Neurowetenschappen
Hoorcollege 1
Slidecast
Functie zenuwstelsel: Sturing van grootheden die voor het (voort)leven van belang zijn.
- Voortbestaan van levend organisme:
o Zichzelf handhaven
o Zich aanpassen aan uitwendige omstandigheden
o Groeien en zich vermenigvuldigen
- Om voort te elven moet een levend organisme:
o (Selectieve) opname van stoffen uit omgeving
o Metabolisme (anabolisme en katabolisme)
o (Selectieve) afgifte van stoffen aan omgeving
- Dit vereist:
o Energie(transformatie)
o Concentratiegradiënten
Energietransformatie →
Prozoa (0.001-0.3mm)
Zijn eenvoudigste cellen (eencellige). Zijn
klein, maar zeer gedifferentieerd en vertonen
complex gedrag.
Prozoa vertonen ook bewust gedrag. Dit doen
ze op basis van verandering. Ze kunnen ook
groeien, door selectieve opname van stoffen
en door uitscheiden van stoffen (via soort van
anus). Dit kost allemaal ATP, die ontstaat via mitochondria vanuit stoffen die ze of zelf maken
(fotosynthese) of krijgen uit omgeving. Ook de prozoa zich nog voortplanten.
Waarom is sturing door zenuwstelsel nodig?
Wij kunnen niet zonder. Prozoa kunnen wel leven zonder.
Vraag:
Eencelligen hebben geen zenuwstelsel nodig om zelfstandig voort te leven. Ons lichaam is een
kolonie van eencelligen. Waarom hebben wij wel een goed functionerend zenuwstelsel nodig om
zelfstandig voort te leven? Welk probleem lost het zenuwstelsel voor ons op?
➔ Diffusie:
➔ Concentratiegradiënten; Fick: →
A = oppervlak, T = temperatuur en d = diffusieafstand.
(→ probleem is dat cellen in tegenstelling tot eencellige door extern milieu. Eencellige kan continu
stofwisseling doen. Bij ons kan dit niet, cel net onder vingertopje al niet. Cellen alleen voort bestaan,
als dun laagje vocht tussen onze cellen (=inwendig milieu) de juiste samenstelling heeft.
Deze samenstelling blijft door uitscheiding niet constant. Daarom gedifferentieerde cellen die in het
laagje vocht stoffen kunnen uitscheiden en eruit halen > laagje vocht in contact met bloed van
celwand > o2 en CO2 concentraties kunnen hierdoor worden beïnvloed.
Elke cel uit lichaam kan als eencellige in de zee overleven, maar heeft dus andere cellen nodig om in
het lichaam te overleven.)
,Functie zenuwstelsel:
Eencellige: Cel → ME
Hogere organismen: cellen→ MI → bloed → ME
Er is grote afstand tussen cellen en Extern milieu.
Belangrijke variabelen MI:
- Concentratie O2, CO2;
- Concentratie voedingsstoffen, zout;
- Concentratie afvalstoffen;
- pH;
- Temperatuur;
- Water, volume, druk
- …. Enz.
Stelsels voor beïnvloeden van uitwisseling:
Homeostase MI:
- Vegatatieve stelsel: materiële uitwisseling
o Sturing: vegatieve zenuwstelsel (symp+parasymp) en hormoonstelsel
- Animale stelsels: informatieve uitwisseling
o Sturing door animaal zenuwstelsel.
Het zenuwstelsel stuurt grootheden die voor ons voortbestaan van belang zijn, door aanpassing (en
daarmee coördinatie) van activiteit van effectoren die deze grootheden kunnen beïnvloeden.
(Vegetatieve verrichtingen: Uitwisselen van stoffen
Animale verrichtingen: alles wat dieren doen, maar planten. niet Heeft te maken met informatie
uitwisselen met omgeving → voedsel waarnemen, vervolgens vangen/verzamelen en dan ook nog
eten. )
(Als ons zenuwstelsel niet functioneert, geeft dat grote problemen. Uiteindelijk ga je hierdoor dood.
Dit komt omdat stapje voor stapje de activiteit van orgaansystemen niet meer wordt aangepast,
uitwisseling met uitwendig milieu niet goed meer gaat, hierdoor een samenstelling inwendig niet
meer op pijl. Concentratie gradiënt niet meer goed, waardoor er geen diffusie kan plaatsvinden)
Wat is er nodig voor sturing?:
Meet- en regeltechniek = Control theory
Begrippen uit Sensomotorische coördinatie
- Principal objective of control = ?
- Fundamental problem of control = ?
- Basic idea of error-correcting feedback control = ?
- Regulation problem = ?
- Tracking problem = ?
Deze termen moet je kennen. Lees daarom boek van senso er op na!
Blokdiagram van sturing door
tegenkoppeling (= negative
feedback control)
Zwarte en rode termen zijn zelfde
(alleen andere taal).
,Tegenkoppeling, of negatieve feedback, zorgt ervoor dat in een dynamisch evenwicht dreigende
afwijkingen van de norm gedeeltelijk worden afgeweerd.
Teksten
De functie van het zenuwstelsel (tekst handleiding)
Meercelligen en het inwendig milieu
- Voordeel eencellige zorgt voor relatief makkelijke (noodzakelijke) uitwisseling van stoffen,
maar het betekent ook kwetsbaarheid voor veranderingen in omgeving (lichtintensiteit,
concentraties stoffen, temperatuur).
o Eencellige kunnen alleen in water bestaan!!!
- Meercellige zijn minder afhankelijk van omgeving, vanwege een bufferzone tussen uitwendig
milieu en cellen. Deze bufferzone is het inwendig milieu.
o Een meercellige is eigenlijk een kolonie van eencelligen.
Homeostase van het inwendig milieu is een primaire levensvoorwaarde
- Verschil tussen echte kolonie van ééncelligen en een meercellig organisme: Cellen van
organisme zijn gedifferentieerd en gespecialiseerd (ze verschillen in bouw en functie).
- Deze specialisatie maakt het mogelijk om samenstelling inwendig milieu constant te houden.
- Bij hogere organismen staan cellen dus in contact met inwendig milieu (het interstitieel
vocht). Hoeveelheid vocht is weinig t.o.v. de cellen. Concentratie van stoffen wordt daardoor
sterk beïnvloed door opname en afgifte van stoffen van cellen. Gelukkig wordt interne milieu
voortdurend ververst, waardoor het niet vervuild raakt. Dankzij specialisatie van cellen kan
het interne milieu binnen de grenzen van wat de cellen nodig hebben worden gehouden en
is er dus sprake van homeostase.
- Gespecialiseerde cellen liggen bij elkaar in weefsels, weefsels liggen bij elkaar in organen, en
organen zijn gerangschikt in stelsels. Verrichtingen (opname/afgifte stoffen etc.) van deze
stelsels zijn vegatatieve verrichtingen.
o Tractus digestivus = opname van stoffen en water
o Tractus respiratorius = opname zuurstof en afgifte koolstofdioxide
o Tractus circulatorius = transport van stoffen binnen het lichaam
o Tractus uropoïecticus = afgifte van stoffen en water
o Huid voor afgifte van warmte
- Animale verrichtingen: verrichtingen waarbij informatieve uitwisseling tussen individu en
omgeving op de voorgrond staat
o Motorische en sensorische systeem
o Dit is belangrijk voor het vinden van voedsel en ontwijken van obstakels.
De homeostase wordt bewaakt door het centraal zenuwstelsel en het hormoonstelsel
- Samenstelling van inwendig milieu (bestaande uit grootheden) van een individu moet dus
binnen nauwe grenzen blijven.
- Er zijn verschillende motorische of effectorsystemen waarmee de waarden van grootheden
gestuurd kunnen worden. Voor sturing is het niet voldoende om effectorsystemen te
hebben. Activiteiten van systemen moeten ook worden aangepast en van verschillende
systemen gecoördineerd.
o Voorbeeld is de temperatuur van een lichaam; meer doorbloeding en zweten als
buitentemperatuur omhoog gaat en meer warmteproductie bij een verlaging van
buitentemperatuur.
, o Elke keer als er verstoring is tussen warmte afgifte en -productie treden er
aanpassing van de activiteit van effectororganen op, zodat de feitelijk optredende
verstoring kleiner is dan de verstoring die er zou zijn zonder aanpassing.
- Grootheden (o.a. temperatuur) worden aangepast door het aanpassen en coördineren van
activiteit in organen. Dit wordt gedaan door het hormoonstelsel en het centraal
zenuwstelsel.
o Hormoonstelsel: langzamere aanpassingen van vooral metabole functies
o Zenuwstelsel: snelle en specifiekere aanpassingen van vooral secretie en
spieractiviteit
- In het benoemde voorbeeld is er sprake van tegenkoppeling. Zie onderstaande schema. Er is
een bepaalde grootheid (y) dat moet worden gestabiliseerd op een gewenste waarde (yref).
Dat wordt gedaan door een regelproces (R) dat met output (u) invloed heeft op een geregeld
proces (G) (= activiteit van een
effectorsysteem).
Tegenkoppeling werkt door de
lus. Feitelijke waarde van y
wordt gemeten door sensor (S)
en vergeleken met Yref door
een comparator (C). Verschil
(Yref – y) is input voor R.
Functionele indeling van het zenuwstelsel
- Vegatatief en animaal zenuwstelsel hebben functioneel gezien:
o Integratief deel (dingen gecombineerd)
o Afferent (sensorisch) deel dat prikkels vanuit sensoren in de periferie naar het
integratieve deel voert
o Efferent (motorisch) deel dat signalen van het integratieve deel naar de effectoren
voert.
- Vegatatief zenuwstelsel: regelt samen met hormoonstelsel de activiteit van de vegatatieve
organen (organen die betrokken zijn bij materiële (en energetische) uitwisseling tussen
inwendig en uitwendig milieu.
Kan worden onderverdeeld in:
o Parasympatisch deel: stimuleert anabole processen en remt katabole processen
o (ortho)sympatisch deel: precies andersom
Sensoren van vegatatieve zenuwstelsel bevinden zich vooral in vegatatieve organen.
Effectoren zijn gladde spieren, spierweefsel van hart en de endocriene en exocriene klieren.
➢ Andere benamingen: Visceraal zenuwstelsel, autonoom
zenuwstelsel, onbewust en onwillekeurig zenuwstelsel.
- Animale zenuwstelsel: regelt activiteit van organen die betrokken zijn bij informatieve
uitwisseling tussen organisme en omgeving.
Sensoren bevinden zich vooral in speciale zintuigen, huid, spieren, pezen en gewrichten.
Effectoren zijn dwarsgestreepte spieren
➢ Andere benamingen: somatisch zenuwstelsel, cerebrospinaal
zenuwstelsel (verwarrend..), bewust en willekeurig zenuwstelsel.
Hoorcollege 2:
Slidecast
Wat is er nodig voor sturing?
Hoorcollege 1
Slidecast
Functie zenuwstelsel: Sturing van grootheden die voor het (voort)leven van belang zijn.
- Voortbestaan van levend organisme:
o Zichzelf handhaven
o Zich aanpassen aan uitwendige omstandigheden
o Groeien en zich vermenigvuldigen
- Om voort te elven moet een levend organisme:
o (Selectieve) opname van stoffen uit omgeving
o Metabolisme (anabolisme en katabolisme)
o (Selectieve) afgifte van stoffen aan omgeving
- Dit vereist:
o Energie(transformatie)
o Concentratiegradiënten
Energietransformatie →
Prozoa (0.001-0.3mm)
Zijn eenvoudigste cellen (eencellige). Zijn
klein, maar zeer gedifferentieerd en vertonen
complex gedrag.
Prozoa vertonen ook bewust gedrag. Dit doen
ze op basis van verandering. Ze kunnen ook
groeien, door selectieve opname van stoffen
en door uitscheiden van stoffen (via soort van
anus). Dit kost allemaal ATP, die ontstaat via mitochondria vanuit stoffen die ze of zelf maken
(fotosynthese) of krijgen uit omgeving. Ook de prozoa zich nog voortplanten.
Waarom is sturing door zenuwstelsel nodig?
Wij kunnen niet zonder. Prozoa kunnen wel leven zonder.
Vraag:
Eencelligen hebben geen zenuwstelsel nodig om zelfstandig voort te leven. Ons lichaam is een
kolonie van eencelligen. Waarom hebben wij wel een goed functionerend zenuwstelsel nodig om
zelfstandig voort te leven? Welk probleem lost het zenuwstelsel voor ons op?
➔ Diffusie:
➔ Concentratiegradiënten; Fick: →
A = oppervlak, T = temperatuur en d = diffusieafstand.
(→ probleem is dat cellen in tegenstelling tot eencellige door extern milieu. Eencellige kan continu
stofwisseling doen. Bij ons kan dit niet, cel net onder vingertopje al niet. Cellen alleen voort bestaan,
als dun laagje vocht tussen onze cellen (=inwendig milieu) de juiste samenstelling heeft.
Deze samenstelling blijft door uitscheiding niet constant. Daarom gedifferentieerde cellen die in het
laagje vocht stoffen kunnen uitscheiden en eruit halen > laagje vocht in contact met bloed van
celwand > o2 en CO2 concentraties kunnen hierdoor worden beïnvloed.
Elke cel uit lichaam kan als eencellige in de zee overleven, maar heeft dus andere cellen nodig om in
het lichaam te overleven.)
,Functie zenuwstelsel:
Eencellige: Cel → ME
Hogere organismen: cellen→ MI → bloed → ME
Er is grote afstand tussen cellen en Extern milieu.
Belangrijke variabelen MI:
- Concentratie O2, CO2;
- Concentratie voedingsstoffen, zout;
- Concentratie afvalstoffen;
- pH;
- Temperatuur;
- Water, volume, druk
- …. Enz.
Stelsels voor beïnvloeden van uitwisseling:
Homeostase MI:
- Vegatatieve stelsel: materiële uitwisseling
o Sturing: vegatieve zenuwstelsel (symp+parasymp) en hormoonstelsel
- Animale stelsels: informatieve uitwisseling
o Sturing door animaal zenuwstelsel.
Het zenuwstelsel stuurt grootheden die voor ons voortbestaan van belang zijn, door aanpassing (en
daarmee coördinatie) van activiteit van effectoren die deze grootheden kunnen beïnvloeden.
(Vegetatieve verrichtingen: Uitwisselen van stoffen
Animale verrichtingen: alles wat dieren doen, maar planten. niet Heeft te maken met informatie
uitwisselen met omgeving → voedsel waarnemen, vervolgens vangen/verzamelen en dan ook nog
eten. )
(Als ons zenuwstelsel niet functioneert, geeft dat grote problemen. Uiteindelijk ga je hierdoor dood.
Dit komt omdat stapje voor stapje de activiteit van orgaansystemen niet meer wordt aangepast,
uitwisseling met uitwendig milieu niet goed meer gaat, hierdoor een samenstelling inwendig niet
meer op pijl. Concentratie gradiënt niet meer goed, waardoor er geen diffusie kan plaatsvinden)
Wat is er nodig voor sturing?:
Meet- en regeltechniek = Control theory
Begrippen uit Sensomotorische coördinatie
- Principal objective of control = ?
- Fundamental problem of control = ?
- Basic idea of error-correcting feedback control = ?
- Regulation problem = ?
- Tracking problem = ?
Deze termen moet je kennen. Lees daarom boek van senso er op na!
Blokdiagram van sturing door
tegenkoppeling (= negative
feedback control)
Zwarte en rode termen zijn zelfde
(alleen andere taal).
,Tegenkoppeling, of negatieve feedback, zorgt ervoor dat in een dynamisch evenwicht dreigende
afwijkingen van de norm gedeeltelijk worden afgeweerd.
Teksten
De functie van het zenuwstelsel (tekst handleiding)
Meercelligen en het inwendig milieu
- Voordeel eencellige zorgt voor relatief makkelijke (noodzakelijke) uitwisseling van stoffen,
maar het betekent ook kwetsbaarheid voor veranderingen in omgeving (lichtintensiteit,
concentraties stoffen, temperatuur).
o Eencellige kunnen alleen in water bestaan!!!
- Meercellige zijn minder afhankelijk van omgeving, vanwege een bufferzone tussen uitwendig
milieu en cellen. Deze bufferzone is het inwendig milieu.
o Een meercellige is eigenlijk een kolonie van eencelligen.
Homeostase van het inwendig milieu is een primaire levensvoorwaarde
- Verschil tussen echte kolonie van ééncelligen en een meercellig organisme: Cellen van
organisme zijn gedifferentieerd en gespecialiseerd (ze verschillen in bouw en functie).
- Deze specialisatie maakt het mogelijk om samenstelling inwendig milieu constant te houden.
- Bij hogere organismen staan cellen dus in contact met inwendig milieu (het interstitieel
vocht). Hoeveelheid vocht is weinig t.o.v. de cellen. Concentratie van stoffen wordt daardoor
sterk beïnvloed door opname en afgifte van stoffen van cellen. Gelukkig wordt interne milieu
voortdurend ververst, waardoor het niet vervuild raakt. Dankzij specialisatie van cellen kan
het interne milieu binnen de grenzen van wat de cellen nodig hebben worden gehouden en
is er dus sprake van homeostase.
- Gespecialiseerde cellen liggen bij elkaar in weefsels, weefsels liggen bij elkaar in organen, en
organen zijn gerangschikt in stelsels. Verrichtingen (opname/afgifte stoffen etc.) van deze
stelsels zijn vegatatieve verrichtingen.
o Tractus digestivus = opname van stoffen en water
o Tractus respiratorius = opname zuurstof en afgifte koolstofdioxide
o Tractus circulatorius = transport van stoffen binnen het lichaam
o Tractus uropoïecticus = afgifte van stoffen en water
o Huid voor afgifte van warmte
- Animale verrichtingen: verrichtingen waarbij informatieve uitwisseling tussen individu en
omgeving op de voorgrond staat
o Motorische en sensorische systeem
o Dit is belangrijk voor het vinden van voedsel en ontwijken van obstakels.
De homeostase wordt bewaakt door het centraal zenuwstelsel en het hormoonstelsel
- Samenstelling van inwendig milieu (bestaande uit grootheden) van een individu moet dus
binnen nauwe grenzen blijven.
- Er zijn verschillende motorische of effectorsystemen waarmee de waarden van grootheden
gestuurd kunnen worden. Voor sturing is het niet voldoende om effectorsystemen te
hebben. Activiteiten van systemen moeten ook worden aangepast en van verschillende
systemen gecoördineerd.
o Voorbeeld is de temperatuur van een lichaam; meer doorbloeding en zweten als
buitentemperatuur omhoog gaat en meer warmteproductie bij een verlaging van
buitentemperatuur.
, o Elke keer als er verstoring is tussen warmte afgifte en -productie treden er
aanpassing van de activiteit van effectororganen op, zodat de feitelijk optredende
verstoring kleiner is dan de verstoring die er zou zijn zonder aanpassing.
- Grootheden (o.a. temperatuur) worden aangepast door het aanpassen en coördineren van
activiteit in organen. Dit wordt gedaan door het hormoonstelsel en het centraal
zenuwstelsel.
o Hormoonstelsel: langzamere aanpassingen van vooral metabole functies
o Zenuwstelsel: snelle en specifiekere aanpassingen van vooral secretie en
spieractiviteit
- In het benoemde voorbeeld is er sprake van tegenkoppeling. Zie onderstaande schema. Er is
een bepaalde grootheid (y) dat moet worden gestabiliseerd op een gewenste waarde (yref).
Dat wordt gedaan door een regelproces (R) dat met output (u) invloed heeft op een geregeld
proces (G) (= activiteit van een
effectorsysteem).
Tegenkoppeling werkt door de
lus. Feitelijke waarde van y
wordt gemeten door sensor (S)
en vergeleken met Yref door
een comparator (C). Verschil
(Yref – y) is input voor R.
Functionele indeling van het zenuwstelsel
- Vegatatief en animaal zenuwstelsel hebben functioneel gezien:
o Integratief deel (dingen gecombineerd)
o Afferent (sensorisch) deel dat prikkels vanuit sensoren in de periferie naar het
integratieve deel voert
o Efferent (motorisch) deel dat signalen van het integratieve deel naar de effectoren
voert.
- Vegatatief zenuwstelsel: regelt samen met hormoonstelsel de activiteit van de vegatatieve
organen (organen die betrokken zijn bij materiële (en energetische) uitwisseling tussen
inwendig en uitwendig milieu.
Kan worden onderverdeeld in:
o Parasympatisch deel: stimuleert anabole processen en remt katabole processen
o (ortho)sympatisch deel: precies andersom
Sensoren van vegatatieve zenuwstelsel bevinden zich vooral in vegatatieve organen.
Effectoren zijn gladde spieren, spierweefsel van hart en de endocriene en exocriene klieren.
➢ Andere benamingen: Visceraal zenuwstelsel, autonoom
zenuwstelsel, onbewust en onwillekeurig zenuwstelsel.
- Animale zenuwstelsel: regelt activiteit van organen die betrokken zijn bij informatieve
uitwisseling tussen organisme en omgeving.
Sensoren bevinden zich vooral in speciale zintuigen, huid, spieren, pezen en gewrichten.
Effectoren zijn dwarsgestreepte spieren
➢ Andere benamingen: somatisch zenuwstelsel, cerebrospinaal
zenuwstelsel (verwarrend..), bewust en willekeurig zenuwstelsel.
Hoorcollege 2:
Slidecast
Wat is er nodig voor sturing?
