Het document bevat de volledige uitwerking van de hoorcolleges die gegeven zijn voor het vak neurobiologie. Alleen de guest lecture is niet uitgewerkt. (Ook HC9 over H7 is niet aanwezig omdat deze geschrapt is van het tentamen). Het is in het nederlands uitgewerkt met sommige termen nog in het enge...
Neuroscience 6th Edition Test Bank by Purves | 100% Correct Answers | 34 Chapters
Neuroscience 6th Edition Test Bank by Purves • Augustine • Fitzpatrick • Hall • LaMantia • Mooney • Platt • | 100% Correct Answers | 34 Chapters
Test Bank for Neuroscience 6th Edition by Dale Purves ISBN 9781605353807 Chapter 1-34 | Complete Guide A+
Alles voor dit studieboek (92)
Geschreven voor
Universiteit Utrecht (UU)
Biologie
Neurobiologie (BB2NEUR10)
Alle documenten voor dit vak (112)
Verkoper
Volgen
daphnehoutackers
Ontvangen beoordelingen
Voorbeeld van de inhoud
Neurobiologie HC uitgewerkt D1
Inhoudsopgave
HC1: H1 the study of the nervous system (4) .................................................................................................... 2
HC2: H2 Electric signals in neurons (8) .............................................................................................................. 6
HC3: H3 Voltage dependent membrane permeability (8) ............................................................................... 14
HC4: H4 Ion channels & transporters (9) ........................................................................................................ 22
,HC1: H1 the study of the nervous system (4)
Inhoud:
• Histologische, elektrofysiologische en beeldvormende technieken
• Neuronendoctrine
• Structuur van neuronen
• Knock-out, knock-in en transgene muizen
• Functies gliacellen ZELFSTUDIE
• Centraal versus periferaal zenuwstelsel ZELFSTUDIE
• Kniepeesreflex ZELFSTUDIE
• Hersenbeeldvormingstechnieken ZELFSTUDIE
Waarom bestuderen we het zenuwstelsel?
• Omdat we geïnteresseerd zijn in hoe de hersenen werken.
• Hersenziekten:
o Ontwikkelingsziekten
o Depressie, epilepsie, autisme, ADHD/ADD, schizofrenie
o Neurodegeneratieve ziekte: Alzheimer Parkinson Huntington
o Omgevingsfactoren Alcohol, drugs
o Alochol en drugs
Neuronen doctrine:
• Neuronen zijn afzonderlijke cellen en niet één continuüm
• Neuronen communiceren via gespecialiseerde contacten: synapsen
• Informatie gaat in een bepaalde richting door het neuron:
o Dendrieten -> Soma -> Axon
• 1950’2: EM
Cellen in de hersenen
• Zenuwcellen/neuronen
o Elektrische signalen over lange afstanden erg snel
o Door middel van elektrische actiepotentialen
o Zonder verlies van signaalsterkte
o Computation (informatie komt binnen van meerdere cellen en computeert dit
• Gliacellen (glia=Grieken voor lijm)
o Structurele ondersteuning
o Metabolische ondersteuning
o Myelineschede rondom axonen (cellen van shwann)
o Immuunreactie
o Stamcellen: kleine hoeveelheid stamcellen (gliacellen) in de brein
Cellen in de hersenen: Neuronen
• Groen is dendrieten en geel is axonen en paars is cellichaam
• Je hebt cellen met meerdere input (dendrieten) en één output
(axon)-> cortical pyramidal cellen
• Je hebt cellen met één input (dendriet) en meerdere output
(axonen)-> retinal bipolair cel
2
, • Je hebt ook cellen zonder dendrieten of zonder axonenen (ouput in de omgeving).
• In je cerrebelum (kleine hersenen) heb je purkinje cellen, deze hebben de meeste
inputs per cel.
Neuronen: connectivity
• Convergentie: 1 neuron heeft veel inputs (dendrieten)
• Divergentie: 1 neuron heeft meerdere outputs/synapsen
Neuropil
• Neuropil: gebied tussen cellichamen waar synaptische verbindingen
worden gemaakt tussen dendrieten, axonen en gliacellen
Connectiviteit ontdekken
• Stainings: Golgi, antibody, Nissle
• Lesions: kleine beschadigingen maken, kijken welke functies beperkt worden
• Dye injectie: Anterograde & Retrograde (tracer studies)
o Retrograde: injectie in de axonuiteinden, diffusie naar de
cellichamen
o Anterograde: injectie in de somata -> diffusie naar de
zenuwuiteinden
• Reporter genen: GFP
o reporter genereert een promotor, kleuring van alles onder
promotor
o worden tegenwoordig vaker transgene dieren gemaakt
• Genetic engineering: Transgenen, KO, KI
o conditional genetics: Cre-recombinase knipt exon uit DNA
• Calcium imaging (in werkcollege)
• Electrophysiology (H2-4)
• Brain imaging (MRI/fMRI)
Visualisatie van neuroen voorbeelden
• Golgi-kleuring: structuur van de cel
• GFP/RFP/CFP-expressie: onderscheidende van verschillende cellen
• Kleurstof injectie: volg van de celboom
• Antistofkleuring: bijna alles wordt gekleurd, werkt het beste bij
cholesterolverlagende
• Nissl kleuring: kleurt vooral de nucleus en golgi. chemische van de
lagen van de cel
• MRI/fMRI: hele brein, witte/witte stof en activiteit werkzaam
• DRI: hele brein, water in axonen, connectiviteit van het brein zichtbaar maken
Technieken (homologe recombinatie)
• Bij transgene muizen wordt er GFP tot expressie gemaakt in bepaalde cellen. Je
neemt een promotor die alleen actief is een je gewenste type cel en zet daar je GFP
gen achter.
3
, • Transgene muizen betekent dat je gen ergens random in het genoom hebt maar niet
weet waar, bij KO en KI zet je een gen ergens specifiek in het genoom.
• Je kan ook KO muis maken. Hierbij neem je een gen van intresse en schakelt deze uit
en kijkt dan wat het effect is. Dit kan je ook doen voor KI muis waarbij je een nieuw
gen inbrengt.
• Stappenplan
o 1) Isoleer stamcellen van een muis met vachtkleur
o 2) Introduceer het GFP-fusieconstruct of KO-gen in de stamcellen -> dmv
homologe recombinatie -> selectie op de gemodificeerde stamcellen
o 3) Injecteer gemodificeerde stamcellen in een blastocyst van een witte
muisdonor
o 4) Plaats de blastocyst terug in een zwangere muis
o 5) Selecteer mozaïek/chimera-muizen
o 6) Kruis deze muizen met wildtype muizen
o 7) Kruis heterozygote nakomelingen met elkaar
Technieken (CRISPR-Cas9)
• CRISPR-Cas9 voor Knock-out (KO) muis, Knock-in (KI) muis)
• Stappenplan
o 1) Ontwerp een gids-RNA dat specifiek uw interessegen bindt
o 2) Ontwerp een Homologiegerichte Reparatie (HDR)-sjabloon
• KO: laat de 1e en/of 2e exon weg.
• KI: iets klonen (GFP, His-tag, ... ), in-frame na het start- of vóór het
stopcodon
o 3) Introduceer het gids-RNA, het HDR-sjabloon en het Cas9-eiwit in de
geïsoleerde stamcellen (vorige dia)
o 4) Cas9 heeft helicase- en endonuclease-activiteit => dubbele strengbreuk
o 5) HDR gebruikt uw sjabloon om te repareren
o 6) Isogeniseer en sequeneer de cellen
Conditionele genetics: Cre-Lox-P system
• Technieken: conditional
o Transgenic muis
o Knock-out (KO) muis
o Knock-in (KI) muis)
• Je kan niet altijd een KO maken omdat sommige genen
essentieel zijn voor het leven. Hiervoor maak je conditionele KO’s of KI, deze zijn
alleen geïnactiveerd in of na:
o Bepaalde cellen (celspecifieke promotor)
o ontwikkelings stage (promotor actief na...)
o Tamoxifen (chemisch) geïnduceerd
• Je plaats twee LoxP sites om het exon dat je eruit wil halen (je hebt dus een KI
gemaakt), hierdoor voorkomt het homologe recombinatie. Daarnaast pak je
promotor die in je gewenste type cel tot expressie komt en zet daar het Cre
recombinase gen achter. Als deze tot expressie komt recombineert het de LoxP sites
waardoor het exon eruit wordt geknipt en zo heb je een conditional KO.
4
,Techniek: Calcium imaging to determine neuronal activity
• Ze keken naar een eiwit en zagen dat jet fluorescentie veranderd als het
aan calcium bindt. Dit betekent dat de fluorescentie meer of minder vel is
afhankelijk van de activiteit van de cel en dus calcium cc van de cel.
• De cellen brengen dus een GFP-gefuseerd aan een calcium gevoelig eiwit
tot expressie. En dan als de cel actief is dan is er een AP en is er een Ca2+
influx en zie je een toename in fluorescentie.
Techniek: Channel rhodopsins om neuronale activiteit te
beïnvloeden
• Rhodopsins channel, komt van algen. Deze channels
kan je trasnfecteren in muis en als er licht op komt
gaan de kanalen open en induceren of inhiberen een
actiepotentiaal. En dan kan je naar het gedrag van de muizen kijken.
• En je hebt verschillende, waarbij eentje op blauw licht reageert en de kanalen
activeert en eentje die reageert op groen licht en die inactiveert de kanalen.
Connectivity onderzoeken: Brain imaging
5
,HC2: H2 Electric signals in neurons (8)
Leerdoelen deel 1
• Je begrijpt en kunt het verschil tussen actieve en passieve membraaneigenschappen
uitleggen
• Je begrijpt en kunt uitleggen hoe neuronen informatie coderen met
membraanpotentiaalsignalering
Anatomie voor informatieverwerking in het zenuwstelsel
• 1 brein-> 8,6x10^10 neuronen -> 850,000km dendrieten en
axonen -> 1x10^14 synapsen
o 1 neuron kan een axon hebben tot wel 1 meter lang,
bij walvissen kan het tot wel 25m lang zijn
• Grijze stof: cellichamen, kernen, dendrieten en synapsen
• witte stof: axonen (80% gemyeleerd), myeline heeft een hoge lipidedichtheid -> witte
kleur
• In synapsen is er chemische signalering, in de neuronen is het elektrische signalering
• Hoeveelheid neuronen is van belang voor de resolutie van informatieverwerking
Membraanpotentiaal (Vm)
• Membraanpotentiaal (Vm) = Verschil in lading tussen binnen- en buitenkant van
neuron (Vin-Vout). Neuronen versturen informatie via elektrische signalen die het
resultaat zijn van kortstondige veranderingen in het membraanpotentiaal
• De beste manier om signalen in neuronen te observeren is het gebruik van een
intracellulaire micro- electrode om het elektrische potentiaal te meten langs het
neuronale plasmamembraan. De micro- electrode wordt dan verbonden met de
computer, de voltmeter.
o Het is uitgedrukt in mili volt dus mV. 0.070 volt is dus 100x zo klein als een
batterij van 9 volt/
• Neuronen behouden een constante voltage tijdens rust rond de -40 tot -90 mV =
rustmembraanpotentiaal.
Er zijn 3 typen potentiëlen (signalen)
• Receptorpotentiaal (prikkels): activatie van sensorische neuronen door externe
stimuli (mechanoreceptoren nemen externe prikkels waar, zoals licht, warmte of
geluid). Het gevolg is dat er veranderingen optreden in het
rustmembraanpotentieel.
o In de periferie veel, bij sensorische informatie
o Mechanoreceptor (bijv huid)-> druk leidt tot verandering in het potentiaal
o Graduele membraan potentiaal veranderingen
o hoe harder je drukt hoe meer membraan potentieel verandering je
krijgt -> graded potentials
o Kleine langzame elektrische veranderingen van mV
• Synaptisch potentiaal (axon -> dendriet): activering van een synaptisch
contact dat zorgt voor die informatie wordt krachtig naar het volgende
neuron (via dendriet).
o Langzame verandering van Vm
6
, o Analoog: meerdere activaties tellen bij elkaar op -> grotere amplitude
▪ Grotere amplitude betekent dus meerdere activaties -> grotere
verandering
• Actiepotentiaal (aansturen spier bv): elektrisch signaal dat zich verplaatst langs een
axon. Het membraanpotentiaal zal kort veranderen van negatief naar positief mV.
o In de axonen
o Alles of niets potentiaal
o Heel kort, milliseconden (altijd zelfde tijd -> all-or-none event)
o Kan je niet bij elkaar optellen, ze gaan naar één specifieke
amplitude (all-or none)
Actieve en passieve singalen
• Je kan je elektrode gebruiken om de cel te karakteriseren.
Je kan dus vierkante amplitude stromen (currents)
injecteren, zowel positief als negatief en groter en kleiner.
• Daarna kan je kijken naar de voltage reacties-> de
membraan potentialen)
• Elke keer als een stroom de cel binnenkomt lijdt het tot
kleine exponentiële veranderingen dat ongeveer vergelijkbaar is aan de hoeveelheid
van de geinjecteerde stroom. Totdat je bij de drempelwaarde zit, dan reseltuurt meer
stroom in meer pieken (APs).
• Hoe meer synapsen geactiveerd worden hoe meer current de cel in gaat hoe meer
pieken (AP) je krijgt
• Als men een stroom zou toedienen in een neuron en het membraanpotentiaal wordt
meer negatief, spreken we van een hyperpolarisatie. Geen actiepotentiaal wordt er
dan gegenereerd en we noemen het signaal passief. Als een stroom wordt
geïnjecteerd en hierdoor het membraan positiever wordt dan in rust, spreken we van
een depolarisatie. Het signaal is positief. Het actiepotentiaal dat zo gegenereerd
wordt, bereikt hiervoor een bepaalde drempelwaarde. Het is alles-of-niets reactie.
• Belangrijk: Stroom injecteren met een hogere amplitude (intensiteit) of tijdsduur
resulteert niet in grotere actiepotentialen. De frequentie van actiepotentialen neemt
wel toe (meerdere pieken). Deze regel verschilt met die van receptorpotentialen
(waarvan de amplitudes worden ingedeeld in verhouding tot de grootte van de
sensorische stimulus) en synaptische potentialen (waarvan de amplitudes variëren
afhankelijk van het aantal geactiveerde synapsen, sterkte en activiteit van de synaps).
• Passieve signalen zorgen ervoor dat stroom loopt, maar zorgen niet perse voor
actiepotentialen (beide passief en actieve stroom) en dit komt niet door het
opengaan van de kanalen
Excitable membranes are equivalent to resistor–capacitor (RC) circuits
• Buitenkant van membraan is meer positief, binnenkant meer negatief -> komt
door de lipide bilaag-> zorgt voor het behouden van de lading aan de binnen- en
buitenkant. De lipide bilaag is semi-permeabel. Aan de ene kant wil het ladingen
opslaan en aan de andere kant wil het ook graag dat ladingen bewegen over het
membraan. Er zitten ionkanalen door het membraan heen
o Semi-permeabel-> lipide laag is ene kant resistor en andere kant capacitor
7
, • RC circuit (resistor-capacitor), een parallel circuit -> exponentiele stijging en
daling
o Je hebt een capacitor (dit is de lipide bilaag), dit slaat ladingen op.
o Er is een andere route die genomen kan worden door ladingen en dit is
door door het membraan heen te gaan en dit is de resistor (kanalen). Kanalen
zorgen dat stromingen er door heen kunnen, dus die geleiden (conductance)
ladingen, maar tegelijk zijn ze ook een weerstand (resistance)
o Als je een membraan hebt die veel porien heeft om ladingen door te gaan dan
is het leaky. En het kan ook erg resitance zijn als het minder kanalen heeft.
o Er is een weerstand (resistance) voor stroom:
▪ wet van Ohm: V= I*R (lineair)
Lipide membraan bilaag: capacitance
• Capacitance is opgeslagen lading op een transient manier. Een
capacitor (C) slaat tijdelijk de lading op. Het kan de lading niet voor
altijd op de plek houden de ladingen kunnen vrij rond bewegen.
• Als je een stroom injecteert dan blijft de capacitor de lading opslaan en
ls je de stroom verwijderd dan verwijderd ook de lading weer.
• Als je minder membraan hebt, dan kan je dat membraan sneller laden dus er is een
snellere opslag van de lading en als je het verwijderd dan daalt de lading ook weer
snel (stippel rode lijn).
o Dus kleinere membraan (kleinere Cm) zoals kleine spinehead is makkelijker te
laden dan grotere membraan zoals een heel cellichaam
• Het bepaalt de snelheid waarmee een potentiaalverschil tot stand komt
• Capasitance berekent de snelheid van het opladen:
o ∆V / ∆t = Icap / Cm
o Icap is capataire stroom en Cm is capacitance
Lipide membraan bilaag: weerstand
• Ohms law: V= I x R
o Hoe meer stroom hoe groter het membraan reageert. Hoe
groter de weerstand van het membraan hoe groter de depolarisatie zal zijn.
• De membraanweerstand bepaalt de amplitude van de potentiaalverandering (Vm)
• Amplitude van depolarisatie hangt af van de weerstand, hoe meer weerstand hoe
groter de depolarisatie zal zijn. Een membraan dat lek is, heeft minder depolarisatie
omdat groot deel van het stroom verloren gaat, wel snellere depolarisatie
De gecombineerde R + C produceert exponentiële Vm-veranderingen
• Je hebt iets wat dus lading opslaat (C) en iets wat permeabel is voor lading (R).
• Je krijft dus eerst dat de capacitance wordt geladen, dat deze ladingen worden
vrijgelaten, het verliest dus de ladingen.
• Je ziet dus een exponentiële stijgende en dalende fase. Ladingen kunnen dus
twee routes over het membraan heen.
Alle prikkelbare membranen fungeren als RC-circuits
• Je ziet bij stroom injectie een stijging van de potentiaal en daarna een daling. Je kan
hier ook metingen mee doen. Als je dus Vm weet en Im dan kan je de ristance meten
8
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper daphnehoutackers. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €7,99. Je zit daarna nergens aan vast.
