Samenvatting Biologische Psychologie II – functies
Praktische informatie: Handboek is achtergrondinformatie – enkel kennen wat in de les gezegd wordt
en wat op de slides geschreven staat. Examen is multiple choice (4 keuze) met verhoogde cesuur (dus
gokken/alles invullen!). Inhaalexamens zijn open mondelinge vragen!!
INLEIDING: structuren en functies
1. Ter herinnering van Biologische psychologie I (voorkennis):
- Evolutie en gedragsgenetica: genen bevatten instructies in de vorm van DNA (dat codeert voor
eiwitten) die leiden tot de ontwikkeling van fysieke structuren in het lichaam, zoals de hersenen, die
uiteindelijk gedrag beïnvloeden. Gedrag wordt deels bepaald door deze genetische factoren.
voorbeeld: heritabiliteit van IQ. Heritabiliteit/overerfbaarheid betekent hoe groot het aandeel is van
genetische verschillen in een eigenschap binnen een populatie. Bij IQ is dit bijvoorbeeld geschat op
50%, wat betekent dat de helft van de verschillen in IQ tussen mensen te verklaren is door genetica.
Kennis over deze keten is cruciaal! Er is een verband tussen genetica, fysieke structuren (zoals de
hersenen), en gedrag. Het is belangrijk om te weten hoe de genen zich uiten in gedrag, want dan
kunnen we daarop inspelen (en kunnen we onszelf begrijpen). Als je iets verandert in het lichaam
(bv. door medicatie), kun je de psyche (gedachten, emoties) beïnvloeden en omgekeerd. Specifieke
denkprocessen gaan gepaard met fysieke veranderingen, zoals hersenactivatie in bepaalde gebieden.
- Micro-en macrostructuur van het zenuwstelsel: verwijst naar zowel de kleine (neuronen) als de
grote structuren (hersengebieden) van het zenuwstelsel. Hoewel het zenuwstelsel nauw samenwerkt
met andere lichaamsprocessen, wordt dit hier niet verder behandeld.
- Belangrijke onderzoeksmethoden: Dit verwijst naar de methoden die gebruikt worden om
biologische processen die ten grondslag liggen aan gedrag te bestuderen. Dit kan bijvoorbeeld
hersenscans, genetische analyses of andere experimentele technieken omvatten.
=> Samengevat: Dit overzicht legt de nadruk op hoe biologie (zoals genetica en het zenuwstelsel) een
directe invloed heeft op gedrag en mentale processen, en het belang van onderzoeksmethoden om
deze relaties te bestuderen.
2. De inhoud van Biologische Psychologie II: nadruk op functies en de toepassing van kennis uit
Biologische Psychologie I:
- Inzoomen op processen in specifieke deelstructuren: Er wordt dieper ingegaan op hoe specifieke
structuren in het zenuwstelsel bijdragen aan mentale processen.
* zintuigen: de zintuigen zijn essentieel voor de meest basale psychische functies, zoals het
waarnemen van de wereld om ons heen.
* motoriek: bijna al het gedrag dat we vertonen, zoals spreken of bewegen, heeft een
motorische component. Dit wijst erop dat veel van wat we doen lichamelijke coördinatie
vereist.
* slaap en biologische ritmes: deze processen spelen een cruciale rol in de globale toestand
van de psyche, zoals stemming en cognitieve functies.
* stress: Stress is een belangrijk psychologisch en fysiologisch fenomeen dat veel aspecten
van de psyche en het lichaam beïnvloedt.
*(leren en geheugen): nog niet zeker of dit besproken wordt.
- Uitermate breed en gespecialiseerd vakgebied: Biologische psychologie is een breed en
voortdurend veranderend vakgebied. De kennis over hoe het brein en het gedrag interacteren, wordt
steeds verder ontwikkeld. De cursus geeft een breed overzicht van de belangrijkste hersenfuncties,
maar besteedt ook diepere aandacht aan specifieke onderwerpen (bv. zicht).
- Heel belangrijk is het feit dat er netwerkstructuren in het brein bestaan! Dit wil zeggen dat
psychische functies (zoals emoties en cognitie) afhankelijk zijn van hersenstructuren die met elkaar
1
,communiceren. Vroeger lag er een grote focus op de locatie van functies in het brein. Zo hadden
verschillende functies specifieke locaties in het brein (zoals zicht in de occipitale kwab). Nu zijn we
erachter gekomen dat het niet zo simplistisch is: er zijn geen specifieke locaties in het brein, maar we
spreken van netwerken in het brein.
!! Voorbeelden van hoe zo’n netwerkstructuur er uit kan zien:
(eerste kleine opfrissing van een neuron: een neuron ontvangt informatie via dendrieten, deze
informatie wordt langs het cellichaam en de celkern gestuurd en via het axon verzonden naar het
uiteinde van het neuron. De informatie gaat over een synaps en wordt opgevangen door de
dendrieten van het volgend neuron.)
Voorbeeld 1:
In dit voorbeeld zijn 2 neuronen afgebeeld: neuron A en neuron B. Dit is een basic
netwerk/basisnetwerk van informatieoverdracht in het brein: neuron A stuurt informatie via het
axon, die informatie beweegt als boodschappersstofjes overheen de synaps wanneer A een
actiepotentiaal ondergaat, naar de dendrieten van neuron B. Dit is een voorbeeld van een
exciterende/stimulerende invloed (+): er worden positieve impulsen gegeven. Dit betekent dat het
de kans vergroot dat neuron B een eigen actiepotentiaal zal afvuren. Exciterende signalen verhogen
de elektrische activiteit van het ontvangende neuron.
In zijn rusttoestand is de binnenkant van een neuron negatief geladen t.o.v. de buitenkant. Wanneer
een neuron voldoende exciterende input ontvangt, wordt het kortstondig positief geladen, wat leidt
tot een actiepotentiaal. Het actiepotentiaal werkt op een alles-of-niets-principe: of het neuron vuurt
een volledig signaal af, of er gebeurt niets: zwart-wit, géén grijs! Er is geen tussenweg.
Het handhaven/behouden van de negatieve rusttoestand van het neuron kost energie (E), omdat de
cel actief ionen moet pompen om het membraanpotentiaal negatief te houden (zoals de Na-K-
pompen). !! Deze negatieve rusttoestand helpt om ruis (ongewenste elektrische signalen) te
onderdrukken. Dit voorkomt dat actiepotentialen die niet bedoeld waren, zomaar worden
doorgestuurd, wat essentieel is voor een nauwkeurige informatieoverdracht (vandaar dat neuron B
in rust niet gewoon 0 is, maar negatief!). Neurale communicatie is dus gekenmerkt door
nauwkeurige/accurate en snelle informatieoverdracht!
Voorbeeld 2:
Een netwerkstructuur kan echter ook complexer zijn dan voorbeeld 1. In dit voorbeeld omvat laag
één drie neuronen. Laag twee heeft echter maar één neuron: we gaan dus van meer naar minder
neuronen. Dit noemt men convergentie: het aantal neuronen daalt – informatie van meerdere
neuronen komt samen en wordt geïntegreerd.
° Kwantitatieve integratie: gemeenschappelijke evidentie voor dezelfde informatie – hierbij
wordt dus informatie van verschillende neuronen gecombineerd die hetzelfde type
informatie verwerken. Dit verhoogt de betrouwbaarheid van de informatie.
Voorbeeld: Bij schemering/lichtinval werken meerdere fotoreceptoren (lichtgevoelige cellen
in het oog) samen om een duidelijker beeld te vormen, omdat de hoeveelheid licht
beperkt/zwak is. Ze bundelen dezelfde informatie om de visuele waarneming te versterken.
° Kwalitatieve integratie: verschillende soorten informatie bundelen (verschillende
informatiebronnen gaan één geheel vormen) – verschillende soorten informatie worden
gecombineerd om een completer beeld te vormen. Hierbij worden gegevens van
verschillende bronnen of zintuigen samengevoegd.
Voorbeeld: De hersenen combineren informatie van een fotoreceptor (die licht detecteert)
met informatie over oogbewegingen. Dit helpt om te bepalen waar een object zich in de
ruimte bevindt. Door deze integratie kunnen we niet alleen zien wat iets is, maar ook waar
het zich bevindt in onze omgeving.
2
,Er kan ook een herverdeling van informatie plaatsvinden, i.p.v. dat men informatie gaat
bundelen/integreren. Er is dus géén convergentie, want beide lagen hebben evenveel neuronen.
Voorbeeld 3:
In dit voorbeeld is er sprake van divergentie: het aantal neuronen stijgt – divergentie verwijst naar
het proces waarbij één neuron informatie doorgeeft aan meerdere neuronen. Dit betekent dat het
aantal betrokken neuronen toeneemt naarmate de informatie zich verspreidt in het zenuwstelsel.
° Opsplitsen: bij divergentie wordt de informatie opgesplitst en naar verschillende gebieden
van het brein gestuurd.
Voorbeeld: door divergentie van neuronen kan informatie tegelijk naar het cerebellum (kleine
hersenen) en naar de cortex. Dit zorgt ervoor dat verschillende hersengebieden dezelfde
informatie krijgen, zodat ze elk hun eigen verwerking en functie kunnen uitvoeren.
° Versterken: divergentie kan ook zorgen voor versterking van een signaal. Dit betekent dat
een enkel neuron een krachtig effect kan hebben door informatie naar meerdere doelcellen
te sturen.
Voorbeeld: Eén enkel neuron kan verantwoordelijk zijn voor het aansturen van een volledige
spiergroep. Dit neuron geeft zijn signaal door aan meerdere motorische zenuwcellen,
waardoor de hele spiergroep in beweging komt.
!! Netwerkstructuren en ruis (ongewenste of onjuiste signalen): Belangrijk bij het doorgeven van
informatie is het minimaliseren van ruis!
Ruisminimalisatie kan met behulp van een feedbackloop:
Neuron A stuurt signalen naar neuronen B en C, waardoor ze beide vuren (actiepotentialen afgeven).
Dit betekent dat neuron A invloed heeft op zowel neuron B als neuron C en het activeert. Er is dus
m.a.w. sprake van divergentie. Neuron C wordt positief gestimuleerd door neuron A (er is dus een
excitatie), maar het effect van neuron C is negatief. Neuron C stuurt dus een negatieve feedback naar
neuron A. Dit betekent dat neuron C een inhiberend (remmend) signaal terugstuurt naar neuron A,
waardoor neuron A minder geneigd is om nogmaals te vuren. Dit inhiberende signaal voorkomt dat
neuron A te veel of onnodig vuurt. Door deze negatieve feedback wordt het voor neuron A moeilijker
om opnieuw te vuren, wat het signaal beperkt en de kans op temporele summatie bij neuron B
verkleint. Temporele summatie betekent dat meerdere opeenvolgende signalen van hetzelfde
neuron (hier: A) zich optellen om een ander neuron (hier: B) te doen vuren. Als A minder vaak vuurt,
zal er minder snel genoeg summatie optreden om B opnieuw te laten vuren. Door deze negatieve
feedback moet neuron B waarschijnlijk informatie van andere neuronen ontvangen om opnieuw te
kunnen vuren. Dit mechanisme zorgt ervoor dat B niet uitsluitend afhankelijk is van de signalen van
A, wat helpt om ruis of foutieve signalen te voorkomen. Het voorkomt dus dat B te snel vuurt op
basis van een enkel (en mogelijk ruisvol) signaal van neuron A. In plaats daarvan is er input van
meerdere bronnen nodig om een betrouwbaar en gecontroleerd vuursignaal te geven.
Ruisminimalisatie kan met behulp van een feedforwardloop:
Dit netwerk verwerkt informatie in één richting: van de input
naar de output, zonder terugkoppeling. Ook hier stuurt neuron A signalen naar zowel neuron B als
neuron C, waardoor beide neuronen een actiepotentiaal afvuren. Dit betekent dat A zowel B als C
activeert. In dit geval gaat neuron C een invloed uitoefenen op neuron B. Neuron C stuurt nl. een
remmend (inhiberend) signaal naar neuron B. Dit betekent dat C een negatieve projectie heeft op B,
waardoor het moeilijker wordt voor B om opnieuw te vuren. Dit inhiberende effect van C op B helpt
om de activiteit van B onder controle te houden en te voorkomen dat B te vaak of onnodig vuurt.
Wanneer neuron A heel actief is, kan het nog steeds leiden tot de activatie van B, maar de
aanwezigheid van een remmend signaal van C zorgt ervoor dat de activiteit van B beperkt blijft. Dit
betekent dat zelfs als A sterk vuurt, B niet overactief wordt doordat C remmende controle uitoefent.
3
, Neuron A kan zeer gevoelig/sensitief zijn voor signalen, wat betekent dat het zelfs bij subtiele
prikkels zal vuren om te voorkomen dat belangrijke informatie verloren gaat (geen valse negatieven).
Een valse negatieve is wanneer een signaal ten onrechte niet wordt geregistreerd. De gevoeligheid
van A zorgt ervoor dat cruciale signalen altijd worden opgepikt. Tegelijkertijd zorgt de remming van
neuron C ervoor dat, ondanks de gevoeligheid van A, neuron B niet onnodig actief wordt en zo
worden valse positieven of ruis voorkomen. Dit alles zorgt
ervoor dat het systeem gevoelig kan blijven voor cruciale
informatie, zonder dat het wordt overspoeld door ruis of
onnodige activiteit.
Het Feedforwardnetwerk komt voor in het pijnnetwerk! A
voelt druk (pijnreceptoren detecteren potentieel schadelijke
stimuli), deze prikkel wordt vertaald door B als ‘scherpe pijn op
een nauwkeurige plek’. Het belangrijkste doel van deze
feedforwardroute is om het lichaam snel te waarschuwen voor mogelijk gevaar, zoals een
verwonding of externe bedreiging, zodat je actie kunt ondernemen (bv. wegtrekken van een heet
object). Deze neuronen hebben dus een waarschuwingsfunctie! Het neuron C zal acute pijnsignalen
onderdrukken nadat je een heel scherpe pijn voelde (A -> B). Dit is evolutionair adaptief, omdat het
dempen van pijn je in staat stelt te blijven functioneren in gevaarlijke situaties!
Later kan ook sprake zijn van een doffe pijn, i.p.v. een scherpe acute pijn. Hierbij speelt neuron D een
rol. Neuron D komt trager op gang aangezien deze minder gemyeliniseerd is. Neuron D inhibeert C:
er vindt m.a.w. een inhibitie (D op C) van een inhibitie (C op B) plaats. Dit wil zeggen dat het
dempende effect van C op B opgeheven wordt. Neuron C dempt neuron B niet meer, zodat je nog
steeds die doffe, diffuse, zeurende pijn kunt voelen. Dit type pijn valt niet zo precies te lokaliseren als
de scherpe pijn die je voelt bij bv. een prik of snijwond. Deze doffe pijn blijft vaak lang hangen nadat
de onmiddellijke oorzaak is verdwenen en heeft als functie om je te waarschuwen dat er nog steeds
weefselschade is of dat je voorzichtig moet zijn! De functie van deze trage pijn is evolutionair gezien
dus belangrijk: het dient als een langdurige waarschuwing dat je nog steeds moet oppassen met het
geblesseerde deel van je lichaam.
Dit hele mechanisme laat zien hoe complex de biologische achtergrond van iets ogenschijnlijk
eenvoudigs als pijn kan zijn!
Ruisminimalisatie kan met behulp van laterale inhibitie:
De eerste laag neuronen geeft informatie door naar een
tweede laag van neuronen. Deze informatieoverdracht
is exciterend, wat betekent dat het de tweede laag neuronen activeert of stimuleert. De neuronen in
de eerste laag zijn niet alleen bezig met het exciteren van de volgende laag, maar ze inhiberen
(remmen) ook elkaar. Dit gebeurt via laterale inhibitie: wanneer één neuron sterk geactiveerd wordt,
zal het de activiteit van nabijgelegen neuronen onderdrukken. Hierdoor wordt de informatie meer
gefocust en ontstaat er een scherpe scheiding tussen verschillende prikkels.
Voorbeeld: spatiale nauwkeurigheid bij tastreceptoren. Een goed voorbeeld van laterale inhibitie is
hoe je met je huid onderscheid kunt maken tussen twee dicht bij elkaar liggende prikkels. Dit lukt
beter op je handen dan op je rug, omdat de receptordichtheid op de handen veel hoger is, en laterale
inhibitie hier beter werkt om scherpe grenzen tussen de prikkels aan te brengen.
= winner takes it all- netwerk: de sterkste stimulatie wint, want deze inhibeert/onderdrukt
omliggende zwakkere signalen, waardoor alleen het duidelijkste signaal wordt doorgegeven aan
de volgende laag en ruis wordt onderdrukt.
4
Praktische informatie: Handboek is achtergrondinformatie – enkel kennen wat in de les gezegd wordt
en wat op de slides geschreven staat. Examen is multiple choice (4 keuze) met verhoogde cesuur (dus
gokken/alles invullen!). Inhaalexamens zijn open mondelinge vragen!!
INLEIDING: structuren en functies
1. Ter herinnering van Biologische psychologie I (voorkennis):
- Evolutie en gedragsgenetica: genen bevatten instructies in de vorm van DNA (dat codeert voor
eiwitten) die leiden tot de ontwikkeling van fysieke structuren in het lichaam, zoals de hersenen, die
uiteindelijk gedrag beïnvloeden. Gedrag wordt deels bepaald door deze genetische factoren.
voorbeeld: heritabiliteit van IQ. Heritabiliteit/overerfbaarheid betekent hoe groot het aandeel is van
genetische verschillen in een eigenschap binnen een populatie. Bij IQ is dit bijvoorbeeld geschat op
50%, wat betekent dat de helft van de verschillen in IQ tussen mensen te verklaren is door genetica.
Kennis over deze keten is cruciaal! Er is een verband tussen genetica, fysieke structuren (zoals de
hersenen), en gedrag. Het is belangrijk om te weten hoe de genen zich uiten in gedrag, want dan
kunnen we daarop inspelen (en kunnen we onszelf begrijpen). Als je iets verandert in het lichaam
(bv. door medicatie), kun je de psyche (gedachten, emoties) beïnvloeden en omgekeerd. Specifieke
denkprocessen gaan gepaard met fysieke veranderingen, zoals hersenactivatie in bepaalde gebieden.
- Micro-en macrostructuur van het zenuwstelsel: verwijst naar zowel de kleine (neuronen) als de
grote structuren (hersengebieden) van het zenuwstelsel. Hoewel het zenuwstelsel nauw samenwerkt
met andere lichaamsprocessen, wordt dit hier niet verder behandeld.
- Belangrijke onderzoeksmethoden: Dit verwijst naar de methoden die gebruikt worden om
biologische processen die ten grondslag liggen aan gedrag te bestuderen. Dit kan bijvoorbeeld
hersenscans, genetische analyses of andere experimentele technieken omvatten.
=> Samengevat: Dit overzicht legt de nadruk op hoe biologie (zoals genetica en het zenuwstelsel) een
directe invloed heeft op gedrag en mentale processen, en het belang van onderzoeksmethoden om
deze relaties te bestuderen.
2. De inhoud van Biologische Psychologie II: nadruk op functies en de toepassing van kennis uit
Biologische Psychologie I:
- Inzoomen op processen in specifieke deelstructuren: Er wordt dieper ingegaan op hoe specifieke
structuren in het zenuwstelsel bijdragen aan mentale processen.
* zintuigen: de zintuigen zijn essentieel voor de meest basale psychische functies, zoals het
waarnemen van de wereld om ons heen.
* motoriek: bijna al het gedrag dat we vertonen, zoals spreken of bewegen, heeft een
motorische component. Dit wijst erop dat veel van wat we doen lichamelijke coördinatie
vereist.
* slaap en biologische ritmes: deze processen spelen een cruciale rol in de globale toestand
van de psyche, zoals stemming en cognitieve functies.
* stress: Stress is een belangrijk psychologisch en fysiologisch fenomeen dat veel aspecten
van de psyche en het lichaam beïnvloedt.
*(leren en geheugen): nog niet zeker of dit besproken wordt.
- Uitermate breed en gespecialiseerd vakgebied: Biologische psychologie is een breed en
voortdurend veranderend vakgebied. De kennis over hoe het brein en het gedrag interacteren, wordt
steeds verder ontwikkeld. De cursus geeft een breed overzicht van de belangrijkste hersenfuncties,
maar besteedt ook diepere aandacht aan specifieke onderwerpen (bv. zicht).
- Heel belangrijk is het feit dat er netwerkstructuren in het brein bestaan! Dit wil zeggen dat
psychische functies (zoals emoties en cognitie) afhankelijk zijn van hersenstructuren die met elkaar
1
,communiceren. Vroeger lag er een grote focus op de locatie van functies in het brein. Zo hadden
verschillende functies specifieke locaties in het brein (zoals zicht in de occipitale kwab). Nu zijn we
erachter gekomen dat het niet zo simplistisch is: er zijn geen specifieke locaties in het brein, maar we
spreken van netwerken in het brein.
!! Voorbeelden van hoe zo’n netwerkstructuur er uit kan zien:
(eerste kleine opfrissing van een neuron: een neuron ontvangt informatie via dendrieten, deze
informatie wordt langs het cellichaam en de celkern gestuurd en via het axon verzonden naar het
uiteinde van het neuron. De informatie gaat over een synaps en wordt opgevangen door de
dendrieten van het volgend neuron.)
Voorbeeld 1:
In dit voorbeeld zijn 2 neuronen afgebeeld: neuron A en neuron B. Dit is een basic
netwerk/basisnetwerk van informatieoverdracht in het brein: neuron A stuurt informatie via het
axon, die informatie beweegt als boodschappersstofjes overheen de synaps wanneer A een
actiepotentiaal ondergaat, naar de dendrieten van neuron B. Dit is een voorbeeld van een
exciterende/stimulerende invloed (+): er worden positieve impulsen gegeven. Dit betekent dat het
de kans vergroot dat neuron B een eigen actiepotentiaal zal afvuren. Exciterende signalen verhogen
de elektrische activiteit van het ontvangende neuron.
In zijn rusttoestand is de binnenkant van een neuron negatief geladen t.o.v. de buitenkant. Wanneer
een neuron voldoende exciterende input ontvangt, wordt het kortstondig positief geladen, wat leidt
tot een actiepotentiaal. Het actiepotentiaal werkt op een alles-of-niets-principe: of het neuron vuurt
een volledig signaal af, of er gebeurt niets: zwart-wit, géén grijs! Er is geen tussenweg.
Het handhaven/behouden van de negatieve rusttoestand van het neuron kost energie (E), omdat de
cel actief ionen moet pompen om het membraanpotentiaal negatief te houden (zoals de Na-K-
pompen). !! Deze negatieve rusttoestand helpt om ruis (ongewenste elektrische signalen) te
onderdrukken. Dit voorkomt dat actiepotentialen die niet bedoeld waren, zomaar worden
doorgestuurd, wat essentieel is voor een nauwkeurige informatieoverdracht (vandaar dat neuron B
in rust niet gewoon 0 is, maar negatief!). Neurale communicatie is dus gekenmerkt door
nauwkeurige/accurate en snelle informatieoverdracht!
Voorbeeld 2:
Een netwerkstructuur kan echter ook complexer zijn dan voorbeeld 1. In dit voorbeeld omvat laag
één drie neuronen. Laag twee heeft echter maar één neuron: we gaan dus van meer naar minder
neuronen. Dit noemt men convergentie: het aantal neuronen daalt – informatie van meerdere
neuronen komt samen en wordt geïntegreerd.
° Kwantitatieve integratie: gemeenschappelijke evidentie voor dezelfde informatie – hierbij
wordt dus informatie van verschillende neuronen gecombineerd die hetzelfde type
informatie verwerken. Dit verhoogt de betrouwbaarheid van de informatie.
Voorbeeld: Bij schemering/lichtinval werken meerdere fotoreceptoren (lichtgevoelige cellen
in het oog) samen om een duidelijker beeld te vormen, omdat de hoeveelheid licht
beperkt/zwak is. Ze bundelen dezelfde informatie om de visuele waarneming te versterken.
° Kwalitatieve integratie: verschillende soorten informatie bundelen (verschillende
informatiebronnen gaan één geheel vormen) – verschillende soorten informatie worden
gecombineerd om een completer beeld te vormen. Hierbij worden gegevens van
verschillende bronnen of zintuigen samengevoegd.
Voorbeeld: De hersenen combineren informatie van een fotoreceptor (die licht detecteert)
met informatie over oogbewegingen. Dit helpt om te bepalen waar een object zich in de
ruimte bevindt. Door deze integratie kunnen we niet alleen zien wat iets is, maar ook waar
het zich bevindt in onze omgeving.
2
,Er kan ook een herverdeling van informatie plaatsvinden, i.p.v. dat men informatie gaat
bundelen/integreren. Er is dus géén convergentie, want beide lagen hebben evenveel neuronen.
Voorbeeld 3:
In dit voorbeeld is er sprake van divergentie: het aantal neuronen stijgt – divergentie verwijst naar
het proces waarbij één neuron informatie doorgeeft aan meerdere neuronen. Dit betekent dat het
aantal betrokken neuronen toeneemt naarmate de informatie zich verspreidt in het zenuwstelsel.
° Opsplitsen: bij divergentie wordt de informatie opgesplitst en naar verschillende gebieden
van het brein gestuurd.
Voorbeeld: door divergentie van neuronen kan informatie tegelijk naar het cerebellum (kleine
hersenen) en naar de cortex. Dit zorgt ervoor dat verschillende hersengebieden dezelfde
informatie krijgen, zodat ze elk hun eigen verwerking en functie kunnen uitvoeren.
° Versterken: divergentie kan ook zorgen voor versterking van een signaal. Dit betekent dat
een enkel neuron een krachtig effect kan hebben door informatie naar meerdere doelcellen
te sturen.
Voorbeeld: Eén enkel neuron kan verantwoordelijk zijn voor het aansturen van een volledige
spiergroep. Dit neuron geeft zijn signaal door aan meerdere motorische zenuwcellen,
waardoor de hele spiergroep in beweging komt.
!! Netwerkstructuren en ruis (ongewenste of onjuiste signalen): Belangrijk bij het doorgeven van
informatie is het minimaliseren van ruis!
Ruisminimalisatie kan met behulp van een feedbackloop:
Neuron A stuurt signalen naar neuronen B en C, waardoor ze beide vuren (actiepotentialen afgeven).
Dit betekent dat neuron A invloed heeft op zowel neuron B als neuron C en het activeert. Er is dus
m.a.w. sprake van divergentie. Neuron C wordt positief gestimuleerd door neuron A (er is dus een
excitatie), maar het effect van neuron C is negatief. Neuron C stuurt dus een negatieve feedback naar
neuron A. Dit betekent dat neuron C een inhiberend (remmend) signaal terugstuurt naar neuron A,
waardoor neuron A minder geneigd is om nogmaals te vuren. Dit inhiberende signaal voorkomt dat
neuron A te veel of onnodig vuurt. Door deze negatieve feedback wordt het voor neuron A moeilijker
om opnieuw te vuren, wat het signaal beperkt en de kans op temporele summatie bij neuron B
verkleint. Temporele summatie betekent dat meerdere opeenvolgende signalen van hetzelfde
neuron (hier: A) zich optellen om een ander neuron (hier: B) te doen vuren. Als A minder vaak vuurt,
zal er minder snel genoeg summatie optreden om B opnieuw te laten vuren. Door deze negatieve
feedback moet neuron B waarschijnlijk informatie van andere neuronen ontvangen om opnieuw te
kunnen vuren. Dit mechanisme zorgt ervoor dat B niet uitsluitend afhankelijk is van de signalen van
A, wat helpt om ruis of foutieve signalen te voorkomen. Het voorkomt dus dat B te snel vuurt op
basis van een enkel (en mogelijk ruisvol) signaal van neuron A. In plaats daarvan is er input van
meerdere bronnen nodig om een betrouwbaar en gecontroleerd vuursignaal te geven.
Ruisminimalisatie kan met behulp van een feedforwardloop:
Dit netwerk verwerkt informatie in één richting: van de input
naar de output, zonder terugkoppeling. Ook hier stuurt neuron A signalen naar zowel neuron B als
neuron C, waardoor beide neuronen een actiepotentiaal afvuren. Dit betekent dat A zowel B als C
activeert. In dit geval gaat neuron C een invloed uitoefenen op neuron B. Neuron C stuurt nl. een
remmend (inhiberend) signaal naar neuron B. Dit betekent dat C een negatieve projectie heeft op B,
waardoor het moeilijker wordt voor B om opnieuw te vuren. Dit inhiberende effect van C op B helpt
om de activiteit van B onder controle te houden en te voorkomen dat B te vaak of onnodig vuurt.
Wanneer neuron A heel actief is, kan het nog steeds leiden tot de activatie van B, maar de
aanwezigheid van een remmend signaal van C zorgt ervoor dat de activiteit van B beperkt blijft. Dit
betekent dat zelfs als A sterk vuurt, B niet overactief wordt doordat C remmende controle uitoefent.
3
, Neuron A kan zeer gevoelig/sensitief zijn voor signalen, wat betekent dat het zelfs bij subtiele
prikkels zal vuren om te voorkomen dat belangrijke informatie verloren gaat (geen valse negatieven).
Een valse negatieve is wanneer een signaal ten onrechte niet wordt geregistreerd. De gevoeligheid
van A zorgt ervoor dat cruciale signalen altijd worden opgepikt. Tegelijkertijd zorgt de remming van
neuron C ervoor dat, ondanks de gevoeligheid van A, neuron B niet onnodig actief wordt en zo
worden valse positieven of ruis voorkomen. Dit alles zorgt
ervoor dat het systeem gevoelig kan blijven voor cruciale
informatie, zonder dat het wordt overspoeld door ruis of
onnodige activiteit.
Het Feedforwardnetwerk komt voor in het pijnnetwerk! A
voelt druk (pijnreceptoren detecteren potentieel schadelijke
stimuli), deze prikkel wordt vertaald door B als ‘scherpe pijn op
een nauwkeurige plek’. Het belangrijkste doel van deze
feedforwardroute is om het lichaam snel te waarschuwen voor mogelijk gevaar, zoals een
verwonding of externe bedreiging, zodat je actie kunt ondernemen (bv. wegtrekken van een heet
object). Deze neuronen hebben dus een waarschuwingsfunctie! Het neuron C zal acute pijnsignalen
onderdrukken nadat je een heel scherpe pijn voelde (A -> B). Dit is evolutionair adaptief, omdat het
dempen van pijn je in staat stelt te blijven functioneren in gevaarlijke situaties!
Later kan ook sprake zijn van een doffe pijn, i.p.v. een scherpe acute pijn. Hierbij speelt neuron D een
rol. Neuron D komt trager op gang aangezien deze minder gemyeliniseerd is. Neuron D inhibeert C:
er vindt m.a.w. een inhibitie (D op C) van een inhibitie (C op B) plaats. Dit wil zeggen dat het
dempende effect van C op B opgeheven wordt. Neuron C dempt neuron B niet meer, zodat je nog
steeds die doffe, diffuse, zeurende pijn kunt voelen. Dit type pijn valt niet zo precies te lokaliseren als
de scherpe pijn die je voelt bij bv. een prik of snijwond. Deze doffe pijn blijft vaak lang hangen nadat
de onmiddellijke oorzaak is verdwenen en heeft als functie om je te waarschuwen dat er nog steeds
weefselschade is of dat je voorzichtig moet zijn! De functie van deze trage pijn is evolutionair gezien
dus belangrijk: het dient als een langdurige waarschuwing dat je nog steeds moet oppassen met het
geblesseerde deel van je lichaam.
Dit hele mechanisme laat zien hoe complex de biologische achtergrond van iets ogenschijnlijk
eenvoudigs als pijn kan zijn!
Ruisminimalisatie kan met behulp van laterale inhibitie:
De eerste laag neuronen geeft informatie door naar een
tweede laag van neuronen. Deze informatieoverdracht
is exciterend, wat betekent dat het de tweede laag neuronen activeert of stimuleert. De neuronen in
de eerste laag zijn niet alleen bezig met het exciteren van de volgende laag, maar ze inhiberen
(remmen) ook elkaar. Dit gebeurt via laterale inhibitie: wanneer één neuron sterk geactiveerd wordt,
zal het de activiteit van nabijgelegen neuronen onderdrukken. Hierdoor wordt de informatie meer
gefocust en ontstaat er een scherpe scheiding tussen verschillende prikkels.
Voorbeeld: spatiale nauwkeurigheid bij tastreceptoren. Een goed voorbeeld van laterale inhibitie is
hoe je met je huid onderscheid kunt maken tussen twee dicht bij elkaar liggende prikkels. Dit lukt
beter op je handen dan op je rug, omdat de receptordichtheid op de handen veel hoger is, en laterale
inhibitie hier beter werkt om scherpe grenzen tussen de prikkels aan te brengen.
= winner takes it all- netwerk: de sterkste stimulatie wint, want deze inhibeert/onderdrukt
omliggende zwakkere signalen, waardoor alleen het duidelijkste signaal wordt doorgegeven aan
de volgende laag en ruis wordt onderdrukt.
4
