Samenvatting biologische grondlagen: cognitie
Hoofdstuk 2
Deel 1 Het brein ontleed
Structuur en functie van een neuron
.Basisstructuur van neuronen:
Neuronen hebben drie hoofdcomponenten:
o Cellichaam (soma): Bevat de nucleus en organellen, deze bevat een
genetische code dat betrokken zijn bij eiwitsynthese (nieuwe cellen
aanmaken). Eiwitten zijn veelzijdige moleculen die bijdragen aan zowel de
structuur als de communicatie in een organisme (neurotransmitters en
receptors).
o Dendrieten: Vertakkingen die informatie ontvangen van andere nabijgelegen
neuronen.
o Axon: Stuurt informatie door naar andere neuronen, kan vertakken
(collateralen).
.Functie van neuronen
Neuronen ontvangen informatie van andere neuronen en verwerken deze door hun
activiteit aan te passen.
Dendrieten verschillen qua aantal en structuur, afhankelijk van het type neuron en de
locatie in de hersenen. Ze ontvangen informatie van andere neuronen die dichtbij
liggen.
Axonen sturen informatie naar andere neuronen, en elk neuron heeft veel dendrieten
maar slechts één axon, kan wel vertakken > collateralen.
,Tien interessante feiten over het menselijk brein
1. Aantal neuronen: Het brein heeft ongeveer 86 miljard neuronen.
2. Verbindingen: Elk gemiddeld 10.000 verbindingen maken met andere neuronen.
3. Verbindingen: Neuronen verbinden zich vooral met nabijgelegen neuronen, wat een
“small-world” netwerk vormt.
4. Mythe over hersencapaciteit: De mythe dat we slechts 10% van onze hersencellen
gebruiken is onjuist; de verhouding tussen neuronen en ondersteunende glia-cellen is
ongeveer 1:1.
5. Hersengewicht: Het brein maakt slechts 2% van het totale lichaamsgewicht uit.
6. Regeneratie van neuronen: Neuronen kunnen zich in sommige hersengebieden wel
vernieuwen, een idee dat eerder werd ontkend.
7. Verlies van neuronen: Mensen verliezen gemiddeld één neuron per seconde in de
cortex, wat neerkomt op 10% verlies tussen 20 en 90 jaar.
8. Uniciteit van hersenen: Zelfs identieke tweelingen hebben geen exact identieke
hersenen; de hersenstructuur wordt mede beïnvloed door niet-genetische factoren.
9. Autisme en hersenomvang: Mensen met autisme hebben meestal grotere hersenen en
hoofden in hun vroege leven.
10. Geslachtsverschillen: Mannen hebben grotere hersenen, maar vrouwelijke hersenen
zijn compacter en sterker gevouwen, wat een groter oppervlaktegebied geeft.
.Synaps en signaaloverdracht
Het einde van het axon maakt contact via een synaps (gat) met een ander neuron. Het
heeft een discvorm en zorgt voor communicatie tussen de twee neuronen.
Twee typen neuronen in de synaps:
o Presynaptisch neuron: Wanneer deze actief is stuurt deze een electrisch signaal
(actiepotentiaal) uit van axon naar dendriet.
o Postsynaptisch neuron: Ontvangt het signaal en geeft duidelijk de flow aan.
Een actiepotentiaal (elektrisch signaal) reist langs het axon en leidt tot de afgifte van
neurotransmitters in de synaptische spleet (sommige kunnen alleen electrisch signaal
afgeven).
.Neurotransmitters en synaptisch potentiaal
Neurotransmitters binden zich aan receptoren op het postsynaptische neuron.
Dit creëert een synaptisch potentiaal, dat passief door dendrieten en het cellichaam van
het neuron wordt geleid. Dit gebeurt als een passieve verspreiding van de lading: de
impuls verzwakt naarmate hij verder gaat, in tegenstelling tot een actiepotentiaal, dat
zich actief voortplant en de hele cel door kan reizen met behoud van zijn kracht.
.Communicatie tussen neuronen
Wanneer de som van passieve signalen een drempelwaarde bereikt, genereert het
postsynaptische neuron een nieuw actiepotentiaal. Dit kan afkomstig zijn van vele
dendrieten.
Dit proces van communicatie tussen neuronen vormt de basis van hoe informatie door
de hersenen wordt overgedragen.
,.Passieve en actieve geleiding:
Passieve geleiding is beperkt in bereik door de weerstand van omliggend weefsel, het
is geen groot of krachtig signaal, waardoor het niet ver kan reizen. Het beweegt zich
door de cel heen (basis van EEG)
Actieve geleiding is nodig voor langeafstandscommunicatie tussen neuronen door
voortplanting van actiepotentialen. Dit gebeurt als er genoeg kleine electische
signaaltjes samen zijn gekomen.
Elektrische signalering en het actiepotentiaal
.Celmembraan en rustpotentiaal
Het neuron heeft een celmembraan dat functioneert als een barrière voor bepaalde
chemicaliën.
Eiwitmoleculen in het membraan werken als poortwachters, die chemische stoffen
zoals geladen natrium (Na⁺) en kalium (K⁺) ionen in en uit de cel laten.
Deze ionen zorgen voor een rustpotentiaal van ongeveer -70 mV (de binnenkant van
de cel is negatiever dan de buitenkant).
Spanningsafhankelijke kanalen zijn bijzonder belangrijk voor het generen van een
actiepotentiaal en worden alleen gevonden in axons.
.Actiepotentiaal (Elektrisch Signaal)
1. Stimulatie:
o Wanneer een passieve stroom sterk genoeg is, openen spanningsafhankelijke
Na⁺-kanalen in het axonmembraan. Deze stroom is “passief” omdat hij niet
zelf een actiepotentiaal veroorzaakt, maar hij kan wel de lading in de cel
veranderen, ofwel depolariseren.
2. Depolarisatie:
, o Na⁺-ionen stromen de cel in, waardoor de binnenkant van de cel positiever
wordt (depolarisatie).
o Bij ongeveer -50 mV wordt het membraan volledig doorlaatbaar, en de lading
binnen de cel verandert tijdelijk. Dit is de actiepotentiaal, het depolariseren en
repolarizeren over het membraam.
3. Repolarisatie:
o Het negatieve potentiaal wordt hersteld door de uitgaande stroom van K⁺-
ionen en het sluiten van Na⁺-kanalen (om ze door te laten).
4. Hyperpolarisatie:
o Er ontstaat kort een hyperpolarisatie (de binnenkant wordt negatiever dan de
rustwaarde), wat voorkomt dat het axon meteen weer depolariseert en
terugloopt.
.Voortplanting van het actiepotentiaal:
Een actiepotentiaal in één deel van het axon opent naastgelegen Na⁺-kanalen,
waardoor het signaal langs het axon voortbeweegt, van het cellichaam naar het
uiteinde, de axonterminal (knoppen).
.Rol van myeline
Myeline, een vettige substantie rondom sommige axonen, versnelt de signaalgeleiding
door normale Na⁺/K⁺-overdracht te blokkeren (meestal motorische signalen en onder
myline zitten geen ionkanalen).
Het actiepotentiaal springt tussen de knopen van Ranvier (plaatsen waar myeline
afwezig is), waardoor het signaal efficiënter reist.
Aandoeningen zoals multiple sclerose beschadigen de myeline en verstoren deze
snelle signaaloverdracht.
Chemische signalering en het postsynaptische neuron
.Neurotransmitterafgifte en receptoren
Wanneer een actiepotentiaal het axonuiteinde bereikt, leidt dit tot de afgifte van
neurotransmitters in de synaptische spleet.
Eiwitreceptoren op het postsynaptische neuron binden zich aan de neurotransmitters.
Veel receptoren zijn zender-gereguleerde ionkanalen (anders dan die van het
axonmembraam), die het instromen of uitstromen van ionen zoals Na⁺, K⁺, of Cl⁻
reguleren, wat een synaptisch potentiaal veroorzaakt. Dit betekent dat zodra een
neurotransmitter zich aan de receptor bindt, het kanaal zich opent of sluit en specifieke
ionen (zoals Na⁺, K⁺, of Cl⁻) in of uit het neuron laat stromen. De instroom of
uitstroom van ionen verandert de elektrische lading in het ontvangende neuron, wat
een synaptisch potentiaal veroorzaakt.
.Effect van neurotransmitters
Remmende neurotransmitters (zoals GABA): Maken het neuron negatiever binnenin,
wat depolarisatie moeilijker maakt (bijv. door het openen van Cl⁻-kanalen).
Hoofdstuk 2
Deel 1 Het brein ontleed
Structuur en functie van een neuron
.Basisstructuur van neuronen:
Neuronen hebben drie hoofdcomponenten:
o Cellichaam (soma): Bevat de nucleus en organellen, deze bevat een
genetische code dat betrokken zijn bij eiwitsynthese (nieuwe cellen
aanmaken). Eiwitten zijn veelzijdige moleculen die bijdragen aan zowel de
structuur als de communicatie in een organisme (neurotransmitters en
receptors).
o Dendrieten: Vertakkingen die informatie ontvangen van andere nabijgelegen
neuronen.
o Axon: Stuurt informatie door naar andere neuronen, kan vertakken
(collateralen).
.Functie van neuronen
Neuronen ontvangen informatie van andere neuronen en verwerken deze door hun
activiteit aan te passen.
Dendrieten verschillen qua aantal en structuur, afhankelijk van het type neuron en de
locatie in de hersenen. Ze ontvangen informatie van andere neuronen die dichtbij
liggen.
Axonen sturen informatie naar andere neuronen, en elk neuron heeft veel dendrieten
maar slechts één axon, kan wel vertakken > collateralen.
,Tien interessante feiten over het menselijk brein
1. Aantal neuronen: Het brein heeft ongeveer 86 miljard neuronen.
2. Verbindingen: Elk gemiddeld 10.000 verbindingen maken met andere neuronen.
3. Verbindingen: Neuronen verbinden zich vooral met nabijgelegen neuronen, wat een
“small-world” netwerk vormt.
4. Mythe over hersencapaciteit: De mythe dat we slechts 10% van onze hersencellen
gebruiken is onjuist; de verhouding tussen neuronen en ondersteunende glia-cellen is
ongeveer 1:1.
5. Hersengewicht: Het brein maakt slechts 2% van het totale lichaamsgewicht uit.
6. Regeneratie van neuronen: Neuronen kunnen zich in sommige hersengebieden wel
vernieuwen, een idee dat eerder werd ontkend.
7. Verlies van neuronen: Mensen verliezen gemiddeld één neuron per seconde in de
cortex, wat neerkomt op 10% verlies tussen 20 en 90 jaar.
8. Uniciteit van hersenen: Zelfs identieke tweelingen hebben geen exact identieke
hersenen; de hersenstructuur wordt mede beïnvloed door niet-genetische factoren.
9. Autisme en hersenomvang: Mensen met autisme hebben meestal grotere hersenen en
hoofden in hun vroege leven.
10. Geslachtsverschillen: Mannen hebben grotere hersenen, maar vrouwelijke hersenen
zijn compacter en sterker gevouwen, wat een groter oppervlaktegebied geeft.
.Synaps en signaaloverdracht
Het einde van het axon maakt contact via een synaps (gat) met een ander neuron. Het
heeft een discvorm en zorgt voor communicatie tussen de twee neuronen.
Twee typen neuronen in de synaps:
o Presynaptisch neuron: Wanneer deze actief is stuurt deze een electrisch signaal
(actiepotentiaal) uit van axon naar dendriet.
o Postsynaptisch neuron: Ontvangt het signaal en geeft duidelijk de flow aan.
Een actiepotentiaal (elektrisch signaal) reist langs het axon en leidt tot de afgifte van
neurotransmitters in de synaptische spleet (sommige kunnen alleen electrisch signaal
afgeven).
.Neurotransmitters en synaptisch potentiaal
Neurotransmitters binden zich aan receptoren op het postsynaptische neuron.
Dit creëert een synaptisch potentiaal, dat passief door dendrieten en het cellichaam van
het neuron wordt geleid. Dit gebeurt als een passieve verspreiding van de lading: de
impuls verzwakt naarmate hij verder gaat, in tegenstelling tot een actiepotentiaal, dat
zich actief voortplant en de hele cel door kan reizen met behoud van zijn kracht.
.Communicatie tussen neuronen
Wanneer de som van passieve signalen een drempelwaarde bereikt, genereert het
postsynaptische neuron een nieuw actiepotentiaal. Dit kan afkomstig zijn van vele
dendrieten.
Dit proces van communicatie tussen neuronen vormt de basis van hoe informatie door
de hersenen wordt overgedragen.
,.Passieve en actieve geleiding:
Passieve geleiding is beperkt in bereik door de weerstand van omliggend weefsel, het
is geen groot of krachtig signaal, waardoor het niet ver kan reizen. Het beweegt zich
door de cel heen (basis van EEG)
Actieve geleiding is nodig voor langeafstandscommunicatie tussen neuronen door
voortplanting van actiepotentialen. Dit gebeurt als er genoeg kleine electische
signaaltjes samen zijn gekomen.
Elektrische signalering en het actiepotentiaal
.Celmembraan en rustpotentiaal
Het neuron heeft een celmembraan dat functioneert als een barrière voor bepaalde
chemicaliën.
Eiwitmoleculen in het membraan werken als poortwachters, die chemische stoffen
zoals geladen natrium (Na⁺) en kalium (K⁺) ionen in en uit de cel laten.
Deze ionen zorgen voor een rustpotentiaal van ongeveer -70 mV (de binnenkant van
de cel is negatiever dan de buitenkant).
Spanningsafhankelijke kanalen zijn bijzonder belangrijk voor het generen van een
actiepotentiaal en worden alleen gevonden in axons.
.Actiepotentiaal (Elektrisch Signaal)
1. Stimulatie:
o Wanneer een passieve stroom sterk genoeg is, openen spanningsafhankelijke
Na⁺-kanalen in het axonmembraan. Deze stroom is “passief” omdat hij niet
zelf een actiepotentiaal veroorzaakt, maar hij kan wel de lading in de cel
veranderen, ofwel depolariseren.
2. Depolarisatie:
, o Na⁺-ionen stromen de cel in, waardoor de binnenkant van de cel positiever
wordt (depolarisatie).
o Bij ongeveer -50 mV wordt het membraan volledig doorlaatbaar, en de lading
binnen de cel verandert tijdelijk. Dit is de actiepotentiaal, het depolariseren en
repolarizeren over het membraam.
3. Repolarisatie:
o Het negatieve potentiaal wordt hersteld door de uitgaande stroom van K⁺-
ionen en het sluiten van Na⁺-kanalen (om ze door te laten).
4. Hyperpolarisatie:
o Er ontstaat kort een hyperpolarisatie (de binnenkant wordt negatiever dan de
rustwaarde), wat voorkomt dat het axon meteen weer depolariseert en
terugloopt.
.Voortplanting van het actiepotentiaal:
Een actiepotentiaal in één deel van het axon opent naastgelegen Na⁺-kanalen,
waardoor het signaal langs het axon voortbeweegt, van het cellichaam naar het
uiteinde, de axonterminal (knoppen).
.Rol van myeline
Myeline, een vettige substantie rondom sommige axonen, versnelt de signaalgeleiding
door normale Na⁺/K⁺-overdracht te blokkeren (meestal motorische signalen en onder
myline zitten geen ionkanalen).
Het actiepotentiaal springt tussen de knopen van Ranvier (plaatsen waar myeline
afwezig is), waardoor het signaal efficiënter reist.
Aandoeningen zoals multiple sclerose beschadigen de myeline en verstoren deze
snelle signaaloverdracht.
Chemische signalering en het postsynaptische neuron
.Neurotransmitterafgifte en receptoren
Wanneer een actiepotentiaal het axonuiteinde bereikt, leidt dit tot de afgifte van
neurotransmitters in de synaptische spleet.
Eiwitreceptoren op het postsynaptische neuron binden zich aan de neurotransmitters.
Veel receptoren zijn zender-gereguleerde ionkanalen (anders dan die van het
axonmembraam), die het instromen of uitstromen van ionen zoals Na⁺, K⁺, of Cl⁻
reguleren, wat een synaptisch potentiaal veroorzaakt. Dit betekent dat zodra een
neurotransmitter zich aan de receptor bindt, het kanaal zich opent of sluit en specifieke
ionen (zoals Na⁺, K⁺, of Cl⁻) in of uit het neuron laat stromen. De instroom of
uitstroom van ionen verandert de elektrische lading in het ontvangende neuron, wat
een synaptisch potentiaal veroorzaakt.
.Effect van neurotransmitters
Remmende neurotransmitters (zoals GABA): Maken het neuron negatiever binnenin,
wat depolarisatie moeilijker maakt (bijv. door het openen van Cl⁻-kanalen).
