SAMENVATTING FYSIOLOGIE (ZEZI)
NEUROTRANSMITTERS
INLEIDING
Over het algemeen is er GEEN lineair verband tussen het volume van de hersenen/aantal
neuronen en de cognitieve mogelijkheden (bv olifant heeft grotere hersenen dan mens)
Binnen primaten spreekt men wel van een lineair verband
Gebruiken we maar 1/10de van onze hersenen?
➔ Er is een 1/1 ratio van neuronen vs niet-neuronale gliacellen, ook gliacellen hebben een
belangrijke functie in de werking van de hersenen
Enorme complexiteit van de hersenen:
- Miljarden neuronen/gliacellen
- Triljoenen synapsen
- Meer dan 100 neurotransmitters/neuropeptiden gekend
- Hoge complexiteit van receptoren
- Hersenen organiseren zich in netwerken
Onderzoek:
Vagusstof= stof die vrijkomt bij elektrische stimulatie van nervus vagus → leidt tot verlaging van
hartslag → vrijgekomen vagusstof werd overgeplaatst naar een ander hart dat niet gestimuleerd
werd → hartslag verlaagde ook → ontdekking van stof uit nervus vagus dat kon worden
overgedragen als signaal (=eerste bevestiging van chemische synaptische transmissie)
Later: stof bleek acetylcholine te zijn=eerste neurotransmitter ooit
(neurotransmitter=signaalstof van zenuwcel tot zenuwcel)
KLASSIEKE NEUROTRANSMITTERS
Criteria voor klassieke neurotransmitters (hersenen zitten vol moleculen, chemische stof moet
aan deze criteria voldoen om klassieke neurotransmitter genoemd te worden)
vroeger werden deze criteria algemeen gebruikt, later vond men verschillende uitzonderingen
1) Neuronale oorsprong:
o Synthese in presynaptisch neuron of zijn axon uiteinde
o Hier zijn specifieke noodzakelijke enzymen die de reacties katalyseren aanwezig
(aan te kleuren met immunocytochemie/histochemie)
2) Accumulatie presynaptisch en exocytose:
o Moet worden losgelaten in voldoende hoeveelheid (exocytose)
o Typisch via vesikels die worden vrijgesteld in synaptische spleet
3) Substantie exogeen toedienen:
o Exogene toediening van substantie moet doen wat je verwacht
o (neuro)farmacologie: via exogene weg kunnen tekorten aan neurotransmitters
worden aangevuld (agonisten)
4) Neurofarmacologie: antagonisten:
o Blokkering van postsynaptische receptoren → onderdrukking van de effecten
5) Clearance:
o Specifieke mechanismen voor verwijdering van neurotransmitter uit de
synaptische spleet
, o Wanneer werk gedaan is moet signaal onmiddellijk weer worden uitgezet, anders
worden hersenen te traag
o Bv: re-uptake door neuron (=recyclage)
!bovenstaande criteria gelden dus enkel voor wat vandaag de dag de klassieke
neurotransmitters genoemd worden!
Belangrijke klassieke neurotransmitters: acetylcholine-adrenaline-noradrenaline-dopamine-
glycine-serotonine-histamine-glutamaat-GABA
Voorbeelden van uitzonderingen:
- Neuropeptides: synthese in soma ipv synaps
- ATP: ook non-vesiculaire release mechanismes
- Cannabinoiden: postsynaptische synthese (=retrograde neurotransmitters)
- NO: bindt niet op receptor
Verschillende chemische klassen binnen de klassieke neuronen:
- Acetylcholine
o Enzym choline acetyltransferase (belangrijke rol in synthese)
- Biogene amines
o Vertrekken van aminozuur (met aminogroep en carboxylgroep) en worden
omgezet naar een amine door decarboxylatie
▪ tyrosine → dopamine/noradrenaline/adrenaline (=katecholamines)
▪ tryptofaan → serotonine
▪ histidine → histamine
er bestaan ook polyamines
- aminozuren
o glutamaat: belangrijkste excitatoire neurotransmitter (naast zijn rol in
metabolisme)
o glycine: kleinste neurotransmitter
o GABA:
▪ ontstaat door decarboxylatie van glutamaat
▪ blijft aminozuur want glutamaat heeft 2 carboxylgroepen, na carboxylatie
blijft dus nog een carboxylgroep over
acetylcholine
zowel belangrijk in centraal als perifeer zenuwstelsel (perifeer:
neuromusculaire junctie en autonoom zenuwstelsel, in deze
cursus wordt enkel centraal zenuwstelsel besproken)
synthese:
AcetylCoA+choline + choline acetyltransferase → acetylcholine →
vesikels → exocytose → nicotine en muscarine receptoren →
afbraak via acetylcholinesterase
Cholinerge synapsen (gebruiken acetylcholine)
1) nucleus basalis (nb) van Meynert (rood op figuur)
o zeer belangrijk
o thv basale voorhersenen, onder stratum gelegen
o meest rostraal (richting snuit) deel van reticulair activating synstem (RAS)
, ▪RAS=netwerk van zenuwcellen die vertrekt vanuit de hersenstam en
activerend werkt op de hersenen
Het is 1 van de systemen die door narcose wordt onderdrukt
o Axonen gaan difuus naar meerdere regio’s van de neocortex + hippocampus +
amygdala
o Sommige axonen projecteren rechtstreeks naar de cortex, anderen maken een
tussenstap in de thalamus
o Deze nucleus gaat vroeg degenereren bij ziekte van Alzheimer
2) Tegmentale nuclei cholinerge neuronen (blauw op figuur)
o Ook belangrijk maar minder
o Meerdere nuclei
o Tegmentum=bedekking, middendeel van de middanhersenen, loopt doorheen de
hersenstam, thv mesencephalon bevat die 2 gebieden die naar specifieke kleur
zijn genoemd
(tectum=dak van de middenhersenen, dorsaal deel mesencephalon, posterieur
van aqueduct)
Functies van cholinerge synapsen:
- Arousal/alertheid
o Ontwaken uit slaap door arousal respons (wanneer wekker afgaat)
o Acetylcholine in de cortex maakt alert
- Aandacht (selectieve aandacht)
o Selectief richten op bepaalde zaken (beperkte
perceptuele en cognitieve middelen)
- Verhogen van sensoriële perceptie
o Hersenen in rust vertonen veel ruis, cholinerge
modulatie/activatie van de cortex → toename
van de signaal/ruis verhouding
- Beter vastleggen van informatie in geheugen
- Stimulatie van cognitie (=mentale processen om informatie te verwerken)
- REM slaap
o Corticale activatie die gepaard gaat met droomactivatie, hersenen werken nog
tijdens slaap
Formatio reticularis
= een netwerk van neuronen dat zich uitstrekt door de hersenstam
- Voert controle uit op corticale activiteit met:
o Invloed op de thalamus (beïnvloedt op zijn beurt de cortex)
o Rechtstreekse invloed op de cortex
(de thalamus is een belangrijk schakelstation/relaisstation van sensorische
informatie, alle sensoriële input passeert voor die de cortex bereikt de thalamus,
behalve de olfactorische input die ook zonder de thalamus de cortex kan
bereiken)
- Reticulair activating system RAS vormt het bovenste excitatorische deel met projecties:
o Sommige rechtstreekt naar de cerebrale cortex
o Andere met tussenstap in de thalamus
Er zijn dus ook onrechtstreekse connecties
- Inhibitorische gedeelte is betrokken bij reflexen
, - thalamus fungeert als schakelstation/poort van informatie naar de cortex, de poort is
open of dicht,
Bv: wanneer je in de nacht slaapt hoor je
niet wanneer iemand tegen je praat:
poort is dicht
- Thalamische kernen volgens functie
o Relay-kernen (bijna alle
sensorische informatie wordt
geschakeld via relay-kernen)
Acetylcholine dat wordt
vrijgesteld wanneer je wakker
bent heeft inhiberend effect op
thalamische reticulaire nucleus (dunne laag neuronen rond de thalamus die
inhiberend effect hebben op de thalamuskernen, inhibitie gebeurt via GABA) →
inhiberend effect op relay-kernen → inhibitie van inhibitie=activatie →
thalamuspoort staat dan open en sensorische info komt binnen
Tijdens slaap wordt geen ACh vrijgesteld → TRN wordt niet onderdrukt → rem op
thalamische relay-nuclei
o Reticulaire kernen (netwerkachtige kernen, goed gedefinieerd)
o Intralaminaire kernen (belangrijk bij pijnsystemen)
Sensory cortex
Thal. Ret. N.
- -
Thalami Intralaminar
c thal. nuclei
nuclei
ACh
Sensory RF
input
NEUROTRANSMITTERS
INLEIDING
Over het algemeen is er GEEN lineair verband tussen het volume van de hersenen/aantal
neuronen en de cognitieve mogelijkheden (bv olifant heeft grotere hersenen dan mens)
Binnen primaten spreekt men wel van een lineair verband
Gebruiken we maar 1/10de van onze hersenen?
➔ Er is een 1/1 ratio van neuronen vs niet-neuronale gliacellen, ook gliacellen hebben een
belangrijke functie in de werking van de hersenen
Enorme complexiteit van de hersenen:
- Miljarden neuronen/gliacellen
- Triljoenen synapsen
- Meer dan 100 neurotransmitters/neuropeptiden gekend
- Hoge complexiteit van receptoren
- Hersenen organiseren zich in netwerken
Onderzoek:
Vagusstof= stof die vrijkomt bij elektrische stimulatie van nervus vagus → leidt tot verlaging van
hartslag → vrijgekomen vagusstof werd overgeplaatst naar een ander hart dat niet gestimuleerd
werd → hartslag verlaagde ook → ontdekking van stof uit nervus vagus dat kon worden
overgedragen als signaal (=eerste bevestiging van chemische synaptische transmissie)
Later: stof bleek acetylcholine te zijn=eerste neurotransmitter ooit
(neurotransmitter=signaalstof van zenuwcel tot zenuwcel)
KLASSIEKE NEUROTRANSMITTERS
Criteria voor klassieke neurotransmitters (hersenen zitten vol moleculen, chemische stof moet
aan deze criteria voldoen om klassieke neurotransmitter genoemd te worden)
vroeger werden deze criteria algemeen gebruikt, later vond men verschillende uitzonderingen
1) Neuronale oorsprong:
o Synthese in presynaptisch neuron of zijn axon uiteinde
o Hier zijn specifieke noodzakelijke enzymen die de reacties katalyseren aanwezig
(aan te kleuren met immunocytochemie/histochemie)
2) Accumulatie presynaptisch en exocytose:
o Moet worden losgelaten in voldoende hoeveelheid (exocytose)
o Typisch via vesikels die worden vrijgesteld in synaptische spleet
3) Substantie exogeen toedienen:
o Exogene toediening van substantie moet doen wat je verwacht
o (neuro)farmacologie: via exogene weg kunnen tekorten aan neurotransmitters
worden aangevuld (agonisten)
4) Neurofarmacologie: antagonisten:
o Blokkering van postsynaptische receptoren → onderdrukking van de effecten
5) Clearance:
o Specifieke mechanismen voor verwijdering van neurotransmitter uit de
synaptische spleet
, o Wanneer werk gedaan is moet signaal onmiddellijk weer worden uitgezet, anders
worden hersenen te traag
o Bv: re-uptake door neuron (=recyclage)
!bovenstaande criteria gelden dus enkel voor wat vandaag de dag de klassieke
neurotransmitters genoemd worden!
Belangrijke klassieke neurotransmitters: acetylcholine-adrenaline-noradrenaline-dopamine-
glycine-serotonine-histamine-glutamaat-GABA
Voorbeelden van uitzonderingen:
- Neuropeptides: synthese in soma ipv synaps
- ATP: ook non-vesiculaire release mechanismes
- Cannabinoiden: postsynaptische synthese (=retrograde neurotransmitters)
- NO: bindt niet op receptor
Verschillende chemische klassen binnen de klassieke neuronen:
- Acetylcholine
o Enzym choline acetyltransferase (belangrijke rol in synthese)
- Biogene amines
o Vertrekken van aminozuur (met aminogroep en carboxylgroep) en worden
omgezet naar een amine door decarboxylatie
▪ tyrosine → dopamine/noradrenaline/adrenaline (=katecholamines)
▪ tryptofaan → serotonine
▪ histidine → histamine
er bestaan ook polyamines
- aminozuren
o glutamaat: belangrijkste excitatoire neurotransmitter (naast zijn rol in
metabolisme)
o glycine: kleinste neurotransmitter
o GABA:
▪ ontstaat door decarboxylatie van glutamaat
▪ blijft aminozuur want glutamaat heeft 2 carboxylgroepen, na carboxylatie
blijft dus nog een carboxylgroep over
acetylcholine
zowel belangrijk in centraal als perifeer zenuwstelsel (perifeer:
neuromusculaire junctie en autonoom zenuwstelsel, in deze
cursus wordt enkel centraal zenuwstelsel besproken)
synthese:
AcetylCoA+choline + choline acetyltransferase → acetylcholine →
vesikels → exocytose → nicotine en muscarine receptoren →
afbraak via acetylcholinesterase
Cholinerge synapsen (gebruiken acetylcholine)
1) nucleus basalis (nb) van Meynert (rood op figuur)
o zeer belangrijk
o thv basale voorhersenen, onder stratum gelegen
o meest rostraal (richting snuit) deel van reticulair activating synstem (RAS)
, ▪RAS=netwerk van zenuwcellen die vertrekt vanuit de hersenstam en
activerend werkt op de hersenen
Het is 1 van de systemen die door narcose wordt onderdrukt
o Axonen gaan difuus naar meerdere regio’s van de neocortex + hippocampus +
amygdala
o Sommige axonen projecteren rechtstreeks naar de cortex, anderen maken een
tussenstap in de thalamus
o Deze nucleus gaat vroeg degenereren bij ziekte van Alzheimer
2) Tegmentale nuclei cholinerge neuronen (blauw op figuur)
o Ook belangrijk maar minder
o Meerdere nuclei
o Tegmentum=bedekking, middendeel van de middanhersenen, loopt doorheen de
hersenstam, thv mesencephalon bevat die 2 gebieden die naar specifieke kleur
zijn genoemd
(tectum=dak van de middenhersenen, dorsaal deel mesencephalon, posterieur
van aqueduct)
Functies van cholinerge synapsen:
- Arousal/alertheid
o Ontwaken uit slaap door arousal respons (wanneer wekker afgaat)
o Acetylcholine in de cortex maakt alert
- Aandacht (selectieve aandacht)
o Selectief richten op bepaalde zaken (beperkte
perceptuele en cognitieve middelen)
- Verhogen van sensoriële perceptie
o Hersenen in rust vertonen veel ruis, cholinerge
modulatie/activatie van de cortex → toename
van de signaal/ruis verhouding
- Beter vastleggen van informatie in geheugen
- Stimulatie van cognitie (=mentale processen om informatie te verwerken)
- REM slaap
o Corticale activatie die gepaard gaat met droomactivatie, hersenen werken nog
tijdens slaap
Formatio reticularis
= een netwerk van neuronen dat zich uitstrekt door de hersenstam
- Voert controle uit op corticale activiteit met:
o Invloed op de thalamus (beïnvloedt op zijn beurt de cortex)
o Rechtstreekse invloed op de cortex
(de thalamus is een belangrijk schakelstation/relaisstation van sensorische
informatie, alle sensoriële input passeert voor die de cortex bereikt de thalamus,
behalve de olfactorische input die ook zonder de thalamus de cortex kan
bereiken)
- Reticulair activating system RAS vormt het bovenste excitatorische deel met projecties:
o Sommige rechtstreekt naar de cerebrale cortex
o Andere met tussenstap in de thalamus
Er zijn dus ook onrechtstreekse connecties
- Inhibitorische gedeelte is betrokken bij reflexen
, - thalamus fungeert als schakelstation/poort van informatie naar de cortex, de poort is
open of dicht,
Bv: wanneer je in de nacht slaapt hoor je
niet wanneer iemand tegen je praat:
poort is dicht
- Thalamische kernen volgens functie
o Relay-kernen (bijna alle
sensorische informatie wordt
geschakeld via relay-kernen)
Acetylcholine dat wordt
vrijgesteld wanneer je wakker
bent heeft inhiberend effect op
thalamische reticulaire nucleus (dunne laag neuronen rond de thalamus die
inhiberend effect hebben op de thalamuskernen, inhibitie gebeurt via GABA) →
inhiberend effect op relay-kernen → inhibitie van inhibitie=activatie →
thalamuspoort staat dan open en sensorische info komt binnen
Tijdens slaap wordt geen ACh vrijgesteld → TRN wordt niet onderdrukt → rem op
thalamische relay-nuclei
o Reticulaire kernen (netwerkachtige kernen, goed gedefinieerd)
o Intralaminaire kernen (belangrijk bij pijnsystemen)
Sensory cortex
Thal. Ret. N.
- -
Thalami Intralaminar
c thal. nuclei
nuclei
ACh
Sensory RF
input
