Samenvatting Biologische grondslagen cognitie Jamie Ward

DEEL 1: HET BREIN

HOOFDSTUK 1: Het brein ontleed

1. Activeren van voorkennis

 Zenuwstelsel
- is het geheel aan zenuwen of neuronen
- bestaat uit het centraal zenuwstelsel en het perifere zenuwstelsel
 centrale zenuwstelsel bevat onze hersenen en het ruggenmerg
 perifere zenuwstelsel is alles wat daar buiten ligt
o het somatisch zenuwstelsel: bestuurt de interactie tussen het lichaam en
de buitenwereld
o het autonome zenuwstelsel: staat onder veel minder bewuste controle
staat en bestuurt het inwendig lichaam
 het sympatisch zenuwstelsel: dat zorgt dat we actief worden
 het parasympatisch zenuwstelsel: dat zorgt dat we tot rust
komen

 Grove anatomie
- ons brein bestaat uit grote hersenen, kleine hersenen en de hersenstam, de plaats voor
de meest elementaire functies
- tussen schedel en brein bevinden zich drie hersenvliezen
 dura mater
 arachnoidea
 pia mater
- in het brein vormt een sulcus een groef in de hersenen
- de fissuur is een bijzondere groef, namelijk die tussen de twee hersenhelften
- een gyrus is een hersenwinding
- het corpus callosum, de hersenbalk, verbindt de linker- en rechterhersenhelft
- de verschillende hersengebieden zijn onderling sterk verbonden, in een netwerk waarin
informatie wordt uitgewisseld
- een neuron bestaat uit een cellichaam, dendrieten en een axon
- de overdracht van informatie vindt plaats via de synapsen
- de axonen zijn omgeven door myeline, een stof die voor betere geleiding zorgt
- in de grijze stof in de hersenen bevinden zich voornamelijk cellichamen
- de witte stof bevat vooral gemyeliniseerde axonen

 Cortex en subcorticale structuren
- een ventrikel bevat hersenvocht
- hersenkwabben worden geassocieerd met specifieke gedragingen en functies
 de frontaalkwab: beweging, planning en somatosensorische verwerking
 de pariëtaalkwab: integratie van zintuiglijke prikkels
 de temporaalkwab: verschillende functies zoals geheugen en verwerking
auditieve informatie
 de occipitaalkwab: verwerking visuele informatie
- de thalamus kan worden gezien als een ‘rangeerstation’ in de prikkelverwerking
- zintuiglijke prikkels komen aan in de subcorticale thalamus en gaan vandaar naar de
corticale structuren


1

,- de basale ganglia zijn verantwoordelijk voor beweging en het initiëren daarvan
- het limbisch systeem is verantwoordelijk voor de verwerking van emoties en het opslaan
van herinneringen
- de hippocampus is belangrijk voor de verwerking van het geheugen
- de amygdala is cruciaal voor de verwerking van emoties




2

,Hoofdstuk 2: Introductie tot het brein

1. Structuur en functie van het neuron

1.1 Neuronen en axon

 Het neuron
- elk neuron heeft dezelfde structuur, bestaande uit drie componenten
 een cellichaam (of soma)
 dendrieten
 een axon
- cellichaam bevat de celkern en andere organellen
- de kern bevat de genetische code, betrokken bij de aanmaak van proteïne
- neuronen ontvangen informatie van andere neuronen en bepalen dan welke informatie
doorgegeven wordt aan volgende neuronen
- vanuit het cellichaam vertakken zich dendrieten, die de informatie van nabije neutronen
ontvangen
- elk neuron heeft vele dendrieten, maar slechts één axon

 Het axon
- axon loopt uit in een schijfvormige structuur, waar chemische signalen communicatie
tussen neuronen mogelijk maken via een smalle spleet: een synaps
- de twee neuronen die samen de synaps vormen worden aangeduid als
 presynaptisch
 postsynaptisch
- als presynaptisch neuron actief is wordt elektrisch signaal door axon geleid =
actiepotentiaal
- aan uiteinde worden chemische stoffen/neurotransmitters afgegeven in synaptische
spleet
- neurotransmitters binden zich aan receptoren op de dendrieten of het cellichaam van
het postsynaptisch neuron en creëren een synaptisch potentiaal
- dit wordt passief door de dendrieten en het soma van het postsynaptisch neuron
- geleid
- als deze passieve signalen sterk genoeg zijn bij het bereiken van de axon in het
postsynaptisch neuron, ontstaat een actiepotentiaal in dit neuron
- passieve geleiding vindt meestal over kortere afstanden plaats
- actieve geleiding ook over langere afstanden, door het gebruik van actiepotentialen


1.2 Elektrische signalen en actiepotentiaal

 Elektrische signalen en het actiepotentiaal
- elk neuron is omgeven door een celmembraan
- binnen het membraan gedragen bepaalde proteïnemoleculen zich als poortwachters
voor specifieke chemische stoffen, zoals natrium- (Na+) en kaliumionen (K+)
- het evenwicht tussen deze ionen binnen en buiten het membraan zorgt voor een
rustpotentiaal van -70 mV, waarbij de binnenzijde negatief is tov de buitenzijde
- spanningsafhankelijke ionenkanalen zijn cruciaal bij het genereren van een
actiepotentiaal



3

,  Genereren van actiepotentiaal: het proces
- als een positief signaal van voldoende sterkte door het axonmembraam stroomt, openen
zich de spanningsafhankelijke Na+ -kanalen
- als het kanaal wordt geopend kan Na+ de cel binnenkomen en vermindert het negatieve
potentiaal in de cel
 de cel depolariseert
 bij ongeveer -50 mV wordt het membraam volledig doorlaatbaar en de lading in
de cel wordt korte tijd tegengesteld
 deze plotselinge depolarisatie en de daarop volgende repolarisatie vormt het
actiepotentiaal
- het negatieve potentiaal in de cel wordt hersteld door het naar buiten stromen van K+
door spanningsafhankelijke K+ -kanalen en het sluiten van de spanningsafhankelijke Na+
-kanalen
- gedurende een korte periode treedt hyperpolarisatie op
 waarbij de binnenzijde negatiever is dan in rusttoestand
 dat maakt het moeilijker voor de axon om meteen te depolariseren en voorkomt
dat het actiepotentiaal ‘terugslaat’

 De rol van myeline
- een actiepotentiaal in het ene deel van de axon opent aangrenzende spanningsgevoelige
- Na+ -kanalen, waardoor het actiepotentiaal zich over de lengte van de axon voortplant
- geleiding langs de axon kan versneld worden als deze gemyeliniseerd is
- myeline is een vettige substantie rond de axon van sommige cellen, vooral van degene
die bewegingssignalen overbrengen
- het blokkeert de normale overdracht van Na+/ K+, waardoor het actiepotentiaal door
passieve geleiding en over de lengte van de axon overspringt naar punten waar zich
- geen myeline bevindt, de nodes van Ranvier
- beschadiging van myeline is verantwoordelijk voor een aantal ziektebeelden, waaronder
multiple sclerose


1.3 Chemische signalen en het postsynaptisch neuron

 Chemische signalen en het postsynaptisch neuron
- als het actiepotentiaal het uiteinde van de axon bereikt, zet het signaal een proces in
werking dat leidt tot de afgifte van neurotransmitters in de synaptische spleet
- proteïnereceptoren in het membraan van de postsynaptische neuronen binden zich aan
de neurotransmitters
- veel van deze receptoren zijn transmitterafhankelijke ionenkanalen
- dit zorgt voor een plaatselijk stroom van Na+, K+ of chloride (Cl-), wat het synaptisch
potentiaal teweegbrengt
- sommige neurotransmitters hebben een remmend effect op het postsynaptisch neuron
 wordt bereikt door de binnenkant van het neuron negatiever te maken dan
normaal, en daardoor moeilijker te depolariseren
- andere neurotransmitters hebben een prikkelend effect op het postsynaptisch neuron
 deze synaptische potentialen worden vervolgens passief geleid




4

,  Hoe coderen neuronen informatie?
- het aantal potentialen per seconde varieert
- deze piekfrequentie houdt verband met de informatie die het neuron overbrengt
- neuronen die gelijksoortige informatie overbrengen bevinden zich meestal bij elkaar
 hierdoor ontstaat specialisatie van breingebieden
- het soort informatie dat een neuron overbrengt heeft betrekking op de input die het
ontvangt en de output die het verzendt naar andere neuronen
- de functie van een breingebied wordt dan ook bepaald door input en output


2. De grove structuur van het brein

2.1 Grijze stof, witte stof en cerebrospinale vloeistof

 Grijze stof, witte stof en cerebrospinale vloeistof
- neuronen zijn georganiseerd in witte en grijze stof
 grijze stof bestaat uit neuronale cellichamen
 witte stof bestaat uit axonen en ondersteunende cellen, de glia
- het brein bestaat uit een ingewikkeld gevouwen massa grijze stof = de cerebrale cortex
- onder de cerebrale cortex ligt de witte stof
- het midden van het brein, onder de witte stof, liggen grijze-stofstructuren= de subcortex
 de basale ganglia
 het limbisch systeem en het diëncefalon
 de tussenhersenen
- de hersenen bevatten ook een aantal holle kamers, deze ventrikels zijn gevuld met
cerebrospinale vloeistof (CSF)
 CSF heeft een aantal nuttige functies, zoals het overbrengen van afvalstoffen, de
overdracht van signalen en het bieden van bescherming aan het brein

 Hiërarchische weergave van het centrale zenuwstelsel
- het centraal zenuwstelsel is hiërarchisch georganiseerd
- de bovenste niveaus komen vanuit evolutionair perspectief gezien overeen met de
nieuwste structuren
- de evolutie van het brein kan gezien worden als het toevoegen van extra structuren aan
bestaande


2.2 Plaatsbepaling en doorsneden

 Een aantal aanwijzingen maak het mogelijk de plaats in het brein te bepalen
- anterieur: aan de voorzijde, ook wel rostraal genoemd
- posterieur: aan de achterzijde, ook wel caudaal genoemd
- superieur: aan de bovenzijde, ook wel dorsaal genoemd
- inferieur: aan de onderzijde, ook wel ventraal genoemd

 Lateraal en mediaal
- de termen lateraal en mediaal worden gebruikt om een plaats richting buitenkant of
meer richting middelpunt aan te geven
 mediaal: wordt voor de hersenen in het algemeen gebruikt, maar ook om het
midden van andere structuren aan te duiden


5

,  Van de hersenen kunnen tweedimensionale doorsneden worden gemaakt
- coronale sectie: doorsnede in het verticale vlak, door beide hersenhelften
- sagittale sectie: doorsnede in het verticale vlak door één van de hemisferen
- axiale sectie: doorsnede in het horizontale vlak.




3. De cerebrale cortex

 Cerebrale cortex
- bestaat uit twee gevouwen lagen van grijze stof, verdeeld over twee hemisferen
- verhouding tussen oppervlakte en inhoud steeds groter geworden door verdere plooing
 de windingen worden aangeduid als gyrus, de groeven als sulcus
- de cortex is ongeveer 3 mm dik en bestaat uit verschillende lagen
- deze lagen vormen groepen van verschillende celtypen
 grootste deel van de cortex heeft zes belangrijke lagen, de neocortex
 andere corticale gebieden zijn de mesocortex en de allocortex
- het laterale oppervlak van de cortex van elke hersenhelft is verdeeld in vier kwabben
 de frontale kwab
 de pariëtale kwab
 de temporale kwab
 de occipitale kwab
- frontale en temporale kwabben worden gescheiden door de spleet van Sylvio
- insula is een eiland tussen twee delen van de cortex en bevindt zich onder de
temporaalkwab

 De gebieden van de cerebrale cortex kunnen op drie manieren worden ingedeeld
- naar het patroon van gyri en sulci
- naar de celstructuur
 bekende indeling is die in gebieden van Brodmann
 Brodmann verdeelde de cortex in ongeveer 52 gebieden op basis van de
relatieve verdeling van celtypen over corticale lagen
- naar functie
 deze methode wordt meestal alleen gebruikt voor de primaire zintuiglijke en
motorische gebieden


6