormonale regulatie
Biomedisch georiënteerd.
Alzheimer, obesitas en depressie toenemende problemen.
Homeostase - “het onderhouden van het interne milieu ondanks verandering in het externe
milieu.”
Twee homeostatische controlecentra
• zenuwstelsel, centraal en perifere.
• endocriene systeem (hormoonproducerende organen)
(• immuunsysteem, in de cursus niet op in)
Twee manieren van signaaloverdracht
• zenuwstelsel snelle reacties.
• hormoonproducerende cellen aan langzamer proces.
Hoorcollege 1. Neuronal communication
Zenuwcel heeft een of meerdere uitlopers. Axon, maakt contact met andere cellen, om
informatie door te geven (vertakken mogelijk).
Dendrieten (meerdere mogelijk), ontvangende kant zenuwcel. Spines, contactplaatsen
geven informatie door met neurotransmitters.
Cellichaam.
• Klassen van neuronen:
– Aantal neurieten
• (pseudo)unipolair (een uitloper), bipolair (een dentriet en een axon), multipolair
– Vorm van dendrieten/dendritische bomen
• piramidale cellen, stellaatcellen, Purkinje-cellen (in kleine hersenen, reguleren moteriec,
meest complexe zenuwcel.)
– Lengte van axon
• projectieneuronen, interneuronen (scha kelneuroon)
– Functie
• afferente neuronen (bijv.
sensorische neuronen), efferente neuronen (bijv. motorneuronen)
– Transmittersecretie
• glutamaterge, dopaminerge, cholinerge, enz.
Veel dendrieten à veel informatie die tegelijkertijd verwerkt moeten worden.
,Cellichaam grote elektrische weerstand à efficiënt. Pijnprikkel niet door het cellichaam want
van belang dat deze snel wordt doorgegeven.
Motorneuronen in ruggenmerg.
Nervus vagus ontspringt in hersenen. Om de aortaboog heen weer terug naar het
strottenhoofd.
Neuron numbers
• The human brain contains 3-5 x 1011 (300-500 billion) neurons
– 1.6 x 1011 in the cerebral cortex
– 1011 small granule cells in the cerebellum
• There are 10 times more non-neuronal cells in the brain
Je hersenen kunnen geen nieuwe zenuwcellen makken.
Gliacellen geen functie? Geen zenuwcellen, steunweefsel. Soorten gliacellen:
1. Oligodendrocyt – isolerendlaagje om elektrisch signaal isoleren van de
omgeving. Myoline.
2. Astrocyten – uitlopertjes sluiten bloedvaten af, bloed hersenbarrière. Maken
contact met synapsen.
3. Microgliacellen – immuunsysteem hersenen, gemaakt in immuunsysteem en
verhuizen naar hersenen.
Centrale zenuwstelsel – hersenen en ruggenmerg.
Schwann cellen - vervullen in het perifere zenuwstelsel (PZS) de rol die oligodendrocyten in
het CZS vervullen: ze omhullen de axonen met een myelineschede.
,Multiple sclerose (MS): verminderde zenuwsignaalgeleiding als gevolg van ontsteking van de
myelineschede
- visuele stoornissen
- verlies van gevoel, snel naar binnen en buiten pompen geladen deeltjes.
- moeite met lopen
- vermoeidheid
Neurons are excitable cells
Electrisch signaal
Excitable cells can generate action potentials.
Action potentials are rapid and brief reversals in membrane potential that actively propagate along
the cell surface.
Potentiaal verschil --> actiepotentiaal.
Resting membrane potentials - The resting membrane potential (Vm) is the membrane potential of a
cell in an unstimulated state. Spanningsverschil. Actief op een vast spanningsverschil gehouden.
In de cel meer calium, positieve lading. Buitenkantcel positieve natrium en negatieve chloride.
Concentratiegradient. Diffusiekracht en electrostatische kracht (positieve en negatieve lading) op
gegevenment in balans. Je meet de lading in de cel ten opzichte van buiten.
Gradeerde potentiaal – kleine veranderingen rustpotentiaal.
Actiemotentiaal – begin axon opgewekt en verplaatst zich over axon.
Passieve ion kanalen staan altijd open.
Natrium/kalium wisselpomp, essentieel rustpotentiaal. Actief.
Neuronal stimulation
What causes a neuron to be depolarized (minder negatief) or hyperpolarized (meer negatief)?
Experimental: - injection of hyperpolarizing (outward) or depolarizing (inward) current
- application of chemical stimulus
In the brain: - synaptic inputs from other neurons (neurotransmitters)
- inputs from sensory organs
Ligand-gated ion channels
Ligand-gated ion channels (LGICs) open in response to the binding of a chemical substance (a ligand;
often a neurotransmitter), resulting in the influx of a specific ion type (ion-specificity) and a small
change in membrane potential.
LGICs play an important role in the induction of neuronal depolarization or hyperpoarization
Action potentials
Suprathreshold depolarization of a neuron results in the generation of an action potential.
Niet reageren op ruis, daarom drempelwaarde –60 mV.
Absolute reflactaire periode – niet mogelijk om een nieuw actiepotentiaal af te voeren, neuron is al
actief.
Relatieve reflactaire periode – wel mogelijk maar lastiger, rustpotentiaal lager dan in rust. Meer
depolarisatie nodig.
Voltage-gated ion channels (VGICs) open in response to small changes in membrane potential,
resulting in the massive influx or efflux of a specific ion type (ion-specificity), causing a rapid and
robust peak in membrane potential change.
VGICs play an important role in the onset and termination of action potentials.
, Drempelwaarde bereikt --> alles of niks fenomeen.
VGICs and toxins
Dieren kunnen voltage afhankelijke kanalen blokkered --> prooi verlammen.
• - and -conotoxins (CTX)
– Fish-hunting cone snails (e.g., Conus
purpurascens)
– Sodium channel blockers
• Saxitoxin (STX)
– Gonyaulax polyedra
– Sodium channel blockers
• Tetrodotoxin (TTX)
– Puffer fish (Fugu rubripes)
– Sodium channel blockers
• Palytoxin (PTX)
– Coral (e.g., Palythoa toxica)
– Turns Na/K pump into a channel
Pharmacology of VGICs
• Sodium channel blockers:
– Anticonvulsants (carbamazepine; valproate)
– Diuretics (amiloride)
– Local anaesthetics (lidocaine; bupivacaine)
• Potassium channels activators:
– Antihypertensives (diazoxide)
• Potassium channel blockers:
– Antiarrhythmics (amiodarone)
– Hypoglycaemics (sulphonylureas)
Action potential propagation
Continuous conduction in unmyelinated axons is carried by local currents and is directional due to
the refractory period.
Saltatory conduction: Nodes of Ranvier have high concentrations of sodium channels and the action
potential seems to jump from node to node. Internodal segments are well insulated by myelin, so
local currents can travel fast. Saltatory conduction is upto 100 times faster than conduction in
unmyelinated neurons.
Spatiele summatie – heel veel synapsen die een signaal geven
Temporele summatie – een synaps die herhaldelijk een signaal geeft
Neuronal integration
• Summation is extremely important:
– Individual synaptic inputs are too small to trigger
action potentials
– On average, each neuron in the brain receives 100-
1,000 synaptic inputs
– Pyramidal cells require 100 excitatory synaptic inputs
at the same time to generate an action potential
– Summation allows integration of excitatory and
inhibitory inputs
Biomedisch georiënteerd.
Alzheimer, obesitas en depressie toenemende problemen.
Homeostase - “het onderhouden van het interne milieu ondanks verandering in het externe
milieu.”
Twee homeostatische controlecentra
• zenuwstelsel, centraal en perifere.
• endocriene systeem (hormoonproducerende organen)
(• immuunsysteem, in de cursus niet op in)
Twee manieren van signaaloverdracht
• zenuwstelsel snelle reacties.
• hormoonproducerende cellen aan langzamer proces.
Hoorcollege 1. Neuronal communication
Zenuwcel heeft een of meerdere uitlopers. Axon, maakt contact met andere cellen, om
informatie door te geven (vertakken mogelijk).
Dendrieten (meerdere mogelijk), ontvangende kant zenuwcel. Spines, contactplaatsen
geven informatie door met neurotransmitters.
Cellichaam.
• Klassen van neuronen:
– Aantal neurieten
• (pseudo)unipolair (een uitloper), bipolair (een dentriet en een axon), multipolair
– Vorm van dendrieten/dendritische bomen
• piramidale cellen, stellaatcellen, Purkinje-cellen (in kleine hersenen, reguleren moteriec,
meest complexe zenuwcel.)
– Lengte van axon
• projectieneuronen, interneuronen (scha kelneuroon)
– Functie
• afferente neuronen (bijv.
sensorische neuronen), efferente neuronen (bijv. motorneuronen)
– Transmittersecretie
• glutamaterge, dopaminerge, cholinerge, enz.
Veel dendrieten à veel informatie die tegelijkertijd verwerkt moeten worden.
,Cellichaam grote elektrische weerstand à efficiënt. Pijnprikkel niet door het cellichaam want
van belang dat deze snel wordt doorgegeven.
Motorneuronen in ruggenmerg.
Nervus vagus ontspringt in hersenen. Om de aortaboog heen weer terug naar het
strottenhoofd.
Neuron numbers
• The human brain contains 3-5 x 1011 (300-500 billion) neurons
– 1.6 x 1011 in the cerebral cortex
– 1011 small granule cells in the cerebellum
• There are 10 times more non-neuronal cells in the brain
Je hersenen kunnen geen nieuwe zenuwcellen makken.
Gliacellen geen functie? Geen zenuwcellen, steunweefsel. Soorten gliacellen:
1. Oligodendrocyt – isolerendlaagje om elektrisch signaal isoleren van de
omgeving. Myoline.
2. Astrocyten – uitlopertjes sluiten bloedvaten af, bloed hersenbarrière. Maken
contact met synapsen.
3. Microgliacellen – immuunsysteem hersenen, gemaakt in immuunsysteem en
verhuizen naar hersenen.
Centrale zenuwstelsel – hersenen en ruggenmerg.
Schwann cellen - vervullen in het perifere zenuwstelsel (PZS) de rol die oligodendrocyten in
het CZS vervullen: ze omhullen de axonen met een myelineschede.
,Multiple sclerose (MS): verminderde zenuwsignaalgeleiding als gevolg van ontsteking van de
myelineschede
- visuele stoornissen
- verlies van gevoel, snel naar binnen en buiten pompen geladen deeltjes.
- moeite met lopen
- vermoeidheid
Neurons are excitable cells
Electrisch signaal
Excitable cells can generate action potentials.
Action potentials are rapid and brief reversals in membrane potential that actively propagate along
the cell surface.
Potentiaal verschil --> actiepotentiaal.
Resting membrane potentials - The resting membrane potential (Vm) is the membrane potential of a
cell in an unstimulated state. Spanningsverschil. Actief op een vast spanningsverschil gehouden.
In de cel meer calium, positieve lading. Buitenkantcel positieve natrium en negatieve chloride.
Concentratiegradient. Diffusiekracht en electrostatische kracht (positieve en negatieve lading) op
gegevenment in balans. Je meet de lading in de cel ten opzichte van buiten.
Gradeerde potentiaal – kleine veranderingen rustpotentiaal.
Actiemotentiaal – begin axon opgewekt en verplaatst zich over axon.
Passieve ion kanalen staan altijd open.
Natrium/kalium wisselpomp, essentieel rustpotentiaal. Actief.
Neuronal stimulation
What causes a neuron to be depolarized (minder negatief) or hyperpolarized (meer negatief)?
Experimental: - injection of hyperpolarizing (outward) or depolarizing (inward) current
- application of chemical stimulus
In the brain: - synaptic inputs from other neurons (neurotransmitters)
- inputs from sensory organs
Ligand-gated ion channels
Ligand-gated ion channels (LGICs) open in response to the binding of a chemical substance (a ligand;
often a neurotransmitter), resulting in the influx of a specific ion type (ion-specificity) and a small
change in membrane potential.
LGICs play an important role in the induction of neuronal depolarization or hyperpoarization
Action potentials
Suprathreshold depolarization of a neuron results in the generation of an action potential.
Niet reageren op ruis, daarom drempelwaarde –60 mV.
Absolute reflactaire periode – niet mogelijk om een nieuw actiepotentiaal af te voeren, neuron is al
actief.
Relatieve reflactaire periode – wel mogelijk maar lastiger, rustpotentiaal lager dan in rust. Meer
depolarisatie nodig.
Voltage-gated ion channels (VGICs) open in response to small changes in membrane potential,
resulting in the massive influx or efflux of a specific ion type (ion-specificity), causing a rapid and
robust peak in membrane potential change.
VGICs play an important role in the onset and termination of action potentials.
, Drempelwaarde bereikt --> alles of niks fenomeen.
VGICs and toxins
Dieren kunnen voltage afhankelijke kanalen blokkered --> prooi verlammen.
• - and -conotoxins (CTX)
– Fish-hunting cone snails (e.g., Conus
purpurascens)
– Sodium channel blockers
• Saxitoxin (STX)
– Gonyaulax polyedra
– Sodium channel blockers
• Tetrodotoxin (TTX)
– Puffer fish (Fugu rubripes)
– Sodium channel blockers
• Palytoxin (PTX)
– Coral (e.g., Palythoa toxica)
– Turns Na/K pump into a channel
Pharmacology of VGICs
• Sodium channel blockers:
– Anticonvulsants (carbamazepine; valproate)
– Diuretics (amiloride)
– Local anaesthetics (lidocaine; bupivacaine)
• Potassium channels activators:
– Antihypertensives (diazoxide)
• Potassium channel blockers:
– Antiarrhythmics (amiodarone)
– Hypoglycaemics (sulphonylureas)
Action potential propagation
Continuous conduction in unmyelinated axons is carried by local currents and is directional due to
the refractory period.
Saltatory conduction: Nodes of Ranvier have high concentrations of sodium channels and the action
potential seems to jump from node to node. Internodal segments are well insulated by myelin, so
local currents can travel fast. Saltatory conduction is upto 100 times faster than conduction in
unmyelinated neurons.
Spatiele summatie – heel veel synapsen die een signaal geven
Temporele summatie – een synaps die herhaldelijk een signaal geeft
Neuronal integration
• Summation is extremely important:
– Individual synaptic inputs are too small to trigger
action potentials
– On average, each neuron in the brain receives 100-
1,000 synaptic inputs
– Pyramidal cells require 100 excitatory synaptic inputs
at the same time to generate an action potential
– Summation allows integration of excitatory and
inhibitory inputs
