Samenvatting biologische grondslagen: cognitie – hoofdstuk 2
Neuronen celtype dat het zenuwstelsel vormt en o.a. de cognitieve functie ondersteunt.
Ontvangen informatie van andere neuronen en maken een keuze wat te doen met deze informatie
(bijv. eigen activiteit veranderen) en zetten dit door naar andere neuronen.
Cellichaam (soma) bevat de nucleus (celkern), die de genetische code bevat en betrokken
is bij proteïne synthese.
Dendrieten halen informatie van andere neuronen binnen. Hoeveelheid dendrieten hangt
af van de plaats van de neuron in de hersenen.
Axon vervoert informatie van het cellichaam naar andere neuronen en verzenden een
actie potentiaal.
Synaps smalle ruimte tussen neuronen waarin neurotransmitters vrij komen, die signalering
tussen neuronen mogelijk maakt.
Het membraan van de axon – aansluiting dat tegen de spleet aan ligt, is het presynaptische
membraan en dat van de cel aan de andere kant van de spleet is het postsynaptische membraan.
Wanneer een presynaptisch neuron actief is, wordt er een elektrische stroom (actie potentiaal) door
het axon gestuurd. Wanneer de actiepotentiaal de axonterminal bereikt, komen er chemische stoffen
(neurotransmitters) vrij in de synaptische spleet. Neurotransmitters binden zich aan receptoren op
de dendrieten of het cellichaam van het postsynaptische neuron en creëren een synaptische
potentiaal. Het synaptische potentiaal wordt passief door de dendrieten en het soma van het
postsynaptische neuron geleid. Deze verschillende passieve stromen worden bij elkaar opgeteld en
als hun opgetelde activiteit een bepaalde drempel overschrijdt wanneer ze het begin van het axon in
het postsynaptische neuron bereiken, dan wordt er een actiepotentiaal (actieve elektrische stroom)
in dit neuron opgewekt.
Elektrische signalen en het actiepotentiaal
Elk neuron is omgeven door een celmembraan dat als barrière fungeert voor de doorgang van
bepaalde chemische stoffen. Binnen het membraan fungeren bepaalde eiwitmoleculen als
poortwachters die onder bepaalde omstandigheden bepaalde chemische stoffen binnen en buiten
laten. Deze chemicaliën bestaan uit geladen natrium (Na+) en kalium (K+) iconen.
Spanningsafhankelijke ionenkanalen zijn van bijzonder belang bij het opwekken van een
actiepotentiaal. Ze komen alleen voor in axonen en daarom is alleen het axon in staat om
actiepotentialen te produceren. Vóór een actiepotentiaal kan plaatsvinden is er sprake van een
,rustpotentiaal. De balans tussen de ionen (Na+ en K+ ) ín
en buíten de cel is op dat moment zo dat dat de
binnenkant van het membraan negatiever is geladen dan
de buitenkant. De spanning tussen de binnen- en
buitenkant bedraagt typisch ongeveer -70 mV. Bij een
voldoende sterke prikkel (-50 mV) zullen de Na+ -kanalen
openen waardoor Na+ de cel binnengaat en de lading in
de cel positiever wordt: depolarisatie. Na een tijdje is het
potentiaal binnen de cel > 0 mV, en komt dit boven de drempelwaarde uit (actiepotentiaal). Dit
wordt vervolgens hersteld doordat Na+ -kanalen sluiten en K+ -kanalen openen. Hierdoor stroomt K+
de cel uit waardoor het potentiaal binnen de cel weer negatief wordt: repolarisatie. Vervolgens komt
er een moment waarop het potentiaal binnen de cel negatiever is dan bij rust: dit noemt men
hyperpolarisatie. Uiteindelijk wordt weer het rustpotentiaal bereikt.
Myeline vettige substantie dat rond het axon van sommige neuronen (vooral bij motorische
signalen) zit en de geleiding versnelt. Het blokkeert de normale Na+ en K+ overdracht en dus springt
de actiepotentiaal, via passieve geleiding, langs de lengte van het axon op de punten waar de myeline
afwezig is (knopen van Ranvier). Vernietiging van myeline komt voor bij een aantal ziektebeelden,
zoals MS.
Chemische signalen en de postsynaptische neuron
Wanneer de actiepotentiaal de axonterminal bereikt, zet het elektrische signaal een reeks
gebeurtenissen in gang die leiden tot het vrijkomen van neurotransmitters in de synaptische spleet.
Eiwitreceptoren in het membraan van de postsynaptische neuronen binden zich aan de
neurotransmitters. Veel van de receptoren zijn getransmitteerde ionenkanalen. Dit veroorzaakt een
gelokaliseerde stroom van geladen Na+, Ka+ of chloride (CI-), die de synaptische potentiaal creëert.
Sommige neurotransmitters (bijv. GABA) hebben een remmend effect op het postsynaptische neuron.
Dit kan worden bereikt door de binnenkant van het neuron negatiever te maken dan normaal en dus
moeilijker te depolariseren (bijv. door CI-kanalen te openen). Andere neurotransmitters (bijv.
glutamaat) hebben stimulerende effecten op het postsynaptische neuron. Bijna elke neuron
produceert GABA of glutamaat. Het zijn niet de chemicaliën zelf die de prikkelende en remmende
werking hebben, maar het effect dat ze hebben op ionenkanalen.
Andere neurotransmitters zijn serotonine, dopamine, acetylcholine en noradrenaline (modulerende
functies). De cellichamen van de neuronen die deze neurotransmitters vrijgeven zijn eerder
gelokaliseerd in specifieke hersengebieden, maar hun axonale uitlopers verspreiden zich diffuus over
de hersenen.
Hoe coderen neuronen informatie?
De amplitude van een actiepotentiaal varieert niet, maar het aantal actiepotentialen dat per seconde
wordt vermeerdert, varieert langs een continuüm. Deze reactiesnelheid (spiking rate) houdt verband
met de informatiecode die door dat neuron wordt gedragen. Neuronen die reageren op zelfde type
informatie, lijken meestal geclusterd te zijn. Het soort informatie dat een neuron draagt, houdt
verband met de input die het ontvangt en de output die het naar andere neuronen stuurt.
,De grove organisatie van de hersenen
Neuronen zijn in de hersenen georganiseerd om witte stof en grijze stof te vormen.
Witte stof gemyeliniseerde axonen + glia cellen (ondersteunende cellen)
Commissures witte stof tussen de verschillende corticale regio's in verschillende
hemisferen. Belangrijkste commissure is Corpus Callosum hersenbalk die tussen de linker
en rechter hersenhelft in zit.
Projection tracts witte stof tussen corticale en subcorticale structuren.
Association tracts witte stof tussen de verschillende corticale regio's in dezelfde hemisfeer.
Grijze stof cellichamen
De hersenen bestaan uit een gevouwen grijze stof (cerebrale cortex), met daaronder de witte stof.
onder het grootste deel van de witte stofvezels, ligt een andere verzameling grijze stofstructuren (sub
cortex), waaronder de basale ganglia, het limbisch systeem en het diencephalon.
Ventrikels holle kamers in de hersenen waar hersenvocht doorheen loopt vanuit het ruggenmerg.
Het hersenvocht transporteert afvalmetabolieten, brengt enkele boodschapper signalen over en
biedt een beschermend kussen voor de hersenen.
Referentiekader/richtingen hersenen
Anterior / rostral richting de voorkant
Posterior / caudal richting de
achterkant
Superior / dorsal richting de
bovenkant
Inferior / ventral richting de
onderkant
Lateral richting de zijkant
Medial richting binnenkant (midden)
Coronal kroonnaad genoemd, die van links naar rechts over de schedel loopt, bijna van
oor tot oor.
Sagittal een snee in het verticale vlak dat door een van de hemisferen gaat. Als het tussen
de twee hemisferen in ligt, dan is het een midline of medial.
Hiërarchische overzicht van het centrale zenuwstelsel
, 1 = Cerebrale cortex
2 = Pariëtale cortex
3 = Limbisch systeem
4 = Hippocampus
5 = Basale ganglia
6 = Globus Pallidus
7 = Diëncefalon
8 = Middenbrein
9 = Pons
De cerebrale cortex (grote hersenen)
Bestaat uit twee gevouwen vellen grijze stof die uit twee hemisferen bestaat (links en rechts). De
verhoogde oppervlakken van de cortex zijn gyri (hersenwindingen). De kleine, diepe groeven zijn
sulci. De cortex bestaat uit verschillende lagen, die de groepering van verschillende celtypes
weerspiegelen. Het grootste deel van de cortex bevat zes belangrijke corticale lagen neocortex.
Andere corticale gebieden zijn de mesocortex (incl. cingulate
gyrus en insula) en de allocortex (incl. primaire olfactorische
cortex en hippocampus). Sylvian fissure laterale
scheidslijn tussen de frontale en temporale kwabben.
Het laterale oppervlak van de cortex is verdeeld in vier
lobben/kwabben: frontaal, pariëtaal, temporaal en
occipitaal. Onder de temporale kwab ligt de insula. Er zijn
vier verschillende manieren waarop gebieden van de
hersenschors verdeeld en gelabeld kunnen worden:
1. Regio's verdeeld door het patroon van gyri en sulci
patroon is bij iedereen hetzelfde, maar precieze
vorm en grootte kunnen per persoon verschillen.
2. Regio’s verdeeld bij cyto-architectuur (Brodmann’s
areas) verdeeld de cortex in ong. 52 gebieden,
gebaseerd op relatieve verspreiding van celtypes.
3. Regio’s verdeeld per functie geldt alleen voor
primaire sensorische en motorische gebieden.
4. Regio’s verdeeld door verbinding
