Week 1, 2 en 3
Hersenwerk
Hoofstuk 1, Het wat en hoe van de neurowetenschappen
Neurowetenschappers bestuderen het zenuwstelsel. Dit verwerkt zintuigelijke informatie, maakt het
lichaam klaar voor actie of rust, zet emotionele en cognitieve processen in gang en stuurt de spieren
en organen aan. Het zenuwstelsel bestaat uit ons brein, ruggenmerg en de zenuwen in ons lichaam.
Neurowetenschappers kunnen verschillende technieken inzetten om de activiteit van het brein te
manipuleren, te registreren en te simuleren.
Neurowetenschappers maken onderscheid tussen structuur en functie.
Structuur → anatomische structuren. Een bepaald gebied in het brein onderscheidt zich van andere
hersengebieden op basis van bijvoorbeeld het soort neuronen dat zich daarin bevindt.
Functie → datgene wat bepaalde gebieden in de hersenen doen.
Neurowetenschappers proberen in hun experimenten activiteit in bepaalde gebieden van het brein
verbinden met een bepaalde psychologische, fysiologische, motorische of sociale functie.
De hersenen met tientallen miljarden neuronen en een duizelingwekkend veelvoud aan verbindingen
daartussen, is het meest complexe orgaan in ons lichaam.
1.1 Vorm en functie van het neuron
De belangrijkste bouwstenen van ons zenuwstelsel om informatie te verwerken en door te geven zijn
neuronen (heeft een boomachtige structuur). Aan de ene zijde van het cellichaam bevinden zich vele
dendrieten aan de andere zijde een lange vezel, het axon. Een neuron heeft altijd slechts één axon.
Een neuron bevindt zich, wanneer niet geprikkeld, is een rusttoestand, de zogenaamde
rustpotentiaal. Als een neuron door naburige zenuwcellen via de dendrieten voldoende gestimuleerd
wordt, dan zal er een actiepotentiaal plaatsvinden. Dit is een elektrische gold door het axon die
ontstaat door de instroom van positief geladen deeltjes (natriumionen). De gold eindigt bij een
aantal vertakkingen aan het uiteinde van het axon, de zogenaamde presynaptische eindknoppen.
Deze prikkel moet boven een bepaalde drempel komen, anders vindt er geen actiepotentiaal plaats.
Tijdens het rustpotentiaal, stromen andere positief geladen deeltjes het neuron uit (kaliumionen).
Het axon is bedekt met een isolerende, witgekleurde laag van vetmoleculen, de myelinelaag.
Hierdoor kan het actiepotentiaal sneller door het axon verplaatsen. In de niet geïsoleerde delen
(knopen van Ranvier) stromen nieuwe positief geladen natriumdeeltjes naar binnen voor een extra
impuls.
Door de actiepotentiaal geven de presynaptische eindknoppen een chemische stof
(neurotransmitter) af in de synaptische kloof, de ruimte tussen de presynaptische eindknop en de
postsynaptische receptoren van een naast liggend neuron. Deze postsynaptische receptoren kunnen
bepaalde neurotransmitters aan zich binden. Zo kan het naast liggende neuron ook tot een
actiepotentiaal overgaan. Op deze wijze geven neuronen informatie aan elkaar door (dopamine,
serotonine, adrenaline, noradrenaline, GABA, glutamaat en acetylcholine.
,1.2 Anatomie van het zenuwstelsel
- Centrale zenuwstelsel (CZS) → brein met het ruggenmerg. Het ruggenmerg en de hersenen
zitten ingesloten in een beenachtige structuur, zodat ze maximaal beschermd worden.
- Perifere zenuwstelsel → de zenuwen buiten het CZS. Dit systeem bevat voornamelijk
sensorische en motorische neuronen. Dit is onder te verdelen in twee zenuwstelsels:
o Somatische zenuwstelsel → bestaat uit de neuronen die informatie vanuit de
zintuigen naar het CZS en van daaruit naar de spieren en klieren sturen. Controleert
ook de interacties van het lichaam met de buitenwereld.
o Autonome zenuwstelsel → controleert het hart en andere organen. Wij hebben geen
of weinig controle over dit zenuwstelsel. Ook deze kan onderverdeeld worden:
▪ Sympathische zenuwstelsel → bestaat uit een netwerk van neuronen die het
organisme voorbereiden op flinke activiteit. Activering van dit systeem leidt
tot een snellere hartfrequentie, grotere pupillen, verwijding van de
bloedvaten, lagere spijsverteringsactiviteit en een diepere ademhaling.
Activiteit van het sympathisch zenuwstelsel tast de organen enigszins aan.
▪ Parasympatische zenuwstelsel → wanneer het lichaam in een toestand van
rust en herstel is neemt het parasympatische zenuwstelsel het over. Dit zorgt
ervoor dat het lichaam na gedane arbeid weer kan bijkomen. Het zorgt voor
toename van speeksel in de mond, een grote activiteit van het
spijsverteringsstelsel en een lagere hartfrequentie. Eiwitten kunnen worden
gebruikt om de opgelopen schade te herstellen.
▪ Beide systemen zijn altijd actief. De mate waarin verschilt echter per situatie.
1.3 Anatomie van het brein: hemisferen en verbindingsroutes
Om aan te duiden waar we iets plaatsen in het brein, worden de volgende termen gebruikt:
- Mediaal → midden
- Lateraal → buitenkant
- Ventraal → onderzijde
- Dorsaal → bovenzijde
- Anterieur → voorzijde
- Posterieur → achterkant
Het brein kun je verdelen in twee cerebrale hemisferen (hersenhelften). De longitudinale fissuur
scheidt de beide hemisferen. De twee hemisferen werken samen en wisselen informatie uit. De
corpus callosum verbindt de twee hersenhelften met elkaar. Deze bestaan uit zogenaamde witte
vezels, dit zijn de axonen van hersencellen. De witte kleur komt door de myelinelaag. Cellichamen
van neuronen noemen we de grijze stof.
In de hersenen is er sprake van lateralisatie van functie. Dat wil zeggen dat de hemisferen
verschillende taken uitvoeren. Veel functies worden tegenovergesteld ten opzichte van het lichaam
uitgevoerd.
- Motorcortex in de rechterhemisfeer stuurt lichaamsdelen aan de linkerzijde van het lichaam
aan.
- Ook bij verwerking van visuele informatie verloopt het contralateraal.
- Gebieden voor taal zitten in de linkerhemisfeer.
, 1.4 Anatomie van het brein: drie delen van de hersenen
De drie delen van de hersenen zijn verticaal verdeeld:
- Achterhersenen → bevinden zich onderaan. Vitale functies, doorgifte prikkels aan
cerebellum, alertheid en aandacht.
o Cerebellum → controle van bewegingen en het onthouden van bewegingen.
- Middenhersenen → bevatten een aantal kernen die verantwoordelijk zijn voor beweging en
evenwicht. Info van oor/oog naar cortex, reflexmatige reactie van hoofd op geluid/visuele
stimuli.
- Voorhersenen → bevinden zich bovenaan. Bij de mens en vele zoogdieren is dit deel zo groot
dat het de gehele middenhersenen en een deel van de achterhersenen bedekt. Bestaat uit
drie onderdelen:
o Cerebrale cortex → De cortex wordt onderverdeeld in vier kwabben:
▪ Occipitaalkwab → visuele informatie.
▪ Pariëtaalkwab → Registratie lichaamssensaties, verdere verwerking visuele
informatie, integratie verschillende soorten informatie. Aan elk lichaamsdeel
is een somatosensorische cortex verbonden.
▪ Temporaalkwab → verwerking van auditieve informatie, taalbegrip.
Integratie van verschillende soorten informatie.
▪ Frontaalkwab → grootste van de vier. Bestaat uit o.a.:
• Primaire motorische cortex → verantwoordelijk voor vrijwillige
bewegingen.
• Prefrontale cortex → Integratie zintuiglijke informatie, geheugen,
doelgericht, intelligent en sociaal, gedrag, werkgeheugen,
emotieregulatie, motivatie, taalproductie
o Basale ganglia → hierin bevindt zich de nucleus accumbens. Ligt erg centraal in het
brein en speelt een belangrijke rol in verschillende functies. Schade hieraan leidt
vaak tot bewegingsstoornissen. Is ook van belang voor planning en selectie van
gedrag, emotie, motivatie en beloning, geheugen en leren.
o Diecephalon → bestaat uit:
▪ Thalamus → Schakelstation: uitwisseling informatie allerlei structuren
▪ Hypothalamus → regelstation/thermostaat, hormoonhuishouding
De onderste delen van het brein zijn de oudste delen en de bovenste de recentste. De achter- en
middenhersenen worden ook wel de hersenstam genoemd. Deze heeft een belangrijke verbindende
rol tussen het ruggenmerg, cerebellum en de voorhersenen.
1.5 Anatomie van het brein: het limbisch systeem
Het limbisch systeem bestaat uit een complex van corticale en subcorticale delen die samen een
ringvormige laag vormen rondom de hersenstam. Speelt een cruciale rol bij het regelen van emoties
en bij het opslaan van geheugensporen. Alle onderstaande structuren komen in tweevoud voor.
- Thalamus
- Hypothalamus
- Amygdala → Signaleren en onthouden van emotioneel belangrijke stimuli. Aansturing van
emotionele en agressieve reacties via het autonome zenuwstelsel.
- Hippocampus → opslaan van nieuwe herinneringen
- Gyrus cinguli → Pijnbeleving, aandacht, (werk)geheugen, selectie van gepaste reacties
- Insula → waarnemen eigen lichamelijke sensaties die gepaard gaan met emoties en
lichamelijke zelfbewustzijn.
