Deel 2
Hersenen & gedrag
Hoofdstuk 8 – Kalat
Module 8.1
Endogeen circannual ritme: de hersenen (in vogels) genereren een ritme
waarmee op een bepaalde manier de dag/jaar bijhouden. Ze worden
onrustig in de lente en herfst, omdat dit de seizoenen zijn waarbij ze zich
verplaatsten naar een ander gebied.
Endogeen circadiaans ritme: een ritme van 24 uur en 12 minuten,
waarbij we alerte zijn in de ochtend en richting de avond moe worden. Er
is een ritme van activiteit en slaap.
Er zijn naast een circadiaans slaap-ritme ook andere circadiaanse ritmes:
honger, dorst, temperatuur, leveractiviteit, insulinesecretie, DNA-reparatie
enz.
Zeitgeber: stimulus die ervoor zorgt dat het circadiaans ritme wordt
aangepast aan de omgevingsfactoren. Licht is bij landdieren de
belangrijkste Zeitgeber. Daarnaast zijn beweging, eten, opwekking,
temperatuur ook Zeitgebers. Sociale stimuli, effecten van/door andere
mensen, werken niet als Zeitgeber, behalve als ze zorgen voor
bewegingen of andere krachtige activiteit.
Jetlag zorgen voor een verbreking van het circadiaanse ritme door het
wisselen van tijdzones. Het aanpassen aan de jetlag is stressvol. Stress
verhoogd de concentratie van cortisol in het bloed. Langdurig verhoogde
cortisol zorgt voor schade van neuronen in de hippocampus, belangrijk
gebied bij geheugen.
Nachtdiensten zorgen ook voor verstoringen van het circadiaanse ritme.
Medewerkers werken ’s nachts onder kunstmatige licht en moeten
overdag slapen. Het beste zou zijn als er onder blauwachtig licht gewerkt
wordt en er overdag in een volledig donkere kamer geslapen wordt.
Het circadiaans ritme varieert per individu. Sommige mensen worden
vroeg wakker, zijn eerder productief en worden minder alert later op de
dag: ochtendmensen. Andere worden langzaam wakker, bereiken hun piek
productiviteit in de middag en kunnen beter later in de avond/nacht
opblijven: avondmensen.
- Het hangt wel af van leeftijd, genetica en omgevingsfactoren.
De biologische klok wordt gegenereerd door de hersenen en is lastig aan
te passen, ondanks schade aan de hersenen.
De belangrijkste driver voor het slaap- en temperatuurritme is de
suprachiasmatische nucleus (SCN), een deel van de hypothalamus. Bij
schade aan de SCN wordt het lichaamsritme onregelmatig (/wispelturig).
De suprachiasmatische nucleus genereert het circadiaanse ritme, en zelfs
als de SCN wordt losgekoppeld van de rest van de hersenen blijft het een
circadiaans ritme van actiepotentialen produceren. Interacties tussen SCN-
neuronen en astrocyten zorgen voor een accuraat ritme.
,Deel 2
Een tak van de optische zenuw, retinohypothalamisch pad, van de retina
naar de SCN kan de SCN afstellen (doormiddel van licht).
- Het retinohypothalamische pad heeft zijn bepaalde retinale
ganglioncellen met een eigen fotopigment: melanopsin.
- De ganglioncellen reageren langzaam wanneer licht komt, en weer
minder wordt, en dus op de gemiddelde hoeveelheid licht en niet op
snelle veranderingen van licht. Ze geven de gemiddelde
intensiteit van licht door aan de SCN.
- De ganglioncellen reageren voornamelijk op blauw (korte-
golflengtes) licht.
Er zijn twee genen, period en time, die de eiwitten PER en TIM produceren.
Deze eiwitten bevorderen slaap, schommelen overdag gebaseerd op
feedback interacties.
- RNA-concentratie is ’s ochtends laag en neemt doe gedurende dag,
waardoor de synthese van de eiwitten toeneemt.
- Doordat de concentratie PER en TIM toenemen wordt er feedback
gestuurd voor de inhibitie van RNA-productie.
- (Licht activeert een enzym dat Tim afbreekt net zo snel als het
gevormd wordt, waardoor je wakker blijft. Dit zorgt ervoor dat het
ritme synchroniseert met de omgeving.)
De suprachiasmatische nucleus reguleert wakker worden en slapen door
het controleren van activiteit in andere hersengebieden, inclusief de
pijnappelklier (posterior aan de thalamus). De pijnappelklier geeft
melatonine af. Melatonine versterkt slaperigheid. Daarnaast helpt
melatonine bij het controleren van de puberteit en aanpassingen aan
veranderingen van seizoen (zoals winterslaap).
Melatonine afgifte begint ongeveer 2 tot 3 uur voor bedtijd.
Module 8.2
Slaap is een staat dat de hersenen actief produceert, gekenmerkt door
verlaagde activiteit en verlaagde reactie op stimuli.
Coma is een uitgebreide periode onbewustheid veroorzaakt door
hoofdtrauma, beroerte of ziekte. Er is een lage activiteit van de hersenen
en geen reactie op stimuli.
Onresponsief/ongevoelig waaksyndroom: iemand met deze conditie
wisselt tussen slaap en milde opwekking, maar zelfs tijdens de meer
opgewekte staat laat de persoon bewustzijn van de omgeving en geen
doelgericht gedrag zien.
- Ademhaling is regulair
- Pijnlijke stimulus zorgt voor verhoogde hartslag, ademhaling en
zweten.
- Oogbewegingen komen voor, maar volgen geen objecten.
Minimaal bewuste staat: is een staat hoger met korte perioden van
doelgerichte acties en een gelimiteerde hoeveelheid spraakbegrip. Deze
staat kan maanden of jaren duren.
,Deel 2
Hersendood: conditie met geen hersenactiviteit en geen reactie op elke
stimulus. Artsen wachten meestal totdat iemand voor 24 uur geen teken
van hersenactiviteit heeft vertoond, voordat ze het hersendood noemen.
Vanaf dit moment vinden de meeste mensen het ethisch acceptabel om
life support te stoppen.
Polysomnograph: combinatie van EEG en oogbewegingen. Zie
onderstaande figuur.
- Alpha-golven
(frequentie
8-10/sec, figuur a):
zijn kenmerkend
voor relaxatie.
- K-complex: scherpe
golf geassocieerd
met tijdelijke
inhibitie van neurale
vuring.
- Slaapspoeltje (12-
14 Hz voor 0.5 sec):
komt door trillende
interacties tussen
cellen in de
thalamus en de
cortex.
Slaapspoeltjes
nemen toe na nieuw aanleren en het aantal slaapspoeltjes is positief
gecorreleerd met verbetering in bepaalde typen van geheugen.
Tijdens langzame-golf slaap (slow-wave) verlagen hartslag, ademhaling en
hersenactiviteit, terwijl langzame, grote-amplitude golven toenemen.
Langzame golven indiceren dat neurale activiteit meer gesynchroniseerd
is. De activiteit komt deels voort uit spontane activiteit in de thalamus en
deels door golven van bloedstroom.
Rapid eye movement (REM) slaap: paradoxale slaap; tijdens REM-slaap
laat het EEG irreguliere, lage-spanning, snelle golven (zie figuur f) zien die
verhoogde neurale activiteit aangeven. REM-slaap is licht en gelijk aan
fase 1, behalve de oogbewegingen. Maar tijdens de REM-slaap inhiberen
cellen in de pons en medulla de beweging van posturele spieren, inclusief
die het hoofd ondersteunen: in dit opzicht is het een diepe slaap.
- Oftewel: REM-slaap bevat aspecten van diepe slaap, lichte slaap en
aspecten die moeilijk te classificeren zijn tussen diep of licht.
Non-REM bevat alle fasen van slaap behalve REM.
Slaapcyclus: fase 1 fase 2 slow-wave fase 2 REM
- Hard geluid of andere dingen kunnen de slaap onderbreken.
- De slaapcyclus duurt ongeveer 90 minuten.
, Deel 2
Vroeg in de nacht is er vooral slow-wave slaap, maar na van loop van tijd
neemt het percentage REM-slaap toe. Het patroon is meestal typisch,
maar verschilt per leeftijd en gezondheidsfactoren.
REM dromen hebben vaker visuele beeld en gecompliceerde plots dan
NREM.
Een knip door de middenhersenen verlaagt opwekking door beschadigen
van reticulaire formatie, een structuur uitloopt vanuit de medulla naar
voorhersenen. De reticulaire formatie heeft axonen oplopend in de
hersenen en axonen aflopend naar het ruggenmerg (deze vormen een
deel van corticomediale kanaal van de motorcontrole.
Pontomesencephalon: deel van de reticulaire formatie dat bijdraagt aan
corticale opwekking. Deze neuronen ontvangen input van vele sensorische
systemen en generen ook spontane activiteit, variërend met het
circadiaans ritme.
- Axonen van sommige cellen geven GABA af, wat gedrag inhibeert en
slow-wave slaap bevorderd.
- Axonen van andere cellen geven acetylcholine, glutamaat of
dopamine af, wat zorgt voor opwekking deels door reguleren van de
concentratie van kalium en andere ionen. Nadat de ionen een
waarde hebben bereikt dat opwekking support, blijven ze in een
stabiele concentratie. Hierdoor gebeurt in slaap vallen meestal
langzaam.
Locus coeruleus is een kleine structuur in de pons. Het is meestal
inactief, vooral tijdens slaap, maar het zendt uitbarstingen van impulsen
uit als reactie op betekenisvolle, gedenkwaardige gebeurtenissen, vooral
diegene die autonome opwekking en stress veroorzaken.
- Axonen van de locus coeruleus geven norepinefrine af verspreidt
door de cortex, dus deze kleine structuur heeft veel invloed.
- Output van de locus coeruleus verhoogt de activiteit van de meest
actieve neuronen en verlaagt de activiteit van de minst actieve
neuronen, waardoor verbetering van aandacht voor belangrijke
informatie.
De hypothalamus heeft zowel neuronen die waakzaamheid bevorderen als
neuronen die slaap bevorderen.
- Een axon route in de hypothalamus geeft de stimulerende
neurotransmitter histamine af, wat opwekking en alertheid
verbeterd. Veel anti-histaminemedicijnen zorgen voor
sufheid/slaperigheid, mits het de bloed-hersenbarrière kan passeren.
- Een andere route van de hypothalamus geeft een peptide
neurotransmitter genaamd orexin (of hypocretin; zelfde
neurotransmitter) af in de basale voorhersenen en andere gebieden.
Het zorgt voor verbeterde waakzaamheid en activiteit. Orexin is
belangrijk bij wakker blijven, voornamelijk aan het einde van de dag.
Hersenen & gedrag
Hoofdstuk 8 – Kalat
Module 8.1
Endogeen circannual ritme: de hersenen (in vogels) genereren een ritme
waarmee op een bepaalde manier de dag/jaar bijhouden. Ze worden
onrustig in de lente en herfst, omdat dit de seizoenen zijn waarbij ze zich
verplaatsten naar een ander gebied.
Endogeen circadiaans ritme: een ritme van 24 uur en 12 minuten,
waarbij we alerte zijn in de ochtend en richting de avond moe worden. Er
is een ritme van activiteit en slaap.
Er zijn naast een circadiaans slaap-ritme ook andere circadiaanse ritmes:
honger, dorst, temperatuur, leveractiviteit, insulinesecretie, DNA-reparatie
enz.
Zeitgeber: stimulus die ervoor zorgt dat het circadiaans ritme wordt
aangepast aan de omgevingsfactoren. Licht is bij landdieren de
belangrijkste Zeitgeber. Daarnaast zijn beweging, eten, opwekking,
temperatuur ook Zeitgebers. Sociale stimuli, effecten van/door andere
mensen, werken niet als Zeitgeber, behalve als ze zorgen voor
bewegingen of andere krachtige activiteit.
Jetlag zorgen voor een verbreking van het circadiaanse ritme door het
wisselen van tijdzones. Het aanpassen aan de jetlag is stressvol. Stress
verhoogd de concentratie van cortisol in het bloed. Langdurig verhoogde
cortisol zorgt voor schade van neuronen in de hippocampus, belangrijk
gebied bij geheugen.
Nachtdiensten zorgen ook voor verstoringen van het circadiaanse ritme.
Medewerkers werken ’s nachts onder kunstmatige licht en moeten
overdag slapen. Het beste zou zijn als er onder blauwachtig licht gewerkt
wordt en er overdag in een volledig donkere kamer geslapen wordt.
Het circadiaans ritme varieert per individu. Sommige mensen worden
vroeg wakker, zijn eerder productief en worden minder alert later op de
dag: ochtendmensen. Andere worden langzaam wakker, bereiken hun piek
productiviteit in de middag en kunnen beter later in de avond/nacht
opblijven: avondmensen.
- Het hangt wel af van leeftijd, genetica en omgevingsfactoren.
De biologische klok wordt gegenereerd door de hersenen en is lastig aan
te passen, ondanks schade aan de hersenen.
De belangrijkste driver voor het slaap- en temperatuurritme is de
suprachiasmatische nucleus (SCN), een deel van de hypothalamus. Bij
schade aan de SCN wordt het lichaamsritme onregelmatig (/wispelturig).
De suprachiasmatische nucleus genereert het circadiaanse ritme, en zelfs
als de SCN wordt losgekoppeld van de rest van de hersenen blijft het een
circadiaans ritme van actiepotentialen produceren. Interacties tussen SCN-
neuronen en astrocyten zorgen voor een accuraat ritme.
,Deel 2
Een tak van de optische zenuw, retinohypothalamisch pad, van de retina
naar de SCN kan de SCN afstellen (doormiddel van licht).
- Het retinohypothalamische pad heeft zijn bepaalde retinale
ganglioncellen met een eigen fotopigment: melanopsin.
- De ganglioncellen reageren langzaam wanneer licht komt, en weer
minder wordt, en dus op de gemiddelde hoeveelheid licht en niet op
snelle veranderingen van licht. Ze geven de gemiddelde
intensiteit van licht door aan de SCN.
- De ganglioncellen reageren voornamelijk op blauw (korte-
golflengtes) licht.
Er zijn twee genen, period en time, die de eiwitten PER en TIM produceren.
Deze eiwitten bevorderen slaap, schommelen overdag gebaseerd op
feedback interacties.
- RNA-concentratie is ’s ochtends laag en neemt doe gedurende dag,
waardoor de synthese van de eiwitten toeneemt.
- Doordat de concentratie PER en TIM toenemen wordt er feedback
gestuurd voor de inhibitie van RNA-productie.
- (Licht activeert een enzym dat Tim afbreekt net zo snel als het
gevormd wordt, waardoor je wakker blijft. Dit zorgt ervoor dat het
ritme synchroniseert met de omgeving.)
De suprachiasmatische nucleus reguleert wakker worden en slapen door
het controleren van activiteit in andere hersengebieden, inclusief de
pijnappelklier (posterior aan de thalamus). De pijnappelklier geeft
melatonine af. Melatonine versterkt slaperigheid. Daarnaast helpt
melatonine bij het controleren van de puberteit en aanpassingen aan
veranderingen van seizoen (zoals winterslaap).
Melatonine afgifte begint ongeveer 2 tot 3 uur voor bedtijd.
Module 8.2
Slaap is een staat dat de hersenen actief produceert, gekenmerkt door
verlaagde activiteit en verlaagde reactie op stimuli.
Coma is een uitgebreide periode onbewustheid veroorzaakt door
hoofdtrauma, beroerte of ziekte. Er is een lage activiteit van de hersenen
en geen reactie op stimuli.
Onresponsief/ongevoelig waaksyndroom: iemand met deze conditie
wisselt tussen slaap en milde opwekking, maar zelfs tijdens de meer
opgewekte staat laat de persoon bewustzijn van de omgeving en geen
doelgericht gedrag zien.
- Ademhaling is regulair
- Pijnlijke stimulus zorgt voor verhoogde hartslag, ademhaling en
zweten.
- Oogbewegingen komen voor, maar volgen geen objecten.
Minimaal bewuste staat: is een staat hoger met korte perioden van
doelgerichte acties en een gelimiteerde hoeveelheid spraakbegrip. Deze
staat kan maanden of jaren duren.
,Deel 2
Hersendood: conditie met geen hersenactiviteit en geen reactie op elke
stimulus. Artsen wachten meestal totdat iemand voor 24 uur geen teken
van hersenactiviteit heeft vertoond, voordat ze het hersendood noemen.
Vanaf dit moment vinden de meeste mensen het ethisch acceptabel om
life support te stoppen.
Polysomnograph: combinatie van EEG en oogbewegingen. Zie
onderstaande figuur.
- Alpha-golven
(frequentie
8-10/sec, figuur a):
zijn kenmerkend
voor relaxatie.
- K-complex: scherpe
golf geassocieerd
met tijdelijke
inhibitie van neurale
vuring.
- Slaapspoeltje (12-
14 Hz voor 0.5 sec):
komt door trillende
interacties tussen
cellen in de
thalamus en de
cortex.
Slaapspoeltjes
nemen toe na nieuw aanleren en het aantal slaapspoeltjes is positief
gecorreleerd met verbetering in bepaalde typen van geheugen.
Tijdens langzame-golf slaap (slow-wave) verlagen hartslag, ademhaling en
hersenactiviteit, terwijl langzame, grote-amplitude golven toenemen.
Langzame golven indiceren dat neurale activiteit meer gesynchroniseerd
is. De activiteit komt deels voort uit spontane activiteit in de thalamus en
deels door golven van bloedstroom.
Rapid eye movement (REM) slaap: paradoxale slaap; tijdens REM-slaap
laat het EEG irreguliere, lage-spanning, snelle golven (zie figuur f) zien die
verhoogde neurale activiteit aangeven. REM-slaap is licht en gelijk aan
fase 1, behalve de oogbewegingen. Maar tijdens de REM-slaap inhiberen
cellen in de pons en medulla de beweging van posturele spieren, inclusief
die het hoofd ondersteunen: in dit opzicht is het een diepe slaap.
- Oftewel: REM-slaap bevat aspecten van diepe slaap, lichte slaap en
aspecten die moeilijk te classificeren zijn tussen diep of licht.
Non-REM bevat alle fasen van slaap behalve REM.
Slaapcyclus: fase 1 fase 2 slow-wave fase 2 REM
- Hard geluid of andere dingen kunnen de slaap onderbreken.
- De slaapcyclus duurt ongeveer 90 minuten.
, Deel 2
Vroeg in de nacht is er vooral slow-wave slaap, maar na van loop van tijd
neemt het percentage REM-slaap toe. Het patroon is meestal typisch,
maar verschilt per leeftijd en gezondheidsfactoren.
REM dromen hebben vaker visuele beeld en gecompliceerde plots dan
NREM.
Een knip door de middenhersenen verlaagt opwekking door beschadigen
van reticulaire formatie, een structuur uitloopt vanuit de medulla naar
voorhersenen. De reticulaire formatie heeft axonen oplopend in de
hersenen en axonen aflopend naar het ruggenmerg (deze vormen een
deel van corticomediale kanaal van de motorcontrole.
Pontomesencephalon: deel van de reticulaire formatie dat bijdraagt aan
corticale opwekking. Deze neuronen ontvangen input van vele sensorische
systemen en generen ook spontane activiteit, variërend met het
circadiaans ritme.
- Axonen van sommige cellen geven GABA af, wat gedrag inhibeert en
slow-wave slaap bevorderd.
- Axonen van andere cellen geven acetylcholine, glutamaat of
dopamine af, wat zorgt voor opwekking deels door reguleren van de
concentratie van kalium en andere ionen. Nadat de ionen een
waarde hebben bereikt dat opwekking support, blijven ze in een
stabiele concentratie. Hierdoor gebeurt in slaap vallen meestal
langzaam.
Locus coeruleus is een kleine structuur in de pons. Het is meestal
inactief, vooral tijdens slaap, maar het zendt uitbarstingen van impulsen
uit als reactie op betekenisvolle, gedenkwaardige gebeurtenissen, vooral
diegene die autonome opwekking en stress veroorzaken.
- Axonen van de locus coeruleus geven norepinefrine af verspreidt
door de cortex, dus deze kleine structuur heeft veel invloed.
- Output van de locus coeruleus verhoogt de activiteit van de meest
actieve neuronen en verlaagt de activiteit van de minst actieve
neuronen, waardoor verbetering van aandacht voor belangrijke
informatie.
De hypothalamus heeft zowel neuronen die waakzaamheid bevorderen als
neuronen die slaap bevorderen.
- Een axon route in de hypothalamus geeft de stimulerende
neurotransmitter histamine af, wat opwekking en alertheid
verbeterd. Veel anti-histaminemedicijnen zorgen voor
sufheid/slaperigheid, mits het de bloed-hersenbarrière kan passeren.
- Een andere route van de hypothalamus geeft een peptide
neurotransmitter genaamd orexin (of hypocretin; zelfde
neurotransmitter) af in de basale voorhersenen en andere gebieden.
Het zorgt voor verbeterde waakzaamheid en activiteit. Orexin is
belangrijk bij wakker blijven, voornamelijk aan het einde van de dag.
