Summary
Samenvatting neurofysiologie
- Course
- Institution
Samenvatting van neurofysiologie op basis van de powerpoint en uitleg in de les
[Show more]
Seller
Follow
sisivorst
Content preview
Samenvatting NeurofysiologieAlgemene Inleiding Technieken
Neurofysiologie is de studie van de werking van de neuronen in het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel
kan worden opgesplitst in:
- Centraal zenuwstelsel (CZS)
o Hersenen
o Hersenstam
o Ruggenmerg
- Perifeer zenuwstelsel (PZS) is de verbinding tussen centrale stelsel en spieren en organen
o Somatisch zenuwstelsel (perifere zenuwen)
▪ Sensorische: input naar CZS
▪ Motorische: input van CZS
o Autonoom zenuwstelsel regelt de onbewuste processen in je lichaam e.g. ademhaling
Hersenen produceren gedrag en dit gebeurt in 3 stappen:
- Sensory input is wanneer prikkels uit de omgeving/intern worden opgevangen door
receptoren
o Sensatie is de transformatie van fysische stimuli in elektrische neuronale signalen
- Integratie is wanneer hersenen (een deel) van deze informatie verwerken
o Perceptie is het resultaat van het selecteren, organiseren en interpreteren van deze
informatie → Perceptie=interpretatie
- Motor output is de interactie met omgeving op basis van de input en perceptie
Conclusie: Zelfde soort sensorische info kan verschillend verwerkt worden in de hersenen
Cel theorie bestudeert de cel als basiseenheid van een levend organismen. Iets vergelijkbaars aan de
cel theorie voor de hersenen is de neuron doctrine waar neuronen de anatomische en fysiologische
basiseenheid van het zenuwstelsel zijn→ werking van de hersenen is terug te brengen tot elektrische
activiteit van neuronen. Manieren op een cel te illustreren is via:
- Nissl kleuring→ Kleurt genetisch materiaal, maar geen geheel zenuwcel → geen dendrieten
axonen.
- Golgi kleuring→ Zet zich af op cel (neerslaan) en dan kan je gehele cel zien
Maar de hersenen zijn complexer dan dat en men moet ook kijken naar de interacties tussen
verschillende cellen. De werking van hersenen vloeit voort uit:
1. De intrinsieke eigenschappen van neuronen e.g. moleculair
2. Schakelingen van neuronen met:
a. periferie: receptor-epithelen (huid, netvlies, …)
b. effectororganen (spieren, klieren, …)
c. andere neuronen → belang van netwerken en connecties (‘bedrading’) tussen
hersengebieden
Bij zoogdieren is de bedrading uniek voor elk individu die niet gedicteerd is door genoom →
aanvankelijke uitgebreide connecties worden tijdens ontwikkeling verfijnd.
Een manier om te weten hoe connecties lopen is het Human Connectome project waar ze het
netwerk van ‘alle’ verbindingen in de hersenen in kaart brengen → in gezonde personen en met
hersenstoornissen. Het doel is diagnose voor allerlei hersen-aandoeningen/stoornissen op basis van
afwijkend hersennetwerk voor gerichte therapie/medicatie.
1
,De glia cellen hebben twee gekende functies:
1. Houden neuronen bij elkaar
2. Ondersteunen neuronen → verschillende glia cellen en hun functie:
a. energie metabolisme van neuronen: astrocyten
b. immuunrespons: microglia (macrofagen)
c. geleiding actiepotentialen: oligodendrocyten
d. productie hersenvocht: ependymcellen
e. regulatie werking synapsen: astrocyten
Lange tijd gedacht dat gliacellen niet actief communiceren met elkaar, maar communicatie gebeurt
door astrocyten via calcium golven.
De complexiteit van de hersenen is te wijten aan 3 dingen:
1. De enorme structurele en functionele diversiteit → er zijn veel meer celtypes in de hersenen
dan in andere organen.
2. Veel niveaus in de organisatie van de hersenen.
3. Gedrag kan niet makkelijk worden teruggebracht tot één gen of neuron zoals in de biologie
waar: gen→ structuur→ functie. Hierdoor zijn oorzaak en gevolg moeilijk te ontwarren in de
hersenen.
Er zijn verschillende niveaus van organisatie van het zenuwstelsel. Het is
belangrijk om deze niveaus en hun interactie met andere niveaus te begrijpen,
want afwijking op één niveau geeft storing van het gehele systeem. Deze niveaus
kunnen met verschillende technieken worden bestudeerd.
Indeling neurofysiologische onderzoekstechnieken:
- Structuur vs functie
- Directe (e.g. actiepotentialen) vs indirecte (e.g. metabole koppeling)
meting van neuronale activiteit
- Lokale vs gehele hersenen meting
- Invasief vs niet invasief
- Hoge vs lage spatiale resolutie (ruimtelijk)
- Hoge vs lage temporele resolutie (tijd)
- Correlatie vs causatie
- Mens vs proefdier
Action potentiaal duurt meestal 2-3 ms
Spatiale en temporele resolutie onderzoekstechnieken kunnen ingedeeld worden obv van:
- Tijd (abscissa): ondergrens = resolutie, bovengrens =
experimenteertijd
- Ruimte (ordinaat): ondergrens = resolutie, bovengrens =
overzicht
o Assen zijn logaritmisch: geven grootteorde in sec &
mm, bv. 100 s = 1 s, 100 mm = 1mm
- Invasiviteit techniek (kleur)
Verschillende neurofysiologische onderzoekstechnieken
Structurele MRI → maak onderscheid tussen verschillende weefsels en maakt diffusiemetingen om
te kijken naar verbindingen tussen gebieden. Het is niet geschikt voor botstructuur:
2
, - Diffusion Tensor Imaging (DTI) (niet invasief) → meten mbv MRI van verplaatsing van
watermoleculen in de verschillende richtingen in elke voxel (=volume-element
3D=vergelijkbaar met pixel) → weten in welke richting de witte stof baan loopt. Dit is niet de
meest precieze manier.
o Fractionele anisotropie (FA) is een index voor de hoeveelheid van diffusie
asymmetrie in een voxel. De FA map toont alle FA waarden in een hersenscan →
lichte gebieden meer anisotroop dan donkere.
▪ x-as→ links-rechts oriëntatie (x positief linker
hemisphere, x negatief rechter hemisphere)
▪ y-as→ anterieur-posterieur orientatie
▪ z-as→ inferieur-superieur orientatie
o Nadelen zijn:
▪ Kan geen conclusies te trekken over richting
van informatieflow
▪ Kan niet meerdere kruisende bundels per voxels van elkaar te onderscheiden
→ wel mogelijk met diffusie spectrum imaging (DSI)
▪ Diffusie metingen geven slechts bij benadering een idee over de
onderliggende connectiviteit → mogelijk vals positieve en vals negatieve
bevindingen
Tract Tracing Techniek (invasief) → Bepaalde stoffen zoals eiwitten in een bepaald gebied inspuiten
→ de eiwitten worden actief getransporteert via axonen → komt terecht in een gebied waar de
injectieplaats mee verbonden is. Twee typen moleculen:
- Anterograde → opgenomen door cellichaam en via axon naar terminalen en gaan gebieden
labelen die informatie ontvangen van waaruit ze vertrokken zijn→ krijg antwoord op: waar
stuurt het doelgebied informatie naar toe?
- Retrograde → na inspuiting gaan ze naar het cellichaam en labelt de cellichamen→ krijg
antwoord op: waar krijgt het doelgebied informatie van?
Electrofysiologie (invasief) → met elektrode naald in hersenweefsel gaan → neuron zoeken en
luisteren wanneer een neuron een actiepotentiaal doorvuurt. Kan ook spiegelneuron meten.
Extracellulaire methodes van electrofysiologie zijn:
- Slechts 1 of enkele cellen tegelijkertijd te bestuderen met simpelere enkelvoudige elektrodes
- Multi-unit elektrodes= gelijktijdig registreren van vele ‘single units of Neuropixels probe=
aantal 1000 fijne contactpuntjes op elektrode.
- Voordelen
o Elektrode blijft buiten de cel (wel in hersenweefsel; gaat actiepotentialen buiten de cel
opvangen): geen beschadiging→ Gevolg: neuron kan langdurig bestudeerd worden.
o Kan ook in wakkere dieren (of uitzonderlijk) in mens: actieve taken want hersenen
hebben geen pijnreceptoren
o Zeer goede temporele en spatiale resolutie
- Nadeel
o Sampling bias: voornamelijk grotere, meer actieve neuronen
Een intracellulaire methode is de patch clamp methode →membraan opzuigen of scherpe elektrode in
neuron. Dit heeft goede temporele en spatiale resolutie, maar men beschadigt de cel, dus weinig tijd
voor metingen. Dit geeft inzicht in:
- Ionenkanalen → belangrijk voor aandoeningen tgv defecte ionenkanalen
- Input/output en teken van inputs
3
, Massapotentialen: ElectroEncefaloGrafie (EEG), MagnetoEncefaloGrafie (MEG) (niet invasief)
→ meting van kleine elektrische (EEG) of magnetische (MEG) veldjes.
Methode:
- Doordat we handeling doen krijg je elektrische activiteit in hersenen→ als neuronen samen
actief zijn in hersenschors tegen de schedel dan krijgt het een potentiaalverschil→stroom
krijgen→ stroom gaat elektrische veldjes opwekken→meten met elektroden
- Veranderlijke elektrische velden→zorgen voor veranderlijke magnetische veldjes
Deze methodes zijn toepasbaar op mensen en kinderen, want het is ongevoelig voor beweging. Het
heeft ook zeer goede temporele resolutie. Enkele nadelen zijn:
- Grote populaties van neuronen dienen samen actief te zijn om meetbare potentiaal te
genereren→ geen informatie wat individuele cellen doen
- Slechte spatiale resolutie
o Source localization probleem → weet niet waar het signaal vandaan komt →
oplossing is het combineren van technieken zoals gebruik van fMRI dat kan laten zien
waar het signaal vandaan komt
- Signaal voornamelijk van oppervlakkige corticale lagen → oplossing is ingeplante electrodes
met een electro-corticogram (ECOG) (invasief).
o Diepte-elektroden → zowel stimulatie als celafleiding
o Oppervlakte-elektroden→ grid boven of onder de dura mater→ betere spatiale
resolutie
Deze methodes kunnen gebruikt worden voor brain-machine(/computer) interface (BMI, BCI)→
signalen uitlezen uit hersenen of signalen invoeren in de hersenen → meestal in een klinische context
om een bepaald medisch probleem op te lossen.
Functionele beeldvormingstechnieken (niet invasief) → Indirecte meting van neuronale activiteit
via:
- Neuronale activiteit en metabolism→ neuro-metabole koppeling
o Als neuronale activiteit toeneemt dan glucose en O2 verbruik neemt toe→ meet deze
metabole verandering om zo neuronale activiteit te meten
- Neuronale activiteit en hemodynamische respons→ neuro-vasculaire koppeling
o Als neuronale activiteit toeneemt dan moet er zuurstof en suiker worden
aangevoerd→ Dit leidt tot een haemodynamische respons dat bestaat uit:
▪ Bloedvolume neemt toe
▪ Bloeddoorstroming neemt toe
▪ Verhouding oxyhemoglobine/deoxyhemoglobine (verhouding van O2 in
bloed) neemt toe
Een specifieke techniek om de neuro-metabole koppeling te meten is via Positron Emission
Tomography (PET)→ inspuiten laag-radioactieve stoffen met kort halfleven gebonden aan bepaalde
moleculen e.g. glucose (radiotracers)→ emissie van positronen en botst met elektron van weefsel en
genereert fotonen (gamma stralen) die gemeten kan worden. Zo kan de gehele hersenen worden
bekeken, maar heeft ook nadelen:
- Slechte spatiale en temporele resolutie
- Invasief: radioactieve tracers, beperkt aantal metingen mogelijk
- Vergelijken tussen 2 condities
- Hoge kostprijs, on-site cyclotron nodig voor tracers met korte halfwaarde tijd
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller sisivorst. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $6.98. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
52510 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now