Neurofysiologie deel 2
28-04-2020
HC 1: neuronale plasticiteit en pathofysiologie
Synaptische plasticiteit = het vermogen van synapsen om een sterkere of zwakkere
verbinding te maken, ten gevolge van een veranderde activiteit
Waarbij speelt dit een belangrijke rol?
- Leer en geheugenprocessen
- Ontwikkelingsprocessen van neurale netwerken -> belangrijk voor vorming van
stabiele verbindingen
- Herstelprocessen van neurale netwerken
Synaptische plasticiteit is belangrijk, omdat gedrag hierdoor aangepast kan worden,
overleven. Plasticiteit is eigenschap va zowel vertebraten als invertebraten. Is
neuronaal netwerk fenomeen
Tetanus = hoog frequente stimulatie
Korte termijn synaptische plasticiteit = enkele miliseconde tot < 30 minuten
- Facilitatie en post-tetanische potentiatie (korte termijn sensitisatie) = het
gevoeliger worden voor een stimulatie. De tweede respons wordt groter
Veroorzaakt door een toename van presynaptische calcium bij snel opvolgende
stimuli.
- Depressie (gedrag: habituatie) = gewenning
Minder release van neurotransmitter
Lange termijn synaptische plasticiteit = > 30 minuten
Wetenschappers die belangrijke rol speelden in de kennis van de cellulaire basis voor
leren en geheugen:
- Santiago Ramon y Cajal -> stelde een theorie op in 1894 voor de vorming van
het geheugen: geheugen is opgeslagen in neurale verbindingen
- Sherrington -> introduceerde de naam synaps in 1897
- Donald Hebb -> cellulaire theorie van geheugen = Wanneer een axon van cel
A, cel B herhaaldelijk activeert, zal er een groei- of metabool proces
plaatsvinden tussen beide cellen waardoor de efficiëntie tussen A en B zal
toenemen en B makkelijker vuurt (what fires together, wires together)
De verandering van de sterkte van de neuronale verbindingen vormt de basis voor
leren en geheugen. Afhankelijk van de activiteit van de neuronen in het netwerk
worden er voortdurend verbindingen versterkt of verzwakt.
Gebruik van simpele diermodellen om synaptische plasticiteit te onderzoeken:
- Neuronen makkelijk te herkennen
- Redelijk grote neuronen
- Biochemisch makkelijk te ontrafelen (simpel zenuwstelsel)
Non-associatief leren (korte termijnleren)
- Habituatie (gewenning) = terugtrekreflex wordt steeds minder
- Sensitisatie = gevoelig maken van een stimulus
,Moleculaire basis korte termijnplasticiteit -> er vindt een stimulus plaats, waardoor
serotonine afgifte plaatsvindt. Serotonine komt op de serotonine G-eiwit gekoppelde
receptor -> ATP wordt omgezet in cAMP -> cAMP activeert protein kinase A -> valt
uiteen -> K kanaal sluit -> depolarisatie -> Ca kanalen openen en instroom van Ca ->
meer transmitter release -> motorneuron is sterker.
Lange termijn plasticiteit = synaptische communicatie is voor lange tijd veranderd.
Deze vormen van plasticiteit, die weken of jaren kunnen duren, zijn de cellulaire
correlaten van geheugenopslag (lange-termijn geheugen)
Moleculaire basis lange termijnplasticiteit -> stimulus -> serotonine afgifte en cyclus ^.
Het is nu alleen zo vaak gebeurd dat het naar de celkern is gegaan en CREB
fosfolyseert. CREB brengt transcriptie opgang en stimuleert de vorming van eiwit
ubiquitin hydrolase -> zet continue PKA aan -> meer transmitter release. CREB zorgt
ook voor vorming van C/EBP wat de synaps laat groeien.
Lange termijn plasticiteit gaat gepaard met veranderingen in genexpressie die leiden
tot blijvende veranderingen in synaptische transmissie, inclusief productie van eiwitten
die enzymactiviteit veranderen (bv. PKA) en groei van synapsen bevorderen.
Het trisynaptische netwerk van de hippocampus
Synaptische plasticiteit in hersenplakjes bestuderen -> Synaptische plasticiteit kan
gemeten worden aan de hand van veranderingen van de grootte van EPSPs die
opgewekt zijn door stimulatie.
Twee vormen van lange termijn plasticiteit zijn LTP en LDP.
Long term potentation
Eigenschappen:
- Input specificity = Eénmaal geïnduceerd zal LTP van één synaps niet naar
andere synapsen verspreiden; LTP is dus input-specifiek
- Associativity = Associativiteit heeft betrekking op de waarneming dat een
zwakke stimulus van een enkele aanvoerende vezelbaan niet voldoende is,
maar gelijktijdige sterke stimulatie van een andere input wel LTP zal
veroorzaken in beide inputs
- State dependent = De toestand van de membraanpotentiaal van de
postsynaptische cel bepaalt of er LTP optreedt
- Coöperatieve = LTP kan geïnduceerd worden door sterke tetanische stimulatie
van een enkele vezelbaan naar een synaps, of cooperatief via zwakke
stimulatie van meerdere vezelbanen
Wat gebeurt er in de synaps?
Glutamaat komt vrij en stimuleert de AMPA receptor (NMDA receptor wordt niet
geactiveerd door Mg blok) -> depolarisatie. Door de depolarisatie wordt het Mg blok
verwijderd en gaat de NMDA receptor ook open. NMDA is permeabel voor Calcium ->
activeren kinases -> AMPA receptoren in cytosol worden naar membraan
getransporteerd -> meer AMPA receptoren op postsynaptische membraan. Waardoor
als er nu glutamaat vrij komt er een hele grote respons zal zijn. Door de kinases worden
, de AMPA receptoren ook gefosfolyeerd waardoor de geleidbaarheid van de receptoren
toeneemt. Postsynaptische respons wordt hierdoor versterkt.
Silent synapsen = synapsen met voornamelijk NMDA receptoren en waar AMPA
receptoren vrijwel ontbreken (die zorgen juist voor depolarisatie). Waardoor bij een
negatief Vm er (bijna) geen respons is en bij een positief Vm (Mg blok verwijderd) een
grote respons.
Wat is het verschil tussen hippocampus en zeeslak plasticiteit?
De zeeslak heeft vooral presynaptische veranderingen en de hippocampus vooral
postsynaptische.
Er moet een mechanisme zijn om de neurale verbindingen te verzwakken, zodat
excitatie niet uit de hand loopt. Dit mechanisme is bekend als lange termijn depressie
(LTD). LTD = verzwakken van neurale verbindingen
Er wordt gepostuleerd dat neurale verbindingen verzwakken als ze niet actief zijn op
hetzelfde moment dat het postsynaptische neuron actief is, of indien het
postsynaptische neuron geen actiepotentiaal meer vuurt. (use it or lose it)
Bij LTD stroomt er veel minder [Ca2+]i de cel in dan bij LTP, waardoor er
phosphatases (ipv kinases) worden geactiveerd; die zorgen voor AMPA internalisatie
-> AMPA receptor wordt uit membraan gehaald.
Tijdsrelatie tussen activiteit van de pre- en post-synaps is bepalend of er LTP of LTD
zal optreden.
Spike-Timing Dependent Plasticity (STDP) = In vergelijking met LTP synaptische
plasticiteit bootst STDP de werkelijke situatie realistischer na
Pre voor post -> LTP
Post voor pre -> LDP
Functie hippocampus = opslaan van nieuwe herinneringen en spatieel geheugen
Huidige opvatting is dat de hippocampale formatie betrokken is bij de eerste stappen
voor lange-termijn geheugenopslag waarbij verschillende (para)hippocampale
gebieden belangrijk zijn voor verschillende vormen van geheugen
05-05-2020
HC 2: Endocrinologie
Functie hormonen
- Communicatie
- Afstemming lichaamsfuncties aan (veranderde) omstandigheden
- Regulatie
• Waterhuishouding/zouthuishouding
• Groei
• Metabolisme (glucose, vetten)
• Fysieke aanpassingen omgeving
• Voortplanting
• Hersenen en gedrag
Communicatie
28-04-2020
HC 1: neuronale plasticiteit en pathofysiologie
Synaptische plasticiteit = het vermogen van synapsen om een sterkere of zwakkere
verbinding te maken, ten gevolge van een veranderde activiteit
Waarbij speelt dit een belangrijke rol?
- Leer en geheugenprocessen
- Ontwikkelingsprocessen van neurale netwerken -> belangrijk voor vorming van
stabiele verbindingen
- Herstelprocessen van neurale netwerken
Synaptische plasticiteit is belangrijk, omdat gedrag hierdoor aangepast kan worden,
overleven. Plasticiteit is eigenschap va zowel vertebraten als invertebraten. Is
neuronaal netwerk fenomeen
Tetanus = hoog frequente stimulatie
Korte termijn synaptische plasticiteit = enkele miliseconde tot < 30 minuten
- Facilitatie en post-tetanische potentiatie (korte termijn sensitisatie) = het
gevoeliger worden voor een stimulatie. De tweede respons wordt groter
Veroorzaakt door een toename van presynaptische calcium bij snel opvolgende
stimuli.
- Depressie (gedrag: habituatie) = gewenning
Minder release van neurotransmitter
Lange termijn synaptische plasticiteit = > 30 minuten
Wetenschappers die belangrijke rol speelden in de kennis van de cellulaire basis voor
leren en geheugen:
- Santiago Ramon y Cajal -> stelde een theorie op in 1894 voor de vorming van
het geheugen: geheugen is opgeslagen in neurale verbindingen
- Sherrington -> introduceerde de naam synaps in 1897
- Donald Hebb -> cellulaire theorie van geheugen = Wanneer een axon van cel
A, cel B herhaaldelijk activeert, zal er een groei- of metabool proces
plaatsvinden tussen beide cellen waardoor de efficiëntie tussen A en B zal
toenemen en B makkelijker vuurt (what fires together, wires together)
De verandering van de sterkte van de neuronale verbindingen vormt de basis voor
leren en geheugen. Afhankelijk van de activiteit van de neuronen in het netwerk
worden er voortdurend verbindingen versterkt of verzwakt.
Gebruik van simpele diermodellen om synaptische plasticiteit te onderzoeken:
- Neuronen makkelijk te herkennen
- Redelijk grote neuronen
- Biochemisch makkelijk te ontrafelen (simpel zenuwstelsel)
Non-associatief leren (korte termijnleren)
- Habituatie (gewenning) = terugtrekreflex wordt steeds minder
- Sensitisatie = gevoelig maken van een stimulus
,Moleculaire basis korte termijnplasticiteit -> er vindt een stimulus plaats, waardoor
serotonine afgifte plaatsvindt. Serotonine komt op de serotonine G-eiwit gekoppelde
receptor -> ATP wordt omgezet in cAMP -> cAMP activeert protein kinase A -> valt
uiteen -> K kanaal sluit -> depolarisatie -> Ca kanalen openen en instroom van Ca ->
meer transmitter release -> motorneuron is sterker.
Lange termijn plasticiteit = synaptische communicatie is voor lange tijd veranderd.
Deze vormen van plasticiteit, die weken of jaren kunnen duren, zijn de cellulaire
correlaten van geheugenopslag (lange-termijn geheugen)
Moleculaire basis lange termijnplasticiteit -> stimulus -> serotonine afgifte en cyclus ^.
Het is nu alleen zo vaak gebeurd dat het naar de celkern is gegaan en CREB
fosfolyseert. CREB brengt transcriptie opgang en stimuleert de vorming van eiwit
ubiquitin hydrolase -> zet continue PKA aan -> meer transmitter release. CREB zorgt
ook voor vorming van C/EBP wat de synaps laat groeien.
Lange termijn plasticiteit gaat gepaard met veranderingen in genexpressie die leiden
tot blijvende veranderingen in synaptische transmissie, inclusief productie van eiwitten
die enzymactiviteit veranderen (bv. PKA) en groei van synapsen bevorderen.
Het trisynaptische netwerk van de hippocampus
Synaptische plasticiteit in hersenplakjes bestuderen -> Synaptische plasticiteit kan
gemeten worden aan de hand van veranderingen van de grootte van EPSPs die
opgewekt zijn door stimulatie.
Twee vormen van lange termijn plasticiteit zijn LTP en LDP.
Long term potentation
Eigenschappen:
- Input specificity = Eénmaal geïnduceerd zal LTP van één synaps niet naar
andere synapsen verspreiden; LTP is dus input-specifiek
- Associativity = Associativiteit heeft betrekking op de waarneming dat een
zwakke stimulus van een enkele aanvoerende vezelbaan niet voldoende is,
maar gelijktijdige sterke stimulatie van een andere input wel LTP zal
veroorzaken in beide inputs
- State dependent = De toestand van de membraanpotentiaal van de
postsynaptische cel bepaalt of er LTP optreedt
- Coöperatieve = LTP kan geïnduceerd worden door sterke tetanische stimulatie
van een enkele vezelbaan naar een synaps, of cooperatief via zwakke
stimulatie van meerdere vezelbanen
Wat gebeurt er in de synaps?
Glutamaat komt vrij en stimuleert de AMPA receptor (NMDA receptor wordt niet
geactiveerd door Mg blok) -> depolarisatie. Door de depolarisatie wordt het Mg blok
verwijderd en gaat de NMDA receptor ook open. NMDA is permeabel voor Calcium ->
activeren kinases -> AMPA receptoren in cytosol worden naar membraan
getransporteerd -> meer AMPA receptoren op postsynaptische membraan. Waardoor
als er nu glutamaat vrij komt er een hele grote respons zal zijn. Door de kinases worden
, de AMPA receptoren ook gefosfolyeerd waardoor de geleidbaarheid van de receptoren
toeneemt. Postsynaptische respons wordt hierdoor versterkt.
Silent synapsen = synapsen met voornamelijk NMDA receptoren en waar AMPA
receptoren vrijwel ontbreken (die zorgen juist voor depolarisatie). Waardoor bij een
negatief Vm er (bijna) geen respons is en bij een positief Vm (Mg blok verwijderd) een
grote respons.
Wat is het verschil tussen hippocampus en zeeslak plasticiteit?
De zeeslak heeft vooral presynaptische veranderingen en de hippocampus vooral
postsynaptische.
Er moet een mechanisme zijn om de neurale verbindingen te verzwakken, zodat
excitatie niet uit de hand loopt. Dit mechanisme is bekend als lange termijn depressie
(LTD). LTD = verzwakken van neurale verbindingen
Er wordt gepostuleerd dat neurale verbindingen verzwakken als ze niet actief zijn op
hetzelfde moment dat het postsynaptische neuron actief is, of indien het
postsynaptische neuron geen actiepotentiaal meer vuurt. (use it or lose it)
Bij LTD stroomt er veel minder [Ca2+]i de cel in dan bij LTP, waardoor er
phosphatases (ipv kinases) worden geactiveerd; die zorgen voor AMPA internalisatie
-> AMPA receptor wordt uit membraan gehaald.
Tijdsrelatie tussen activiteit van de pre- en post-synaps is bepalend of er LTP of LTD
zal optreden.
Spike-Timing Dependent Plasticity (STDP) = In vergelijking met LTP synaptische
plasticiteit bootst STDP de werkelijke situatie realistischer na
Pre voor post -> LTP
Post voor pre -> LDP
Functie hippocampus = opslaan van nieuwe herinneringen en spatieel geheugen
Huidige opvatting is dat de hippocampale formatie betrokken is bij de eerste stappen
voor lange-termijn geheugenopslag waarbij verschillende (para)hippocampale
gebieden belangrijk zijn voor verschillende vormen van geheugen
05-05-2020
HC 2: Endocrinologie
Functie hormonen
- Communicatie
- Afstemming lichaamsfuncties aan (veranderde) omstandigheden
- Regulatie
• Waterhuishouding/zouthuishouding
• Groei
• Metabolisme (glucose, vetten)
• Fysieke aanpassingen omgeving
• Voortplanting
• Hersenen en gedrag
Communicatie
