VOLLEDIGE SAMENVATTING
NEUROFYSIOLOGIE (2022-2023)
Sensatie & Perceptie
Sensatie = opvangen signaal Perceptie = verwerking dr hersenen
Sensoriële systemen
Zintuigen => waarnemen energie (sensatie) (op afstand, in lichaam of rechtstreeks inwerkend op lichaam)
Sensorische input doel:
Perceptie
Motorische controle (on-/bewust)
bv. proprioceptie: cte sensorishe info nr hersenen => maak juiste motorische bewegin gen
Arousal = activatietoestand van CZS bv. VEEL sensorische info => teveel arousal => stress
Integriteit CZS bv. teveel stimulatie => integriteit CZS aantasten
Energiebereik
Meeste E niet waarneembaar door mens:
└> zintuigen geven klein venster buitenwereld
└> groot deel E niet opgevangen: - Buiten bereik R (geluid, licht)
- Geen R voor E-vorm (magneto- , electroreceptie)
<> andere species: detectie magnetische/electrische velden, gepolariseerd licht, IR licht
Visueel domein
E bereik EM spectrum = zichtbaar licht
=> enkel R (=kegeltjes) voor λ = 400-700nm
- Soort R bepaalt kleurenwaarneming (welke λ = welke kleur)
- Mens geen R voor: UV straling (<> bij)
IR straling (=warmte) dmv temperatuurgevoelige sensoren (slang)
Auditief domein
E bereik mens = geluidsgolven 20 – 20 000 Hz
=> infra- (laag) & ultrasound (hoog) buiten bereik onze R (<> hond, vleermuis: ultrasone golven)
3 fysiologische processen voor informatie verwerking in CNS
ALLE sensorische systemen op zelfde manier
1) Transductie: Stimulus E omzetten nr AP (meerdere stappen)
dmv specifieke R (staafjes & kegeljes, haarcellen (mechanoR), ..)
2) Transmissie: Info (AP) nr primaire sensorische hersenschors (specifiek gebied) bv. visuele cortex
via specifieke zenuwbanen
=> SENSATIE = TRANSDUCTIE + TRANSMISSIE
3) Perceptie: interpretatie sensatie dr hersenen, gewaarworden
→ belangrijke rol selectiemechanismen = ‘aandacht’
Bv. Transductie licht E thv retina dr staafjes & kegeltjes → transmissie AP nr primaire visuele cortex → perceptie in hogere orde gebieden: zie gezicht
,4 basisattributen voor sensoriële stimuli
Bepalen adhv sensoriële systemen (zintuigen)
1. Modaliteit (kwaliteit) 2. Intensiteit 3. Duur 4. Plaats
Codering van modaliteit: welke energie?
- 5 “modaliteiten” = hoofdzintuigen (=klassiek): zicht, gehoor, smaak, reuk & tast (mens)
- Extra = sens. info gegenereerd door/ in lichaam:
vestibulair; spier- & gewrichtsafferentent (proprioceptie); R vr BD, O2, enz.
- Submodaliteiten bij modaliteit: smaak: onderscheid zuur/zoet/bitter/zout/umami
tast: onderscheid druk, T, pijn, jeuk
zien: onderscheid kleur, beweging, diepte, vorm,…
- Specifieke recpetoren bij elke (sub)modaliteiten:
ziht: fotoR, gehoor: mechano-R, smaak&reuk: chemoR,
tast: mechano, thermo, noci (pijn) & prurito-R (jeuk)
- Specifieke centrale zenuwbanen nr sensoriële cortex bij elke modaliteit
Hoe maken hersenen onderscheid tss verschillende (sub)modaliteiten?
Juiste interpretatie stimuli in hersenen
Wet van specifieke zenuwenergieën (Müller)
a) (sub)modaliteiten obv eig. van sensoriële R & n0:
transductie: R vangt specifieke E-vorm op & zet om nr membraanpotentiaal
b) elk perifeer sensorieel n0 verbonden met specifieke delen v/h zenuwstelsel
a + b = “labeled lines”: info leveren nr specifiek deel hersenen
Adequate stimulus = optimale stimulus (E) die specifieke R activeert bv. fotonen bij fotoR
└> !! Andere E kan R activeren => perceptie ~ adequate stimulus
DUS activatie v/d zenuwbaan zorgt steeds vr perceptie v/d E vorm waarvoor de baan gevoelig
onafh. wat de stimulus is !!
DUS perceptie (waarneming) niet afh. v. HOE sensorische vezels gestimuleerd, maar v. WELKE vezels
Voorbeelden wet van Muller:
- Fosfenen: druk op oogbol (<>fotonen) => actieve foto-R => n0 activeert => licht waarnemen
- Cochleaire implantaten: directe elektrische stimuli (via electrode) in slakkenhuis
=> haarcellen binnenoor actief => activatie n0 => horen
- Paradoxale koudegewaarwording: warmte stimulus => activatie koude R => perceptie kou
Modaliteit/ kwaliteit v. stimulus k op ≠ manieren gecodeerd w:
1) Labeled lines code (bv. tast)
= indiv. n0 sturen specifieke info door dmv van specifieke & selectieve R nr specifiek deel ZS
2) Populatiecode (=patroon, combinatie)
= stimulus gecodeerd in patroon v. activatie v/e populatie/groep n0 (bv. geur onderscheid)
3) Combinatie van beide
luister einde slide 8
,Codering van intensiteit
Intensiteit van sensatie = hoe sterk is stimulus (=intensiteit v/d E)
→ laagste intensiteit die sensatie geeft = drempel => stimulus moet boven drempel zijn
bv. gehoor: min. # dB nodig (drempel afh. van frequentie) bv. zicht: min. #fotonen nodig
Codering intensiteit:
a) Frequentie codering
= #AP gevuurd dr 1 n0 bepaalt intensiteit stimulus (intensiteit dr 1 n0)
bv. Tast: grote druk (stimulus) => R actief => grote ∆membraan potentiaal => n0 vuurt veel AP/spikes
b) Populatie codering
= # n0 geactiveerd bepaalt intensiteit stimulus (vele n0)
bv. zwakke druk => 1 n0 actief <> sterke stimulus => vele n0 actief
Codering van duur
Wanneer is er ∆E?
Adaptatie = afname grootte R potentiaal bij stimulatie dr constante stimulus => activatie ↓
want vooral ∆ in stimulus intensiteit van belang als stimuli continu w aangeboden
→ adaptatie: binnen 1 stimulus aanbieding bv. ruik naar wafel => na tijdje ruik je niet meer
→ habituatie: overheen stimuli (niet belang) bv. elke keer ruik wafel in aula => niet meer waarnemen na tijdje
(mechanisme kunnen op zeer veel niveaus liggen (preR-structuur, transductie in synaps, intrinsieke membraaneig., …))
a) Traag/ niet adapterende (=tonische) R:
Stimulus ON: beetje adaptatie in respons lange stimulus
=> R pot. blijft => n0 vuurt AP gedurende hele stimulus
b) Snel adapterende (= fasische) R:
=> AP vuren bij start & stop (on & offset) v/d stimulus
=> detecteren vooral ∆ in stimulus intensiteit
→ want vooral ∆ in stimulus intensiteit belang bv.sok aan
DOEL = minder E verspillen bij continu stimuli, vooral ∆ in s timulus van belang
Codering van plaats van stimulus
Waar is de E-bron/ stimulatie?
= afh. v. receptief veld (RV) van afferent n0 = gebied op R-opp. dat n0 kan beïnvloeden (excit/inhib)
└> kleiner RV => preciezere plaatsbepaling
RV w groter hoe verder/hoger in sensorische systeem
door convergentie v. lagere orde n0 op hogere orde n0
1e orde n0’en (dichtst bij R) => geeft info aan 2e orde n0 enz.
- RV 1e orde n0 = zwarte cirkel: als stimulus in RV => R zal reageren => AP
- RV 2e orde n0 = combi v/d 3 zwarte cirkels = info alle 1e orde n0 waarmee verbonden
RV w complexer hoe verder in het systeem
door divergentie = zijdelings verspreiden info
= 1 lager orde n0 draagt bij tot RV van vele hogere orde n0
=> laterale inhibitie !!!: actief n0 => info aan 2e orde inhiberend n0 => centrale n0 beïnvloed
, - Grote n0 complex RV: - als in rand-gebied iets gebeurd => afremmen n0
- als in midden iets gebeurd => activeren n0
bv. bij contrast waarnemen dr visueel systeem
!! receptief veld van alle sensorische systemen kunnen voorstellen
→ Bv. somatosensorieel n0: RV = gebied op huid: hier druk => n0 geactiveerd
→ Bv. visueel n0: RV = gebied op netvlies: hier fotonen invallen => n0 geactiveerd
Topografie
Receptoroppervlak (R-epitheel) heeft topografie: geordende R
=> n0 projecties ook geordend
=> ruimtelijke relaties (ordening) v. R-opp. ook hogerop in CZS (op hersencortex)
- Ordening op R-opp. ~externe ruimte
=> ordening blijft behouden: n0 naast elkaar in R-opp. ook naast elkaar afgebeeld op cortex
→ in visueel syst.: retinotopie
= ordening v/d retina (=R-opp.) op primair visuele cortex
= omgekeerde afbeelding v. stimulus externe ruimte (verhoudingen cte)
(methode: radioactiviteit visualiseren tgv radioactief-glucose => opname bij activatie n0)
bv. kijk nr letter => zie letter omgekeerd afgebeeld op hersenen
→ in somatosensoriële syst.: somatotopie = ordening tast-gebieden op somatosens. cortex
= lateraal: n0 vr tast in gezicht – handen – lichaam – voeten: mediaal op cortex
bv. 5 vingers liggen op cortex naast elkaar (verhoudingen blijven)
- Ordening op R-opp. maar niet in externe ruimte
→ in auditief syst.: tonotopie = ordening op cortex obv frequentie
= Lage vs hoge freq. naast elkaar afgebeeld in slakkenhuis (R opp)
Sommige aspecten v/d plaats v/e stimulus w berekend in CZS
→ visuele diepte: visueel syst. veel ques voor detectie diepte/ verte
→ auditieve lokalisatie: in CZS berekend hoe ver stimulus van ons
Acuïteit = scherpte
= precisie waarmee plaats v/e stimulus bepaald kan worden
= ~ aantal receptieve velden ~ 1/grootte receptieve velden
=> groot aantal kleine RV => grote acuïteit = heel precies/scherp (meten dr 2-punt discriminatie)
= grote innervatiedensiteit
Voorbeeld: scherptezicht
- RV ganglioncel = alle fotoR geschakeld naar ganglioncel: foton valt op 1 R => ganglion vuurt AP
- Retinale fovea: scherptezicht
→ ganglioncellen met klein RV => makkelijk plaatsbepaling
- Retinale periferie: geen scherptezicht
→ gangliocellen met groot RV: veel R geschakeld nr 1 ganglioncel
=> foton op groot gebied => n0 actief => moeilijk plaats bepalen: op welke fotoR?
→ reden: stel overal scherptezicht => overal kleine RV nodig => veel ganglioncellen nodig
=> grote oogzenuw (=axonen gangioncellen) => te grote blinde vlek
Voorbeeld: tast
NEUROFYSIOLOGIE (2022-2023)
Sensatie & Perceptie
Sensatie = opvangen signaal Perceptie = verwerking dr hersenen
Sensoriële systemen
Zintuigen => waarnemen energie (sensatie) (op afstand, in lichaam of rechtstreeks inwerkend op lichaam)
Sensorische input doel:
Perceptie
Motorische controle (on-/bewust)
bv. proprioceptie: cte sensorishe info nr hersenen => maak juiste motorische bewegin gen
Arousal = activatietoestand van CZS bv. VEEL sensorische info => teveel arousal => stress
Integriteit CZS bv. teveel stimulatie => integriteit CZS aantasten
Energiebereik
Meeste E niet waarneembaar door mens:
└> zintuigen geven klein venster buitenwereld
└> groot deel E niet opgevangen: - Buiten bereik R (geluid, licht)
- Geen R voor E-vorm (magneto- , electroreceptie)
<> andere species: detectie magnetische/electrische velden, gepolariseerd licht, IR licht
Visueel domein
E bereik EM spectrum = zichtbaar licht
=> enkel R (=kegeltjes) voor λ = 400-700nm
- Soort R bepaalt kleurenwaarneming (welke λ = welke kleur)
- Mens geen R voor: UV straling (<> bij)
IR straling (=warmte) dmv temperatuurgevoelige sensoren (slang)
Auditief domein
E bereik mens = geluidsgolven 20 – 20 000 Hz
=> infra- (laag) & ultrasound (hoog) buiten bereik onze R (<> hond, vleermuis: ultrasone golven)
3 fysiologische processen voor informatie verwerking in CNS
ALLE sensorische systemen op zelfde manier
1) Transductie: Stimulus E omzetten nr AP (meerdere stappen)
dmv specifieke R (staafjes & kegeljes, haarcellen (mechanoR), ..)
2) Transmissie: Info (AP) nr primaire sensorische hersenschors (specifiek gebied) bv. visuele cortex
via specifieke zenuwbanen
=> SENSATIE = TRANSDUCTIE + TRANSMISSIE
3) Perceptie: interpretatie sensatie dr hersenen, gewaarworden
→ belangrijke rol selectiemechanismen = ‘aandacht’
Bv. Transductie licht E thv retina dr staafjes & kegeltjes → transmissie AP nr primaire visuele cortex → perceptie in hogere orde gebieden: zie gezicht
,4 basisattributen voor sensoriële stimuli
Bepalen adhv sensoriële systemen (zintuigen)
1. Modaliteit (kwaliteit) 2. Intensiteit 3. Duur 4. Plaats
Codering van modaliteit: welke energie?
- 5 “modaliteiten” = hoofdzintuigen (=klassiek): zicht, gehoor, smaak, reuk & tast (mens)
- Extra = sens. info gegenereerd door/ in lichaam:
vestibulair; spier- & gewrichtsafferentent (proprioceptie); R vr BD, O2, enz.
- Submodaliteiten bij modaliteit: smaak: onderscheid zuur/zoet/bitter/zout/umami
tast: onderscheid druk, T, pijn, jeuk
zien: onderscheid kleur, beweging, diepte, vorm,…
- Specifieke recpetoren bij elke (sub)modaliteiten:
ziht: fotoR, gehoor: mechano-R, smaak&reuk: chemoR,
tast: mechano, thermo, noci (pijn) & prurito-R (jeuk)
- Specifieke centrale zenuwbanen nr sensoriële cortex bij elke modaliteit
Hoe maken hersenen onderscheid tss verschillende (sub)modaliteiten?
Juiste interpretatie stimuli in hersenen
Wet van specifieke zenuwenergieën (Müller)
a) (sub)modaliteiten obv eig. van sensoriële R & n0:
transductie: R vangt specifieke E-vorm op & zet om nr membraanpotentiaal
b) elk perifeer sensorieel n0 verbonden met specifieke delen v/h zenuwstelsel
a + b = “labeled lines”: info leveren nr specifiek deel hersenen
Adequate stimulus = optimale stimulus (E) die specifieke R activeert bv. fotonen bij fotoR
└> !! Andere E kan R activeren => perceptie ~ adequate stimulus
DUS activatie v/d zenuwbaan zorgt steeds vr perceptie v/d E vorm waarvoor de baan gevoelig
onafh. wat de stimulus is !!
DUS perceptie (waarneming) niet afh. v. HOE sensorische vezels gestimuleerd, maar v. WELKE vezels
Voorbeelden wet van Muller:
- Fosfenen: druk op oogbol (<>fotonen) => actieve foto-R => n0 activeert => licht waarnemen
- Cochleaire implantaten: directe elektrische stimuli (via electrode) in slakkenhuis
=> haarcellen binnenoor actief => activatie n0 => horen
- Paradoxale koudegewaarwording: warmte stimulus => activatie koude R => perceptie kou
Modaliteit/ kwaliteit v. stimulus k op ≠ manieren gecodeerd w:
1) Labeled lines code (bv. tast)
= indiv. n0 sturen specifieke info door dmv van specifieke & selectieve R nr specifiek deel ZS
2) Populatiecode (=patroon, combinatie)
= stimulus gecodeerd in patroon v. activatie v/e populatie/groep n0 (bv. geur onderscheid)
3) Combinatie van beide
luister einde slide 8
,Codering van intensiteit
Intensiteit van sensatie = hoe sterk is stimulus (=intensiteit v/d E)
→ laagste intensiteit die sensatie geeft = drempel => stimulus moet boven drempel zijn
bv. gehoor: min. # dB nodig (drempel afh. van frequentie) bv. zicht: min. #fotonen nodig
Codering intensiteit:
a) Frequentie codering
= #AP gevuurd dr 1 n0 bepaalt intensiteit stimulus (intensiteit dr 1 n0)
bv. Tast: grote druk (stimulus) => R actief => grote ∆membraan potentiaal => n0 vuurt veel AP/spikes
b) Populatie codering
= # n0 geactiveerd bepaalt intensiteit stimulus (vele n0)
bv. zwakke druk => 1 n0 actief <> sterke stimulus => vele n0 actief
Codering van duur
Wanneer is er ∆E?
Adaptatie = afname grootte R potentiaal bij stimulatie dr constante stimulus => activatie ↓
want vooral ∆ in stimulus intensiteit van belang als stimuli continu w aangeboden
→ adaptatie: binnen 1 stimulus aanbieding bv. ruik naar wafel => na tijdje ruik je niet meer
→ habituatie: overheen stimuli (niet belang) bv. elke keer ruik wafel in aula => niet meer waarnemen na tijdje
(mechanisme kunnen op zeer veel niveaus liggen (preR-structuur, transductie in synaps, intrinsieke membraaneig., …))
a) Traag/ niet adapterende (=tonische) R:
Stimulus ON: beetje adaptatie in respons lange stimulus
=> R pot. blijft => n0 vuurt AP gedurende hele stimulus
b) Snel adapterende (= fasische) R:
=> AP vuren bij start & stop (on & offset) v/d stimulus
=> detecteren vooral ∆ in stimulus intensiteit
→ want vooral ∆ in stimulus intensiteit belang bv.sok aan
DOEL = minder E verspillen bij continu stimuli, vooral ∆ in s timulus van belang
Codering van plaats van stimulus
Waar is de E-bron/ stimulatie?
= afh. v. receptief veld (RV) van afferent n0 = gebied op R-opp. dat n0 kan beïnvloeden (excit/inhib)
└> kleiner RV => preciezere plaatsbepaling
RV w groter hoe verder/hoger in sensorische systeem
door convergentie v. lagere orde n0 op hogere orde n0
1e orde n0’en (dichtst bij R) => geeft info aan 2e orde n0 enz.
- RV 1e orde n0 = zwarte cirkel: als stimulus in RV => R zal reageren => AP
- RV 2e orde n0 = combi v/d 3 zwarte cirkels = info alle 1e orde n0 waarmee verbonden
RV w complexer hoe verder in het systeem
door divergentie = zijdelings verspreiden info
= 1 lager orde n0 draagt bij tot RV van vele hogere orde n0
=> laterale inhibitie !!!: actief n0 => info aan 2e orde inhiberend n0 => centrale n0 beïnvloed
, - Grote n0 complex RV: - als in rand-gebied iets gebeurd => afremmen n0
- als in midden iets gebeurd => activeren n0
bv. bij contrast waarnemen dr visueel systeem
!! receptief veld van alle sensorische systemen kunnen voorstellen
→ Bv. somatosensorieel n0: RV = gebied op huid: hier druk => n0 geactiveerd
→ Bv. visueel n0: RV = gebied op netvlies: hier fotonen invallen => n0 geactiveerd
Topografie
Receptoroppervlak (R-epitheel) heeft topografie: geordende R
=> n0 projecties ook geordend
=> ruimtelijke relaties (ordening) v. R-opp. ook hogerop in CZS (op hersencortex)
- Ordening op R-opp. ~externe ruimte
=> ordening blijft behouden: n0 naast elkaar in R-opp. ook naast elkaar afgebeeld op cortex
→ in visueel syst.: retinotopie
= ordening v/d retina (=R-opp.) op primair visuele cortex
= omgekeerde afbeelding v. stimulus externe ruimte (verhoudingen cte)
(methode: radioactiviteit visualiseren tgv radioactief-glucose => opname bij activatie n0)
bv. kijk nr letter => zie letter omgekeerd afgebeeld op hersenen
→ in somatosensoriële syst.: somatotopie = ordening tast-gebieden op somatosens. cortex
= lateraal: n0 vr tast in gezicht – handen – lichaam – voeten: mediaal op cortex
bv. 5 vingers liggen op cortex naast elkaar (verhoudingen blijven)
- Ordening op R-opp. maar niet in externe ruimte
→ in auditief syst.: tonotopie = ordening op cortex obv frequentie
= Lage vs hoge freq. naast elkaar afgebeeld in slakkenhuis (R opp)
Sommige aspecten v/d plaats v/e stimulus w berekend in CZS
→ visuele diepte: visueel syst. veel ques voor detectie diepte/ verte
→ auditieve lokalisatie: in CZS berekend hoe ver stimulus van ons
Acuïteit = scherpte
= precisie waarmee plaats v/e stimulus bepaald kan worden
= ~ aantal receptieve velden ~ 1/grootte receptieve velden
=> groot aantal kleine RV => grote acuïteit = heel precies/scherp (meten dr 2-punt discriminatie)
= grote innervatiedensiteit
Voorbeeld: scherptezicht
- RV ganglioncel = alle fotoR geschakeld naar ganglioncel: foton valt op 1 R => ganglion vuurt AP
- Retinale fovea: scherptezicht
→ ganglioncellen met klein RV => makkelijk plaatsbepaling
- Retinale periferie: geen scherptezicht
→ gangliocellen met groot RV: veel R geschakeld nr 1 ganglioncel
=> foton op groot gebied => n0 actief => moeilijk plaats bepalen: op welke fotoR?
→ reden: stel overal scherptezicht => overal kleine RV nodig => veel ganglioncellen nodig
=> grote oogzenuw (=axonen gangioncellen) => te grote blinde vlek
Voorbeeld: tast
