De bron van alle afbeeldingen is het betreffende boek of artikel van die paragraaf.
Cellen en informatieoverdracht (CI)
1.1 The cells of the nervous system – Kalat (2019)
Dierlijke cellen hebben een membraan dat de binnenkant van de cel scheidt van de buitenkant en
dat regelt wat er binnenkomt en uitgaat. De meeste cellen hebben een kern met daarin de
chromosomen. De mitochondriën leveren de energie die de cel gebruikt voor alle activiteiten (de
krachtcentrale van de cel) en hebben hun eigen genen. Ribosomen maken eiwitten, sommigen
zweven vrij rond en anderen aan het endoplasmatisch reticulum, dat eiwitten transporteert.
Santiago Ramón en Cajal toonden aan dat de hersenen uit afzonderlijke cellen bestaan (neuronen).
Neuronen zijn cellen die informatie ontvangen en doorgeven aan andere cellen en hebben dezelfde
interne structuur als dierlijke cellen. Hun vorm varieert sterk afhankelijk van hun functies en hun
verbindingen met andere cellen. Glia zijn cellen die de activiteit van neuronen op verschillen
manieren versterken en modificeren.
Soorten neuronen:
Sensorische neuronen zijn afferent en brengen
informatie (bijv. aanraking) naar het ruggenmerg.
o Mnemotechnisch: afferent begint met een
zoals in aanraking
Motorische neuronen zijn efferent en sturen signalen
van het ruggenmerg naar de spieren.
o Ezelsbruggetje: efferent begint met e zoals in
exit
Interneuronen/intrinsieke neuronen verbinden
neuronen binnen dezelfde structuur.
Neuronen hebben lange takken en omvatten:
Dendrieten: vertakkende vezels die informatie van andere neuronen ontvangen. Vele
bevatten dendritische stekels, korte uitgroeisels die de beschikbare oppervlakte voor
synapsen vergroten.
Een soma: het cellichaam dat de kern, ribosomen en mitochondriën bevat.
Een axon: een extreem lange, dunne vezel die impulsen stuurt naar andere neuronen,
spieren of organen. Sommige axonen zijn bedekt met een myelineschede, die helpt om
signalen te versnellen.
Presynaptische terminals: uiteinde van een axon dat chemische stoffen afgeeft om met
andere cellen te communiceren.
,Glia zijn ondersteunende cellen in de hersenen en het zenuwstelsel:
Astrocyten: Wikkelen zich rond de synapsen van functioneel verwante axonen. Ze helpen
neuronen samen te werken om ritmes op te wekken zoals ademhaling en voedingsstoffen
aan te voeren. Kunnen helpen bij het leren en het geheugen.
Microglia: Werken als het immuunsysteem, verwijderen virussen en schimmels uit de
hersenen; en helpen bij het leren door de zwakste synapsen te verwijderen.
Oligodendrocyten en Schwann cellen: Bouwen myelineschedes om axonen te isoleren en
voorzien van voedingsstoffen.
Radiale glia: begeleiden de migratie van neuronen tijdens de ontwikkeling en worden later
andere soorten cellen.
De bloed-hersenbarrière is een ononderbroken celwand rond de bloedvaten van de hersenen en het
ruggenmerg om de hersenen te beschermen. Het houdt zowel nuttige als schadelijke chemicaliën
buiten. Dit is cruciaal omdat de hersenen beschadigde neuronen niet vervangen. Het laat kleine,
ongeladen moleculen zoals water, zuurstof, kooldioxide en in vet oplosbare moleculen passief door.
Eiwitten voor actief transport verplaatsen glucose, aminozuren, purines, choline, bepaalde vitamines
en ijzer naar de hersenen. Bepaalde virussen passeren echter wel de bloed-hersenbarrière en richten
ernstige schade aan. Bij ziekten zoals Alzheimer wordt de barrière verzwakt, waardoor schadelijke
stoffen binnenkomen. Het maakt ook de behandeling van hersenaandoeningen moeilijk, omdat de
meeste medicijnen tegen chemotherapie de barrière niet kunnen passeren.
Neuronen zijn sterk afhankelijk van glucose, de enige voedingsstof die de bloed-hersenbarrière in
grote hoeveelheden passeert. Het lichaam heeft vitamine B1 (thiamine) nodig om glucose te
gebruiken. Een tekort aan thiamine, vaak als gevolg van chronisch alcoholisme, leidt tot het afsterven
van neuronen en het syndroom van Korsakoff, gekenmerkt door geheugenstoornissen.
, CI Hoorcollege 1
1.2 The nerve impulse – Kalat (2019)
Axonen houden signalen sterk over afstand door ze te regenereren en zijn nauwkeurig afgestemd op
efficiënte informatieoverdracht. Boodschappen in een neuron ontstaan door verstoringen van de
rustpotentiaal. In rust is de binnenkant van het membraan iets negatiever geladen dan de buitenkant
(elektrisch gradiënt/ polarisatie), als gevolg van negatief geladen eiwitten. Dit spanningsverschil is
de rustpotentiaal. Het lichaam besteedt veel energie aan de natrium-kaliumpomp, die natrium naar
buiten en kalium naar binnen verplaatst, om de rustpotentiaal in stand te houden. Dit bereidt het
neuron voor om snel te reageren (zoals een boogschutter die de boog
van tevoren spant, klaar is om op het juiste moment te vuren).
Boodschappen die door axonen worden verzonden, worden
actiepotentialen genoemd. Een hyperpolarisatie is een overdrijving
van de gebruikelijke negatieve lading in een cel, naar een negatiever
niveau dan normaal. Een depolarisatie is een afname van de
hoeveelheid negatieve lading in de cel. Als de depolarisatie de drempel
bereikt of passeert, produceert de cel een actiepotentiaal (zie
afbeelding).
De alles-of-niets wet stelt dat zodra een stimulus de drempel bereikt, de actiepotentiaal even groot
en snel blijft, ongeacht de sterkte van de stimulus. (Net als bij het doorspoelen van een toilet: je
moet met een bepaalde kracht drukken, maar harder drukken verandert de doorspoelsnelheid of -
kracht niet). Om onderscheid te maken tussen zwakke en sterke stimuli kan het alleen de timing
veranderen. Verschillende ritmes signaleren verschillende informatie, zoals zoete versus bittere
smaken.
De propagation (voortplanting) van het actiepotentiaal verwijst naar
hoe het actiepotentiaal door de axon reist en op elk punt een nieuwe
creëert.
In gemyeliniseerde axonen (axonen bedekt met een myelineschede)
treden actiepotentialen op in de openingen (knopen van Ranvier)
tussen myelinesegmenten. Natriumionen komen binnen bij het ene
knooppunt en verspreiden de lading naar het volgende, waar de
actiepotentiaal wordt vernieuwd. Hierdoor kunnen signalen tussen
knooppunten “springen”, wat de overdracht versnelt en energiezuinig
maakt. Dit proces wordt saltatorische geleiding genoemd.
Onmiddellijk na een actiepotentiaal sluiten de natriumkanalen zich. Daarom gaat het membraan een
refractaire periode in waarin het bestand is tegen het starten van een volgende. Tijdens de absolute
refractaire periode (meestal 1 ms) is het als een toilet dat niet onmiddellijk kan doorspoelen. In de
relatieve refractaire periode (meestal 2-4 ms) is een sterkere prikkel nodig, zoals harder drukken om
door te spoelen na een korte wachttijd.
Lokale neuronen zijn kleine neuronen zonder axonen die alleen communiceren met hun nabije
buren. De mythe dat we maar 10% van onze hersenen gebruiken, komt waarschijnlijk voort uit een
verkeerd begrip van deze kleine neuronen. In werkelijkheid worden alle delen van de hersenen
gebruikt, waarbij neuronen naar behoefte worden geactiveerd of geremd.
