BIOLOGISCHE GRONDSLAGEN:
COGNITIE
NEUROANATOMIE
Een van de bekendste onderzoeken naar de anatomie van de hersenen is het onderzoek
van de hersenen van Einstein. In 1999 vond Witelson twee prominente eigenschappen
die sterk verschilden van de hersenen van anderen:
De sylvische fissuur.
Deze spleet die de temporaal kwab scheidt van pariëtale kwab was anatomisch
bijzonder gestructureerd. Einsteins hersenen vertoonde aan de zijkant een
vreemde samenloop van de sylvische fissuur met de centrale sulcus. De meeste
hersenen hebben een sylvische fissuur die eindigt in een gebied achter de
sylvische fissuur omringd door de supramaginale gyrus lijkt te eindigen.
De inferieure pariëtale kwab.
Einsteins inferieure pariëtale kwab was 15% breder dan bij de andere onderzochte
hersenen.
Een belangrijk principe in de biologie is het principe dat de vorm is afgeleid van de
functie. Hersenonderzoek heeft zich door de tijd heen dan ook beziggehouden met het
onderzoeken van de organisatie, de vorm, van het zenuwstelsel om op deze wijze de
functie te achterhalen.
Twee bekende neuroanatomisten waren Cajal uit Spanje en Golgi uit Italië. Zij
gebruikten neuroanatomische informatie op celniveau om verschillende
informatieverwerkingstheorieën te beargumenteren.
Voor de hedendaagse neurowetenschap is nog steeds de belangrijkste uitdaging om te
begrijpen hoe de vorm van het centraal zenuwstelsel zijn tienduizenden functies
ondersteund.
Neuroanatomie is de studie van de opbouw van het zenuwstelsel. Het identificeert alle
onderdelen en beschrijft hoe deze samenhangen. Er zijn twee niveaus:
• Grove neuranatomie.
Men focust zich op algemene structuren en zichtbare verbindingen.
• Fijne neuroanatomie.
Men focust zich op het beschrijven van de organisatie van neuronen en zijn
verbindingen en de subcel structuur op microscopisch niveau.
1
,GROVE ONTLEDING.
De hersenen worden goed beschermd door de schedel en het harde hersenvlies, ook
wel dura mater genoemd. Wanneer men de schedel en het harde hersenvlies verwijderd
zijn er een aantal structuren waar te nemen met het blote oog:
• Gyri.
De windingen of verhogingen in de sterk gevouwen hersenschors.
• Sulci.
De ondiepe groeven in de sterk gevouwen hersenschors, liggende tussen de gyri.
• Fissuren.
De diepe groeven in de sterk gevouwen hersenschors, liggende tussen de gyri.
• Hersenstam.
Het smaller worden van de hersenstam.
• Cerebrale cortex.
Gedetailleerde vouwen van de cerebrale cortex.
• Witte massa.
Door vettige myelinesubstantie omgeven axonen.
• Grijze massa.
De cellichamen van neuronen en gliacellen.
FIJNE ONTLEDING.
Histologie is de studie van weefselstructuur waarbij men met behulp van microscopen
verbindingspatronen in het zenuwstelsel probeert te identificeren. Dit wordt bemoeilijkt
omdat het niet om een serieel systeem gaat, een enkel neuron kan info krijgen van of
geven aan heel veel andere neuronen.
Bij benoeming van de verbindingen duidt het eerste gedeelte van de naam op de
bron, het tweede gedeelte is het doel. Een voorbeeld hiervan is thalamocorticaal en
corticothalamisch. Bij de eerste verbinding is de thalamus de bron en de cortex het
doel, bij de tweede verbinding is dit andersom.
Ook bij de hersenen geldt de anatomische indeling van de ligging:
• Anterieur of rostraal.
Naar de voorkant gelegen.
• Superieur of dorsaal.
Naar de bovenkant gelegen.
• Posterieur of caudaal.
Naar de achterkant gelegen.
• Inferieur of ventraal.
Naar de onderkant gelegen.
De neuroanatomie is gegroeid dankzij twee verschillende onderzoeksmethoden:
2
, • Stains.
Er wordt gebruik gemaakt van verschillende soorten chemicaliën die selectief
geabsorbeerd worden door specifieke neurale elementen.
• Tract tracing.
Door het volgen van de bundels axonen kunnen verbindingen tussen neuronen of
zenuwgebieden worden vastgesteld.
ANATOMIE VAN HET ZENUWSTELSEL
Het zenuwstelsel bestaan uit:
• Centraal zenuwstelsel.
Bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. Vormt het commandocentrum.
• Perifeer zenuwstelsel.
Zenuwen verbonden met spieren en organen. Vormt alles buiten het centraal
zenuwstelsel.
• Somatisch zenuwstelsel.
Activeert skeletspieren.
• Autonoom zenuwstelsel.
Gericht op de organen met het oog op levensonderhoudende functies.
Sympathisch zenuwstelsel.
Activeert het lichaam en leidt tot energieverbruik.
Parasympathisch zenuwstelsel.
Deactiveert het lichaam en leidt tot energieherstel.
CEREBRALE CORTEX
De hersenschors, ofwel cerebrale cortex, is het gebied in de hersenen waar informatie uit
de rest van het lichaam ontvangen, geanalyseerd en geïnterpreteerd wordt. Vervolgens
wordt deze geïnterpreteerde informatie in de hersenschors weer omgezet in gedachten
en concrete aansturingen van het lichaam.
De cortex is de buitenste laag van de grote hersenen heeft twee symmetrische
hemisferen die bestaan uit verschillende “vellen” van gelaagde neuronen.
De cerebrale cortex maakt onderdeel uit van de voorhersenen, ook wel prosencephalon
genoemd. De voorhersenen bestaan uit de:
Cerebrale cortex
De hersenschors.
Basale ganglia.
De massa grijs hersenweefsel.
Diencephalon.
De middenhersenen.
3
,In de cerebrale cortex zijn gyri, sulci en fissuren te onderscheiden. Dankzij de vouwen
van de menselijke cortex kan er een grotere corticale oppervlakte in de schedel passen.
Het totale oppervlak van de menselijke cerebrale cortex is 2200 tot 2400cm2, hiervan
bevindt tweederde zich in de sulci.
Een ander voordeel van de sulci is dat neuronen dichter bij elkaar worden gebracht
waardoor de prikkeloverdracht sneller is. De dikte van de cerebrale cortex varieert van
1,5 tot 4,5 mm en is gemiddeld 3 mm.
De cerebrale cortex bestaat uit:
Cellichamen van neuronen, hun dentrieten en sommige van hun axonen;
Axonen en axon-einden van neuronen vanuit andere hersenregionen;
Bloedvaten.
De cerebrale cortex kan op verschillende manieren worden onderverdeeld:
Anatomische subdivisies.
Indeling naar anatomisch scheidbare delen.
Cytoarchitectonics
Indeling naar de organisatie en opvouw van celtypen, cel architectuur.
Functionele indeling.
Indeling naar de functionaliteit van de diverse gebieden.
ANATOMISCHE SUBDIVISIES.
Het oppervlak van de hemisferen kan worden onderverdeeld in vier lobben:
Frontale lob.
Plannen en controleren van gedrag en spraak.
Temporale lob.
Frontale en pariëtale lob worden van temporale lob gescheiden door sylvische
fissuur. Functie is het herkennen voorwerpen, geluiden, geheugen, taal.
Pariëtale lob.
Frontale en pariëtale lob worden gescheiden door de centrale sulcus. Functie is
het integreren en lokaliseren van informatie.
Occipitale lob.
Pariëtale en temporale lob worden gescheiden van de occipitale lob door de
pariëto-occipitale sulcus en de preoccupitale inkeping. Functie is het zicht.
De namen van de regionen zijn te herleiden naar de botten waar zij onder liggen.
De linker- en rechterhemisfeer worden gescheiden door de longitudinale fissuur die
van voor naar achter van de hersenen loopt. Verbinding tussen de hemisferen wordt tot
stand gebracht door corticale neuronen die door het corpus callosum lopen. Het corpus
4
,callosum is de grootste witte verbinding in het zenuwstelsel en wordt ook wel
commisuur genoemd.
CYTOARCHITECTONICS .
Celarchitectuur bestaat uit onderzoek naar de prestatie van weefselanalyses van het
weefsel van verschillende regionen van de cerebrale cortex. Doel is het vaststellen van
de diverse hersenregionen. Dit werk begon in het begin van de 20e eeuw door
Brodmann.
Brodmann maakte onderscheid tussen 52 regionen in de cerebrale cortex. Zijn systeem
is niet systematisch georganiseerd, maar refereert aan de volgorde van ontdekking van
de gebieden.
In de toekomst zal gebruik worden gemaakt van een combinatie van een functionele
organisatie met deze indeling omdat we pas aan het begin staan van de ontdekking van
alle functionele gebieden.
De cerebrale cortex kan worden beschreven volgens het algemeen patroon van lagen. Er
kunnen drie verschillende typen worden onderscheiden:
Neocortex.
Bestaat uit primaire sensorische en motorische cortex en associatiecortex
gebieden. Bestaat uit 6 lagen met een hoge mate van specialisatie door de
opbouw van neuronen.
Mesocortex.
De paralimbische regio, inclusief de cingulate gyrus, parahippocampal gyrus,
insular gyrus en de orbitofrontale cortex. Mesocortex ligt tussen de neocortex en
allocortex en heeft zes lagen.
Allocortex.
Bestaat uit de hippocampal complex en primaire olfactory cortex. Heeft vier lagen
van neuronen.
90% van de cortex bestaat uit de neocortex.
VENTRIKELS VAN DE HERSENEN.
Ventrikels zijn de met vloeistof gevulde kamers in de hersenen. Deze cerebrale vloeistof
zorgt dat de hersenen in de schedel drijven wat druk voorkomt en demping geeft. Het
cerebrale vloeistof bevat proteïne, glucose, ijzers zoals pottasium, sodium en chloride.
FRONTALE LOB
De frontale lob speelt een belangrijke rol bij het plannen en uitvoeren van bewegingen.
De frontale lob heeft twee subdivisies:
5
, De motorische cortex.
Begint in de centrale sulcus en bevat veel van de precentrale gyrus. De
motorische corticale gebieden bevatten motorneuronen waarvan de axonen reiken
tot de ruggengraat en hersenstam en synapsen op motorneuronen in de
ruggengraat.
De prefrontale cortex.
De prefrontale cortex speelt een rol in meer complexe taken van de planning en
uitvoering van bewegingen, taken die integratie van informatie gedurende de tijd
vergen.
De prefrontale cortex kent vier hoofdgebieden:
o De dorsolaterale prefrontale cortex.
o Orbitofrontale cortex.
o De anterior cingulate.
o Medial prefrontale cortex.
PARIËTALE LOB
De somatosensorische cortex bevindt zich achter de motorische cortex en aan de
achterste kant van de centrale sulcus en bevat de postcentrale gyrus en omliggende
gebieden.
De primaire somatosensorische cortex ontvangt prikkels van armen benen en romp.
De secundaire somatosensorische cortex ontvangt prikkels van het aangezicht.
Somatosensorische informatie die in de thalamus komt en vandaar naar de primaire
somatosensorische cortex gaat reist via 2 systemen:
Het anterolateraal systeem.
Pijn en temperatuur.
Wervelkolom medial lemniscal system
Aanraken, evenwicht en beweging.
Deze 2 verschillende soorten somatosensorische systemen nemen verschillende wegen
door de ruggengraat, hersenstam en middenhersenen op hun reis naar de thalamus en
de cortex.
Penfield onderzocht mensen die een hersenoperatie ondergingen door tijdens de
operatie bepaalde gebieden elektrisch te stimuleren. Hij maakte een kaart die aangaf
welke lichaamsdelen reageren bij aanraking van de motorische en somatosensorische
cortex. Deze projectie van verschillende delen van het lichaam naar de primaire
somatosensorische cortex, of primaire motorische cortex, wordt ook wel homunculus
genoemd. De primaire somatosensorische cortex kent, evenals de primaire motorische
cortex, een somatotope organisatie.
6
,Latere studies van Menon met gebruik van fMRI lijken er echter op te wijzen dat de
gebieden anders liggen dan bij Penfield.
OCCIPITALE LOB
De primaire visuele cortex, ook wel striate cortex, ontvangt visuele informatie van de
laterale geniculate kern van de thalamus. Het grootste gedeelte van de primaire visuele
cortex is verborgen tussen de twee hemisferen, de cortex hier heeft 6 lagen.
Visuele informatie van de buitenwereld wordt verwerkt door verschillende lagen in de
retina en doorgestuurd door de optische zenuw naar de laterale geniculate kern van de
thalamus en dan naar de primaire visuele cortex. Dit wordt het retinogeniculostriate
pad of het primaire visuele pad genoemd.
Er is ook een secundair visuele pad van de retina naar subcorticale gebieden als de
superieure colliculus van de middenhersenen. Dit secundaire pad dient voor bijvoorbeeld
visuomotorische functies als oogbewegingen.
De striate cortex wordt omgeven door de extrastriate visuele cortex, bij Brodmann's
indeling de gebieden BA18 en BA19.
TEMPORALE LOB
De auditieve cortex ligt in het bovenste, superieure, gedeelte van de temporale lob en
ligt begraven in de sylvische fissuur.
Projectie slakkenhuis gaat via subcorticale schakelingen naar de mediale geniculate kern
van de thalamus en dan naar de supratemporale cortex in een gebied bekend als
heschl’s gyri. Dit is de primaire auditieve cortex, de auditieve associatiecortex ligt
posterieur hiervan.
Het gebied dat de auditieve cortex omringt helpt in de perceptie van auditieve input.
Stimulatie van dit gebied leidt tot geluidssensatie bij mensen.
ASSOCIATIEVE CORTEX
Het gedeelte van de cortex dat niet sensorisch of motorisch is wordt de associatieve
cortex genoemd. Door interactie met sensorische of motorische gebieden van de cortex
zijn hogere mentale processen het domein van de associatieve corticale gebieden.
Gebieden van de visuele associatiecortex in de pariëtale lob en temporale lob zijn
belangrijk voor een juiste perceptie van de visuele wereld. Dit gebied wordt geactiveerd
als we een visuele herinnering oproepen, zelf bij afwezigheid van een visuele stimulus.
7
, De associatiegedeelten van de pariëtale temporale occipitale gebieden hebben in de twee
verschillende hemisferen een andere prominente rol:
In de linker hemisfeer.
De associatiegedeelten van de pariëtale temporale occipitale gebieden hebben
hier een prominente rol in het proces van taalverwerking.
In de rechter hemisfeer.
De associatiegedeelten van de pariëtale temporale occipitale gebieden hebben
hier een prominente rol in het proces van aandachtsoriëntatie.
LIMBISCH SYSTEEM
Het limbisch systeem bestaat uit:
Cingulate Gyrus.
Hypothalamus.
Anterieure thalamische kernen.
Hippocampus.
Deze verschillende structuren vormen een grens rond de hersenstam. In de jaren 30 van
de 20e eeuw suggereerde Papez als eerste dat het limbisch systeem verantwoordelijke
was voor emotioneel gedrag. Het werd daarom ook wel het Papez circuit genoemd.
Momenteel wordt de amygdala, een groep van neuronen onder de hippocampus als een
belangrijke speler beschouwd, samen met de orbitofrontale cortex en gedeelten van de
basal ganglia. Het limbisch systeem heeft een rol in het verwerken van emoties, leren en
geheugen.
BASALE GANGLIA
De basale ganglia is een verzameling van subcorticale neuronale groepen gelegen in de
voorhersenen onder de laterale ventrikels. De basal ganglia heeft een belangrijke rol in
de controle van bewegingen.
De drie belangrijkste subdivisies zijn:
Globus pallidus.
Caudate nucleus.
Putamen.
De caudate nucleus en putamen vormen samen het neostriatum.
Sterk samenhangend met de basale ganglia zijn de subthalamische kern en de substantia
nigra in de middenhersenen. Daarom vormen zij een onderdeel van de basale ganglia.
8
