Samenvatting Neurofysiologie

H1: INLEIDING


CZS PZS
Cerebrum + cerebellum Somatisch (gemengd)
Hersenstam - Sensorisch: input CZS
Ruggenmerg - Motorisch: output CZS
Autonoom




1. Hersenen bestuderen
Cel theorie = cel is basiseenheid van levende organismen
Basiseenheid = doorlopend net (reticulum) of individuele cellen die communiceren?
 Neuron doctrine: neuron is basiseenheid
(werking hersenen door elek activiteit neuronen)
Nadeel: op veel plaatsen meten om gedrag te verklaren
Hersenwerking:
1) Intrinsieke eigenschappen neuronen
2) Schakelingen met
- Periferie = receptor epithelen
- Effectororganen
- Andere neuronen = witte stof banen
(uniek voor elk individu, connecties verfijnen bij ontwikkeling)
Nissl kleuring Celkernen
Nissl lichamen rond kern
Geen kleuring hele cel
Golgi kleuring Cellichamen, dendrieten en axonen
Wel hele cel kleuren
MAAR: niet alle neuronen gekleurd
1) Reticulum
2) Individueel = synaps loopt niet door
Connectoom = verzameling neuronale verbindingen
Gedrag beest willen begrijpen
Gezond vs stoornis
DOEL: diagnose & therapie vinden
DOEL: basisbeeld van gezonde hersenen bekomen



1

, MRI H2O diffusie in axon scannen
= zenuwbanen
Kleur -> richting diffusie

2. Glia cellen
Vroeger: lijm tussen neuronen + geen interactie
Nu: belangrijke functies in werking neuronen + wel interactie
MAAR: ongekende rol in cognitie
Astrocyten Energie metabolisme
= stoffen uit bloed halen
Regulatie synapsen
Communiceren
- Ca golven
- Optical imaging = voltage gevoelige kleurstof
Microglia (macrofagen) Immuunrespons
= geinfecteerde cellen weghalen
Oligodendrocyten Geleiding AP
Isolatie rond axon in CZS
PZS: schwann cellen
Ependymcellen Hersenvocht productie

3. Complexiteit hersenen
Structurele & functionele diversiteit Meer celtypes
Organisatie niveaus HC = geheugen
Witte stofbanen
Retinale ganglion cel = startcel
Oorzaak en gevolg moeilijk Normaal: gen -> structuur -> functie
Vb: slechtwerkend spiegelsysteem
- Oorzaak: ASS genezen door pil
- Gevolg: door slecht network

Cognitieve & gedragsaspecten verklaren door eigenschappen & verbindingen neuronen
Vb: kleur waarnemen
MAAR: link tussen werking neuronen & cognitieve capaciteit
Vb: wat was Einsteins intelligentie?

4. Onderzoekstechnieken
Resolutie (ideaal)
- Tijd: resolutie vs experimenteertijd (kort)
- Ruimte: resolutie vs overzicht (alles zien)
- Invasiviteit (laag)
Elektrofysiologie IC Patch clamp
In vitro & in vivo
Info over output (AP) & input (PSP)
Teken input bepalen (EPSP of IPSP)
Geisoleerde ionkanalen
 Aandoening door afwijking begrijpen
+ goede temporele & spatiale resolutie
- beschadiging cel => beperkt in tijd


2

,Elektrofysiologie EC Elektrode meet elek veld buiten cel
 AP en LFP
+ geen beschadiging => langdurig
+ wakker en in mens => actieve taken
+ hoge temporele & spatiale resolutie
- 1 of enkele cellen tegelijk
- sampling bias = kleine neuronen missen
Vb: aap ziet vrouw appel oprapen
- Motorneuronen actief > spiegelsysteem
- Geluid van AP
- Gem van 10 keer nemen + achtergrond aftrekken
Multi unit elektrodes Veel single units tegelijk registreren
Mens: veel neuronen van interesse
Neuropixels probe = veel contactpunten
 Snel meten
EEG en MEG Potentiaalverschil -> stroom -> elek/ magn veld
- niet van diepe gebieden
- slechte spatiale resolutie
= source localization probleem
OPL: combineren met complementaire techniek
- veel neuronen nodig voor meetbare potentiaal
=> geen info over individuele cel
+ ongevoelig voor beweging
+ niet invasief, eenvoudig & goedkoop
+ bij mens en kinderen
+ goede tijdresolutie
ECOG Elektroden onder schedel = invasief
1) Diepte-elektroden
Stimulatie (stroom insturen) + celafleidingen
2) Oppervlakte-elektroden
Epiduraal of subduraal
- beperkte tijd
Enkel bij abnormale hersenen
BMI en BCI Brain machine interfaces
Signalen uitlezen of invoeren
DOEL: medisch probleem oplossen
Patient: input werkt, output niet
Vb: doof
- Sensorische input fout
- Geluidsgolven stimuleren neuronen niet
- OPL: zelf stimuleren op juiste plaats
vb: tetraplegie
- Robotarm aansturen via hersensignalen
Vb: parkinson
- DBS = deep brain stimulation
- Signalen in hersenen sturen




3

, 5. Functionele beeldvormingstechnieken
= neuronale activiteit indirect meten
Neurometabole koppeling Neurovasculaire koppeling
Activiteit neuron -> energie metabolisme Hemodynamische respons
O2 en glucose verbruik stijgt Bloed brengt O2 en suiker
Parameters:
1) Bloedvolume stijgt
2) Flow stijgt
3) HbO2/Hb stijgt

1e neuro beeldvorming (NV) Man op weegschaal
Neurovasculair Cognitieve taken doen => weegschaal held naar hoofd
> bloed naar hersenen
= basis van fMRI
- lage spatiale resolutie
PET (NM) FDG inspuiten = radicaal + suiker = radiotracer
Neurometabool Emissie positronen -> botst op e- in weefsel
 2 fotonen
Veel fotonen = veel verbruik FDG
+ overzicht hele hersenen
- slechte spatiale en temporale resolutie
- vergelijken tussen condities nodig
- duur, on site cyclotron nodig
Isotoop met …
- Moleculen metabolisme bv: glucose verbruik
- Receptor agonisten vb: dopamine verandering
- Biomarkers vb: neerslag amyloid
fMRI Meest gebruikt
neurovasculair Meting hele hersenen
Niet invasief
Indirecte meting neuronale activiteit
- Dilatatie
- Flow stijging
- HbO2 stijging (lichte kleur)
1 voxel = 10.000 neuronen = kleinst mogelijk
 Populatie activiteit meten
Magnetisch veld > He
 He weg => veld weg
- slechte spatiale en temporele resolutie (> PET)
- sterk veld => luid, beperkte ruimte
- beweging => artefacten
- te weinig detail voor complexe aspecten
 Combinatie invasieve technieken
fUSI Zoals echo
neurovasculair Bloedvolume meten
Hoge frequentie geluid -> botst op bloed
+ hoge SNR tov fMRI
+ hoge spatiale en temporele resolutie
+ geen magn veld => bewegingsruimte
- hele hersenen moeilijk
- schedel verzwakt signaal => craniotomie

4