Hoorcollege 1 – Deel 1 cellen en informatieoverdracht:
Cellen
Introductie
Gedrag bekijken vanuit een biologische invalshoek. Verklaren en bekijken hoe functie en
disfunctie ontwikkelt. Wat gaat er anders in de hersenen? Hoe veroorzaken biologische
factoren stoornissen?
Structuur van het vak dia 11.
Het brein
Mensen en dieren hebben een centraal zenuwstelsel met hersenen. Planten hebben dit niet,
uiteraard. Een plant kan hierdoor logischerwijs niet nadenken, labels geven, wegrennen als
gevaar dreigt. Ze kunnen niet bewegen. Functies van de hersenen die dieren wel bezitten,
hebben voor platen om deze reden geen nut. Als je niet kan bewegen, heeft het hebben van
hersencellen geen nut. Wij mensen zijn echter motorisch, waarvoor hersenen nodig zijn.
Communicatie
Er is input; we zien en horen dingen. Deze input komt ons centrale zenuwstelsel binnen,
bestaande uit de hersenen (en cellen hierin) en het ruggenmerg. Deze input komt vanuit onze
zintuigen, gaat naar het centrale zenuwstelsel, wordt verwerkt in de “blackbox” van onze
hersenen waarna er een reactie op onze omgeving komt: de output. Denk aan praten,
weglopen etc. In de blackbox communiceren hersencellen met elkaar en met het lichaam. Zo
kan er output, motoriek, ontstaan.
Hersencellen
Globaal bestaan er twee soorten hersencellen:
1. Neuronen; zenuwcellen. Geven informatie door.
2. Gliacellen; afgeleid van “glue”, een soort van bindmiddel. Ondersteunen de
informatieoverdracht.
Neuronen
Zijn cellen met celmembranen; afscheiding tussen de binnen- en buitenkant van de cel.
Eigenlijk de huid van de cel. In het membraan zitten kanalen/poriën waardoor stofuitwisseling
mogelijk is. Ook hebben ze een celkern waarin chromosomen zitten. De mitochondriën
zorgen voor energievoorziening in de cel. De ribosomen maken eiwitten in de cel. Deze
eiwitten kunnen voor allerlei stoffen dienen; haar, hormonen etc. Dit komt overeen met
andere lichaamscellen; de basiskenmerken. Een neuron is gewoon een lichaamscel. Wat
maakt een neuron anders dan andere lichaamscellen? Ze zijn heel goed in communiceren. Dit
is mogelijk door verschillende anatomische kenmerken die lichaamscellen niet hebben:
1. Dendrieten; meerdere uitsteeksels/vertakkingen. Dendrieten ontvangen
informatie van andere neuronen. Er komt informatie naar de cel toe.
- Cellichaam (soma) (heeft elke lichaamscel (!))
2. Axon; één lange buis met aan het einde kleinere vertakkingen en een axon
terminal button. Een verdikkinkje op het einde. De axon is omringd door de
myeline snede. Axonen kunnen heel lang zijn.
,Vanuit dendrieten wordt informatie doorgestuurd, afkomend van impulsen, naar het
cellichaam die deze informatie integreert. Informatie wordt hier verzameld. Vervolgens wordt
de informatie doorgegeven via de axon. Dan komt de informatiestroom aan bij de eindknopjes
van de axonen; presynaptische terminal. Hier worden neurotransmitters afgegeven in de
synaptische spleet door naar de volgende cel; postsynaptische terminal. De neurotransmitters
worden door de synaps afgegeven aan de volgende cel.
Kortom: dendriet soma axon presynaptische terminal.
Gliacellen
Ondersteunen de functies van neuronen. Dit betekent niet dat ze geen functie hebben, de helft
van de herseninhoud bestaat namelijk uit gliacellen. Ze kunnen stofjes afgeven die neuronen
beïnvloeden. Hiermee beïnvloeden ze de communicatie/informatieverwerking. De functie van
gliacellen is het geven van letterlijke steun. Ze spelen een rol bij de aan- en afvoer van
stoffen. Denk aan voedingstoffen die uit een bloedvat komen, via een astrocyte (soort gliacel),
bij een neuron kunnen komen. Ook produceren gliacellen (oligodendrocyten) hersenvloeistof
en myeline. Myeline ligt om axonen van neuronen heen, bestaande uit een vettige stof.
Myeline is nodig om axonen en de impulsen/prikkels die hierdoor gaan te isoleren. Prikkels
moeten niet weglekken, waar dit vettige laagje voor zorgt. Bij multiple sclerose (MS) is dit
laagje beschadigd, waardoor de prikkels en impulsen niet goed hun weg kunnen vinden.
Functies kunnen hierdoor uitvallen of in mindere mate doorkomen. Gliacellen spelen ook een
rol in afweer tegen virussen en schimmels; microglia. Daarbij spelen ze een rol in de
ontwikkeling van hersenen.
Het brein en zijn omgeving
Communicatie
Het centrale zenuwstelsel is een afgesloten geheel; omgeven door bot. Informatieverwerking
en communicatie kan op de volgende manieren:
- Van de zintuigen naar het CZS
- Van de ene naar de andere plek in de CZS
- Van de CZS naar de spieren
Drie belangrijke begrippen:
1. Afferent aanvoer van informatie. Denk aan van een zintuig naar de hersenen. Een
neuron die informatie aanvoert noemen we een afferente neuron. Maar dit kan ook van
het ene gebied naar het andere gebied van de hersenen.
2. Intrinsiek dat de dendrieten en de axon binnen dezelfde (hersen)structuur/gebied
ligt. Denk aan informatie dat binnen het ruggenmerg blijft.
3. Efferent afvoer van informatie (exit). Denk aan van de hersenen wordt informatie
afgevoerd naar je spieren om een motorische reactie te genereren. Maar dit kan ook
van het ene gebied naar het andere gebied van de hersenen.
Receptors in skin afferente neuron CZS efferente neuron spier.
,Van de zintuigen naar de CZS (input)
Een sensorische neuron heeft dendrieten onder, bijvoorbeeld, je huidoppervlak. Als er op de
huid wordt gedrukt, komt deze informatie via deze onderliggende dendrieten, via de soma en
vervolgens de axon, aan in het CZS. Als je het CZS als referentie neemt, is dit dus een
afferente neuron.
Van de CZS naar de spieren (output)
Als er een prikkel komt van een neuron die de opdracht geeft om een spier aan te spannen,
komt er informatie/een prikkel van de hersenen, via de dendrieten, de soma en vervolgens de
axon aan bij de spier. Als je het CZS als referentie neemt, is dit dus een efferente neuron.
Bloed-hersen barrière
Hersenen zijn enorm kwetsbaar aangezien hersencellen niet om de bepaalde tijd worden
vervangen, zoals bijvoorbeeld cellen in de longen. Hersenen maken niet vanuit zichzelf
opnieuw cellen aan. Als er een virus of bacterie indringt, is dit dus heel gevaarlijk. Cellen in
de hersenen zijn ongeveer zo oud als je geboorte.
Om hersenen goed te kunnen beschermen bestaat de bloed-hersen barrière. Via bloed komen
voedingstoffen in je hersenen. Om elk bloedvat heen, zitten cellen die de stofuitwisseling
afscheidt; de barrière. Aan de binnenkant van een bloedvat die de hersenen binnenkomt, zit
een laag cellen die heel dicht op elkaar liggen zodat er (bijna) niks doorheen kan; thight
junction. Astrocyten (end-feet) liggen om de bloedvaten heen aan de buitenkant (gliacellen).
Deze gliacellen nemen stoffen op en geven af aan het bloedvat. Stoffen die er welk doorheen
kunnen zijn:
- Hele kleine stoffen
- Stoffen die vetoplosbaar zijn
- Ongeladen stoffen als zuurstof (O) en koolstofdioxide (CO2)
- Sommige vitaminen
Voor stoffen die er niet doorheen kunnen zijn speciale kanaaltjes gemaakt;
1. Water
2. Glucose; via actief transport. Dit is een soort van pomp, wat energie kost. Hiervoor
moet je eerst glucose verbranden. Hierdoor kan glucose binnenkomen. Glucose kan
worden gezien als de brandstof voor hersencellen.
3. Aminozuren; de bouwstenen van eiwit. Deze komen via ons voedsel binnen, worden
afgebroken en komen via het bloed naar de hersenen. Hieruit kunnen andere stoffen
worden gemaakt die de hersenen nodig hebben als neurotransmitters.
4. Sommige vitaminen
5. IJzer
Zo houden de hersenen schadelijke stoffen buiten. Sommige schadelijke stoffen kunnen er
toch (af en toe) doorheen, als nicotine, virussen en medicijnen. Wordt wel tegen beschermt.
Hoeven niet altijd binnen te komen; denk aan medicatie dat niet aanslaat.
, Probleem
De bloed-hersen barrière kan stuk gaan. Dit kan door bijvoorbeeld een ontsteking, trauma’s
als hersenschudding of een hoge bloeddruk. Nogmaals, dit is ernstig aangezien hersencellen
niet opnieuw kunnen worden aangemaakt.
Hoorcollege 2 - Deel 1 cellen en informatieoverdracht:
Informatieoverdracht
Elektrische prikkels
Binnen de cel vindt prikkeloverdracht plaats. Deze informatieoverdracht vindt plaats door
elektrische prikkels in de neuronen. Dit gebeurt door ionen; geladen deeltjes. Deze kunnen
positief of negatief geladen zijn. Positief en negatief trekken elkaar aan, net als een batterij.
Rustpotentiaal
Neuronen hebben een rustpotentiaal, dit vindt plaats overal in de cel. Potentiaal houdt
ladingsverschil en/of spanning in. In dit geval hebben we het over het verschil tussen de
binnenkant en buitenkant van de cel. De buitenkant van de cel is positief, de binnenkant is
negatief geladen. Het membraan scheidt de binnenkant van de cel en de extracellulaire kant.
Het rustpotentiaal heeft een cel als hij in rust is. De cel is niet helemaal in rust, aangezien het
rustpotentiaal actief in stand moet worden gehouden. Dit gebeurt door een pomp in het
celmembraan; deze pompt positieve deeltjes uit de cel zodat de binnenkant negatief geladen
blijft. Hierdoor wordt het rustpotentiaal gewaarborgd. Anders zouden positieve deeltjes naar
binnen lekken door aantrekking van de negatieve binnenkant. Om te pompen wordt energie
verbrandt. Hierdoor kan hij werken.
Actiepotentiaal
Een actiepotentiaal vindt plaats in de axonen, de uitlopers. Het rustpotentiaal vindt overal
plaats in de cel, neuron. Het actiepotentiaal is eigenlijk een stroompje dat gaat lopen door de
axon heen, waardoor de informatie zich verplaatst. Het treed op als het rustpotentiaal wordt
verstoord (bijvoorbeeld -70 mV); als er positieve prikkels de cel binnenkomen. Elke cel heeft
een drempelwaarde (bijvoorbeeld -55 mV), als deze wordt overschreden, dan gaat er een
actiepotentiaal lopen. Het positief worden van dat ladingsverschil noem je depolarisatie. Als
de waarde van die -55 wordt aangetikt, door depolarisatie en dus het positiever worden, gaat
het actiepotentiaal lopen door de axon. Dit is mogelijk doordat kanaaltjes in het celmembraan
zich gaan openen. Omdat er een ladingsverschil is, gaan die kanaaltjes open en stromen
positieve deeltjes de cel binnen aangezien ze worden aangetrokken. Als een actiepotentiaal
langs het celmembraan loopt, zullen deze kanaaltjes opengaan. De lading van de cel wordt
positief. Op de piek gaan alle kanaaltjes weer dicht en worden
positieve deeltjes weer uit de cel gepompt zodat het rustpotentiaal
weer wordt hersteld; repolarisatie. Het actiepotentiaal loopt maar
één kant op. Dit, aangezien de poortjes die net open zijn geweest,
niet opnieuw weer open kunnen; de herstelperiode. Hierdoor loopt
de actiepotentiaal maar één kant op. Hyperpolarisatie = na
repolarisatie worden te veel positieve deeltjes de cel uitgepompt.
