NEUROFYSIOLOGIE
H4: INLEIDING TOT DE NEUROFYSIOLOGIE
4.1 INTRODUCTIE
Neurofysiologie = studie van de werking en functie van het zenuwstelsel
Het ZS voelt, integreert en reageert op verschillende prikkels
Obv lichaamcontrole kan het CZS niet functioneel w opgedeeld, maar het PZS heeft 2 functionele
divisies:
sensorische / afferente divisie: zenuwen die externe informatie v sensorische receptoren aan
het CZS geven
motorische /efferente divisie: zenuwen die impulsen doorgeven vh CZS naar effectoren zoals
spieren en klieren de motorische is nog opgedeeld in somatische en autonomische systeem
o Somatische tak bestuurd bewegingen vd spieren zowel bewuste als onwillekeurige
(reflexen)
o Autonome tak bestuurd gladde- en hartspieren en klieren en regelt onbewust
fysiologische processen
De autonome tak bestaat uit de sympathische en parasympathische tak die
tegengestelde functies regelen, het enterische zenuwstelsel bestaat uit een
netwerk v neuronen dat de beweging en afscheiding vh maagdarmkanaal regelt
4.2 ONTWIKKELING VH ZENUWSTELSEL
4.2.1 VAN NEURALE BUIS TOT CENTRAAL ZENUWSTELSEL
CZS ontstaat tijdens embryonale ontwikkeling uit neurale plaat, die uitgroeit
tot neurale buis
Neurale buis heeft aan beide kanten opening die sluiten op 23ste – 26ste dag van
zwangerschap
Na afsluiting anterieure opening: vormt de holte het primitieve
brein, bestaande uit 3 ruimtes/ventrikels (= voor-midden-achter
hersenen) + hersenschors die subcorticale en hersenstamstructuren
omhult wordt gevormd
Het achterste deel vd neurale buis differentieert in herhaalde segmenten die het
ruggenmerg vormen
Wanneer de openingen niet goed sluiten, ontstaan neurale defecten zoals
Anencefalie: afwezigheid v groot deel v hersenen en schedel (wanneer voorste deel v buis niet
correct toe gaat)
spina bifida: open rug, uitblijven van enkele wervels (wanneer achterste deel v buis niet
correct toe gaat)
spina bifida
* Het niet toegroeien vh distale deel vd neurale buis
* Kan voor veel problemen zorgen: Motorische problemen afh vh letselniveau,
continentieproblemen, …
* We gaan een uitstulpsel krijgen op de rug (heel problematisch voor kindjes), maar we weten
momenteel dat 50-70% v die ruggetjes gevormd w door een vitamine D deficiëntie / foliumzuur
deficiëntie. Daarom gaan we aanraden om vanaf dat je wilt zwanger w om foliumzuur
supplementen te nemen en zeker die eerste 8 – 12 weken om het kind te gaan beschermen
1
, tegen aangeboren afwijkingen aan hersenen en het ruggenmerg (foliumzuur zit ook in
bladgroenten of groene groenten)
4.2.2 NEUROGENESE, NEURALE PROLIFERATIE EN MIGRATIE VAN CORTICALE CELLEN
Neurale proliferatie = eerste stap in de aanmaak van nieuwe neuronen => neurogenese
proces gebeurt tss 5e week en 5e maand vd zwangerschap
vindt plaats in de wand vd neurale buis
Neuronen: ontstaan uit laag precursorcellen in proliferatieve zones naast de ventrikels vd zich
ontwikkelende hersenen
Corticale neuronen komen uit de subventriculaire zone
Neuronen van andere hersengebieden komen uit de ventriculaire zone
Precursorcellen: ongedifferentieerde cellen die ontstaan door celdeling en differentiatie
Tijdens eerste 5 tot 6 weken vd zwangerschap: cellen delen zich symmetrisch in de subventriculaire
zone
Zorgt voor een exponentiële toename v precursorcellen
Na zes weken begint de asymmetrische celdeling
Bij elke celdeling migreert één cel naar een andere laag, terwijl de andere in de subventriculaire zone
blijft om zich verder te delen
De migrerende cellen: bewegen zich langs radiale gliacellen van de subventriculaire zone
naar het oppervlak van de zich ontwikkelende cortex
Later in de zwangerschap neemt het aantal migrerende cellen toe hierdoor ontstaat een
laminaire (gelaagde) cortex uit de migrerende cellen
Het type neuron dat uit de (identieke) precursorcellen ontstaat, wordt bepaald door de timing vd
neurogenese
Experimentele manipulaties tonen aan dat het gedifferentieerde celtype niet vastligt in de
genetische ‘code’ v elk neuron
Neuronen die niet migreren (door blootstelling aan hoogenergetische röntgenstralen)
ontwikkelen toch celtypen en connectiviteitspatronen die passen bij hun ontwikkelingsstadium
Deze neuronen kunnen in de ventriculaire zone blijven, maar vormen verbindingen alsof ze wel
naar hun normale corticale laag waren gemigreerd
De tijdlijn v corticale neurogenese verschilt tss de verschillende lagen vd cortex, elke
cel die migreert heeft andere differentiatie
Kan hersenontwikkeling bij foetussen beïnvloeden tijdens de zwangerschap
Bv: foetaal alcoholsyndroom = alcoholmisbruik tijdens zwangerschap
o Leidt tot een verstoorde cortex veroorzaakt cognitieve, emotionele en fysieke
beperkingen
o Vertraagde groei: o.a. lager geboortegewicht, kleine hoofdomtrek.
o Gezichtsafwijkingen: o.a. afgeplat gezicht, lage oren, kleine kin.
o Neurologische afwijkingen: bijvoorbeeld slechte spiercoördinatie, hyperactiviteit of
autistisch gedrag.
2
, 1.2.3 DE VERDERE GROEI VH CZS
Bijna alle neuronen worden prenataal gevormd tijdens het 2 trimester vd zwangerschap.
Axonale myelinisatie gaat postnataal verder, bijvoorbeeld in de frontale kwab tot ongeveer 20–
25 jaar.
De pasgeborene heeft al het volledige patroon van grove en cellulaire neurale anatomische
kenmerken + goed ontwikkelde cortex + omvat de corticale lagen en gebieden die ook bij
volwassenen aanwezig zijn
De hersenen verviervoudigen in omvang tussen geboorte en
volwassenheid.
Groei komt niet door een toename vh aantal neuronen
Groot deel vd groei is gevolg v synaptogenese (vorming v
synapsen) + groei v dendrieten
De postnatale toename vh hersenvolume komt ook door de
proliferatie van gliacellen
Eerste synapsen vormen zich vóór week 27 vd zwangerschap Synapsvorming bereikt een piek
tijdens de eerste 15 levensmaanden
Synaptogenese: begint eerder in de diepere corticale lagen en later in de oppervlakkige lagen
=> overeenkomstig het patroon van neurogenese.
Tegelijk met synaptogenese vergroten neuronen hun dendrieten, breiden ze hun axonen uit en
ondergaan ze myelinisatie
Na de synaptogenese volgt een eliminatie van synapsen die meer dan tien jaar duurt
Synaps-eliminatie stemt de neurale connectiviteit nauwkeurig af
Hierbij w overtollige, ongebruikte of niet-functionele verbindingen tussen neuronen verwijderd
Neurotrophines (zie verder hoofdstuk in de cursus) :
- Promoten neuronale groei en overleving
- Begeleiden axonen
- Stimuleren synaptogenese
4.2.4 NEUROGENESE IN DE VOLWASSEN MENS
Tot ± 20 jaar geleden dacht men dat het volwassen brein geen nieuwe neuronen meer aanmaakt
Recente studies met moderne neuro-anatomische technieken hebben dit idee weerlegd
Onderzoek toont aan dat er bij volwassenen wel neurogenese plaatsvindt in ten minste twee
hersengebieden: de hippocampus en de bulbus olfactorius
Neurogenese wel mogelijk in volwassen hersenen in de …
- Hippocampus rol in leren en geheugen levenslang leren!
o Stamcellen in dendate gyrus (deel van hippocampus) produceren nieuwe neuronen in
volwassenen neuronen migreren naar gebieden in hippocampus waar soortgelijke
neuronen al functioneren
o Aantal nieuwgevormde neuronen correleert positief met leren of verrijkte ervaringen
o Aantal nieuwgevormde neuronen correleert negatief met stress
o Nieuwe neuronen worden geïntegreerd in functionele netwerken van neuronen en nemen
deel aan gedrag en cognitieve functies op dezelfde manier als embryonale neuronen dat
doen
- Bulbus olfactorius
Experiment erikson: proef met kankerpatiënten: er vind effectief neurogenese plaats in hersenen bij
mensen geeft breed scala aan mogelijkheden voor toekomst: zie video vanaf minuut 21 voor uitleg
over experiment en resultaten + zie dia 19!!!!!!!!!
3
, Manier om hersenen aan te zetten tot neurogenese is fysieke activiteit en in te zetten op verrijkte
omgevingen
4.3 DE OPDELING VH ZENUWSTELSEL
Na volledige ontwikkeling kan het zenuwstelsel anatomisch w opgedeeld in 2 hoofdonderdelen: CZS en
PZS
Het centraal zenuwstelsel (CZS) omvat de hersenen en het ruggenmerg
Het perifeer zenuwstelsel (PZS) verbindt het centrale zenuwstelsel met de verschillende
lichaamssystemen
Het zenuwstelsel kan verder worden onderverdeeld in het somatisch en het autonoom zenuwstelsel.
Het somatisch zenuwstelsel = cerebrospinaal ZS of het willekeurige ZS
o Bestaat uit het CZS en een somatisch deel vd PZS (zenuwen van hoofd, romp en
ledematen)
o Ontvangt sensorische informatie en stuurt skeletspieren bewust aan
Het autonoom zenuwstelsel (= onwillekeurige of viscerale ZS) omvat het (ortho)sympathische
en het parasympathische zenuwstelsel
o Regelt onbewuste lichaamsfuncties zoals glad spierweefsel, hart, spijsvertering en
klieren
o Het (ortho)sympathische en parasympathische systeem werken vaak antagonistisch.
Bv (van somatisch ZS): We zien een glas water geeft input aan onze hersenen hersenen gaan dan
spieren aansturen om effectief het glas water naar onze mond
toe te brengen
Bestaat uit Orthosympatische ZS (blauw) en parasympathisch
ZS (rood)
Deze 2 maken ons lichaam klaar voor fight of flight reactie
Vechtreactie (sympathisch ZS): lichaam maakt zich klaar
voor actie; bijnieren geven adrenaline af → bloed gaat van
spijsvertering naar spieren, hartslag en ademhaling stijgen,
meer zweten om af te koelen.
Vlucht-/rustreactie (parasympathisch ZS): lichaam komt tot rust; hartslag daalt, ademhaling
vertraagt, bloed gaat terug naar spijsvertering.
De hersenen:
- Wegen gemiddeld 2% van ons lichaamsgewicht
- Verbruiken 20% zuurstof
- Verbruiken 20-25% van ons rustmetabolisme (glucose)
- Heeft 160.000 km aan bloedvaten
- Heeft 100 biljoen neuronen en cellen
- Kan slechts 4-6 minuten zonder zuurstof overleven
- … Is een heel complex systeem
Hersenen voelen, integreren en reageren op prikkels:
- Sensatie = via receptoren ontvangen ze prikkels uit omgeving die ze doorsturen naar CZS
- Integratie = verwerken en interpreteren sensorische informatie en maken beslissing om juiste
actie te genereren
- Motorische output = sturen signalen van CZS naar spieren en klieren.
4
H4: INLEIDING TOT DE NEUROFYSIOLOGIE
4.1 INTRODUCTIE
Neurofysiologie = studie van de werking en functie van het zenuwstelsel
Het ZS voelt, integreert en reageert op verschillende prikkels
Obv lichaamcontrole kan het CZS niet functioneel w opgedeeld, maar het PZS heeft 2 functionele
divisies:
sensorische / afferente divisie: zenuwen die externe informatie v sensorische receptoren aan
het CZS geven
motorische /efferente divisie: zenuwen die impulsen doorgeven vh CZS naar effectoren zoals
spieren en klieren de motorische is nog opgedeeld in somatische en autonomische systeem
o Somatische tak bestuurd bewegingen vd spieren zowel bewuste als onwillekeurige
(reflexen)
o Autonome tak bestuurd gladde- en hartspieren en klieren en regelt onbewust
fysiologische processen
De autonome tak bestaat uit de sympathische en parasympathische tak die
tegengestelde functies regelen, het enterische zenuwstelsel bestaat uit een
netwerk v neuronen dat de beweging en afscheiding vh maagdarmkanaal regelt
4.2 ONTWIKKELING VH ZENUWSTELSEL
4.2.1 VAN NEURALE BUIS TOT CENTRAAL ZENUWSTELSEL
CZS ontstaat tijdens embryonale ontwikkeling uit neurale plaat, die uitgroeit
tot neurale buis
Neurale buis heeft aan beide kanten opening die sluiten op 23ste – 26ste dag van
zwangerschap
Na afsluiting anterieure opening: vormt de holte het primitieve
brein, bestaande uit 3 ruimtes/ventrikels (= voor-midden-achter
hersenen) + hersenschors die subcorticale en hersenstamstructuren
omhult wordt gevormd
Het achterste deel vd neurale buis differentieert in herhaalde segmenten die het
ruggenmerg vormen
Wanneer de openingen niet goed sluiten, ontstaan neurale defecten zoals
Anencefalie: afwezigheid v groot deel v hersenen en schedel (wanneer voorste deel v buis niet
correct toe gaat)
spina bifida: open rug, uitblijven van enkele wervels (wanneer achterste deel v buis niet
correct toe gaat)
spina bifida
* Het niet toegroeien vh distale deel vd neurale buis
* Kan voor veel problemen zorgen: Motorische problemen afh vh letselniveau,
continentieproblemen, …
* We gaan een uitstulpsel krijgen op de rug (heel problematisch voor kindjes), maar we weten
momenteel dat 50-70% v die ruggetjes gevormd w door een vitamine D deficiëntie / foliumzuur
deficiëntie. Daarom gaan we aanraden om vanaf dat je wilt zwanger w om foliumzuur
supplementen te nemen en zeker die eerste 8 – 12 weken om het kind te gaan beschermen
1
, tegen aangeboren afwijkingen aan hersenen en het ruggenmerg (foliumzuur zit ook in
bladgroenten of groene groenten)
4.2.2 NEUROGENESE, NEURALE PROLIFERATIE EN MIGRATIE VAN CORTICALE CELLEN
Neurale proliferatie = eerste stap in de aanmaak van nieuwe neuronen => neurogenese
proces gebeurt tss 5e week en 5e maand vd zwangerschap
vindt plaats in de wand vd neurale buis
Neuronen: ontstaan uit laag precursorcellen in proliferatieve zones naast de ventrikels vd zich
ontwikkelende hersenen
Corticale neuronen komen uit de subventriculaire zone
Neuronen van andere hersengebieden komen uit de ventriculaire zone
Precursorcellen: ongedifferentieerde cellen die ontstaan door celdeling en differentiatie
Tijdens eerste 5 tot 6 weken vd zwangerschap: cellen delen zich symmetrisch in de subventriculaire
zone
Zorgt voor een exponentiële toename v precursorcellen
Na zes weken begint de asymmetrische celdeling
Bij elke celdeling migreert één cel naar een andere laag, terwijl de andere in de subventriculaire zone
blijft om zich verder te delen
De migrerende cellen: bewegen zich langs radiale gliacellen van de subventriculaire zone
naar het oppervlak van de zich ontwikkelende cortex
Later in de zwangerschap neemt het aantal migrerende cellen toe hierdoor ontstaat een
laminaire (gelaagde) cortex uit de migrerende cellen
Het type neuron dat uit de (identieke) precursorcellen ontstaat, wordt bepaald door de timing vd
neurogenese
Experimentele manipulaties tonen aan dat het gedifferentieerde celtype niet vastligt in de
genetische ‘code’ v elk neuron
Neuronen die niet migreren (door blootstelling aan hoogenergetische röntgenstralen)
ontwikkelen toch celtypen en connectiviteitspatronen die passen bij hun ontwikkelingsstadium
Deze neuronen kunnen in de ventriculaire zone blijven, maar vormen verbindingen alsof ze wel
naar hun normale corticale laag waren gemigreerd
De tijdlijn v corticale neurogenese verschilt tss de verschillende lagen vd cortex, elke
cel die migreert heeft andere differentiatie
Kan hersenontwikkeling bij foetussen beïnvloeden tijdens de zwangerschap
Bv: foetaal alcoholsyndroom = alcoholmisbruik tijdens zwangerschap
o Leidt tot een verstoorde cortex veroorzaakt cognitieve, emotionele en fysieke
beperkingen
o Vertraagde groei: o.a. lager geboortegewicht, kleine hoofdomtrek.
o Gezichtsafwijkingen: o.a. afgeplat gezicht, lage oren, kleine kin.
o Neurologische afwijkingen: bijvoorbeeld slechte spiercoördinatie, hyperactiviteit of
autistisch gedrag.
2
, 1.2.3 DE VERDERE GROEI VH CZS
Bijna alle neuronen worden prenataal gevormd tijdens het 2 trimester vd zwangerschap.
Axonale myelinisatie gaat postnataal verder, bijvoorbeeld in de frontale kwab tot ongeveer 20–
25 jaar.
De pasgeborene heeft al het volledige patroon van grove en cellulaire neurale anatomische
kenmerken + goed ontwikkelde cortex + omvat de corticale lagen en gebieden die ook bij
volwassenen aanwezig zijn
De hersenen verviervoudigen in omvang tussen geboorte en
volwassenheid.
Groei komt niet door een toename vh aantal neuronen
Groot deel vd groei is gevolg v synaptogenese (vorming v
synapsen) + groei v dendrieten
De postnatale toename vh hersenvolume komt ook door de
proliferatie van gliacellen
Eerste synapsen vormen zich vóór week 27 vd zwangerschap Synapsvorming bereikt een piek
tijdens de eerste 15 levensmaanden
Synaptogenese: begint eerder in de diepere corticale lagen en later in de oppervlakkige lagen
=> overeenkomstig het patroon van neurogenese.
Tegelijk met synaptogenese vergroten neuronen hun dendrieten, breiden ze hun axonen uit en
ondergaan ze myelinisatie
Na de synaptogenese volgt een eliminatie van synapsen die meer dan tien jaar duurt
Synaps-eliminatie stemt de neurale connectiviteit nauwkeurig af
Hierbij w overtollige, ongebruikte of niet-functionele verbindingen tussen neuronen verwijderd
Neurotrophines (zie verder hoofdstuk in de cursus) :
- Promoten neuronale groei en overleving
- Begeleiden axonen
- Stimuleren synaptogenese
4.2.4 NEUROGENESE IN DE VOLWASSEN MENS
Tot ± 20 jaar geleden dacht men dat het volwassen brein geen nieuwe neuronen meer aanmaakt
Recente studies met moderne neuro-anatomische technieken hebben dit idee weerlegd
Onderzoek toont aan dat er bij volwassenen wel neurogenese plaatsvindt in ten minste twee
hersengebieden: de hippocampus en de bulbus olfactorius
Neurogenese wel mogelijk in volwassen hersenen in de …
- Hippocampus rol in leren en geheugen levenslang leren!
o Stamcellen in dendate gyrus (deel van hippocampus) produceren nieuwe neuronen in
volwassenen neuronen migreren naar gebieden in hippocampus waar soortgelijke
neuronen al functioneren
o Aantal nieuwgevormde neuronen correleert positief met leren of verrijkte ervaringen
o Aantal nieuwgevormde neuronen correleert negatief met stress
o Nieuwe neuronen worden geïntegreerd in functionele netwerken van neuronen en nemen
deel aan gedrag en cognitieve functies op dezelfde manier als embryonale neuronen dat
doen
- Bulbus olfactorius
Experiment erikson: proef met kankerpatiënten: er vind effectief neurogenese plaats in hersenen bij
mensen geeft breed scala aan mogelijkheden voor toekomst: zie video vanaf minuut 21 voor uitleg
over experiment en resultaten + zie dia 19!!!!!!!!!
3
, Manier om hersenen aan te zetten tot neurogenese is fysieke activiteit en in te zetten op verrijkte
omgevingen
4.3 DE OPDELING VH ZENUWSTELSEL
Na volledige ontwikkeling kan het zenuwstelsel anatomisch w opgedeeld in 2 hoofdonderdelen: CZS en
PZS
Het centraal zenuwstelsel (CZS) omvat de hersenen en het ruggenmerg
Het perifeer zenuwstelsel (PZS) verbindt het centrale zenuwstelsel met de verschillende
lichaamssystemen
Het zenuwstelsel kan verder worden onderverdeeld in het somatisch en het autonoom zenuwstelsel.
Het somatisch zenuwstelsel = cerebrospinaal ZS of het willekeurige ZS
o Bestaat uit het CZS en een somatisch deel vd PZS (zenuwen van hoofd, romp en
ledematen)
o Ontvangt sensorische informatie en stuurt skeletspieren bewust aan
Het autonoom zenuwstelsel (= onwillekeurige of viscerale ZS) omvat het (ortho)sympathische
en het parasympathische zenuwstelsel
o Regelt onbewuste lichaamsfuncties zoals glad spierweefsel, hart, spijsvertering en
klieren
o Het (ortho)sympathische en parasympathische systeem werken vaak antagonistisch.
Bv (van somatisch ZS): We zien een glas water geeft input aan onze hersenen hersenen gaan dan
spieren aansturen om effectief het glas water naar onze mond
toe te brengen
Bestaat uit Orthosympatische ZS (blauw) en parasympathisch
ZS (rood)
Deze 2 maken ons lichaam klaar voor fight of flight reactie
Vechtreactie (sympathisch ZS): lichaam maakt zich klaar
voor actie; bijnieren geven adrenaline af → bloed gaat van
spijsvertering naar spieren, hartslag en ademhaling stijgen,
meer zweten om af te koelen.
Vlucht-/rustreactie (parasympathisch ZS): lichaam komt tot rust; hartslag daalt, ademhaling
vertraagt, bloed gaat terug naar spijsvertering.
De hersenen:
- Wegen gemiddeld 2% van ons lichaamsgewicht
- Verbruiken 20% zuurstof
- Verbruiken 20-25% van ons rustmetabolisme (glucose)
- Heeft 160.000 km aan bloedvaten
- Heeft 100 biljoen neuronen en cellen
- Kan slechts 4-6 minuten zonder zuurstof overleven
- … Is een heel complex systeem
Hersenen voelen, integreren en reageren op prikkels:
- Sensatie = via receptoren ontvangen ze prikkels uit omgeving die ze doorsturen naar CZS
- Integratie = verwerken en interpreteren sensorische informatie en maken beslissing om juiste
actie te genereren
- Motorische output = sturen signalen van CZS naar spieren en klieren.
4
