Debby Van Dam 2020-2021 2e Bachelor
Neurowetenschappen
Neurofysiologie
Neurofysiologie van de cel
Neurofysiologie is de studie van de De belangrijkste spelers in de
normale werking van het zenuwstel en neurofysiologie zijn neuronen,
spieren. De functies verzekerd door het dwarsgestreepte en gladde spiercellen,
zenuwstelsel worden waargenomen door gespecialiseerde sensoren/receptoren
systemen. Een systeem is het geheel van voor het waarnemen van prikkels. Ook
cellen die bijdragen tot eenzelfde functie; gliale cellen zijn belangrijk. Gliale cellen
efferent of afferent. zijn ondersteunende cellen en binnen de
gliale cellen kunnen we nog verschillende
Het efferent systeem is het motorisch
subtypes onderscheiden:
systeem: alle neuronen die onze motoriek
gaan aansturen. Het afferent systeem is -Oligodendrocyten: myelineschede
het sensorieel systeem: alle neuronen die vormen rond axonen in CZS
informatie in de periferie gaan oppikken
-Microglia: afweer
om deze dan door te sturen naar het CZS.
Onder het afferente systeem vallen de -Astrocyten: steuncellen
zintuigen: visueel, auditief, olfactorisch,
gustatief en somatosensibel systeem. -Ependymale cellen: aflijning ventriculair
systeem
Bij het sensorisch systeem maken we een
onderscheid tussen het
somatosensorische systeem, waarbij Celmembraan bestaat uit een
informatie vanuit de huid, gewrichten, lipidendubbellaag (vetzuurstaarten zijn
skeletspieren, zintuigen naar het CZS hydrofoob en keren zich dus weg van
gestuurd wordt. Daarnaast is er het extra en intracellulaire matrix). Ook
viscerale sensorische systeem, waarbij glycolipiden (kop van lipidelaag vervangen
informatie vanuit de viscera (=inwendige door suikermolecule), (glyco)proteïnen en
organen) wordt opgepikt en naar het CZS cholesterol zitten in het celmembraan.
gaat.
De eiwitten in het celmembraan kunnen
Bij het motorisch systeem maken we worden opgedeeld in extrinsieke en
onderscheid tussen het somatische en intrinsieke eiwitten. Extrinsieke eiwitten
autonome systeem. Het somatisch zijn structurele eiwitten die zich intra- of
motorisch systeem, hierdoor kunnen we extracellulair bevinden. Ze hebben
willekeurig skeletspieren aansturen. Het hoofdzakelijk een stabiliserende functie.
autonoom motorisch systeem is Intrinsieke eiwitten zijn functionele eiwitten
onwillekeurig en gaat over het aansturen die zich dieper in het membraan of
van het hart etc. transmembranair bevinden. Er zijn
verschillende soorten intrinsieke eiwitten:
poriën, ionenkanalen,
1
,Debby Van Dam 2020-2021 2e Bachelor
neurotransmitterreceptorcomplexen. Deze terminals van neuronen: ze spelen een
eiwitten kunnen geactiveerd worden, dan belangrijke rol bij het presynaptisch
treedt er een conformatieverandering op vrijstellen van neurotransmitters.
(=verandering in structuur) en gaan deze
Ligandgebonden ionenkanalen zijn
eiwitten de permeabiliteit van het
intrinsieke eiwitten die zorgen voor
membraan veranderen.
synaptische transmissie. Ze gaan
Poriën zijn de meest eenvoudige eiwitten. geactiveerd worden door de binding van
Deze kanalen zijn continu open en kennen een ligand. Hierdoor gaan ze
een verschillende doorlaatbaarheid voor openen/sluiten (ionotroop). Een
verschillende neuronen. Die secundaire activatie kan optreden door
doorlaatbaarheid wordt bepaald door de een G-gekoppelde transducermolecule.
openingsgraad, de grootte van de ionen Dit zorgt voor
en de elektrochemische gradiënt (= membranaire/intracytoplasmatische
verschil in ionenconcentratie tussen intra- reacties.
en extracellulaire ruimte). De poriën
spelen een belangrijke rol in het
rustpotentiaal van de cel. In rust is het Het rustpotentiaal. Over een celmembraan
celmembraan 25-100 keer meer kunnen we een potentiaalverschil meten,
doorlaatbaar voor Kalium dan voor dat bepaald wordt door het verschil in
Natrium door de poriën. ionenconcentratie tussen intra- en
extracellulair & door de relatieve
Spanningsgevoelige kanalen (=voltage
permeabiliteit van het membraan voor
gated channels) zijn ook intrinsieke
verschillende ionen. De grootte van het
eiwitten en bevinden zich
rustpotentiaal varieert van -60 tot -90mV:
transmembranair. Zo’n kanaal bestaat uit
dit is afhankelijk van het celtype. Bij
verschillende subunits die gelegen zijn
neuronen is het gemiddeld -70mV.
rond een centrale porie: deze subunits
zorgen er mee voor of een kanaal open of
gesloten is. De kanalen beschikken over
een spanningssensor: ze kunnen dus
veranderingen in membraanpotentiaal
registreren => als deze te groot is,
ondergaan ze een conformatieverandering
en gaat de ionenpermeabiliteit hierdoor
veranderen. Ze beschikken ook vaak over
een poriefilter (geladen deeltje), wat
ervoor zorgt dat ze voor een bepaald ion
Bovenstaande afbeelding toont hoe kalium
meer toegankelijk zijn. Zo kunnen we K,
bijdraagt tot het rustpotentiaal.
Na en Ca-gevoelige kanalen
onderscheiden. Spanningsgevoelige De Na-K pomp houdt de gradiënten in
kanalen zijn belangrijk voor het rust. Het is een vorm van actief transport:
actiepotentiaal. 1ATP wordt verbruikt om 3Na naar buiten
te brengen en 2K naar binnen te halen.
-Bij depolarisatie gaan de Na-kanalen snel
open, bij repolarisatie gaan ze weer dicht.
-Bij depolarisatie gaan de K- kanalen traag
open, de K-efflux zorgt voor repolarisatie
en het K-kanaal gaat dicht.
-Ca-kanalen vinden we t.h.v. sommige
spiercellen en op postsynaptische
2
,Debby Van Dam 2020-2021 2e Bachelor
Hoe ontstaat een actiepotentiaal?
worden (=> buitenkant negatief). Doordat
naburige tegengestelde ladingen elkaar
aantrekken zal er een ladingsverschuiving
plaatsvinden doorheen het neuron. Dit
verloopt maar in één richting dankzij de
refractaire periode. De geleidingssnelheid
is ongeveer 1m/s (=traagste voortgeleiding
van een zenuwvezel).
Gemyeliniseerde zenuwcel. De
Een actiepotentiaal is een alles of niets myelineschede vormt een isolatielaag. Af
mechanisme: als de drempel niet bereikt en toe insnoeringen van de myeline =
wordt, wordt geen actiepotentiaal knoop van Ranvier. Enkel ter hoogte van
gevormd. de knopen kan influx of efflux voorkomen.
De ladingsverschuiving gebeurt dus van
Refractaire periode: periode waarin er niet knoop tot knoop. Dit is een saltatoire
kan meteen een nieuw actiepotentiaal (sprongsgewijze) voortgeleiding van het
opgestart worden. De absolute refractaire AP. De geleidingssnelheid ligt heel wat
periode is gebaseerd op het feit dat het hoger dan bij de mergloze zenuwvezels.
merendeel van de Na-kanalen inactief is. Hoe groter de diameter van het axon, hoe
Bij stimulatie, zal er dus geen depolarisatie hoger de geleidingssnelheid.
optreden. De relatieve refractair periode
berust op het feit dat er genoeg Na-
kanalen in rust zijn (kunnen dus gebruikt
Er is geen fysiek contact tussen neuronen
worden) maar door de trage sluiting van K-
onderling. Het AP zal dus overgebracht
kanalen is er een hogere treshold en dus
worden tussen neuronen via synaptische
een grotere stimulus nodig om AP op te
transmissie. Presynaptische vesikels met
wekken.
neurotransmitters in versmelten met het
AP loopt over de zenuwvezel als een presynaptische membraan en gaan
elektrische impuls. Echter heeft de vrijkomen in de synaptische spleet (Ca-
zenuwvezel een grote weerstand kanalen). Ze binden op receptoren op het
waardoor er een snelle uitdoving van de volgend neuron en zo ontstaat een
elektrische impuls optreedt. Er zal telkens volgend AP op een ander neuron
opnieuw een AP moeten opgewekt (postsynaptisch). Als er Na, K of Ca
worden. kanalen openen: EPSP, exciterend. Als Cl
kanalen openen: IPSP, inhiberend. EPSP
Hoe gebeurt de voortgeleiding van een en IPSP kunnen tegelijkertijd ontstaan in
AP? Hierbij moeten we onderscheid een neuron. De overdracht van een prikkel
maken tussen een mergloze zenuwvezel is dus geen alles of niets signaal (óAP).
(geen myelineschede) en een
Ze wordt sowieso doorgegeven.
gemyeliniseerde zenuwvezel. Het
opwekken is volledig hetzelfde, het Er bestaat temporele sommatie en
geleiden niet. spatiële sommatie. Temporeel: optellen in
functie van de tijd. Impulsen komen aan
Mergloze zenuwvezel. Normaal gezien is
op eenzelfde neuron op een korte tijd.
de binnenkant van een neuron negatief en
de buitenkant positief. Door de grote influx
van natrium zal de binnenkant van het
neuron van lading wisselen en dus positief
3
, Debby Van Dam 2020-2021 2e Bachelor
receptoren. Alle adrenerge receptoren zijn
metabotroop (G-gekoppeld).
-Dopamine: functie in beloning, motivatie,
motorische controle, executieve
functies, ... Alle dopamine receptoren zijn
G-gekoppeld. Er zij twee grote klusters: D1
en D2 gelijkenden. D1 gaat adenylate
cyclase activeren, D2 gaat ze inhiberen.
Spatieel: impulsen komen aan door
verschillende neuronen op hetzelfde -Serotonine: rol in slaap-waak, geheugen,
moment. stress-responsen, emotie, depressie, …
Serotonine heeft veel receptoren,
sommige ionotroop, sommige
metabotroop.
Exciterende aminozuren kunnen ook als
neurotransmitter gebruikt worden:
glutamaat en aspartaat zijn de
belangrijksten. Bijna 50% van de
synapsen in CZS gebruiken aminozuren.
Ze kunnen beiden binden op dezelfde
Neurotransmitters zijn chemische
receptoren (EAA receptoren). Er zijn
boodschappermoleculen. Er gebeurt een
ionotrope en metabotrope receptoren.
Ca-afhankelijke elektrosecretie. De vesikel
waar neurotransmitters inzit gaat ‘docken’ Ook inhiberende aminozuren worden
(versmelten) met het membraan. De NT gebruikt: GABA en glycine. 25 tot 30% van
kan postsynaptisch binden of door de synapsen in CZS gebruiken
enzymen afgebroken worden in de inhiberende aminozuren als
synaptische spleet. neurotransmitter. GABA receptoren
kunnen ionotroop en metabotroop zijn.
De belangrijkste neurotransmitters:
Alle vorigen zijn klassieke
-Acetylcholine: functie in geheugen,
neurotransmitters. Ook zijn er peptiderge
autonoom zenuwstelsel, neuromusculaire
neurotransmitters, daar zijn er
prikkeloverdracht. Acetylcholine
ondertussen al meer dan 100 van gekend.
receptoren zijn nicotinerg (ionotroop) of
Ze zijn 3-30 AZ lang en dus veel groter
muscarinerg (metabotroop). Muscarine en
dan de klassieke neurotransmitters. Deze
nicotine kunnen de functie van
peptiderge neurotransmitters kunnen
acetylcholine overnemen.
enerzijds gebruikt worden als transmitters,
-Noradrenaline: functie in geheugen, maar ook als co-transmitter bij klassieke
aandacht, activering, slaap/waakregulatie, neurotransmitters.
autonoom zenuwstelsel. Vanuit de locus
De twee soorten neurotransmitters
coeruleus worden de meeste
verschillen niet enkel in grootte, maar ook
noradrenerge pathways verspreid.
in synthese/verpakking. Klassiek:
-Adrenaline: neurotransmitter en hormoon geproduceerd in kern, onverpakt door het
(bijnier); functie in autonoom zenuwstelsel, axon en aan het zenuweinde verpakt in
stresshormoon. Kleinere impact dan vesikels. Peptide NT: thv cellichaam al
noradrenaline. vesikels en worden (verpakt) doorheen het
axon getransporteerd. Pas wanneer de
=>Adrenaline en noradrenaline kunnen vesikels aankomen in de presynaptische
binden op dezelfde receptoren: adrenerge terminal, gaan enzymen in de vesikels de
4
