Hersenen en Gedrag
Cellen en Informatieoverdracht
Functie en Bouwstenen van de Hersenen
De hersenen fungeren als een complex informatieverwerkingssysteem. Ze ontvangen
input via zintuigen, verwerken deze informatie en genereren output in de vorm van
gedrag. Deze communicatie vindt plaats via de interactie tussen hersencellen. De twee
hoofdtypes cellen in het zenuwstelsel zijn neuronen en gliacellen.
Neuronen (Zenuwcellen)
Neuronen zijn de primaire eenheden voor signaaloverdracht in het zenuwstelsel.
Structuur: Neuronen bestaan uit:
● een celmembraan
● een celkern (met daarin het DNA)
● mitochondriën (voor energieproductie)
● ribosomen (voor eiwitsynthese).
Functie: Signaaloverdracht, zowel elektrisch als chemisch.
Onderdelen:
● Dendrieten: Vertakte uitlopers die signalen van andere neuronen ontvangen.
● Soma (Cellichaam): Bevat de celkern en verwerkt de ontvangen signalen.
● Axon: Een lange uitloper die elektrische zenuwimpulsen (actiepotentialen) van
het cellichaam wegvoert naar andere cellen.
● Presynaptische Terminal: Het uiteinde van de axon, waar chemische signalen
(neurotransmitters) worden afgegeven aan de volgende cel.
Gliacellen (Steuncellen)
Gliacellen bieden ondersteuning aan neuronen en spelen een cruciale rol in de
informatieverwerking en het onderhoud van het zenuwstelsel.
Functie: Ondersteuning, bescherming, isolatie, voeding en regulatie van de omgeving
van neuronen.
Soorten en Hun Functies:
● Astrocyten: Bieden structurele ondersteuning, reguleren de aan- en afvoer van
stoffen tussen bloedvaten en neuronen, produceren hersenvloeistof en kunnen
neurale activiteit beïnvloeden. Ze spelen een belangrijke rol in de
bloed-hersenbarrière.
● Oligodendrocyten: Produceren myeline, een isolerende laag rond axonen in het
Centrale Zenuwstelsel (CZS). Myeline versnelt de signaaloverdracht aanzienlijk.
● Microglia: Fungeren als de immuuncellen van het CZS. Ze ruimen afvalstoffen,
beschadigde cellen en ziekteverwekkers op en spelen een rol bij
ontstekingsreacties en herstel na schade.
, ● Radiale Gliacellen: Zijn met name actief tijdens de ontwikkeling van de
hersenen. Ze vormen een soort "ladder" waar nieuwe neuronen langs migreren
naar hun uiteindelijke positie in de hersenen.
Informatieverwerking en Terminologie
De informatieverwerking in het zenuwstelsel kan worden beschreven aan de hand van
de richting van de informatiestroom ten opzichte van het Centrale Zenuwstelsel (CZS:
hersenen en ruggenmerg).
● Centraal Zenuwstelsel (CZS): Hersenen en ruggenmerg.
● Perifere Zenuwstelsel (PZS): Zenuwen die de hersenen en het ruggenmerg
verbinden met de rest van het lichaam (zintuigen, spieren, organen).
Terminologie:
● Afferent: Informatie die naar het CZS toe gaat. Dit is typisch sensorische
informatie van de zintuigen. Een sensorische neuron is dus afferent.
● Efferent: Informatie die van het CZS af gaat. Dit is typisch motorische informatie
naar spieren of klieren. Een motorische neuron is dus efferent.
● Interneuron: Een neuron dat volledig binnen het CZS ligt en communiceert met
andere neuronen binnen het CZS.
Bescherming van de Hersenen
De hersenen zijn vitale organen en worden daarom op verschillende manieren
beschermd:
● Botstructuren: De schedel beschermt de hersenen, en de wervelkolom
beschermt het ruggenmerg.
● Vloeistoflaag: De hersenen en het ruggenmerg zijn omgeven door hersenvocht
(cerebrospinale vloeistof) dat als schokdemper fungeert.
● Bloed-hersenbarrière: Dit is een fysiologische barrière die de hersenen
beschermt tegen potentieel schadelijke stoffen in het bloed. De barrière wordt
gevormd door nauw verbonden endotheelcellen in de hersenbloedvaten,
ondersteund door astrocyten. Hoewel het schadelijke stoffen buiten houdt, laat
het essentiële voedingsstoffen zoals zuurstof, glucose en aminozuren toe via
specifieke transportmechanismen.
Elektrische Informatieoverdracht in Neuronen
Neuronen communiceren via elektrische signalen, voornamelijk in de vorm van
actiepotentialen die langs de axon reizen. Dit proces is afhankelijk van de beweging van
geladen deeltjes, ionen, over het celmembraan.
● Ionen: Geladen deeltjes (bv. Natrium Na+, Kalium K+, Chloride Cl−, Calcium
Ca2+). De ongelijke verdeling van deze ionen binnen en buiten de cel creëert een
elektrisch potentiaalverschil.
, ● Celmembraan: Fungeert als een selectieve barrière voor deze ionen, met
specifieke ionkanalen.
● Rustpotentiaal (−70mV):
- Wanneer een neuron in rust is (niet actief signaal doorgeven), is er een constant
ladingsverschil over het membraan. De binnenkant van de cel is negatief geladen
ten opzichte van de buitenkant.
- Dit potentiaalverschil wordt actief onderhouden door de natrium-kaliumpomp,
die Na+ ionen uit de cel pompt en K+ionen de cel in.
- Het rustpotentiaal zorgt ervoor dat neuronen "klaar" zijn om te reageren op een
prikkel.
Het Actiepotentiaal
Het actiepotentiaal is de elektrische impuls die informatie door de axon vervoert.
● Ontstaan: Een actiepotentiaal ontstaat wanneer de membraanpotentiaal van
een neuron depolariseert tot een bepaalde drempelwaarde (typisch rond
−50mV). Depolarisatie betekent dat de binnenkant van de cel minder negatief
wordt.
● Proces:
1. Bij het bereiken van de drempelwaarde openen voltage-afhankelijke
natriumpoorten. Na+ ionen stromen de cel binnen, waardoor de binnenkant van
het membraan snel positief wordt (ongeveer +30mV). Dit is de
depolarisatiefase.
2. Daarna sluiten de natriumpoorten en openen voltage-afhankelijke
kaliumpoorten. K + ionen stromen de cel uit, waardoor de membraanpotentiaal
weer negatief wordt (repolarisatiefase).
3. Soms wordt de potentiaal nog negatiever dan het rustpotentiaal
(hyperpolarisatie) voordat de natrium-kaliumpomp de normale ionenverdeling
herstelt.
● Alles-of-niets Principe: Een actiepotentiaal wordt volledig gegenereerd of
helemaal niet. De intensiteit van een prikkel wordt niet gecodeerd door de
sterkte van het actiepotentiaal, maar door de frequentie waarmee
actiepotentialen worden afgevuurd.
● Voortplanting: Het actiepotentiaal verplaatst zich langs de axon als een golf. De
depolarisatie van het ene deel van het membraan activeert de ionkanalen in het
aangrenzende deel, waardoor de impuls wordt doorgegeven.
● Myeline en Versnelling: De myeline schede rond axonen zorgt ervoor dat het
actiepotentiaal "springt" tussen de knopen van Ranvier (de ongemyleerde delen
van de axon). Dit proces, genaamd saltatoire conductie, versnelt de
signaaloverdracht aanzienlijk. Schade aan de myeline (bv. bij multiple sclerose)
verstoort deze snelle geleiding.
Cellen en Informatieoverdracht
Functie en Bouwstenen van de Hersenen
De hersenen fungeren als een complex informatieverwerkingssysteem. Ze ontvangen
input via zintuigen, verwerken deze informatie en genereren output in de vorm van
gedrag. Deze communicatie vindt plaats via de interactie tussen hersencellen. De twee
hoofdtypes cellen in het zenuwstelsel zijn neuronen en gliacellen.
Neuronen (Zenuwcellen)
Neuronen zijn de primaire eenheden voor signaaloverdracht in het zenuwstelsel.
Structuur: Neuronen bestaan uit:
● een celmembraan
● een celkern (met daarin het DNA)
● mitochondriën (voor energieproductie)
● ribosomen (voor eiwitsynthese).
Functie: Signaaloverdracht, zowel elektrisch als chemisch.
Onderdelen:
● Dendrieten: Vertakte uitlopers die signalen van andere neuronen ontvangen.
● Soma (Cellichaam): Bevat de celkern en verwerkt de ontvangen signalen.
● Axon: Een lange uitloper die elektrische zenuwimpulsen (actiepotentialen) van
het cellichaam wegvoert naar andere cellen.
● Presynaptische Terminal: Het uiteinde van de axon, waar chemische signalen
(neurotransmitters) worden afgegeven aan de volgende cel.
Gliacellen (Steuncellen)
Gliacellen bieden ondersteuning aan neuronen en spelen een cruciale rol in de
informatieverwerking en het onderhoud van het zenuwstelsel.
Functie: Ondersteuning, bescherming, isolatie, voeding en regulatie van de omgeving
van neuronen.
Soorten en Hun Functies:
● Astrocyten: Bieden structurele ondersteuning, reguleren de aan- en afvoer van
stoffen tussen bloedvaten en neuronen, produceren hersenvloeistof en kunnen
neurale activiteit beïnvloeden. Ze spelen een belangrijke rol in de
bloed-hersenbarrière.
● Oligodendrocyten: Produceren myeline, een isolerende laag rond axonen in het
Centrale Zenuwstelsel (CZS). Myeline versnelt de signaaloverdracht aanzienlijk.
● Microglia: Fungeren als de immuuncellen van het CZS. Ze ruimen afvalstoffen,
beschadigde cellen en ziekteverwekkers op en spelen een rol bij
ontstekingsreacties en herstel na schade.
, ● Radiale Gliacellen: Zijn met name actief tijdens de ontwikkeling van de
hersenen. Ze vormen een soort "ladder" waar nieuwe neuronen langs migreren
naar hun uiteindelijke positie in de hersenen.
Informatieverwerking en Terminologie
De informatieverwerking in het zenuwstelsel kan worden beschreven aan de hand van
de richting van de informatiestroom ten opzichte van het Centrale Zenuwstelsel (CZS:
hersenen en ruggenmerg).
● Centraal Zenuwstelsel (CZS): Hersenen en ruggenmerg.
● Perifere Zenuwstelsel (PZS): Zenuwen die de hersenen en het ruggenmerg
verbinden met de rest van het lichaam (zintuigen, spieren, organen).
Terminologie:
● Afferent: Informatie die naar het CZS toe gaat. Dit is typisch sensorische
informatie van de zintuigen. Een sensorische neuron is dus afferent.
● Efferent: Informatie die van het CZS af gaat. Dit is typisch motorische informatie
naar spieren of klieren. Een motorische neuron is dus efferent.
● Interneuron: Een neuron dat volledig binnen het CZS ligt en communiceert met
andere neuronen binnen het CZS.
Bescherming van de Hersenen
De hersenen zijn vitale organen en worden daarom op verschillende manieren
beschermd:
● Botstructuren: De schedel beschermt de hersenen, en de wervelkolom
beschermt het ruggenmerg.
● Vloeistoflaag: De hersenen en het ruggenmerg zijn omgeven door hersenvocht
(cerebrospinale vloeistof) dat als schokdemper fungeert.
● Bloed-hersenbarrière: Dit is een fysiologische barrière die de hersenen
beschermt tegen potentieel schadelijke stoffen in het bloed. De barrière wordt
gevormd door nauw verbonden endotheelcellen in de hersenbloedvaten,
ondersteund door astrocyten. Hoewel het schadelijke stoffen buiten houdt, laat
het essentiële voedingsstoffen zoals zuurstof, glucose en aminozuren toe via
specifieke transportmechanismen.
Elektrische Informatieoverdracht in Neuronen
Neuronen communiceren via elektrische signalen, voornamelijk in de vorm van
actiepotentialen die langs de axon reizen. Dit proces is afhankelijk van de beweging van
geladen deeltjes, ionen, over het celmembraan.
● Ionen: Geladen deeltjes (bv. Natrium Na+, Kalium K+, Chloride Cl−, Calcium
Ca2+). De ongelijke verdeling van deze ionen binnen en buiten de cel creëert een
elektrisch potentiaalverschil.
, ● Celmembraan: Fungeert als een selectieve barrière voor deze ionen, met
specifieke ionkanalen.
● Rustpotentiaal (−70mV):
- Wanneer een neuron in rust is (niet actief signaal doorgeven), is er een constant
ladingsverschil over het membraan. De binnenkant van de cel is negatief geladen
ten opzichte van de buitenkant.
- Dit potentiaalverschil wordt actief onderhouden door de natrium-kaliumpomp,
die Na+ ionen uit de cel pompt en K+ionen de cel in.
- Het rustpotentiaal zorgt ervoor dat neuronen "klaar" zijn om te reageren op een
prikkel.
Het Actiepotentiaal
Het actiepotentiaal is de elektrische impuls die informatie door de axon vervoert.
● Ontstaan: Een actiepotentiaal ontstaat wanneer de membraanpotentiaal van
een neuron depolariseert tot een bepaalde drempelwaarde (typisch rond
−50mV). Depolarisatie betekent dat de binnenkant van de cel minder negatief
wordt.
● Proces:
1. Bij het bereiken van de drempelwaarde openen voltage-afhankelijke
natriumpoorten. Na+ ionen stromen de cel binnen, waardoor de binnenkant van
het membraan snel positief wordt (ongeveer +30mV). Dit is de
depolarisatiefase.
2. Daarna sluiten de natriumpoorten en openen voltage-afhankelijke
kaliumpoorten. K + ionen stromen de cel uit, waardoor de membraanpotentiaal
weer negatief wordt (repolarisatiefase).
3. Soms wordt de potentiaal nog negatiever dan het rustpotentiaal
(hyperpolarisatie) voordat de natrium-kaliumpomp de normale ionenverdeling
herstelt.
● Alles-of-niets Principe: Een actiepotentiaal wordt volledig gegenereerd of
helemaal niet. De intensiteit van een prikkel wordt niet gecodeerd door de
sterkte van het actiepotentiaal, maar door de frequentie waarmee
actiepotentialen worden afgevuurd.
● Voortplanting: Het actiepotentiaal verplaatst zich langs de axon als een golf. De
depolarisatie van het ene deel van het membraan activeert de ionkanalen in het
aangrenzende deel, waardoor de impuls wordt doorgegeven.
● Myeline en Versnelling: De myeline schede rond axonen zorgt ervoor dat het
actiepotentiaal "springt" tussen de knopen van Ranvier (de ongemyleerde delen
van de axon). Dit proces, genaamd saltatoire conductie, versnelt de
signaaloverdracht aanzienlijk. Schade aan de myeline (bv. bij multiple sclerose)
verstoort deze snelle geleiding.
