College 1

Zenuwstelsel

Er is een onderscheid tussen het centrale en perifere zenuwstel. Het centrale zenuwstelsel bestaat uit de hersenen, het ruggenmerg en het perifere zenuwstelsel bestaat uit lichaamszenuwen.

Het perifere zenuwstelsel bestaat uit twee delen, het somatische en het autonome zenuwstelsel. Het somatische deel wordt gebruikt voor bewuste en vrijwillige controle van spieren (bijvoorbeeld lopen) en voor het verweken van sensorische informatie (bijvoorbeeld de waarneming van pijn). Het autonome zenuwstelsel wordt gebruikt voor de onbewuste en onvrijwillige controle over lichaamsfuncties (bijvoorbeeld de hartslag, deze wordt automatisch geregeld zonder dat je er iets voor hoeft te doen). Hier hoeven we geen controle over te hebben.

Het autonome zenuwstelsel bestaat ook weer uit twee delen, het sympathisch en parasympatische zenuwstelsel. Deze zijn heel belangrijk om te onthouden omdat ze grotendeels een tegengestelde werking hebben. Het sympathische zenuwstelsel zorgt voor de mobilisatie van energie, het binnenkrijgen van energie en het gebruiken van energie. Dit zorgt er ook voor dat je in een stressvolle situatie kan vluchten. Het parasympatisch zenuwstelsel is gericht op het herstellen van de rust en bewaren van energie. Conservatie van energie wordt geregeld door dit deel.

Hersenen

In het brein kunnen we onderscheid maken tussen drie grote structuren. De rhombencephalon (achterste hersenen), de mesencephalon (middelste hersenen) en de prosencephalon (voorste hersenen) De voorste hersenen vormen het grootse deel van de hersenen.

De rhombencephalon (achterste hersenen) bestaat onder andere uit de medulla. Dit is het verlengde van het ruggenmerg. Alle zenuwen die in het ruggenmerg lopen, lopen door medulla heen. Dit deel is belangrijk voor een aantal autonoom gestuurde processen. De craniale zenuwen beginnen in de medulla. De medulla is belangrijk voor de vitale reflexen, zoals ademhalen. Deze verlaten al in je brein het merg. Ook de pons is een onderdeel van de rhombencephalon. Deze ligt als een soort van bruggetje over de medulla heen. Hier kruisen heel veel zenuwen en beginnen een aantal craniale zenuwen. Ten slotte bevindt zich in de rhombencephalon de cerebellum (kleine hersenen). Dit onderdeel is belangrijk voor de motoriek. De cerebellum zorgt ervoor dat beweging vloeiend verloopt en is belangrijk bij je balans. Het is ook betrokken bij het coördineren van andere activiteiten in de hersenen, het zorgt voor de juiste timing van andere activiteiten. Zonder deze drie onderdelen kun je niet leven.

De mesencephalon (middelste hersenen) bestaat uit de tectum, de tegmentum, de colliculi en de substantia nigra. Deze woorden moet je kennen, verder hoef je niet zo veel te weten over het middenbrein. Bij zoogdieren is dit deel van de hersenen erg klein, bij andere dieren is dit deel groter. De middelste hersenen, de medulla en de pons vormen samen met de thalamus de hersenstam.

De prosencephalon (voorste hersenen) bestaat uit de cerebrale cortex, het limbisch systeem, de basale ganglia en de thalamus. De cerebrale cortex is de buitenste laag van het brein. Cerebrale cortex betekent letterlijk de hersenschors. De cerebrale cortex bestaat uit vier kwabben: de occipitaalkwab (gezichtsvermogen), de temporaalkwab (gehoor, visuele en taalfuncties, niet zozeer het spreken zelf), parietaalkwab (sensorische functies, aandacht) en de frontaalkwab (motoriek, spreken, executieve functies, aspecten van geheugen en emotie). Het limbisch systeem (ligt subcorticaal, dat wil zeggen onder de cortex) is belangrijk voor emotioneel gedrag. Dit systeem bestaat uit een aantal structuren. De belangrijkste structuren zijn de gyrus cinguli (cingulate gyrus), de fornix, de hippocampus, de amygdala en de hypothalamus.

De basale ganglia (ligt subcorticaal) bestaat uit de nucleus caudate, de putamen en de globus pallidus. De basale ganglia heeft een poortfunctie. Dit deel zorgt ervoor dat een beweging wel of niet plaatsvindt. Bij de ziekte parkinson is de poortfunctie verstoord. Mensen die problemen hebben met cerebellum hebben bijvoorbeeld last van hun evenwicht.

De thalamus is heel belangrijk voor sociale emotie. Informatie uit zintuigen komt aan in de thalamus. Verbindingen tussen verschillende hersendelen lopen via de thalamus.

Je hebt twee hersenhelften, een linker en rechterhelft en beide helften bestaan uit dezelfde structuren. Veel informatie kruist elkaar. Dingen die je rechts ziet worden door de linkerhelft gecontroleerd. De rechterhelft van de hersenen stuurt bijvoorbeeld de linkerhand. De hersenhelften zijn verbonden met het corpus calossum en via deze verbinding kunnen de helften met elkaar samenwerken en communiceren.

In de hersenen zitten cellen. De cellichamen zijn een beetje grijzig, maar het beschermlaagje om zenuwuitlopers is wit (myeline). Omdat myeline wit is zijn zenuwuitlopers ook wit. Dit wordt grijze en witte stof genoemd.

Ventrikels zijn de holtes in de hersenen die met vocht gevuld zijn. Als deze holtes gevuld zouden zijn met lucht zou de boel ontploffen. Ook in het ruggenmerg loopt wat van dat vocht. Dit vocht beschermt je hersenen tegen klappen en stoten. Op het tentamen zal niet gevraagd worden naar de namen van de ventrikels.

Op blackboard staan verschillende afbeeldingen van de hersenen.

Sociale brein

De term ‘het sociale brein’ wordt gebruikt om de hersengebieden die belangrijk zijn voor het sociaal-emotioneel functioneren aan te geven, dit zijn: de frontale cortex (dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) en orbitofrontale cortex (OFC)), de insula, amygdala, hippocampus, thalamus en hypothalamus. Deze gebieden zijn ook functioneel in niet-sociale processen. Zo ook kunnen delen die niet tot het sociale brein gerekend worden van belang zijn in sociale processen.

De frontale cortex is belangrijk voor het plannen en controleren van alle gedrag. DLPFC is een gebied dat heel veel verbindingen heeft met andere hersengebieden. Het heeft een grote rol in organiseren. Alles wordt samengebracht door DLPFC. Als men bijvoorbeeld een kopje gaat pakken, moet men zien waar het staat, het pakken en het ook willen pakken, alles moet samenwerken.

De orbitofrontale cortex wordt in het boek van Cozolino orbitomedial prefrontal cortex genoemd. Dit deel van de hersenen speelt een belangrijke rol bij inhibitie, bijvoorbeeld het remmen van agressie. Dit deel onderdrukt impulsen die niet gewenst zijn.

De insula ligt diep in de cortex. Via de insula worden er verbindingen gemaakt tussen corticale en dieper gelegen structuren. De insula is belangrijk voor de integratie van primaire sensatie in de bewuste ervaring.

De Amygdala is heel belangrijk voor het fysieke gevoel van emotionele opwinding. Dit is vooral bij angstige emoties actief, maar ook bij blijheid. De amygdala heeft de vorm van een amandel, en wordt daarom ook wel eens de amandelkern genoemd.

De hippocampus is de belangrijkste structuur voor het lange termijn geheugen.

De thalamus zorgt voor belangrijke verbindingen met input systemen. Alle informatie die binnenkomt, gaat eerst via de thalamus. Deze is belangrijk in sociale situaties, als informatie niet binnenkomt kan je er ook niets mee.

De hypothalamus zorgt voor verbindingen van het brein met hormonale output systemen, zoals het systeem dat stress signalen afscheidt.

Hersencellen

Er zijn twee typen cellen, namelijk de neuronen en de gliacellen. De neuronen zijn verantwoordelijk voor het aansturen van lichaamszenuwen, communiceren met elkaar en ontvangen informatie van andere cellen en de gliacellen. Het woord glia betekent lijm. De gliacellen zijn verschillende typen cellen met verschillende functies. Eén van die functies is het aanleggen van een beschermlaagje myeline door de zogenaamde Schwann-cellen. Dit moet je weten voor het tentamen. Verder zijn de gliacellen ook belangrijk voor structuur van de hersenen en voedsel- en energievoorziening.

Een neuron bestaat uit een cellichaam (soma) en een celkern (nucleus). De celkern is belangrijk voor de energievoorziening van de neuron. Neuronen bepalen je hersenactiviteit en zijn betrokken bij wat je denkt en doet. De neuron heeft 2 soorten uitlopers: dendrieten (soort antennes, ze ontvangen binnenkomende informatie) en axonen (soort zenders, zorgen voor uitgaande informatie). Er kunnen meerdere dendrieten zijn, maar er kan maar één axon zijn. Op dendrieten bevinden zich receptoren. Deze vangen signaalstoffen op die zich hechten aan de receptoren. De axon verstuurt informatie met behulp van een laagje myeline. Dit zijn kleine blokjes om het axon, er is geen lang stuk myeline dat de hele axon bedekt. Myeline zorgt ervoor dat signalen veel sneller verplaatsen. Het eindpunt van een axon is de presynaptische terminal.

Neuronen maken gebruik van signaalstoffen, ze maken geen direct contact met receptoren. Er zit een kleine ruimte tussen, de synaps. Vanaf de presynaptische neuron komt informatie af, de postsynaptische neuron ontvangt de informatie en geeft deze weer door. Het onderscheid tussen de pre- en postsynaptische neuron is van belang omdat het de richting aangeeft van de informatie.

Prikkeloverdracht 1: rustpotentiaal

De prikkeloverdracht is elektrisch en dit ‘ stroompje’ moet kunnen ontstaan. Als de neuron in rust is betekent het dat de neuron niets aan het doorgeven is. De binnenkant van een neuron is als een batterij, hij is altijd een beetje geladen. De ruimte buiten de neuron is meer positief geladen dan de binnenkant. Dit is de concentratiegradiënt. Natriumdeeltjes zijn meer buiten dan binnen het neuron. Omdat er buiten meer natrium ionen zijn dan binnen de neuron, is de buitenkant meer positief (natrium is positief, kalium negatief). Het rustpotentiaal (binnen de neuron is het negatiever geladen dan buiten) moet in stand gehouden worden. In de buitenkant van de neuron zitten kanaaltjes, waardoor natrium en kalium naar buiten kunnen. Omdat het rustpotentiaal onderhouden moet worden, wil je niet dat natrium en kalium deeltjes rondzwerven. Hiervoor is een systeem, namelijk een pompje dat natrium naar buiten pompt en kalium naar binnen. Het pompje zorgt er voor dat er meer natrium buiten is dan kalium binnen. Er zijn geen gaatjes waar natrium zomaar door naar binnen kan.

De binnenkant van een neuron is, met de ruimte erbuiten vergeleken, negatief geladen. De oorzaak hiervan is de concentratiegradiënt. Dit betekent dat er meer positief geladen deeltjes buiten dan binnen het neuron zijn. Er zijn meer natrium ionen (Na+) buiten dan binnen het neuron. Er zijn meer kalium ionen (K+) binnen dan buiten het neuron. Er bestaan veel meer Na+ dan K+ deeltjes. Hierdoor zijn er netto meer positieve deeltjes buiten de cel. Door de natrium-kalium pomp wordt het rustpotentiaal onderhouden. Deze pomp zorgt ervoor dat er elke keer 3 Na+ deeltjes de cel uit gaan en 2 K+ deeltjes de cel ingaan. Het is belangrijk dat de deeltjes zich niet vrij kunnen bewegen. De kanaaltjes waardoor de deeltjes zich kunnen verplaatsen zijn dan ook dicht.

Prikkeloverdracht 2: het actiepotentiaal

De neuron kan door het rustpotentiaal een stroompje genereren als er informatie binnenkomt. De natriumdeeltjes willen zich eigenlijk gelijk verdelen. Dus als er informatie binnenkomt, kan de neuron heel snel kanaaltjes openen en natrium naar binnen laten. Vuren is het genereren van een actiepotentiaal.

-Stap 1: verandering van het rustpotentiaal: stimulatie van de neuron verandert het rustpotentiaal. Hyperpolarisatie: de binnenkant van de neuron wordt nog negatiever. Het verschil tussen de binnen en de buitenkant wordt nog groter. Dan kan neuron niet vuren.

Het kan ook zijn dat het verschil kleiner wordt. Dit is depolarisatie. Nu kan de neuron wel vuren.

-Stap 2: verdere depolarisatie

Als er voldoende depolarisatie, schieten natrium kanalen open en kan natrium naar binnen. De binnenkant wordt steeds positiever. In de neuron ontstaat een positief potentiaal, dat zich over de axon gaat verspreiden: het actiepotentiaal.

-Stap 3: repolarisatie

Op het hoogtepunt van het actiepotentiaal gaan de natriumkanalen weer dicht. Om weer te kunnen vuren, moet de neuron weer herstellen. Om de originele status weer te bereiken, moeten de positieve deeltjes weer uit de neuron (Kalium). De uitstroom van kalium maakt de neuron negatiever, dat is de repolarisatie.

-Stap 4: Er is veel meer natrium in de cel en kalium buiten de cel dan er zou moeten zijn. Het evenwicht moet weer worden hersteld. Dit doet de natrium kalium pomp. De pomp pompt natrium naar buiten en kalium naar binnen.

Depolarisatie en repolarisatie herhaalt zich op elk punt van het axon. Zie dia 41 voor precieze uitleg.

Om dit (dia 41) proces te versnellen, dekt myeline de axon af. Daardoor wordt het proces van depolarisatie en repolarisatie alleen op de onbedekte delen herhaald. Hierdoor gaat het sneller. Deze punten heten knopen van Ranvier.

Prikkeloverdracht 3: de synaps

Er worden signaalstoffen (neurotransmitters) afgescheiden als het actiepotentiaal bij de terminals uitkomt. Deze neurotransmitters hechten zich aan de receptoren van postsynaptische neuronen, nadat ze zich hebben verspreid door de ruimte tussen neuronen. In het postsynaptische neuron vinden er vervolgens processen plaats die het rustpotentiaal veranderen waardoor een actiepotentiaal kan ontstaan. In het cellichaam worden neurotransmitters aangemaakt. Deze worden daarna naar de terminals vervoerd, waar ze worden afgescheiden. Zie verder op dia 45.

Hersenactiviteit meten

Hersenactiviteit kan gemeten worden op verschillende manieren. Je kunt proberen de elektrische hersenactiviteit direct te meten. Dit kan bijvoorbeeld door single cell recording. Je maakt dan een opname van de activiteit van één cel door electroden in te brengen in het brein. Hierdoor wordt het actiepotentiaal van een cel zichtbaar. Deze techniek wordt vooral bij dieren gebruikt. Wat je bij mensen wel kunt doen, is proberen om de activiteit van grotere groepen cellen te meten door gebruik te maken van elektro-encefalografie (EEG). Dit wordt gemeten aan de buitenkant van het hoofd elektrodes te plaatsen. Eén cel geeft niet genoeg stroom om aan de buitenkant te meten, maar bij groepen cellen kan dit wel. Men kan ook gebruik maken van het magnetische veld dat altijd om een potentiaal cirkelt. Deze magnetische velden kunnen ook gemeten worden aan de buitenkant van het hoofd. Deze manier van meten wordt magneto-encefalografie (MEG) genoemd. Deze machines zijn een stuk gecompliceerder dan bij EEG metingen.

Er kan ook indirect gemeten worden, door middel van fMRI en positron emission tomography (PET). fMRI kijkt naar de weg van zuurstofrijkbloed dat naar de hersenen gebracht wordt. Een meting met gebruik van PET kijkt naar de aanvoer van voedingsstoffen naar actieve gebieden.

College 2

Embryonale ontwikkeling

De embryonale ontwikkeling bestaat uit drie fases. De eerste fase is als de eicel wordt bevrucht met de zaadcel. De bevruchte eicel heet zygoot. Van 2 t/m 8 weken heet het een embryo en vanaf 9 weken heet het een foetus. Vanaf twee weken bestaat het embryo uit een platte schijf cellen, die embryonic plate worden genoemd. De embryonic plate bestaat uit drie lagen, het endoderm (binnenste laag), het mesoderm (middelste laag) en het ectoderm (buitenste laag). Uit het endoderm ontstaan verschillende organen, uit het mesoderm ontstaan het skelet, het hart en de spieren en uit het ectoderm ontstaan het zenuwstelsel en de opperhuid.

Embryonale ontwikkeling van het zenuwstelsel

In de derde week gaat het ectoderm zich verdikken, dit wordt de neutrale plaat. Over de lengte van deze plaat ontstaat de neurale groef, doordat de zijkanten van de neurale plaat zich omkrullen. De neurale buis ontstaat doordat de neurale plaat om de groef heen krult. Dit gebeurt aan het einde van de derde week. Uit de neurale buis ontstaat het zenuwstelsel, u. Uit het voorste deel ontstaat het brein en uit het achterste deel ontstaat het ruggenmerg. De binnenkant van de buis bestaat uit het kanaal in het ruggenmerg en ventrikels gevuld met CSF.

Als de neurale buis niet (volledig) kan sluiten, komen er afwijkingen en misvormingen van het zenuwstelsel tot stand. Het sluiten van de neurale buis is dus heel belangrijk. Een voorbeeld van een afwijking is spina bifida, waarbij de neurale buis niet sluit aan de onderkant. De ernst van deze afwijking is afhankelijk van hoe hoog het probleem zit. Een ander voorbeeld is anencephalie, waarbij de neurale buis niet sluit aan de bovenkant. Bij deze afwijking zijn delen van de hersenen en de schedel niet gemaakt. In dit geval is het kindje niet levensvatbaar. Een laatste voorbeeld is encephalocele, waarbij de neurale buis aan de bovenkant niet volledig sluit. Hierbij komen delen van de hersenen door een gat in de schedel naar buiten. De hersenen zijn bij deze afwijking wel in orde, maar de schedel is niet goed. Ook hier is de ernst afhankelijk van de omvang van het probleem.

Prenatale groei van het brein

Wanneer het brein tijdens de embryonale en foetale fase groeit, ontstaan er in de cortex vouwen, gyri (bergen) en sulci (dalen). De gyri en sulci vergroten het oppervlak zonder extra ruimte in te nemen.

Fasen van celgroei

Er zijn vier fasen van celgroei:

• Proliferatie en differentiatie

Proliferatie betekent dat er aan de binnenzijde van de neurale buis nieuwe cellen ontstaan. Deze binnenzijde wordt ook wel de ventriculaire zijde genoemd. Differentiatie houdt in dat de cellen zich ontwikkelen tot neuronen en gliacellen. Dit gebeurt allemaal (ongeveer) tussen de 6 en 20 weken na conceptie.

• Migratie

De neuronen die zich ontwikkelen verplaatsen zich naar hun uiteindelijke bestemming. Hersenweefsel groeit van binnen naar buiten. Cellen die later gevormd zijn bewegen zich voorbij eerder ontwikkelde cellen naar hun bestemming. De neuronen verplaatsen zich via de uitlopers van gliacellen. Migratie begint kort na de proliferatie en is rond de geboorte voltooid.

Als er afwijkingen zijn in proliferatie, differentiatie of migratie, kunnen die leiden tot te kleine hersenen (micrencephalie) en te grote hersenen (macrencephalie). Lyssencephalie ontstaat als hersenen geen gyri en sulci bevatten. 

• Synaptogenese

Als de cellen op de plaats van hun bestemming zijn ontwikkelen zich synapsen. Waar axonen en dendrieten bij elkaar komen ontstaan synapsen. Deze fase begint kort na het begin van migratie en gaat door tot ver na de geboorte. Synapsen kunnen het hele leven door worden gevormd. Aangezien er meer synapsen worden gevormd dan er nodig zijn, biedt dat flexibiliteit. De hoeveelheid die nodig is, is afhankelijk van de omgeving waarin de baby wordt geboren. Synapsen die niet in gebruik worden genomen verdwijnen. Dit heet pruning.

• Myelinatie

In de laatste fase wordt er rond de axonen myeline aangelegd. Dit proces begint en de motorische en sensorische gebieden. Als laatste vindt myeline in de prefrontale cortex plaats. Deze fase begint in de zesde maand van de zwangerschap en eindigt in de jonge volwassenheid.

Ontwikkeling na de geboorte

De basis van het brein wordt voor de geboorte gemaakt. Na de geboorte ontwikkelen de hersenen zich verder. Synaptogenese en pruning gaat door na de geboorte, dit is ook de basis voor het leren en ontwikkelen. Apoptese vindt ook plaats (celdood). Het verschil tussen pruning en apoptose is dat bij pruning de cel niet doodgaat, maar de verbinding tussen twee cellen verdwijnt, apoptose is echt de dood van een cel. Myelinisatie vindt vooral na de geboorte plaats, dit is belangrijk voor de snelheid van prikkeloverdracht en informatieverwerking.

Nature en nurture

De hersenontwikkeling gaat op genetische basis. De hersenen ontwikkelen zich soortspecifiek. Prenataal kan de omgeving wel invloed hebben. Dit kan in de vorm van gifstoffen, zoals alcohol. Als er alcohol wordt gebruikt tijdens de zwangerschap, kan dat schade toebrengen aan de foetus. Dit kan resulteren in afwijkingen aan het gezicht, aan het zenuwstelsel en het kan leiden tot motorische en cognitieve beperkingen. Dit wordt het foetaal alcohol syndroom genoemd. Kinderen met dit syndroom hebben kleinere ogen, een kleinere bovenlip en missen het richeltje boven de lippen.

Na de geboorte krijgt de omgeving meer invloed, maar de invloed van aanleg blijft aanwezig. Ook kunnen aanleg en omgeving samengaan, zoals bij een genetisch risico op ziektes en bij differential susceptibility (verschil in beïnvloedbaarheid, genetisch bepaald). Differential susceptibility is een belangrijke term voor pedagogen, omdat zij graag willen weten wat er door de omgeving en wat er genetisch bepaald wordt.

Experience expectant vs. experience dependent development

Experience expectant betekent dat ontwikkeling op een bepaalde manier plaatsvindt, omdat het systeem een bepaalde omgeving verwacht. Een voorbeeld hiervan is het visuele systeem. Dit moet nog wel worden afgesteld bij de geboorte, maar dit gebeurt wel.

Experience dependent betekent dat ontwikkeling door omgevingsinvloeden in een bepaalde richting wordt gestuurd, zoals bij taal. Je systeem is niet afgesteld om maar  een taal te kunnen leren, je kan verschillende talen leren. Je leert de talen alleen als je ze nodig hebt. Experience expectant is minder gerelateerd aan verschillen in omgeving dan experience dependant.

Sensitieve periodes zijn periodes waarin de mens een verhoogde gevoeligheid heeft voor bepaalde omgevingsinvloeden, zoals het leren van taal (tot ongeveer 7 jaar). Dit is ook zo bij gehechtheid in het eerste levensjaar. Bij dieren gebeurt dit met imprinting (denk aan de ganzen van Lorentz). Ontwikkeling kan wel plaatsvinden buiten de sensitieve periode, maar het is minder effectief.

Rol van ouders/verzorgers

De manier waarop ouders met de baby omgaan is van groot belang voor de ontwikkeling van het kind. Ze zijn bepalend voor de fysieke omgeving (veiligheid en voedsel) en de sociale omgeving. Een voorbeeld hiervan is taalontwikkeling. De baby hoort al, terwijl het nog in de buik zit, gefilterd geluid waardoor het in aanraking komt met taal. Daardoor ontwikkelt de ongeboren baby al enige gevoeligheid voor de klanken van de moedertaal. Verder leert een kind de betekenis van woorden door interactie met de ouders, doordat de ouders bijvoorbeeld objecten benoemen of voorlezen.

Van sociaal spel kunnen kinderen veel leren, zoals motorische vaardigheden, sociale vaardigheden en toestandsregulatie. Een voorbeeld van sociaal spel is kiekeboe bij baby’s. Dit spel creëert een optimale psychische en fysieke toestand om te leren, omdat positieve gevoelens en positieve hormonen ontstaan. Ook bevordert het spel de ontwikkeling van spanningsregulatie en objectpermanentie.

Plasticiteit

Het blijft altijd mogelijk (tot een zekere mate) dat de hersenen nog aanpassen of veranderen. Dit gebeurt voornamelijk met synapsen.

Er zijn twee mechanismen achter de vorming en het behoud van verbindingen. Ten eerste is er hebbian synapse, wat betekent dat er een ongeveer gelijktijdige activatie is van een presynaptisch en postsynaptisch neuron. Dit versterkt de synaps. Verder is er ook de long-term potentiation. Als een synaps input krijgt vanuit een presynaptisch neuron, wordt die synaps versterkt.

Compensatie en reorganisatie

Doordat er in het brein plasticiteit bestaat, kan het brein zich aanpassen bij beschadiging. Dit is echter heel beperkt mogelijk. Reorganisatie houdt in dat andere hersengebieden de functie overnemen. Dit gebeurt bij kleine beschadigingen. De capaciteit hiervan is niet onbeperkt en kan de oorspronkelijke functie belemmeren. Middelgrote beschadigingen zijn vaak lastig, omdat ze te groot zijn voor overname door aangrenzend weefsel en te klein om over te worden genomen door de andere hersenhelft. Compensatie houdt in dat de taak van een beschadigd gebied door andere gebieden wordt uitgevoerd op een andere manier. Dit gebeurt bij grotere beschadigingen. Het homologe gebied in de andere hersenhelft neemt dan de functies over. Compensatie op gedragsniveau gebeurt door dingen die niet meer lukken op een andere manier te doen of door hulpmiddelen te gebruiken. Een jong brein reorganiseert makkelijker (is plastischer), maar als gebieden nog in ontwikkeling zijn als ze worden beschadigd kan de ontwikkeling worden verstoord. Growing into deficit betekent dat gevolgen van beschadiging steeds ernstiger worden naarmate de tijd verstrijkt.

Evolutionaire theorieën

De mens deelt genen met veel dieren, maar is het meest verwant aan mensapen. Soorten ontwikkelen zich doordat eigenschappen die erg functioneel blijken bewaard blijven en nadelige eigenschappen uitsterven (evolutietheorie). Dit bevordert de aanpassing aan de leefomgeving. Dit is ook het geval met het ‘sociale brein’, van de mens. De sociale neigingen van de mens leverden voordelen op en bevorderden de kans op overleven.

Triune brain (tri = drie, une = eenheid: de drie delen vormen een geheel) is een evolutionaire theorie van McLean. Hij meent dat de delen van de hersenen die bij veel dieren goed ontwikkeld zijn, evolutionair gezien ouder zijn dan delen van de hersenen die alleen bij mensen en hun naaste verwanten goed ontwikkeld zijn. Er is een onderscheid tussen drie delen van het brein. Dit onderscheid is gemaakt op basis van evolutionaire ouderdom.

• Het protoreptilean brain is de hersenstam en een aantal andere structuren. Dit deel van het brein is een voorwaarde voor een minimaal bewustzijn en komt bij alle dieren voor.

• Het paleomammalean brain bestaat uit iets minder oude delen. Het hebben van het paleomammalean brain is een voorwaarde voor minimaal emotioneel bewustzijn en enig geheugen. Dit deel komt bij alle zoogdieren voor.

• Het neomammalian brain bestaat uit de nieuwste structuren. Het bevat de cortex en is een voorwaarde voor een uitgebreid of een volledig bewustzijn. Dit deel is het best ontwikkeld bij de mens en de naaste verwanten van de mens.

De Cortex en het sociale brein bestaan niet alleen bij de mens. Het is niet zo dat er een geheel deel aanwezig moet zijn of helemaal niks, delen kunnen in kleinere of grotere mate aanwezig zijn.

De hersenen van de mens ontwikkelen zich in de volgorde waarin ze geëvolueerd zijn, dus eerst de structuren van het protoreptilean brain, dan de structuren van het paleomammalian brain en tenslotte de cortex (neomammalian brain).

College 3

Gehechtheid

Gehechtheid is een speciale band tussen ouder en kind. Een baby is voor zorg en veiligheid afhankelijk van de ouder. De baby streeft naar nabijheid. Met de ouders onderzoekt de baby dingen. Het is belangrijk dat de ouder als een veilige haven fungeert tijdens het exploreren. Het kind gebruikt de ouders als voorbeeld om een beeld van zichzelf, anderen en de omgeving te ontwikkelen. Het kind gebruikt dit voorbeeld om te kijken wat wel en wat niet kan. Een kind ziet zichzelf als geliefd, anderen als betrouwbaar of vijandig en de wereld als veilig of vijandig. Kinderen met een onveilige gehechtheid kunnen de balans tussen exploratie en zorg niet vinden.

Biologie van gehechtheid

We hebben een aangeboren neiging om baby’s schattig te vinden. Dit geldt wat sterker voor vrouwen dan voor mannen. Een baby heeft bepaalde uiterlijke kenmerken, zoals grote ogen en een rond gezicht. Deze kenmerken vinden volwassenen aantrekkelijk. (Het kindje helemaal rechts op dia 6 vinden mensen het meest schattig, omdat dit kind het meest de kenmerken heeft).

Er is een gedempte afkeer voor negatieve stimuli zoals ontlasting en huilen bij ouders. Dit maakt de ouder meer geneigd tot zorg en minder tot agressie. Bij een baby vinden we ontlasting vaak niet vies, bij het huilen wordt men vaak ook niet agressief. Dit geldt vooral voor het eigen kindje.

De ouders van een baby zorgen voor de omgeving van het kindje. De baby is zowel in fysieke als in psychosociale behoeften afhankelijk van de ouders. De ouders zorgen voor veiligheid, hygiëne, voedsel, maar ook voor nabijheid, en (lichamelijk) contact. Hoewel het belang van contactuele aspecten vaak wordt onderschat, zijn beide aspecten belangrijk.

Harry Harlow deed onderzoek naar de opvoeding bij rhesusapen. Hij vroeg zich af wat nou belangrijk is bij de opvoeding. Hij onderzocht of het aapje meer hecht aan de moeder door voeding of door contact en warmte. In het experiment werden jonge aapjes direct na de geboorte gescheiden van hun moeder. De aapjes hadden beschikking over twee moedermodellen, namelijk een met stof bekleed model, (deze bood wel warm contact maar geen voedsel) en een kaal model met fles (deze bood wel voedsel maar geen warm contact). De aapjes brachten veel meer tijd door bij de moeder bekleed met stof. Ze eten wel bij de moeder met alleen voeding, maar zoeken contact met de stoffen moeder. In het vervolg van het experiment werd het aapje bang gemaakt, om te kijken naar welke moeder het aapje heen zou gaan. Dit deed Harlow door gebruik te maken van een robot. Het aapje ging naar de moeder waar hij gehecht aan was, dus naar de stoffen moeder.

Doordat de aapjes van Harlow opgevoed werden met minimaal sociaal contact ontstond er bij de aapjes sociale deprivatie. Hierdoor ontstonden er afwijkingen in het stress systeem, lethargie (ze hebben nergens meer zin in), stereotype bewegingspatronen zoals rocking, bewegingen die zich alsmaar herhalen en sociale incompetentie. Wanneer de aapjes na het experiment bij andere aapjes werden gezet, wisten de aapjes totaal niet hoe ze daarmee om moesten gaan.

Bij kinderen in kindertehuizen wordt er vaak wel voorzien in voedsel en hygiëne, maar omdat er weinig verzorgers zijn op veel kinderen is er geen/weinig sociaal contact. Hierdoor ontstonden er afwijkingen in het stress systeem, veranderingen in het limbisch systeem, lethargie, stereotype bewegingen en sociale incompetentie. Kinderen kunnen hier hun hele leven moeite mee houden.

Feromonen

Feromonen zijn geurstoffen met sociaal-communicatieve geurdeeltjes die zich via de lucht verspreiden. Het heeft verschillende functies. Voor dieren is het vaak territoriumafbakening. Bij apen bijvoorbeeld bepaalt hoe je ruikt hoe hoog je op de hiërarchische ladder staat. In een vruchtbare periode ruikt een vrouwtje anders. Feromonen wordt vaak met dieren geassocieerd, maar ook mensen zijn gevoelig voor feromonen.

Bij mensen is het gezichtsvermogen het dominante zintuig, maar het reukvermogen is beter ontwikkeld dan lang gedacht. Heel veel dieren vertrouwen op hun geur. Een baby en de moeder herkennen bijvoorbeeld elkaars geur. Bij dieren is geur wel belangrijker. Een schaap herkent haar eigen lam aan zijn geur. Schapen zorgen in principe niet voor andermans jongen, maar een herder kan adoptie bevorderen door het adoptielam in te smeren met vruchtwater of (als het eigen lam is overleden) door het adoptielam met de vacht van het dode lam te bedekken.

Dopamine en het beloningssysteem

Dopamine is een neurotransmitter, waarbij er een onderscheid is tussen twee pathways, het nigrostriataal pad en het mesocorticolimbisch pad. Het nigrostriataal pad is betrokken bij beweging. Dit gebied is aangedaan bij Parkinson. Het mesocorticolimbisch pad is iets langer, en is verantwoordelijk voor het gevoel van beloning en geluk en voor aandacht. Amfetamine en cocaïne werken in op dit systeem.

De anterieure (voorste) cingulate gyrus/cortex speelt een belangrijke rol bij response monitoring (controleert). De deel heeft de functie om de ‘juiste’ handeling te kiezen. Ook volgt dit deel handelingen en de uitkomst daarvan en stuurt waar nodig handelingen bij. Het speelt tevens een rol bij het bijstellen van fouten die gemaakt worden tijdens taken.

Belang dopamine voor ouderlijk gedrag

Dopamine is belangrijk bij het verwerken van de belonende aspecten van moeder-kind interactie, voor aandacht voor het kind en monitoring van de baby. Een onderzoek gedaan door Mileva-Seits in 2012 heeft zich gericht op de receptoren voor Dopamine. Er werd gevonden dat moeders met genotypen die zorgen voor een optimale signaaloverdracht kijken minder vaak weg van de baby.

Geheugen en gehechtheidrepresentaties

Karl Lashley zocht naar nieuwe verbindingen, dit noemde hij het engram. Dit idee kwam vooral uit het klassiek conditioneren van dieren. Hij bracht beschadigingen in het brein aan om te zien waar nieuwe verbindingen werden gevormd

Een herinnering is gebaseerd op activatie in netwerken van hersengebieden, niet in losse cellen of verbindingen tussen cellen. Wanneer je een herinnering ophaalt wordt de originele ervaring als het ware opnieuw gerecreëerd. Dus als je je een aanraking herinnert, kun je het als het ware voelen. De hersencellen die actief waren bij de aanraking, worden dan weer geactiveerd. Informatie wordt in eerste instantie in het korte-termijn geheugen opgeslagen. De consolidatie (opslaan in het lange termijn geheugen) is afhankelijk van herhaling. Consolidatie van herinneringen is vooral afhankelijk van intensiteit. Daarom werken ezelsbruggetjes zo goed. Het procedureel geheugen is het als een herinnering gebruik maakt van taal. Het expliciete geheugen is een bewuste herinnering, het impliciete geheugen een onbewuste herinnering. Verschillende verdelingen in geheugen spreken elkaar niet per definitie tegen.

De hippocampus is belangrijk voor het geheugen. Bij dieren is de hippocampus vooral voor het geheugen voor locaties en ruimtelijke handelingen (spatiëel geheugen). Bij mensen vooral belangrijk voor declaratief lange-termijn geheugen. Bilaterale schade leidt tot (ernstig) geheugenverlies, bij unilaterale beschadiging kan de onaangedane zijde compenseren

Henry Molaison (1926-2008) leed aan een ernstige vorm van epilepsie. In 1953 werden als behandeling grote delen van de temporaalkwabben, en daaronder liggende hippocampi verwijderd (beide hersenhelften). Het resultaat hiervan was dat hij geen nieuwe herinneringen meer kon opslaan. Hij had nog wel herinneringen van voor de operatie. De hippocampus blijkt dus belangrijk te zijn voor het opslaan van herinneringen, niet zozeer het ophalen van herinneringen. Het intact impliciet procedureel geheugen is het in staat zijn om nieuwe vaardigheden te leren, zonder zich het leerproces te herinneren.

Geheugenverlies

Retrograde (achteruit) amnesie is het verlies van opgeslagen informatie. Anterograde (vooruit) amnesie is het onvermogen nieuwe herinneringen te vormen. ‘Normaal’ vergeten is van belang voor een goed functionerend geheugensysteem.

Werkgeheugen

In het werkgeheugen kan men informatie korte tijd vasthouden en gebruiken. Het werkgeheugen is onderverdeeld in het visuospatial sketchpad, waar informatie kort wordt vastgehouden en de phonological loop. In de phonological loop worden componenten herhaald om ze te onthouden. De central executive: coördineert de uitvoering van alles. Prefrontale gebieden zijn van groot belang voor het werkgeheugen, met name de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC).

Bijzondere vormen van geheugen en geheugenverlies

Prospectief geheugen is onthouden wat in de toekomst zal of moet gebeuren. Het Brongeheugen is je herinneren waar een herinnering vandaan komt. Infant amnesia (baby geheugenverlies) betekent dat mensen zich heel weinig herinneren van de eerste jaren van hun leven. De hippocampus is dan namelijk nog in ontwikkeling, net als de andere systemen die nodig zijn voor het opslaan van lange termijn herinneren en het coderen daarvan. Jonge kinderen kunnen zich wel dingen herinneren, maar niet over langere tijd.

Gehechtheidsrepresentaties

De gehechtheidsrepresentatie ligt opgeslagen in het geheugen. Het beeld dat je hebt van jezelf, anderen en je omgeving is een herinnering. Dit beeld is gevormd door interactie met anderen en heeft invloed op de manier van sociaal waarnemen. Het werkmodel zelf is impliciet, zelfs mensen die weten hoe het werkt kunnen niet in woorden beschrijven wat hun gehechtheidsrelatie is. Het is wel verbonden met meer expliciete of declaratieve herinneringen. De gehechtheidsrepresentatie zit in het lange termijn geheugen, het bestaat voor langere tijd.

Endorfines en verliefdheid

Endorfine is een samentrekking van endogenous en morphene (lichaamseigen pijnstiller). Het werkt pijnstillend, zorgt voor bevrediging en ontspanning en heeft een belangrijke rol in seksualiteit en verliefdheid en de relatie met een partner.

Problemen met sociale relaties

Autisme

Een van de belangrijkste kenmerken van autisme zijn de problemen met sociale relaties en sociaal contact. Mensen met autisme zijn niet goed in staat om sociale interacties aan te gaan. De drie belangrijkste symptomen van autisme zijn problemen met sociale relaties, beperkte interesses in gedragingen en een gebrekkige communicatie- en taalontwikkeling. Betreft sociale problemen hebben kinderen met autisme een beperkt inlevingsvermogen, ze maken vaak geen oogcontact en hebben moeite met fysiek contact. Onder beperkte gedragingen en interesse vallen stereotypieën (rocking, constante herhaling) en obsessieve focus (heel erg gefocust zijn op bepaalde delen van een geheel, zoals het wiel van een auto). Er zijn veel variaties betreft communicatie. Sommige kinderen leren helemaal niet spreken, anderen leren wel spreken maar kunnen het nooit vloeiend. Meestal hebben kinderen met autisme een laag IQ, maar dat hoeft niet zo te zijn.

Autismespectrum stoornissen

Autismespectrum stoornissen is een verzamelnaam voor autisme en op autisme lijkende stoornissen. De twee belangrijkste worden nog verder besproken. Allereerst het syndroom van Asperger. Bij deze stoornis treden, net als bij autisme, problemen op met sociale interactie. Deze kinderen zijn een beetje vreemd in de omgang en hebben moeite om contact te leggen met leeftijdsgenootjes. De taalontwikkeling is bijna normaal, hoewel ze meestal wel moeite hebben met het juiste taalgebruik afstemmen. Ook het IQ is normaal of zelfs beter dan gemiddeld. Kinderen met Asperger hebben wel moeite met hun motoriek, ze bewegen vaak houterig.

PDD-NOS is de verzamelnaam voor symptomen die doen denken aan autisme, maar niet ernstig genoeg zijn voor de diagnose autisme. PDD-NOS staat voor Pervasive Developmental Disorder Not Otherwise Specified. Pervasief wil zeggen dat het van grote invloed is op veel verschillende gebieden.

Er zijn verschillende theorieën over het kernprobleem van autisme, de zogenaamde core deficit. Drie belangrijke worden hieronder toegelicht. Als eerste de zwakke centrale coherentie. Deze theorie gaat ervan uit dat mensen met een autismespectrum stoornis niet in staat zijn om van losse informatie één geheel te maken. Deze theorie stelt als uitgangspunt de beperkte focus en gedrag centraal. Deze aanhangers gaan ervan uit dat het een cognitief probleem is. In de cognitieve gebieden zijn ook afwijkingen gevonden in de hersenen, bijvoorbeeld in de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC), de orbitale prefontale cortex (OPC) en het cerebellum.

De tweede theorie zoekt het probleem in een gebrek van de theory of mind, probleem op sociaal niveau. Dit is het vermogen om aan andere mensen gedachten, wensen en emoties toe te schrijven en om te beseffen dat gedachten van anderen af kunnen wijken van de eigen gedachten en van de werkelijkheid. De theory of mind ontwikkelt zich rond het vierde levensjaar. Om dit te meten wordt de false belief test gebruikt. Het kind heeft dan al gezien dat er in een doosje smarties geen smarties maar een pen zit. Als dan gevraagd wordt wat de persoon in de andere kamer denkt wat er in het doosje smarties zit wordt duidelijk of de theory of mind al ontwikkelt is. Bij een kind waar het al wel ontwikkeld is zal het antwoord smarties zijn. Als het kind nog geen theory of mind heeft zal het antwoorden dat er een pen in zit. Een kind met autisme ontwikkelt geen of een gebrekkige theory of mind. Een andere test die gebruikt kan worden om autisme te vinden is de reading the mind in the eyes test. Hierbij wordt gevraagd wat voor gemoedstoestand er in de ogen van de persoon af te lezen is. Mensen met autisme maken meer fouten.

Als laatste wordt gesproken over de mirror-neuron theory of autism. Deze theorie kijkt naar het probleem op neuraal niveau, wat gaat er dan mis in het brein. Deze theorie maakt gebruik van spiegelneuronen. Spiegelneuronen zijn hersencellen die actief zijn in de primaire motorische cortex, wanneer je zelf een beweging uitvoert of wanneer je de beweging door iemand anders uitgevoerd ziet worden. Deze cellen spelen een belangrijke rol bij imitatie, dus ook bij het leren van motorische en sociale vaardigheden door imitatie. Spiegelneuronen worden ook aangetroffen in andere gebieden, waaronder de superieure temporale gyrus (STG, herkennen van emoties in taal) en insula en de inferieure frontale gyrus(IFG, voor emotional awareness). Deze drie gebieden zijn belangrijk voor empathie en theory of mind.

Empathie is het vermogen om je in de gevoelens van een ander te kunnen inleven, maar niet onbeperkt. De distantie is deze grens, maar de emotie blijft van de ander. Emotieverwerking en emotional awareness zijn belangrijke onderdelen van empathie en theory of mind.

Om de gevoelens van anderen in te schatten en mee te voelen met een ander stimuleert het brein die gevoelens. In de ontwikkeling van empathie ontstaat eerst emotional contagion (het daadwerkelijk overnemen van de emotie van de ander, bijvoorbeeld een baby die gaat huilen omdat een andere baby ook aan het huilen is).

Verschillende theorieën van de oorzaak van autisme sluiten elkaar niet uit, ze kunnen elkaar misschien zelfs aanvullen. Er zijn individuele verschillen in symptomen en pathofysiologie (wat er in het brein gebeurd).

College 4

Vandaag worden vooral oxytocine en vasopressine toegelicht. Oxytocine staat ook wel bekend als het knuffelhormoon, en is onder andere heel belangrijk bij de geboorte.

Er is al eerder verteld over neurotransmitters, de communicatie in het zenuwstelsel. Hormonen lijken daar een beetje op, maar er zijn ook een aantal verschillen.

Neurotransmitters

Een neuron is ook wel een zenuwcel. De kern van de zenuwcel bevat genetisch materiaal. De kleine sprieten zijn de dendrieten, hier komt alle informatie de neuron binnen. Er is één uitloper, dat is de axon. Deze verzendt informatie naar andere neuronen. De communicatie binnen het zenuwstelsel is elektrochemisch. Een neuron kan contact maken met een andere neuron door een elektrisch signaal te sturen. Aan het einde van de axon komen neurotransmitters vrij. In het centrale zenuwstelsel van één persoon zitten ongeveer 85 miljard neuronen, die veel met elkaar communiceren.

De synaps is een hele dunne spleet tussen twee neuronen waardoor het contact verloopt. De zender is een presynaptisch en de ontvanger een postsynaptisch membraan. De neurotransmitters zit in een blaasje en komt vrij als het tegen het membraan aankomt. Nadat deze vrijgekomen is kan de neuron op de receptor gaan zitten. Zonder receptor kan de neurotransmitter wel vrijkomen maar gebeurt er niets.

Er zijn natuurlijk ook overkoepelende signalen nodig om alles te reguleren. Er moet dan communicatie komen op een iets grotere afstand. Feromonen (geuren) zijn wel een heel grote afstand, deze zorgen voor communicatie tussen twee individuen. Allomonen zorgen voor communicatie van de ene soort naar de andere soort, bijvoorbeeld een vlinder en een bloem. Voor grotere afstand binnen het lichaam zijn hormonen nodig.

Hormonen

Op veel afbeeldingen zijn de receptoren niet getekend. Hormonale communicatie gebeurd door middel van afgifte aan het bloed. Endocriene cellen of neuronen produceren hormonen en geven deze af aan het bloed. Ook klieren produceren hormonen, dus de kliercellen zijn endocriene cellen.

Een neurotransmitter wordt alleen afgescheiden door een neuron, een hormoon kan ook door een endocriene cel worden afgescheiden. De communicatie van neurotransmitters vind plaats tussen twee neuronen of neuromusculair (neuronen sturen een signaal naar de spieren voor een handeling vanuit het willekeurig zenuwstelsel). Neurotransmitters gaan maar een korte afstand, er zijn dus snelle effecten. Hormonen verplaatsen via het bloed waardoor er meer diffuse (algemene) effecten zijn.

Er zijn ook een aantal overeenkomsten. Zowel een neurotransmitter als een hormoon worden verpakt in een blaasje die versmelt met het membraan. Ook binden beide zich aan specifieke receptoren en kunnen ze allebei het targetmembraan depolariseren (de cel waar ze heen moeten laten vuren).

Hypothalamus

De hypothalamus vertaalt hersenprocessen in hormonale secretie, het zorgt ervoor dat de juiste hormonen worden afgegeven. De hypothalamus ligt onder de thalamus. De hypothalamus reguleert samen met de hypofyse (Engels: pituitary) de hormoonafgifte. De hypothalamus bestaat uit een heleboel kernen, die allemaal een ander soort rol spelen. De hypothalamus is ook belangrijk in de homeostase (processen in het lichaam binnen bepaalde grenzen houden). De hypofyse bestaat uit een voorste en een achterste lob. De hypothalamus bestuurt die twee lobben op verschillende manieren.

De hypothalamus heeft ook connecties met de rest van het brein en is tevens belangrijk voor de regulatie van seksueel gedrag, stress en agressie. De hypofyse bestaat uit kliercellen, de hypothalamus niet.

De achterste kwab van de hypofyse bevat een veel langere axon dan de voorste kwab, die in verband staat met de hypothalamus. De achterste kwab produceert oxytocine en vasopressine. Er zijn kleine bloedvaatjes waar deze hormonen aan worden afgegeven. De voorste kwab is iets ingewikkelder, het bevat kliercellen en produceert regulerende hormonen. Het geeft ook signalen af naar andere klieren in het lichaam zodat die hormonen gaan produceren. Het releasing hormoon zorgt daarvoor. Inhibiting stoffen zorgen er juist voor dat er geen hormonen (meer) worden afgegeven. Dit kan doordat terugkoppeling op verschillende niveaus mogelijk is.

De voorste kwab van de hypofyse reguleert de hormonen in het hele lichaam. Uit de schildklier komt het thyroid hormoon. In de thymus komen hormoonstoffen vrij die een belangrijke rol spelen bij het immuunsysteem. De pancreas, alvleesklier, is belangrijk voor insuline. Boven op de nieren liggen de bijnieren (adrenals) die stresshormonen produceren. De meeste mensen denken bij hormonen aan geslachtshormonen, deze worden geproduceerd in de geslachtsklieren.

Het thyroid hormoon zorgt voor het tempo van alle lichaamsprocessen. Een tekort aan schildklierhormoon komt vrij vaak voor in onderontwikkelde landen door een jodiumtekort. Het gevolg hiervan is een groeiachterstand, alles gaat wat trager. In hele erge gevallen, wat eigenlijk vaker voorkomt bij erfelijke hypothyroïdie is dwerggroei of zwakzinnigheid. Om iedereen genoeg jodium binnen te laten krijgen is het bijvoorbeeld toegevoegd aan zout. Bij de hielprik wordt er getest op het thyroid hormoon, dit is makkelijk te verhelpen.

Hormonen kunnen organiserende en activerende effecten hebben. Organiserende effecten zijn effecten die langdurig zijn, bijvoorbeeld of je een man of een vrouw wordt. Deze effecten vinden alleen plaats in de zogenaamde sensitieve perioden. Activerende effecten zijn tijdelijk van aard en kunnen op elk moment plaatsvinden. Hormonen zelf organiseren niet een bepaald gedrag, maar ze faciliteren het wel.

Oxytocine en Vasopressine

Oxytocine werd in 1909 door Henry Dale ontdekt en de ‘snelle geboorte’ genoemd. Pas in 1970 kwam men er achter dat er ook een centrale afgifte van oxytocine is en dat het dus niet alleen tijdens de bevalling geproduceerd wordt. Het komt ook vrij bij aanraking (ook bij het aaien van een huisdier) en seksueel contact. Vasopressine betekent vaatvernauwing en zorgt dus voor een remmende werking, het is belangrijk voor de bloeddruk. Het is een antidiuretisch hormoon (ADH) wat betekend dat het vochtverlies tegengaat. Het is revolutionair gezien ouder dan oxytocine.

Oxytocine en vasopressine worden aangemaakt in twee delen van de hypothalamus, in de supraoptische kern (SON) en in de paraventriculaire kern (PVN). Deze namen hoef je niet te kennen maar moet je wel kunnen herkennen. In deze kernen liggen verschillende neuronen die ofwel oxytocine ofwel vasopressine produceren. Oxytocine en vasopressine zijn een nonapeptide (een molecuul bestaand uit 9 aminozuren, nona = 9). Aminozuren zijn de bouwstenen voor eiwitten, meerdere aminozuren vormen een peptide en meerdere peptiden vormen weer een eiwit (proteïne).Vasopressine lijkt heel erg op oxytocine, ze verschillen maar in twee aminozuren. Oxytocine is waarschijnlijk ontstaan vanuit vasopressine.

Bij dieren speelt bij vrouwtjes oxytocine een belangrijke rol en bij mannetjes vasopressine. Insecten hebben niet beide stoffen, maar één stofje dat zorgt voor sociaal gedrag. Bij vogels zorgt vasopressine ervoor dat ze in zwermen vliegen.

Rol vasopressine in homeostase

Homostase is de waterbalans van de mens. Arginine vasopressine (AVP) betekent hetzelfde als vasopressine, arginine is één van de deeltjes die vasopressine anders maakt dan oxytocine. ADH heeft effect op waterretentie in de nieren. Als je niet genoeg vasopressine hebt plas je heel veel, dit wordt diabetes insipidus (geurloze doorloop) genoemd. Dit moet je niet verwarren met diabetes medicus (suikerziekte). Deze mensen plassen ook heel veel maar dan is de urine zoet. Alcohol en koffie werken vasopressine tegen, waardoor er te veel vocht uit gaat. Daarom is het belangrijk om veel water te drinken als je koffie of alcohol nuttigt.

Rol oxytocine in bevalling

Als het kindje in de baarmoeder groter wordt, drukt het hoofdje tegen de baarmoedermond (cervix). Hierdoor komt er oxytocine vrij wat weeën opwekt. Als het nog niet de tijd is om te bevallen, komen prostaglandinen vrij om de oxytocine tegen te gaan.

Rol oxytocine in lactatie

Het kindje zuigt aan de borst waardoor een signaal vrij komt dat via het brein naar de hypothalamus gaat. De hypothalamus maakt oxytocine vrij en zorgt ervoor dat de rem van de prolactine verwijderd wordt. Prolactine zorgt voor de melkproductie in de borst. Oxytocine bepaalt wanneer melkafgifte plaatsvindt. Bepaalde signalen van buitenaf (huilend kindje) kunnen een stimulatie zijn voor de hypothalamus om oxytocine af te geven.

Oxytocine remt het stress systeem en vice versa. Van oxytocine wordt je rustig. Dit is ook de rol van oxytocine in sociaal gedrag. Als iemand heel erg gestrest is, is het lastiger om te communiceren dan dat je gekalmeerd bent. De aanraking tussen moeder en kind zorgt er ook voor dat het kindje oxytocine gaat produceren. Ook de lichaamswarmte, of de doorbloeding wordt geregeld door oxytocine. En tot slot heeft het effect op de spijsvertering, deze wordt op gang gezet. Tijdens het eten komt dus ook oxytocine vrij, vandaar dat je na de maaltijd even wat suffer kan zijn (after-dinner dip).

Oxytocine: meer rest and digest

Het onwillekeurige zenuwstelsel bestaat uit het sympatische en het parasympatische zenuwstelsel. Het sympatische zenuwstelsel heeft een verbinding met alle organen en zorgt voor het vrijmaken van energie en voor de vecht/vlucht reflexen. Als het parasympatische zenuwstelsel wordt aangezet komt er een herstelfase, een moment van rest and digest. Oxytocine heeft dus het meeste effect op het parasympatische zenuwstelsel.

Oxytocine zorgt voor spijsvertering en groei, namelijk voor afgifte spijsverteringshormonen en toename vetopslag. Kinderen in kindertehuizen die weinig aanraking krijgen en dus weinig oxytocine aanmaken zullen een minder goede groei doormaken. Ook is dit hormoon belangrijk voor de eisprong en sperma productie.

Centrale afgifte oxytocine/vasopressine

Oxytocine wordt naast perifeer ook centraal afgegeven, dan werkt het als neurotransmitter (signaalstof die communicatie tussen aanliggende neuronen verzorgt) en neuromodulator (signaalstof die communicatie over iets grotere afstand verzorgt, verspreid zich via het vocht in de hersenen). Deze hormonen komen in het brein vooral in het limbisch systeem terecht. Daar zitten ook receptoren voor oxytocine. De rol van oxytocine in het centrale en in het perifere zenuwstelsel is vergelijkbaar. Een hormoon kan ook een neurotransmitter zijn, maar niet andersom.

Rol oxytocine/vasopressine in sociaal gedrag

Individuen worden minder angstig, socialer en gaan maternaal gedrag vertonen. Ook kan het zo zijn dat territoriale of maternale agressie wordt opgewekt door deze hormonen. Mensen die kinderen adopteren gaan ook maternaal gedrag vertonen, maar doordat er niet ontzettend veel oxytocine wordt geproduceerd (er is geen bevalling geweest) duurt dit iets langer.

Oxytocine en paarvorming bij woelmuizen

De meadow vole (grasland woelmuis) en de prairy vole (prairie woelmuis) zijn sterk verwante soorten, maar ze verschillen sterk in paarvorming. De prairie woelmuis heeft na paring van anderhalve dag monogame eigenschappen, een specifieke partner voorkeur, een toegenomen agressie van mannetjes naar andere mannetjes en een toename van ouderlijke zorg. De grasland woelmuis heeft na paring geen structurele veranderingen in sociaal gedrag, ze vormen geen paartjes. Oxytocine en vasopressine komen bij beide soorten vrij bij het paren. Alleen bij de prairie woelmuis was het zo dat bij mannetjes het centraal vasopressine paarvorming induceert, en dat bij vrouwtjes het centraal oxytocine partnervoorkeur en moederlijk gedrag induceert. De reden dat het tussen de twee soorten verschilt, is dat er een verschil is in verdeling van receptoren voor vasopressine en oxytocine in beloningsgebieden. Er zijn meer receptoren in de prairy woelmuis

Oxytocine: faciliteren van maternaal gedrag

het ondersteunt sociaal gedrag en zorgt ervoor dat de herkenning en voorkeur van het eigen kind veel makkelijker gaat. Bij mensen is het visuele aspect veel belangrijker, maar bij ons en bij dieren speelt ook geur een belangrijke rol.

Globaal overview van de rol van oxytocine/vasopressine in sociaal gedrag

Oxytocine heeft effect op vertrouwen en prosociaal gedrag. Mensen met veel oxytocine zijn eerder geneigd geld te doneren aan een goed doel bijvoorbeeld. Door dit hormoon wordt sociale stress onderdrukt. Vasopressine is bevorderlijk voor het herkennen van emoties en bij het geheugen van sociale informatie.

College 5

Gezichtsverwerking

Gezichten zijn visuele stimuli, je ziet gezichten. De route die visuele stimuli afleggen, begint bij de oogzenuwen. Receptoren in de retina (het netvlies) ontvangen licht. Deze receptoren zijn onder te verdelen in staafjes, die contrast onderscheiden, en kegeltjes, die kleur onderscheiden. De activiteit van staafjes en kegeltjes wordt omgezet in een elektrisch impuls. Vervolgens wordt de informatie langs de optische zenuw via de thalamus naar de primaire visuele cortex gebracht. De primaire visuele cortex ligt achter in de occipitaalkwab en hier vindt de eerste analyse van visuele informatie plaats. Bij deze analyse worden alleen nog basale kenmerken geanalyseerd, zoals de vorm van een object.

Informatie uit het rechter visuele veld wordt verwerkt in de linker hersenhelft en andersom. Het gaat niet om het linker of rechteroog, maar om het beeld links of rechts van je neus.

Zenuwbanen afkomstig van de binnenkant (‘neuskant’) van de retina, kruisen namelijk naar de andere kant van de hersenen. De plaats waar het kruisen plaatsvindt, is het optisch chiasma. Informatie die aan de buitenkant van de retina binnenkomt kruist niet.

In de primaire visuele cortex, ook wel V1, wordt basale informatie verwerkt. De verwerking van complexere aspecten van visuele stimuli gebeurt in verschillende hersengebieden en met behulp van 2 stromen (‘routes’). De ene route is de dorsale stroom. Deze loopt naar de pariëtaalkwab en zorgt voor de analyse van waar iets zich bevindt. Hierdoor kun je beweging zien en de locatie van een object bepalen. Verstoringen in de dorsale stroom leiden tot akinetopsie: problemen met het zien van beweging. De andere route is de ventrale stroom. Deze loopt naar de temporaalkwab en zorgt voor de analyse van wat je ziet. Objecten of stimuli worden in de temporale gebieden herkend en aan taal gekoppeld. Hierdoor kun je objecten benoemen. Verstoringen in de ventrale stroom leiden tot agnosie: problemen met het herkennen van objecten. Er zijn verschillende vormen van agnosie:

• Apperceptieve agnosie: er ontstaat een stoornis in het analyseren van vorm. Dit zorgt voor problemen met het herkennen en natekenen van objecten.

• Associatieve agnosie: er ontstaat een stoornis in het herkennen van vorm. Een persoon kan vormen nog wel correct waarnemen en natekenen, maar heeft problemen met het benoemen van objecten.

• Simultaanagnosie: losse objecten worden wel herkend, maar zodra meerdere objecten één geheel vormen, wordt dit geheel niet herkend.

Fusiforme gyrus en amygdala

De fusiforme gyrus ligt diep in de temporaalkwab en bevat een gebied dat gespecialiseerd is in gezichtsherkenning. Dit gebied heet het fusiform face area (FFA) en is verantwoordelijk voor het herkennen van de samenstelling van een gezicht (constellatie) en het doorhebben welk persoon bij welk gezicht hoort (identiteit). Een beschadiging aan het FFA leidt tot prosopagonosie (prosopon = gezicht): het niet kunnen herkennen van gezichten. Dit kan tot sociale moeilijkheden leiden, mensen herkennen hun eigen partner niet eens.

De amygdala speelt een belangrijke rol bij het herkennen van gezichtsuitdrukkingen. Met name bij angst en boosheid is de amygdala sterk en consistent actief. Belangrijk is de intentie van uitdrukkingen: hoe intenser de uitdrukking, hoe sterker de reactie van de amygdala. Ook bij het sturen van aandacht speelt de amygdala een rol. Daarbij is het gebied rond de ogen het meest informatief wat betreft emotie.

Emoties

Emoties zijn gevoelens en vaak wordt onderscheid gemaakt tussen basisemoties en secundaire emoties. De basisemoties zijn blijdschap, woede, verdriet, angst, walging en verrassing. Van deze emoties wordt gedacht dat ze universeel en aangeboren zijn, ze komen zelfs al bij kleine kinderen voor. Secundaire emoties ontstaan later, bijvoorbeeld schaamte. Kleine kinderen kennen deze emotie nog niet. Deze emoties staan vaak in verband met sociale normen, wat goed is en wat niet. Emoties zitten niet alleen in je hoofd, maar zijn sterk verbonden met motivatie en gedrag. Emoties spelen ook een belangrijke rol in de sociale omgang met anderen. Door gezichtsuitdrukkingen kan je zien wat de intenties van de ander zijn.

Emoties kunnen ook psychische of lichamelijke gevolgen hebben, bijvoorbeeld met arousal. Dit is bijvoorbeeld als je stress hebt waardoor je handen gaan zweten en je hartslag sneller gaat. Arousal wordt vertaald met opwinding, maar dat dekt niet de lading van het woord in het Engels.

Er zijn twee theorieën over de relatie tussen dat subjectieve gevoel en de lichamelijke reactie. De James-Lange theorie stelt dat een bedreiging een lichamelijke reactie veroorzaakt waarna de emotie komt. Als er geen lichamelijke reactie komt, is er geen subjectief gevoel. Cannon en Bard dachten dat de bedreiging zowel het subjectieve gevoel als de lichamelijke reactie veroorzaakt. Er is veel onderzoek gedaan naar deze theorieën. Er is gebleken dat bij het manipuleren van de gezichtsuitdrukking mensen met een blij gezicht een stripverhaal grappiger vinden dan mensen met een nors gezicht. Ook de lichaamshouding is gemanipuleerd. Mensen met een ineengedoken houding hadden minder positieve emotie dan mensen met een open houding. Hieruit kan geconcludeerd worden dat een bedreiging of andere stimulus leidt tot de lichamelijke reactie en het subjectieve gevoel, en dat deze twee elkaar ook weer kunnen beïnvloeden.

Emoties in de hersenen

De amygdala is een kern in het limbisch systeem in de temporaalkwab. De amygdala is van belang voor de primaire emotionele respons, voor de eerste analyse van emotionele informatie, en dan met name voor angstige emoties. Bovendien is de amygdala belangrijk voor arousal.

Een andere belangrijke kern is de insula. Deze ligt onder de frontale cortex. De insula is belangrijk voor emotional awareness, het bewustzijn van je gevoelens. De insula brengt primaire emotionele reacties naar het bewustzijn.

Gevaar, angst en de amygdala

Er zijn twee routes voor de evaluatie van gevaar, de snelle route (thalamo-amygdalaroute) en de langzame route (thalamo-cortico-amygdalaroute). De thalamo-amygdalaroute gaat als volgt: informatie komt binnen in de thalamus en dit wordt doorgestuurd naar de amygdala. Deze route is onbewust en gevoelig. Ook is deze route nodig voor een snelle reactie.

De thalamo-cortico-amygdalaroute gaat als volgt: informatie komt binnen in de thalamus. Deze informatie wordt doorgestuurd naar corticale gebieden en daarna gaat de informatie van corticale gebieden naar de amygdala. Deze route zorgt voor een bewuste ervaring, inhibitie en een gedetailleerde analyse van de stimulus.

Amygdala en leren

De amygdala is ook belangrijk om te leren wat wel en wat niet gevaarlijk is, ook wel stimulus-reward associations. Er wordt dan een associatie gemaakt tussen een bepaalde stimulus en de uitkomst daarvan. De amygdala ligt dicht bij de hippocampus, die belangrijk is voor het opslaan van informatie (in dit geval associaties). Belangrijk bij het leren van associaties is conditioneren.

Conditioneren

Ivan Pavlov was de grondlegger van klassieke conditionering. Vooral Pavlov’s experiment is bekend: door voedsel kwijlt een hond, door het geluid van een bel niet. Als je de hond voedsel geeft terwijl je de bel luidt, kwijlt de hond ook. Als je dit vaak genoeg doet kwijlt de hond als je alleen de bel luidt.

Een ongeconditioneerde stimulus is een stimulus die een bepaalde reactie oproept, die hoeft niet geconditioneerd aangeleerd te worden. Een geconditioneerde stimulus is een neutrale stimulus die zonder iets te leren nog geen reactie heeft. Als de geconditioneerde stimulus kort voor de ongeconditioneerde stimulus wordt aangeboden, treedt de reactie op een gegeven moment ook op na alleen het aanbieden van de geconditioneerde stimulus.

Naast klassiek conditioneren is er ook operant conditioneren, bedacht door Skinner. Skinner had een heel laboratorium vol met duiven om het conditioneren op te testen. Hij maakte gebruik van beloning en straf. Een beloning is iets waardoor het gedrag toeneemt, straf is iets waardoor het gedrag afneemt. Er is een verschil tussen positieve en negatieve beloning en straf. Positieve beloning is het aanbieden van iets positiefs, een negatieve beloning is het wegnemen van iets negatiefs. Een positieve straf is het aanbieden van iets negatiefs, en een negatieve straf is het wegnemen van iets positiefs. Positief staat dus voor iets aanbieden, negatief voor iets weghalen.

Aandacht

Er kan een onderverdeling worden gemaakt in verschillende soorten aandacht: executieve, selectieve en volgehouden aandacht.

Executieve aandacht:

• Er is een bewuste controle en verdeling van aandacht.

• Met name de dorsolaterale prefrontale cortex is van belang, als controlesysteem van het brein. Deze zit aan de buitenkant van de frontaalkwabben.

Selectieve aandacht:

• De aandacht wordt gericht op een specifiek object of op een specifieke locatie, of een deel daarvan.

• Met name de posterieure pariëtale cortex is van belang. Dit is vooral een beslissingsproces. Deze ligt bovenop je achterhoofd.

Volgehouden aandacht:

• De aandacht wordt langdurig ergens op gericht. Ook waakzaamheid valt hieronder.

• De amygdala (voor arousal), dorsolaterale prefrontale cortex (voor controle) en posterieure pariëtale cortex (voor selectie) spelen een rol.

Selectieve aandacht kan nog worden onderverdeeld in drie processen. Hierbij spreekt men ook wel van ‘the spotlight theory of attention’, omdat de processen vergeleken kunnen worden met de werking van een zaklamp of spotlight. De drie processen zijn:

1. Engagement: de aandacht ergens op richten, oftewel ‘selectie’.

2. Disengagement: de aandacht ergens vanaf richten, oftewel ‘losmaken’.

3. Shifting: de aandacht verplaatsen.

Waar iemand naar kijkt is vaak datgene waar iemand de aandacht op richt. Men spreekt dan van overt attention (‘openlijk’). Maar iemand kan ook ergens naar kijken zonder daar de aandacht op te richten. Men spreekt dan van covert attention (‘verborgen’).

Beschadiging van de posterieure pariëtale cortex leidt vaak tot neglect: een verstoring van de selectieve aandacht waardoor een persoon slechts nog de helft van de ruimte of van een object ziet. Dit gebeurt contralateraal, wat wil zeggen dat een beschadiging aan de linkerkant leidt tot neglect rechts en andersom. Neglect komt vaker voor bij beschadigingen aan de rechterkant dan bij beschadigingen aan de linkerkant.

Overt attention is belangrijk bij joint attention. Joint attention houdt in dat twee of meerdere personen tegelijkertijd naar hetzelfde punt of object kijken, gestuurd door de blikrichting van anderen en heeft twee functies:

1. Sociaal-communicatief. Mensen komen door de blikrichting van anderen te weten waar ze hun aandacht op moeten richten. Door ergens naar te kijken communiceren mensen met elkaar over wat belangrijk is.

2. Cognitief, met name woordenschat. Een kind volgt automatisch de blikrichting van anderen. De ouder benoemt vaak objecten waar het kind naar kijkt en gebruikt verbale signalen om de aandacht van het kind te sturen.

Motivatie en frontaalkwabben

Lateralisatie betekent dat de twee hersenhelften deels verschillende functies hebben. Bij lateralisatie van functies vinden processen vooral in één hersenhelft plaats. Bij functieverdeling zijn beide hersenhelften betrokken bij een taak, maar allebei op verschillende manieren of bij verschillende onderdelen. Activiteit in de hersenen wordt gemeten met behulp van een EEG (elektro-encefalografie). Het verschil in activiteit van de linker en rechter frontale cortex wordt frontale asymmetrie genoemd. Een EEG geeft de elektrische activiteit van hersengebieden weer door middel van golven. Er zijn vier verschillende snelheden golven, van snel naar langzaam:

• Bètagolven: de snelste golven. Deze ontstaan vooral door actief weefsel.

• Alfagolven: langzamer dan bètagolven, maar sneller dan thètagolven. Deze golven zijn te zien wanneer je wel wakker, maar niet actief bent. Er geldt: hoe meer alfa-activiteit er is, hoe minder actief het hersenweefsel is. Als de alfa-activiteit links in het brein groter is dan rechts, dan is de rechter frontale cortex actiever. Als de alfa-activiteit rechts in het brein groter is dan links, dan is de linker frontale cortex actiever.

• Thètagolven: langzamer dan alfagolven. Deze zijn te zien bij ontspanning, maar ook bij activatie van het geheugen en voorstellingsvermogen.

• Deltagolven: vooral langzame golven. Deze zijn te zien bij diepe slaap.

De linker en rechter frontale cortex spelen verschillende rollen bij emoties. Aanvankelijk dacht men dat de linker frontaalkwab betrokken was bij positieve emoties en de rechter frontaalkwab bij negatieve emoties. Bij onderzoek naar boosheid bleek echter dat er links een sterkere activiteit was als boosheid gepaard ging met agressie. Wanneer boosheid gepaard ging met terugtrekken, was er rechts juist sterkere activiteit. Bij frontale asymmetrie is de richting van de emotie dus belangrijker dan de kwaliteit van de emotie (de valentie). Approach-withdrawal motivatie is de neiging tot het zoeken van toenadering of tot terughoudendheid (fight or flight).

Het gebied van Broca

Het gebied van Broca ligt in de linker frontale cortex en is belangrijk voor de spraakmotoriek, woordvinding en het gebruik van grammatica. Patiënt Tan kon alleen nog maar tan zeggen. Deze man had een door syfilis veroorzaakte beschadiging in de linker frontale cortex.

Een beschadiging in het gebied van Broca leidt tot expressieve afasie. Dit houdt in dat de spraak verstoord is. Een persoon gaat langzaam en incorrect spreken, heeft moeite met het vinden van de juiste woorden en gebruikt losse woorden in plaats van grammaticaal correcte zinnen. Het taalbegrip is echter niet aangetast.

Het gebied van Wernicke

Het gebied van Wernicke ligt in de linker temporale cortex en is belangrijk voor taalbegrip. Een beschadiging in dit gebied leidt tot receptieve afasie. Dit houdt in dat het taalbegrip ernstig verstoord is. Een persoon kan nog vloeiend spreken en vormt grammaticaal goede zinnen doordat de motoriek nog intact is, maar wat hij/zij zegt is betekenisloos. Een patiënt begrijpt waarschijnlijk niet wat er gezegd wordt of geschreven is.

De fasciculus arcuatie is een zenuwbundel die de gebieden van Broca en Wernicke verbindt. Het vormt de verbinding tussen receptieve en productieve gebieden. Beschadiging van deze zenuwbundel leidt tot conductie-afasie. Hierbij zijn het taalbegrip en de taalproductie relatief in orde, maar is er een onvermogen tot nazeggen ontstaan.

Doordat het gebied van Wernicke direct verbonden is met de visuele cortex, maakt het ook het begrip van geschreven taal mogelijk. Schade aan de zenuwbundel die deze gebieden verbindt, leidt tot alexie (het verlies van leesvaardigheid).

College 6

College 6 (Responsiecollege) vervalt.

College 7

Cellen

Theodor Schwann kwam met de cell theory: cellen zijn de eenheden van een lichaam. Zoals de mens de kleinste eenheid is in een sociale samenleving, is een cel de kleinste functionele eenheid van het lichaam. Alle cellen in het lichaam bevatten genen, ook wel de genetische code genoemd. Ook bevatten alle cellen een hoop onderdelen waardoor ze eigenlijk op zichzelf zouden kunnen leven, maar je kunt een cel niet verder opdelen.

Een individuele zenuwcel is een neuron, de functionele eenheid van het zenuwstelsel. Deze maakt weer contact met andere neuronen, zoals besproken in deel A. In de rest van het lichaam werkt dat op dezelfde manier. Schwann ontdekte dat de alle cellen in een heel netwerk met elkaar samenwerken.

Eencellige organismen bestaan maar uit één cel en deze cellen zijn dan ook levensvatbaar. Eén cel van een mens buiten het lichaam overleeft het echter niet. Onze cellen liggen tegen elkaar aan en hebben uitwisseling met andere cellen nodig om te overleven. Een cel moet precies groot genoeg zijn dat alle onderdelen er in passen. Er zijn veel verschillende soorten cellen, met verschillende functies. Bijvoorbeeld levercellen, bloedcellen, kliercellen, cellen uit het immuunsysteem etc. Alle cellen hebben wel dezelfde onderdelen, waardoor ze een eenheid vormen.

Een cel verschilt van een neuron onder andere doordat een cel geen uitlopers heeft. De buitenkant van de cel heet het celmembraan, die alles bij elkaar houdt en voor bescherming zorgt. De binnenkant van de cel bestaat uit celplasma. Doordat het celmembraan een beetje vettig is blijft het waterige plasma goed binnen de cel. Het membraan bevat een aantal poriën waar stoffen door naar binnen en buiten kunnen. Elke cel heeft ook een celkern die het genetisch materiaal bevat. Deze code beslist niet in zijn eentje wat er gaat gebeuren, maar is meer een soort handleiding voor de cel. Het hangt af van de omgeving van de cel welk stuk van de code er afgelezen wordt. Elke cel bevat namelijk precies dezelfde code, maar ze hebben toch een andere functie.

Door een deel van de code af te lezen wordt bepaald welke eiwitten er worden aangemaakt. Een deel van die eiwitten komt uit ons voedsel, maar een deel maken we zelf. Een stuk van die code wordt overgeschreven en dat fungeert als ‘boodschappercode’ die dan naar een andere cel gaat.

Deze boodschapper gaat naar het endoplasmatisch reticulum (ER). In de ribosomen die op een deel van het ER liggen vind eiwitsynthese plaats, hier worden eiwitten gemaakt. Er is een verschil tussen ruw en glad ER. Op het ruwe ER zitten wel ribosomen, op het gladde ER niet. Vanaf het ruwe gaan de eiwitten naar het gladde ER. Daarna gaan ze niet direct de cel in, maar eerst nog langs het golgi lichaam. Hier vindt modificatie plaats om het eiwit perfect te maken voor het doel. Uit het golgi apparaat komen blaasjes vrij die ergens naar toe gaan. Om dit hele proces te doorlopen heeft de cel energie nodig, dit wordt geleverd door de mytochondria. Er gebeurt nog veel meer in een cel, maar op het tentamen kom je al een heel eind als je bovenstaande goed kent.

Eiwitproductie en modificatie

Endoplasmatisch reticulum komt van endo (binnen) plasmatisch (plasma) recticulum (netwerk). Op sheet vijf staat een eiwit dat gevormd is uit allerlei aminozuren. Op het moment dat het eiwit gemaakt is in de ribosomen is het een hele lange sliert van aminozuren die opgevouwen moeten worden, wat heel belangrijk is. Alleen als het op die manier gevouwen is heeft het zijn functie. Een aminozuur is een bouwsteen van een eiwit. Een mens heeft ongeveer 20 aminozuren waarvan eiwitten worden gemaakt. Acht hiervan komen uit het eten, de rest maakt het lichaam zelf. Een aminozuur bestaat uit verschillende moleculen en een restgroep, die bij elk aminozuur verschillend is. Een aantal aminozuren zijn hydrofoob, deze zijn waterafstotend. Deze moeten naar de binnenkant gevouwen worden omdat het anders botst met het waterige plasma. De hydrofiele (waterlievende) aminozuren komen aan de buitenkant. De vouwing van eiwitten worden vindt plaats in het gladde ER. Verkeerd gevouwen eiwitten moeten zo snel mogelijk afgebroken worden.

Er zijn een aantal verschillen tussen een prokaryotische en een eukaryotische cel. Wij hebben eukaryotische cellen met een celkern. Prokaryotische cellen zijn eencellige organismen en leven op zichzelf. Er is bewezen dat tijdens de evolutie prokaryotische cellen in eukaryotische cellen zijn gekomen, wat nu mytochondria zijn.

Genetische code

Genen bevinden zich op chromosomen. Per cel zijn de genen uitgetrokken wel twee meter lang. Een mens heeft 23 paar homologe chromosomen (gekleurd lichaam). De chromosomen zijn genummerd op grootte. Van elk nummer zijn er twee, één van je vader en één van je moeder. Dit heet diploid. Bij één chromosoom van elke soort heet het haploid. Het geslachtshormoon bestaat uit een x en een y. Twee keer x is een vrouw, een x en een y chromosoom betekent een man. Als een cel gaat delen moet ook het genetisch materiaal dupliceren. Dan ziet het chromosoom er uit als een X, daarna breekt het op het punt waar het nog aan elkaar vastzitten en wordt het verdeeld over de twee cellen. Als je een chromosoom helemaal uit zou trekken vindt je niet alleen de genetische code, maar ook een hoop eiwitten.

Homologe chromosomen

Homoloog betekent gelijkend, maar niet per se gelijk. Het y chromosoom is vrij klein, en er zit niet heel veel informatie op. Wel zorgt het er voor dat de geslachtsorganen van een man zich gaan ontwikkelen. Omdat er verder niet zo veel informatie op zit hebben mannen het x chromosoom nodig. Vaak is het zo dat één van de twee genen komt tot uitdrukking. Een allel is een bepaalde variant van een gen, bijvoorbeeld voor rode of voor witte bloemkleur.

De productie van geslachtscellen (gameten) gaat op dezelfde manier als bij gewone cellen, alleen komt er dan in een nieuwe cel slechts één van elk chromosomenpaar, een haploide cel. Een eicel en een zaadcel smelten dan samen tot één cel waar twee paar homologe chromosomen in zitten, dus weer dyploid.

Bij het maken van gameten kan het wel eens mis gaan, bijvoorbeeld dat er een cel met drie en een cel met slechts één chromosoom uitkomt. Als deze cel dan bevrucht raakt, heeft het kindje een chromosoom te veel of te weinig. Heel vaak vind er dan spontane abortus plaats, wat betekent dat het kindje niet levensvatbaar zou zijn geweest. In sommige gevallen is het wel levensvatbaar, bijvoorbeeld bij het downsyndroom. Dit wordt ook wel trisomie 21 genoemd, omdat er drie van het 21^e chromosoom zijn. De kans op een kindje met het syndroom van Down is groter naarmate de moeder ouder wordt, omdat het lichaam van de moeder dan ouder wordt en de kans op verkeerde celdeling groter is. Een ander voorbeeld is het syndroom van Turner, waarbij een kindje enkel een x syndroom heeft (geen extra x of y). Deze meisjes blijven vaak iets kleiner, lopen op ontwikkeling iets achter en zijn vaak onvruchtbaar door uitblijven van menstruatie.

DNA

DNA heet ook wel de dubbele helix, schroef of spiraal. Als je een chromosoom helemaal uittrekt zijn er een hoop eiwitten en komt het DNA tevoorschijn. De rand van de dubbele helix bestaat uit suiker en fosfaat delen en deze beschermt het genetisch materiaal. De twee basen, of codes, vormen verbindingen met elkaar waardoor de spiraalvorm ontstaat. Ze raken elkaar net niet aan. Er zijn vier basen, aangegeven met de letters A, T, C en G. A zal altijd een paar vormen met T, en C met G. De namen van de letters hoef je niet te kennen, je moet wel weten welke letters een basenpaar vormen. Een base in combinatie met de wand van het DNA heten nucleotiden. Het suiker van de rand heet ook wel deoxyribose. DNA staat voor Deoxyribo (suiker) nucleic (kern) acid (eiwit). Er is een suikermolecuul (op sheet 21/22 het vijfhoekige figuurtje) met daaraan een fosfaat deeltje (ronde bolletjes) en daaraan vast zit weer een base. Dat is een nucleotide. DNA replicatie is wanneer het genetisch materiaal van een cel zich gaat verdubbelen. Voor animaties kun je kijken op www.bioplek.org.

Transcriptie en translatie

DNA replicatie is nodig als een cel zich wil delen. Transcriptie is het overschrijven van een stuk van de genetische code. Dit wordt dan het boodschapper/messenger. RNA. Het wordt RNA genoemd omdat het beschermlaagje, de ruggengraat, van de genetische code een ander soort suiker is. Dit messenger RNA wordt vervolgens vertaald (translatie) tot een eiwit. Dit messenger RNA gaat de kern uit, naar de ribosomen waar er een eiwit van geproduceerd wordt.

Het DNA moet tijdelijk uit elkaar gaan, zodat een deel van de code kan worden overgeschreven. In het RNA wordt de T base vervangen door een U base. De andere basen blijven gelijk. Het RNA is hierdoor iets minder stabiel dan DNA, het kan sneller worden afgebroken. Drie basen (bijvoorbeeld CGG) coderen voor een aminozuur. De combinatie van aminozuren zorgen voor een eiwit. Een ribosoom bestaat uit een groot en een klein deel, waar het messenger RNA doorheen gaat zodat de ribosoom de code af kan lezen. Het nieuwe aminozuur plakt zich aan de aminozuren die al gecodeerd zijn. Zie voor een animatie deze website: http://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_genetica/transcriptie.html.

Niet alle genen worden afgelezen. Het is afhankelijk van de stoffen in het plasma of er een code wordt gebruikt of niet. Voor het gen ligt een promotor regio. Deze regio codeert niet zelf voor het gen, maar wel voor allerlei andere transcriptiefactoren. Deze gaan zich binden aan het gen zodat dat gen afgeschreven kan worden. Verschillende stoffen moeten zich buiten de cel in die regio bevinden voordat er iets geactiveerd kan worden. Er is ook nog een regio boven het gen, bovenstrooms, waar het gen afgeschreven gaat worden. Dit zijn de controle regio’s.

DNA packing

Het is dus belangrijk welke stoffen er aanwezig zijn in de cel, maar ook dat het gen beschikbaar en goed bereikbaar is. Een heleboel stukken DNA die de cel niet wil bereiken, worden goed ingepakt (DNA packing). Chromatine is een combinatie van DNA en eiwitten, voornamelijk histonen. Dit zijn eiwitten waar het DNA omheen geclusterd is. Het DNA in de cel is ongeveer twee meter lang. Dit moet in een heel klein celletje gepropt worden, vandaar dat het DNA heel stevig ingepakt wordt, ook voor versteviging en bescherming van het DNA. Tegelijkertijd controleert het ook de genexpressie. Hoe moeilijker het gen bereikbaar is, hoe lastiger het voor stoffen wordt om dat stuk DNA aan te zetten.

Er zijn nog twee chemische modificaties in het DNA aanwezig die ervoor zorgen dat het DNA ofwel moeilijker ofwel makkelijker bereikbaar is voor andere stoffen, namelijk methylatie en assitilatie. Op de cytosine basen kunnen methylgroepen gaan zitten, een chemische structuur. Als dat gebeurt, wordt dat stuk DNA inactief en kunnen andere stoffen er niet goed meer bij. Bij acetylatie hechten acetylgroepen zich aan de histonen. Deze stoffen zorgen ervoor dat het DNA meer vrij komt te liggen en makkelijker overgeschreven kan worden om eiwitten van te maken. Epigenetica gaat niet puur om de code van het DNA maar alle factoren om het DNA heen. Deze processen vinden plaats op het DNA en beïnvloeden ook sterk of het beschikbaar is of niet, maar ze vormen niet de code. De meeste omgevingsfactoren hebben een invloed op genexpressie, welke delen van een gen tot expressie komen. Dit hoeft niet te betekenen dat het DNA van een persoon verandert.

Variaties in de genetische code

In ons lichaam zitten ongeveer drie miljard basenparen, waarvan mensen ongeveer 0.1 procent van elkaar verschillen. Dus drie miljoen basenparen verschillen tussen mensen die geen familie van elkaar zijn. De schatting is dat de mens voor 96-98 procent genetisch overeenkomt met mensapen. Wanneer één basenpaar verschilt van hoe die was noemt men dat een SNP: single (een) nucleotide (base) polymorphism (anders is). Meestal zijn deze SNP’s onschuldig en hebben ze geen grote effecten, maar soms wordt het geassocieerd met hoe gevoelig iemand is voor een bepaalde ziekte.

Soms zijn er grotere stukken verschillend. Bij deletie mist er een stuk van het chromosoom, bij duplicatie is een bepaald stuk van een chromosoom verdubbeld en bij inversie zit een bepaald stuk omgedraaid.

CNVs zijn copy number variations. Dit is wanneer er meer dan 1000 basenparen verschillen. Als dit gebeurd kan het zo zijn dat het de genexpressie beïnvloedt. Nog grotere CNVs staan in verband met stoornissen, bijvoorbeeld mentale achterstanden, schizofrenie en autisme. Er kan worden gevarieerd met genen, maar als dat te veel gebeurd kunnen bepaalde processen niet meer goed lopen. Deze verschillen komen vrij veel voor, en dat is in principe ook helemaal niet erg.

Voorbeeld oxytocine receptor

De code voor oxytocine receptor is uitgeschreven op sheet 39. Deze code zit op een klein stukje van een chromosoom. Deze code wordt afgeschreven en er vindt translatie plaats tot messenger RNA op het moment dat het lichaam vindt dat er meer oxytocine receptor moet komen. Het mRNA gaat naar de ribosomen toe die daar het juiste eiwit maken. Op sheet 40 staat schematisch afgebeeld hoe het eiwit van oxytocine receptor is opgebouwd uit heel veel verschillende aminozuren. De lijnen op deze afbeelding weergeven de celwand van de cel. Een deel van het eiwit zit in de celwand, een deel daarbuiten en een deel zit binnen in de cel. Hierdoor wordt je gevoeliger voor oxytocine.

Vasopressine in de prairie woelmuis

Er is ontdekt dat de monogame woelmuis had meer vasopressine receptor in bepaalde limbische gebieden dan de niet monogame woelmuis. Als ze ditzelfde proces kunstmatig toepasten bij de niet-monogame woelmuis werd deze ook monogaam. De regio’s die belangrijk zijn voor het afschrijven van het gen waren bij de monogame woelmuis veel langer dan bij de polygame woelmuis. Dit is een van de weinige ontdekkingen dat aantoont dat een verschil in de genen zo een groot verschil in gedrag kan laten zien.

Op de laatste sheet is een afbeelding te zien waarbij duidelijk wordt dat een groter stuk van een bepaald gen (microsattelite DNA) invloed heeft op het sociaal gedrag van een soort. Bij de prairy woelmuis, bonobo aapjes en de mens zijn deze stukken gen heel lang, dit zijn dan ook allemaal monogame, vredelievende soorten. De bonobo aapjes hebben een hele ingewikkelde sociale structuur.

De meadow (polygame) woelmuis heeft maar een heel klein stukje van dit gen, en is dan ook niet monogaam. De chimpansees hebben dit stukje DNA helemaal niet, dit is ook een vrij agressieve aapsoort.

College 8

Megan Gunnar

Megan Gunnar heeft een artikel geschreven dat heel mooi aansluit bij het boek van Sapolsky. Het eerste deel van dat artikel sluit goed aan bij college twee en drie van deel b, dat zal gaan over algemene stress. Het tweede deel past bij de laatste twee colleges, waar dieper over verschillende soorten stress zal worden gesproken. De titel van het boek van Sapolsky komt doordat zebra’s stress krijgen omdat ze moeten vluchten voor hun leven omdat leeuwen hen opjagen. Leeuwen krijgen juist stress door honger. Het stressrespons is ontstaan uit overlevingsangst.

Stress

Stress wordt veroorzaakt door stressoren. ‘Stress’ komt uit het Engels en is vergelijkbaar met een soort spanning. Stressoren zijn alle stimuli, echt of imaginair, die de integriteit van een organisme bedreigt of een respons opzoekt. De stressoren zijn veranderd in de loop der tijd, maar de stressrespons is gelijk gebleven. Er zijn verschillende soorten stress. Acute fysieke stress ontstaat bijvoorbeeld wanneer je in je hand snijdt. Chronische fysieke stress kan chronische pijn of chronische honger of dorst zijn in derde wereld landen. Psychologische sociale stress wordt veroorzaakt door files, tentamens, treinen enz.

Ontwikkeling van het stress concept

In 1878 ontdekte Claude Bernard dat er stabiliteit zit in het interne milieu. Walter Cannon noemde dat in 1929 homeostase, dit is het behoud van het interne milieu binnen fysiologische grenzen. Ook kwam hij met het fight or flight respons en de rol van adrenaline. In 1950 ontdekte Hans Selye door middel van rattenonderzoek de rol van stress en cortisol, en vond hij dat alle stressoren dezelfde respons oproepen. Dit wordt ook wel het algemene proces genoemd. John Mason vond in 1968 dat de beleving van een stressor afhankelijk is van de omgeving. Jay Weiss sloot daarop aan met manieren om met stress om te kunnen gaan. Sterling en Eyer en Bruce McEwen ontdekten de allostase (de optimale staat anders kan zijn per situatie) en de allostatic load. De allostatic load (de kosten voor het lichaam van de allostase) kost energie. Als je bloeddruk steeds verhoogt, kan dit negatieve gevolgen hebben voor je lichaam. Allostatic overload is wanneer de kosten (energie) te hoog worden voor het lichaam om in allostase te blijven.

Een stress respons is een fysiologische en gedragsverandering gericht op het behoud van/terugkeer naar homeostase. Een stressor roept altijd dezelfde stressrespons op, maar dit kan wel verschillen door de mate van de stressor. Stress is goed voor aanpassing aan omgeving en gezondheid, maar langdurige stress kan voor ziektes zorgen. Als het goed is, is de allostase tijdelijk en helpt het alleen maar om optimaal te kunnen presteren op dat moment.

Stress-systemen

Het sympathisch zenuwstelsel zorgt voor de aanmaak van adrenaline. Dit werkt snel en is daarom cruciaal voor de fight-or-flight respons. De HPA-as zorgt voor de aanmaak van onder andere cortisol. Deze reactie is langzamer dan die van het sympathisch zenuwstelsel. Beide hormonen worden geproduceerd in de bijnieren (adrenals). Dit zijn klieren die op de nieren liggen. Cortisol zorgt na de adrenaline voor vrijmaken van energie.

Sympathisch zenuwstelsel

Het perifere zenuwstelsel bestuurt alle spieren, organen en ledematen. Bovendien verbindt het alle organen en weefsels met het centrale zenuwstelsel. Tussen het perifere en centrale zenuwstelsel vindt communicatie plaats in twee richtingen. Het perifere zenuwstelsel bestaat uit het autonome (onwillekeurige) en somatische (willekeurige) zenuwstelsel. Het autonome zenuwstelsel is belangrijk voor de stressrespons, deze wordt namelijk niet bewust opgeroepen. Het autonome zenuwstelsel wordt ook wel het vegetatieve zenuwstelsel genoemd. Dit zenuwstelsel kan weer worden gesplitst in het sympathisch en parasympathisch zenuwstelsel. Ieder orgaan wordt door beide delen bestuurd, maar ze hebben tegengestelde effecten. Het parasympathische zenuwstelsel heeft één punt waarvandaan de organen aangestuurd worden, de zogenaamde ‘vegal nerve’. In het sympathische zenuwstelsel komt adrenaline vrij, dat zorgt voor activatie van het lichaam. Het parasympathische zenuwstelsel zorgt voor herstel. De sympaticus gaat alleen naar de bijnieren voor adrenaline, de parasympaticus komt daar niet. Langdurige stress kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat de menstruatie wordt uitgesteld.

Na een stressor komt het lichaam door het sympathische zenuwstelsel in staat van paraatheid. De hartslag gaat omhoog, de bloedvaten verwijden, de ademhaling versnelt en de spijsvertering wordt geremd. Zo kan de energie uit het bloed snel daar de spieren als dat nodig is voor een fight or flight actie. Noradrenaline fungeert in deze staat als neurotransmitter. Adrenaline wordt afgegeven in het bloed door het bijniermerg (adrenal medulla). In het Amerikaans wordt (nor)adrenaline ook wel (nor)epinephrine genoemd.

De neurotransmitter die wordt gebruikt door het parasympathische zenuwstelsel is Ach. Dit zenuwstelsel zorgt voor herstel van de energiehuishouding, vertering en groei. Excessieve activatie van de vagal nerve vindt plaats tijdens emotionele stress, vermoeidheid of warmte als overcompensatie van een sterk sympathisch zenuwstelsel. Als dit gebeurd wordt het hartritme verlaagd en vindt vasodilatatie (verwijderen van bloedvaten om bloeddruk te verlagen) plaats waardoor niet genoeg zuurstof in het brein komt en iemand flauw valt. Bij dieren kan dit een defensiemechanisme zijn, bijvoorbeeld de playing possum (voor dood spelen).

Gevaar

Als gevaar ver weg is worden andere systemen geactiveerd dan dat gevaar zeer dichtbij is. Bij angst voor gevaar ver weg worden de prefrontale cortex en laterale amygdala geactiveerd. Er wordt dan geprobeerd het gevaar te ontwijken. Wanneer de paniek toeslaat en het gevaarte dichtbij is komen de centrale amygdala en de ‘periaqueductal gray’ in actie. Er wordt dan geprobeerd om zichzelf te verdedigen.

HPA (hypthalamus-pituitary-adrenal) of HHB (hypothalamus-hypofyse-bijnieren) as

De bijnieren liggen op de nieren. Ze bestaan uit het merg (de binnenzijde) en de schors (buitenzijde). Het merg zorgt voor aanmaak van adrenaline. De HPA-as begint bij de hypothalamus. De hypothalamus geeft een releasing factor (CRH) af. Dit wordt via een klein bloedvat naar de anterior pituitary (voorste hypofysekwab) gebracht. Dan gaat het hormoon ACTH naar de bijnierschors en deze geeft dan cortisol af. Cortisol is een onderdeel van een groep hormonen, de glucocorticoiden. Deze zijn belangrijk voor de glucosehuishouding.

Adrenal cortex

De adrenal cortex is de bijnierschors en produceert twee typen hormonen, namelijk de glucocorticoiden en mineralcorticoiden. Aldosteron is een voorbeeld van een mineralcorticoid. Deze is belangrijk voor het vasthouden van natrium in de nieren en daardoor ook voor het vasthouden van water. Uiteindelijk zorgt dit hormoon voor een toename van bloedvolume en bloeddruk. Alles wat eindigt op –oiden zijn steroid hormonen en kunnen makkelijk een cel in komen. Dit kan effect hebben op de genexpressie.

Er zijn twee typen receptoren voor adrenal cortex hormonen, namelijk de mineralcorticoid receptor (MR) en glucocorticoid receptor (GR). De MR zorgt in het perifere zenuwstelsel voor de zout- en waterbalans door binding van aldosteron en wordt in de hersenen geactiveerd door cortisol. MR zit in de hersenen vooral in de limbische structuren en in de prefrontale cortex. Hier is deze receptor vaak bezet door cortisol, dit controleert de HPA tonus, deze staat altijd stand-by. De GR wordt perifeer en centraal geactiveerd door cortisol. De GR zit in het centrale zenuwstelsel wijd verspreid, het wordt geactiveerd bij stress.

Glucocorticoiden binden zich ook aan MR. Het heeft dan dezelfde affiniteit als aldosteron (mineralcorticoid). Een enzym voorkomt overstimulatie van de MR doordat cortisol in de aldosteron target tissue zit, aldosteron wordt hierdoor niet teveel tegengehouden. Dropjes, vooral het zoethout in drop, werken de inactieve versie van cortisol (cortison) tegen waardoor de bloeddruk toeneemt. Mensen met een hoge bloeddruk worden geadviseerd niet te veel drop te eten.

Glucocorticoid respons op een stressor

Cortisol wordt na adrenaline geactiveerd. Deze komt iets later op gang, en blijft langer in het lichaam. De piek van de glucocorticoid is rond dertig minuten na de stressor en blijft tot ongeveer drie uur in het lichaam. Cortisol maakt energie vrij en zorgt dat dit in de spieren terecht komt. Tevens slaat het energie op voor het geval er later nog meer energie nodig is, want ook na de stressor is er energie nodig om ervoor te zorgen dat iemand niet dood neervalt. Tevens zorgt cortisol ervoor dat het immuunsysteem geremd wordt, het geheugen voor deze stressor opgeslagen wordt zodat het lichaam beter voorbereid is op de volgende keer dat deze stressor voorkomt, botvorming afneemt en de algehele groei en reproductie geremd wordt. Door alles op een laag pitje te zetten blijft er genoeg energie over is voor de stressrespons.

Op sheet 35 is een afbeelding te zien (rechts) zoals de HPA-as op het tentamen gevraagd kan worden. De afgifte van cortisol zorgt voor inhibitie van de hypothalamus. Cortisol werkt op de hippocampus. Als de hippocampus denkt dat er genoeg cortisol is, wordt de afgifte van CRH geremd. Dit kan ook direct via de hypothalamus. Cortisol remt de hypofyse af en hierdoor wordt de afgifte van ACTH geremd. De cortisolafgifte wordt dus geremd. Cortisol zorgt er dus ook voor dat de stressreactie niet teveel doorschiet.

De amygdala zorgt voor activatie van de hypothalamus. De hypothalamus zorgt voor stimulatie van de CRH. De hippocampus zorgt voor de inhibitie. Dit is belangrijk voor de feedback.

Hippocampus

De hippocampus is ook wel het zeepaardje van het brein door de vouwing van de cortex. Hippo- komt uit het Latijn en betekent paard. Hippocampus en hypothalamus (onder de thalamus) moeten niet door elkaar gehaald worden.

De hippocampus is onderdeel van het limbische systeem. Het is belangrijk voor het ruimtelijk geheugen en voor het opslaan van nieuwe herinneringen na stress. Er zijn in de hippocampus veel receptoren voor stress hormonen. Bij bijvoorbeeld de ziekte van alzheimer, wat te maken heeft met het geheugen, is de hippocampus ook aangetast.

Amygdala

De amygdala, ook wel amandelkern) is ook een deel van het limbisch systeem. Deze is betrokken bij aandacht, leren en emoties. Hoe emotioneler de informatie, hoe meer activatie van de amygdala en hoe beter de informatie onthouden wordt. De amygdala beïnvloedt het perifere zenuwstelsel via de hersenstam. Het is belangrijk als alarmfunctie en voor mediatie tijdens een fight/flight respons. 

College 9

Stressrespons

De sympathische activatie maakt adrenaline vrij dat er voor zorgt dat er na de stressor energie wordt vrijgemaakt om direct te kunnen reageren. Het sympathische zenuwstelsel gaat over de interne processen in het lichaam. Het tegenovergestelde daarvan, het parasympathische zenuwstelsel zorgt voor rest and digest.

Na de sympathische activatie komt de HPA-as (hypothalamus, hypofyse, bijnieren) in actie met de aanmaak van cortisol. Cortisol is een glucocorticoid. Cortisol zorgt ervoor dat bij grotere stress meer energie wordt vrijgemaakt, dat andere processen op een laag pitje worden gezet en dat de activatie van het immuunsysteem en geheugen omhoog gaat.

Buiten bepaalde eiwitten die je binnen moet krijgen voor de werking van je lichaam, zijn ook een aantal vetten en koolhydraten belangrijk. De celwand is vettig, vetten helpen met de opbouw daarvan. Koolhydraten en andere vetten zijn belangrijk voor energie. Deze worden opgeslagen en bewaard voor stressvolle situaties.

Bloedsuikerspiegel

Het suikergehalte in je bloed moet binnen strakke grenzen blijven. Adrenaline laat opgeslagen glucose vrijkomen, cortisol zorgt ervoor dat indien nodig extra glucose gevormd wordt. De alvleesklier (pancreas) maakt twee hormonen aan, namelijk insuline en glucagon. Insuline breekt suiker, glucose, in het bloed af en slaat het op. Glucagon zorgt voor het vrijmaken van opgeslagen glucose. Als glucose opgeslagen ligt heet het glycogeen. Insuline en glucagon zijn hormonen en worden dus afgegeven aan het bloed.

Op het moment dat het sympathische zenuwstelsel geactiveerd wordt, komt er een rem op het parasympatische deel. Het parasympathische zenuwstelsel zorgt voor de productie van insuline, dus ook dit wordt dan geremd. Met minder aanmaak van insuline blijft meer energie in het bloed én door adrenaline wordt meer glucose vrijgemaakt waardoor nog meer energie vrijkomt.

Bij activatie van de HPA-as komt cortisol vrij. Dit stimuleert de afbraak van eiwitten en vetten waardoor er bouwstoffen beschikbaar zijn voor de aanmaak van nieuw glucose. Dit kost wel veel energie, dus een deel van de nieuwe energie is al gebruikt om het te maken. Tevens remt cortisol de werking van insuline.

Diabetes mellitus

Diabetes wordt gekenmerkt door een te hoge bloedsuikerspiegel. De belangrijkste symptomen zijn glucosurie (glucose verlaat met urine het lichaam), dit zorgt voor zoete urine, polyurie (veel urineren) en polydipsie (toegenomen dorst).

Diabetes type 1

Diabetes type 1 is een auto-immuunziekte, waarbij de betacellen in de eilandjes van Langerhans (die insuline produceren) worden afgebroken. Hierdoor is er geen productie van insuline en moet de patiënt zichzelf insuline toedienen.

Diabetes type 2

Bij diabetes type 2 zijn de cellen in het lichaam niet of minder gevoelig voor insuline. Hierdoor ontstaat er een verhoogde bloedsuikerspiegel. Er is nog wel insuline secretie en glucoseopname. Het kan worden veroorzaakt door obesitas en kan worden omgekeerd door gewichtsverlies.

Glucose moet binnen de fysiologische grenzen blijven, als dat niet lukt kan er hypoglycemie (een te lage bloedsuikerspiegel) en hyperglycemie (een te hoge bloedsuikerspiegel) ontstaan. Bij een hypo voelt een persoon zich moe en duizelig, heeft een wisselend humeur, heeft honger en zweet erg, doordat deze geen energie heeft. Bij een hyper heeft iemand veel dorst en moet veel plassen om het stroperige bloed te compenseren. Ook is iemand moe en slaperig, net zoals een after dinner dip doordat er veel energie in het bloed zit.

Bij stress zijn cellen minder gevoelig voor insuline (insulin resistance). Diabetes patiënten weten normaal hoe veel insuline ze moeten spuiten, maar op het moment dat de cellen de insuline niet opnemen weten ze dat niet meer.

Het immuunsysteem

Bij een ontsteking of letsel komt het immuunsysteem in actie. Eerst zorgt het aspecifieke systeem voor een ontstekingsreactie, waarna het specifieke immuunsysteem het gevaar herkent en de elementen direct kan opruimen. De cellen van het aspecifieke immuunsysteem gaan als eerste naar de huid, waar het opzwelt, dikker wordt en vaatverwijding plaatsvindt zodat contact met het bloed makkelijker zal verlopen. Bovendien wordt het specifieke systeem ingeschakeld. Op sheet 15 is schematisch afgebeeld hoe dit proces verloopt. Een cel wordt besmet met een virus. Deze cel laat dit duidelijk zien aan andere cellen. Er komen cellen die de besmette cel afbreken en cellen die het virus ‘onthouden’ en zo de volgende keer snel antistoffen aan kunnen maken. Bij een vaccinatie wordt een klein beetje geïnfecteerde cellen ingespoten zodat het aspecifieke immuunsysteem alvast antistoffen aan kan maken voor het geval iemand ziek wordt en er veel antistoffen nodig zijn.

Tijdens de eerste fase van de stressrespons wordt het immuunsysteem gestimuleerd, daarna neemt dit weer af. Er moet voorkomen worden dat het immuunsysteem te hard gaat werken. Glucocorticoïden (cortisol) remmen componenten van het immuunsysteem. Bij te veel cortisol breekt het immuunsysteem af, maar bij te weinig cortisol werkt het immuunsysteem te hard en ontstaat er veel ontsteking en verhoogt de kans op een auto-immuunziekte. Dit betekent dat het lichaam zichzelf herkent als vreemd, en ‘goede’ cellen worden afgebroken. Dit is bijvoorbeeld het geval bij rheuma of diabetes type 1. Om dit te behandelen kan cortisol worden toegebracht om het immuunsysteem af te remmen.

Te veel cortisol betekent niet per se dat de piek heel hoog is, maar wel dat er te lang te veel cortisol in het lichaam blijft hangen. Bij te weinig cortisol is de piek wel lager en is het sneller weer uit het lichaam.

Regulatie door feedback

Cortisol wordt afgegeven door de HPA-as. De hypothalamus geeft een stofje af aan de hypofyse, en deze communiceert door naar de bijnieren dat er cortisol geproduceerd moet worden. Feedback gebeurt vanuit de bijnieren eerst met de hypofyse, en vervolgens met de hypothalamus. Deze structuren kunnen aangeven wanneer er voldoende geproduceerd is en de productie kan stoppen. Feedback vindt dus plaats op verschillende niveaus. Bij mensen met een depressie wordt er minder cortisol teruggekoppeld. Mensen met een post traumatische stressstoornis hebben juist een grote terugkoppeling van cortisol waardoor er te weinig geproduceerd wordt en zij niet kunnen omgaan met een stressvolle situatie.

Ontregeling van feedback leidt tot een abnormaal hoog of laag niveau van corticosteroïden, met vaak versterkende gevolgen.

Syndroom van Cushing

Het syndroom van Cushing wordt gekenmerkt door een verhoging van cortisol in het bloed. Bij primaire hypercortisolemie is er een cortisol producerende tumor. Het produceren van cortisol staat bij dit syndroom niet meer onder controle van ACTH. Bij een syndroom is de precies oorzaak niet bekend, bij een ziekte wel. Bij secundaire hypercortisolemie is er een ACTH producerende tumor (Cushing’s disease). Deze tumor reageert niet op negatieve feedback. Hoewel de hoeveelheid cortisol stijgt, blijft de hoeveelheid ACTH ook stijgen. De symptomen van dit syndroom zijn (centrale) gewichtstoename, steroïd diabetes, hoge bloeddruk, huidproblemen, spierzwakte, verlies van stevigheid in de botten, slaapproblemen, depressie en amenorrhoea (niet menstrueren).

Ziekte van Addison

Bij deze ziekte is er een tekort aan aldosteron en cortisol. In een stressvolle situatie kan iemand met deze ziekte uitdrogen en een lage bloeddruk krijgen en hierdoor in shock raken. In erge gevallen kan iemand buiten bewustzijn aken en zelfs sterven ten gevolge van een laag glucosegehalte door een tekort aan cortisol.

Shy Drager Syndroom

Mensen met dit syndroom hebben een instabiele bloeddruk door te weinig adrenaline. Hierdoor zijn ze duizelig bij het opstaan en vallen ze vaak flauw. De interne huishouding raakt in de war. Andere symptomen zijn droge mond en huid, incontinentie en impotentie, slecht gezichtsvermogen en overlijden na 7-10 jaar.

Het meten van stress

De sympathische activiteit kan gemeten worden door de huidgeleidingsrespons en met een hartslagmeting. De HPA-as activiteit kan worden onderzocht in het bloed en speeksel of in het haar.

De galvanic skin response maakt gebruik van het zweten tijdens een stressvolle situatie. Op twee punten in de hand zitten sensoren die meten of een impuls sneller van punt a naar punt b gaat dan normaal. Deze test werkt volgens hetzelfde idee als een leugendetector.

Meten van sympathische en parasympathische activatie

Er zijn twee testen voor hartslagmeting. Op een schematische afbeelding bevat blauw altijd zuurstofarm en rood altijd zuurstofrijk bloed. De linkerboezem en –kamer zorgen voor de lichaamscirculatie, de rechterboezem en –kamer zorgen voor de longcirculatie.

De testen meten de sympatische en parasympathische activiteit. De elektrocardiogram (ECG) meet de elektrische signalen van de hartslag. De impendantiecardiogram (ICG) meet de weerstand in de bloedvaten, met name de aorta op het moment dat de ventrikels in het hart contraheren. De eerste ECG was een grote machine, uitgevonden door Willem van Einthoven die daar rond 1920 een Nobelprijs voor kreeg.

Een hartslag bestaat uit verschillende fasen. Op sheet 35 staat hier een voorbeeld van. De eerste piek toont aan wanneer de boezems samenknijpen. De grote piek die daarop volgt laat het samenknijpen van de ventrikels zien. De laatste kleine piek wordt gemaakt wanneer het hard weer teruggaat naar normaal, een soort naschok.

De sympathische activiteit die gemeten wordt door het samenknijpen van het hart is dus de tijd tussen de eerste en de laatste piek. De pre-ejection period is de periode dat het impuls wordt afgegeven maar nog niet het hart uit is.

Aan de hand van de ECG kan je de hartslag bepalen, namelijk met het aantal R pieken per minuut (die staan voor het aantal keer dat het hart samenknijpt). De tijd tussen de hartslagen heet respiratory sinus arrhytmia (RSA). De Interbeat Interval (IBI) is de tijd tussen twee hartslagen. Deze verschilt vaak (hartritmevariabiliteit). Hoe groter dit verschil is hoe beter. Als het verschil tussen je hartslagen groter is kan je je makkelijker aanpassen (als je hart makkelijker van een langzame naar een snellere hartslag kan gaan). Bij stress wordt het parasympathische zenuwstelsel onderdrukt waardoor er geen langzamere hartslag is bij het uitademen en de IBI kleiner wordt.

Meten van HPA-as activiteit

Het lichaam zet processen nooit helemaal uit, deze staan dan stand-by. Bij het opstaan wordt cortisol aangemaakt, dit heet het cortisol awakenings response (CAR). Mensen met depressie hebben een ontregelde feedback van cortisol en hebben daardoor een veel afgeplattere respons.

Trier Social Stress Test

Bij de Trier social stress test (TSST) werd de stress reactiviteit gemeten. Tijdens een experiment wordt matige tot flinke stress opgewekt door simulatie van een vervelend sollicitatiegesprek, en daarna een cognitieve taak. Een proefpersoon heeft tien minuten de tijd om het sollicitatiegesprek voor te bereiden. Wanneer er een bevriend persoon bij de proefpersoon aanwezig is tijdens het voorbereiden verminderd dit de stress. Bij toediening van oxytocine wordt dit effect nog verder versterkt.

Het meten van cortisol in het haar is een zeer grove maat, maar handig om bij kinderen toe te passen. Het is voor hen namelijk lastig om de andere testmaten uit te laten voeren. Bij deze meting wordt een stuk haar afgeknipt en dan over een langere tijd vanaf de haargrens gekeken hoeveel cortisol er was en dus wanneer er stressvolle momenten zijn geweest.

College 10

Glucocorticoïden

Cortisol werkt alleen bij binding aan de MR en GR receptoren. Zonder binding heeft het geen effect. De belangrijkste glucocorticoid bij de mens is cortisol, bij dieren is dat corticosteron.

Bij een stressrespons is er eerst sympathische activatie waarbij adrenaline vrijkomt. Vervolgens wordt de HPA-as geactiveerd die cortisol afscheidt. De cortisol komt niet pas vrij als de adrenaline volledig is afgebroken, voor enige tijd overlappen beide stofjes. De cortisolpiek is wel pas als de adrenaline is uitgewerkt. Tot de piek heeft cortisol dezelfde werking als adrenaline. Na de piek heeft het door middel van terugkoppeling een remmende werking.

Steroïdhormonen

Er is geen vrije doorgang tussen bloedvaten in de hersenen en het hersenvocht. Hierdoor kunnen bacteriën en grote, wateroplosbare stoffen de hersenen niet in. Steroïden zijn kleine vetoplosbare moleculen die makkelijk de bloedhersenbarrière overgaan. De celwand is vrij vettig, dus vetoplosbare stoffen bewegen zich makkelijker door deze celwand heen. Deze moleculen werken niet alleen perifeer, maar ook centraal.

De bloedvaten die richting de hersenen gaan bestaan uit drie lagen. Om de bloedbaan heen liggen strakke cellen. Deze worden omgeven door een basale laag. Weer daaromheen zijn astrocyten, neuronen waarvan de uitlopers deze bloedcellen beschermen.

Steroïdhormonen binden aan steroïdreceptoren, dit vormt dan een actief vlak. Glucocorticoïden binden aan GR (glucocorticoïdreceptor) en MR (mineralcorticoïdreceptor). Deze steroïdreceptoren zijn transcriptiefactoren, wat betekent dat zij genexpressie beïnvloeden door binding aan het DNA. Hierbij wordt gebruik gemaakt van mRNA (messenger RNA). Dit wordt afgeschreven van het DNA en naar de ribosomen gestuurd, waar een eiwit wordt gemaakt van verschillende aminozuren.

Via regulatie van genexpressie hebben steroïdhormonen effecten op de (embryonale) ontwikkeling, homeostase en metabolisme. Het glucocorticoïd resposive element (GRE) is het stukje DNA dat makkelijk beschikbaar ligt in de cel.

Bij binding aan een receptor vindt er wel of geen transcriptie plaats. Bij transactivatie zorgt het hormoon ervoor dat herstel na stress bevordert wordt. Met transrepressie wordt het beteugelen na een primaire stressreactie bedoeld. De afbeelding op deze sheet is schematisch, in een cel zijn namelijk nooit twee celkernen.

Cortisol

Cortisol wordt later geactiveerd, maar heeft dan al direct een aantal effecten. Deze snelle effecten vinden plaats via non-genomische receptoren. Dit werkt niet via genexpressie, maar via receptoren die in de buurt van het gen zijn en wel beschikbaar zijn. Er worden dan andere cellen klaargemaakt voor actie, ofwel de prikkelbaarheid wordt gestimuleerd. Ook kan de ernst van de situatie worden ingeschat. Cortisol bindt het liefst aan MR.

MR en GR hebben een tegengestelde werking in een stress respons.

Leren van je ervaringen

Het effect van stress op het geheugen volgt de inverted u-shape (omgekeerde u vorm). Veel processen volgen deze curve, vooral stress-gerelateerde cues. Te weinig maar ook te veel cortisol zorgen er niet voor dat de stressor beter onthouden wordt. Glucocorticoïden werken vooral in de limbische structuren. De receptoren zitten met name op de hippocampus, amygdala en frontale lobben.

HPA-as: a system with a rhythm

De HPA-as staat niet stil op het moment dat er geen stressor is. Het volgt een circadiaans ritme (per 24 uur). Aan het begin van de dag is er een piek, bij het opstaan. Wanneer het coritsolniveau van zichzelf heel laag is, zal iemand moeilijker snel kunnen reageren. Er zijn veel processen die dit ritme volgen. In de hypothalamus zit een soort klok die het ritme bijhoudt, de SCN.

De HPA-as volgt ook het ultradiaan ritme (dagritme). Dit zijn pulsen binnen het circadiaans ritme. De pulsamplitude, de grootte van de pulsen) is flexibel. Deze zijn iets groter bij het opstaan, als de dagelijkse activiteiten beginnen. Als er te grote veranderingen zijn binnen deze ritmes toont dat aan dat de HPA-as slecht functioneert.

Buiten deze twee ritmes reageert de HPA-as ook nog op een stressor. De mate van de respons is afhankelijk van de fase van het ritme waarin het niveau zich bevindt.

Invloed van de vroege omgeving

Ook invloeden in de baarmoeder kunnen al effect hebben op het ongeboren kind. Voorbeelden van stressvolle ervaringen in de kinderjaren zijn ondervoeding, emotionele verwaarlozing, mishandeling en verlies van een ouder. Deze stressvolle ervaringen zijn risicofactoren voor bijvoorbeeld metabool syndroom (hart- en vaatziektes, diabetes), depressie, angststoornissen, PTSD, obesitas e.d. in het latere leven. Het is niet zo dat het een één op één oorzaak gevolg relatie is. De stressvolle ervaringen vergroten wel de kans dat iemand één van deze ziektes krijgt. Foetussen tijdens de hongerwinter kregen weinig te eten. Toen zij na de bevrijding geboren werden en veel te eten hadden, dacht het lichaam dat schaarse momenten weer zouden komen en zo veel mogelijk eten op moest slaan. Vandaar dat veel mensen van die leeftijd last hebben van overgewicht, zonder een abnormaal eetpatroon te hebben.

Tijdens ontwikkeling vindt aanpassing plaats aan de leefomstandigheden, sociale signalen en interacties. Vroege ervaringen vormen de neurobiologische systemen die betrokken zijn bij de stressrespons. In kritieke of sensitieve perioden hebben ervaringen een programmerend of langdurig effect.

Glucocorticoiden hebben een programmerende werking op hersennetwerken. Zij bepalen namelijk de gevoeligheid of kwetsbaarheid (vulnerability) en de veerkracht (resillence) bij stress in het latere leven. Ook bepalen deze hormonen de mogelijkheid tot aanpassing aan de omgeving, door middel van neuronale plasticiteit, leren en coping. Tevens hebben zij invloed op het functioneren van de HPA-as, autonome zenuwstelsel en de lateralisatie tussen hersenhelften door middel van genexpressie. De steroidhormonen kunnen namelijk makkelijk door de bloedhersenbarrière heen.

In de placenta bij een foetus zit een enzym dat ervoor zorgt dat het cortisolniveau bij het ongeboren kindje niet te hoog wordt. Risicofactoren als ondervoeding en maternale stress verminderen de werking van dit enzym. Aan het eind van de zwangerschap gaat het cortisolniveau ineens wel heel erg omhoog. Dit is nodig voor de rijping van het laatste stukje van de longen.

Bij dieren is onderzoek gedaan naar de effecten van vroege ervaringen op de neurologie van stress. Dit is het ontrafelen van mechanismen die betrokken zijn bij individuele verschillen in leren en sociaal gedrag en fysieke en mentale gezondheid. Het is onethisch om dit onderzoek bij mensen te doen.

De stress hyporesponsieve periode (SHRP)

Ratten- en muizenpups hebben een periode waarin ze ongevoelig zijn voor milde stress, omdat de HPA-as is nog niet volledig ontwikkeld bij de geboorte. Dit is de stress-hyporesponsieve periode (SHRP). Deze periode vindt plaats van 3 tot 14 dagen (bij ratten) na de geboorte.

Corticosteron is de belangrijkste glucocorticoïd bij knaagdieren. Knaagdieren kunnen geen cortisol maken. Corticosteron wordt afgegeven bij stress en de afgifte wordt gestimuleerd door ACTH.

In de SHRP is de basale corticosteronconcentratie laag en pups vertonen nog niet de normale stressreactie op gevaar. Tijdens de SHRP reageert de bijnierschors nog niet normaal. Er is een verminderde corticosteron afgifte en een verminderde sensitiviteit voor ACTH. Verder zijn de CRH en ACTH laag.

De SHRP bestaat ter bescherming van het ontwikkelende brein tegen schadelijke invloeden van hoge glucocorticoïd niveaus. De balans tussen MR en GR is ook nog niet volledig ontwikkeld. Hoewel de MR al snel op volwassen niveau is, komt de GR pas veel later op. Bij te vroege GR activatie kan de neurale ontwikkeling verstoord worden.

Het is wel mogelijk dat de HPA-as reageert. Vroege stressvolle ervaringen kunnen de SHRP verstoren. Omdat de ontwikkeling geremd wordt, kunnen er lange termijn effecten ontstaan die van invloed zijn op het functioneren in het latere leven. Dieren die een erge stressor hebben gehad, waarna de HPA-as is geactiveerd, reageren daarna wel op een milde stressor.

College 11

Als je rattenmoeders 24 uur weghaalt bij pups wordt de HPA-as bij pups actiever. Als pups één keer voor 8 uur worden weggehaald van de moeder is er een verhoging van corticosteron. Bij drie maal 8 uur weghalen past de pup zich aan en blijft het costicosteronniveau laag en vindt er gewenning plaats, maar de gevoeligheid voor milde stress blijft wel.

De pups waarvan de HPA-as te vroeg geactiveerd is hebben als volwassen dieren last van toegenomen angstig gedrag, hyperactiviteit van de HPA-as en een slechter geheugen bij toename in leeftijd. Dit geldt niet alleen voor knaagdieren maar ook voor primaten. Door hyperactivatie is er een grotere kans op schade aan de hippocampus. Dit kan zorgen voor meer desorganisatie.

Het tegenovergestelde kan ook. Bij een korte stimulatie tijdens de SHRP, het door de hand laten gaan van de pup, zijn de effecten op latere leeftijd een lagere activatie van de HPA-as, meer exploratie en minder angst.

Een moederrat vertoont verschillend gedrag. Passief en actief voeden, self grooming (wassen), pup likken, anogenitaal likken (anders kan de pup zijn afvalstoffen niet kwijt) en retrieving behavior.

Moederlijk gedrag

Verschillen in moederlijke zorg bij knaagdieren zorgt voor verschillen in de endocriene respons op stress. Volwassen ratten die als pup de eerste 10 dagen beter verzorgd zijn hadden een lagere hoeveelheid ACTH in hun bloed, hadden een lagere hoeveelheid corticosteron in hun bloed, hadden meer RNA voor de glucocorticoïd receptor, er was een verhoogde gevoeligheid voor glucocorticoïd feedback en ze hadden minder RNA voor CRH. Moederlijk gedrag lijkt dus gerelateerd aan de HPA respons, maar dit zou genetisch kunnen zijn.

In dit onderzoek werd gekeken of dit zo was of dat omgeving een grotere rol speelt. Om te kijken of het weghalen effect heeft, werden twee pups van de moeder weggehaald en weer bij dezelfde moeder teruggezet. Om te kijken of een andere, net zo sensitieve, moeder effect heeft op de HPA-as activatie werden ook twee pups van een meer naar een meer verzorgende moeder en ook twee pups van een minder naar een minder verzorgende moeder geplaatst. Dit kan gezien worden als adoptie effecten. Tot slot werden pups van een meer naar een minder verzorgende moeder geplaatst en andersom, omdat dan gekeken kan worden of maternaal gedrag genetisch bepaald is of door de omgeving. Dit wisselen van pups wordt crossfostering genoemd.

Pups die opgroeide bij een minder verzorgende moeder, ongeacht de biologische moeder, waren zelf als moeder ook minder verzorgend. Zij waren ook angstiger en minder explorerend. Het tegenovergestelde geldt voor pups die opgegroeid zijn bij een meer verzorgende moeder. Maternale zorg beïnvloedt dus het gedrag op volwassen leeftijd.

Effecten op GR

Dit heeft ook effect gehad op de hoeveelheid GR in de hippocampus. Bij meer GR komt er meer feedback en is er dus meer exploratie. Bij minder GR is er minder feedback, waardoor er een hogere activatie is van de HPA-as en dus meer stress. Minder feedback zorgt namelijk voor meer CRH activatie en dus meer corticosteron.

De glucocorticoidreceptor zit in de promotor regio van de cel zodat transcriptie kan plaatsvinden. Er moet gebonden worden aan transcriptiefactoren. Zonder binding kan het gen niet afgelezen worden. Door methylatie, door methyl dat zich hecht aan de c in het DNA, wordt het gen onbereikbaar. Acetylatie, waarbij acetyl zich hecht aan de histonen, zorgt ervoor dat het gen juist makkelijk bereikbaar is. Deze twee processen hebben invloed op de epigenetische variatie (in de omgeving van het gen).

Pups die zijn opgegroeid bij een minder verzorgende moeder hadden meer methylatie, dus minder GR expressie in de hippocampus. Hierdoor was er minder feedback op de HPA-as.

Vroege ervaringen en adaptatie

Het epigenoom is een tweede set van instructies die de originele werking van het gen kunnen overschrijven. Vroege ervaringen kunnen veranderingen in dit epigenoom teweegbrengen. Deze veranderingen worden als adaptief aan de leefomgeving gezien.

De predictive adaptation theory stelt dat angst en exploratie in balans moeten zijn. In een voedselrijke omgeving zonder veel echte gevaren red de niet angstige, ofwel relaxte, rat het beter dan de angstige rat. Maar in een leefomgeving met weinig voedsel en veel gevaren is de angstige rat juist beter af.

Ontwikkeling van de HPA-as bij kinderen

Bij kinderen volgt de HPA-as nog geen circadiaans ritme. Ook heeft het cortisollevel geen ochtendpiek. Wel zijn er twee andere pieken, deze zijn ongeveer 12 uur na elkaar. Vanaf 3 maanden ontstaat een wat constanter patroon doordat het kindje regelmatig gaat slapen.

Baby’s reageren op stress met een toename van cortisol en een gedragsrespons. Bij herhaaldelijke toediening treedt gewenning of sensitisatie op, hierdoor wordt er niet of minder meer op de stressor gereageerd. De HPA-as past zich aan. Bij lichamelijk onderzoek bij een pasgeborene roept dat de eerste keer veel meer stress op dan de tweede keer, omdat het kindje ongeveer weet wat er gaat gebeuren. Bij herhaling van een nare stressor werkt dit averechts, omdat het nog weet dat bijvoorbeeld een prik de vorige keer vervelend was zorgt dat voor nog meer stress de volgende keer.

Voorspelbaarheid geeft dus een lagere stressrespons dan bij onwetendheid. Er wordt voorkeur gegeven aan langere intensere schokjes die aangekondigd worden dan kortere en kleinere die niet volgen na een toon of een lichtje. De safety signal hypothesis stelt dat dit komt doordat de rat weet wanneer er gevaar komt en dat hij weet wanneer hij kan ontspannen. Bij geen geluid kan hij dan ook echt ontspannen. Als er geen signaal komt voor het gevaar blijft het beestje altijd in afwachting tot het volgende gevaar.

SHRP bij kinderen

Dit mechanisme ontwikkelt zich bij kinderen tussen de zes en twaalf maanden. Het duurt tot ongeveer het vierde levensjaar. In deze periode veroorzaakt een stressor geen cortisolrespons maar wel een gedragsrespons. Vreemde mensen of objecten en een korte scheiding met de verzorger zorgen in deze periode ook niet voor een cortisolrespons. De gedragsrespons hier is het zoeken van contact met de primaire verzorger voor hulp.

Slecht gehechte kinderen kunnen door deze periode heen breken door stressoren. Zij hebben dan wel een cortisolrespons. De SHRP bestaat tevens ter bescherming van het brein, ook bij kinderen is dit een risicofactor voor problemen in het latere leven. Tot vier jaar speelt de (primaire) verzorger namelijk een belangrijke rol in het bufferen van de stressor bij het kind.

De cortisolwaarden gevonden door M. Gunner geven aan dat kinderen die naar het kinderdagverblijf gaan het moeilijk kunnen hebben zonder hun primaire verzorger op het moment dat de sociale vaardigheden zich ontwikkelen.

Kinderen breken alleen door de SHRP heen bij een lage kwaliteit van zorg. Een veilige omgeving kan het stress systeem bufferen, ook bij kinderen met een angstig of driftig temperament.

Kinderen die meer stress hebben, omdat bijvoorbeeld niemand met ze wil spelen, hebben op jonge leeftijd al hogere cortisollevels. Volwassen verzorgers, gezinssituaties en interacties met leeftijdsgenoten zijn belangrijke regulatoren van het HPA systeem. Deze sociale regulatoren kunnen zowel een rol spelen in de stress buffering als zelf een bron van stress zijn.

Bij prenatale kinderen lijkt aanraking ook van invloed te zijn op stress (en groei).

Dit is laten zien in een studie waar 20 pasgeborenen werden onderzocht. Deze kinderen werden geboren na 31 werken zwangerschap. Deze kinderen ondergingen een interventie waarbij ze 3x per dag, 15 minuten per keer werden geaaid en hun ledematen werden passief bewogen. Dit werd 10 dagen lang gedaan en het werd vergeleken met 20 andere baby’s die niet werden geaaid.

De kinderen die de interventie ondergingen hadden 47% meer gewichtstoename per dag. De groepen verschilden niet op aantal voedingen of in de hoeveelheid van voedselinname.

Ook vertoonden de kinderen meer motoractiviteit, waren de kinderen alerter en hadden ze volwassenere bewegingen. Ook verbleven ze gemiddeld zes dagen korter in het ziekenhuis.

Effecten van emotionele verwaarlozing

In het begin van de twintigste eeuw kwam het belang van love of gehechtheid naar boven. Daarvoor dacht men dat het goed was om zo min mogelijk affectie te hebben met kinderen. Het werk van Harlow was hier in het bijzonder belangrijk voor. De experimenten met zijn resusaapjes toonden aan dat minimaal sociaal contact zorgt voor een afgeplat basaal cortisol ritme, lethargie, stereotypie en sociale incompetentie. Deze aapjes hadden geen fysieke stressoren, ze hadden geen honger en het niet koud en dergelijke.

De vergelijking kan gemaakt worden met kindertehuizen, waar de kinderen wel genoeg te eten en medische zorg kregen maar geen fysieke stimulatie en geen goede gehechtheidsrelatie. De kinderen uit kindertehuizen hadden net als de aapjes een afgeplat basaal cortisol ritme, lethargie, stereotypie en sociale incompetentie. Bovendien hadden ze last van een syndroom genaamd psychosociale dwerggroei. Op het moment dat de kinderen geadopteerd werden maakten ze een groeispurt door tot wel 20 cm per jaar (gemiddeld is 6 cm per jaar). De kinderen hadden tevens een gebrek aan sociale vorming van de emotionele stress respons.

Stress tijdens kindertijd

Kinderen van depressieve moeders hebben een hoger basaal cortisollevel en hebben minder lateralisatie tussen de twee hersenhelften. Meer of minder linker of rechter activiteit is niet goed, juist de balans is belangrijk. Kinderen die mishandeld of misbruikt zijn tonen geen eenduidige gevolgen op de HPA-as.

Stress in de vroege kindertijd hoeft niet altijd te leiden tot pathologie als volwassenen. Bij sommige mensen die early life stress hebben gehad wordt de HPA-as juist veerkrachtiger. Deze hebben dan een lagere respons op stress.

Gen-omgevingsinteractie

Gen-omgevingsinteractie houdt in dat effecten van genetische risicofactoren worden gemedieerd door de omgeving en dat de effecten van omgevingsrisicofactoren worden gemedieerd door de genetische opmaak. Gen en omgeving hebben dus altijd invloed op elkaar, ook wel een wisselwerking.

Serotonine is een neurotransmitter bij emoties. Een verschillend allel zorgt voor andere uitkomsten, dit is genetisch polymorfisme. Een kort (short) allel zorgt voor een minder efficiënt serotonine systeem.

Er is weinig verschil gevonden in de stressrespons bij babyaapjes met een kort of lang allel als ze door de moeder opgevoed werden. Als kinderen wel vroege stress hebben ervaren heeft een kleinere stressor meer effect. 

College 12 & responsiecollege

Deze colleges zijn vervallen.