Neurobiologie HC uitgewerkt D2
Inhoudsopgave
HC1: H9 & H10 The somatosensory system (8) ................................................................................................. 2
HC2: H11 & HC12 The visual system (8) .......................................................................................................... 10
HC3: H23 Construction of neural circuits (8) ................................................................................................... 18
HC4: Interactieve lecture H9, H10, H11, H12, H13, H15 (8) ............................................................................. 26
HC5: H16 Lower motor (8) .............................................................................................................................. 34
HC6: H17, H18, H19 Higher motor (9) ............................................................................................................. 42
HC7: H29 Guest lecture, Attention (6) ............................................................................................................ 51
HC8: H30 Memory (7) ..................................................................................................................................... 57
HC9: H24 & H30 Emotie and sex differences (9) ............................................................................................. 64
HC10: Guest lecture, Addiction (6) ................................................................................................................. 73
HC11: H28 Sleep (4) ........................................................................................................................................ 79
1
,HC1: H9 & H10 The somatosensory system (8)
Leerdoelen
• Je kunt de functionele en anatomische structuren beschrijven van het
somatosensorische systeem dat betrokken is bij pijn en aanraking.
• Je begrijpt hoe specifieke eigenschappen van neuronen de registratie van tactiele
stimuli beïnvloeden. Daarbij kan de student de rol van perifere adaptatie, receptieve
velden, het specifieke receptor- en axontype uitleggen. Deze kennis kun je toepassen
op nieuwe informatie.
• Je kunt laterale remming verklaren.
• je kunt de eigenschappen en functies beschrijven van de A-delta- en C-vezels die
betrokken zijn bij pijnperceptie.
• Je kunt de verschillende soorten receptoren beschrijven die pijn kunnen registreren.
• Je kunt de processen beschrijven die perifere en centrale sensitisatie veroorzaken.
• Je kunt het principe van top-down modulatie uitleggen en de rol van opioïden in dit
proces beschrijven.
Somatosensory systeem, hiermee voelen we:
• Exteroceptie: directe interactie met de buitenwereld; aanraking, pijn, temperatuur.
(in je mond is extern milieu dus hoort ook bij exteroceptie en niet interoceptie)
• Proprioceptie: houding en beweging van het lichaam; receptoren in spieren, pezen
en gewrichten
• Interoception: ingewanden (over het membraan heen, intern mileu)
o bewust: pijnsensaties aan organen
o onbewust: b.v. chemoreceptoren voor pH en bloedgassen
Touch
• Stereognosis: Object herkennen met behulp van aanraking
• Basisschakeling: Stimulus → receptor → afferent/eerste orde neuron → ruggenmerg/
hersenstam → tweede orde neuron → thalamus → derde orde neuron → cortex
• First-oder neuron= afferente neuron = receptor neuron
• Varieer in:
o Type receptoren in membraan
o Inkapseling van zenuwuiteinden
o Locatie
o Axon-type
o Receptieve velden
o Perifere aanpassing
Eerste-orde neuronen: Somatosensorisch afferent neuron
• Type: Pseudo-unipolar neuron
o De dendrieten gaan over op een axon zonder dat er een cellichaam tussen zit
o Cellichaam is niet nodig voor de generatie van een actiepotentiaal
o Cellichamen veilig geclusterd in een ganglion naast de spinalcord
• Ruggenmerg is een doorlopend structuur
• Dermatoom: Een deel van de huid dat voornamelijk wordt voorzien door de
afferente zenuwvezels van een enkele spinale zenuw
2
,Eerste-orde neuronen huid
• Soorten
o Epidermis → Neuron uiteindes en Merkel cell neurite complex
▪ Dragen bij aan signaaltransductie
▪ Geven elektrisch signaal door aan het sensorische neuron
o Dermis → Meissner, Ruffini neuronen
o Subcutaan → Pacinian neuronen
• Overeenkomsten:
o Allebei zijn Pseudo-unipolair neuron
o Zenuwuiteinden zijn ingekapseld (verschillen wel in manier van inkapsel)
o Het zijn allemaal mechanoreceptoren
▪ rek-> rek op membraan-> kanalen mechanisch open
getrokken-> drempelwaarde gehaald? -> AP
o Axontype: Aβ
• Verschillen:
o Receptormorfologie (hoe ze ingekapseld zijn)
o Locatie en distributie
o Receptor gevoeligheid
o Perifere adaptie
o Receptor fields
Axontypen
• Axon Ia, II: Proprioception
• Axon Aβ: Touch
o Dikke myelineschede+ Groot axon diameter. Dus: snel
o Alleen proprioceptie axonen zijn sneller
• Axon As: Pijn, temperatuur
• Axon C: Pijn, tempartuur, jeuk, chemisch (sloomst)
Perifere adaptie
• Elke neuron dat we hebben past zich aan (adapt). Als de input hetzelfde blijft over
een lange tijd, wordt de neuron er aan gewent en stopt het met APs vuren.
• Slowly adapting neuron
o Intensiteit en duur van de stimulus -> nodig voor spatiale
informatie: grootte, vorm en proprioceptie
o Stopt met vuren als de stimulus weg is
▪ Merkel cel-neurietcomplex
▪ Ruffini corpuscle
• Rapidly adapting neuron
o Informatie over veranderingen in de stimulatie -> nodig voor beweging
en fibratie
o Neuron vuurt alleen als de stimulus start en wanneer de stimulus stopt
▪ Meissner corpuscle
▪ Pacini corpuscle
3
,Receptive field
• Receptive field: Het gebied van de huid waarover stimulatie resulteert in een
significante verandering in de snelheid van actiepotentialen. Dat deel van de
ruimte van de huid dat een neuron veranderingen kan waarnemen.
• Hoe kleiner de receptieve field van neuronen en hoe hoger de dichtheid van
de receptoruiteinden, hoe nauwkeuriger de ruimtelijke resolutie.
• Klein receptief veld → hoge resolutie/nauwkeurigheid
o Lichaampjes van Merkel + lichaampjes Meissner
• Groot receptief veld → gevoeliger
o Lichaampjes van Rufini + lichaampjes van Pacini
• Voorbeeld: braille lezen -> Merkel cellen zijn het belangrijkst
Eerste-orde neuronen huid
• Merkel corpsucle:
o Slow adapting neuron
o Zeer kleine receptieve velden
o Gevoelig voor Edges, points, curvature (kromming) -> Textuur en vorm
▪ Omdat het een erg klein receptor field heeft zorgt het voor meer AP
vuring omdat aanraking voor veel meer deformatie van rekreceptoren
zorgt dan bij zelfde aanraking bij een groot receptor field
• Meissner corpuscle
o Rapid adapting neuron
o Kleine receptieve velden
o Gevoelig voor laagfrequente trillingen, beweging van voorwerpen over
de huid -> gripcontrole (pen vasthouden)
• Pacini corpuscle:
o Rapid adapting neuronen
o Grote receptieve velden
o Zeer gevoelig
o Hoogfrequente trillingen -> gripcontrole
• Ruffini corpuscle:
o Slow adapting neuron
o Grote receptieve velden
o Dichtbij stretch lijnen in de huid en bij gewrichten
o Niet erg gevoelig
o Proprioceptie (positie, vorm hand)
Two points discriminatie
• Two points discriminatie: De minimale afstand tussen twee stimuli om twee stimuli
als afzonderlijke punten waar te nemen. Het vermogen om twee dicht bij elkaar
gelegen geprikkelde punten nog gescheiden te kunnen waarnemen
• In de vingers heel goed, in de romp bv veel minder goed
• Je hebt drie overlappende receptorfields, en geeft op verschillende plekken stimuli
steeds verder uit elkaar en kijkt naar hoe de neuronen van de receptor fields vuren.
• Pas bij blauw waarbij ze dus een hele receptor field overslaan tussen twee punten,
is er onderscheid tussen twee punten. er moet dus een hele receptor field
overgeslagen worden om het als twee losse punten te beschouwen
4
,Neuronal connections
• Convergentie: Meerdere eerste orde neuronen innerveren samen een tweede
orde neuron
• Divergentie: Eerste orde neuron kan ook meerdere tweede orde neuronen
innerveren
• Zowel convergentie als divergentie vindt plaats, maar in somatosensorisch systeem
vindt er vooral convergentie plaats
• Eerste orde neuron met een klein veld → tweede orde neuron met een groter veld
(krijgt info van meerdere 1e orde neuronen) → derde orde neuron met een heel
groot veld.
• Hierdoor weet de derde orde neuron niet of het gaat om 1 eerste orde neuron die
vuurt of dat het er meerdere zijn die samen vuren. Convergentie is dus nadeling
Laterale inhibitie
• De axon van eerste neuron gaat naar second orde neuron maar vertakt ook naar
andere richtingen, waarbij het inhibitory interneuronen interveert. En deze
moduleert de synaptische connectie van andere eerste orde neuronen met
tweede orde neuronen.
• Als er een sterkere prikkel in de roze neuron is dan zwakt het de overgang
van de stimuli af bij de blauwe 1e orde neuronen naar de 2e orde neuronen
via de inhibitory interneuronen
• Door laterale inhibitie is het makkelijiker om twee verschillende stumili ook echt
als twee losse stimuli waar te nemen (2pointdiscriminatie)
• Zonder laterale inhibitie is het moeilijk om onderscheid te maken tussen 2 punten
Twopoint-discrimination
• Afhankelijk van:
o Grootte van de receptieve velden van neuronen van de eerste orde
o Mate van convergentie op hogere orde neuronen
o laterale inhibitie
DCML pathway
• Meer hierover in zelfstudie
• Sensorische informatie enters de spinal cord via de dorsal root in de dorsal hoorn. De
neuron heeft een axon die helemaal naar de medulla gaat in de brainstem
• Dorsal Colon Medial Lemniscus Pathway (DCML): het gaat van dorsale
colons naar de meest mediale onderdelen in de spinal cord. En alles wat
later in de spinal cord binnenkomt sluit hierbij aan.
• Er is topografische organisatie in de spinalcord
• In de medulla heb je twee nuclei: de Gracile en Cuneate nucleus. Hier zijn
de synapsen van de eerste orde neuron naar de tweede orde neuron.
Hierbij is er kruising van informatie (links gaat naar rechts aftakken).
• In de thalamus heb je nog een synaps en gaat het info naar derde orde
neuron, en daarna gaat het naar de cortex
5
,De somatopic map
• Thalamus is relay station (filter)-> info van thalamus naar cortex
o Informatie van links wordt verwerkt in de
rechterhersenhelft en vice versa
• Somatosensibele cortex: Posterior van centrale sulcus (innaming in
hersennen)
o Opdeling van de cortex
▪ Alle lichaamsdelen zijn aanwezig in somatosensorische cortex
▪ Relatief groot deel voor de onderlip (praten) en mond
▪ Een heel groot gebied voor de hand + vingers → bijna een
kwart van het oppervlakte
o Diersoortverschillen
▪ Snorharen zijn heel belangrijk → groot oppervlak
▪ Er is zelfs een deel cortex voor elke individuele snorhaar van rat
▪ Poten hebben ook een groot oppervlak
Brodmann’s areas
• Primaire somatosensory cortex (SI) heeft 4 Brodmann’s areas:
o 3a: info van spierspoeltjes → proprioceptie
▪ Info naar 2
o 3b: info van Merkel en Meissner → Tast (textuur)
▪ ontvangt de meeste tactiele informatie van het
lichaam (belangrijik voor tast)
▪ info naar 1 en 2 voor verdere processing
o 1: info van Meisner en Pacinian → textuur
o 2: info van 3a en 3b (proprioceptie informatie)→ vorm en grootte
• 3b, 1 en 2-> secundaire somatosensible cortex (en parietale gebieden)
• Bij elke stap is vindt er convergentie van informatie plaats.
• De info gaat van primaire somatosensory cortex naar secundaire somatosensorische
cortex voor verschillende processing of naar parietal cortex area 5, 7.
• Secundaire somatosensorische cortex info naar-> amygdala (emotie) en
hippocampus (geheugen)
• Parietal cortex area 5,7 info naar-> motor en premotor cortical areas-> Cognitieve
verwerking (objectdiscriminatie) en motorische verwerking (objectmanipulatie)
Touch keypoints
• Eerste-orde neuronen voor aanraking
o Receptortype mechanoreceptoren
o Nauwkeurigheid spatiale informatie: Receptorveld eerste orde neuron, mate
van convergentie op neuronen van hogere orde, laterale inhibitie
o Adaptie snelheid:
▪ Slow: informatie over intensiteit en duur van de stimulus
▪ Rapid: informatie over veranderingen in de stimulatie
• pathway somatosensory systeem: somatosensory informatie tast naar
somatosensory cortex (zie ook zelfstudie)
• Somatopische orde (verdeling cortex) en Brodmann areas
6
,Pijn
Nociceptoren zijn gevoelig voor:
• Noiceptoren registreren pijn (pijnperceptie is subjectief). Ze zijn gevoelig voor:
o Thermisch: lage threshold voor extreme temperaturen (unimodal)
o Mechanica: lage threshold voor mechanische stimulatie (unimodal)
o Polymodaal: reageren op extreme temperaturen, mechanische stimulatie en
chemische stimulatie
• Unimodal neuronen (Aδ vezels) zijn gemyelineert maar polymodaal (c-vezel) zijn
ongemyelineerd
• Als je ergens tegen aan stoot krijg je 1st pain, sterke korte pijn, het vertelt je waar
en wat voor stimuli je pijn doet (mechanisch, chemisch), daarna heb je 2nd pijn
die minder sterk is maar voor lange tijd blijft zitten.
• Free nerve endings in de huid
o Geen myeline → minder gevoelig-> Vuren als er echt iets mis is -> langzaam
o Bij touch hebben ze wel myeline-> gevoeliger voor rek-> reageren sneller op
bepaalde stimuli dan nocireceptoren.
Eerste orde neuronen
• Aδ vezels: snelle stekende pijnsignalen temperatuur en mechanisch → eerste pijn
o Lokalisatie en type pijn
▪ Type I:
• Lage drempelwaarde mechanische stimulatie
• Hoge drempelwaarde extreme temperaturen
▪ Type II:
• Lage drempelwaarde extreme temperaturen
• Hoge drempelwaarde mechanische stimulatie
• C-vezel: zeurende pijnsignalen → tweede pijn
o Meerdere subtypes met voorkeur voor een bepaalde soort pijn; thermisch,
mechanisch of chemisch
o Activeren o.a. hersenstam, amygdala en de hippocampus
▪ Negatieve emoties, alertheid en stress.
Pathways
• first pain gaat via de sensory discriminatieve route, het gaat van
anterolateraal systeem naar ventral posterior nuclues naar
somatosensorische cortex -> vertelt type en lokalisatie van pijn
• second pain gaat via affective motivational route, hierbij gaat de informatie
ook naar de amygdala (huilen, vloeken), hippocampus (geheugen)
• Zelfstudie: De sensory-discrimitieve pathway voor pijn en temperatuur
• Pijn info gaat hier ook de spinalcord binnen via de dorsal hoorn, maar hier synaps
het direct met een 2e orde neuron op die level van binnenkomst in de spinal cord
Membraanreceptoren (nociceptoren)
• Sterke mechanische stimuli: mechanoreceptoren
• Chemische stimuli: Acid-sensing ion channel 3 (ASIC3)
• Temperatuur- en chemische stimuli: transient receptor potential channel V1 (TRPV1)
o Capsine opent zelfde receptors als thermische receptoren bij warmte (ui kou)
7
, Sensibilisatie
• Perifere sensitisatie
o Perifere sensitisatie: als je je huid beschadigd, blijft het voor lange tijd
gevoelig, totdat de weefsel weer hersteld is. Dit gebeurt op de level van
de huid bij de dendrieten eindes
o Interacties tussen nociceptor en de “inflammatoire soep” veroorzaakt
sensibilisatie van nociceptoren.
o Inflammatoire soep: Door activatie nociceptor worden er meer stoffen
vrijgemaakt die ook de nociceptor kunnen activeren. Zo zijn er
axonaftakkingen die stoffen vrijmaken die vervolgens andere cellen activeren
die vervolgens weer meer stoffen vrijmaken.
o Deze stoffen (zoals histamine, bradykinine, 5HT) kunnen de nociceptors
binden en activeren
o Het effect heet: Hyperalgesie
▪ Als je het dus nog een keer aanraakt zal het weer pijn gaan doen
▪ Biedt bescherming beschadigde gebied en faciliteren van het herstel
▪ Spreid ook naar de huid eromheen → secundaire hyperalgesie
• Centrale sensitisatie
o Centrale sensitisatie: hierbij is er sensibilisatie van neuronen van de dorsale
hoorn (bij de level van de synaps)
o Effect is Hyperalgesie en allodynie
o Langdurige en herhaaldelijke stimulatie tweede-orde-neuronen
o Meer functionele ion-kanalen op het post-synaptische membraan (LTP)
o Dit helpt weer de brien om dit gebied te beschermen
Top-down modulatie van pijn
• Je hoeft niet alle hersendelen hierbij betrokken te kennen maar je moet weten dat
er veel top-down modulatie is van pijn.
• Het kan effect hebben in de hersenen, maar het kan ook al effect hebben op de
eerste synaps in dorsal root, door descending input van de hersenstam, dit
innerveert een enkephalin-containing local circuit neuron, die de natuurlijke
opiaten loslaat, hierdoor remt het de neurotransmissie bij de level van de dorsal
hoorn, dus het signaal haalt nooit de brein en stopt al bij de spinal cord
Opioïden: verminderd pijn
• Presynaptisch: Vermindering van de Ca2+-instroom
o Verkorte depolarisatie
o verminderde afgifte van neurotransmitters
• Postsynaptisch: -> Verhoogde K+-membraangeleiding (meer K+ influx)
o Hypergepolariseerd neuron
o Verhoogde threshold
• Door enkephalin kan je dit dus intern doen en door opioïden extern
8
Inhoudsopgave
HC1: H9 & H10 The somatosensory system (8) ................................................................................................. 2
HC2: H11 & HC12 The visual system (8) .......................................................................................................... 10
HC3: H23 Construction of neural circuits (8) ................................................................................................... 18
HC4: Interactieve lecture H9, H10, H11, H12, H13, H15 (8) ............................................................................. 26
HC5: H16 Lower motor (8) .............................................................................................................................. 34
HC6: H17, H18, H19 Higher motor (9) ............................................................................................................. 42
HC7: H29 Guest lecture, Attention (6) ............................................................................................................ 51
HC8: H30 Memory (7) ..................................................................................................................................... 57
HC9: H24 & H30 Emotie and sex differences (9) ............................................................................................. 64
HC10: Guest lecture, Addiction (6) ................................................................................................................. 73
HC11: H28 Sleep (4) ........................................................................................................................................ 79
1
,HC1: H9 & H10 The somatosensory system (8)
Leerdoelen
• Je kunt de functionele en anatomische structuren beschrijven van het
somatosensorische systeem dat betrokken is bij pijn en aanraking.
• Je begrijpt hoe specifieke eigenschappen van neuronen de registratie van tactiele
stimuli beïnvloeden. Daarbij kan de student de rol van perifere adaptatie, receptieve
velden, het specifieke receptor- en axontype uitleggen. Deze kennis kun je toepassen
op nieuwe informatie.
• Je kunt laterale remming verklaren.
• je kunt de eigenschappen en functies beschrijven van de A-delta- en C-vezels die
betrokken zijn bij pijnperceptie.
• Je kunt de verschillende soorten receptoren beschrijven die pijn kunnen registreren.
• Je kunt de processen beschrijven die perifere en centrale sensitisatie veroorzaken.
• Je kunt het principe van top-down modulatie uitleggen en de rol van opioïden in dit
proces beschrijven.
Somatosensory systeem, hiermee voelen we:
• Exteroceptie: directe interactie met de buitenwereld; aanraking, pijn, temperatuur.
(in je mond is extern milieu dus hoort ook bij exteroceptie en niet interoceptie)
• Proprioceptie: houding en beweging van het lichaam; receptoren in spieren, pezen
en gewrichten
• Interoception: ingewanden (over het membraan heen, intern mileu)
o bewust: pijnsensaties aan organen
o onbewust: b.v. chemoreceptoren voor pH en bloedgassen
Touch
• Stereognosis: Object herkennen met behulp van aanraking
• Basisschakeling: Stimulus → receptor → afferent/eerste orde neuron → ruggenmerg/
hersenstam → tweede orde neuron → thalamus → derde orde neuron → cortex
• First-oder neuron= afferente neuron = receptor neuron
• Varieer in:
o Type receptoren in membraan
o Inkapseling van zenuwuiteinden
o Locatie
o Axon-type
o Receptieve velden
o Perifere aanpassing
Eerste-orde neuronen: Somatosensorisch afferent neuron
• Type: Pseudo-unipolar neuron
o De dendrieten gaan over op een axon zonder dat er een cellichaam tussen zit
o Cellichaam is niet nodig voor de generatie van een actiepotentiaal
o Cellichamen veilig geclusterd in een ganglion naast de spinalcord
• Ruggenmerg is een doorlopend structuur
• Dermatoom: Een deel van de huid dat voornamelijk wordt voorzien door de
afferente zenuwvezels van een enkele spinale zenuw
2
,Eerste-orde neuronen huid
• Soorten
o Epidermis → Neuron uiteindes en Merkel cell neurite complex
▪ Dragen bij aan signaaltransductie
▪ Geven elektrisch signaal door aan het sensorische neuron
o Dermis → Meissner, Ruffini neuronen
o Subcutaan → Pacinian neuronen
• Overeenkomsten:
o Allebei zijn Pseudo-unipolair neuron
o Zenuwuiteinden zijn ingekapseld (verschillen wel in manier van inkapsel)
o Het zijn allemaal mechanoreceptoren
▪ rek-> rek op membraan-> kanalen mechanisch open
getrokken-> drempelwaarde gehaald? -> AP
o Axontype: Aβ
• Verschillen:
o Receptormorfologie (hoe ze ingekapseld zijn)
o Locatie en distributie
o Receptor gevoeligheid
o Perifere adaptie
o Receptor fields
Axontypen
• Axon Ia, II: Proprioception
• Axon Aβ: Touch
o Dikke myelineschede+ Groot axon diameter. Dus: snel
o Alleen proprioceptie axonen zijn sneller
• Axon As: Pijn, temperatuur
• Axon C: Pijn, tempartuur, jeuk, chemisch (sloomst)
Perifere adaptie
• Elke neuron dat we hebben past zich aan (adapt). Als de input hetzelfde blijft over
een lange tijd, wordt de neuron er aan gewent en stopt het met APs vuren.
• Slowly adapting neuron
o Intensiteit en duur van de stimulus -> nodig voor spatiale
informatie: grootte, vorm en proprioceptie
o Stopt met vuren als de stimulus weg is
▪ Merkel cel-neurietcomplex
▪ Ruffini corpuscle
• Rapidly adapting neuron
o Informatie over veranderingen in de stimulatie -> nodig voor beweging
en fibratie
o Neuron vuurt alleen als de stimulus start en wanneer de stimulus stopt
▪ Meissner corpuscle
▪ Pacini corpuscle
3
,Receptive field
• Receptive field: Het gebied van de huid waarover stimulatie resulteert in een
significante verandering in de snelheid van actiepotentialen. Dat deel van de
ruimte van de huid dat een neuron veranderingen kan waarnemen.
• Hoe kleiner de receptieve field van neuronen en hoe hoger de dichtheid van
de receptoruiteinden, hoe nauwkeuriger de ruimtelijke resolutie.
• Klein receptief veld → hoge resolutie/nauwkeurigheid
o Lichaampjes van Merkel + lichaampjes Meissner
• Groot receptief veld → gevoeliger
o Lichaampjes van Rufini + lichaampjes van Pacini
• Voorbeeld: braille lezen -> Merkel cellen zijn het belangrijkst
Eerste-orde neuronen huid
• Merkel corpsucle:
o Slow adapting neuron
o Zeer kleine receptieve velden
o Gevoelig voor Edges, points, curvature (kromming) -> Textuur en vorm
▪ Omdat het een erg klein receptor field heeft zorgt het voor meer AP
vuring omdat aanraking voor veel meer deformatie van rekreceptoren
zorgt dan bij zelfde aanraking bij een groot receptor field
• Meissner corpuscle
o Rapid adapting neuron
o Kleine receptieve velden
o Gevoelig voor laagfrequente trillingen, beweging van voorwerpen over
de huid -> gripcontrole (pen vasthouden)
• Pacini corpuscle:
o Rapid adapting neuronen
o Grote receptieve velden
o Zeer gevoelig
o Hoogfrequente trillingen -> gripcontrole
• Ruffini corpuscle:
o Slow adapting neuron
o Grote receptieve velden
o Dichtbij stretch lijnen in de huid en bij gewrichten
o Niet erg gevoelig
o Proprioceptie (positie, vorm hand)
Two points discriminatie
• Two points discriminatie: De minimale afstand tussen twee stimuli om twee stimuli
als afzonderlijke punten waar te nemen. Het vermogen om twee dicht bij elkaar
gelegen geprikkelde punten nog gescheiden te kunnen waarnemen
• In de vingers heel goed, in de romp bv veel minder goed
• Je hebt drie overlappende receptorfields, en geeft op verschillende plekken stimuli
steeds verder uit elkaar en kijkt naar hoe de neuronen van de receptor fields vuren.
• Pas bij blauw waarbij ze dus een hele receptor field overslaan tussen twee punten,
is er onderscheid tussen twee punten. er moet dus een hele receptor field
overgeslagen worden om het als twee losse punten te beschouwen
4
,Neuronal connections
• Convergentie: Meerdere eerste orde neuronen innerveren samen een tweede
orde neuron
• Divergentie: Eerste orde neuron kan ook meerdere tweede orde neuronen
innerveren
• Zowel convergentie als divergentie vindt plaats, maar in somatosensorisch systeem
vindt er vooral convergentie plaats
• Eerste orde neuron met een klein veld → tweede orde neuron met een groter veld
(krijgt info van meerdere 1e orde neuronen) → derde orde neuron met een heel
groot veld.
• Hierdoor weet de derde orde neuron niet of het gaat om 1 eerste orde neuron die
vuurt of dat het er meerdere zijn die samen vuren. Convergentie is dus nadeling
Laterale inhibitie
• De axon van eerste neuron gaat naar second orde neuron maar vertakt ook naar
andere richtingen, waarbij het inhibitory interneuronen interveert. En deze
moduleert de synaptische connectie van andere eerste orde neuronen met
tweede orde neuronen.
• Als er een sterkere prikkel in de roze neuron is dan zwakt het de overgang
van de stimuli af bij de blauwe 1e orde neuronen naar de 2e orde neuronen
via de inhibitory interneuronen
• Door laterale inhibitie is het makkelijiker om twee verschillende stumili ook echt
als twee losse stimuli waar te nemen (2pointdiscriminatie)
• Zonder laterale inhibitie is het moeilijk om onderscheid te maken tussen 2 punten
Twopoint-discrimination
• Afhankelijk van:
o Grootte van de receptieve velden van neuronen van de eerste orde
o Mate van convergentie op hogere orde neuronen
o laterale inhibitie
DCML pathway
• Meer hierover in zelfstudie
• Sensorische informatie enters de spinal cord via de dorsal root in de dorsal hoorn. De
neuron heeft een axon die helemaal naar de medulla gaat in de brainstem
• Dorsal Colon Medial Lemniscus Pathway (DCML): het gaat van dorsale
colons naar de meest mediale onderdelen in de spinal cord. En alles wat
later in de spinal cord binnenkomt sluit hierbij aan.
• Er is topografische organisatie in de spinalcord
• In de medulla heb je twee nuclei: de Gracile en Cuneate nucleus. Hier zijn
de synapsen van de eerste orde neuron naar de tweede orde neuron.
Hierbij is er kruising van informatie (links gaat naar rechts aftakken).
• In de thalamus heb je nog een synaps en gaat het info naar derde orde
neuron, en daarna gaat het naar de cortex
5
,De somatopic map
• Thalamus is relay station (filter)-> info van thalamus naar cortex
o Informatie van links wordt verwerkt in de
rechterhersenhelft en vice versa
• Somatosensibele cortex: Posterior van centrale sulcus (innaming in
hersennen)
o Opdeling van de cortex
▪ Alle lichaamsdelen zijn aanwezig in somatosensorische cortex
▪ Relatief groot deel voor de onderlip (praten) en mond
▪ Een heel groot gebied voor de hand + vingers → bijna een
kwart van het oppervlakte
o Diersoortverschillen
▪ Snorharen zijn heel belangrijk → groot oppervlak
▪ Er is zelfs een deel cortex voor elke individuele snorhaar van rat
▪ Poten hebben ook een groot oppervlak
Brodmann’s areas
• Primaire somatosensory cortex (SI) heeft 4 Brodmann’s areas:
o 3a: info van spierspoeltjes → proprioceptie
▪ Info naar 2
o 3b: info van Merkel en Meissner → Tast (textuur)
▪ ontvangt de meeste tactiele informatie van het
lichaam (belangrijik voor tast)
▪ info naar 1 en 2 voor verdere processing
o 1: info van Meisner en Pacinian → textuur
o 2: info van 3a en 3b (proprioceptie informatie)→ vorm en grootte
• 3b, 1 en 2-> secundaire somatosensible cortex (en parietale gebieden)
• Bij elke stap is vindt er convergentie van informatie plaats.
• De info gaat van primaire somatosensory cortex naar secundaire somatosensorische
cortex voor verschillende processing of naar parietal cortex area 5, 7.
• Secundaire somatosensorische cortex info naar-> amygdala (emotie) en
hippocampus (geheugen)
• Parietal cortex area 5,7 info naar-> motor en premotor cortical areas-> Cognitieve
verwerking (objectdiscriminatie) en motorische verwerking (objectmanipulatie)
Touch keypoints
• Eerste-orde neuronen voor aanraking
o Receptortype mechanoreceptoren
o Nauwkeurigheid spatiale informatie: Receptorveld eerste orde neuron, mate
van convergentie op neuronen van hogere orde, laterale inhibitie
o Adaptie snelheid:
▪ Slow: informatie over intensiteit en duur van de stimulus
▪ Rapid: informatie over veranderingen in de stimulatie
• pathway somatosensory systeem: somatosensory informatie tast naar
somatosensory cortex (zie ook zelfstudie)
• Somatopische orde (verdeling cortex) en Brodmann areas
6
,Pijn
Nociceptoren zijn gevoelig voor:
• Noiceptoren registreren pijn (pijnperceptie is subjectief). Ze zijn gevoelig voor:
o Thermisch: lage threshold voor extreme temperaturen (unimodal)
o Mechanica: lage threshold voor mechanische stimulatie (unimodal)
o Polymodaal: reageren op extreme temperaturen, mechanische stimulatie en
chemische stimulatie
• Unimodal neuronen (Aδ vezels) zijn gemyelineert maar polymodaal (c-vezel) zijn
ongemyelineerd
• Als je ergens tegen aan stoot krijg je 1st pain, sterke korte pijn, het vertelt je waar
en wat voor stimuli je pijn doet (mechanisch, chemisch), daarna heb je 2nd pijn
die minder sterk is maar voor lange tijd blijft zitten.
• Free nerve endings in de huid
o Geen myeline → minder gevoelig-> Vuren als er echt iets mis is -> langzaam
o Bij touch hebben ze wel myeline-> gevoeliger voor rek-> reageren sneller op
bepaalde stimuli dan nocireceptoren.
Eerste orde neuronen
• Aδ vezels: snelle stekende pijnsignalen temperatuur en mechanisch → eerste pijn
o Lokalisatie en type pijn
▪ Type I:
• Lage drempelwaarde mechanische stimulatie
• Hoge drempelwaarde extreme temperaturen
▪ Type II:
• Lage drempelwaarde extreme temperaturen
• Hoge drempelwaarde mechanische stimulatie
• C-vezel: zeurende pijnsignalen → tweede pijn
o Meerdere subtypes met voorkeur voor een bepaalde soort pijn; thermisch,
mechanisch of chemisch
o Activeren o.a. hersenstam, amygdala en de hippocampus
▪ Negatieve emoties, alertheid en stress.
Pathways
• first pain gaat via de sensory discriminatieve route, het gaat van
anterolateraal systeem naar ventral posterior nuclues naar
somatosensorische cortex -> vertelt type en lokalisatie van pijn
• second pain gaat via affective motivational route, hierbij gaat de informatie
ook naar de amygdala (huilen, vloeken), hippocampus (geheugen)
• Zelfstudie: De sensory-discrimitieve pathway voor pijn en temperatuur
• Pijn info gaat hier ook de spinalcord binnen via de dorsal hoorn, maar hier synaps
het direct met een 2e orde neuron op die level van binnenkomst in de spinal cord
Membraanreceptoren (nociceptoren)
• Sterke mechanische stimuli: mechanoreceptoren
• Chemische stimuli: Acid-sensing ion channel 3 (ASIC3)
• Temperatuur- en chemische stimuli: transient receptor potential channel V1 (TRPV1)
o Capsine opent zelfde receptors als thermische receptoren bij warmte (ui kou)
7
, Sensibilisatie
• Perifere sensitisatie
o Perifere sensitisatie: als je je huid beschadigd, blijft het voor lange tijd
gevoelig, totdat de weefsel weer hersteld is. Dit gebeurt op de level van
de huid bij de dendrieten eindes
o Interacties tussen nociceptor en de “inflammatoire soep” veroorzaakt
sensibilisatie van nociceptoren.
o Inflammatoire soep: Door activatie nociceptor worden er meer stoffen
vrijgemaakt die ook de nociceptor kunnen activeren. Zo zijn er
axonaftakkingen die stoffen vrijmaken die vervolgens andere cellen activeren
die vervolgens weer meer stoffen vrijmaken.
o Deze stoffen (zoals histamine, bradykinine, 5HT) kunnen de nociceptors
binden en activeren
o Het effect heet: Hyperalgesie
▪ Als je het dus nog een keer aanraakt zal het weer pijn gaan doen
▪ Biedt bescherming beschadigde gebied en faciliteren van het herstel
▪ Spreid ook naar de huid eromheen → secundaire hyperalgesie
• Centrale sensitisatie
o Centrale sensitisatie: hierbij is er sensibilisatie van neuronen van de dorsale
hoorn (bij de level van de synaps)
o Effect is Hyperalgesie en allodynie
o Langdurige en herhaaldelijke stimulatie tweede-orde-neuronen
o Meer functionele ion-kanalen op het post-synaptische membraan (LTP)
o Dit helpt weer de brien om dit gebied te beschermen
Top-down modulatie van pijn
• Je hoeft niet alle hersendelen hierbij betrokken te kennen maar je moet weten dat
er veel top-down modulatie is van pijn.
• Het kan effect hebben in de hersenen, maar het kan ook al effect hebben op de
eerste synaps in dorsal root, door descending input van de hersenstam, dit
innerveert een enkephalin-containing local circuit neuron, die de natuurlijke
opiaten loslaat, hierdoor remt het de neurotransmissie bij de level van de dorsal
hoorn, dus het signaal haalt nooit de brein en stopt al bij de spinal cord
Opioïden: verminderd pijn
• Presynaptisch: Vermindering van de Ca2+-instroom
o Verkorte depolarisatie
o verminderde afgifte van neurotransmitters
• Postsynaptisch: -> Verhoogde K+-membraangeleiding (meer K+ influx)
o Hypergepolariseerd neuron
o Verhoogde threshold
• Door enkephalin kan je dit dus intern doen en door opioïden extern
8
