Resume
Samenvatting neurofysiologie
- Cours
- Neurofysiologie
- Établissement
- Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Dit is een samenvatting van al de hoofdstukken van neurofysiologie van notities tijdens de les en de slides.
[Montrer plus]
Aperçu du contenu
NEUROFYSIOLOGIEINLEIDING
Sensatie en perceptie zijn verschillende dingen. Perceptie bij iedereen is verschillend.
Sensatie = transformatie van fysische stimuli in elektrische (neuronale) signalen. De hersenen verwerken
deze informatie = integratie. Perceptie = is het resultaat van het slecteren (interne filter: ‘aandacht’),
organiseren en interpreteren van deze informatie.
• Centraal zenuwstelsel
Hersenen (2% lichaamsgewicht, maar 20% energieverbruik)
Hersenstam
Ruggenmerg
• Perifeer zenuwstelsel
Somatisch zenuwstelsel:
➔ Sensorisch en Motorisch
Autonoom zenuwstelsel
Waarom hebben we hersenen?
Maken van flexibele, aanpasbare en complexe bewegingen: interactie met omgeving en vergroting van
overlevingskansen
Organismen zonder motoriek hebben geen zenuwstelsel nodig (bv manteldieren)
Hersenen produceren gedrag: alle waarnemingen, gevoelens, emoties, herinneringen, motoriek, dromen,
ambities, toekomstplannen,...
1. Prikkels uit omgeving (of intern) worden opgevangen door receptoren: reuk, smaak, zicht, gehoor en
tast)
➔ Sensatie
2. Hersenen verwerken deze informatie: selecteren, organizeren en interpreteren
➔ Perceptie
3. Interactie met omgeving
➔ Motor output
Hoe bestuderen we hersenen?
• Cel theorie: basiseenheid van levende organismen is de cel
• Van toepassing op alle organen, maar lange tijd niet duidelijk voor hersenen: wat is de basiseenheid van
hersenen?
➔ Doorlopend net van hersencellen (reticulum) of individuele cellen die met elkaar communiceren?
• ‘neuron doctrine’: neuronen zijn de anatomische en fysiologische basiseenheid van het zenuwstelsel:
elektrische activiteit van neuronen
• Begrijpen samenhang gedrag en neuronen, begrijpen van fenomenen op wereldschaal op basis van
gedrag van individuen
➔ Reductionisme: kan gedrag begrepen worden door kennis van 1 neuron?
Werking hersenen:
1. Intrinsieke eigenschappen van neuronen (moleculair, elektrisch, morfologisch)
2. Schakelingen van neuronen met
a. Periferie: receptor-epithelen
b. Effectororganen
c. Andere neuronen, belang van netwerken en connecties tussen hersengebieden
Glia cellen: lijm (90% van de cellen in onze hersenen), communicatie via calciumgolven (rol niet
helemaal gekend) men dacht lang dat gliacellen niet met elkaar communiceren.
Energie metabolisme neuronen: astrocyten
Immuunrespons: microglia (macrofagen)
Geleiding actiepotentialen: myelineschede/ oligodendrocyten
Regulatie werking synapsen: astrocyten
Complexiteit hersenen
Relatie tussen structuur en functie van de hersenen is veel complexer dan bij andere organen.
1. Enorme structrurele en functionele diverstiteit; veel meer celtypes dan in andere
organen
2. Verschillende niveaus in de organisatie van de hersenen → belang van studie op
meerdere organisatie niveaus
3. Algemeen thema in biologie: gen → structuur →functie Niet zo in hersenen
Oorzaak en gevolg moeilijk te onderscheiden: bv spiegelsysteem oorzaak of gevolg in
autisme
1
,Verschillende niveaus organisatie zenuwstelsel
CNS: systems: maps: networks: neurons; synapsen: moleculen
• Cognitieve neuroscience: (taal, zelf-bewustzijn,...)
• Behavioral neuroscience (geheugen, motivatie,...)
• Systems neuroscience (visueel, motorisch,...)
• Cellular neuroscience (neuronen, synapsen,...)
• Molecular neuroscience (neurotransmitters, ionkanalen,...)
Onderzoekstechnieken
• Structuur vs functie
• Directe meting neurale activiteit vs indirecte meting
• Invasief vs niet-invasief
• Lokaal vs gans de hersnene
• Hoge vs lage spatiale resolutie
• Hoge vs lage temporele resolutie
• Correlatief vs causatief
• Mens vs proefdier
Spatiale en temporele resolutie onderzoekstechnieken:
Deze technieken zijn opgedeeld op basis van tijd, ruimte en invasiteit.
Extracellulaire afleiding van neuronen:
• Dunne micro-elektrode meet het elektrisch veld buiten de cel → AP vs local field potentials
• Elektrode blijft buiten de cel geen beschadiging dus neuron kan langdurig bestudeerd worden
• Kan ook in wakkere dieren of mensen → actieve taken
• Zeer goede temporele spatiale resolutie
• Slechts 1 of enkele cellen tegelijkertijd bestuderen met simpele enkelvoudige elektrodes
• Sampling bias → voornamelijk grotere, meer actieve neuronen
Multi-unit elektrodes → gelijktijdig registreren van vele ‘single units’
Intracellulaire afleiding:
Glazen micropipet (in vivo of in vitro)
• Toegang tot intracellulair milieu
• Informatie over output en input
• Informatie over tegen van inputs (exitatorische en inhibitorische potentialen)
• Zeer goede temorele en spatiale resolutie
• Beschadiging vel beperkt in tijd
Massapotentialen: Elektroencefalografie (EEG), MagnetoEncefaloGrafie (MEG)
• Meting van kleine elektrische of magnetische veldjes ter hoogte van de schedelhuid
• Niet invasief
• Zeer goede tijdresolutie, povere spatiale resolutie
• EEG: relatief eenvoudig en goedkoop
• Zeer grote populaties van neuronen dienen samen actief te zijn om meetbare potentiaal te generen: geen
informatie wat individuele cellen doen
• Signaal voornamelijl van oppervlakkige corticale lagen
• Het probleem met deze methode: bron lokalisatie
Invasieve metingen bij de mens: Electro-corticogram (ECOG), celafleidingen
• Wegens ethische redenen, alleen mogelijk in zeer beperkte gevallen (bij patiënten omwille van klinische
redenen bij behandeling van epilepsie, motorische aandoeningen zoals essentiële tremor en ziekte van
Parkinson, obsessief-compulsieve stoornis, depressie…)
• Diepte-elektroden: voor stimulatie
• Oppervlakte-elektroden: grid boven en onder de dura mater
Functionele beeldvormingstechnieken:
Neuronale activiteit neemt toe → lokaal glucose en O2 verbruik neemt toe.
Meting van deze metabole veranderingen laat toe om veranderingen in neuronale activiteit te meten.
De hemodynamische respons bestaat uit 3 componenten:
• Bloedvolume neemt toe → vasodilatatie
• Bloeddoorstroming neemt toe
• Verhouding oxyhemoglobine/deoxyhemoglobine neemt toe
o Meting van veranderingen in 1 van deze parameters laat toe om onrechtstreeks veranderingen in
neuronale activiteit te meten
o Er is een link tussen cogitieve processen en bloeddoorstroming naar de hersenen
2
,Positron Emission TOmography (PET)
• Inspuiten laag-radioactieve stoffen met kort half leven gebonden aan bepaalde moleculen
• Emissie van positronen: combinatie met elektronen in weefsel genereert fotonen die gedetecteerd worden
• Radiotracers: koppeling van isotoop aan bepaalde moleculen
• Overzicht van gans de hersenen – slechte spatiale en temporele resolutie
• Invasief: radioactieve tracers, beperkt aantal metingen mogelijk
• Steeds vergelijken tussen 2 condities
• Hoge kostprijs en cyclotrton nodig voor tracer met korte halfwaarde tijd
PET veel gebruikt in klinische setting: koppeling isotopen aan:
• Moleculen monitoren van metabolisme
• Receptor agonisten
• Biomarkers
fMRI = functional magnetic resonance imaging
• Momenteel meest gebruikt techniek om hersenfunctie te onderzoeken bij mens
• Meting over heel de hersenen
• Niet invasief
• Povere spatiale en temporele resolutie tov electrofysiologie
• Sterk magnetisch veld, beperkte ruimte en zeer luid
• Indirecte meting van neuronale activiteit, gebasseerd op neuro-vasculaire koppeling
• fMRI voxel bevat vele neuronen die verschillende eigenschappen hebben
• het fMRI meet populatie metabole activiteit van al deze cellen in een voxel: te weinig detail om enkel
hiermee complexe aspecten van normale en verstrooide cognitieve processen volledig te begrijpen →
combineren met technieken met betere spatiale en temporele resolutie
Optische beeldvorming:
Detecteert via camera veranderingen in oxy/deoxyhemoglobine concentratie van bloed → actieve gebieden
reflecteren minder licht dan niet-actieve gebieden
Calcium beeldvorming
Detecteert via camera/microscoop verandering in Ca2+-ionen concentratie → neuronale activiteit steeds gepaard
met Ca2+-influx
• maakt gebruik van Ca2+indicatoren
• Ca2+-indicatoren kunnen in individuele cel of aan hersenweefsel worden toegediend ofwel via genetische
technieken rechtstreeks in bepaalde celtupes tot expressie gebracht
Functionele ultrasound beeldvorming (fUSI)
• Detecteert veranderingen in bloedvolume
• Hoge spatiale resolutie
• Geen magnetisch veld dus meer bewegingsruimte
Verschil tussen correltatie en causatie
• Alle voorgaande neurofysiologsche technieken om hersenfuncties te onderzoeken meten verbranden
tussen enerzijds veranderingen in neuronale activiteit in bepaalde hersengebieden en anderzijds perceptie
van een stimulus of gedrag
Causale verbanden nagaan:
• Leidt activatie van bepaalde neurtonen tot specifieke gewaarwordingen, beslissingen, motorische
handelingen
• Leidt inactivatie van bepaalde neuronen tot het wegvallen van deze specifieke gewaarwordingen,
motorische handelingen
Oorzakelijke verbanden kan men onderzoeken met technieken die de neuronale activteit in een bepaald gebeid
veranderen
1. Activiteit verhogen
2. Activiteit verlagen
Permanente vs reversiebele ‘letsels’
Permanente letsels:
• Essentiëel om beter causale verbanden te leggen: laten toe om hypothese te toetsen die gebasseerd zijn op
‘correlatieve’ technieken
• Natuurlijke letsels bij patiënten
• Chirurgische letsels bij patiënten
• Verband nagaan tussen letsels en veranderingen in gedrag
• Hersenen passen zich aan
3
, Pertrubatie door middel van elektrishe microstimulatie
• Neuronen in doelgebied activeren
• Werking afhankelijk van stimulatie frequentie en durate
• Enkelvoudig of multi-elektrodes
• Zeer goede temporele resolutie
• Zeer specifieke stimulatie mogelijk
• Invasief
Pertrubatie door middel van transcraniale magnatische stimulatie (TMS)
• Principe van elektromagnatische inductie: via korte magnetische puls wordt stroompjes opgewekt in het
gebied van de hersenen onder de magneetspoel
• Neuronen in doelgebied activeren/inactiveren naargelang methode van stimulatie
• Precieze werking niet volledig gekend
Perturbatie door middel van koeling
• Temperatuur hersenweefsel wordt lokaal afgekoeld via probe
• Onder bepaalde temperatuur verminderen/stoppen AP
Pertrubatie door middel van geluid
• Door hoogfrequenties geluidsgolven kan men neuronale activietie beinvloeden naargelang duratie en
methode van stimularen
• Lage intensiteit voor neuromodulatie
Pertrubatie door middel van farmacologische stoffen
• Lokale injectie met muscimol
• GABA is meest voorkomende inhiberende NT:remmende werking
• Muscimol
• Invasief
• Slechte temporele resolutie
Pertrubatie door middel van opto-of chemogenetica
• Met behulp van virussen worden aan of uitschakelaars in neuronen ingebracht → neuornen kunne met licht
van specifieke golflengte of met inerte ligand geacyiveerde of geïnhibeerd worden
Chemogenetica (DREADDs)
• Designer receptors exclusively activated by designer drugs
• Activatie of inhibitie van neuronen
• Minder goede temporele resolutie maar geen externe lichtbron nodig
• Voordeel opto/chemogentica ten op zichte van andere pertrubatietechnieken: men kan geel specifiek
activieti van bepaalde celtypes gaan manipuleren of spcifieke zenuwbanen tijdelijk gaan uitschakelen
• Nieuwe methode: magnetogentica
→ Elektromagnetisch veld kan makkelijk doorheen schedel/weefsel
Informatie verwerking in CNS omvat 3 fysiologische processen
1. Transductie: stimulus energie naar actiepotentialen door specifieke receptoren
2. Transmissie: naar primaire sensoriscge hersenschors
3. Perceptie: interpretatie
Sensoriele systemen laten organisme toe 4 basisattributen te bepalen: modaliteit, intensiteit, duur en plaats.
➔ Codering van modaliteit:
Zicht, gehoor, smaak, reuk en tast
Submodaliteiten: zoet, druk, kleur,...
Specifieke receptoren: fotoreceptoren, mechanoreceptoren, chemoreceptoren, thermo- en noci-
receptoren
Elke modaliteit geassocieerd met specifieke centrale zenuwbanen naar sensoriele cortex
➔ Codering van intensiteit:
Afhankelijk van intensiteit energie: drempelwaarde, fresuentie codering, populatiecodering
➔ Codering van duur:
Adaptatie, tonisch en fasisch
➔ Codering van plaats
Receptief veld, convergentie, divergentie, laterale inhibitie, topografie, acuitiet, selectiviteit
Representatie van de buiten (binnen)wereld: niet enkel fysieke aspecten maar ook op kennis van
die wereld.: interpretatie
4
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur saravanhecke23. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €10,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
62890 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans