College 1 en 2

Hoofdstuk 2: Zenuwcellen en Zenuwimpulsen

Het centrale zenuwstelsel bestaat uit het brein en ruggenmerg. Het vormt de basis van ons gedrag en is opgebouwd uit ongeveer 100 miljard neuronen en 10 keer zoveel gliacellen.

Hersenen: we zijn er achter dat het netwerk van neuronen en gliacellen nog complexer is dan het planetaire stelsel. De hersenen wegen 1350 gram en bestaat uit vet, eiwit en water. De ‘’taal’’ die in de hersenen en het ruggenmerg wordt gesproken is elektrisch geladen. De hersenen hebben 20% van de totale energie nodig om te functioneren. Het is belangrijk dat de hersenen continu zuurstof en suikers (glucose) krijgen aangeleverd via de bloedvaten. Als dit proces enkele minuten stopt kan dit al schadelijk zijn voor de hersenen.

Wetenschappelijke gedachtes hebben verschillende ontwikkelingen doorgemaakt. We begonnen met de Copernicaanse revolutie waarin gedacht werd dat de aarde het middelpunt is van het universum. Vervolgens kwamen we in de Darwinistische revolutie waarin we de rol van evolutie ontdekten. Na deze periode kwam de Freudiaanse revolutie, tijdens deze revolutie is ontdekt dat het grootste deel van ons functioneren onbewust gebeurt. Momenteel zitten we in de brein revolutie, vandaag de dag kun je overal wel het woordje ‘’neuro’’ voor zetten en onderzoek op dit gebied gaat sneller dan ooit tevoren.

Neurowetenschappers kun je grofweg indelen in 2 categorieën

Hoe ver zijn we met het kraken van de ‘’brain code’’?

Een simpele calculator kan sneller en beter rekensommetjes maken dan dat mensen dat kunnen. Toch lukt het ons nog niet om robots te bouwen die simpele dingen kunnen die mensen wel kunnen zoals een obstakel traject afleggen met balanceer taken. Ook het bewustzijn kunnen we nog niet nabouwen.

We kunnen wel de hersenen van ratten in Spanje invloed uit laten oefenen op ratten die in Argentinië zijn. We kunnen ze door een soort online verbinding dezelfde bewegingen laten uitvoeren op hetzelfde moment. Verder is er ook een robot /skelet ontworpen die aangesloten kan worden aan de hersenen van iemand die niet meer kan bewegen. Door die persoon de beweging te laten ‘’denken’’ kan het skelet de beweging uitvoeren.

De Anatomie van een Cel

Een cel is opgebouwd uit verschillende onderdelen. De nucleus, ribosomen, endoplasmatisch reticulum, mitochondria en het cel- of plasmamembraan.

De nucleus is de celkern en bevat ons erfelijk materiaal (chromosomen). De ribosomen zijn nodig voor de aanmaak van eiwitten. Deze kunnen vrij rond bewegen in de cel, maar kunnen ook vastzitten aan het endoplasmatisch reticulum, dat verantwoordelijk is voor het transport van de nieuw aangemaakte eiwitten. Deze eiwitten gaan naar de mitochondria, die de eiwitten en zuurstof gebruiken als bron van energie voor de cel.

Het cel- of plasmamembraan scheidt de binnenkant van de cel van de omgeving. Het is opgebouwd uit twee lagen van vetmoleculen. Sommige stoffen kunnen makkelijk door deze lagen heen, zoals H2O, CO2 en vitaminen. Voor andere stoffen is het lastiger en zijn er speciale eiwitkanaaltjes nodig.

De structuur van een neuron

Neuronen zijn verantwoordelijk voor het ontvangen van informatie en het doorgeven ervan. Ze bestaan uit dendrieten, het cellichaam, axonen, myelinescheden en de presynaptische eindplaatjes.

De dendrieten zijn het ontvangede deel van informatie. Het zijn een soort vertakking van het cellichaam. Het doel van de dendrieten is om de informatie die ze ontvangen door te sturen naar het cellichaam. Hoe groter het oppervlak van de dendrieten is, hoe groter de kans op communicatie met andere neuronen. Aan het uiteinde van de dendrieten bevinden zich de dendritrische stekels, deze vergroten het oppervlak van de dendriet.

Het cellichaam (ook ‘soma’ genoemd) ontvangt de synaptische input van de dendrieten en bepaalt vervolgens een vervolgboodschap. Deze vervolgboodschap verstuurt hij via de axon naar de presynaptische eindplaatjes. De axon is een soort draadje dat dient om informatie te transporteren. Dit transport wordt versneld door myelinescheden. Dit is een vetachtig elektrisch isolerend materiaal dat rondom een axon ligt en het verhoogt dus de informatiesnelheid. Myeline wordt gevormd door de cellen van Schwann in de periferie, in het centrale zenuwstelsel wordt dit gedaan door gespecialiseerde gliacellen. De presynaptische eindplaatjes sturen de informatie via neurotransmitters weer verder. Het type neuron bepaalt waar de informatie wordt gebracht.  De impuls richting loopt van de dendriet richting het axon. Sommige axonen kunnen wel 1.20 meter lang zijn.

Typen Neuronen

Er zijn drie categorieën van neuronen: efferente-, afferente- en interneuronen.

Efferente neuronen zijn verantwoordelijk voor het verwijderen van informatie van een structuur. Afferente neuronen brengen informatie naar een structuur. Interneuronen vervoeren informatie binnen een structuur, hierbij bevinden zich zowel de dendrieten als het axon in een bepaalde structuur. Een voorbeeld van een afferent neuron is een sensorisch neuron. Informatie gaat vanuit de sensorische eindplaatjes naar het axon die de informatie vervolgens naar je hersenen stuurt. Een sensorisch neuron is dus afferent in het centrale zenuwstelsel.

Ascenderende tractus is een verzameling lange axonen omhoog, dus van het lichaam naar de hersenen toe. Descenderende tractus is als lange axonen van de hersenen naar de rest van het lichaam lopen.

De vorm van een neuron hangt sterk af van zijn functie.

Het aantal neuronen is al voor je geboorte vast gelegd. Er zijn dan ook al heel veel verbindingen gelegd, eigenlijk te veel. Je hersenen leren door ervaringen, waardoor bepaalde verbindingen worden verstrekt en andere worden afgezwakt en soms zelfs verdwijnen.

Gliacellen

Gliacellen hebben meerdere functies, één daarvan is het helpen synchroniseren van bepaalde axonen. Ze zorgen er dus voor dat de elektrische lading gelijk en synchroon over de neuronen wordt verdeeld. Gliacellen bestaan voor 80% uit astrocyten. Deze astrocyten nemen de neurotransmitters op van verschillende axonen en laten die dan tegelijkertijd los, dit zorgt voor de synchronisatie. Astrocyten zijn ook verantwoordelijk voor het verwijderen van dode hersencellen en andere afvalstoffen en het verbinden van bloedvaten met elkaar, het geeft structuur en brengt samenhang tussen neuronen onderling. Daarnaast zorgen zij ervoor dat bepaalde bloedvaten verwijden en er dus meer bloed naar bepaalde plekken in je hersenen stroomt. Gliacellen zorgen er ook voor dat cellen bij elkaar worden gehouden, ze werken als een soort lijm tussen de cellen. Het kan gebeuren dat het neuronenbrein kortsluiting krijgt, dit is het geval bij een epileptische aanval. Dit komt doordat de gliacellen dan de elektrische lading niet gelijk verdelen. Mensen die vaker een epileptische aanval hebben gehad, worden zelden psychotisch. Dit komt doordat de gliacellen dan een soort isolatie mantel vormen om de neuronen heen waardoor de stabiliteit wordt verbeterd.

Naast astrocyten heb je ook microglia. Deze zijn ook verantwoordelijk voor het verwijderen van afvalstoffen, maar ze verwijderen tevens virussen en andere micro-organismes.

Verder zijn er ook oligodendoglia, deze gliacellen voorzien de dendrieten en axonen van myeline. Dit is de voornamelijk reden dat het gewicht van de hersenen toeneemt richting volwassenheid. Als er een defect is in deze gliacellen uit zich dat vaak in ziektes als ALS of MS.

Bloed-hersen Barrière

De functie van de bloed-hersen barrière is precies zoals de naam laat vermoeden, het vormt een barrière tussen de bloedbaan in de capillaire bloedvaten en de hersenen om eventuele schadelijke stoffen buiten de hersens te houden. Het is ongeveer net zo iets als het plasmamembraan van een cel, alleen dan sterker. In tegenstelling tot bijvoorbeeld huidcellen, kunnen hersencellen niet makkelijk worden vervangen. Daarom is de bloed-hersen barrière zeer belangrijk.

Een klein aantal stoffen kan zich nog zonder moeite bewegen door de bloed-hersen barrière, zoals O2 en CO2. Meer actief transport is nodig voor bijvoorbeeld glucose, aminozuren, vitaminen en hormonen. Door dit systeem is de kans op virale of bacteriële infecties in de hersenen heel klein.

De keerzijde is dat als er wel een infectie is in de hersenen zoals meningitis (hersenvliesontsteking), dan is dit heel moeilijk te behandelen. Medicatie wordt tegengehouden door de bloed-hersenbarrière.

Hersenen halen bescherming uit vliezen waarmee ze ommanteld zijn (meningen). Hersenen zijn zelf als enige orgaan pijn ongevoelig. Dura mater is het gedeelte wat wel pijnlijk is als je bijvoorbeeld hoofdpijn ervaart. Verder worden de hersenen nog ommanteld door de pia mater en de arconied mater (spinnenwebvlies).

Rust- en Actiepotentialen

Het transport van informatie door de axonen wordt beschreven met rust- en actiepotentialen. De manier waarop het werkt is met negatieve en positieve lading. Om het verschil in lading te bereiken worden de ionen A-, K+, Cl- en Na+ gebruikt.

Deze chemicaliën kunnen zich verplaatsen door de cel via de volgende drie mechanismen:

• De sodium-pottasium pump zorgt ervoor dat er meer Na+  uit de cel gaat en minder  K+ in de cel gaat.    
• Het electrical gradient zorgt ervoor dat een positief geladen ion in de negatieve cel gaat.
• Het concentration gradient heeft te maken met de concentratie van een bepaald ion binnen of buiten de cel. Wanneer er bijvoorbeeld buiten de cel meer Na+  is dan binnen de cel, dan zal Na+ in de cel stromen.

Het Rustpotentiaal is de fase van een neuron als er geen informatie door heen gaat. Hier is de binnenkant van de cel negatief geladen ten opzichte van de buitenkant. Eiwit A­­­- speelt bij deze lading een belangrijke rol. De negatieve lading is ongeveer -70 mv. De reden dat de cel bij rustpotentiaal negatief geladen is, is dat hij dan extra snel kan reageren. Het is te vergelijken met een gespannen boog. Het behouden van deze negatieve lading kost veel energie.

Bij een Actiepotentiaal vindt depolarisatie plaats. Dit gebeurd als de drempelwaarde wordt behaald. De drempelwaarde ligt rond de -50 mv. Depolarisatie vindt plaats doordat de ion kanalen open gaan. Hierdoor kunnen de positieve K+ en Na+ ionen de cel instromen. Doordat de cel binnenkant al negatief geladen was, gaat dit extra snel. Er stromen zoveel van deze ionen naar binnen dat de cel uiteindelijk positief geladen is, daarna sluiten de ion kanalen weer en stroomt de K+ en Na+ weer naar buiten via de Natrium-Kalium pomp. Dit proces heet regeneratie. Na de actiepotentiaal is er een refractaire periode waarin de ion kanalen gesloten blijven gedurende ongeveer 1 milliseconde. In de refractaire periode kan geen nieuw actiepotentiaal ontstaan.

<

p>Voortbeweging actiepotentiaal. De snelheid waarmee zo’n actiepotentiaal zich door de axon verplaatst ligt aan de diameter van de axon. Hoe groter de diameter van de axon, des te sneller verplaatst het actiepotentiaal zich. De snelheid varieert van

Hoofdstuk 3: Synaptische- en Chemische Activiteit

Synaps

Neuronen communiceren met elkaar door middel van het overbrengen van chemicaliën via synapsen. Een synaps is de ruimte tussen het presynaptische neuron en het post synaptische neuron.

Cajal ontdekte eind 19e eeuw dat er tussen neuronen een spleet zit. Ze zitten dus niet aan elkaar vast. Charles Sherrington bouwde voort op deze bevinding en ontdekte begin 20e eeuw de synaptische overdracht. Dit kon hij aantonen met de geleidingssnelheid van een axon en een reflex. De geleidingssnelheid door een reflex is langzamer dan door een axon. Dit komt doordat er bij een reflex vertragingen optreden bij de synaps.

Volgens Sherrington vond tussen de neuronen een elektrisch proces plaats. Inmiddels weten we dat er bij vrijwel alle synaptische overdrachten een chemisch proces plaatsvindt.

Prikkels die herhaald worden in tijd (Temporele summatie) of op verschillende plaatsen tegelijkertijd optreden (Spatiële summatie) produceren actiepotentialen.

<

p>Bij temporale summatie is één stimulus niet genoeg om de drempelwaarde voor de actiepotentiaal te overschrijden, er zijn meerdere stimuli vlak achter elkaar nodig om een actiepotentiaal op te wekken. De depolarisatie van de vorige stimulus is hierbij nog aanwezig op het moment dat de tweede stimulus het neuron raakt. Er is hier dus sprake van enkele herhaalde stimuli, die kort na elkaar plaatsvinden (<15ms). Deze worden bij elkaar opgeteld en kunnen leiden tot een actiepotentiaal.

Spatiële summatie is een vergelijkbaar proces. Hier worden echter niet meerdere stimulus na elkaar geproduceerd, maar 2 of meerdere stimulus komen aan bij het neuron vanuit verschillende plaatsen.

Stimulatie van een neuron produceert graduele potentialen, deze kunnen zowel voor een depolarisatie als een hyperpolarisatie zorgen. Men gebruikt hierbij de volgende begrippen: Excitatorische post-synaptische potentialen (EPSP) en inhiberend post-synaptische potentialen (IPSP). Bij EPSP  treedt depolarisatie op en bij IPSP treedt hyperpolarisatie op. Bij depolarisatie gaat de lading van het neuron dichter naar de drempelwaarde toe. Bij hyperpolarisatie gaat de lading van het neuron verder van de drempelwaarde af, waardoorde kans op een actiepotentiaal afneemt.

Neuronen kunnen ook spontaan actief worden zonder stimuli of prikkeling. Deze spontane activiteit kan toenemen of afnemen onder invloed van de EPSP´s respectievelijk IPSP´s.

Synaptische Transmissie

De synaptische activiteit is afhankelijk van neurotransmitters. Deze worden aangemaakt in het cellichaam of in de axon terminals. In blaasjes worden ze vervoerd naar de presynaptische eindplaatjes. Wanneer een actiepotentiaal optreedt, komt er calcium in de cel en komen neurotransmitters in de synaps terecht. Deze binden zich aan receptoren op het post synaptisch neuron. Afhankelijk van de receptor waaraan de neurotransmitter zich bindt treedt er een bepaald effect op. Na het opgetreden effect komen de neurotransmitters los van de receptor. Deze worden vervolgens geïnactiveerd, afgebroken of heropgenomen.

Het post synaptische neuron kan ook retrograde neurotransmitters terugsturen naar het presynaptische neuron. Zo kan de boodschap worden gestuurd om nog meer neurotransmitters vrij te laten of juist om de vrijlating van neurotransmitters tijdelijk te blokkeren.

Neurotransmitters

Neurotransmitters zijn de chemicaliën die gebruikt worden voor de informatieoverdracht via een synaps. Er zijn al meer dan 100 neurotransmitters geïdentificeerd. Ze worden aangemaakt uit eenvoudige substanties of rechtstreeks uit voedsel gehaald.

Hier volgen een aantal klassieke neurotransmitters (laagmoleculair):

1. Monoamines bevatten een aminegroep. Bijvoorbeeld serotonine en catecholamines (dopamine, norepinephrine en epinephrine).
2. Aminozuren bevatten een aminegroep en een zuurgroep. Bijvoorbeeld GABA en glutemaat.
3. Acetylcholine lijkt op een aminozuur, maar is deels anders opgebouwd.
   Daarnaast heb je ook nog neurotransmitters die langzamer werken en een langduriger effect hebben dan de klassieke neurotransmitter (hoogmoleculair) :
4. Neuropeptiden zijn ketens van aminozuren. Ze worden in de ribosomen van het cellichaam gemaakt en vervolgens naar het uiteinde van het axon getransporteerd. Een voorbeeld is endorfine.

Receptoren

Er zijn twee typen receptoren. Ionotrope receptoren hebben een snelle en korte werking (20 ms.). Metabotrope receptoren werken langzaam en langer, en hebben daarom een groter effect. Wanneer een neurotransmitter zich bindt aan een metabotrope receptor wordt er in het neuron een G-proteïne geactiveerd. Deze proteïne verhoogt de concentratie van een ´second messenger´. De tweede boodschap kan vervolgens een ion kanaal open of dicht doen, een gen in het neuron aanzetten of de productie van proteïne beïnvloeden.

Hormonen

Hormonen worden geproduceerd door een klier of andere cel. Ze worden vervolgens door de bloedbaan verspreid. De hormonale effecten zijn hierdoor traag en langdurig. Neurotransmitters geven sneller informatie door dan hormonen. Dit komt doordat zij in kleine hoeveelheden dicht bij hun doelcel worden afgegeven. Het voordeel van informatie overdracht via hormonen is dat ze via de bloedbaan verspreid worden en daardoor grotere afstanden kunnen afleggen. Doordat ze door de bloedbaan verspreid worden hebben ze ook een globaal effect.

Drugs en Verslaving

Drugs beïnvloeden de synaptische overdracht. Deze kan op verschillende manieren beïnvloed worden: Door agonisten, die een chemische stof bevatten die het zelfde effect geeft als een neurotransmitter. Daarnaast bestaan de antagonisten, die juist het effect van een neurotransmitter blokkeren of wegnemen.

Wanneer een drug zich bindt aan een receptor, heeft het affiniteit voor de receptor. Naast affiniteit moet een drug echter ook effectiviteit hebben met de receptor om een bepaald effect teweeg te brengen. Een drug kan dus een hoge affiniteit hebben met een bepaalde receptor, maar geen effectiviteit, waardoor er uiteindelijk alsnog geen effect optreedt.

Het overmatig gebruik van drugs heeft bijna altijd een werking op het vrijkomen van dopamine in de nucleus accumbus. Dit heeft namelijk een effect op het beloningssysteem.

Drugsgebruik levert eerst plezier op, maar later neemt het plezier af en treedt er tolerantie op. Pas op dit moment is er sprake van drugsmisbruik. Er kan alleen sprake zijn van een verslaving als de drugs invloed hebben op de receptoren van de nucleus accumbens. Mensen die verslaafd zijn worden minder vatbaar voor andere prettige ervaringen. Het is moeilijk om van een verslaving af te komen. Hier volgen mogelijke verklaringen daarvoor. De onttrekking van de drug zorgt voor nare ontwenningsverschijnselen, zoals moeheid, angst en overgeven. De motivatie om deze nare effecten te vermijden is hoog, waardoor mensen teruggrijpen naar de drug. Verder is er een associatie tussen het druggebruik en het verminderen van extreme stress. Er is ook een associatie met bepaalde situaties, bij rokers is dit bijvoorbeeld het zien van een sigaret. Ten slotte verandert bij een drugsverslaving de organisatie van het brein.

Drugs kunnen worden opgedeeld in zes verschillende groepen:

• Stimulantia. Voorbeelden van deze drug zijn: cafeïne, cocaïne, ritalin, ecstasy en ampthetamine (speed). Deze drugs stimuleren direct dopamine receptoren. Je raakt van stimulantia opgewonden, meer alert en je stemming verbetert.
• Nicotine. Stimuleert de acetylcholine receptor in neuronen die dopamine vrijlaten. Deze receptoren komen veel voor in de nucleus accumbens.
• Opiaten. Voorbeelden van deze drug zijn: morfine, heroïne en methadon. Ze werken ontspannend en zorgen voor een vermindering van pijn. Opiaten stimuleren endorfine receptoren en zorgen voor een toename van dopamine door het inhiberen van GABA.
• Marihuana/Cannabis. Blaadjes van de marihuana plant bevatten THC. Cannabinoide receptoren komen veel voor in de hippocampus, basale ganglia, cerebellum en in delen van de cortex. Het post synaptische neuron laat cannabinoides vrij en deze binden zich vast aan de receptoren op het presynaptische neuron. Dit is dus een retrograde transmitter. Inname van THC zorgt voor minder gevoel van pijn en misselijkheid. Verdere bijwerkingen: de tijd lijkt langzamer te gaan, meer eetlust en intensere sensaties.
• Hallucinogenen. Onder andere LSD. Deze drug vervormt je perceptie. Bij inname van deze drug krijg je een ‘sensory overload’ waardoor je dingen gaat zien en/of horen die er helemaal niet zijn. Deze drug stimuleert serotonine op ongepaste tijden of langer dan normaal.
• Alcohol. Wanneer je met mate drinkt kan alcohol je helpen ontspannen. Maar bij overmatig gebruik kan het de lever en andere organen beschadigen. Het vermindert tevens je inzicht en kan levens verwoesten. Deze drug faciliteert GABA en blokkeert de activiteit van glutemaat, hierdoor is er een verminderde hersenactiviteit. Wat vervolgens leidt tot impulsiviteit en sensationseeking. Daarnaast zorgt alcohol voor het verminderen van stress.

College 3

Hoofdstuk 4: Anatomie van het Zenuwstelsel

De hersenen werken als een soort simulator om ons een beeld te geven van de wereld om ons heen. Deze simulatie wordt constant gecorrigeerd door signalen die we van het lichaam krijgen. De informatie die uiteindelijk binnenkomt bij de hersenen komt daar via het zenuwstelsel. Het brein bestaat uit twee soorten cellen: neuronen en gliacellen. De hersenen wegen ongeveer 1300 gram. Het gewicht van de hersenen wordt vooral bepaald door gliacellen. Dit zijn steunende cellen met meerdere functies. Zo helpen ze bijvoorbeeld mee aan het afweersysteem.

De Constructie van het Zenuwstelsel

De hersenen zijn een zelf organiserend systeem. Het is niet zo dat er één dirigent is. Ieder deel van de hersenen werkt samen met de rest van de hersenen. Tussen neuronen vindt communicatie plaats. Op grond van zintuigelijke bronnen bouwt het brein concepten op. Wanneer je bijvoorbeeld je moeder ziet wordt een netwerk van neuronen actief. Zo kan een bron van informatie of een stimulus een heel concept omhoog laten komen.

Cognitieve processen gaan in combinatie met het lichaam. Zo is emotie niet zomaar gevestigd in een bepaald deel van de hersenen: dit gaat in combinatie met de rest van de hersenen.

De menselijke hersenen onderscheiden zich van die van primaten (apen) omdat de temporale, pariëtale en occipitale lobi enorm zijn uitgegroeid. Hierdoor is onze mentale wereld veel rijker geworden en is er een enorme groei in de frontale lobus. Het laatste gebied is dan ook het langst in ontwikkeling.

Het kiemblad van een embryo waar het zenuwstelsel zich uit ontwikkelt, is het ectoderm. Het ectoderm snoert in en vormt dan een neurale buis dit is een soort buis die zijn opgebouwd uit cellen. Uit deze neurale buis ontwikkelen zich de hersenen. Het craniale deel ontwikkelt zich vervolgens tot het prosencefalon, het mensencefalon en het rhombencefalon. Ook wel voor-, midden- en achterhersenen genoemd. In de prosencefalon ontwikkelt zich vervolgens de telencefalon (cerebrale cortex) en diencefalon (thalumus en hypothalumus). De rhombencefalon (achterhersenen) ontwikkelt zich verder in de metencefalon (pons en cerebellum) en myelencefalon (ruggenmerg). Deze benamingen zijn allemaal prenatale (Griekse) benamingen. Na de geboorte worden Latijnse benamingen voor de hersenen gebruikt.

Agnosie is als het corpus callosum niet is ontwikkeld. De gevolgen hiervan zijn meestal klein omdat deze ontwikkeling normaal gesproken in de pre natale fase plaatsvindt. De hersenen kunnen zich hier nog goed op aanpassen.

Sensorisch depriveren is het ergste wat je de hersenen aan kunt doen. Een voorbeeld hiervan is het toekomstige probleem van digitale dementie. Kinderen van nu houden zich vooral bezig met spelen op een tablet of smartphone waardoor we de rijkdom van de echte 3D wereld missen. Ook het feit dat er niet meer veel wordt opgeschreven met de hand is minder goed voor de hersenen, het schrijven is namelijk veel complexer dan het indrukken van knopjes zoals bij typen wordt gedaan.

Witte/Grijze stof. Grijze stof bestaat vooral uit cellichaam en dendrieten, maar ook uit axonen zonder myeline schede. Witte stof bestaat vooral uit gemyeliniseerde axonen.

Hoofdstuk 5 - de hersenen

De Hersenen

Voorhersenen. In de voorhersenen bevinden zich de thalamus, hypothalamus, cerebral cortex, hippocampus en basal ganglia. De voorhersenen zijn een groot onderdeel van het limbisch systeem. Het limbisch systeem is een groep structuren die betrokken is bij emoties en motivatie. Alle zintuigen zijn verbonden met je limbisch systeem. Bij reuk is dat een directe verbinding in het limbische systeem en bij de rest een indirecte. Hierdoor heeft de reuk veel invloed op onbewust gedrag met betrekking tot wat aantrekkelijk is. Dit komt alleen naar je bewustzijn als iets extreem aantrekkelijk/onaantrekkelijk ruikt. Bij de indirecte verbinding gaan de processen via de cortex richting de thalamus. Je moet dan je best doen om iets niet te zien of te horen.

Middenhersenen. In de middenhersenen bevinden zich de tectum, tegmentum, colliculus superior, colliculus inferior en de substantia nigra. De colliculus superior kan voor het blindsight fenomeen zorgen. Bij dit fenomeen zijn de ogen nog goed, maar gaat er iets mis met het signaal voordat het de occipitale lobe bereikt (dit heet cortical blindness). Dan wordt er niet meer bewust waargenomen, maar nog wel onbewust via de colliculus superior. Een corticaal blind persoon weet niet wat hij ziet maar kan een object wel lokaliseren.

Achterhersenen. In de achterhersenen bevinden zich de medulla, cerebellum en de pons. In de pons draaien allerlei neuronen om elkaar heen, waardoor de rechter hersenhelft het linker deel van je lichaam bestuurt en omgekeerd.

Hersengebieden zijn topografisch geordend. Ook kruislings: de linker hemisfeer vertegenwoordigd de rechterkant van je lichaam en vice versa. Homunculus is de mannelijke naam voor de representatie van je lichaamsdelen in je hersenen. Dit gaat over de afbeelding waarin je de lichaamsdelen ziet afgebeeld op de kwabben van de hersenen. De homuncula is de vrouwelijke versie hiervan.

Ruggenmerg

Het ruggenmerg bestuurt het lichaam, exclusief het hoofd. Je hoofd wordt namelijk bestuurd door de hersenstam. Opmerkelijk is dat bij het ruggenmerg myeline (witte stof) zich aan de buitenzijde bevindt en in de hersenen juist aan de binnenzijde.

Hogere delen van het brein oefenen invloed uit op het ruggenmerg. Modulatie is groter wanneer er meer verbindingen zijn tussen hersenen.

Het ruggenmerg en de hersenen zijn gespiegeld, maar hoger je komt, hoe meer verschillen. De rechter hemisfeer is bijvoorbeeld altijd groter dan de linker hemisfeer, en deze liggen ook nog een klein beetje scheef ten opzichte van elkaar.

Assymetrie

De assymetrie dient ook voor lateralisatie en specialisatie. Cognitieve functies worden door één van de hersenhelften tot stand gebracht en kunnen daardoor specialiseren. De rechter hemisfeer is vooral in spatiële, ruimtelijke, functies gespecialiseerd. Deze hemisfeer speurt naar onbekendheid en is globaler dan de linker hemisfeer. De linker hemisfeer is gespecialiseerd in taal. Dit werkt meer op basis van routine, en is meer precies. Twee gebieden op de linker hemisfeer: achterste gebied is in connectie met de auditieve cortex dit is Wernicke’s area. Als je hier op latere leeftijd schade aan krijgt kun je nog wel spreken, maar je begrijpt de wereld om je heen niet meer. Semantiek van woorden, betekenis zelfstandige naamwoorden liggen in dit gebied.

Wat betreft de emoties is de rechter hemisfeer van de negatieve emoties, zoals angstigheid en chagrijnigheid. De linker hemisfeer is van de positieve emoties. Het feit dat je van taal opgevrolijkt kan worden, heeft dus ook te maken met de activiteit van de linker hemisfeer.

Ziektebeelden kunnen soms ook toegeschreven worden aan hersenhelften. Denk bij de rechter hersenhelft aan bijvoorbeeld depressie, en bij de linker hersenhelft aan ADHD of aan een obsessieve/compulsieve stoornis.

Er zijn twaalf paar craniale hersenzenuwen en daarbij zijn er 3 erg belangrijk.

• De 1e hersenzenuw gaat naar de olfactory bulb, en deze gaat dus over geur (olfactorius).
• De 2e hersenzenuw gaat naar de ocipaal kwab, en gaat dus over visuele stimuli (opticus).
• De 8e hersenzenuw gaat naar het auditory gebied in de temporale kwab, en deze gaat over gehoor (vestibulo cochlearus).

Het Locked in syndroom is schade in de ascenderende tracti/descenderende tracti die lopen van de hersenstam verbinding naar de grote hersenen de tracti zijn verbroken. Mensen voelen dan alsof ze opgesloten zitten in hun eigen lichaam. Ze kunnen bijvoorbeeld op een normale manier denken maar niets meer voelen of bewegen.

De basale ganglia (verantwoordelijk voor starten/inhiberen van beweging en geautomatiseerd gedrag) vormen een functionele loop. Putamen, globus pallidum, ramshoorn gevormd. De nucleus caudatus, het centrum van de grote hersenen en de thalamus vormen samen neurale loops. Wat je erin stopt kan versterkt of verzwakt worden door de loop. De zwarte kern (substantia negra) maakt het mogelijk dat de loops blijven functioneren. Wordt de loop levendiger dan kan er een psychose ontstaan. Dopamine is de voornaamste neurotransmitter in de loop. Bij een ziekte als Parkinsons disease wordt de loop trager waardoor er een minder goede motoriek ontstaat, de belevingswereld van een persoon met Parkinson wordt ook minder. Bij Huntington wordt de loop juist heel levendig waardoor het voor een persoon lastig wordt om zijn bewegingen te controleren.

De hersenen bestaan uit 4 cerebrale lobussen. Iedere lobus heeft een eigen primair sensorisch schors gebied:

• Frontale lobus

• Temporale lobus- primair auditief schors gebied

• Pariëtale lobus- primair somato-sensorisch gebied

• Occipitale lobus- primair visueel schors gebied

V1, A1 & SS gebied. Secundaire gebieden liggen tegen de primaire gebieden aan.

Het associatief gebied in de hersenen is een gebied die rijk is aan spiegelneuronen. Als dit gebied beschadigt raakt ben je een deel van je eigen unieke perceptuele wereld kwijt (=agnosie) ook wel het onvermogen om de wereld om je heen te kunnen herkennen.

Neuroplasticiteit is het vermogen van de hersenen om zich aan te passen in vorm en functie. Zolang je leeft en er cerebrale activiteit is, is er neuroplasticiteit mogelijk (ofwel leren). Dit is belangrijk omdat je eigen lichaam en de wereld om je heen continu in verandering is. Leren is eigenlijk het maken van verwachtingen of voorspellingen waardoor toekomstig gedrag effectiever wordt in die bepaalde situatie.

De biologische basis van leren is neuron-neuron interactie. Hoe vaker er interactie is , hoe meer je leert.

‘’use it or lose it ‘’/ ‘’neurons that fire together wire together’’

Plasticiteit kan zich binnen de hemisfeer afspelen. Dit wordt intraplasticiteit genoemd. Een voorbeeld hiervan zijn mensen die geen armen hebben en alles met hun voeten kunnen doen. Maar het kan ook zijn dat de linker hemisfeer functies overneemt van de rechter hemisfeer dit is interplasticiteit.

Een voorbeeld van intraplasticiteit zijn kinderen die door dieren worden opgevoed. Bij deze kinderen is het zo dat de gebieden van Wernicke en Broca weinig zijn gebruikt. Ook de verbinding tussen deze twee gebieden (arcuate fasiculus) is gedepriveerd. Dit betekent dat deze kinderen waarschijnlijk nooit in staat zullen zijn om een taal aan te leren.

Nog een ander voorbeeld van interplasticiteit is een bekende violiste die een hele muzikale opvoeding heeft genoten. Zij had last van epileptische aanvallen waardoor haar school en muziek prestaties onder druk kwamen te staan. De artsen hebben besloten om de temporale lobus te verwijderen waar ook de hippocampus zit. De hippocampus speelt een grote rol bij het expliciete leervermogen dus als deze verwijderd wordt is er een groot risico dat een deel van het lerend vermogen en haar muziek talent verdwijnt. De artsen besloten toch om door te gaan met de operatie. Het resultaat was dat er geen schade was voor haar muziek talent en de automatische processen die daar zaten. Dit kwam doordat de vrouw in haar jeugd al last had van de epilepsie. De rechterhemisfeer heeft toen de functie is van de linker hemisfeer overgenomen (muziek en automatische processen zitten links).

Soms is het dus beter om de linker hemisfeer helemaal te verwijderen omdat de echter hemisfeer in staat is de functies van links over te nemen. Dit is alleen het geval bij hele jonge kinderen (tot 5 jaar).

Een onvolgroeid brein is minder kwetsbaar is een oud idee dat voor de helft waar is. Als een hersengebied namelijk in zijn ‘’bloeiperiode’’ is en op dat moment wordt beschadigd dan raak je het hersengebied in de periode waar die nog eventueel aanpassing zou kunnen maken. Het desbetreffende hersengebied is in die periode heel leergevoelig en heel erg kwetsbaar.

Het kan zijn dat de hersenen eerder in het leven schade hebben opgelopen die pas later in het leven aan het licht komen. Dit heet growing into deficit. Het kan bijvoorbeeld zijn dat een kind tijdens de zwangerschap schade heeft opgelopen door bv alcoholgebruik wat zich later uit in bijvoorbeeld ADHD.

Verder geldt voor leren: 'first in last out' dit houdt in dat de dingen die je al vroeg in je leven hebt geleerd het langste zullen blijven bij bijvoorbeeld dementie.