HCO2, hfst 2, elektrische signalen
Informatieverwerking, je hersenen bevatten 1011 neuronen en elk neuron heeft ongeveer 10.000
synapsen. Dat komt neer op 1015 synapsen in je brein. Dat is van belang, omdat 1 neuron maar een
beperkte hoeveelheid informatie kan verwerken/coderen. Om complexe taken uit te kunnen voeren,
zijn veel neuronen nodig.
Synaptische connecties, in je leven verdwijnen en ontstaan synapsen. Neuronen zijn
dus niet statisch. Dit is rechts weergegeven voor een muizen dendriet: bij de groene
pijlen verdwijnen synapsen en bij de rode ontstaan ze. Met het leren van dingen
ontstaan en verdwijnen synapsen. Dit verschijnsel zien we niet alleen bij dendrieten,
maar ook bij axonen. Daarnaast kan de sterkte van synapsen ook aangepast worden,
maar dat komt in hfst 8 nog naar voren.
Terminologie, waar je bij dendrieten zegt dat ze ‘spines’ hebben, hebben axonen
‘synaptic boutons’. Met deze termen worden de onderdelen aangegeven waar sprake
is van een synaps.
Communicatie, een axon van neuron A kan een verbinding maken met de
dendrietenboom van neuron B. Twee cellen maken meestal maar 1 of 2 verbindingen
met elkaar. Een neuron heeft in totaal echter 10.000 synapsen en het is dus niet zo simpel dat er
maar 2 neuronen met elkaar verbonden zijn. Er worden veel meer contacten gemaakt met heel veel
verschillende cellen (±5.000).
Dendrietenboom, een neuron krijgt 2 soorten
informatie binnen op zijn dendrietenboom:
- Exciterende synaps, brengt het
membraanpotentiaal dichter bij het
actiepotentiaal.
- Inhiberende synaps, brengt het
membraanpotentiaal verder van het
actiepotentiaal.
De dendrietenboom integreert al deze
signalen en doet er als het ware
berekeningen mee. Bij deze berekeningen is
van belang dat sommige inputs zwaarder
wegen dan andere. Dit verschil komt o.a.
door de afstand en sterkte van het signaal. Voorbeelden van berekeningen zijn:
- Temporele summatie, hierbij volgen de inputs van één axon elkaar op, waardoor ze bij
elkaar worden opgeteld. In de afbeelding is te zien dat twee opeenvolgende exciterende
inputs (E1) genoeg zijn om een actiepotentiaal te initiëren als ze elkaar snel genoeg opvolgen.
- Spatiale summatie, hierbij leveren twee axonen tegelijkertijd een input. Als deze allebei
exciterend zijn en op dezelfde dendriet afvuren, kan dat lijden tot een actiepotentiaal.
- Inhibitie, wanneer een exciterende en inhiberende input tegelijkertijd binnenkomen,
neutraliseren zij elkaar.
Computermodel, in de afbeelding is ook een computermodel weergegeven waarin duidelijk is
weergegeven dat elke input zijn eigen gewicht heeft en ze samen voor een bepaalde input zorgen.
Synapsen die verder van het cel soma af zitten, hebben een minder gewicht dan synapsen die
dichtbij zitten. Dit komt door passieve signalen en zal later nog aan bod komen. Daarnaast heb je ook
nog verschillende typen cellichamen: sommige hebben veel kanalen, waardoor ze makkelijker een
actiepotentiaal kunnen genereren dan anderen.
Het komt er dus op neer dat er synaptische potentialen aankomen op de dendrietenboom. Van deze
potentialen vindt dendritische integratie plaats wat kan lijden tot veranderingen in
membraanpotentiaal en misschien wel een actiepotentiaal.
, Coderen, neuronen coderen informatie op twee manieren: de
frequentie waarin actiepotentialen gevuurd worden en de
timing ervan.
Potentiaal, is een spanningsverschil tussen de binnen- en
buitenkant van een cel. In een rustende cel is altijd sprake van
en spanningsverschil wat we het rustpotentiaal noemen.
Signalen, het rustmembraanpotentiaal kan op meerdere
manieren aangepast worden. Op de vorige pagina zijn de
synaptische signalen al aan bod gekomen en deze zijn rechts
(B) ook weergegeven. Daarnaast heb je ook signalen die
afkomstig zijn van receptoren, zoals je kegeltjes en staafjes of
tastreceptoren in je huid. Deze leveren receptor potentialen
op. Dit zijn graded potentials waarbij de stimulussterkte
gecodeerd kan worden in de amplitude van het receptor
potentiaal. Dit geldt niet voor actiepotentialen (C) die altijd
dezelfde amplitude hebben. Informatie wordt bij
actiepotentialen gecodeerd in de frequentie en timing.
Depolarisatie, als het rustmembraanpotentiaal richting de
drempel van het actiepotentiaal gaat en dus positiever wordt,
spreek je van depolarisatie.
Hyperpolarisatie, als het membraanpotentiaal negatiever
wordt, spreek je juist van een hyperpolarisatie.
Signalen, we kennen twee soorten signalen:
- Passieve signalen, zijn
signalen die het neuron
maakt als je hem
stimuleert, bv
hyperpolarisatie of te
kleine depolarisatie. Dit
is een respons van het
membraan die puur
komt door de
elektrische
eigenschappen van het
membraan. Zolang er
geen actieve/voltage-
afhankelijke kanalen
open gaan en er dus geen actiepotentiaal ontstaat, heb je te maken met een passief signaal.
- Actieve signalen, wanneer de actiepotentiaal drempel bereikt wordt, ontstaat er een
actiepotentiaal en is sprake van een actief signaal. Hier zijn actieve kanalen bij betrokken.
Membraan, lipiden en eiwitten in het membraan van een neuron zorgen voor de passieve
eigenschap: capaciteit en weerstand. De capaciteit komt tot stand door de lipiden en de weerstand
door de eiwitten. Het membraan is dus een weerstand met capaciteit in parallel.
Passieve signalen, een passief signaal
neemt al snel af in amplitude als je van de
bron weggaat. Dat komt o.a. doordat er
stroom weglekt via aspecifieke kanalen en
de capaciteit aangepast moet worden. Zo
zie je in de afbeelding dat het signaal over
1 mm al heel erg afneemt. Dit is niet
handig als je je bedenkt dat je axonen
bezit die ongeveer 1 meter lang zijn. Het is
