HC Translationele Neurowetenschappen
HC 1 - Intro
Wiep Scheper & Jan van Weering
Integratie modules
Debat: 26/27 sept
1 minute paper: 27/28 sept
Tentamen 5/10 12:00
- Colleges en ander materiaal op CANVAS
- Multiple Choice
- 75% eindcijfer (min 5.5)
Literatuuropdracht:
- Je moet je houden aan de deadlines
- Literatuur review schrijven (Engels)
- In de groepen onder begeleiding van tutoren
- 18/10 1e versie, 26/10 eindversie
- 25% eindcijfer (min 5.5)
Cell biology of the brain en breinfysiologie
Quiz:
- Neurotransmissie is het proces van neurotransmitter afgifte; fout. Neurotransmissie is echt de
overdracht van signalen (afgeven en ontvangen). Het afgeven van neurotransmitters (NT) is
vooral belangrijk voor het uitzenden van het signaal.
- Depolarisatie-fase van de actiepotentiaal wordt gereguleerd door kaliumstromen; fout.
Depolarisatie wordt in de regel veroorzaakt door influx van natrium. Membraanpotentiaal
depolarisatie: het verschil wordt minder groot (minder negatief). Natrium gaat snel? (veel buiten
cel), Kalium gaat langzaam? (veel binnen cel). Hangt er vanaf waar ze zitten. Voor depolarisatie
moeten er veel positieve ionen naar binnen.
- Excitotoxiciteit is vaak het gevolg van een herseninfarct; goed. Glutamaat, een NT die een
belangrijke rol speelt bij excitotoxiciteit kan vrijkomen na een infarct.
- Benzodiazepines stimuleren glutamaat receptoren in de amygdala en nemen daarmee angst-
klachten weg; fout. Benzodiazepines stimuleren GABA-receptoren, waardoor glutamaat activiteit
juist geremd wordt.
- Acetylcholine zorgt voor de contractie van skeletspieren; goed. Klopt, maar kan ook voor de
relaxatie van de hartspier zorgen.
Je hebt grijze en witte massa in het brein. Grijze massa is waar vooral de cellichamen (van neuronen)
liggen. Witte massa is vooral de uitlopers en gliacellen. Neuronen hebben vaak kleine cellichamen
met lange uitlopers. Gliacellen kunnen allerlei verschillende vormen hebben. De dendrieten (zijn
binnenkomend) zijn de uitlopers om
het cellichaam. Axonen zijn de
uitzendende, en zijn meestal een stuk
langer dan de dendrieten. Als er
contact is tussen deze 2 uitlopers:
synaps.
Pagina 1 van 53
,HC Translationele Neurowetenschappen
Actiepotentiaal
Actiepotentialen zijn eigenlijk de informatieverstuurders in het brein. Bij een actiepotentiaal (AP)
heb je eerst een hele snelle natriumstroom, en dan een langzame kaliumstroom. Door de snelle
instroom van natrium is er depolarisatie. Door de uitstroom van kalium zorgt dat het neuron weer
negatiever wordt.
In het begin is het rustpotentiaal (1), dan zijn Na- en K-kanalen gesloten. De lading is dan ongeveer -
70mV. Je meet binnen t.o.v. buiten; -70, dus in dit geval is binnen negatiever dan buiten. Na+ en Cl-
bepalen de lading van buitenkant cel. K+ en negatieve macromoleculen (eiwitten) die van de
binnenkant van de cel. Langzaam wordt het steeds positiever, totdat de drempelwaarde (-60mV)
wordt bereikt, dan schiet hij heel ongecontroleerd en snel (alles of niets situatie) naar +30mV (3)
(depolarisatie), Doordat het Na-kanaal opengaat en Na naar binnen stroomt. Vervolgens gaat de
lading snel weer terug naar wat lager dan de rustpotentiaal (4) (repolarisatie), doordat de
natriumkanalen sluiten en de kaliumkanalen openen (K-stroom neemt over). Dit lagere niveau heet
relatieve refractory periode. Het is op dat moment moeilijker (wel mogelijk; relatief) voor de cel om
een nieuw actiepotentiaal op te wekken; het verschil tussen drempelwaarde en lading is groter.
Vervolgens gaat hij weer langzaam naar de rustmembraampotentiaal. Dit gebeurt allemaal in enkele
msec.
Actiepotentialen hebben een duidelijke richting. Omdat er op een vorig punt de kanalen eventjes
gesloten zijn (erg negatief), kan de actiepotentiaal niet terugstromen.
Pagina 2 van 53
,HC Translationele Neurowetenschappen
Bij MS heb je een probleem met het overbrengen van actiepotentialen.
Cellen
Presynaptische cel: is de cel die het axon gebruikt om signaal over te dragen. Postsynaptische cel:
ontvangt het signaal via de synaps met zijn dendriet.
Gliacellen zijn steuncellen. Er zijn 3x zoveel
gliacellen als neuronen in het brein. Je hebt drie
soorten:
- Astrocyte: belangrijk voor homeostase
- Oligodendrocyte: myeline maken
- Microgliacel: macrofagen van het brein
Astrocyten zijn beetje stervormig; cellichaam met
uitlopers. Ze maken geen actiepotentialen. Ze
bewaken homeostase in het brein; genoeg water,
ionen en neurotransmitters (weghalen die niet
gebruikt worden). Zorgen ook voor de energie
(vetten) die neuronen nodig hebben. Als je een
hersenziekte hebt waardoor cellen wegvallen,
komen deze cellen terug op deze plekken; soort
littekenweefsel. Zijn ook belangrijk voor de bloed-hersen barrière; ze
bedekken met hun uitlopers de bloedvaten, waardoor ze bepalen welke
stoffen wel en niet de hersenen instromen. Medicijnen moeten de bloed-
hersenbarrière over. Ze maken ook contract met neuronen (vooral met
synapsen), waarmee ze de manier waarop cellen communiceren
beïnvloeden.
Oligodendrocyten binden zich om axonen heen, en maken er isolatielaag (myeline)
omheen, waardoor actiepotentialen veel sneller zijn. Schwanncellen werken vergelijkbaar
als Oligodendrocyten, maar werken Schwancellen in het perifere ZS, en Oligodendrocyten
alleen in centrale ZS. Bij MS is myeline beschadigd.
Microglia zijn de macrofagen van het brein. Je hebt
uitgestrekte (inactieve cellen; rondvoelen naar
pathogenen) en ronde cellen (actief; omarmen en
slokken pathogenen op → fagocytose). Zijn het
primaire afweersysteem in het brein, en dus heel
belangrijk. Maar soms zijn ze te enthousiast en kan
je een laesie krijgen; ze breken neuronen af.
Synaptische transmissie
De chemische synaps is niet de enige synaps in het brein, maar wel het belangrijkste in deze cursus.
Deze synaps maakt gebruik van neurotransmitters. Transmitters zitten in kleine blaasjes te wachten
tot er een actiepotentiaal komt. Als het potentiaal binnenkomt, stroomt Calcium de cel binnen, en dit
is het signaal voor de blaasjes om te fuseren. De transmitters worden opgemerkt door receptoren op
de postsynaptische cel. Hierdoor vinden weer activaties en opening/sluiting van ionkanalen plaats.
Pagina 3 van 53
, HC Translationele Neurowetenschappen
Je kan een signaal versterken, verzwakken, stopzetten of omzetten. Het is namelijk niet een een-op-
een signaaldoorgifte, er zijn meerdere signalen nodig. Signalen kunnen worden omgezet; bijv.
elektrisch signaal naar fosforylatie van eiwitten. Een chemische synaps is dus erg plastisch.
Er zijn veel verschillende soorten
neurotransmitters (afb →). Een cel
kan kiezen wat voor blaasje ze
willen afgeven, en dus wat voor
signaal ze willen sturen.
Neurotransmitters worden in de
celkern gemaakt, en in het golgi
apparaat verpakt in blaasjes.
Dense core vesicles (DCVs) (paars en groen op afb) blaasjes zijn single use (grote neurotransmitters).
Met kleine neurotransmitters is dit niet zo, deze zitten in clear core vesicles (CCVs) ook wel Synaptic
vesicles (SVs) genoemd (geel, rood en blauw op afb). Er kunnen van deze CCVs lokaal nieuwe blaasjes
gevormd en gevuld worden. Blaasjes worden door neurieten getransporteerd. Transport van de
blaasjes is niet snel; ong 40 cm per dag. In je langste axon kan het bijv. wel drie dagen duren voordat
blaasjes aankomen in je kleine teen. Hierdoor is het recycling proces heel erg belangrijk.
SVs worden lokaal gerecycled: je moet nieuw blaasje bouwen en je moet de goede transmitter in het
blaasje stoppen. Hoe recyclet een cel; m.b.v.
endocytose. Waterstofionen kunnen lokaal transmitters
opnemen in het blaasje. Op een blaasje moeten een
neurotransmitter-transporter zitten (transmitter
uitwisselen voor H), en een eiwit die actief H kan
transporten (H+ pomp). Het is ook logisch dat je
membraan wilt recyclen, want je blaasjes fuseren met
het membraan, waardoor je synaps anders steeds
groter en groter wordt.
Pagina 4 van 53
HC 1 - Intro
Wiep Scheper & Jan van Weering
Integratie modules
Debat: 26/27 sept
1 minute paper: 27/28 sept
Tentamen 5/10 12:00
- Colleges en ander materiaal op CANVAS
- Multiple Choice
- 75% eindcijfer (min 5.5)
Literatuuropdracht:
- Je moet je houden aan de deadlines
- Literatuur review schrijven (Engels)
- In de groepen onder begeleiding van tutoren
- 18/10 1e versie, 26/10 eindversie
- 25% eindcijfer (min 5.5)
Cell biology of the brain en breinfysiologie
Quiz:
- Neurotransmissie is het proces van neurotransmitter afgifte; fout. Neurotransmissie is echt de
overdracht van signalen (afgeven en ontvangen). Het afgeven van neurotransmitters (NT) is
vooral belangrijk voor het uitzenden van het signaal.
- Depolarisatie-fase van de actiepotentiaal wordt gereguleerd door kaliumstromen; fout.
Depolarisatie wordt in de regel veroorzaakt door influx van natrium. Membraanpotentiaal
depolarisatie: het verschil wordt minder groot (minder negatief). Natrium gaat snel? (veel buiten
cel), Kalium gaat langzaam? (veel binnen cel). Hangt er vanaf waar ze zitten. Voor depolarisatie
moeten er veel positieve ionen naar binnen.
- Excitotoxiciteit is vaak het gevolg van een herseninfarct; goed. Glutamaat, een NT die een
belangrijke rol speelt bij excitotoxiciteit kan vrijkomen na een infarct.
- Benzodiazepines stimuleren glutamaat receptoren in de amygdala en nemen daarmee angst-
klachten weg; fout. Benzodiazepines stimuleren GABA-receptoren, waardoor glutamaat activiteit
juist geremd wordt.
- Acetylcholine zorgt voor de contractie van skeletspieren; goed. Klopt, maar kan ook voor de
relaxatie van de hartspier zorgen.
Je hebt grijze en witte massa in het brein. Grijze massa is waar vooral de cellichamen (van neuronen)
liggen. Witte massa is vooral de uitlopers en gliacellen. Neuronen hebben vaak kleine cellichamen
met lange uitlopers. Gliacellen kunnen allerlei verschillende vormen hebben. De dendrieten (zijn
binnenkomend) zijn de uitlopers om
het cellichaam. Axonen zijn de
uitzendende, en zijn meestal een stuk
langer dan de dendrieten. Als er
contact is tussen deze 2 uitlopers:
synaps.
Pagina 1 van 53
,HC Translationele Neurowetenschappen
Actiepotentiaal
Actiepotentialen zijn eigenlijk de informatieverstuurders in het brein. Bij een actiepotentiaal (AP)
heb je eerst een hele snelle natriumstroom, en dan een langzame kaliumstroom. Door de snelle
instroom van natrium is er depolarisatie. Door de uitstroom van kalium zorgt dat het neuron weer
negatiever wordt.
In het begin is het rustpotentiaal (1), dan zijn Na- en K-kanalen gesloten. De lading is dan ongeveer -
70mV. Je meet binnen t.o.v. buiten; -70, dus in dit geval is binnen negatiever dan buiten. Na+ en Cl-
bepalen de lading van buitenkant cel. K+ en negatieve macromoleculen (eiwitten) die van de
binnenkant van de cel. Langzaam wordt het steeds positiever, totdat de drempelwaarde (-60mV)
wordt bereikt, dan schiet hij heel ongecontroleerd en snel (alles of niets situatie) naar +30mV (3)
(depolarisatie), Doordat het Na-kanaal opengaat en Na naar binnen stroomt. Vervolgens gaat de
lading snel weer terug naar wat lager dan de rustpotentiaal (4) (repolarisatie), doordat de
natriumkanalen sluiten en de kaliumkanalen openen (K-stroom neemt over). Dit lagere niveau heet
relatieve refractory periode. Het is op dat moment moeilijker (wel mogelijk; relatief) voor de cel om
een nieuw actiepotentiaal op te wekken; het verschil tussen drempelwaarde en lading is groter.
Vervolgens gaat hij weer langzaam naar de rustmembraampotentiaal. Dit gebeurt allemaal in enkele
msec.
Actiepotentialen hebben een duidelijke richting. Omdat er op een vorig punt de kanalen eventjes
gesloten zijn (erg negatief), kan de actiepotentiaal niet terugstromen.
Pagina 2 van 53
,HC Translationele Neurowetenschappen
Bij MS heb je een probleem met het overbrengen van actiepotentialen.
Cellen
Presynaptische cel: is de cel die het axon gebruikt om signaal over te dragen. Postsynaptische cel:
ontvangt het signaal via de synaps met zijn dendriet.
Gliacellen zijn steuncellen. Er zijn 3x zoveel
gliacellen als neuronen in het brein. Je hebt drie
soorten:
- Astrocyte: belangrijk voor homeostase
- Oligodendrocyte: myeline maken
- Microgliacel: macrofagen van het brein
Astrocyten zijn beetje stervormig; cellichaam met
uitlopers. Ze maken geen actiepotentialen. Ze
bewaken homeostase in het brein; genoeg water,
ionen en neurotransmitters (weghalen die niet
gebruikt worden). Zorgen ook voor de energie
(vetten) die neuronen nodig hebben. Als je een
hersenziekte hebt waardoor cellen wegvallen,
komen deze cellen terug op deze plekken; soort
littekenweefsel. Zijn ook belangrijk voor de bloed-hersen barrière; ze
bedekken met hun uitlopers de bloedvaten, waardoor ze bepalen welke
stoffen wel en niet de hersenen instromen. Medicijnen moeten de bloed-
hersenbarrière over. Ze maken ook contract met neuronen (vooral met
synapsen), waarmee ze de manier waarop cellen communiceren
beïnvloeden.
Oligodendrocyten binden zich om axonen heen, en maken er isolatielaag (myeline)
omheen, waardoor actiepotentialen veel sneller zijn. Schwanncellen werken vergelijkbaar
als Oligodendrocyten, maar werken Schwancellen in het perifere ZS, en Oligodendrocyten
alleen in centrale ZS. Bij MS is myeline beschadigd.
Microglia zijn de macrofagen van het brein. Je hebt
uitgestrekte (inactieve cellen; rondvoelen naar
pathogenen) en ronde cellen (actief; omarmen en
slokken pathogenen op → fagocytose). Zijn het
primaire afweersysteem in het brein, en dus heel
belangrijk. Maar soms zijn ze te enthousiast en kan
je een laesie krijgen; ze breken neuronen af.
Synaptische transmissie
De chemische synaps is niet de enige synaps in het brein, maar wel het belangrijkste in deze cursus.
Deze synaps maakt gebruik van neurotransmitters. Transmitters zitten in kleine blaasjes te wachten
tot er een actiepotentiaal komt. Als het potentiaal binnenkomt, stroomt Calcium de cel binnen, en dit
is het signaal voor de blaasjes om te fuseren. De transmitters worden opgemerkt door receptoren op
de postsynaptische cel. Hierdoor vinden weer activaties en opening/sluiting van ionkanalen plaats.
Pagina 3 van 53
, HC Translationele Neurowetenschappen
Je kan een signaal versterken, verzwakken, stopzetten of omzetten. Het is namelijk niet een een-op-
een signaaldoorgifte, er zijn meerdere signalen nodig. Signalen kunnen worden omgezet; bijv.
elektrisch signaal naar fosforylatie van eiwitten. Een chemische synaps is dus erg plastisch.
Er zijn veel verschillende soorten
neurotransmitters (afb →). Een cel
kan kiezen wat voor blaasje ze
willen afgeven, en dus wat voor
signaal ze willen sturen.
Neurotransmitters worden in de
celkern gemaakt, en in het golgi
apparaat verpakt in blaasjes.
Dense core vesicles (DCVs) (paars en groen op afb) blaasjes zijn single use (grote neurotransmitters).
Met kleine neurotransmitters is dit niet zo, deze zitten in clear core vesicles (CCVs) ook wel Synaptic
vesicles (SVs) genoemd (geel, rood en blauw op afb). Er kunnen van deze CCVs lokaal nieuwe blaasjes
gevormd en gevuld worden. Blaasjes worden door neurieten getransporteerd. Transport van de
blaasjes is niet snel; ong 40 cm per dag. In je langste axon kan het bijv. wel drie dagen duren voordat
blaasjes aankomen in je kleine teen. Hierdoor is het recycling proces heel erg belangrijk.
SVs worden lokaal gerecycled: je moet nieuw blaasje bouwen en je moet de goede transmitter in het
blaasje stoppen. Hoe recyclet een cel; m.b.v.
endocytose. Waterstofionen kunnen lokaal transmitters
opnemen in het blaasje. Op een blaasje moeten een
neurotransmitter-transporter zitten (transmitter
uitwisselen voor H), en een eiwit die actief H kan
transporten (H+ pomp). Het is ook logisch dat je
membraan wilt recyclen, want je blaasjes fuseren met
het membraan, waardoor je synaps anders steeds
groter en groter wordt.
Pagina 4 van 53
