Resume
Samenvatting Neurobiology - VUB - prof. Leyns
Dit document omvat alle leerstof van de HOC's van Neurobiology, gegeven door prof. Leyns in 3e bachelorjaar van Biologie VUB.
[Montrer plus]
Livre connecté
Titre de l’ouvrage:
Auteur(s):
- Édition:
- ISBN:
- Édition:
Aperçu du contenu
NEUROBIOLOGIEINTRODUCTIE
OORSPRONG VAN NEUROWETENSCHAPPEN
❖ Prehistorische voorouders
“hersenen = essentieel voor het leven”
❖ Schedel operaties
Bewijs = trepanatie (schedelboring, overleefd)
Schedels tonen teken van genezing
❖ Visie Oude Egypte
“heart = seat of soul and memory”
❖ Visie hersenen in Romeins Rijk (dissecties)
Visie Griekse arts Galen:
o Cerebrum
o Cerebellum
o Ventrikels = holtes met vloeistof, verbonden met zenuwkoord
❖ Visie hersenen in Renaissance
Hersenen = machine
Dissectie door Andreas Vesalius (1514-1564)
Vloeistofmechanische theorie van hersenfunctie
Filosofisch geest-brein probleem
René Descartes (1596-1650)
❖ Visie hersenen in 17e – 18e eeuw
Grijze en witte stof (via staining van dissectie ontdekt)
o Wit = axonen, myelineschedes (= wit), supporting cells…
o Grijs = cellichamen van neuronen, gliacellen, bloedvezels (voeden hersenen),…
o 10x meer cellen dan neuronen in brein
▪ Want veel verschillende soorten cellen: gliacellen, myeline cellen, microglia
(immuuncellen v/h brein)…
o in hersenen: grijs buitenkant, wit binnenkant
o in ruggengraat: wit buitenkant, grijs binnenkant (butterfly shape)
❖ Visie hersenen in 19e eeuw
Centraal zenuwstelsel: hersenen + ruggengraat (CNS)
Perifeer zenuwstelsel: netwerk van zenuwen door heen lichaam
Ondervinding dat zenuwen te maken hebben met elektriciteit
o Experimenten van Galvani (1737-1798)
▪ Elektrische lading op zenuwen kikker → spieren trekken samen
Bell en Magendie: dorsale (sensorische vezels) en ventrale (motorvezels)
roots dragen informatie in omgekeerde richting
❖ Functies in hersenen
Paul Broca (1824-1880)
o Ontdekking spraakcentrum: deel hersenen v/e man was beschadigd →
kon enkel niet meer spreken = beschadigd spraakgedeelte
Studie adhv dieren
o Bv. elke snorhaar v/e rat apart verbonden met hersenen
NEUROWETENSCHAPPEN: VANDAAG
- Levels van analyse (hoe hoger, hoe ingewikkelder)
Moleculair
Cellulair
Systemen
Gedrag
Cognitief
1
,ANATOMIE
- Cranium (schedel)
- Cerebellum
- Cerebrum
- Hersenstam
- Ruggengraat
- Ventrikels
❖ 3 membranen
Dura mater
o Dik, niet-elastisch, langs binnenkant schedel, bestaande uit 2 lagen om sinussen te
vormen voor doorgang van veneus bloed
Arachnoid
o Onder dura mater, subarachnoide holte (cisterna) gevuld met cerebrospinal vloeistof
Pia mater
o Vasculair membraan, bestaande uit bloedvaten
❖ Hersenstam
o Loopt over in ruggengraat
o Reguleert lichaamsfuncties, stuurt informatie door tussen hersenen en ruggengraat
Midbrain
o Belangrijkste motortoevoer naar spieren voor oogbeweging + informatie doorgeven voor sommige
visuele/auditieve reflexen
Pons
o Massa van zenuwvezels = brug tussen medulla en midbrain
o Gezichts sensation en beweging
Medulla
o Basis hersenstam
o Stuurt veel mechanismen aan (hartritme, bloeddruk, ademen…)
STOORNISSEN
2
, NEURONEN EN GLIA
INTRODUCTIE
❖ Glia
Set van celtypes
Isoleert, support en voedt neuronen
o Bv. door middel van myelineschedes
10x meer glia (cellen) dan neuronen
❖ Neuronen
Processen van informatie
Communicatie met andere neuronen
Zorgt voor body respons
1011 neuronen in menselijk brein
LEER VAN NEURONEN
❖ Histologie
Studie van weefselstructuur
Staining van cellichamen → moeilijk om dendrieten te volgen
(lang/dun)
❖ Golgi-stain (door Mr. Golgi) toont 2 delen van neuronen:
Neuronale cellichamen
Neurieten: axonen en dendrieten
❖ Cajal’s bijdrage
Tekeningen axonen etc. via microscopie
o Axonen vanuit ruggengraat die elkaar doorkuisen
o Axonen in brein liggen mooi in lagen
❖ Theorie werking neuronen
1. Neuronen is een structureel en functioneel unit van het zenuwstelsel
2. Neuronen zijn individuele cellen, niet continu met andere neuronen
3. Bestaande uit 3 delen: dendrieten, soma (cellichaam) en axonen
o Axonen arborizeren op uiteinde om contact te maken met dendrieten/soma van andere neuronen
4. Conductie van dendrieten richting soma richting arborizations van de axonen
THE PROTOTYPICAL NEURON
- Neuron met celorganellen
- In axonen vooral neurofilamenten (skeletale structuren) met errond myelineschedes
- Dendrieten ontvangen input van andere neuronen/…
- Cellichaam produceert neurotransmitters in een vesikel die via axon naar synaps
migreert
❖ Het neuronaal membraan
Afsluiten van cytoplasma (zoals in gewone cel)
+ 5 nm dik
Eiwitconcentratie in membraan varieert
Structuur beïnvloedt neuronale functie
❖ Cytoskelet
Niet statisch
Internal scaffolding van neuronaal membraan
3 “bones”:
o Microtubuli
o Micorfilamenten
o Neurofilamenten (meestal dit) → soort intermediaire filamenten
3
,❖ Axon
Axon hillock (begin)
Axon proper (middel)
Axon terminal (eind)
❖ Verschil axon en soma
ER niet in axonen
Eiwitsamenstelling uniek
❖ Diameter:
1 – 25 µm bij de mens
1 mm bij inktvis
o Geen myelineschedes
Vergelijk met 7 – 10 µm eurkaryote cel
❖ Lengte: kan tot 1 meter
❖ Axon terminal
Verschil cytoplasma in axon en axon terminal
o Geen microtubuli in terminal
o Synaptische vesikels in terminal
o Veel membraanproteinen in terminal
o Veel mitochondria in terminal
❖ Synaps
Op einde van een axon terminal met volgende dendrieten
Pre- en postsynaptische axon terminals met ertussen een synaptic cleft
Elektrical-to-chemical-to-electrical transformation
Vesikels met neurotransmitters erin smelten samen met membraan → °release van neurotransmitters =
exocytose
o Pre gaat vesikel heropnemen voor recyclage
o Vesikel altijd zelfde grootte en zelfde aantal NT’s
▪ Vesikels = een unit
Disfunctioning = mentale stoornis
❖ Axoplasmic transport
Microtubuli met kinesines transporteren vesikels doorheen axon naar synaps
- Fluorescente microscopie dmv fluorochroom: calcium flashes en mitochondria
detecteren
Transport in neuronen bestuderen
(mitochondria bewegen ook via transport, men weet niet waarom)
❖ Neuronale input en output regio’s zijn gescheiden
Input = dendrieten
Output = action potential
CLASSIFICATIE NEURONEN
❖ o.b.v. aantal neurieten (via microscopie)
Eén neuriet
o Unipolair
Twee of meer neurieten
o Bipolair
o Multipolair
❖ Dendrieten
“Antennes” van neuronen
Dendritische boom
Synaps – receptors
Dendritische spines
o Postsynaptisch (ontvangt signaal van axon terminal)
4
,❖ Classificatie obv dendritische of somatische morfologie
Stellate cells en pyramidal cells
Spiny or aspinous
❖ Verdere classificaties
Door connecties binnenin het CZS
o Primary sensory neurons (verbonden met sensory organs, bv.vanaf
vingertop naar ruggengraat), verbonden met:
o Interneuronen, verbonden met:
o Motor neuronen
Volgens axonale lengte
o Golgi Type I
o Golgi Type II
Volgens neurotransmitter type
o Bv. acetylcholine = NT dat van neuron naar andere neuron/… gaat
▪ Neuron maakt meestal enkel 1 soort NT aan
KEY POINTS
- Neuronen in hersenen zijn sterk met elkaar verbonden
- De complexiteit van de onderlinge verbindingen is een basis van complex, nauwkeurig afgestemd gedrag
- Het all-or-none actiepotentiaal voert het signaal van het neuron door het axon naar de synapsen
Genereren altijd dezelfde piek (zie verder)
- Chemische transmissie bij de synaps is de basis van graduele niveaus van communicatie tussen neuronen
- Het proces van release van synaptische vesikels omvat een groot aantal op elkaar inwerkende eiwitten
- Het grote aantal eiwitten zorgt voor talrijke punten voor de regeling van de modulatie van de synaptische functie
van de presynaptische zijde
- Het vrijkomen van vesikels is een specifiek geval van het meer algemene proces van vesiculair budding uit
cellulaire organellen en van exocytose
GLIA
❖ Functie
Support van neuronale functies
❖ Astrocyten (groen op foto)
Meest voorkomend glia celtype
Vult plaats op tussen neuronen
Beïnvloeden neurietengroei
Reguleren chemische opbouw van extracellulaire ruimte
❖ Myelating Glia
Oligodendroglia (in CZS)
o Bijdrage aan verschillende neuronen
Schwann cells (in PZS)
o Aan slechts één neuron
Isoleren axonen via myeline (groen op onderste foto)
o Winden zich rond axonen met gaps ertussen (knopen van
Ranvier)
o Elektrisch signaal isoleren (zie verder) → °hogere snelheid
o Myeline = zorgt voor witte kleur de witte stof
5
,❖ Andere non-neuronale cellen (behorend tot glia)
Microglia = immuuncellen van hersenen
o Neuronophagia = degenerating neurons
o Microglial nodules = clusters microglia
Cytokines die immuuncellen triggeren
RESTING POTENTIAL: NEURONALE MEMBRANEN IN RUST
- Actiepotentiaal in het zenuwstelsel
Bv. als je ergens op trapt: begint via sensor- en motor neuron axon naar ruggengraat naar hersenen
CHEMISCHE COMPONENTEN
❖ Water
Polair
= solvent!
❖ Ionen
Kationen en anionen
Hydratatie
KANALEN EN POMPEN
❖ Kanaaleiwitten
GEEN gat in membraan
Laten bv. specifiek ion door of niet (polair/apolair)
Open/gesloten
In beide richtingen
❖ Ionenpompen
Energie (ATP) nodig
BEWEGING VAN IONEN
- Diffusie
Ionen vloeien naar een evenwicht in een medium
o In cel NIET zo → gereguleerd
▪ Kanalen permeabel voor specifieke ionen
▪ Concentratiegradiënt doorheen membraan
- Elektrisch veld
Beïnvloedt ionbeweging ook
(Zie dia voor eventueel meer)
RESTING MEMBRANE POTENTIAL
- Voltage celmembraan van cellichaam meten via microelektrode → erin prikken via glaselektrode
- Batchclamping = stuk membraan uitzuigen en zo bv. gedrag v/e kanaal bestuderen
- -65mV
❖ Equilibrium Potential (Eion)
Geen netto verplaatsing van ionen als er een fosfolipide membraan tussen zit
Als je een kalium (kation) kanaal opent zal het naar een evenwicht gaan van K + (kalium
naar buiten)
o Negatieve lading langs binnenkant cel → °elektrisch membraanpotentiaal
o Kan ook met bv. Natrium → komt naar binnen
o (Zie verder voor meer uitleg)
o The Nernst Equation → exacte waarde equilibrium potential voor elk ion in mV
Belangrijk:
o Grote voltage veranderingen door minuscule veranderingen in ionenconcentraties
o Verschil in lading binnen- en buitenkant cel
o Snelheid beweging ionen doorheen membraan:
▪ Proportioneel Vm - Eion
6
, ❖ Distributie ionen doorheen membraan:
K+ meer in cel
o Kanaal openen = K naar buiten (kation) → °binnenkant negatiever
Na+ en Ca2+ meer uit cel
o Kanaal openen = bv. Na naar binnen (kation) → °binnenkant positiever
o Calcium in micromolair
TOTAAL: -65 mV
Membraanpotentiaal met chemische en elektrische gradiënt
POMPEN
❖ Natrium-Kaliumpomp
ATP wordt afgebroken als Na aanwezig is
Actief transport → structuurwijziging
❖ Calciumpomp
Actief transport → structuurwijziging
❖ Pompen herstabiliseren tot homeostase
NATRIUM-KALIUMPOMP
1) Binding Na+
2) ATP → conformatieverandering
3) Pomp opent naar buiten om Na+ vrij te laten
4) Ka+ in ruil naar binnen
5) Conformatieverandering om naar binnen terug open te gaan
6) Ka+ binnen
VERGELIJKING PASSIEF EN ACTIEF TRANSPORT
➔ Iets dat lipofiel is kan gewoon doorheen celmembraan diffunderen
- Relatieve ionenpermeabiliteit van het membraan in rust
Neuronen zijn permeabel voor meer dan 1 type ion
Membraanpermeabiliteit bepaalt membraanpotentiaal
Goldman vergelijking
o Houdt rekening met permeabiliteit van membraan voor verschillende ionen
Selectieve permeabiliteit van kalium kanalen = key determinant voor membraanpotentiaal in rust
7
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 lunawillems1. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €7,79. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
79271 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans