1 of 29
Biologische
grondslagen:
cognitie
PB 0602
, 2 of 29
Hoofdstuk 2 Introducing the brain (Blz. 15 - 29)
Structure and function of the neuron
Alle neuronen hebben dezelfde structuur en bestaan uit drie
componenten: cell body (soma), dendrites & axon. Je hebt 86
miljard neuronen in je hersenen. Een neuron kan met wel 10000
andere neuronen in verbinding staan. Het brein is 2% van het
lichaamsgewicht. De hoeveelheid neurons staat in relatie tot
gender (mannen meer, vrouwen meer vouwen in brein) maar niet
tot lengte en gewicht van een persoon.
In het cellichaam zit de nucleus die bevat de genetische
informatie en is betrokken bij proteïne synthesis. Neurons
ontvangen informatie van vele dendrites maar verzenden via
slechts 1 axon informatie naar andere neuronen.
In de synapse vindt de signaaloverdracht tussen neuronen via neurotransmitters plaats. Pre (voor) synaptic of post
(na) synaptic.
Action potential (AP) is een elektrische lading in de axon. Als deze de synaptic cleft bereikt worden
neurotransmitters vrijgelaten. Deze binden zich aan de post-synaptic dendrites en creëren een synaptic potential.
Dat verplaatst zich zonder AP (passieve lading => korte afstand) door de dendrites en soma naar de axon. Sterk
genoeg? => AP (actieve lading => lange afstand), dit gebeurd in de ‘axon hillock’ aan het begin van de axon.
Electrical signaling & action potential
Elke neuron is omwikkeld door cell membraan. Dit bevat geladen sodium (Na+) en potassium (K+) ions. Deze
functioneren als poortwachters. Normaal is er een resting potential van -70 mV. Voltage-gated ion-channels zitten
alleen in axons en zijn essentieel voor het creëren van AP’s.
1. Passieve lading met genoeg sterkte gaat door axon membraan => voltage-gated NA+ gaat open.
2. NA+ in cel => cel depolarises, rond -50 mV cell membraam permeabel lading wordt even positief => AP
3. Negatieve lading is hersteld door outward ow van K+ en sluiten van Na+ kanalen
4. Kort moment van Hyperpolarization in cel, voordat het herstelt tot rust stand. Lading is negatiever binnenin vs
buiten. Voorkomt dat axon gelijk depolariseert en de AP achteruit beweegt.
De AP reist vervolgens van de cell body naar de axon terminal. Dit gaat sneller als er myelin om de axon zit, vooral
bij motor signals. Plekken waar geen myelin zit heten nodes of Ranvier. Bij de ziekte MS is er sprake van afbraak
van Myelin.
Chemical signaling & postsynaptic neuron
Eenmaal aangekomen bij de axon terminal zorgt de action potential er voor dat er neurotransmitters in de synaptic
cleft komen. Proteïne receptoren in de postsynaptic neurons binden aan deze neurotransmitters. Deze receptoren
zijn vaak transmitter-gated kanalen. Sommige neurotransmitters zijn remmend (GABA), andere zijn stimulerend
(acetylcholine).
How do neurons code information?
Alle AP’s hebben dezelfde amplitude maar verschillen in aantal AP’s per seconde. Neuronen die op dezelfde
informatie reageren zijn vaak bij elkaar gegroepeerd.
ORGANISATION OF THE BRAIN
Gray matter, White Matter & Cerebrospinal uid
Gray matter bestaat uit neuronal cell bodies => cerebral cortex & subcortex
White matter bestaat uit axons en support cells die belangrijk zijn voor tissue herstel en myelination (glia). =>
onder cerebral cortex
3 verschillende white matter tracts:
Association tracts => verbinden verschillende cortical regio's in dezelfde hersenhelft
Commissures tracts => verbinden corticale regios in verschillende hersenhelft (corpus callosum)
Projection tracts => verbinden de cortical en sub-corticale structuren
fl fl
, 3 of 29
Ventricles = lege kamers in de hersenen gevuld met cerebrospinal uid. 1500 jaar lang dacht men dat hier de
geest zat. Het vervult alleen niet cognitieve functies.
HIËRARCHISCH OVERVIEW OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM
Terms reference and section
Anterior / rostral = voorkant vs Posterior / caudal =
achterkant
Superior / Dorsal = bovenkant vs Inferior / Ventral =
benedenkant
Lateral = buitenkant vs medial = centraal in
de hersenen
Verschillende cross-sectional slices van de hersenen:
Coronal = verticaal door beide hersenhelften
Sagittal = verticaal door een hersenhelft
Midline / medial = sagittal maar tussen de twee hersenhelften
Axial / horizontal = horizontaal
THE CEREBRAL CORTEX
3 mm dik. Bestaat uit twee gevouwen Gray Matter lagen verdeeld tussen twee
hersenhelften
Gyri = verhoogde oppervlakte van de cortex
Sulci = vouwen van de cortex
De cortex is georganiseerd in verschillende lagen met verschillende dichtheid
van cellen. Het grootste gedeelte bestaat uit 6 hoofdlagen genaamd de
neocortex.
De buitenkant van de cortex bestaat uit 4 lobes: frontaal / parietal / temporal /
occipital. Soms is dit duidelijk te zien zoals bij de frontal en temporal lobes die
gescheiden worden door de Silvian ssure.
Insula is het ‘eiland’ van cortex onder de temporal lobe.
Drie manieren om de regio’s van de cortex te verdelen:
1. Patronen van gyri en sulci
2. Cytoarchitecture => Brodmann’s areas 52 gebieden gebaseerd op verdeling
van cell types
3. Functie, bijvoorbeeld de primary visual en primary motor cortex. Niet
bruikbaar voor hogere cortex regio’s
THE SUB CORTEX
Basal Ganglia bestaat onder andere uit de cuadate nucleus, de putamen en de
globus pallidus. Reguleert de beweging, motoriek en programmeert en stopt actie.
Limbic system bestaat onder andere uit de amygdala, cingulate gyrus,
hippocampus, mamillarian bodies en olfactory bulbs. Het is belangrijk in het
relateren van het organisme aan de huidige omgeving en herinneringen daaraan.
De Diencephalon bestaat uit de thalamus dat fungeert als relay center. En de
hypothalamus dat belangrijk is voor de regulering van het lichaam, zoals
lichaamstemperatuur, honger, dorst etc.
THE MIDBRAIN EN HINDBRAIN
Superior colliculi integreert informatie van zien, horen en voelen, snelle
oogbewegingen. De inferior colliculi is gespecialiseerd voor auditory processing.
Dit zijn gray-matter nuclei en evolutionair gezien oudere hersenonderdelen.
In het hindbrain bevinden zich:
Cerebellum (little brain) => behendigheid en soepel uitvoeren van bewegingen,
schade kan leiden tot dysarthria en nystagmus.
Pons => link tussen cerebellum en cerebrum
fi fl
Biologische
grondslagen:
cognitie
PB 0602
, 2 of 29
Hoofdstuk 2 Introducing the brain (Blz. 15 - 29)
Structure and function of the neuron
Alle neuronen hebben dezelfde structuur en bestaan uit drie
componenten: cell body (soma), dendrites & axon. Je hebt 86
miljard neuronen in je hersenen. Een neuron kan met wel 10000
andere neuronen in verbinding staan. Het brein is 2% van het
lichaamsgewicht. De hoeveelheid neurons staat in relatie tot
gender (mannen meer, vrouwen meer vouwen in brein) maar niet
tot lengte en gewicht van een persoon.
In het cellichaam zit de nucleus die bevat de genetische
informatie en is betrokken bij proteïne synthesis. Neurons
ontvangen informatie van vele dendrites maar verzenden via
slechts 1 axon informatie naar andere neuronen.
In de synapse vindt de signaaloverdracht tussen neuronen via neurotransmitters plaats. Pre (voor) synaptic of post
(na) synaptic.
Action potential (AP) is een elektrische lading in de axon. Als deze de synaptic cleft bereikt worden
neurotransmitters vrijgelaten. Deze binden zich aan de post-synaptic dendrites en creëren een synaptic potential.
Dat verplaatst zich zonder AP (passieve lading => korte afstand) door de dendrites en soma naar de axon. Sterk
genoeg? => AP (actieve lading => lange afstand), dit gebeurd in de ‘axon hillock’ aan het begin van de axon.
Electrical signaling & action potential
Elke neuron is omwikkeld door cell membraan. Dit bevat geladen sodium (Na+) en potassium (K+) ions. Deze
functioneren als poortwachters. Normaal is er een resting potential van -70 mV. Voltage-gated ion-channels zitten
alleen in axons en zijn essentieel voor het creëren van AP’s.
1. Passieve lading met genoeg sterkte gaat door axon membraan => voltage-gated NA+ gaat open.
2. NA+ in cel => cel depolarises, rond -50 mV cell membraam permeabel lading wordt even positief => AP
3. Negatieve lading is hersteld door outward ow van K+ en sluiten van Na+ kanalen
4. Kort moment van Hyperpolarization in cel, voordat het herstelt tot rust stand. Lading is negatiever binnenin vs
buiten. Voorkomt dat axon gelijk depolariseert en de AP achteruit beweegt.
De AP reist vervolgens van de cell body naar de axon terminal. Dit gaat sneller als er myelin om de axon zit, vooral
bij motor signals. Plekken waar geen myelin zit heten nodes of Ranvier. Bij de ziekte MS is er sprake van afbraak
van Myelin.
Chemical signaling & postsynaptic neuron
Eenmaal aangekomen bij de axon terminal zorgt de action potential er voor dat er neurotransmitters in de synaptic
cleft komen. Proteïne receptoren in de postsynaptic neurons binden aan deze neurotransmitters. Deze receptoren
zijn vaak transmitter-gated kanalen. Sommige neurotransmitters zijn remmend (GABA), andere zijn stimulerend
(acetylcholine).
How do neurons code information?
Alle AP’s hebben dezelfde amplitude maar verschillen in aantal AP’s per seconde. Neuronen die op dezelfde
informatie reageren zijn vaak bij elkaar gegroepeerd.
ORGANISATION OF THE BRAIN
Gray matter, White Matter & Cerebrospinal uid
Gray matter bestaat uit neuronal cell bodies => cerebral cortex & subcortex
White matter bestaat uit axons en support cells die belangrijk zijn voor tissue herstel en myelination (glia). =>
onder cerebral cortex
3 verschillende white matter tracts:
Association tracts => verbinden verschillende cortical regio's in dezelfde hersenhelft
Commissures tracts => verbinden corticale regios in verschillende hersenhelft (corpus callosum)
Projection tracts => verbinden de cortical en sub-corticale structuren
fl fl
, 3 of 29
Ventricles = lege kamers in de hersenen gevuld met cerebrospinal uid. 1500 jaar lang dacht men dat hier de
geest zat. Het vervult alleen niet cognitieve functies.
HIËRARCHISCH OVERVIEW OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM
Terms reference and section
Anterior / rostral = voorkant vs Posterior / caudal =
achterkant
Superior / Dorsal = bovenkant vs Inferior / Ventral =
benedenkant
Lateral = buitenkant vs medial = centraal in
de hersenen
Verschillende cross-sectional slices van de hersenen:
Coronal = verticaal door beide hersenhelften
Sagittal = verticaal door een hersenhelft
Midline / medial = sagittal maar tussen de twee hersenhelften
Axial / horizontal = horizontaal
THE CEREBRAL CORTEX
3 mm dik. Bestaat uit twee gevouwen Gray Matter lagen verdeeld tussen twee
hersenhelften
Gyri = verhoogde oppervlakte van de cortex
Sulci = vouwen van de cortex
De cortex is georganiseerd in verschillende lagen met verschillende dichtheid
van cellen. Het grootste gedeelte bestaat uit 6 hoofdlagen genaamd de
neocortex.
De buitenkant van de cortex bestaat uit 4 lobes: frontaal / parietal / temporal /
occipital. Soms is dit duidelijk te zien zoals bij de frontal en temporal lobes die
gescheiden worden door de Silvian ssure.
Insula is het ‘eiland’ van cortex onder de temporal lobe.
Drie manieren om de regio’s van de cortex te verdelen:
1. Patronen van gyri en sulci
2. Cytoarchitecture => Brodmann’s areas 52 gebieden gebaseerd op verdeling
van cell types
3. Functie, bijvoorbeeld de primary visual en primary motor cortex. Niet
bruikbaar voor hogere cortex regio’s
THE SUB CORTEX
Basal Ganglia bestaat onder andere uit de cuadate nucleus, de putamen en de
globus pallidus. Reguleert de beweging, motoriek en programmeert en stopt actie.
Limbic system bestaat onder andere uit de amygdala, cingulate gyrus,
hippocampus, mamillarian bodies en olfactory bulbs. Het is belangrijk in het
relateren van het organisme aan de huidige omgeving en herinneringen daaraan.
De Diencephalon bestaat uit de thalamus dat fungeert als relay center. En de
hypothalamus dat belangrijk is voor de regulering van het lichaam, zoals
lichaamstemperatuur, honger, dorst etc.
THE MIDBRAIN EN HINDBRAIN
Superior colliculi integreert informatie van zien, horen en voelen, snelle
oogbewegingen. De inferior colliculi is gespecialiseerd voor auditory processing.
Dit zijn gray-matter nuclei en evolutionair gezien oudere hersenonderdelen.
In het hindbrain bevinden zich:
Cerebellum (little brain) => behendigheid en soepel uitvoeren van bewegingen,
schade kan leiden tot dysarthria en nystagmus.
Pons => link tussen cerebellum en cerebrum
fi fl
