NEUROWETENSCHAPPEN
2024-2025
KU Leuven
Prof. Jan Vervliet
1e Bachelor in de Pedagogische Wetenschappen
Zita Geusens
Aanvulling, herschikking en aanpassing van de samenvatting van Britt Bardijn
,INHOUDSOPGAVE
Hoofdstuk 1 ............................................................................................................................................................. 6
Wat is de oorsprong van de hersenen en gedrag ............................................................................................... 6
Benaderingen van hersenen en gedrag .......................................................................................................... 6
Hoe produceert het brein ons bewustzijn? ..................................................................................................... 8
Evolutie van de hersenen en gedrag ............................................................................................................... 8
Evolutie van de hersenen en gedrag bij de mens ......................................................................................... 10
Hersengrootte en intelligentie ...................................................................................................................... 13
Hoofdstuk 2: functionele neuroanatomie ............................................................................................................. 14
Functionele anatomie van het zenuwstelsel ..................................................................................................... 14
Overzicht van hersenfunctie en -structuur ................................................................................................... 14
Kenmerken van het breinoppervlak .............................................................................................................. 15
Interne kenmerken van het brein ................................................................................................................. 17
Evolutionaire ontwikkeling van het ZS .............................................................................................................. 19
Basisstructuur ............................................................................................................................................... 19
Stadia in evolutie van hersenen .................................................................................................................... 19
Het CZS: gedrag mediëren................................................................................................................................. 20
Ruggenmerg .................................................................................................................................................. 20
Hersenstam ................................................................................................................................................... 20
Voorhersenen................................................................................................................................................ 22
Het somatische ZS: informatie overbrengen .................................................................................................... 25
hersenen ....................................................................................................................................................... 25
ruggengraat ................................................................................................................................................... 25
Autonome en enterisch ZS: viscerale relaties ................................................................................................... 26
AZS: interne functies in balans houden......................................................................................................... 26
ENZS: aansturen van dikke darm .................................................................................................................. 26
10 principes van de werking van ZS .................................................................................................................. 27
Hoofdstuk 3: de functionele eenheid van het ZS .................................................................................................. 29
De cellen van het ZS .......................................................................................................................................... 29
neuronen: basis van informatieverwerking .................................................................................................. 30
De cellen van het ZS: 5 types glia-cellen ....................................................................................................... 33
Interne structuur van een cel ............................................................................................................................ 34
De cel als een fabriek .................................................................................................................................... 35
celmembraan: barrière en poortbewaker .................................................................................................... 35
celkern en eiwitsynthese .............................................................................................................................. 36
Golgi-apparaatjes en microtubules ............................................................................................................... 37
1
, Celmembraan doorkruisen ........................................................................................................................... 37
Genen, cellen en gedrag ................................................................................................................................... 38
Mendeliaanse genetica en de genetische code ............................................................................................ 38
Genetische manipulatie .................................................................................................................................... 39
Selectief kweken ........................................................................................................................................... 39
Klonen ........................................................................................................................................................... 39
Transgene technieken ................................................................................................................................... 39
Fenotypische plasticiteit en epigenetische code .......................................................................................... 39
Hoofdstuk 4: hoe gebruiken neuronen elektrische signalen om informatie over te brengen? ............................ 40
Transmissie: elektrische signalen ...................................................................................................................... 40
De zoektocht naar elektrische activiteit in het ZS ............................................................................................. 40
Eerste aanwijzingen verband elektrische en neurale activiteit in het ZS ...................................................... 40
De elektrische activiteit opmeten van een neuron ....................................................................................... 41
Hoe wekt ionenbeweging elektrische lading op? ......................................................................................... 43
Elektrische activiteit van een celmembraan ..................................................................................................... 43
Het rust-potentiaal ........................................................................................................................................ 43
Rust-potentiaal in stand houden ................................................................................................................... 44
Graduele potentialen .................................................................................................................................... 44
Actie-potentiaal............................................................................................................................................. 45
Zenuwimpuls ................................................................................................................................................. 45
Weerbarstige perioden en zenuw-actie (=refractory period) ....................................................................... 46
Springende geleiding en myelineschede ....................................................................................................... 46
Hoe integreren neuronen informatie? .............................................................................................................. 46
Excitatorische en inhibitorische post-synaptische potentialen .................................................................... 47
Summatie van inputs ........................................................................................................................................ 47
Temporele summatie .................................................................................................................................... 47
Spatiale summatie ......................................................................................................................................... 48
Voltage-gevoelige poorten en het actie-potentiaal ...................................................................................... 48
Optogenetics ................................................................................................................................................. 48
Het ZS binnen en weer buiten ........................................................................................................................... 49
Hoe genereren zintuigelijke prikkels actiepotentialen? ................................................................................ 49
Hoe generen actiepotentialen beweging? .................................................................................................... 49
Hoofdstuk 5: Hoe communiceren neuronen en hoe passen ze zich aan? ............................................................ 49
Communicatie: chemische overdracht ............................................................................................................. 49
Een chemische boodschap ................................................................................................................................ 49
De structuur van een synaps ......................................................................................................................... 50
Neurotransmissie in 4 stappen ..................................................................................................................... 51
2
, Variëteiten van synapsen .............................................................................................................................. 52
Excitatorische en inhibitorische boodschappen ........................................................................................... 53
Evolutie naar complexe neurotransmitter-systemen ................................................................................... 53
Types van neurotransmitters en receptoren .................................................................................................... 53
4 criteria om neurotransmitters te identificeren .......................................................................................... 53
4 klassen van neurotransmitters ................................................................................................................... 54
Receptoren .................................................................................................................................................... 57
Neurotransmittersystemen linken aan gedrag ................................................................................................. 58
Neurotransmissie in het ZS ........................................................................................................................... 58
Duale activatie-systemen van het AZS .......................................................................................................... 58
Het entherische ZS/ the second brain ........................................................................................................... 59
4 systemen in het centrale ZS ....................................................................................................................... 59
Habituatie...................................................................................................................................................... 61
Sensitisatie .................................................................................................................................................... 62
Leren via verandering van het aantal synapsen ............................................................................................ 62
Hoofdstuk 6: Hoe beïnvloeden (genees)middelen en hormonen de hersenen en gedrag? ................................. 63
Psychofarmacologie .......................................................................................................................................... 63
De principes van de psychofarmacologie .......................................................................................................... 63
Routes naar het ZS ........................................................................................................................................ 63
Synaptische effecten: agonisten en antagonisten ........................................................................................ 64
De acetylcholine synaps ................................................................................................................................ 64
Tolerantie ...................................................................................................................................................... 65
Classificatie van psychoactieve middelen ......................................................................................................... 66
Angstremmers en verdovende middelen ...................................................................................................... 66
Antipsychotica ............................................................................................................................................... 67
Antidepressiva en stemmingsstabilisatoren ................................................................................................. 67
Opioïde pijnstillers (analgetica)..................................................................................................................... 68
Stimulerende middelen ................................................................................................................................. 69
Factoren die individuele reacties op (genees)middelen beïnvloeden .............................................................. 70
Gedrag onder invloed ................................................................................................................................... 70
Verslaving en afhankelijkheid ....................................................................................................................... 70
Geslachtsverschillen in verslaving ................................................................................................................. 71
Middelenmisbruik verklaren en behandelen .................................................................................................... 71
‘Wanting-and-liking’ theorie ......................................................................................................................... 71
Waarom wordt niet iedereen verslaafd? ...................................................................................................... 72
Kunnen drugs hersenschade veroorzaken? .................................................................................................. 72
Hormonen ......................................................................................................................................................... 72
3
, Hiërarchische controle van hormonen ......................................................................................................... 73
Klassen en functies van hormonen ............................................................................................................... 73
Glucocorticoïden en stress ............................................................................................................................ 74
Hoofdstuk 9: Hoe zien we de wereld .................................................................................................................... 74
Van gewaarwording naar waarneming ............................................................................................................. 74
Zintuigelijke receptoren ................................................................................................................................ 75
Schakelneuronen........................................................................................................................................... 75
Zintuigelijke signalen coderen en representeren .......................................................................................... 76
Waarneming .................................................................................................................................................. 76
Functionele anatomie van het visuele systeem ................................................................................................ 77
Structuur van het netvlies (retina) ................................................................................................................ 77
Fotoreceptoren ............................................................................................................................................. 77
Types van neuronen in de retina .................................................................................................................. 78
Visuele banen naar de hersenen ................................................................................................................... 79
Dorsale en ventrale stromen......................................................................................................................... 80
Visuele brein in actie ......................................................................................................................................... 81
Schade aan de visuele baan naar de cortex .................................................................................................. 81
Schade aan de WAT-baan (ventrale stroom) ................................................................................................ 81
Schade aan de HOE-baan (dorsale stroom) .................................................................................................. 82
Hoofdstuk 10: Hoe kunnen we horen, spreken en muziek maken? ..................................................................... 82
Van luchtdrukgolven tot geluid ......................................................................................................................... 82
Geluidsfrequentie ......................................................................................................................................... 83
Geluidssterkte ............................................................................................................................................... 83
Complexiteit (klankkleur) .............................................................................................................................. 83
Functionele anatomie van het auditieve systeem ............................................................................................ 84
Bekijken van wat er gebeurt wanneer luchtdrukgolven ons oor bereiken ................................................... 84
Slakkenhuis.................................................................................................................................................... 85
Weg die luchtdrukgolven afleggen ............................................................................................................... 85
Neurale paden van het oor naar hersenen ................................................................................................... 85
Auditieve cortex ............................................................................................................................................ 86
Coronale doorsnede ...................................................................................................................................... 86
Neurale activiteit en horen ............................................................................................................................... 86
Geluidsterkte detecteren .............................................................................................................................. 87
Locatie detecteren ........................................................................................................................................ 87
Anatomie van taal en muziek ............................................................................................................................ 87
Taal ................................................................................................................................................................ 87
Muziek ........................................................................................................................................................... 88
4
,Hoofdstuk 11: Hoe reageert het ZS op stimulatie en hoe produceert het beweging? ......................................... 88
Hiërarchie van motorische controle.................................................................................................................. 88
Organisatie van het motorische systeem .......................................................................................................... 88
Motorische cortex ......................................................................................................................................... 88
Corticospinale zenuwbanen .......................................................................................................................... 89
Verbindingen in het ruggenmerg .................................................................................................................. 89
Aansturen van spieren .................................................................................................................................. 89
Rol van de basale ganglia en cerebellum .......................................................................................................... 89
Basale ganglia ................................................................................................................................................ 89
Cerebellum (=kleine hersenen) ..................................................................................................................... 90
Rol van somatosensorisch systeem................................................................................................................... 90
Reflexboog .................................................................................................................................................... 90
Posterieure spinothalamische zenuwbaan ................................................................................................... 91
Anterieure spinothalamische zenuwbaan..................................................................................................... 91
5
,HOOFDSTUK 1
WAAROM DE HERSENEN EN GEDRAG BESTUDEREN?
1. Hoe de hersenen gedrag produceren is een van dé
grote wetenschappelijke vragen.
2. De hersenen zijn een van de meest complexe organen
op aarde en worden bij vele diersoorten aangetroffen.
3. Een groeiende lijst van gedragsstoornissen kan
verklaard en behandeld worden naarmate onze kennis
van de hersenen toeneemt.
Kernvraag
“Hoe zijn de hersenen georganiseerd om gedrag te produceren?”
» “Hoe zijn hersenen en gedrag geëvolueerd in verschillende diersoorten?”
» “Hoe verandert gedrag in mensen met hersenschade of andere dysfuncties van de hersenen?”
» “Hoe zijn de hersenen gerelateerd aan gedrag in ‘normale’ mensen?”
Vrije wil?
Hersenen produceren gedrag en dat gedrag zorgt ervoor dat er nieuwe dingen in de hersenen worden
opgeslagen. Heel wat gedragingen zijn cruciaal voor de evolutie zoals paringsgedrag, voedsel zoeken. De
hersenprocessen die hierbij een rol spelen zijn zeer gevoelig voor evolutionaire druk. De beste processen zullen
vaker voorkomen in de volgende generatie, wat aantoont dat hersenen en gedrag zeer nauw samenhangen.
Het perifeer zenuwstelsel is alles wat verder komt uit het centraal zenuwstelsel. Het autonoom zenuwstelsel
staat in voor allerlei orgaanfuncties. Het enterisch zenuwstelsel staat in voor de dikke darm.
Gedrag zijn patronen in de tijd. Men bekijkt daarbij de stimuli (S) en de omgeving waarin die stimuli
plaatsvinden.
Vb.: filmpje van Skinner
Skinner zegt dat we in het dagelijkse leven geloven dat we zelf controle hebben over ons gedrag. Maar hij zegt
dat ons gedrag vooral beïnvloed wordt door de omgeving. Nu zegt men vooral dat de wil gestuurd wordt door
de hersenen.
WAT IS DE OORSPRONG VAN DE HERSENEN EN GEDRAG
BENADERINGEN VAN HERSENEN EN GEDRAG
6
, Geest is niet materieel. Aristoteles zegt dat hersenen dienden als airconditioning: bloed wordt afgekoeld in de
schedel en had dus enkel een organische functie. Als het lichaam dood gaat, blijft de geest leven
(=mentalisme).
Descartes ging ervan uit dat er in het lichaam een hydraulische pomp is die beweging mogelijk
maakt en de besturing daarvan ligt in de hersenen. Complexe informatie wordt aangestuurd door een
niet-materiële geest. De pijnappelklier is het punt waar de niet-materiële geest kan ingrijpen op de
geest. Deze plek werd door Descartes gekozen omdat dit geen symmetrische helft heeft en het vlak
aan de ventrikels ligt. Dit zijn holtes met vloeistof. Als de pijnappelklier duwt op de ventrikels, kan dit
de spieren doen bewegen. Dit is de eerste neurologische theorie (later bewezen dat dit fout is).
Beweerde dat het brein boodschap gaf aan pijnappelklier die op zich boodschap doorgaf aan vocht van
ventrikkels 🡪 dat vocht ging naar zenuwen die boodschap gaven aan spieren om te bewegen
De tegenevidentie is:
» intelligent gedrag vindt plaats zonder de pijnappelklier
» spieren spannen ook op als je het lichaam in een emmer water plaatst: water zou volgens Descartes
moeten stijgen wanneer de spieren opspannen omdat deze toenemen in massa ⬄ water blijft
hetzelfde
» wet van behoud van energie: hersenen zouden volgens Descartes spontaan energie moeten
aanmaken (⬄ tegenstrijdig aan wet van behoud van energie)
Deze theorie zorgde voor negatieve effecten zoals slechte behandelingen van dieren, kinderen en
geestesziekten.
Alle gedragingen zijn een gevolg van mentale processen. De geest is iets niet-materieel (als ze besta en staat
helemaal los van ons brein. Volgens de evolutietheorie van Darwin zijn alle levende organismen met elkaar
verbonden. Ondanks de grote diversiteit in de biologische wereld, is men ontwikkelt vanuit een
gemeenschappelijk voorouderschap. Het mechanisme dat hiervoor gezorgd heeft is de natuurlijke selectie.
In combinatie met natuurlijke selectie is ook de genetische erfelijkheid van Mendel belangrijk. Hij heeft het
onderscheid tussen genen en uiterlijk gemaakt.
Ook kan hieraan nog de epigenetica gekoppeld worden. De
omgeving/ chemische samenstelling waarin een bepaalde cel zit,
bepaalt ook welk gen tot uiting komt/ eiwitten aanmaakt.
7