Vorm en Functie aantekeningen
zenuwstelsel
Hoorcollege 1 – Neurale communicatie
Zenuwcellen hebben 2 soorten uitlopers en dat zijn axonen en dendrieten
Dendrieten zijn ontvangende uitlopers en axonen is signaal doorgevende uitloper
Spines op dendrieten is een ontvangende plek voor axon
Myeline ligt om axonen heen voor de
Axonen hebben boutons en geven daarmee het signaal door
De contact plaats tussen de spindles en boutons heten synapsen
Er zijn heel veel verschillende soorten zenuwcellen
Alle zenuwcellen hebben altijd maar 1 axon maar kunnen wel van hoeveelheid dendrieten verschillen
• Classes of neurons:
– Number of neurites (aantal uitlopers)
• (pseudo)unipolar (kan eigenlijk niet bestaan, je hebt in principe 2 uitlopers
nodig, deze uitloper is nu tegelijkertijd axon en dendriet), bipolar (1 axon en
1 dendriet), multipolar
– Shape of dendrites/dendritic trees (de manier hoe de uitlopers liggen)
• pyramidal cells, stellate cells (ster achtige cel), Purkinje cells (liggen in de
kleine hersenen)
– Length of axon
• projection neurons (motorneuronen in de rug bijvoorbeeld, ze moeten een
lange afstand overbruggen), interneurons (schakelneuronen, veel in het
brein en vormen korte afstand verbindingen)
– Function
• afferent neurons (vanuit periferie naar het zenuwstelsel, e.g., sensory
neurons), efferent neurons (van het zenuwstelsel richting de periferie, e.g.,
motor neurons). De projectie neuronen hebben eigenlijk altijd deze 2
functies.
– Transmitter secretion (Neurotransmitters)
• glutamatergic, dopaminergic, cholinergic, etc.
Elektrische stroom moet van dendriet naar axon, hiertussen zit wel nog het cellichaam en dit geeft
veel meer weerstand, de unipolaire cellen hebben hier geen last van. Pijnprikkels en gevoel liggen
meer onder de huid, zijn ook unipolair.
Er zijn 10x meer gliacellen (steuncellen) dan dat er neuronen zijn in de hersenen.
3 functies van de gliacellen zijn:
Er zijn ook 3 typen: oligodendrocyten: cellen hebben uitlopertjes en zitten rondom axonen waar ze
myeline maken waardoor de doorgifte van elektrische signalen goed verloopt.
Astrocyt: 1) verantwoordelijk van afdichten van bloedvaten, hebben kleine vaatjes waarmee ze het
bloedvat afdichten, de bloed hersenbarrière zegt dat het brein beperkt bereikbaar is, dit komt dus
door de astrocyten, ze selecteren ook welke stoffen er binnenkomen en welke niet.
2) Maken ook contact met zenuwcellen, reguleren de manier waarop zenuwcellen met elkaar
communiceren.
,Microgliacellen: enige celtypen in het brein die hier niet van nature aanwezig zijn, deze cellen komen
van het immuunsysteem. Het zijn dus immuuncellen die specifieke infiltrerende immuuncellen die
zorgen voor immuun regulatie in de hersenen.
Hersenen en ruggenmerg is centraal zenuwstelsel
Alles wat hierbuiten ligt is perifeer
Cellichamen van motorneuronen liggen in het centrale zenuwstelsel en de uitlopers lopen in het
perifere zenuwstelsel
Axonen in perifere zenuwstelsel worden ook gemyeliniseerd maar dit wordt hier gedaan door
Schwann cellen. Oligodendrocyten kunnen per cel meer axonen myeliniseren en Schwann cellen
kunnen dat maar voor 1 per cel.
MS is een ontstekingsreactie in het zenuwstelsel, het is gericht tegen myeline. Vooral in de witte stof
banen in het wit zie je ontstekingsreacties optreden. Het signaal wordt niet goed doorgegeven en
bereikt eindpunt niet. Mensen krijgen als eerst problemen met zicht, lopen en vermoeidheid.
Zenuwcellen onderscheiden zich van andere cellen door exciteerbare cellen te zijn. Deze cellen zijn in
staat om actiepotentialen te vormen. Ze ontstaan doordat zenuwcellen in staat zijn om moleculen
over het membraan te laten gaan, de lading kan verplaatst worden over het membraan.
Rustpotentiaal
In het begin is er een rustmembraan potentiaal, deze cel heeft geen actie, is het constante
spanningsverschil over het membraan.
Het spanningsverschil dat er ongeveer heerst is een rustpotentiaal van -70 mV, binnen is meer
geladen dan buiten.
Buiten de cel zit vloeistof, hierin zit natriumchloride als oplossing dus losse chloride en natrium.
Aan de binnenkant van de cel is er veel kalium te vinden, de negatieve lading binnen de cel komt van
eiwitten, hier kan je geen echt spanningsverschil mee vormen. Binnenkant is in rust iets negatiever
dan buiten de cel.
Kalium kanaal is passief, deze staat altijd open, ieder neuron heeft ook zo’n kanaal. Nodig om lading
te verplaatsen over de cel. Kalium gaat in deze situatie naar buiten want de concentratie is buiten
minder groot. Als kalium naar buiten stroomt wordt het buiten meer positief, je krijgt dan een
elektrostatische kracht, positief en positief stoten elkaar af en dan zal er dus gestopt worden want er
is ook geen concentratiegradiënt meer.
De evenwichtspotentiaal voor kalium is -90mV. Dit is lager dan de rustpotentiaal van een neuron.
Er is ook nog een natrium passief kanaal. Natrium gaat door het kanaal naar binnen door de
difussiekracht. Je krijgt dan ook weer een elektrostatische kracht en gaat ook niet door. Deze
evenwichtspotentiaal is ongeveer 30mV, het rustmembraanpotentiaal van een zenuwcel is de
evenwichtspotentialen van kalium en natrium gecombineerd.
Als een cel alleen 2 open kanalen heeft zal nooit een rustmembraanpotentiaal in stand houden,
hiervoor is er de natrium-kalium pomp. Teveel gelekte kalium naar buiten wordt weer naar binnen
gepompt en te veel natrium naar binnen kan weer naar buiten gepompt worden.
2 kalium en 3 natrium per keer kan er gepompt worden door de pomp. Deze pomp heeft ATP nodig.
Om 1x te pompen is er 1 molecuul ATP nodig. Grootste deel van de mitochondriaal geproduceerde
ATP in de hersenen wordt hierdoor gebruikt.
Gegradeerde potentialen
Als cel gestimuleerd wordt, treden de gegradeerde potentialen op, zijn kleine spanningsverschillen
over het membraan.
Hyperpolarisatie gaat de membraanpotentiaal naar de -80 mV en bij depolarisatie gaat de
membraanpotentiaal naar de -60 mV.
In de hersenen treed er hyperpolarisatie en depolarisatie op door synaptische input van andere
neuronen.
,Neurotansmitters werken op ionkanalen. Deze ionkanalen noemen we ligand gestuurde ionkanaal.
Zolang er een NT aan bindt gaat het kanaal open, hierna gaat het kanaal weer dicht. Als het kanaal
weer dichtgaat zorgt de natriumkalium pomp er weer voor dat het rust membraanpotentiaal weer
heerst.
Acetylcholine (stimulerend) zorgt voor korte depolarisatie, natrium naar binnen
GABA (remmend) zorgt voor hyperpolarisatie, chloride gaat naar binnen.
Actiepotentiaal
Dan kan er vervolgens wel een actiepotentiaal optreden. Hierna is er de synaptische activiteit, afgifte
van NT.
Gegradeerde potentiaal moet worden vertaald naar een actiepotentiaal.
Als er een drempelwaarde wordt bereikt, in dit geval rond de -60 mV, dan schiet het MP meteen vol
omhoog en dan weer vel naar beneden, allemaal in 1,5 ms.
Tijdens actiepotentiaal is het niet mogelijk om zenuwcel nogmaals te activeren. Deze periode noem
je de absolute refractaire periode. Na actiepotentiaal zie je heel vaak dat het membraanpotentiaal
doorschiet naar beneden en hyperpolariseert, de afstand is nu groter die overbrugt moet worden
dus daarom is het hier ook nog moeilijk om de cel te activeren, dit is de relatieve refractaire periode.
Hierna wordt de drempelwaarde weer gehandhaafd.
De drempelwaarde zorgt ervoor dat ruis weg gefilterd wordt, anders zouden we reageren op elke
minimale activiteit.
Het voltage gestuurde ion kanaal
Als er een bepaalde membraanspanning is dan gaan de kanalen openstaan, dit is in dit geval dus de
drempelwaarde. Bij -70mV zitten de kanalen dicht, bij -60 mV gaat het kanaal openstaan en stroomt
er massaal natrium naar binnen. Bij 30 mV kan er geen natrium meer naar binnen.
Dit is alleen voor de depolarisatie van het actiepotentiaal.
Bij 30 mV gebeurt er precies hetzelfde als bij natrium maar dan voor kalium met een kalium kanaal,
kalium stroomt dan massaal naar buiten toe. Dit is de repolarisatie en je gaat dan terug richting de
rust membraanpotentiaal.
De natrium-kalium pomp zorgt ervoor dat de normale huishouding en concentratie natrium en
kalium weer in orde zijn.
Er zijn een aantal toxines die speciaal gericht zijn op de natrium-kalium pomp en de potentialen en
vooral de kanalen
Dia 25 hoeft niet!
Actiepotentiaal verplaatst zich uiteindelijk naar het uiteinde van het axon om de volgende zenuwcel
aan te zetten.
Axon initiële segment is de plek waar voor het eerst een actiepotentiaal wordt aangezet.
Natrium binnen de cel kan makkelijk diffunderen naar de volgende plek in het axon, er is dan
voldoende depolarisatie waardoor er een nieuw actiepotentiaal wordt opgewekt.
Natrium kan alle kanten op diffunderen want weet natuurlijk niet wat het einde is. Toch gaat het
altijd de goeie kant op, de plek ervoor heeft net een actiepotentiaal gezien en is daardoor moeilijker
om weer aan te zetten en zo gaat het actiepotentiaal eigenlijk altijd vooruit.
Het proces met het vooruitsturen van de actiepotentialen gaat veel sneller als de axon
gemyeliniseerd is. Er zit tussen de myeline een knoopje (knoop na Ranvier), het actiepotentiaal wordt
gediffundeerd van de begin situatie naar de volgende knoop van Ranvier. En zo door. Hierdoor kan
het dus veel sneller gaan want er wordt per keer een steeds grotere afstand overbrugd. Gaat
ongeveer 100x sneller dan het doorgeven van een actiepotentiaal van een niet gemyeliniseerd axon.
, Gemiddeld heeft een cel 100 synapsen nodig om zelf ook actief te worden, anders is er niet genoeg
depolarisatie, dit noemen we neuronalen integratie.
Hyperpolarisatie leidt nergens toe maar toch hebben we ook inhiberende NT, deze zijn wel belangrijk
voor neuronale integratie.
Als er 100 cellen exciterende signalen afgeven maar 50 cellen een inhiberend signaal afgeven gaat de
cel alsnog niet reageren want de cel gaat dan niet depolariseren. Een cel kan verschillende signalen
krijgen en de som zorgt voor wat er daadwerkelijk gebeurd.
Er zijn situaties dat er maar 1 synaps nodig is voor depolarisatie, als je die synaps steeds maar weer
een nieuwe NT afgeeft kan de drempelwaarde uiteindelijk bereikt worden, door het zo snel af te
geven geef je de cel geen kans om weer terug te gaan naar de rustpotentiaal.
Spatiele sommatie is dat er meerdere gegradeerde signalen tegelijk moeten komen
Samenvatting:
– Individual synaptic inputs are to small to trigger action potentials
– On average, each neuron in the brain receives 100-1,000 synaptic inputs
– Pyramidal cells require 100 excitatory synaptic inputs at the same time to generate
an action potential
– Summation allows integration of excitatory and inhibitory inputs
– Neurons are decision-making devices; the decision to fire an action potential is made
at the axon hillock when the sum of all excitatory and inhibitory inputs exceeds the
firing threshold potential
Neurons are polarized cells
Dendrites receive signals, axons transmit signals
Non-neuronal cells are 10 times more abundant than neurons
Glial cells are involved in myelination, regulation of neurotransmission, and immune
responses
Neurons are excitable cells
Neurons can produce action potentials
Neurons have a resting membrane potential of -70 mV
The neuronal resting membrane potential is actively maintained
Ligand-gated ion channels cause graded potentials in neurons
Graded potentials are small changes in a neurons membrane potential
Voltage-gated ion channels regulate initiation and propagation of action potentials
Action potential are rapid and brief changes in a neurons membrane potential
Myelination increases the speed at which action potential are propagated
Myelinated axons propagate action potentials 100 times faster than unmyelinated
axons
Summation of signals allows neurons to integrate diverse inputs
Summation can be spatial or temporal in nature
