HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
HC 1 – Neurale communicatie
Neuronen.
Niet alleen maar
kijken naar
anatomische /
histologische
preparaten,
maar de functie
is ook erg
belangrijk.
Neuron bestaat
uit cellichaam,
met uitlopers
(signaal ontvangende; dendrieten), en aan de andere kant ook uitlopers (axonen; signaal
doorgevende). Axonen kunnen heel erg lang zijn. Axonen maken contact met dendrieten, dit is de
plek waarop zenuwcellen met elkaar communiceren. Iedere zenuwcel heeft 1 axon (kan wel splitsen)
en meerdere dendrieten. Axonen hebben vaak een isolerende laag van myeline. Om elektrische
signalen te kunnen gebruiken, moeten de cellen goed van elkaar geïsoleerd zijn (anders kortsluiting).
Myeline wordt niet gevormd door zenuwcellen, maar door gliacellen. Deze zijn dus erg belangrijk.
Bij axonale boutons worden neurotransmitters afgegeven. Dendritische spines (uitstulpingen) is de
contactplaats met axonale boutons. Een synaps is dat neurotransmitters worden afgegeven door
axonen en worden waargenomen door de dendrieten (van de volgende cel).
Verschillende klassen zenuwcellen, zijn te onderscheiden op:
Morfologische karakteristieken:
- Hoeveel uitlopers een zenuwcel heeft (polariteit) (altijd 1 axon, en 1/meerdere dendrieten)
o Multipolair = veel (meeste neuronen)
o Bipolair = twee uitlopers (1 axon en 1 dendriet) (bv in ogen)
o (pseudo)unipolair = zien er unipolair uit, maar hebben echt twee uitlopers (1
uitloper, die in 2en
splitst (ontvangende
tak en doorgevende
tak) (bv sensorische
neuronen)
- In het oog (retina) verbinden
bipolaire neuronen
fotoreceptoren aan
ganglioncellen.
- (Psuedo)unipolaire
neuronen: het signaal hoeft
niet door het cellichaam
heen, en kan dus sneller.
Cellichaam is een weerstand-
verhogende plek
(ladingsverschil moeilijker). Deze cellen vind je in het perifere zenuwstelsel (waar sensorische
signalen worden doorgegeven naar CZ). Bv op pijnprikkels moet snel worden gereageerd.
Pagina 1 van 50
,HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
Basis van vorm:
- Aankleuringen, totale vorm/ruimte van
zenuwcel
o Piramide cellen (hersenschors) =
driehoekige vorm in het weefsel
(A)
o Stellate cellen (stervormig) = met
uitlopers rondom (B)
o Purkinje cellen (in kleine
hersenen) (belangrijk bij
beweging; integreren van
binnenkomende info) = heel
complex, heel herkenbaar (C)
- Kleine hersenen (cerebellum) belangrijk
voor het coördineren van beweging, dit is een heel complex proces. Dit zie je terug in de
complexiteit van de Purkinje cellen. Spelen een grote rol bij het integreren van de
binnenkomende informatie.
Basis van lengte van axon:
- Sommige moeten heel lang zijn (bv van ruggenmerg naar voet), andere kort (in brein)
o Projectie neuronen = lang (soms wel 1 meter)
o Interneuronen (vaak stervormig) = in brein, schakelneuronen. Op kortere afstand,
zijn geschakeld in neuronale circuits
Basis van functie zenuwcel:
o Afferente neuronen = info verplaatsen van periferie naar centraal zenuwstelsel
(aanvoerende info). Bv sensorische (gevoels) neuronen.
o Efferente neuronen = info van centraal zenuwstelsel naar periferie (afvoerende info).
Bv motor neuronen (zorgt voor initiatie van spieren).
Basis van neurotransmitter:
- Gebruiken dan per definitie geen andere neurotransmitter
o Glutamatergic = glutamaat als neurotransmitter
o Dopaminergic = dopamine als neurotransmitter
o Cholinergic = choline als neurotransmitter (NT)
Menselijk brein heeft ongeveer 300-500 biljoen neuronen. Naast zenuwcellen zijn andere cellen ook
erg belangrijk in het brein. Er zijn ong 10x meer niet-neuronale cellen (gliacellen) in het brein dan dat
er neuronen zijn. Deze cellen zijn betrokken bij de signaaloverdracht (myeline), ze zijn dus echt
functioneel. Grootste deel van de neuronen zit in cerebrale hersenschors (cortex) en in het
cerebellum.
3 verschillende typen gliacellen:
1. Oligodendrocyten
- Is in CZ betrokken bij het myelineseren van axonen. Kenmerk; dit doen ze via
uitlopers, en kunnen meerdere tegelijk doen.
2. Astrocyten
- Komen veel voor in het brein, 2 functies:
• Bedekken met hun uitlopers bloedvaten volledig, dit vormt de bloed-hersen-
barrière. Hierdoor bepalen ze welke stoffen wel en niet de hersenen
inkomen.
Pagina 2 van 50
,HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
• Maken contact met
zenuwcellen, vooral
met synaptische
verbindingen. Hiermee
beïnvloeden ze de
manier waarop de
cellen communiceren.
- Astrocyten zijn dus eigenlijk net
zo belangrijk voor de
communicatie als zenuwcellen
zelf.
3. Microgliacel
- ‘zwerfcellen’; niet afkomstig uit
het brein zelf, maar uit het immuunsysteem. Zijn de immuuncellen van het brein.
Myelinesatie
Centrale zenuwstelsel = hersenen en ruggenmerg. Alles daarbuiten is perifere zenuwstelsel. In CZ
zorgen Oligodendrocyten voor de myelinesatie. Dit doen ze m.b.v. uitlopers, en kunnen meerdere
axonen tegelijk doen. In PZ zijn er andere Oligodendrocyten; schwanncellen. Schwanncellen kunnen
allemaal individueel kleine stukjes van een axon myelineseren (dus niet meerdere axonen tegelijk, je
hebt meerdere (vaak 100+) schwanncellen nodig om een axon te myelineseren).
Multiple sclerosis (MS): ontsteking van myeline; de isolatie verdwijnt (ongecoördineerde werking;
kortsluiting), en de snelheid verminderd. Je krijgt problemen met alles waar snelle signaaloverdracht
bij betrokken is. Het is een typische aandoening van gliacellen, maar je krijgt symptomen die te
maken hebben met aangedane zenuwcellen. In zowel CZ als PZ.
Hoe komt het dat zenuwcellen elektrische signalen kunnen doorgeven?
Zenuwcellen zijn exciteerbare cellen (= kunnen actiepotentialen opwekken (potentiaalverschillen
tussen binnen- en buitenkant)). Ze kunnen heel snel + of – deeltjes (ionen) naar binnen/buiten
pompen. Een exciteerbare cel beschikt dus over de mogelijkheid om heel snel + / - deeltjes naar
binnen of buiten te pompen. Spiercellen/hormoon producerende cellen kunnen dit ook.
Maar wat wel heel kenmerkend is voor neuronen: ze kunnen de ladingsverschillen verplaatsen over
een axon. De actiepotentiaal wordt op 1 plek opgewekt, en bereikt uiteindelijk het einde van de
axon. Dat hij het einde bereikt is belangrijk; afgifte van neurotransmitters. Hierdoor kan de volgende
cel worden aangezet.
Techniek om de spanningsverschillen in zenuwcel te
meten: Je legt neuron in kweekmedium. Met glazen
pipet (met zoutoplossing en metalen elektrode) maak je
contact met binnenkant cel (dus niet uitlopers, maar
kerngedeelte). Je zet ook iets neer buiten de cel. Je kan
deze spanningsverschillen meten en vergelijken. Door
deze technieken weten we hoe zenuwcellen
actiepotentialen kunnen opwekken.
Pagina 3 van 50
, HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
Rustmembraam-potentiaal
Meet spanningsverschil van een zenuwcel in rust (door contact met binnenkant en buitenkant cel). Is
ongeveer -70mV. In rust is er dus al een potentiaalverschil. Je meet binnen t.o.v. buiten; -70, dus in
dit geval is binnen negatiever dan buiten. Belangrijkste moleculen die hieraan meewerken: Na+, Cl-,
K+. Na+ en Cl- bepalen de lading van buitenkant cel. K+ en negatieve macromoleculen (eiwitten) die
van de binnenkant van de cel.
Verandering in potentiaal kan m.b.v. ionkanalen. Passief ionkanaal (oranje in afb voor K+), staat altijd
open; doorlaatbaar voor kalium. Door concentratiegradiënt gaat K+ van binnen → buiten. Dit gaat
niet door totdat K+-concentraties binnen en buiten gelijk zijn, maar: de buitenkant van cel wordt
steeds positiever van lading (door de uitstromende K+), en ++ stoot elkaar af. Hierdoor is er een
elektrostatische kracht die ervoor zorgt dat K+ niet verder naar buiten stroomt (het is daar te
positief). Elektrostatische kracht en diffusiekracht zijn uiteindelijk voor kalium in evenwicht, bij
ongeveer -90mV (de netto verplaatsing voor K+ is 0 bij -90mV).
Dit is dus niet gelijk aan rustmembraan-potentiaal. Dit komt omdat neuronen ook allemaal een
passief kanaal voor Na+ hebben (paars in afb voor Na+). Na+ wil graag van buiten → binnen door
concentratiegradiënt. Bij Na+ gebeurt hetzelfde als voor K+ (++ stoten elkaar af). Elektrostatische
kracht en diffusiekracht zijn uiteindelijk voor natrium in evenwicht, bij ongeveer +50mV (de netto
verplaatsing voor Na+ is 0 bij +50mV). Het evenwichtspotentiaal voor K+ en Na+ gecombineerd is het
rustmembraampotentiaal.
Zenuwcellen hebben Na+ en K+ nodig (en dus ook deze kanalen) voor actiepotentialen, maar het kost
heel veel moeite om hun eigen rustpotentiaal (-70mV) constant te houden. Hiervoor hebben ze een
Na-K-wisselpomp (lichtblauw rondje in afb). Dit is geen kanaal, maar een ATP afhankelijke pomp, die
teveel naar buiten gestroomd K+ naar binnen kan pompen, en teveel naar binnen gestroomd Na+
naar buiten kan pompen. Voor elke 2 K+ naar binnen, worden 3 Na+ naar buiten gepompt (per 5
moleculen kost het dus 1 ATP). Dit verbruikt heel veel energie, maar zo blijft rustpotentiaal wel in
stand. Rustpotentiaal is belangrijk omdat hiermee actiepotentialen kunnen worden opgewekt.
Meeste energie verbruikt in ons brein komt dus door het stilhouden van zenuwcellen.
Pagina 4 van 50
HC 1 – Neurale communicatie
Neuronen.
Niet alleen maar
kijken naar
anatomische /
histologische
preparaten,
maar de functie
is ook erg
belangrijk.
Neuron bestaat
uit cellichaam,
met uitlopers
(signaal ontvangende; dendrieten), en aan de andere kant ook uitlopers (axonen; signaal
doorgevende). Axonen kunnen heel erg lang zijn. Axonen maken contact met dendrieten, dit is de
plek waarop zenuwcellen met elkaar communiceren. Iedere zenuwcel heeft 1 axon (kan wel splitsen)
en meerdere dendrieten. Axonen hebben vaak een isolerende laag van myeline. Om elektrische
signalen te kunnen gebruiken, moeten de cellen goed van elkaar geïsoleerd zijn (anders kortsluiting).
Myeline wordt niet gevormd door zenuwcellen, maar door gliacellen. Deze zijn dus erg belangrijk.
Bij axonale boutons worden neurotransmitters afgegeven. Dendritische spines (uitstulpingen) is de
contactplaats met axonale boutons. Een synaps is dat neurotransmitters worden afgegeven door
axonen en worden waargenomen door de dendrieten (van de volgende cel).
Verschillende klassen zenuwcellen, zijn te onderscheiden op:
Morfologische karakteristieken:
- Hoeveel uitlopers een zenuwcel heeft (polariteit) (altijd 1 axon, en 1/meerdere dendrieten)
o Multipolair = veel (meeste neuronen)
o Bipolair = twee uitlopers (1 axon en 1 dendriet) (bv in ogen)
o (pseudo)unipolair = zien er unipolair uit, maar hebben echt twee uitlopers (1
uitloper, die in 2en
splitst (ontvangende
tak en doorgevende
tak) (bv sensorische
neuronen)
- In het oog (retina) verbinden
bipolaire neuronen
fotoreceptoren aan
ganglioncellen.
- (Psuedo)unipolaire
neuronen: het signaal hoeft
niet door het cellichaam
heen, en kan dus sneller.
Cellichaam is een weerstand-
verhogende plek
(ladingsverschil moeilijker). Deze cellen vind je in het perifere zenuwstelsel (waar sensorische
signalen worden doorgegeven naar CZ). Bv op pijnprikkels moet snel worden gereageerd.
Pagina 1 van 50
,HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
Basis van vorm:
- Aankleuringen, totale vorm/ruimte van
zenuwcel
o Piramide cellen (hersenschors) =
driehoekige vorm in het weefsel
(A)
o Stellate cellen (stervormig) = met
uitlopers rondom (B)
o Purkinje cellen (in kleine
hersenen) (belangrijk bij
beweging; integreren van
binnenkomende info) = heel
complex, heel herkenbaar (C)
- Kleine hersenen (cerebellum) belangrijk
voor het coördineren van beweging, dit is een heel complex proces. Dit zie je terug in de
complexiteit van de Purkinje cellen. Spelen een grote rol bij het integreren van de
binnenkomende informatie.
Basis van lengte van axon:
- Sommige moeten heel lang zijn (bv van ruggenmerg naar voet), andere kort (in brein)
o Projectie neuronen = lang (soms wel 1 meter)
o Interneuronen (vaak stervormig) = in brein, schakelneuronen. Op kortere afstand,
zijn geschakeld in neuronale circuits
Basis van functie zenuwcel:
o Afferente neuronen = info verplaatsen van periferie naar centraal zenuwstelsel
(aanvoerende info). Bv sensorische (gevoels) neuronen.
o Efferente neuronen = info van centraal zenuwstelsel naar periferie (afvoerende info).
Bv motor neuronen (zorgt voor initiatie van spieren).
Basis van neurotransmitter:
- Gebruiken dan per definitie geen andere neurotransmitter
o Glutamatergic = glutamaat als neurotransmitter
o Dopaminergic = dopamine als neurotransmitter
o Cholinergic = choline als neurotransmitter (NT)
Menselijk brein heeft ongeveer 300-500 biljoen neuronen. Naast zenuwcellen zijn andere cellen ook
erg belangrijk in het brein. Er zijn ong 10x meer niet-neuronale cellen (gliacellen) in het brein dan dat
er neuronen zijn. Deze cellen zijn betrokken bij de signaaloverdracht (myeline), ze zijn dus echt
functioneel. Grootste deel van de neuronen zit in cerebrale hersenschors (cortex) en in het
cerebellum.
3 verschillende typen gliacellen:
1. Oligodendrocyten
- Is in CZ betrokken bij het myelineseren van axonen. Kenmerk; dit doen ze via
uitlopers, en kunnen meerdere tegelijk doen.
2. Astrocyten
- Komen veel voor in het brein, 2 functies:
• Bedekken met hun uitlopers bloedvaten volledig, dit vormt de bloed-hersen-
barrière. Hierdoor bepalen ze welke stoffen wel en niet de hersenen
inkomen.
Pagina 2 van 50
,HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
• Maken contact met
zenuwcellen, vooral
met synaptische
verbindingen. Hiermee
beïnvloeden ze de
manier waarop de
cellen communiceren.
- Astrocyten zijn dus eigenlijk net
zo belangrijk voor de
communicatie als zenuwcellen
zelf.
3. Microgliacel
- ‘zwerfcellen’; niet afkomstig uit
het brein zelf, maar uit het immuunsysteem. Zijn de immuuncellen van het brein.
Myelinesatie
Centrale zenuwstelsel = hersenen en ruggenmerg. Alles daarbuiten is perifere zenuwstelsel. In CZ
zorgen Oligodendrocyten voor de myelinesatie. Dit doen ze m.b.v. uitlopers, en kunnen meerdere
axonen tegelijk doen. In PZ zijn er andere Oligodendrocyten; schwanncellen. Schwanncellen kunnen
allemaal individueel kleine stukjes van een axon myelineseren (dus niet meerdere axonen tegelijk, je
hebt meerdere (vaak 100+) schwanncellen nodig om een axon te myelineseren).
Multiple sclerosis (MS): ontsteking van myeline; de isolatie verdwijnt (ongecoördineerde werking;
kortsluiting), en de snelheid verminderd. Je krijgt problemen met alles waar snelle signaaloverdracht
bij betrokken is. Het is een typische aandoening van gliacellen, maar je krijgt symptomen die te
maken hebben met aangedane zenuwcellen. In zowel CZ als PZ.
Hoe komt het dat zenuwcellen elektrische signalen kunnen doorgeven?
Zenuwcellen zijn exciteerbare cellen (= kunnen actiepotentialen opwekken (potentiaalverschillen
tussen binnen- en buitenkant)). Ze kunnen heel snel + of – deeltjes (ionen) naar binnen/buiten
pompen. Een exciteerbare cel beschikt dus over de mogelijkheid om heel snel + / - deeltjes naar
binnen of buiten te pompen. Spiercellen/hormoon producerende cellen kunnen dit ook.
Maar wat wel heel kenmerkend is voor neuronen: ze kunnen de ladingsverschillen verplaatsen over
een axon. De actiepotentiaal wordt op 1 plek opgewekt, en bereikt uiteindelijk het einde van de
axon. Dat hij het einde bereikt is belangrijk; afgifte van neurotransmitters. Hierdoor kan de volgende
cel worden aangezet.
Techniek om de spanningsverschillen in zenuwcel te
meten: Je legt neuron in kweekmedium. Met glazen
pipet (met zoutoplossing en metalen elektrode) maak je
contact met binnenkant cel (dus niet uitlopers, maar
kerngedeelte). Je zet ook iets neer buiten de cel. Je kan
deze spanningsverschillen meten en vergelijken. Door
deze technieken weten we hoe zenuwcellen
actiepotentialen kunnen opwekken.
Pagina 3 van 50
, HC - Vorm en Functie: Zenuwstelsel
Rustmembraam-potentiaal
Meet spanningsverschil van een zenuwcel in rust (door contact met binnenkant en buitenkant cel). Is
ongeveer -70mV. In rust is er dus al een potentiaalverschil. Je meet binnen t.o.v. buiten; -70, dus in
dit geval is binnen negatiever dan buiten. Belangrijkste moleculen die hieraan meewerken: Na+, Cl-,
K+. Na+ en Cl- bepalen de lading van buitenkant cel. K+ en negatieve macromoleculen (eiwitten) die
van de binnenkant van de cel.
Verandering in potentiaal kan m.b.v. ionkanalen. Passief ionkanaal (oranje in afb voor K+), staat altijd
open; doorlaatbaar voor kalium. Door concentratiegradiënt gaat K+ van binnen → buiten. Dit gaat
niet door totdat K+-concentraties binnen en buiten gelijk zijn, maar: de buitenkant van cel wordt
steeds positiever van lading (door de uitstromende K+), en ++ stoot elkaar af. Hierdoor is er een
elektrostatische kracht die ervoor zorgt dat K+ niet verder naar buiten stroomt (het is daar te
positief). Elektrostatische kracht en diffusiekracht zijn uiteindelijk voor kalium in evenwicht, bij
ongeveer -90mV (de netto verplaatsing voor K+ is 0 bij -90mV).
Dit is dus niet gelijk aan rustmembraan-potentiaal. Dit komt omdat neuronen ook allemaal een
passief kanaal voor Na+ hebben (paars in afb voor Na+). Na+ wil graag van buiten → binnen door
concentratiegradiënt. Bij Na+ gebeurt hetzelfde als voor K+ (++ stoten elkaar af). Elektrostatische
kracht en diffusiekracht zijn uiteindelijk voor natrium in evenwicht, bij ongeveer +50mV (de netto
verplaatsing voor Na+ is 0 bij +50mV). Het evenwichtspotentiaal voor K+ en Na+ gecombineerd is het
rustmembraampotentiaal.
Zenuwcellen hebben Na+ en K+ nodig (en dus ook deze kanalen) voor actiepotentialen, maar het kost
heel veel moeite om hun eigen rustpotentiaal (-70mV) constant te houden. Hiervoor hebben ze een
Na-K-wisselpomp (lichtblauw rondje in afb). Dit is geen kanaal, maar een ATP afhankelijke pomp, die
teveel naar buiten gestroomd K+ naar binnen kan pompen, en teveel naar binnen gestroomd Na+
naar buiten kan pompen. Voor elke 2 K+ naar binnen, worden 3 Na+ naar buiten gepompt (per 5
moleculen kost het dus 1 ATP). Dit verbruikt heel veel energie, maar zo blijft rustpotentiaal wel in
stand. Rustpotentiaal is belangrijk omdat hiermee actiepotentialen kunnen worden opgewekt.
Meeste energie verbruikt in ons brein komt dus door het stilhouden van zenuwcellen.
Pagina 4 van 50
