Psychological and biological
approaches to clinical and health
psychology
College 1 – Neurowetenschap
Introductie
We gebruiken kennis over mechanismen voor toepassingen, zoals interventies. Zowel
depressie als reuma komen vaker voor bij vrouwen dan bij mannen. Dit betekent dat er bij
deze twee ziektes waarschijnlijk ook hormonen zijn betrokken.
Het lichaam is eigenlijk een zwarte box met allerlei processen. Het wordt blootgesteld aan
psychosociale en fysieke factoren uit de omgeving. Daarnaast hebben interventies invloed
op het lichaam en al deze factoren samen kunnen zorgen voor gezondheid of juist voor
ziekte.
Wat is neurotransmissie?
Neurotransmissie is de communicatie tussen neuronen in de hersenen. Dit is belangrijk,
want met medicatie kunnen hersenfuncties beïnvloed worden. Neurotransmissie doet zich
voor op twee manieren. De eerste is met elektrische processen. Hierbij gaat een elektrische
boodschap van een cellichaam, via de axon, naar het eindknopje. Daar brengt de elektrische
synaps een direct signaal van de axon terminal naar de dendriet van de volgende neuron.
Deze manier is echter zeldzaam. Veel vaker treedt neurotransmissie op met chemische
processen. De informatie van een presynaptische cel gaat dan naar de postsynaptische cel
door vrijlating van neurotransmitters. Deze neurotransmitters binden zich aan receptoren van
de postsynaptische cel, waardoor de postsynaptische receptoren geactiveerd worden. Dit
zorgt ervoor dat het signaal bij de postsynaptische neuron terechtkomt.
Wat is een actie potentiaal?
Een actie potentiaal volgt een alles-of-niets principe. Dit houdt in dat hij altijd dezelfde
amplitude laat zien. Hij doet zich voor, of hij doet zich niet voor. Er zijn geen gradaties. Een
actie potentiaal ontstaat bij de axon hillock. Dit is waar de axon uit het cellichaam komt. Bij
de axon hillock is een hoge dichtheid van voltage afhankelijke natrium (sodium) kanalen. In
ruststaat, een rustpotentiaal (resting potential, RP), is -70mV. Dit betekent dat de binnenkant
van de cel 70mV negatiever is in vergelijking met de buitenkant van de cel. De buitenkant
van de cel is altijd 0. Wanneer er een signaal aankomt bij het cellichaam, zorgt dat voor
depolarisatie. Bij voldoende depolarisatie wordt de drempel voor voltage afhankelijke natrium
kanalen overschreden (de drempel is -54mV). Een actie potentiaal begint met de beweging
van een eiwit. Dit zorgt ervoor dat het natriumkanaal opent, waardoor natrium (positief
geladen) door het membraan kan. Dit leidt tot meer depolarisatie, omdat de hoge dichtheid
van ionen bij de axon hillock allemaal dezelfde drempel hebben en dus allemaal op hetzelfde
moment richting de kanalen gaan. We hebben het nu over de opwaartse fase van een actie
potentiaal (het celmembraan depolariseert heel snel).
,De piek van het actie potentiaal wordt bereikt bij +30mV. Bij dat punt komen de voltage
afhankelijke natrium kanalen in hun refractory period. De kanalen gaan dan dicht en kunnen
voorlopig niet meer open. Ze zijn namelijk aan het herstellen om zich klaar te maken voor de
volgende actie potentiaal.
Ondertussen wordt ook de drempel voor voltage afhankelijke kalium (potassium) kanalen
bereikt, wat ervoor zorgt dat de kalium kanalen opengaan. Kalium is ook positief geladen,
maar in plaats van dat deze ionen in de cel gaan, gaan ze eruit. Hierdoor hyperpolariseert de
cel. Dit betekent dat het celmembraan negatiever wordt, omdat positieve ionen (kalium) de
cel uit gaan. Het celmembraan potentiaal wordt nu lager dan de rustpotentiaal en dit wordt
undershoot genoemd. Bij het laagste punt sluiten de kalium kanalen en wordt het
rustpotentiaal hersteld.
Tegelijkertijd zijn ook de natrium kanalen hersteld en de axon hillock is weer klaar voor de
volgende rustpotentiaal die eraan komt. De axon hillock is dus in RP-staat, maar
depolarisatie van een actie potentiaal verspreidt via de axon in de richting van de
eindknopjes (axon terminals). Zonder Schwann cellen zou dit proces langzaam verlopen,
omdat het signaal gedeeltelijk zou weglekken. Myeline zorgt voor isolatie, waardoor het
signaal niet uit de axon lekt. Schwann cellen zorgen er daarom voor dat een boodschap
sneller wordt overgebracht. Bij de aandoening multiple sclerose gaan de Schwann cellen
dood. Hierdoor wordt salvatatory conduction beperkt.
Het actie potentiaal komt aan bij de cel en vanwege depolarisatie zijn de kanalen in de cel
open. Hierdoor kan calcium erin en dit triggert bloedvaatjes die neurotransmittermoleculen
bevatten en smelten daarmee samen. Er ontstaat een opening waar
neurotransmittermoleculen doorheen gaan (synaptic cleft/synaptische spleet) en op een
gegeven moment bereiken ze de postsynaptische receptoren. Dit resulteert in een graded
potential.
Wat zijn postsynaptische potentialen?
Er zijn twee soorten graded potentials.
Excitatory postsynaptic potential (EPSP). Dit brengt het signaal dichter bij de drempel van
het veroorzaken van een actie potentiaal omdat het celmembraan wordt gedepolariseerd.
Voldoende EPSPs zorgen dus voor het bereiken van deze drempel en daarmee voor het
veroorzaken van een actie potentiaal.
Inhibitory postsynaptic potential (IPSP). Dit is het omgekeerde van een EPSP. Een IPSP
zorgt er namelijk voor dat het signaal verder weg gaat van de drempel om een actie
potentiaal te veroorzaken, omdat het celmembraan hyperpolariseert. Een IPSP op zichzelf
heeft geen effect, maar hij kan een aantal EPSPs ervan weerhouden een actie potentiaal te
veroorzaken. Wanneer er dus een IPSP is, zijn er meer EPSPs nodig om een actie
potentiaal te krijgen.
Welk soort receptoren zijn er?
Er zijn ionotropische receptoren en metabotropische receptoren. Beide zijn dit
transmembrane proteins, wat inhoudt dat deze receptoren eiwitten zijn die uit de cel steken
en er binnenin zit. Het gaat hierbij om het hele plaatje die je ziet op de slides en dus niet
alleen de puntjes.
,Wat is een ionotropische receptor?
Een ionotropische receptor dient als receptor en als ionenkanaal en reageert op het binden
met een neurotransmitter. Deze is dus niet afhankelijk van lading (voltage). Door de binding
gaat het eiwit bewegen en het kanaal gaat open. Er kunnen dan natrium ionen doorheen
komen. Bij deze receptor zitten dus alle processen in een.
Wat is een metabotropische receptor?
Een metabotropische receptor werkt juist via allerlei afgescheiden processen. Het eiwit heeft
geen kanaal, maar en zogenaamd G-eiwit vuurt signalen naar een kanaal ergens anders. Op
deze manier kunnen de ionen er doorheen. Deze soort is preciezer, maar het proces duurt
langer omdat het met een omweg gepaard gaat.
Waarom is de NMDA receptor bijzonder?
De NMDA receptor is een ionotropische receptor. Hij bindt met glutamaat, waardoor het
kanaal zich opent en natrium en calcium de cel in kunnen. In het kanaal zit een magnesium
ion/blok, maar deze is te groot om er doorheen te kunnen. Hij blokkeert daarom de doorweg,
waardoor de natrium en calcium ionen er niet doorheen kunnen. Nabij gelegen cellen
veroorzaken een EPSP, waardoor het celmembraan depolariseert. Nu wordt de magnesium
ion niet meer door de negatieve lading binnenin de NMDA receptor aangetrokken. De
magnesium ion verdwijnt dan en zo kunnen natrium en calcium ionen toch door het kanaal.
Het bijzondere aan de NMDA receptor is dus dat hij voltage afhankelijk is vanwege het
magnesium blok, maar tegelijkertijd is het een ionotropische receptor.
Glutamaat is de belangrijkste prikkelende (excitatory) neurotransmitter. Vaak heeft hij een
ionotropische receptor en produceert EPSPs. GABA is de belangrijkste inhiberende
(inhibitory) neurotransmitter en produceert IPSPs. Ook GABA heeft ionotropische
receptoren. Metabotropische receptoren zijn er met prikkelende subtypes en inhiberende
subtypes. Zo heeft norepinefrine alleen metabotropische receptoren, waarvan sommige
subtypen excitatory zijn en andere juist inhibitory.
Hoe zit het met de locatie van receptoren?
Er zijn postsynaptische en presynaptische receptoren. De postsynaptische receptoren zitten
op de sturende neuron en de presynaptische receptoren op de ontvangende neuron.
Wat doen postsynaptische receptoren?
Wanneer een actie potentiaal aankomt bij het eindknopje van de axon, wordt een
neurotransmitter vrijgelaten. Deze bindt aan de postsynaptische receptor op de dendrieten
van de volgende neuron. Deze genereert een postsynaptisch potentiaal en stuurt een signaal
naar de volgende neuron.
Wat zijn presynaptische receptoren?
Er zijn twee soorten presynaptische receptoren: autoreceptoren en heteroreceptoren.
Wat is een autoreceptor?
De autoreceptor komt in beeld wanneer een neurotransmitter bindt aan de receptor bij het
postsynaptische eindknopje, maar er toch nog steeds neurotransmitters worden vrijgelaten.
Er ontstaat een overschot van neurotransmitters in de synaptische spleet. Deze verspreiden
zich en gaan zich binden aan receptoren op het presynaptische eindknopje (autoreceptoren).
, Zij zorgen er dan voor dat calciumkanalen geïnhibeerd worden op het presynaptische
eindknopje en dit inhibeert verdere vrijlating van neurotransmitters. Op deze manier zorgen
autoreceptoren voor een negative feedback loop.
Wat is een heteroreceptor?
Een heteroreceptor moduleert de neurotransmissie tussen twee neuronen doordat de ene
neuron andere neurotransmitters vrijlaat (A) dan de andere neuron (B). Deze andere neuron
(B) maakt een presynaptische synaps op de ene neuron (A). Heteroreceptoren binden zich
dus aan andere neurotransmitters dan zijn eigen presynaptische eindknopjes vrijlaten. Een
neurotransmitter kan zowel inhiberende als prikkelende receptoren hebben.
Wat zijn de belangrijkste neurotransmitters van bovengenoemde
mogelijke eigenschappen?
GABAa is de belangrijkste ionotropische receptor en GABAb de belangrijkste
metabotropische receptor. Norepinefrine (NE) heeft alleen metabotropische receptoren,
maar sommige daarvan zijn excitatory terwijl andere inhibitory zijn. Serotonine (5HT) 1A zit
presynaptisch en 2 zit postsynaptisch. Toch kan dit variëren in verschillende
hersengebieden.
Welke mechanismen zijn er om het proces van neurotransmissie te
stoppen?
Hiervoor zijn twee mechanismen.
Enzymatic degradation
Neurotransmitters zwemmen als het ware rond in de synaptische spleet, waar ook enzymen
zitten die deze kunnen opbreken in kleine stukjes. De neurotransmitter kan zich dan
(meestal) niet meer aan een receptor binden, waardoor neurotransmissie stopt.
Reuptake transporters
Een andere manier is met behulp van de heropname transporter (reuptake transporter).
Deze zit in het membraan van het presynaptische eindknopje en is een transmembraan
eiwit. Moleculen worden teruggenomen in het eindknopje om daar gerecycled te worden. Ze
worden dus heropgenomen, wat energie bespaart omdat ze niet helemaal opnieuw gemaakt
hoeven te worden.
Zijn er andere mogelijkheden?
Deze twee processen doen zich voor in verschillende combinaties. Voor sommige
neurotransmitters zijn er geen enzymen, waardoor deze in hun geheel worden teruggebracht
naar het presynaptische eindknopje. Wanneer de neurotransmitter wel kan worden
opgebroken door een enzym kan het zijn dat de heropname transporter kleine stukjes
transporteert. Deze worden dan in de presynaptische eindknopjes nagemaakt als een hele
neurotransmitter en dit gaat terug de blaasjes in om weer vrijgelaten te kunnen worden. Ten
slotte is het mogelijk dat het enzym zich in de presynaptische eindknopjes bevindt. De
heropname transporter brengt de neurotransmittermolecuul dan als geheel naar het
presynaptische eindknopje, waar hij opgebroken wordt. Vervolgens wordt de molecuul
nagemaakt met de kleine stukjes en deze wordt gerecycled.
