Hersenen en Gedrag – Samenvatting
Structuur van het vak
• Cellen en Informatieoverdracht
- Cellen, communicatie, medicijnen en drugs.
• Hersenstructuur en Hersenfunctie
- Anatomie, zintuigen, motoriek, emotie, geheugen, taal en aandacht.
• Onderzoek
- Neuropsychologisch onderzoek bij kinderen.
• Ontwikkeling en Plasticiteit
- Ontwikkeling en aanpassingen na beschadigingen.
• Stoornissen
- Teratogenen, traumata, meningitis, CP.
Leerdoelen
• Op basaal niveau de structuur, functie en ontwikkeling van het centraal zenuwstelsel beschrijven.
• Neurologische defecten op basaal niveau beschrijven en beschrijven wat de mogelijke belemmeringen
van deze aandoeningen zijn voor de cognitief-emotionele en sociale ontwikkeling van kinderen.
• Neurobiologische aspecten of verklaringen voor ontwikkelingsstoornissen beschrijven.
• Neurobiologische verklaringen voor ontwikkelingsstoornissen op waarde schatten en kan hierin eigen
standpunten formuleren en die van anderen beoordelen.
• Kritische houding tegenover eigen kennisaanspraken en die van anderen.
Inhoud Samenvatting
• Hoorcollege slides met aantekeningen.
• Aanvullend de belangrijke informatie uit de literatuur.
- Kalat: The Cells of the Nervous System (pp. 16-23).
- Kalat: The Nerve Impulse (pp. 26-35).
- Kalat: The Concept of the Synapse (pp. 40-46).
- Kalat: Chemical Events at the Synapse (pp.48-59).
- Kalat: Substance Abuse and Addiction (pp. 459-466).
- Kalat: The Cells of the Nervous System (pp. 65-78).
- Kalat: The Cerebral Cortex (pp. 80-87).
- Toates: Sensory Systems: General Principles (pp. 185-195).
- Kalat: Brain Mechanisms of Movement (pp. 235-249).
- Toates: Role of Brain Regions (pp. 326-336).
- Toates: Memory and the Brain (pp. 296-302).
- Toates: Language (pp. 533-543).
- Toates: Attention (pp. 518-525).
- Kalat: Lateralization of Function (pp. 424-433).
- Kalat: Development of the Brain (pp. 117-131).
- Butcher & Fock: Ontwikkeling van de hersenen (pp. 56-77).
- Jennekens-Schinkel: Spina Bifida (pp. 172-173).
- Kalat: Plasticity After Brain Damage (pp. 136-142).
- Van Baar & Hout: Intoxicaties bij Zwangerschap (pp. 435-446).
- Jennekens-Schinkel: Traumatisch Hersenletsel (pp. 343-372).
- Jennekens-Schinkel: Meningitis (pp. 217-220).
- Jennekens-Schinkel: Cerebrale Parese (pp. 134-169).
- Bedford et al.: Meningitis in Infancy in England and Wales (pp. 1-5).
,Deel 1 – Cellen en Informatieoverdracht
College 1
Onderwerpen:
• Communicatie: mens met omgeving, hersencellen met elkaar, hersenen met lichaam
• Hersencellen: neuronen en gliacellen
• Het brein en zijn omgeving: zintuigelijke input en motorische output, bloed-hersenbarrière
Literatuur:
• Kalat: The Cells of the Nervous System (pp. 16-23).
Hersencellen
• Twee soorten hersencellen:
- Neuron: zenuwcel.
- Gliacel: steuncel.
Wat is een cel?
• Celmembraan: het oppervlak van een cel. Het is een structuur die de binnenkant en de buitenkant van
een cel scheidt.
- De meeste chemische stoffen kunnen niet door het membraan, maar kanalen/poriën in het
membraan laten een gecontroleerde stroom van water, zuurstof, natrium, kalium (en andere
belangrijke chemische stoffen) door.
• Celkern (nucleus): hierin ligt genetisch materiaal opgeslagen (chromosomen).
- Iedere dierlijke cel, behalve rode bloedcellen, bevatten een celkern.
• Mitochondriën: energievoorziening van een cel, hierin wordt glucose verbrand.
- Bij iedereen liggen er verschillende genen op de mitochondriën, wat andere effecten kan
veroorzaken.
• Ribosomen: deze maken eiwitten aan, volgens de codes die in het DNA zijn opgeslagen (celkern).
- De zijkanten binnen een cel.
• Endoplasmatisch reticulum: een netwerk van dunnen pijpen die nieuw gemaakte eiwitten transporteren
naar andere locaties.
- Sommige ribosomen zitten hieraan vast.
Neuron
Een neuron is een informatieverwerker, en daarmee onderscheid het zich van andere lichaamscellen.
• Dendrieten: ontvangen informatie van andere neuronen. Iedere neuron heeft veel dendrieten. Het
geeft de input aan de neuron.
- Het zijn vertakte vezels die smaller worden dichterbij het einde. Het oppervlak van een dendriet
heeft synaptische receptoren.
- Dendrietstekels: korte uitgegroeide stukjes die het oppervlak vergroten voor synapsen.
• Soma: alles wat binnenkomt via de dendrieten wordt hierin samengevoegd, dit integreert de
binnenkomende informatie.
- Dit is het cellichaam (bevat de celkern, ribosomen en mitochondriën).
• Axonen: verplaatsen de binnengekomen informatie weer verder, ze vervoeren dus zenuwimpulsen.
Iedere neuron heeft maar één axon, deze kunnen heel lang zijn (maar ook kort).
- In vergelijking met dendrieten zijn axonen veel langer.
• Presynaptische terminal: deze geeft de binnengekomen informatie door aan een volgende cel. Op dit
punt laat de axon chemische stoffen los.
- Hier splitst de axon, aan het einde van de vertakkingen zitten knopjes (de presynaptische
terminals), waar de informatie wordt doorgegeven aan de dendrieten van een andere neuron.
➢ Input > putput > throughput > output (van boven naar beneden).
, • Motorneuron: hebben de soma in het ruggenmerg, ontvangen prikkels door de dendrieten en geeft
impulsen via de axon naar de spier.
• Sensorische neuron: is gespecialiseerd aan het einde, en is hoog sensitief voor een bepaald type prikkel
(zoals licht, geluid of aanraking). Geeft deze informatie door aan het ruggenmerg.
Variaties tussen neuronen: neuronen verschillen enorm in hun grootte, vorm en functie. De vorm van een
neuron bepaald zijn connecties met andere cellen, en daardoor bepaald het zijn functie (bepaald bijvoorbeeld
hoeveel informatie hij kan ontvangen).
Gliacellen
Deze cellen ondersteunen de functies van neuronen, en zij bevinden zich in de grijze stof. De helft van het
hersenvolume is opgebouwd uit gliacellen. De gliacellen beïnvloeden de communicatie en informatieverwerking.
• Astrocyten: nemen voedingsstoffen op uit het bloed en kan deze vervolgens afgeven aan een neuron,
en ze kunnen de afvalstoffen van een neuron opnemen en teruggeven aan het bloed.
- Wikkelen zich om de synapsen van axonen, hierdoor beschermt hij voor de chemische stoffen in de
omgeving. Ze nemen ook de ionen en neurotransmitters op die vrijgelaten worden door de axonen.
- Ze zijn belangrijk voor het genereren van synchroniciteit tussen neuronen, waardoor berichten
meer in een golfbeweging worden gestuurd.
• Oligodendrocyten: zorgen voor de aanmaak van myeline (myeline ligt om de axonen heen). Zorgt ervoor
dat de informatieoverdracht efficiënter kan verlopen.
- Ook geven zij de axon voedingsstoffen die nodig zijn voor goed functioneren.
• Microglia: heeft een rol in de afweer tegen virussen en schimmels, en heeft een rol bij de ontwikkeling
van de hersenen.
- Bij hersenbeschadiging vermenigvuldigen ze, en halen zij de dode of beschadigde neuronen weg.
- Dragen ook bij aan leren, ze verwijderen de zwakste synapsen (ruimte maken voor nieuwe
verbindingen of sterkere verbindingen).
• Ependymale cellen: zorgen voor de aanmaak van hersenvloeistof.
• Samengevat wat gliacellen doen:
- Steun voor neuronen.
- Aanvoer en afvoer van stoffen.
- Maken hersenvloeistof aan.
- Maken myeline aan.
- Zorgen voor de afweer.
- Speelt een rol in ontwikkeling.
,Het brein en zijn omgeving
• Informatieverwerking
- Van de zintuigen naar het centraal zenuwstelsel (CZS).
- Van de ene naar de andere plek in het CZS.
- Van het CZS naar de spieren.
Belangrijke begrippen
• Afferent: voert de informatie aan.
- Bijvoorbeeld: van de zintuigen naar de hersenen, van visueel naar geheugen.
• Efferent: voert informatie af.
- Bijvoorbeeld: van de hersenen naar de spieren, van geheugen naar planningsvermogen.
• Intrinsiek (interneuron): blijft binnen hetzelfde gebied, de dendrieten en de axon liggen in dezelfde
structuur.
- Wanneer een interneuron in het ruggenmerg ligt, is deze altijd inhiberend (remmend).
Het is afhankelijk van het referentiepunt bij afferent en efferent. Als je bijvoorbeeld geheugen als middelpunt
pakt, heb je vanaf daar efferente en afferente richtingen.
• Ten aanzien van het CZS:
- Sensorische neuron: afferent (informatie aanvoeren van de huid naar het CZS toe).
- Motorische neuron: efferent (informatie afvoeren van het CZS naar een spier toe).
De hersenen en zijn omgeving
• Voedingsstoffen toelaten, en ervoor zorgen dat schadelijke stoffen niet worden toegelaten.
- Lichaamscellen worden vervangen als ze beschadigd zijn, de hersencellen waarmee je bent
geboren worden niet vervangen (met uitzondering van geheugen en reuk).
- De hersenen treffen maatregelen om te voorkomen dat ze beschadigen, daarom is er de bloed-
hersenbarrière.
• De bloed-hersenbarrière: beschermt de hersenen, en wordt gevormd door de wand van de bloedvaten.
Het zorgt ervoor dat de schadelijke stoffen buiten de hersenen blijven.
- De communicatie in het lichaam gaat vaak via het bloed, maar in het bloed zitten ook dingen die je
hersenen kunnen beschadigen (zoals virussen en bacteriën). Er liggen daarom cellen in de
bloedvaten in de hersenen, en die liggen zo strak tegen elkaar aan dat er bijna geen stoffen
doorheen kunnen. De barrière zelf wordt dus gevormd door de bloedvaten.
, - Wat kan er wel doorheen: kleine moleculen, stoffen die oplosbaar zijn in vet (zoals vitamines),
ongeladen stoffen (zoals CO2, zuurstof, sommige vitamines).
- Via speciale kanaaltjes kan er water doorheen komen.
- Via actief transport: glucose, animozuren, sommige vitamines, ijzer.
o Het actief transport is de oplossing van de hersenen om bepaalde stoffen wel de hersenen
binnen te krijgen, maar dit kost wel energie om ze binnen te krijgen.
o Aminozuren: dit zijn de bouwstenen voor eiwitten, door deze met elkaar te combineren
krijg je een bepaald eiwit (waarvoor de ‘recepten’ op het DNA liggen). Er zijn ongeveer 20
verschillende animozuren.
- Wat kan er niet doorheen: schadelijke stoffen, virussen en medicijnen (dat maakt het soms moeilijk
om iets te bestrijden in de hersenen, dit komt dan niet op de beoogde plaats van bestemming).
o Je lichaam kan beter tegen de schadelijke stoffen ‘vechten’ dan je hersenen, beschadigde
lichaamscellen kunnen wel worden vervangen (maar hersencellen niet).
• De bloed-hersenbarrière kan ook stuk gaan (ten gevolge van bijvoorbeeld een hersenvliesontsteking).
- Dit is een groot probleem, omdat de hersencellen dus niet kunnen worden vervangen.
- Als de bloed-hersenbarrière stuk gaat kun je een hersenontsteking krijgen, wat nog veel erger is
dan een hersenvliesontsteking.
Voeding van neuronen
Neuronen zijn bijna geheel afhankelijk van glucose (suiker). Omdat het verbranden van glucose zuurstof vereist,
heeft iedere neuron een voorraad zuurstof.
• De hersenen gebruiken bijna 20% van alle zuurstof, en 25% van alle glucose.
• Glucose is de enige voedingsstof die in grote hoeveelheden de bloed-hersenbarrière passeert.
College 2
Onderwerpen:
• Elektrische prikkels: rustpotentiaal, actiepotentiaal, graduele potentiaal
• Communicatie tussen hersencellen: synapsen en chemische processen
Literatuur:
• Kalat: The Nerve Impulse (pp. 26-35).
• Kalat: The Concept of the Synapse (pp. 40-46).
• Kalat: Chemical Events at the Synapse (pp.48-59).
, Informatieoverdracht in de cel: elektrische prikkels
De informatieoverdracht in neuronen gebeurt door elektrische prikkels.
• Ionen: dit zijn geladen deeltjes, deze kunnen positief of negatief geladen zijn.
- Positief en positief stoot elkaar af, negatief en negatief stoot elkaar ook af, positief en negatief trekt
elkaar aan (net als bij een magneet).
• Rustpotentiaal: dan is er een ladingsverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van een cel. Als in
een cel geen informatieverwerking plaatsvindt, verkeerd deze cel in rustpotentiaal.
- Tussen de binnenkant en de buitenkant van een cel zit het celmembraan, deze zorgt ervoor dat de
deeltjes niet bij elkaar kunnen komen, waardoor dat ladingsverschil wordt veroorzaakt.
- Polarisatie: het verschil in lading tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel. De binnenkant
van de cel is negatiever geladen dan de buitenkant (-70 millivolt (mV)).
- Natrium-kalium pomp: het ladingsverschil wordt actief in stand gehouden hierdoor. Positieve
deeltjes worden naar buiten gepompt, waardoor de binnenkant negatiever geladen wordt.
- Dit kost dus energie, en moet actief in stand worden gehouden. Het is dus een actief proces om
rust te behouden.
- De functie van een rustpotentiaal is om de AP’s snel en efficiënt te laten verlopen. De boog wordt
gespannen zodat je meteen kunt schieten wanneer dit nodig is.
• Actiepotentiaal (AP): een AP loopt door de axon, vervolgens wordt het rustpotentiaal verstoord,
hierdoor gaan de kanalen van het celmembraan open waardoor de positieve deeltjes (Na+; natrium)
naar binnen stromen (worden aangetrokken door de negatieve deeltjes aan de binnenkant van het
celmembraan).
- Wanneer een actiepotentiaal? Als de depolarisatie voorbij de drempelwaarde gaat (het
rustpotentiaal heeft -70 mV, vaak een drempelwaarde van -55 mV).
- Depolarisatie: de binnenkant van de cel krijgt een positievere lading, het rustpotentiaal wordt
hierdoor verstoord, en het AP gaat lopen.
- De drempelwaarde wordt overschreden als de som van de prikkels boven een bepaalde waarde
uitkomt. Door het AP schiet de depolarisatie omhoog tot ongeveer +30 mV. Vervolgens sluiten de
Na+ kanaaltjes (die sluiten bij +30 mV), en dan gaat de pomp van het celmembraan weer werken,
hierna volgt dan de herstelperiode (terugkeer naar rustpotentiaal bij -70 mV).
- Hyperpolarisatie: als er meer negatief geladen deeltjes de cel binnenkomen. Als deze stimulatie
stopt, dan gaat de cel terug naar het originele rustniveau.
- Voortplanting van AP: binnengestroomde positieve deeltjes gaan zich verplaatsen door de cel (daar
zijn nog geen poortjes open geweest, maar dan wel), zo gaat die positieve golf door de hele cel
(door het axon). Het wordt zo dus doorgegeven, en daarmee wordt de informatie
overgebracht/vervoerd.
- De voortplanting van AP wordt versneld door myeline: een laagje om de axon waardoor er niks in of
uit de cel kan lekken (er zijn hierdoor niet overal poortjes). Bij ieder nieuw poortje komt er weer
nieuwe energie in de cel, en geeft dus een nieuwe boost om dat AP een sprongetje te laten maken
naar het volgende poortje.
- Knooppunten van Ranvier: de onderbrekingen van de myeline rond de axon. Een AP start op een
knooppunt, en wordt vervolgens doorgegeven naar de volgende knooppunten.
- AP’s verlopen volgens een ‘all or none’ law, en de AP zelf is niet in proportie met de prikkel (als
eenmaal de drempelwaarde wordt overschreden gaat een AP lopen, daarom kun je het zien als het
doortrekken van een toilet).
