NEUROWETENSCHAPPEN – ZS & WC TENTAMEN 2
ZS9 & WC MOTORISCHE SYSTEMEN: PERIFEER MOTORISCH NEURON -
SPIERRECEPTOREN EN REFLEXEN
1. Geef een overzicht van de neuronale systemen die betrokken zijn bij de aansturing van
bewegingen. Geef van ieder gebied aan welke specifieke taak het voor zijn rekening neemt.
• Basale ganglia: voorkomen dat de bovenste
motorneuronen ongewenste bewegingen
starten en bereiden de motorcircuits voor op het
starten van bewegingen. Hier liggen
voorgeprogrammeerde systemen die hiervoor
ingezet kunnen worden. (Zuiver houden van
bewegingen)
• Cerebellum: ontvangt informatie over de stand
van het lichaam. Het functioneert via zijn
Ruggenmerg
efferente paden naar de bovenste
motorneuronen als een hulpmechanisme, het
detecteren en dempen van het verschil, of
motorische fout, tussen een geplande beweging
en de beweging die daadwerkelijk wordt
uitgevoerd. (Balans, vooraf doorrekenen van een
beweging)
• Motorcortex: essentieel voor het plannen, initiëren en leiden van reeksen vrijwillige bewegingen
waarbij het hoofd, romp en de ledematen betrokken zijn. Hierbij krijgt het via de associatieve
cortex informatie over wat die moet doen. En stuurt via de periferie via motorneuronen in de
ventrale hoorn van het ruggenmerg, spierinnervatie aan
• Hersenstam: krijgt het programma, de informatie wat er moet gebeuren. De hersenstam krijgt
dus de taak om dit uit te voeren. (Stand en balans)
• Ventrale hoorn van het ruggenmerg bevat lower motorneuronen die spieren innerveren. De
lower motorneuronen krijgen input van lokale circuit neuronen.
• Cortex en hersenstam bevatten upper motorneuronen in de primaire motorische cortex en pre-
motorcortex, deze zijn belangrijk bij het plannen van bewegingen en geven input aan de lower
motor neuronen via lokale circuit neuronen.
• Cerebellum en basale kernen hebben geen directe invloed op lower motorneuronen, maar
hebben hun input op de upper motorneuronen.
-> Upper motorneuronen liggen in de cortex en de lower motorneuronen liggen in het ruggenmerg.
2. Wat verstaan we onder een motor neuron pool en wat onder een motorunit?
• Motor neuron pool: een groep motorneuronen die samen één spier innerveren
• Motorunit: groep spiervezels die door één motorneuron worden geïnnerveerd. Spiervezels van
één motorunit liggen verspreid binnen één spier, zorgt voor de juiste contractie.
Random informatie:
• Je ziet nooit spieruitval, maar spierzwakte, omdat een spier door meerdere spinale zenuwen
wordt geïnnerveerd.
• Grotere motor unit -> grotere axon nodig -> hogere drempel. Deze hogere drempel komt tot
stand omdat er meer natriumionen nodig is om deze grotere cel te activeren.
,• Quadriceps spier heeft grote motorunits en je duimbuigspier kleine motorunits. Bij de duim is die
meer gebaat bij kleinere motorunits, zodat je ze achtereenvolgens kan aansturen, want je moet
kleinere gedetailleerde bewegingen maken. De quadriceps hoeft alleen te buigen.
3. Op welke manier kan de kracht, die een spier genereert, gevarieerd worden? Welke rol spelen
verschillen in motorunits daarbij?
Het verhogen of verlagen van het aantal actieve motorunits op een bepaald moment verandert de
hoeveelheid kracht geproduceerd door een spier. Ook het rekruteren van verschillende type
motorunits kan zorgen voor een variërende kracht. Zo is een geleidelijke toename van spanning het
gevolg van de rekrutering van motorische units in een vaste volgorde, volgens hun grootte: S motor
units -> FR motor units -> FF motor units. Ook heb je spiervezels van verschillende grootte, kwaliteit.
4. Beschrijf de werking van de kniepeesreflex. Welk type receptoren en welke neuronale banen
spelen hierin een rol? Waar liggen de cellichamen van alle betrokken neuronen? Kan je de reflex
willekeurig remmen?
De spierspoeltjes (met cellichaam in dorsaal ganglion) voelen een rekking in de spier en geven meer
actiepotentialen af. Deze innerveert meteen een lower motorneuron (met cellichaam in de ventrale
hoorn) die zorgt voor contractie van de spier. De sensorische neuron zal ook overschakelen op een
interneuron (met cellichaam in de ruggenmerg) die ook een lower motorneuron zal innerveren. Dit is
echter een inhibitie waardoor de antagonist geremd wordt.
De spier wordt uitgerekt -> signaal naar CZS voor dynamische verandering door afferente 1a neuron
-> komt in dorsale hoorn binnen -> signaal doorgestuurd naar motorneuronen van quadriceps
(monosynaptische reflex: vezel die binnnenkomt gaat direct door naar motorneuron van eigen spier)
& antagonist (hemstrings) moet geremd worden door signaal naar inhiberend interneuron die
doorschakeld naar motorneuron van antagonist.
Extra informatie: Spierspoeltje is spiervezel met een sensorisch axon omheen gewikkeld. Als deze
spiervezel wordt uitgerekt kan die een signaal doorsturen naar CZS: 2 soorten eentje voor statische
spanning en eentje voor dynamische verandering.
5. Wat is het verschil tussen alfa en gamma motorneuronen? Wanneer worden gamma
motorneuronen geactiveerd?
Alfa motorneuronen innerveren de spieren zelf via spierspoeltjes. Gamma motorneuronen kunnen
het contraherende gedeelte (intrafusale vezels) van spierspoeltjes innerveren; zorgen ervoor dat die
spierspoeltjes op spanning blijven. Deze worden tegelijk met alfa motorneuronen geïnnerveerd.
Hierdoor zal het spierspoeltje niet slap komen te hangen. Hierdoor kan het spierspoeltje zijn functie
nog uitoefenen tijdens contractie.
Gamma motorneuronen kunnen veel specificeer de activiteit van hun eigen spier besturen.
6. Beschrijf de werking van de Golgi peeslichaampjes, inclusief de feedback regeling van
spieractiviteit. Waarin verschillen ze van spierspoeltjes?
Peeslichaampjes veranderen van spierspoeltjes in wat ze meten: peeslichaampjes meten namelijk
kracht in de spier en spierspoeltjes meten de lengte van de spier. De peeslichaampjes hebben
afferente vertakkingen tussen de collageenvezels van de pees. Wanneer deze vezels rechtgetrokken
worden zullen de vertakkingen klem komen te zitten waardoor ze actiepotentialen zullen vuren.
Hierdoor zal de Ib inhibitoire interneuron gestimuleerd worden. Deze zal de gecontraheerde spier
remmen.
Aan het eind van spier waar die aanhecht aan het bot zitten Golgi peeslichaampjes. Ze worden pas
actief als er spanning op staat, hoge drempel. Als ze actief worden, kunnen ze die spier ook
,platleggen. Hiermee wordt voorkomen dat de spier door zijn activiteit scheurt.
Dit is in uiterste geval, normaal zijn ze een beetje actief en zorgen ze ervoor dat
de signalen goed worden doorgestuurd naar neuronale systemen zodat die hun
werk goed kunnen doen.
7. Wat is het verschil tussen een type 1a en 1b interneuron in het ruggenmerg?
• Type 1a interneuron: inhiberen de antagonist
• Type 1b interneuron: inhiberen de spier zelf
-> Onzin vraag
8. Beschrijf de sensorische informatie, paden en ruggenmerg circuits die
betrokken zijn bij een 'flexiereflex' als gevolg van pijnstimuli.
Via Aδ-nociceptoren zal er een pijnprikkel binnenkomen in dorsale hoorn van
de ruggenmerg. Hier zal het dan overschakelen op vier interneuronen. Deze
zullen elk op een ander interneuron overschakelen. Deze zullen elk een
verschillend motorneuron activeren: 1 zorgt voor contractie van de flexor en 1
voor inhibitie van de extensor in het been dat pijn heeft gevoeld en in het
andere been zal 1 de extensor juist contraheren en de ander de flexor
inhiberen. Je hebt dus excitende en inhiberende interneuronen tot je
beschikking.
Werkcollegevragen
1. Inspanningsgerelateerde spierkrampen (EAMC’s)
Een 52-jarige hardloper is bezig met een trailrun (bosloop) in een heuvelachtig gebied. Het is warm
die dag en hij heeft al veel gezweet. Bij het beklimmen van een heuveltje gaat het mis: Hij voelt een
snel opkomende pijn in zijn kuit, waardoor het binnen een paar minuut onmogelijk wordt om nog op
dat been te staan, laat staan de berg verder oprennen. Hij hinkt naar beneden. Door zijn ervaring en
kennis weet hij, dat het geen spierscheur is, maar spierkramp.
a) Welke oorzaken en mechanismen zijn geopperd voor inspanningsgerelateerde spierkramp?
Dehydratatie en elektrolyt te kort -> minder bloedtoevoer, want extracellulaire vloeistof neemt af
b) Wat laten metingen van zenuwvezels tijdens kramp zien? Op welke van de mogelijke oorzaken zou
dit kunnen wijzen?
Je ziet constante activatie van efferente neuronen. Er is dus een constante contractie van spieren te
zien, dit komt door de verhoogde activatie van motorneuronen.
c) Eén van de mechanismen, die een oorzaak kan zijn, heeft betrekking op de proprioceptie van de
spier. Maak een tekening, waarin je de reflexbogen van zowel de spierspoeltjes als de
peeslichaampjes laat zien.
X
d) Waarom zou het rekken van de verkrampte spier de kramp kunnen tegengaan? Geef zoveel
mogelijk een mechanistische verklaring. Is statisch rekken beter of dynamisch bij het behandelen van
spierkramp? Helpt het spierkramp voorkomen als je bij je warming-up je spieren rekt?
Je gaat rekken en met rekken doe je iets met proprioceptie. Theorie achter het rekken is dat het
effect heeft op de peeslichaampjes. Deze peeslichaampjes activeer je en de spier wordt geinhibeerd.
Er zijn twee manieren van rekken: statisch rekken: je rekt de speer alleen uit & dynamisch rekken:
verend rekken, je beweegt de spier ook. Je zou statisch rekken beter kunnen doen in deze situatie,
want bij dynamisch activeer je juist spierspoeltjes, die je tot rust wilt laten komen.
e) Is er effect van magnesiumcitraat in het bestrijden van inspanningsgerelateerde spierkramp?
Nee
, 2. Effect van training op de samenstelling van skeletspieren
Er zijn verschillende vormen van training. Elke vorm heeft zijn specifieke eigenschappen en gevolgen
voor de samenstelling van de spiermassa. Spieren zijn ook niet allemaal op een zelfde manier
opgebouwd. Je hebt krachtspieren en stuurspieren. De bouw van spieren verschilt in onder andere
het type spiervezels: de rode en de witte. Onder invloed van verschillende trainingsschema’s kan de
samenstelling van spieren gaan veranderen.
a) Welk type spiervezels is meer betrokken bij explosieve sporten en welke bij duursporten? Waarin
zitten de verschillen, die dit mogelijk maken? Wat zijn de beperkingen van elk spiertype?
Bij explosieve sporten zijn de witte spiervezels meer betrokken en bij duursporten de rode. De witte
spiervezels maken gebruik van anaerobe verbranding en de rode van aerobe verbranding. Verder
hebben de witte spiervezels grote dikke motorneuronen en de rode kleinere. Dit alles leidt ertoe dat
de witte spiervezels snel moe zijn en de rode kunnen juist weinig kracht leveren maar wel lang kracht
leveren.
b) Kan je onderzoeken vinden, die het verschil tussen krachttraining (resistance training) en duur
training (endurance training) laten ziet op de bouw van spieren? Wat zijn de gevolgen van
duurtrainingen op spierweefsel en met name witte en rode spiervezels? En krachttraining?
• Duurtraining: verhoogt hoeveelheid rode, eiwitsynthese op myofibrailairniveau
• Krachttraining: verhoogt hoeveelheid witte, eiwitsynthese op mitochondriaal niveau
De cellen worden groter door training en het is dus niet zo dat de hoeveelheid meer wordt.
c) Welke parameters kan je gebruiken om over langere periodes toename in spiermassa te meten?
En kracht?
Voor spiermassa heb je de volgende parameters:
• Gewicht en dan rekeninghoudend met vettoename
• MRI -> cross sectionaal area meten, maar je kan oedeemvorming niet uitsluiten
Bij kracht heb je de dynamic lifting strength methode.
d) Waarom kan je bij intensief sporten spierpijn krijgen (de dag erna)? Helpt spierpijn bij het
vergroten van je conditie of je spiermassa?
Spierschade heb je altijd na sporten. Botweefsel en leverweefsel kunnen littekenvrij reguleren. Alle
spierschade resulteert in littekenvorming. Het is dus niet handig om spierpijn te hebben. Een ander
artikel zegt dat een beetje spierpijn een trigger zou zijn om te regenereren, dus nieuwe myofibrillen
dus bv maken. Dus in dat geval zou spierpijn wel handig zijn.
e) Wat zijn de gevolgen voor spieren van ouder worden, qua samenstelling van spiervezels en
innervatie? Wat is het effect van het blijven sporten op hoge leeftijd op deze veranderingen?
Spiervezels worden kleiner en nemen af in aantallen. De vitaliteit van een spiervezels is afhankelijk
van of die geinnerveerd wordt of niet. Zo’n motoreindplaatje heeft een bepaalde levensduur. En
daarna verdwijnt die. Dan moet die spiervezel opnieuw geinnerveerd worden. Dan is het zo dat met
verloop van de jaren gaan motorneuronen in aantal afnemen. En als motorneuron afsterft, verdwijnt
ook motorunit en werkt die niet meer op spier. Maar je hebt meerdere motorunits. Maar als na jaren
dit steeds meer gebeurt, dan worden de motorunits steeds minder, maar als er eentje wegvalt dan
komt er een moment dat die vezels niet meer gestimuleerd worden en dan gaan ze atrofileren. ->
spieren verdwijnen. Minder motorneuronen betekent dus minder spieren.
3. Proprioceptie en VKB rupturen
Een jonge vrouw staat op het hockeyveld. Daar komt weer een aanval. De bliksemsnelle
tegenstanders lopen twee tegen één. Ze probeert in één beweging haar beide tegenstanders te
stoppen, maar dan hoort ze een gekraak in haar knie en ze ligt op de grond. Haar knie is meteen dik
en doet pijn. In het ziekenhuis constateren ze een voorste-kruisbandruptuur (VKB-ruptuur). Omdat
ze teveel last heeft van instabiliteit, krijgt ze na korte tijd een kruisbandreconstructie. Hoewel de
schuifladetest laat zien, dat de nieuwe kruisband haar knie weer stabiel heeft gemaakt, voelt dat
voor haar toch niet zo. Alsof ze minder controle heeft over haar knie.