Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Samenvatting verplichte stof DEEL 1:

Ontstaan en voortplanting van actiepotentialen

Actiepotentialen

Neuronen en myocyten communiceren met elkaar via actiepotentialen. De verandering in membraanpotentiaal is te verdelen in meerdere stadia. In het eerste stadium stijgt de membraanpotentiaal tot een positievere waarde. Een actiepotentiaal vindt plaats als er een stijging/depolarisatie van het membraanpotentiaal (Vm) plaats vindt tot boven een bepaalde drempelwaarde. Als deze drempelwaarde is bereikt zal er altijd een actiepotentiaal ontstaan. De Vm neemt meestal snel toe tot ongeveer +10 - +40 mV. Wanneer de piek van depolarisatie is bereikt vindt er langzamerhand repolarisatie plaats, waarbij de membraanpotentiaal Vm weer negatiever wordt. Repolarisatie kan plaatsvinden tot Vrust bereikt is of kan soms zelfs een waarde bereiken die negatiever dan Vrust is. Er vindt dan nahyperpolarisatie plaats.

De drempelwaarde, de amplitude en de tijdsduur van de actiepotentiaal hangt af van verschillende factoren. Ten eerste is de openingsduur en doorlaatbaarheid van bepaalde typen ionkanalen van invloed op de actiepotentiaal. Ten tweede zijn de intracellulaire en extracellulaire concentraties van Na+, K+, Ca2+ en Cl- van invloed op de actiepotentiaal. En ten slotte zijn membraaneigenschappen (zoals capaciteit, weerstand en geometrie van de cel) van invloed op het ontstaat van een actiepotentiaal.

De vorm van de actiepotentiaal (of beter gezegd de grafiek, die je zou kunnen uitzetten van een actiepotentiaal tegenover de tijd) is een goede reflectie van de specifieke functie van die cel. Daarnaast is de vorm van de actiepotentiaal soms afhankelijk van hormonale modulatie. Dit gebeurt door middel van veel biochemische regelmechanisme, die het functioneren van ion-kanalen beïnvloeden.

Naast actiepotentialen die ontstaan ten gevolge van een alles of niets reactie, wordt elektrische activiteit in zenuw- of spiercellen gekarakteriseerd door lokale, gegradeerde potentialen. De grote van deze gegradeerde potentialen is evenredig met de sterkte van de stimulus. Wanneer de gegradeerde potentiaal de drempelwaarde bereikt, kan een actiepotentiaal ontstaan (alles of niets). Wanneer de gegradeerde potentiaal niet leidt tot een actiepotentiaal, dooft de potentiaal langzaam uit doordat het energie verliest aan de omgeving. Een actiepotentiaal dooft niet uit, omdat de actiepotentiaal genoeg energie bevat om steeds een nieuwe actiepotentiaal op te wekken in aangrenzende membraangebieden. De actiepotentiaal verplaatst zich met constante snelheid.

Absolute en relatieve refractaire periode

Zowel de intensiteit als de duur van de depolarisatie is van belang bij het opwekken van een actiepotentiaal. Deze twee factoren zijn omgekeerd evenredig met elkaar. Zowel een korte maar zeer intensieve depolarisatie kan een actiepotentiaal veroorzaken, als een lange, maar weinig intensieve depolarisatie. Toch is er zowel een minimale duur, als een minimale intensiteit nodig voor het ontstaan van een actiepotentiaal.

Er kunnen kort na elkaar actiepotentialen ontstaan, maar dit gaat echter niet in een constante afgifte door. Het duurt een tijdje voordat het neuron een volgende actiepotentiaal kan doorgeven. Er is sprake van een refractaire periode waarin er niet of nauwelijks een actiepotentiaal kan ontstaan na een eerdere actiepotentiaal.

Gegradeerde potentialen kunnen wel direct na en tijdens elkaar ontstaan. Hierbij worden de potentialen simpel bij elkaar opgeteld, totdat wel een actiepotentiaal ontstaat. De situatie voor actiepotentialen is anders: deze kunnen nooit met meerdere tegelijk of direct na elkaar plaatsvinden en dus ook niet worden opgeteld. Tussen twee actiepotentialen ligt de refractaire periode, waarin er geen nieuw actiepotentiaal kan worden opgewekt. Je kunt bij de refractaire periode onderscheid maken in de absolute refractaire periode en de relatieve refractaire periode. De absolute refractaire periode duurt vanaf het begin van het positiever worden van de actiepotentiaal tot het moment dat de repolarisatie bijna compleet is afgerond. Gedurende deze periode kan er geen tweede actiepotentiaal plaats vinden. Daarna volgt de relatieve refractaire periode, of de absolute refractaire periode. Gedurende deze periode kan er wel een actiepotentiaal ontstaan, maar de stimulatie hiervoor moet veel sterker en langer zijn dan bij de eerste actiepotentiaal. De beide refractaire periodes ontstaan door het sluiten en opengaan van Na⁺en K⁺ kanalen.

De membraanpotentiaal

Actiepotentialen ontstaan met behulp van Na⁺en K⁺ kanalen door verandering in permeabiliteit. Je kunt het tijdsverloop van de actiepotentiaal opdelen in een deel waarin een toename van Na⁺permeabiliteit plaatsvindt. En een deel waarin een toename van K⁺ permeabiliteit plaatsvindt. Deze toename vindt echter iets later plaats dan die van Na⁺ en zorgt ervoor dat de rustpotentiaal weer wordt bereikt.⁺. Met behulp van de vergelijking van Goldman-Hodgkin- Katz vergelijking kun je berekenen dat er een verplaatsing van Vm plaatsvindt naar de Na⁺constante potentiaal (Ena) bij een relatieve stijging van de Na⁺permeabiliteit. En dat er een verplaatsing van Vm plaatsvindt naar de K⁺ constante potentiaal (Ek) bij stijging van de K⁺ permeabiliteit.

Voortplanting van actiepotentialen

De grote diversiteit aan ionkanalen maakt een groot aantal mechanismen mogelijk waarmee een elektrisch signaal of een biochemische respons opgewekt kan worden. Echter niet alleen de ionkanalen zorgen hiervoor. Naast de ionkanalen zijn de geometrie, de elektrische weerstand van water oplosbare substanties, de weerstand van de celmembranen en de membraancapaciteit van invloed op het ontstaan van reacties op de actiepotentialen.

Efficiënte voortplanting van Vm is van groot belang voor lokale integratie van elektrische signalen op het niveau van een enkele cel en voor de transmissie van signalen over grotere afstanden in het lichaam. Actiepotentialen planten zich zonder verlies voort langs celmembranen. De actiepotentialen ontstaan volgens een alles of niets regel en zijn constant van grootte.

Bij een gegradeerde respons geldt: hoe groter de stimulus is, hoe groter de elektrische respons. Deze respons dooft uiteindelijk uit over een bepaalde afstand. Deze responsen ontstaan meestal als reactie op sensorische stimuli (receptor potentialen) of als reactie synaptische transmissie door neurotransmitters (synaptische potentialen). Hierbij geldt hoe groter de stimulus, hoe groter de respons. Wanneer de depolarisatie de drempelwaarde bereikt, kan een actiepotentiaal ontstaan (alles of niets).

De voortplanting van een actiepotentiaal vindt plaats door de elektrische stroom gedragen door de ionen in het intra- en extracellulaire milieu. In het gebied dat geactiveerd wordt door de actiepotentiaal vindt er een tijdelijke omkeer van de membraanpotentiaal plaats, door depolarisatie. Het cytosol in het gebied wordt tijdelijk positief ten opzichte van het cytosol dat zich niet in het geactiveerde gebied bevindt. Door het verschil in lading vindt er diffusie van ionen plaats. De voortplanting van een actiepotentiaal vindt plaats in de richting van de minste elektrische weerstand en zal dus altijd naar de buitenzijde van een membraan plaatsvinden (naar de meest negatief geladen zijde). Dit zorgt ervoor dat het aangrenzende membraan weer positiever wordt. .Zo plant een actiepotentiaal zich voort langs een zenuwuitloper. De actiepotentiaal zal niet achterwaarts verlopen, omdat dit wordt tegengegaan door de refractaire periode.

Zoals eerder gezegd vindt er geen verlies van geladenheid plaats gedurende de voortplanting van een actiepotentiaal. Dit wordt op twee manieren teweeg gebracht. Namelijk door de aanwezigheid van myelineschedes rond axonen en door de diameter van het axon zelf. Hoe groter de diameter van een axon hoe groter de voortplantingssnelheid zal zijn. Een grotere diameter zorgt namelijk voor een toename van de weerstand in het axon, waardoor een actiepotentiaal eerder doorgegeven zal worden aan een volgende cel.
De aanwezigheid van een myeline schede zorgt ervoor dat de efficiëntie van impulsvoortplanting toeneemt. Myeline wordt geleverd door gliacellen, ook wel Schwanncellen (perifeer) en oligodendrocyten (in de hersenen) genoemd. De myeline schede in perifere zenuwen worden op regelmatige intervallen onderbroken door zogenaamde knopen van Ranvier. Door de aanwezigheid van de myeline schede en de knopen van Ranvier kan er saltatoire (sprongsgewijze) conductie plaatsvinden, waarbij de actiepotentiaal zich voortplant van knoop naar knoop. De aanwezigheid van een myeline schede is van veel grotere invloed op de voortplantingssnelheid van een actiepotentiaal dan de diameter van een axon. Tijdens de impuls voortgeleiding in een gemyeliniseerd axon worden ook de gebieden tussen knooppunten gedepolariseerd. Er kan echter geen transmembrane stroom optreden, waardoor geen verlies van de ion-gradiënten kan optreden. De ion-concentraties bij knooppunten worden in stand gehouden door Na/K-pompen.

Lengte constante

Het axon kan worden weergeven als een holle kabel, die is gevuld met een elektrolytische oplossing. De elektrische eigenschappen van het axon worden uitgedrukt in afzonderlijke elementen: de weerstand van het inwendige medium, de weerstand van het externe medium en de weerstand van het membraan. Een gegradeerde impuls dooft langzaam uit, omdat energie weglekt via de weerstanden. De stroomdichtheid neemt af met de afstand van de plaats van activatie.

De interne weerstand is veel groter dan de externe weerstand, waardoor deze Rextern verwaarloosd kan worden). Hoe groter de membraan weerstand, hoe groter de lengte constante en hoe minder verlies van het signaal. Hoe groter de interne weerstand, hoe korter de lengte constante en hoe meer verlies van het signaal.
Formule λ = √(Rm/Ri)
De lengte constante (λ) drukt de afstand uit waarover maar 37% van de oorspronkelijke stroom over is.
 

Tijdconstante

De tijdconstante = hoe snel Vm verandert in de tijd. Deze constante beïnvloedt de verspreiding van voltage-veranderingen in de tijd en dus de geleidingssnelheid. Hoe korter de tijd-constante, hoe sneller een naastliggende regio wordt gedepolariseerd tot de drempelwaarde en dus ontstaat er sneller een actiepotentiaal.

Synapsen en eindplaatpotentialen

De elektronen gradiënt, die cellen behouden over hun membraan, biedt een vormt van opgeslagen elektrochemische energie, die kan worden gebruikt voor elektrische signalering. Er is echter een andere mechanisme nodig om signalen van cel naar cel over te dragen. Bij de voortplanting van elektrische signalen tussen twee cellen wordt er zowel gebruik gemaakt van bruggen (gap junctions) tussen de twee axonen, als van chemische (synaptische) transmissie.

De synaps is een essentieel element bij intracellulaire communicatie tussen membranen van twee verschillende, maar met elkaar verbonden cellen. Er bestaan zowel elektrische als chemische synapsen, die op morfologische punten van elkaar te onderscheiden zijn met een elektronenmicroscoop. Deze morfologische verschillen liggen ten grondslag aan de verschillende functies van chemische en elektrische synapsen.

Elektrische synapsen

Een elektrische synaps is een structurele verbinding tussen twee cellen en ontstaat door de connexxons kanalen van een gap junction, die twee cytoplasma’s met elkaar verbinden. De afstand tussen de membranen van twee verschillende cellen is ongeveer 3 nm en lijkt op sommige plaatsen zelfs versmolten te zijn, dit zijn de plaatsen van de gap junctions. De kanalen van de connexxons creëren een pad waar een lage weerstand heerst voor elektrotonische stroom en maken het mogelijk dat er stroming van geladen deeltjes plaats vindt zonder een vertraging. Door veel gap junctions kunnen elektrische deeltjes in twee richtingen stromen met een gelijke efficiëntie. Een elektrische synaps is dan ook een bidirectionele synaps.

Chemische synapsen

Bij chemische synapsen is de afstand tussen twee membranen ongeveer 50 nm in gewervelden. Bovendien worden chemische synapsen gekarakteriseerd door de aanwezigheid van een aantal synaptische blaasjes aan de kant van de synaps die de signaaltransmissie initieert. Deze kant is de zogenaamde presynaptische zijde. Deze blaasjes zijn geseald en bevatten een hoge concentratie van chemische neurotransmitters. Twee chemische kanalen van aangrenzende cellen worden met elkaar verbonden door de diffusie van chemische neurotransmitter over de spleet tussen de membranen. De neurotransmitter, die is opgeslagen in het synaptische blaasje, wordt door de spleet gediffundeerd en activeert het postsynaptische membraan, door te binden aan specifieke receptor eiwitten.

Chemische synapsen zijn gepolariseerd. Ze laten deeltjes maar in een richting door, namelijk van de presynaptische zijde over de synaptische spleet naar de postsynaptische zijde. Postsynaptische membranen kunnen echter wel invloed uitoefenen op de vorming van synaptische blaasjes en ze zijn ook van invloed op de inhibitie of activatie van een presynaptisch membraan. Er kan dus gezegd worden dat chemische synapsen unidirectioneel zijn voor signaalvoortplanting en bidirectioneel aangestuurd kunnen worden door chemische communicatie tussen twee interacterende cellen.
Het proces van chemische transmissie gaat als volgt:

1. Neurotransmitters zijn verpakt in synaptische vesicles, die energie van de H+ gradiënt gebruiken om neurotransmitters op te nemen in het vesicle.

2. Een actiepotentiaal bereikt door spanningsafhankelijke Na en K kanalen het presynaptische zenuweinde.

3. Depolarisatie opent de spanningsafhankelijke Ca++ kanalen, waardoor Ca++ de presynaptische cel in stroomt.

4. De toegenomen Ca-concentratie stimuleert fusie van de vesicles met het presynaptische membraan. Hierdoor komen de neurotransmitters in de synaptische spleet.

5. Neurotransmitters verplaatsen zich door diffusie naar het postsynaptische membraan.

6. Hier binden zij aan receptoren, die de postsynaptische cel activeren.

7. De neurotransmitter wordt afgebroken en wordt weer opgenomen in de presynaptische cel door Na-afhankelijk transport. Of de neurotransmitter diffuseert weg van de synaps.

De morfologie van een chemische synaps maakt een grote diversiteit in functionele specialisatie en regulatie mogelijk. Functionele diversiteit vindt plaats op het niveau van de neurotransmitter substantie, de receptoreiwitten, het postsynaptische respons en de daaropvolgende elektrische en biochemische processen. Er bestaan veel verschillende soorten neurotransmitters. Neurotransmitters kunnen zowel kleine organische moleculen zijn als eiwitten.

Neurotransmitterreceptoren

Er bestaan twee categorieën van neurotransmitterreceptoren. Namelijk de ligand-gekoppelde ionkanalen, de zogenaamde ionotrope receptoren. Deze receptoren functioneren zelf in ion-kanalen. En G-eiwit gekoppelde receptoreiwitten, de zogenaamde metabotrope receptoren. Deze sturen ionkanalen aan via een signaalpathway met G-eiwit. Aan welke soort receptor een neurotransmitter bindt bepaalt wat voor respons er optreedt. Binding aan een ionotrope receptor zorgt voor een snelle opening van ionkanalen en dus zorgt deze binding voor depolarisatie of hyperpolarisatie van het postsynaptisch membraan. Activatie van ionotrope receptoren resulteert in een snelle ionisch-synaptische respons binnen een tijdschaal van milliseconden.Activatie van metabotrope receptoren zorgt voor activatie van het gekoppelde G-eiwit, dat vervolgens vele verschillende processen kan activeren of deactiveren door interacties met ionkanaaleiwitten of andere second messengers. Activatie van een metabotrope receptor resulteert in een langzame biochemisch, gemedieerd synaptische respons in een tijdschaal van seconden tot minuten.

De eindplaat (neuromusculaire junction)

Motorneuronen hebben hun cellichaam in het ruggenmerg. Een axon verbindt het cellichaam met het contactpunt van een motorneuron met de spier. Elke spiervezel wordt door een apart axon-takje geïnnerveerd. Het gehele systeem van spiervezels, die door één axon worden geïnnerveerd, noemen we een motorunit.

Het synaptische contactpunt van een axon met de spiervezel wordt de neuromusculaire junction of eindplaat genoemd. Een eindplaat bestaat uit boomvormige ongemyeliniseerde zenuwuitlopers. Boutons markeren het eind van een eindplaat en maken contact met de spier. Het postsynaptisch membraan van de spiervezel vergroot zijn oppervlakte door de aanwezigheid van zogenaamde postjunctiale vouwen. Tussen het presynaptisch membraan van de bouton en het postsynaptisch membraan bevindt zich de synaptische spleet, gevuld met extracellulaire matrix. De synaptische basale lamina van het presynaptisch membraan bevat verscheidene eiwitten die een rol spelen bij de adhesie van neuromusculaire junctions. Daarnaast bevat het basale lamina hoge concentraties van het enzym acetylcholine-esterase (AChE). AChE bepaalt de synaptische transmissie door hydrolisering van acetylcholine tot acetaat en choline.

De cellichamen van motorneuronen in het ruggenmerg produceren de vesicles, die vervolgens getransporteerd worden naar de eindplaatjes. Elke vesicle bevat moleculen Acetylcholine. ACh wordt geproduceerd in de zenuw-einde uit choline en acetyl coA door het enzym choline acetyltransferase. ACh wordt in de vesicles opgenomen via speciale ACh/H+ uitwisselaars. De fusie van vesicles met het presynaptische membraan gebeurt in speciale regio’s: de actieve zones. Deze gebieden liggen tussen de postjunctiale vouwen.

EPP en MEPP

De eindplaat-potentiaal (EPP) is een snelle stijging van Vm tot een maximum en vervolgens een langzame daling van Vm tot Vrust. De eindplaatpotentiaal (EPP) vindt plaats met een exponentieel tijdsverloop. De EPP is een voorbeeld van een excitatoir postsynaptisch potentiaal. De EPP komt tot stand door een tijdelijke opening van ACh-receptor kanalen. Deze kanalen zijn selectief permeabel voor ionen met valentie 1, zoals Na+ en K+. Door opening van de kanalen wordt de Na+ permeabiliteit groter en stijgt Vm in het EPP gebied. Wanneer de drempelwaarde wordt bereikt ontstaat er een actiepotentiaal.

Niet alleen in actieve spieren vinden depolarisaties plaats. Ook bij spieren die geen zenuwstimulatie ondervinden (dus bij spieren in rust), vinden er depolarisaties plaats. Deze depolarisaties zijn echter veel kleiner dan de eindplaat-potentialen en worden daarom miniatuur eindplaat-potentialen (MEPPs) genoemd. Ook nu wordt er acetylcholine afgegeven, alleen in veel kleinere hoeveelheden.

Mechanische respons van verschillende spieren

Skelet-, hart- en gladde spieren zetten allen een chemische of elektrische signaal om in een mechanische respons. De wijze van respons is bij alle drie de spieren echter anders (duur, mate van contractie, stofwisseling, enz.). De trigger voor de contractie is echter hetzelfde: een stijging van Ca++ in het cytosol.

. De skeletspieren reguleren vrijwillige bewegingen van het skelet. De hartspier vormt de bloedpomp voor het lichaam. Gladde spieren zorgen voor mechanische controle van orgaansystemen (verteringstelsel, urinestelsel, voortplantingsstelsel, circulatie systeem en ademhalingssysteem).

Skeletspieren

De spier is opgebouwd uit spiervezels (multinucleaire, langgerekte cellen). Een bundel van spiervezels vormen een spierbundel en meerdere spierbundels vormen de spier. De gehele spier is bedekt door het epimysium. Elke spierbundel is bedekt door een perimysium. Spiervezels zijn bedekt door endomysium.

Een motorneuron innerveert een spiervezel door middel van een synaps in het midden van de vezel, de neuromusculaire junction. Het gespecialiseerde gebied van de spiervezel, dat hiermee in contact staat, noemen we het motorische eindplaatje. De skeletspiervezels worden chemisch geactiveerd door Acetylcholine. ACh dat vrijkomt uit het presynaptisch membraan en bindt aan ionotrope ACh-nicotine-receptoren op het postsynaptisch membraan. Vervolgens openen kationkanalen (kanalen voor positief geladen ionen), waardoor er depolarisatie plaatsvindt (een eindplaat-potentiaal). Als deze eindplaat-potentiaal groot genoeg is, wordt er een actiepotentiaal opgewekt in de spiervezel. Wanneer ACh door acetylcholine-esterase wordt geïnactiveerd, stopt de contractie een paar milliseconden nadat de neurale activiteit is opgehouden.

Alle skeletspieren worden aangestuurd door somatische motorneuronen via reflexen of willekeurige controle. De cellichamen van de motorneuronen liggen in het centrale zenuwstelsel. De axon van het motorneuron vertakt vaak dicht bij zijn doelcellen, zodat deze meerdere spiercellen kan innerveren. Het geheel van spiercellen die door één motorneuron worden geïnnerveerd, noemen we een motorunit. De mate van contractie en kracht kan worden gevarieerd door het aantal motorunits dat is geprikkeld. De innervatieratio is het aantal spiervezels dat door één motorneuron wordt geïnnerveerd. Hoe kleiner de innervatieratio, hoe fijner de beweging.

De depolarisatie van de spiervezel leidt tot een stijging van de intracellulaire Ca-concentratie. Dit kan vanuit de extracellulaire ruimte of vanuit de intracellulaire opslag in het SR via spanningsafhankelijke Ca-kanalen. Het actiepotentiaal verplaatst vanaf het oppervlaktemembraan naar de binnenzijde van de cel door T-tubuli. Dit zijn instulpingen van het plasmamembraan (in skeletspiercellen en hartspiercellen). In gladde spiercellen worden de instulpingen caveoli genoemd. T-tubuli hebben de vorm van radiaal geprojecteerde buisjes. Langs de lengte van een T-tubuli zijn twee cisternae aanwezig. Dit zijn zeer sterk gespecialiseerde regio’s van het sarcoplasmatisch reticulum (SR). De combinatie van twee cisternae en een T-tubulus wordt een triade genoemd. Triades spelen een belangrijke rol bij de excitatie-contractie koppeling in skeletspieren en in de hartspier.

Filamenten

Een spiercel (vezel) bevat meerdere cilindrische elementen, die myofibrillen worden genoemd. Een myofibril is weer opgebouwd uit zich herhalende units, sarcomeren genaamd. Een sarcomeer is weer opgebouwd uit myofilamenten. Myofilamenten kunnen dunne filamenten zijn, die voornamelijk uit actine zijn opgebouwd en dikke filamenten, die voornamelijk uit myosine zijn opgebouwd. De zeer georganiseerde herhaling van sarcomeren zorgt voor de streping in hart- en skeletspiercellen. In gladde spiercellen is deze organisatie niet aanwezig en zijn er dus geen strepingen te zien.

Dunne filamenten bestaan uit actine met actine-bindende eiwitten:, tropomyosine en troponine. Actine filamenten zijn aan één uiteinde met elkaar gekoppeld, waar zij de Z-schijf vormen. De ruggengraat van het actinefilamentwordt gevormd door een helix van twee ketens actinemoleculen. Tropomyosine bestaat uit twee identieke α-helices. Tropomyosine is gelegen in de groeve, die wordt gevormd door de α-helix van actine. Het reguleert de binding van myosine aan actine, Troponine is opgebouwd uit drie verschillende moleculen:. troponine T, dat bindt aan een enkel molecuul van tropomyosine, . troponine C, dat bindt aan Ca2+, en troponine I, dat bindt aan actine en contractie inhibeert. De interactie van troponine met deze drie verschillende elementen, kan zorgen voor regulatie van spiercontractie onder invloed van Ca2+.

Dikke filamenten zijn polymeren van myosine II moleculen. Deze liggen gedeeltelijk tussen de actine-filamenten. Dit veroorzaakt de donker-licht streping. Het is licht waar actine niet overlapt met myosine (I-banden). De Z-schijf ligt in het midden van de I-band. De donkere gebieden bevatten myosine filamenten (A-band). Tijdens contractie verkorten de I-banden en blijven de A-banden gelijk. Elk myosine molecuul is een dubbele helix van twee rond elkaar gewikkelde zware ketens, regulerende lichte ketens en alkali (of essentiële) lichte ketens. De twee zware ketens bestaan uit een staart, midden en kopgedeelte. Het kopgedeelte vormt de brug tussen de dunne en dikke filamenten. De kop bestaat uit een gedeelte dat actine kan binden en een deel dat ATP kan hydroliseren. De lichte ketens (alkali) spelen een essentiële rol bij het stabiliseren van de koppen. De regulerende ketens controleren de ATPase activiteit van myosine door middel van Ca-afhankelijke kinases.

De kruisbrugcyclus

Spiercellen contraheren doordat er een kruisbrugcyclus plaatsvindt. In de kruisbrugcyclus vindt er binding van actine aan myosine-II koppen plaats, deze vervormt en vervolgens verdwijnt deze binding weer en laat myosine-II actine weer los. Deze cyclus vereist energie, die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP. De kruisbrugcyclus wordt gereguleerd door de concentratie van calciumionen. Een toename van de Ca2+ concentratie zorgt voor een start en/of voortgang van de kruisbrugcyclus, omdat de remming van regulerende-eiwitten wordt opgeheven.. Terwijl een afname van deze concentratie zorgt voor het stoppen van de kruisbrugcyclus.

In de skelet spier reguleert troponine C, met twee Ca-bindingsplaatsen, de kruisbrugcyclus. Bij spieren die niet zijn gestimuleerd, worden de bindingsplaatsen voor myosine bedekt door tropomyosine. Hierdoor kan er geen kruisbrugbinding plaatsvinden. Troponine is gebonden aan tropomyosine. Ca2+ ionen komen vrij bij een actiepotentiaal en binden aan troponine. De binding van calciumionen zorgt voor een conformatieverandering van het troponine, waardoor tropomyosine van de bindingsplaatsen voor myosine afdraait en de kruisbrugcylcus plaat kan vinden.

Een stijging van de Ca2+ concentratie zorgt dus voor spiercontractie. De duur van de contractie is net zo lang als de duur van de verhoging van de Ca2+ concentratie.

De glijdende filament theorie

Gedurende de contractie van een spier glijden dunne filamenten langs dikke filamenten, waardoor de sarcomeren korter worden en de filamenten elkaar overlappen. De myosine-koppen, hebben de mogelijkheid om voor- en achterover te buigen. Bij flexie van de kruisbrug vindt er contractie van de spier plaats. De kruisbrug heeft twee bindingsplaatsen, voor de binding van ATP en actine.

1. ATP bindt aan de myosine kop waardoor de affiniteit van myosine voor actine afneemt. De binding tussen myosine en actine wordt verbroken. (Als alle kruisbruggen in een spier zich tegelijkertijd in deze stap zouden bevinden zou de spier volledig ontspannen zijn.)

2. Er vindt ATP hydrolyse plaats, waardoor er ADP en Pi ontstaat. myosine kop. De producten van hydrolyse blijven gebonden aan het myosine. Als gevolg buigt de kop van het myosine in een soort van ‘hoek’. Door deze conformatieverandering verschuift de kop van het myosine ongeveer 11 nm langs het actinefilament.

3. De myosine kop bindt op zijn nieuwe plaats met aan het actine filament. Deze stap reflecteert de toegenomen affiniteit voor actine als gevolg van binding met ADP en Pi.

4. Pi laat los van het myosine waardoor de myosine kop opnieuw een conformatieverandering aangaat (meer gestrekt) en de rest van het myosine molecuul ongeveer 11 nm langs het actine filament trekt. Deze beweging wordt de power stroke genoemd.

5. ADP laat los van het myosine waardoor de cyclus compleet is. Het myosine molecuul blijft gebonden aan actine tot er een nieuw ATP molecuul bindt en er een nieuwe cyclus gestart wordt.

De calciumionen worden met behulp van een ionenpomp uit het cytosol in het SR teruggepompt. Deze pompen maken gebruik van de energie die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP Wanneer de calciumionen uit het cytosol verdwenen zijn, bindt tropomyosine weer aan de bindingsplaatsen voor myosine.

In een spier vindt er niet één kruisbrugcylcus plaats, maar meerdere vlak na elkaar, die zorgen voor de contractie van een spier. In de glijdende-filamenten theorie interacteren verschillende myosine en actinefilamenten met elkaar die zorgen voor spiercontractie. Bij spiercontractie worden de sarcomeren korter. Dit is niet gevolg van het korter worden van de filamenten (dat is namelijk niet zo), maar doordat de H-zone korter wordt.

Contractie van een spier

De contractie-kracht van de spier is afhankelijk van de lengte van de spiervezel.

Passieve kracht-lengte relatie: De spierspanning, die wordt gemeten voordat de spier samentrekt, noemen we de passieve kracht. Deze wordt veroorzaakt door elastische eigenschappen van de spier: myosine zitten vast met elastische eiwitten en collageen heeft ook een zekere elasticiteit. De spier wordt stijver wanneer deze wordt uitgerekt en daarom kost het dan meer kracht om de spier te verlengen. Wanneer de spier weinig uitgerekt is, zal er weinig tegenkracht zijn van de elastische eigenschappen. Hoe verder de spier uitrekt, hoe meer tegenwerking.

Actieve kracht-lengte relatie: actieve-kracht ontstaat door de kruisbrugcyclus. Wanneer de spierlengte afneemt ten opzichte van zijn normale lengte, neemt de actieve kracht toe: actine en myosine overlappen met elkaar. De actieve kracht is maximaal wanneer actine en myosine deels overlappen. Bij verdere verkorting neemt de actieve kracht af, omdat de actine en myosine filamenten dan niet meer verder langs elkaar heen kunnen schuiven. Bij sterke uitrekking van de spier neemt de actieve kracht ook steeds meer af, omdat actine en myosine elkaar dan niet meer overlappen.
Tijdens een lage actiepotentiaal-frequentie, de spierinnervatie bestaat uit individuele twiches (kleine enkelvoudige contracties). Elke twitch wordt veroorzaak door een spier-actiepotentiaal. De duur van de contractie is langer dan de duur van de actiepotentiaal. Hierdoor kan er een tweede actiepotentiaal ontstaan, terwijl de contractie nog bezig is. Wanneer dit gebeurt, veroorzaakt dit een contractie bovenop de vorige contractie. Dit effect is bekend als summatie (in tijd). Dus wanneer meerdere actiepotentialen plaatsvinden in korte tijd, kan dit leiden tot een enorme contractie-kracht. In andere woorden: de contractiekracht is hoger bij een hogere actiepotentiaal-frequentie.

Wanneer de actiepotentiaal-frequentie constant hoog is, komen de individuele samentrekkingen zo dicht bij elkaar, waardoor de spierspanning een constante lijn wordt (tetanus). Dit ontstaat als de tijd tekort is om de interne Ca-concentratie te verlagen. Boven dit niveau kan de spiercontractie nauwelijks nog stijgen.

Zie afbeelding 1

Naast het bepalen van de frequentie van spiervezel stimulatie, kan het centrale zenuwstelsel de spierkracht beïnvloeden door het aantal spiervezels dat wordt geïnnerveerd, Wanneer er meer motorneuronen worden geprikkeld, worden er meer spiervezels gestimuleerd en is de contractie van de spier krachtiger. Dit principe wordt soms aangeduid als ruimtelijke summatie.
Dit principe is ook belangrijk bij langdurige contractie. Het centrale zenuwstelsel kan wisselen tussen de ingeschakelde motorunits. Waardoor sommige tot rust komen en sommige contraheren. Hierdoor kan de spierkracht relatief constant gehouden worden over de tijd.

Anatomische opbouw van zenuwstelsel

Een neuron kan input van vele andere neuronen ontvangen, combineren en vertalen in één signaal. Het celmembraan ondergaat een elektrische verandering, waarna de prikkel wordt doorgegeven via axonen. Deze kan vervolgens vele andere neuronen informeren. De algemene opzet geldt voor de meeste neuronen, maar de regeling is variabel. Elke klasse neuronen is aangepast aan zijn specifieke functie,

Neuronen bestaan uit een cellichaam, de soma, uit verschillende dendrieten en één axon. De soma bevat vooral voedingsstoffen en metabolische regio’s van de neuron. De dendrieten ontvangen signalen van andere cellen. Deze signalen (input) zorgt ervoor dat het membraan van de dendriet depolariseert (of hyperpolariseert). De signaaloverdracht via synapsen gaat als volgt: neurotransmitters binden in het postsynaptische membraan aan een receptor. Deze kunnen een exciterende, depolariserende (EPSP) of inhiberende, hyperpolariserende (IPSP) membraanverandering tot gevolg hebben. Deze synaptische potentialen worden doorgevoerd naar de soma. In de soma kunnen verschillende EPSP en IPSP gecombineerd worden tot één signaal. Dit noemen we summatie. Wanneer meerdere potentialen van verschillende dendrieten op hetzelfde moment worden gecombineerd, noemen we dit spatiale summatie. Temporale sommatie vindt plaats wanneer potentialen snel na elkaar via een dendriet het soma bereiken.

Wanneer het gesummeerde potentiaal de drempelwaarde overschrijdt, veroorzaakt dit een actiepotentiaal. Een actiepotentiaal is een versterkte en snelle depolarisatie van het membraanpotentiaal. Vervolgens wordt de actepotentiaal in het axon vervoerd richting andere cellen.

Actiepotentialen worden opgewekt via het alles-of-niets principe. Wanneer de drempelwaarde wordt bereikt ontstaat een actiepotentiaal, die altijd een gelijke amplitude heeft. Variatie in de sterkte van prikkels wordt weergegeven door de frequentie van actiepotentialen. De uiteindelijke output van het neuron bestaat allen uit actiepotentialen.

Dendrieten zijn lang en dun. Hun cytoplasma heeft een relatief kleine weerstand en de membranen een relatief grote weerstand. Hierdoor lekt een deel van de synaptische potentialen weg. Er komt dus maar een deel van het potentiaal in de soma terecht. De mate van lekkage wordt uitgedrukt via de lengte constante (λ); de lengte waarover nog 37% van de oorspronkelijke stroom over is. Deze is afhankelijk van de diameter van de dendriet, de membraan weerstand en de cytosolische weerstand. Vertakkingen van dendrieten dempen de stroom, omdat deze dan meerdere wegen kan volgen. De weerstand van het membraan varieert met de activiteit. Wanneer de synaptische input stijgt, openen meer membraankanalen en zal Rm dalen.

Synaptische transmissie

Een actiepotentiaal in de terminale axon veroorzaakt een opening van ladings- afhankelijke Ca2+ kanalen, waardoor Ca2+ het terminale axon in stroomt. De aanwezigheid van Ca2+ zorgt voor het vrijkomen van neurotransmitters in de synaptische spleet. Een neurotransmitter bindt aan een receptor die zich op het postsynaptische neuron bevindt. Daar kan de neurotransmitter zowel direct als indirect reageren. Chemische – afhankelijke ionkanalen blijven net zolang open, als dat de neurotransmitter gebonden is aan de receptor en zijn niet gevoelig voor membraanpotentiaal veranderingen. De synaptische stroming (of ionbeweging door de chemisch- afhankelijk ionkanalen) kan een neuron zowel depolariseren als hyperpolariseren. De synaptische transmissie wordt beëindigd doordat de neurotransmitter loslaat van de receptor. Een neurotransmitter kan dan of worden afgebroken of wordt teruggepompt naar het presynaptisch neuron.

De reactie van een postsynaptisch membraan op synaptische activiteit is afhankelijk van de soort neurotransmitter en de specifieke receptor die te vinden is op het postsynaptisch membraan van een bepaalde cel.

Sommige neuron-neuron verbindingen zijn exciterend en geven actiepotentialen door. Andere remmen de prikkelbaarheid van het neuron (inhiberend). Een andere groep synapsen zijn modulerend. Zij reguleren de inhiberende/exciterende reactie van het gekoppelde neuron.

• Exciterende synapsen
  de meeste exciterende synapsen gebruiken glutamaat of aspartaat als neurotransmitter. Beide hebben eenzelfde effect op het postsynaptisch membraan. Zij binden aan snelle, ligand-gekoppelde ionkanalen voor positieve ionen (K+ en Na+). Hierdoor ontstaat een EPSP (exciterend postsynaptische potentiaal).

• Inhiberende synapsen
  inhiberende neurotransmitters zijn GABA en glycine. Beide binden aan receptoren, die een Cl- ionkanaal bevatten. Cl- stroom heeft meestal een inhiberend effect, omdat het evenwichtspotentiaal van Cl- dichtbij of iets negatiever ligt dan het evenwichtspotentiaal. Er ontstaat een IPSP.

• Modulerende synapsen
  de neurotransmitter norepinephrine bindt aan β-adrenergic receptoren in het celmembraan van piramide-neuronen. Deze neurotransmitter heeft zelf weinig effect op de activiteit van het neuron, maar het neuron zal sterker reageren op een nieuwe exciterende input.
  Het moleculaire mechanisme van neuromodulators is erg complex: een G-eiwit gekoppelde receptor start een intracellulaire signaleringsroute.

Samenvatting verplichte stof DEEL 2

Geneesmiddelen die de sympathicus beïnvloeden

Het centrale zenuwstelsel heeft twee banen voor communicatie met perifere organen: het willekeurige systeem en het autonome systeem. Het willekeurige systeem neemt informatie van de omgeving waar en stuurt passende bewegingen aan. Het autonome zenuwstelsel controleert en reguleert samen met het endocriene systeem het interne milieu. De neurale sturing zorgt voor snelle aanpassingen in de orgaanfuncties. Het endocriene systeem gaat veel langzamer, maar werkt wel een langere termijn. De centrale gedeelten van het autonome systeem liggen in de hypothalamus, hersenstam en het ruggenmerg.

Het autonome systeem delen we op in sympathisch en parasympatisch. Meestal worden organen door beide banen geïnnerveerd en hebben parasympaticus en sympathicus een tegengestelde werking hierop. Bij aandoeningen probeert men met farmaca het autonome stelsel te beïnvloeden, zodat de orgaanfuncties weer normaal worden.

Werking:

Activering van de sympaticus is normaal een reactie om een toestand van prestatievermogen op te wekken. De sympathicus heeft de volgende werking:

• Doorbloeding van spieren stijgt

• Hartslagfrequentie en contractiekracht hart stijgt

• Vernauwing bloedvaten ingewanden

• Peristaltiek darm vermindert

• Vrijmaken glucose uit lever en vet uit vetweefsel

• Bronchiën verwijden, waardoor ademhalingsvolume stijgt.

Deze werkingen komen tot stand door receptoren in het membraan van doelcellen.

Bouw:

Efferente sympathische neuronen lopen vanaf het ruggenmerg naar de paravertebrale grensstreng, waarin meerdere ganglia onder elkaar liggen. De ganglia bevatten veel contactplaatsen (synapsen) tussen preganglionaire neuronen (uit het ruggenmerg) en postganglionaire neuronen (in de lichaamsperiferie). Deze perifere neuronen vertakken zich en leiden naar de cellen van doelorganen.

Neurotransmitter:

Tussen pre- en postganglionaire neuronen is acetyl choline de neurotransmitter. Noradrenaline werkt als neurotransmitter tussen postganglionaire neuron en doelcel. Prikkeling van de sympathische neuronen die naar het ruggenmerg lopen, zorgt voor de afscheiding van adrenaline (hormoon).

Noradrenaline is opgeslagen in kleine blaasjes. Bij prikkeling van de synapsen wordt een deel van deze blaasjes in de synapsspleet geleegd. Het noradrenaline bindt aan adrenoceptoren in het postsynaptische membraan van de doelcel. Presynaptische α2-adrenoceptoren neemt een deel van het noradrenaline weer op in het neuron en zorgt zo voor een terugkoppelingsmechanisme. De werking van het vrijgekomen noradrenaline neemt daardoor snel weer af.

Het biologische effect van noradrenaline wordt teweeggebracht door verschillende type adrenoceptoren:

• α1

• α2

• β1

• β2

α1- en β2-receptoren hebben een verschillende werking op gladde spiercellen. Α1-receptoren zorgen via een interne signaleringsroute voor contractie van de gladde spiercellen (vasoconstrictie = de vaten vernauwen). Β2-receptoren zorgen juist voor relaxatie van de gladde spiercellen (vasodilatie = de vaten verwijden).
Β2-receptoren zorgt daarnaast voor bronchodilatatie (bronchusverwijding). Deze receptor wordt vaak gebruikt door medicijnen (agonisten) tegen astma of bronchitis.
De sympathicus verhoogd hartfrequentie, contractiekracht en prikkelgeleiding via β-receptoren. De pacemakerkanalen worden gestimuleerd, waardoor de concentratie cAMP toeneemt. Daardoor kan in het pacemaker weefsel sneller een actiepotentiaal worden opgewekt. cAMP, gebonden aan kinase a, fosforyleert Ca-kanalen. Hierdoor wordt de contractie van de harstpier versneld.

Zowel α1- als β2-receptoren verhogen in de lever de afbraak van glycogeen tot glucose. Uit het vetweefsel worden vetzuren vrijgemaakt (m.b.v. β-receptoren).

Na lang gebruik van agonisten worden cellulaire processen weer geactiveerd, die tot (gedeeltelijke) uitschakeling van het receptorsignaal leiden. Receptoren worden door endocytose uit het membraan gehaald. Vervolgens worden zij afgebroken of gerecycled. Deze processen beschermen de cel voor overstimulering, maar gaan zo wel de werking van agonist-farmaca tegen. Door verhoging van de dosis kan dit proces vaak maar tijdelijk worden tegengegaan vanwege andere bijwerkingen.

Sympathicomimetica = farmaca die de sympathicus stimuleren.

Adrenoceptoren horen tot de klasse van G-eiwit gekoppelde receptoren. Door bepaalde specifieke zijgroepen toe te voegen kan het farmaca specifiek voor een bepaalde receptor worden gemaakt.

Indirecte Sympathicomimetica kunnen de sympaticus niet direct via binding aan adrenoceptoren stimuleren, maar zij zorgen ervoor dat de concentratie noradrenaline wordt verhoogd. Dit kan op verschillende manieren:

• stimuleren van de synaptische afgifte van noradrenaline

• remming van de heropname van noradrenaline in het presynaps

• remming van de afbraak van noradrenaline

De effectiviteit van de indirecte sympathicomimetica kan snel weer afnemen.

Α1-adrenoceptorantagonisten blokkeren de α1-adrenoceptoren en gaan zo de werking van noradrenaline hierop tegen. Deze middelen worden voorgeschreven bij hoge bloeddruk en prostaathyperplasie.

Β-adrenoceptorantagonisten blokkeren de werking van noradrenaline en adrenaline op β-receptoren in het lichaam. Afhankelijke van hun affiniteit kunnen zij worden ingedeeld in niet selectief (blokkeren β1 en β2) en selectief (blokkeren alleen β1 of β2). Deze farmaca worden toegepast bij angina pectoris, hartklopping stoornissen en coronaire hartziekten. Zij zorgen ervoor dat de hartactiviteit niet verhoogd als reactie op prikkeling van de sympaticus. Daarnaast verlagen β-blokkers de bloeddruk. De blokkering van β2-receptoren is de belangrijkste bijwerking. Bij mensen met astma op COPD kan dit ademnood veroorzaken, doordat bronchiën samentrekken. Diabetespatiënten voelen door β-blokkers niet meer aan wanneer zij een hypoglykemie hebben. Daarnaast leidt de vaatvernauwing tot kouwe voeten en handen (doorbloedingsstoornissen), β-blokkers kunnen hoofdpijn, depressie en potentiestoornissen veroorzaken.

Geneesmiddelen die werken op het parasympatische zenuwstelsel

De parasympaticus reguleert processen voor de opname en opslag van energie, die verlopen bij lichamelijk rust en herstel. Een gering ademvolume en lage hartactie zijn hierbij voldoende. Effecten van de parasympaticus zijn:

• afscheiding verteringsproducten

• verhoogde peristaltiek in de darm

• pupil vernauwing

• hartfrequentie en bloeddruk dalen

• wandtonus van blaaswand neemt toe en sfinctertonus neemt af

• bronchiën vernauwen

Bouw:

de cellichamen van preganglionaire parasympatische vezels liggen in het sacrale hersenstam. De vezels lopen vanuit daar door de III hersenzenuw (oog), VII hersenzenuw (traan- en speekselklieren), IX hersenzenuw (oorsmeerklieren) en X hersenzenuw (borst- en buikorganen) naar ganglia. Ongeveer 95% van de parasympatische vezels bevinden zich in de nervus vagus (hersenzenuw X).

Neurotransmitter

Op de postganglionaire synapsen en doelorganen van de parasympatische zenuw is acetylcholine de neurotransmitter. Acetylcholine ontstaat uit choline en acetyl-coA onder invloed van het enzym choline-acetyl-transferase. Choline wordt door transporters in het axoplasma opgenomen. Acetylcholine wordt vervolgens opgeslagen in blaasjes die via synapsine met het cytoskelet verbonden zijn. Een actiepotentiaal verhoogd de interne Ca-concentratie, waardoor kinase wordt geactiveerd. Synapsine wordt gefosforyleerd en de verankering laat los. Hierdoor kunnen de blaasjes met het presynaptische membraan versmelten. Acetylcholine komt in de synapsspleet en diffundeert naar het postsynaptisch membraan.

Na afgifte in de synapsspleet wordt acetylcholine zeer snel gesplitst door acetrylcholinesterase en serumcholinesterase. Het wordt hierdoor volledig geïnactiveerd.

De receptoren voor acetylcholine verschillen per locatie:

• Postganglionaire neuronen bevatten nicotine-Ach-receptoren.

• De doelcellen (gladde musculatuur en klieren) bevatten muscarine-Ach-receptoren. Deze zijn onder te verdelen in: M1,M2 en M3. M1 bevindt zich vooral op zenuwcellen in hersenen, M2 op hartcellen en M3 op gladde spiercellen.

  • Wanneer Ach bindt aan M2 worden kaliumkanalen geopend. Dit leidt tot een vertraging van de depolarisatie en afname van de hartslagfrequentie.

  • Wanneer Ach bindt aan M3 wordt fosfolipase C gestimuleerd, stijgt het Ca++ en wordt de spiertonus verhoogd. In de vaatwand leidt Ach tot vrijmaking van NO, waardoor de vaten verwijden.

Directe parasympaticomimetica = bootsen effect van parasympaticus na via binding aan Ach-receptoren.

Indirecte parasympaticomimetica = verhogen de Ach-concentratie in de synapsspleet door het enzym acetylcholinesterase te remmen.

Parasympaticolytica kunnen worden gebruikt voor:

• Remming van de kliersecretie

• Verslapping van de gladde spieren bij chronische obstructieve bronchitis

• Urge-continentie (door spasme van de blaaswandspier)

• Versnelling van de hartactie of prikkelgeleiding verhogen

• Demping in het centrale zenuwstelsel

Craniale zenuwen en hun nuclei

Er zijn twaalf bilateraal gekoppelde hersenzenuwen. Deze vervoeren afferente en efferente vezels tussen de hersenen en perifere weefsels. Ze hebben een eigen naam en nummer, welke overeenkomt met de rostrocaudale sequentie waarin zijn aan de hersenen verbonden zijn:

• I n. olfactorius

• II n. opticus

• III n. oculomotorius

• V n. trochlearis

• V n. trigeminus

• VI n. abducens

• VII n. facialis

• VIII n. vestibulocochlearis

• IX n. glossopharyngeus

• X n. vagus

• XI n. accessorius

• XII n. hypoglossus

I en II zijn de enige hersenzenuwen die bevestigd zijn aan de voorhersenen, de rest zit vast aan de hersenstam en is geassocieerd met de nuclei, die zich daar bevinden.

Nuclei van de hersenzenuwen

Afferente nuclei

Vezels met voornamelijk sensorische informatie van het hoofd komen de hersenen binnen via de n. trigeminus ter hoogte van de pons. De n. trigeminus eindigt in de sensorische trigeminus nucleus. Vezels met informatie met betrekking op gehoor en positie lopen door de n. vestibulocochlearis. Ze eindigen in de nuclei van de cochlae en de vestibula. Viscerale afferente vezels, inclusief smaak, eindigen in de nucleus solitarius van de medulla.

Efferente nuclei

Op basis van oorsprong tijdens de embryonale ontwikkeling, worden efferente craniale zenuwen verdeeld in drie groepen: somatische, brachiomotor en parasympathetische efferente cel kolommen.

• Nuclei van de somatische efferente cel kolom

  • Nucleus oculomotorius

  • Nucleus trochlearis

  • Nucleus abducens

  • Nucleus hypoglossus

• Nuclei van de brachiomotor efferente cel kolom

  • Nucleus Trigeminus (motor)

  • Nucleus Facialis (motor)

  • Nucleus ambiguus

• Nuclei van de parasympathetische cel kolom

  • Edinger-Westphal nucleus

  • Nuclei salvatorius superior en inferior

  • Dorsale motor nucleus van de vagus

Hersenzenuwen

De craniale zenuwen

Nervus occulomotorius

Innerveert alle extra-oculaire oogspieren (behalve de musculus obliquus superior en rectus lateralis), die het oog kunnen bewegen. Daarnaast innerveert het de gladde spieren in het oog.

De hoeveelheid ligt, die op de retina valt wordt gereguleerd door de grootte van de pupil. Door contractie van de musculus sfincter pupillae, vermindert de hoeveelheid ligt. De reactie van het oog op licht noemen we het directe licht reflex. Tegelijk reageert ook het andere oog, terwijl deze niet door licht beschenen hoeft te zijn. Dit noemen we het indirect/consensus licht reflex.

Bij fixatie op een nabij object worden de optische assen geconvergeerd door contractie van m. ciliaris. Dit is het accommodatie reflex.

Nervus trochlearis

Deze zenuw bevat alleen somatische neuronen vanuit de nucleus trochlearis. Het stuurt slechts één spier aan: de musculus obliquus van het oog.

Nervus abducens

Ook deze zenuw bevat allen somatische vezels vanuit de nucleus abducens. Deze innerveren de musculus rectus lateralis van het oog.

Nervus trigeminalis

Deze zenuw heeft zowel sensorische als motorische neuronen. Het vormt de belangrijkste zenuw van het hoofd en de nek. De zenuw is aan de hersenstam gekoppeld via een sensorische en motorische wortel. De sensorische vezels vanuit gezicht, hoofdhuid, hoornvlies, neusholte, mondholte, tanden en tandvlees. Dit noemen we ook wel de ophthalamische regio van het hoofd. Daarnaast innerveert het de dura mater en de intracraniale slagaders. En de proprioceptieve informatie van de kauwspieren. De cellichamen van de afferente vezels liggen in het trigeminale ganglion en de meeste eindigen in de nucleus trigeminalis (sensorisch).

De motor-axonen komen vanuit de nucleus trigeminalis (motorisch). Deze innerveren de kauwspieren,

Nervus facialis

Deze zenuw bevat sensorische, motorische en parasympatische vezels. De sensorische vezels zorgen voor smaak van het eerste 2/3 deel van de tong en aanraking van het oor. De cellichamen van de afferente vezels liggen in het geniculatis ganglion.
Motorneuronen komen vanuit nucleus facialis motor. Deze zijn betrokken bij gezichtsexpressie.

Nervus vestibulocochlearis

Deze zenuw is sensorisch en vervoert impulsen vanaf het oor. Het bestaat uit twee delen:

• Nervus vestibularis
  draagt informatie over de positie en beweging van het hoofd.
  De zenuw eindigt in de nucleus vestibularis.

• Nervus cochlearis
  draagt gehoor-informatie.

Nervus glossopharyngealis

Dit is voornamelijk een sensorische zenuw, met een aantal motorische en parasympatische vezels. De afferente vezels dragen informatie van de keelholte, achterste deel van de tong (smaak en gevoel), baroreceptoren in de sinus carotis.
De motorneuronen innerveren de m. stylopharyngeus (voor slikken). De parasympatische vezels innerveren de speekselklieren.

Nervus Vagus

Deze zenuw bevat sensorische, motorische en parasympatische vezels. De afferente vezels dragen informatie onder andere over; keelholte, slokdarm, chemoreceptoren in de aorta, receptoren in de buikwand. De motorneuronen innerveren spieren van de bovenste deel slokdarm, gehemelte en strottenhoofd, De parasympatische vezels zijn belangrijk bij het cardiovasculaire, respirator en maag-darmsysteem.

Nervus accessorius
Deze bevat uitsluiten motorneuronen. De craniale wortel innerveert keelholte, strottenhoofd en gehemelte. De spinale wortel innerveren spieren voor de beweging van hoofd en schouders (m. sternomastoideus en m. trapezius).

Nervus hypoglossus

Ook deze zenuw heeft alleen een motorische functie. Het innerveert extrinsieke en intrinsieke spieren van de tong (om de tong te bewegen en te vervormen). De nucleus hyppoglossus krijgt afferente informatie van de nucleus solitarius en trigeminus (voor reflex bewegingen van kauwen en slikken) en van de contralaterale motorcortex (voor vrijwillige bewegingen en spraak).

Hoorcollege 5

Bouwstenen van het zenuwstelsel: neuronen

Membraanpotentiaal

Elke cel heeft een rustmembraanpotentiaal. Dit betekent dat er een verschil is in de lading tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel, waarbij de binnenkant negatief geladen is t.o.v. de buitenkant. Meestal gaat het om een potentiaal van ongeveer -70 mV, maar dit verschilt.

De membraanpotentiaal komt tot stand doordat de concentratie van ionen binnen en buiten de cel niet gelijk zijn. Zo is de concentratie K⁺ in de cel veel hoger dan buiten de cel. Voor Na⁺ geldt het tegenovergestelde. De concentratie buiten de cel is juist hoger dan binnen de cel. De totale concentratie binnen de cel is echter wel neutraal. Dit is ook zo buiten de cel. Naast dit concentratieverschil van verschillende ionen zijn voor het tot stand komen van een membraanpotentiaal ook ion kanalen nodig, die uitsluitend doorlaatbaar zijn voor één soort ion. Ionen kunnen namelijk niet door de lipofiele dubbellaag van het celmembraan heen, omdat zij een lading hebben.

Om het rust membraanpotentiaal te kunnen verklaren kijken we eerste naar de kaliumionen. Dit doen we aan de hand van een voorbeeld waarbij de concentratie in en buiten de cel als volgt zijn:

Extracellulaire ruimte: 5 mM K⁺

5 mM X^-

Intracellulaire ruimte: 150 mM K⁺

150 mM X^-

Wanneer er kaliumkanalen in de cel aanwezig zijn zullen de kaliumionen door de diffusiekracht, die ontstaat door het concentratieverschil, naar buiten diffunderen. Hierdoor ontstaat dan een tekort aan positieve ionenin de cel. De binnenkant van de cel wordt dus negatief geladen ten opzichte van de buitenkant. Als gevolg hiervan ontstaat er een elektrische kracht die tegengesteld is aan de diffusiekracht. K⁺-ionen zullen hierdoor weer gedeeltelijk in de cel diffunderen totdat er een evenwicht optreedt. Er is nu netto geen transport meer van kaliumionen. Het punt waar het evenwicht zich instelt wordt de kalium evenwichtspotentiaal genoemd. Dit evenwichtspotentiaal ligt bij -90 mV.

Met de formule van Nernst kun je de evenwichtspotentiaal van verschillende ionen berekenen.

Op dezelfde manier kan zich ook voor de natriumionen een evenwichtspotentiaal instellen. Als voorbeeld zijn de volgende ion concentraties genomen:

Extracellulaire ruimte: 150 mM Na⁺

150 mM X^-

Intracellulaire ruimte: 15 mM Na⁺

15 mM X^-

Als gevolg van het concentratieverschil diffunderen natriumionen door de aanwezige natriumkanaaltjes naar binnen. De verschuiving van de natrium ionen komt tot stand door de diffusie kracht. Door de verschuiving van natriumionen krijgt de binnenkant van de cel een overschot aan positieve ionen. Hierdoor wordt de binnenkant van het celmembraan positief geladen ten opzicht van de buitenkant. Hierdoor komt ook hier een elektrische kracht tot stand, die er samen met de diffusiekracht voor zorgt dat zich een evenwicht instelt. Er is nu netto geen transport meer van natriumionen. Dit evenwicht wordt de natrium evenwichtspotentiaal genoemd en is ongeveer +60 mV.

Membraanpotentiaal (Vm)

Onder normale omstandigheden zijn er natuurlijke zowel natrium als kalium ionen en kanalen aanwezig. De membraanpotentiaal die dan ontstaat, zal ergens tussen de evenwichtspotentialen van de aanwezige ionen liggen. De membraanpotentiaal ligt echter niet precies in het midden omdat deze wordt beïnvloed door de permeabiliteit voor de afzonderlijke ionen (gemak waarmee ionen door het celmembraan diffunderen).In de cellen in ons lichaam is de permeabiliteit voor K⁺ groter dan voor Na⁺. Bij zenuwcellen ontstaat hierdoor uiteindelijk een membraanpotentiaal van -70 mV. De membraanpotentiaal kan berekend worden met de vergelijking van Goldman-Hodgkin-Katz.

De waarde van -90 mV voor de kaliumkanaaltjes wijkt af van de waarde van -70 mV in de cel. Kleine beetjes kaliumionen zullen dus de cel uitlekken, omdat de diffusiekracht groter is dan de elektrische kracht. De waarde evenwichtspotentiaal van natrium verschilt ook van de uiteindelijke membraanpotentiaal. Hierdoor zullen natriumionen ook naar binnen lekken. Om de Na⁺- en K⁺-concentraties toch op peil te houden, is er een Na⁺/K⁺-pomp in de cel aanwezig, die tegelijkertijd 3 Na⁺-ionende cel uit pompt en 2 K⁺-ionen de cel in pompt en daarbij één molecuul ATP verbruikt. Wanneer deze pomp niet meer werkt, zullen de concentraties niet meer op peil gehouden worden en verdwijnt de membraanpotentiaal.

Factoren die de ligging van de membraanpotentiaal beïnvloeden zijn dus:

• Ionconcentraties binnen/buiten de cel (vooral van K⁺ en Na⁺)
  Voorbeeld: Bij een toename van de extracellulaire kalium concentratie, wordt het concentratieverschil minder groot. De diffusiekracht neemt dus af en het evenwichtspotentiaal van kalium zal minder negatief worden. Hierdoor zal het uiteindelijke membraanpotentiaal minder negatief worden. Er is sprake van depolarisatie..

• Verandering van permeabiliteit van het celmembraan voor K⁺- en Na⁺-ionen (of andere ionen). Dit gegeven wordt door prikkelbare cellen gebruikt voor elektrische signalering,

Voorbeeld: Bij een toename van de geleidbaarheid voor natriumionen, zal de evenwichtspotentiaal niet veranderen, Deze zal zich alleen sneller instellen. De membraanpotentiaal verandert echter wel. Deze wordt namelijk minder negatief doordat het gewogen gemiddelde tussen de natrium en kalium evenwichtspotentiaal meer naar natrium toeschuift, doordat de permeabiliteit van natrium is toegenomen.

Toepassing ion concentratieverschillen en membraanpotentiaal.

Met de ion concentratieverschillen binnen/buiten de cel en de membraanpotentiaal kun je het volgende doen:

• Tegen een concentratiegradiënt in stoffen opnemen

• Elektrische signalering (verandering membraanpotentiaal). Twee soorten:

• Lokale potentialen (transport signaal over korte afstand) Deze zijn kleiner dan actiepotentialen en doven uit.Bij receptoren (zien, tast, reuk) en bij neurale integratie

• Actiepotentialen (transport boodschap over lange afstand). De actiepotentiaal blijft gelijk in amplitude.

Bio-elektrische signalen

Wanneer er een stimulus op het soma of de dendrieten van een neuron binnenkomt, ontstaat er een lokale potentiaal. Dit signaal verplaatst zich over het neuron en komt vervolgens aan bij de axonheuvel. De sterkte van dit signaal is afhankelijk van de afstand die het al heeft afgelegd, want het signaal dooft uit. Wanneer het signaal nog sterk genoeg is om de prikkeldrempel te overschrijden, ontstaat er een actiepotentiaal. Deze verplaatst zich vervolgens langs het axon, zonder uit te doven totdat het bij de synaps aankomt.

Wanneer er rekking van een spier optreedt, wordt dit opgemerkt door het spierspoeltje. Er treedt dan een lokaal potentiaal (depolarisatie) op. In de trigger zone ontstaat dan vervolgens een actiepotentiaal. Actiepotentialen kunnen zo’n 1,5 m afleggen.

Een actiepotentiaal ontstaat door verandering in permeabiliteit van K⁺- en Na⁺-ionen. Wanneer de lokale potentiaal de prikkeldrempel (-55mV) overschrijdt, gaan de spanningsafhankelijk Na⁺-kanaaltjes open. De natrium-permeabiliteit neemt hierdoor toe. Na⁺ zal de cel instromen, waardoor de natrium concentratie in de cel snel toeneemt. Hierdoor depolariseert het membraan en komt de membraanpotentiaal dicht bij de natrium evenwichtspotentiaal te liggen. Na enige tijd sluiten de natriumkanaaltjes weer (inactivatie) en neemt de K⁺-permeabiliteit toe, zodat de intracellulaire ruimte weer negatiever wordt en de potentiaal weer afneemt tot rustwaarde. Vervolgens zullen de normale concentraties hersteld worden door de Natriumkalium ATP-ase. De grafiek in afbeelding 2 geeft het verloop van een actiepotentiaal weer.

De spanningsafhankelijke natriumkanaaltjes hebben een m- en een h-poort. Bij depolarisatie gaat het m-poortje open. Hierdoor stroomt natrium de cel in en wordt de cel verder gedepolariseerd. Het h-poortje reageert later en sluit het natriumkanaaltje weer af (inactivatie). Hierdoor wordt het ook wel inactivatiepoort genoemd. Vanaf dat moment, kan natrium niet meer de cel in stromen en wordt de membraanpotentiaal weer minder positief. Tijdens een rustpotentiaal is alleen de m-poort gesloten.In tegenstelling tot wat veel boeken vermelden, neemt de [Na⁺] in de cel niet noemenswaardig veel toe.

De spanningsafhankelijke kaliumkanaaltjes hebben een n-poort. Bij depolarisatie gaat dit poortje langzaam open en bij repolarisatie sluit het geleidelijk. Voordat de rustwaarde wordt bereikt, zal de potentiaal tijdelijk nog iets negatiever worden, omdat de permeabiliteit van K⁺-kanaaltjes nog wat groter is. Er kan zo een hyperpolarisatie ontstaan.

Tijdens de refractaire periode zijn de Na⁺-kanalen nog geïnactiveerd, doordat de h-poort traag opent. Het ontstaan van een actiepotentiaal is tijdens de refractaire periode onmogelijk.

Hoorcollege 6

Signaalvoortgeleiding

Passief en actief

De geleiding van lokale potentialen wordt ook wel passief genoemd, omdat de potentialen uitdoven. Deze uitdoving gebeurd volgens een exponentieel verband. Wanneer er sprake is van onverzwakte signaaloverdracht, zoals bij een actiepotentiaal, wordt dit actief genoemd.

Op de soma-heuvel tussen soma en axon bevinden zich veel natriumkanalen, zodat daar bij uitstek actiepotentialen ontstaan. Wanneer de lokale potentiaal niet dedrempelwaarde voor het ontstaan van een actiepotentiaal in de soma-heuvel overschrijdt, dooft het signaal uit. Alleen een depolariserend signaal kan een actiepotentiaal veroorzaken,

Kabelmodel

Om te verklaren waarom een lokaal potentiaal uitdooft zou je het axon kunnen vergelijken met een kabel. Het cytoplasma is de geleider, maar heeft wel een weerstand. Hoe groter deze weerstand, hoe moeilijker de stroom door de kabel en dus door het axon loopt. Het membraan rond de axon vormt een isolatielaag, maar heeft geen hoge weerstand. Hierdoor zal er telkens wat stroom weglekken. Door deze twee weerstanden is er bij een lokale potentiaal sprake van uitdoving.

Met de lengteconstante (λ) kan bepaald worden hoe snel een potentiaal afneemt. De lengteconstante geeft de afstand aan waarna het signaal tot 37% is afgenomen. λ is normaal één tot twee mm en is te berekenen met: zie afbeelding 3
 

Zowel een verkleining van membraanweerstand (r_m) als vergroting van intracellulaire weerstand (r_i) is ongunstig voor de signaalvoortgeleiding.

Zie afbeelding 4

Bij actieve voortgeleiding in niet-gemyeliniseerde vezels ontstaan stroomkringetjes (zie figuur 2a), die onderling steeds een volgende stroomkring activeren, waardoor de potentiaal stand houdt en niet uitdooft. Er wordt constant een nieuwe actiepotentiaal veroorzaakt. Bij een kleinere intracellulaire weerstand gaat de voortgeleiding sneller.

Bij actieve voortgeleiding in gemyeliniseerde vezels vindt de voortgeleiding plaats via stroomkringetjes die ontstaan rond de knopen van Ranvier (zie figuur 2b). Dit zijn de plaatsen zonder myeline. Er is nu sprake van saltatoire (sprongsgewijze) voortgeleiding. De myeline zorgt voor een hoge membraanweerstand, waardoor er weinig stroom weg kan lekker.

De weerstanden zijn van invloed op de snelheid van voortgeleiding. Een dikke zenuwvezel is gunstig voor snelle signalering., omdat hier de intracellulaire weerstand kleiner is. Bij niet-gemyeliseerde vezels is de snelheid ongeveer 1 m/s. Bij gemyeliniseerde vezels is deze 3-150 m/s. De snelheid wordt dus beïnvloed door de diameter van de axon (r_i) en de mate van myelinisatie (r_m).

Overdracht signalen tussen neuronen

Signaaloverdracht kan plaatsvinden tussen zintuig en neuron, tussen neuron en neuron, tussen neuron en spier of tussen neuron en klier. De contactplaats tussen een neuron en de doelcel wordt een synaps genoemd. Hieronder valt de pre-synaps (van neuron), de synapsspleet en de post-synaps (van doelcel). Neurotransmitters geven op het postsynaptische membraan een reactie, waardoor depolarisatie of hyperpolarisatie wordt veroozaakt, afhankelijk van of de neurontransmitter exciteren of inhiberend is. Er zijn twee soorten synapsen: een elektrische en een chemische synaps.

Elektrische synaps

Een elektrische synaps is een gap junction. Cellen zijn direct met elkaar verbonden via intercellulaire niet-selectieve kanalen, die het cytoplasma van beide cellen verbinden. Hierdoor is zeer snelle signaaloverdracht mogelijk (<<1 ms). Deze overdracht is in twee richtingen mogelijk vanwege een symmetrische situatie; De overdracht is dus bi-directioneel. Het kanaal is niet alleen doorlaatbaar voor ionen, maar ook voor metabolieten. Door de Gap-junctions wordt dus ook directe communicatie op metabool niveau mogelijk gemaakt. Hoewel een overdracht naar twee kanten kan verlopen, kan een cel een voorkeursrichting hebben. Elektrische synapsen zijn belangrijk voor het hart, maar komen minder voor in het brein.

Chemische synaps

Bij chemische synapsen wordt een actiepotentiaal in de presynaps omgezet naar een chemisch signaal (transmitter). In tegenstelling tot gap junctions, kunnen signalen maar één kant op. Het doorgeven van een signaal in een chemische synaps gaat als volgt:

Neurotransmittermoleculen zitten in blaasjes.

Een actiepotentiaal komt aan in het presynaptische uiteinde. De spanningsafhankelijke Na⁺ en ^K+ kanalen werken.

Door depolarisatie gaan spanningsafhankelijke Ca²⁺ kanalen open. Hierdoor stromen calciumionen het presynaptische uiteinde binnen. De intracellulaire calciumconcentratie stijgt, waardoor de blaasjes fuseren met het presynaptische membraan. Zo komt de neurotransmitter in de synapsspleet.

De neurotransmitter diffundeert over de synapsspleet en bindt aan een receptor op het postsynaptische membraan. Er zijn twee soorten postsynaptische receptoren in chemische synapsen:

• Ionotrope receptoren. Dit zijn ionkanalen die opengaan na een binding met een transmitter. Er volgt een snelle reactie in het post-synaptische membraan.

• Metabotrope receptoren. Deze receptoren zetten een ionkanaal ergens anders in de cel open. Ze zijn G-eiwit gekoppeld en hebben een langzame post-synaptische reactie (seconde tot uren).

De receptor wordt hierdoor geactiveerd. De receptor activeert de postsynaptische cel.

Postsynaptische ionkanalen die chemische gestuurd worden, kunnen exciterend of inhiberend werken. Een chemisch signaal wordt weer omgezet in een elektrisch signaal.

Neurotransmitters

Een neurotransmitter werkt remmend of stimulerend.

Remmende (inhibitoir) neurotransmitters zijn glycine en GABA. Een inhiberend neurotransmitter geeft een IPSP: inhiberende post synaptische potentiaal. De neurotransmitter opent een kalium- of chloridekanaal, waardoor hyperpolarisatie van de postsynaptische membraan plaatsvindt. De voortgeleiding van een signaal naar de axonheuvel van een postsynaptische cel gebeurt passief.

Stimulerend (excitatoir) zijn glutamaat en acetylcholine. Een exciterend neurotransmitter geeft een EPSP: exciterende post synaptische potentiaal. De neurotransmitter opent een kationselectief (positieve ionen doorlatend) kanaal (meestal een kanaal dat goed Na⁺-ionen doorlaat), waardoor de postsynaptische membraan depolariseert. Het signaal gaat passief naar de axonheuvel van een postsynaptische cel. De plaats waar inhibitie/excitatie plaatsvindt op de cel is van invloed op het effect. Hoe verder weg op de dendrieten, hoe minder het effect.

Het proces van signaaloverdracht is onder te verdelen in input, integratie en output. De input komt vanuit synapsen van andere neuronen. De signalen veroorzaken locale potentialen, die onderverdeeld kunnen worden inEPSP en IPSP. Tijdens het integratieproces worden lokale potentialen opgeteld of wordt het gemiddelde genomen van de lokale potentialenm. In het geval van temporele integratie worden meerdere actiepotentialen in de tijd opgeteld, waardoor alsnog de prikkeldrempel wordt bereikt. Bij spatiële integratie is er sprake van optelling in de ruimte, doordat meerdere ‘inputs’ vanuit verschillende plaatsen worden opgeteld. In de praktijk heb je vaak een combinatie van deze twee. Soms kunnen inhiberende en exciterende signalen elkaar uitdoven, bij summatie (optelling).

Wanneer de prikkeldrempel wordt overschreden, gaat de ‘output’ via het axon verder. De uitkomst van de integratie kan een actiepotentiaal veroorzaken of dooft uit.

Zie afbeelding 5

Zelfstudie 8 / Practicum 2

De hersenen worden van bloed voorzien door de aa. Corotides internae en de aa. Vertebralis. Ter hoogte van de cisterna basalis vormen zij een arteriële cirkel. Deze wordt de cirkel van Willis genoemd. In de onderstaand afbeelding is de cirkel van Willis te zien.

Zie afbeelding 6

Bij de zes hoofdstammen (linker en rechter a. cererbri anterior, media en posterior) maakt men onderscheid tussen twee typen takken:

• centrale of perforerende takken (rami perforantes). Deze duiken direct de hersensubstantie in en zorgen voor de vascularisatie van het diencephalon, het corpus striatumn en de capsula interna.Dit zijn de proximale takken van de zes hoofdstammen.

• corticale of oppervlakking taken (rami corticales). Deze vormen een oppervlakkig netwerk dat op de pia mater ligt. Vanuit dit netwerk ontspringen kleine vaatjes die de hersenen in duiken. Zij voorzien de cortex en onderliggende structuren.

De a. carotis interna maakt een bocht door de sinus cavernosus. Deze bocht wordt de carotis syphon genoemd.

Een epiduraal hematoom ontstaat door zwaar schedeltrauma met een schedelfractuur en is meestal het gevolg op een arteriële bloeding vanuit de a. meningea media. De bloeding bevindt zich boven de dura mater. Op een scan herken je de epidurale bloeding deze sterk afgegrensd is.

Een subduraal hematoom is het gevolg van een gescheurde ankervene. Dit leidt tot een bloeding tussen de dura mater en de arachnoidea. De subdurale ruimte ontstaat pas bij de bloeding en leidt ertoe dat de arachnoidea zich losmaakt van de dura. Deze bloeding komt voornamelijk voor bij oudere mensen en ontstaat vaak na vallen. De bloeding is te herkennen op een CT-scan doordat hij minder scherp begrensd is.

Bij een arterieel aneurysma van arteriën van de hersenbasis ontstaat een subarachnoïdale bloeding. De mensen met deze soort bloeding horen vaak een knapje en krijgen daarna plotseling een heel hevige hoofdpijn. Het aneurysma bevindt zich vaak op plekken waar zich ‘kruispunten’ van aderen bevinden. Het komt vaak voor in de cirkel van Willis.

Een intracerebrale bloeding ontstaat vaak dor een arteriële of veneuze malformatie. Bij de bloeding komt er bloed in de hersenen. Deze mensen hebben door de bloeding ook veel last van hoofdpijn.

Zie afbeelding 7

Een waterscheidingsinfarct ontstaat wanneer de bloeddruk van een persoon sterk daalt. Het deel van de hersenendat dus door de laatste kleine vertakkingen van twee arteriën doorbloed wordt, wordt daardoor helemaal niet meer doorbloed en sterft af. Denk hierbij aan twee uit elkaar staande sproeiers. Wanneer de sproeiers zachter worden gezet (lage druk) wordt het overlappingsgebied tussen de twee sproeiers niet meer besproeid.

De hersenen kunnen worden onderverdeeld in de vier kwabben, In de onderstaande afbeelding zijn voor een horizontale doorsnede, een lateral aanzicht en een medial aanzicht de lokaties van deze hersenkwabben aangegeven.

Zie afbeelding 8

In de neocortex zijn verschillende regionale specialisaties te vinden. Deze specialisaties zijn weergeven in onderstaande afbeelding. Voor de taalfuncties (taalgebieden van Wernicke en Broca) is sprake van een sterke lateralisatie. In het algemeen liggen de taalgebieden namelijk in de linker hemisfeer. Deze taalgebieden worden van bloed voorzien door de a. cerebri media.

Zie afbeelding 9

Wanneer men de zachte hersenvliezen verwijderd kan het gyri en sulci patroon van de hersenen goed worden bestudeerd. Er bestaat een grote variatie in dit patroon. Toch kunnen een aantal belangrijke gyri en sulci herkend worden. Deze belangrijke gyri en sulci staan weergeven in de afbeelding 10.

Er zijn drie grote gebieden in de associatiecortex:

• de parieto-occipito temporale cortex (POT-cortex) gelegen op het overgangsgebied van parietaal, occipitaal en temporaal kwab.

• de temporale associatiecortex met de limbische associatieve gebieden in het voorste 2/3 deel van de temporaalkwab.

• de prefrontale associatiecortex in de frontaalkwab.

Zie afbeelding 10

calcarine fissure = sulcus calcarinus cingulate gyrus = gyrus cinguli

parieto-occipital fissure = sulcus parieto-occipitalis uncus hippocampal gyrus = gyrus parahippocampalis, uncus

Zelfstudie 10

Samenvatting InterActive Physiology, te zien in studielandschap:

Anatomy review

Een cellichaam heet ook wel soma en ligt centraal in het neuron. Een cellichaam is de voedings- en metabole regio. Ook ontvangt het soma signalen van andere cellen via dendrieten en zendt het signalen naar andere cellen via axonen. Dendrieten zijn takken vanuit de soma die signalen ontvangen. Een dendriet telt, net als het soma, de inkomende signalen op. Het dendriet stuurt daarna de signalen naar het soma. Een signaal is directioneel en gaat via synapsen van het ene naar het andere neuron. Axonen kunnen variëren in lengte. In het algemeen hebben de langste axonen de grootste cellichamen. In de axonheuvel wordt een actiepotentiaal gemaakt. Het axon kan zich vertakken en eindigt zo in axon terminals. Myeline is een isolatiemiddel dat gemaakt wordt door gliacellen. Schwann-cellen zijn de myeline-makende cellen van het perifere zenuwstelsel. Een axon wordt als volgt voorzien van een myelineschede:

• een Schwann-cel windt zich om het axon.

• het cytoplasma wordt door het winden naar buiten geperst en komt zo bovenop de axonen.

De ruimte tussen twee Schwann-cellen heet de insnoering van Ranvier. Deze 'lege' plaatsen maken signaalgeleiding sneller.

Membrane potential

De intracellulaire concentratie van ionen verschilt van de extracellulaire concentratie van ionen. Ionen kunnen door hun hydrofiele karakter niet zomaar door het celmembraan heen, daarom heeft de cel ionkanalen. De kanalen zijn niet doorlatend voor alle ionen, wat selectieve permeabiliteit heet. Elke cel heeft niet voor elk soort ionen een kanaal. Zo heeft een cel een grotere permeabiliteit voor kalium dan voor natrium, omdat het voor kalium meer kanalen beavt. Neuronen zijn selectief permeabel voor natrium, kalium en chloride ionen. Neuronen zijn impermeabel voor negatief geladen eiwitten en grote anionen (negatieve ionen). De permeabiliteit van het celmembraan is afhankelijk van het aantal kanalen en het type ionkanaal. Sommige kanalen kunnen open of gesloten zijn,. In open toestand vergroten ionkanalen de permeabiliteit van het ion dat ze vervoeren.

Wanneer een positief geladen ion de cel verlaat, wordt de cel negatiever (en de extracellulaire ruimte positiever). Dit creëert een elektrische potentiaal ofwel voltage op het celmembraan (membraanpotentiaal). Plus en min trekken elkaar aan, dus positieve ionen worden dan de cel ingetrokken. De elektrische kracht is hierbij dus het tegenovergestelde van de diffusiekracht.

Het membraan van een gewone cel (geen neuron) is -90 mV. Met 150 mM K⁺ in de cel en 5 mM K⁺ erbuiten, is dit het evenwichtspotentiaal (equilibrium potential) voor kalium.

Rustende neuronen zijn erg permeabel voor kalium en minder permeabel voor natrium. Natrium wil de cel dus in door de diffusiekracht én de elektrische kracht. De diffusiekracht en elektrische kracht samen heten de elektrochemische gradient. Door de grotere permeabiliteit voor kalium dan voor natrium komt het membraanrustpotentiaal op -70 mV. Bij deze waarde gaan kaliumionen de cel in en natriumionen de cel uit. Er is dus sprake van een lek, waardoor uiteindelijk de concentratiegradiënt zal verdwijnen en er geen communicatie met andere cellen mogelijk zou zijn. De oplossing voor dit probleem is de Na/K pomp die ATP verbruikt om 3 natriumionen de cel uit en 2 kaliumionen de cel in te transporteren tegen de concentratiegradiënt in.

Action potential

Een actiepotentiaal ofwel zenuwimpuls is een communicatiemiddel, waarbij de membraanpotentiaal verandert van -70 mV naar +30 mV en weer terug naar -70 mV. Deze membraanverandering komt tot stand door de verandering in de concentraties van natrium en kalium ionen. De axonheuvel maakt de actiepotentialen en bevat daarom een grote hoeveelheid spanningsafhankelijke natriumkanaaltjes. Een actiepotentiaal ontstaat door depolarisatie van de axonheuvel. Door de depolarisatie gaan de spanningsafhankelijke natriumkanaaltjes open en wordt de permeabiliteit voor natrium dus groter. Natriumionen gaan dan via de concentratiegradiënt de cel in. Hierdoor depolariseert de cel verder en komt het membraanpotentiaal dicht bij het evenwichtspotentiaal van natrium te liggen.

Wanneer een stimulus in de axonheuvel groot genoeg is, depolariseert het neuron. Met 'groot genoeg' bedoelen we dat de drempelwaarde overschreden wordt. De drempelwaarde ligt 15 mV hoger dan de rustpotentiaal (dus op -55 mV). Een actiepotentiaal is een alles-of-niets reactie en heeft altijd dezelfde amplitude en tijdsduur. Vanaf de drempelwaarde wordt de depolarisatie regeneratief (positieve feedback loop wordt gemaakt).

De actiepotentiaal stopt als de positieve feedback loop wordt onderbroken. Dit kan door:

• spanningsafhankelijke natrium kanaaltjes te inactiveren. Dit gebeurt wanneer het kanaal al een tijdje open is door de tijd-sensitieve inactivatie poort (h-poort).

• spanningsafhankelijke kalium kanaaltjes te openen na de piek van het actiepotentiaal. Kaliumkanaaltjes reageren langzaam op depolarisatie. Wanneer kaliumionen de cel uitgaan, stopt de depolarisatie en dus de positieve feedbackloop.

Wanneer kaliumionen de cel uitgaan en de spanningsafhankelijke natriumionen nog niet allemaal dicht zijn gaat er weinig Na⁺ de cel in en meer K⁺ de cel uit. Hierdoor wordt de membraanrustpotentiaal meer negatief. Dit heet repolarisatie.

De langzame spannings-afhankelijke kaliumkanalen blijven open na de repolarisatie, waardoor kaliumionen de cel blijven uitgaan en het membraanpotentiaal nog negatiever wordt. Dit heet hyperpolarisatie. Aan het eind van de hyperpolarisatie zijn alle kaliumkanalen dicht.

Tijdens de absolute refractaire periode zijn veel natriumkanalen geïnactiveerd en is er geen actiepotentiaal mogelijk, hoe hoog het voltage ook is.

Tijdens de relatieve refractaire periode zijn sommige kaliumkanalen nog open en zijn sommige natriumkanalen nog geïnactiveerd. Er kan wel een actiepotentiaal opgewekt worden, als de depolarisatie maar groter dan normaal is (hogere prikkeldrempel).

Een axon geleidt een actiepotentiaal. Er stromen positieve ladingen langs het axon, waardoor omliggende gebieden ook depolariseren. De geleidingssnelheid van een axon is enerzijds afhankelijk van de diameter (hoe groter, hoe sneller) en anderzijds afhankelijk van myelinisatie. Myelinisatie geeft grotere geleidingssnelheden door sprongsgewijze geleiding (saltatory conduction). Myelinisatie heeft ook nog het voordeel dat het niet dik wordt, dus dat er veel axonen in één zenuw passen, zonder dat die te dik of te zwaar wordt.

Zelfstudie 11

Samenvattingen uit InterActive Physiology

Ionchannels

Ionkanalen openen door neurotransmitters. Ionkanalen zijn regionaal gelokaliseerd in het neuron en zijn functioneel uniek. Er zijn verschillende soorten ionkanalen:

• passieve ionkanalen zijn verantwoordelijk voor het handhaven van de membraanrustpotentiaal. Passieve ionkanalen bevinden zich op het celmembraan van dendrieten, cellichaam en axonen.

• chemisch gestuurde ionkanalen zijn verantwoordelijk voor het maken van synaptische potentialen. Ze komen vooral op dendrieten en het cellichaam voor.

• spanningsafhankelijke ionkanalen: maken en geleiden een actiepotentiaal. Spanningsafhankelijke ionkanalen bevinden zich op de axonheuvel, bij de knopen van Ranvier (gemyeliniseerde vezel) en langs ongemyeliniseerde axonen.

Veel receptoren zijn een deel van een ionkanaal. Dit zijn ionotrope receptoren. Wanneer een neurotransmitter bindt aan zo'n receptor op de postsynaptische cel, verandert de vorm van het kanaaltje, waardoor het kanaaltje open of dicht gaat. Receptoren hebben meer dan één bindingsplaats voor een neurotransmitter. Receptoren hebben ook meer dan één neurotransmitter nodig om een kanaal open of dicht te laten gaan.

EPSP staat voor excitatory postsynaptic potential. De cel wordt bij een EPSP meer positief, door de influx van positieve ionen. Op een geprikkelende synaps zijn de ionkanalen specifiek voor kationen open. De elektrochemische gradiënt voor Na⁺ is groot, waardoor het de cel instroomt. De elektrochemische gradiënt voor K⁺ is klein, waardoor het de cel uitstroomt. Er stromen in totaal meer natriumionen de cel in, dan dat er kaliumionen uitstromen. EPSP's depolariseren neuronen, waarbij er een actiepotentiaal kan ontstaan als de prikkeldrempel overschreden wordt.

IPSP's zijn inhibitory postsynaptic potentials. Het resultaat van een IPSP is dat de cel negatiever wordt door negatief geladen ionen. Ionkanalen op een inhibitory synaps zijn specifiek voor Cl^-. De elektrochemische gradiënt zorgt ervoor dat chloride-ionen de cel ingaan. Chloride-ionen hyperpolariseren het celmembraan, waardoor het moeilijker wordt voor de cel om een actiepotentiaal te maken. De neurotransmitter GABA werkt volgens dit principe.

neurotransmitters binden aan een aparte receptor. Dit proces leidt tot de productie van intracellulaire second messengers die in staat zijn ionkanalen te openen of te sluiten. Deze receptoren worden metabotrope receptoren genoemd. De neurotransmitter beïnvloedt via een indirecte weg de ionkanaaltjes. Bij dit proces is een G-eiwit betrokken.

Norepinephrine (NE) werkt volgens dit principe:

NE bindt aan een receptor. De receptor is verbonden met een G-eiwit. Het G-eiwit verruilt GDP voor GTP en wordt actief. Het G-eiwit bindt aan een ander eiwit, waardoor het andere eiwit second messengers gaat maken. De second messengers activeren een intracellulair enzym. Dit enzym fosforyleert K⁺ kanalen, die daardoor dicht gaan. Door de gesloten kaliumkanaaltjes wordt de cel steeds positiever en depolariseert.

Bij de indirecte methode is de neurotransmitter de first messenger. De indirecte weg duurt langer: het heeft een langere opstartperiode nodig, werkt lang en is langzaam te remmen.

Neurotransmitters die alleen via de indirecte weg werken zijn catecholamines, zoals NE, epiphrine en dopamine. Neurotransmitters die direct en indirect werken zijn acetylcholine, glutamaat, GABA en serotonine. De snelheid van de reactie van deze neurotransmitters is afhankelijk van het kanaal waaraan ze binden.

Synaptic transmission

Synaptische transmissie is het uitstoten van neurotransmitters door de presynaptische cel, diffusie van de neurotransmitter over de synapsspleet en de binding van de neurotransmitter aan een receptor op het postsynaptische membraan samen. Synaptische transmissie eindigt wanneer de neurotransmitter loskomt van de receptor en wordt verwijderd uit de synapsspleet.

Het somatische motorsysteem is het efferente deel van het perifere zenuwstelsel dat skeletspieren innerveert.

Een actiepotentiaal in het uiteinde van het axon veroorzaakt de opening van spannings-afhankelijke calcium kanaaltjes. Calciumionen komen door de kanaaltjes de cel binnen. De aanwezigheid van de calciumionen zorgt voor een fusie van de synaptische blaasjes met het presynaptische membraan. Elk blaasje stort zijn inhoud in de synapsspleet. Vervolgens diffundeert de neurotransmitter over de synapsspleet en bindt de neurotransmitter aan een receptor op het postsynaptische neuron. De neurotransmitter werkt vervolgens direct of indirect.

Chemisch gestuurde kanaaltjes blijven open zolang de neurotransmitter gebonden is aan de receptor en zijn ongevoelig voor veranderingen in het membraanpotentiaal. Ion bewegingen door het chemisch gestuurde kanaaltje depolariseren of hyperpolariseren het neuron.

Wanneer een neurotransmitter loslaat van zijn receptor wordt hij:

• of teruggepompt in het presynaptische uiteinde

• of afgebroken door enzymen. De resten die de enzymen achterlaten worden weggepompt en de neurotransmitter wordt geresynthetiseerd.

In ieder geval wordt het neuron daarna opnieuw ingepakt in blaasjes in het presynaptische membraan.

Het mechanisme waarmee een neurotransmitter wordt teruggepompt naar het uiteinde van de synaps is voor elke neurotransmitter specifiek en kan dus selectief worden beïnvloed met medicijnen of drugs.

Wat er op het postsynaptische membraan gebeurt hangt af van:

• welke neurotransmitter er is gebruikt.

• welke specifieke receptor er voorkomt op de cel.

receptoren acetylcholine (cholinerge receptoren)

Norepiphrine receptoren (adrenergische receptoren) werken indirect.  en werken beide in centrale zenuwstelsel in het sympathische zenuwstelsel

Motorneuronen van het somatische zenuwstelsel laten acetylcholine vrij als neurotransmitter, ze zijn cholinerg. Glutamaat is de meest gebruikelijke en meest potente prikkelende neurotransmitter in het centraal zenuwstelsel. Glutamaat werkt direct en produceert snelle EPSP's. De grootste remmende neurotransmitters zijn GABA en glycine.

Snelle signalering is van belang voor sensorisch-motorische coördinatie, communicatie en andere hogere functies.

Indirecte neurotransmitters worden voor het hart gebruikt in het perifere autonome zenuwstelsel. In het centrale zenuwstelsel zijn de indirecte neurotransmitters norepiphrine, acetylcholine en serotonine. Ze zorgen voor een verandering in de staat en zijn belangrijk voor leren en geheugen.

The neuromuscular junction

De plaats waar motorneuronen een spiercel stimuleren heet de neuromuscular junction. Skeletspieren worden elektrisch van elkaar gescheiden door het endomysium. Om een spier samen te laten trekken, moet elke cel gestimuleerd worden door een motorneuron.

Wanneer de actiepotentiaal aankomt bij de axon terminal verandert het voltage op het membraan door het openen van de spanningsafhankelijke calciumkanalen. Calciumkanalen stromen de axon terminal binnen. De calciumionen zorgen ervoor dat de synaptische blaasjes fuseren met het membraan van de axon terminal. De neurotransmitter acetylcholine, dat in de blaasjes zit, komt vrij (door exocytose) in de synapsspleet. Calciumionen worden uit de axon terminal weggepompt.

Acetylcholine bindt aan receptorplaatsen op chemisch gestuurde ionkanalen op de motoreindplaat. Dit veroorzaakt een influx van natriumionen en een kleine efflux van kaliumionen wanneer de kanalen opengaan. De ionuitwisseling veroorzaakt een locale depolarisatie van de motoreindplaat.

Na een korte periode diffundeert het acetylcholine weg van de receptor en sluit het ionkanaal zich weer. Acetylcholine wordt afgebroken door het enzym acetylcholinesterase.

De depolarisatie van de motoreindplaat begint een actiepotentiaal dat langs de T tubules en de sarcolemma in alle richtingen wordt geleid.

De actiepotentiaal heeft als gevolg dat calciumionen vanuit de terminal cisternae in het cytosol komen. Deze calciumionen ontlokken een contractie van de spiercel.

Synaptic potential and cellular integration

Synaptische potentialen zijn de inkomende signalen naar het neuron. Wanneer een neuron depolariseert tot de prikkeldrempel, wordt een actiepotentiaal gemaakt.

Actiepotentialen zijn alles-of-niets gebeurtenissen. Een actiepotentiaal heeft door het axon heen dezelfde amplitude en duur. Omdat een actiepotentiaal altijd hetzelfde is, is het een 'handtekening' van de cel.

Synaptische potentialen zijn kleiner dan actiepotentialen. EPSP's depolariseren neuronen. IPSP's hyperpolariseren neuronen.

De amplitude van een synaptische potentiaal varieert en is afhankelijk van het aantal synaptische blaasjes die vrijkomen en neurotransmitters uitstoten. Het aantal blaasjes dat vrijkomt, hangt weer af van de hoeveelheid calciumionen in het presyntaptische uiteinde. Omdat synaptische potentialen in grootte variëren, heten ze ook wel graded potententials. Synaptische potentialen zijn het grootst in de synaps waar ze vandaan komen en doven uit naarmate ze verder van de synaps komen. Dit geldt voor zowel EPSP's als IPSP's. Het neuron kan meerdere signalen optellen of toevoegen om een grotere depolarisatie te maken. Dit heet temporele summatie. Temporale summatie komt ook bij IPSP's voor. EPSP's en IPSP's op verschillende plaatsen kunnen ook opgeteld worden. Dit heet spatiële summatie. De uitkomst van die optelling bepaalt de output via het axon.

In sommige neuronen zorgt de snelle vuring van actiepotentialen voor een grotere concentratie calciumionen in het uiteinde van het axon, waardoor er intensievere postsynaptische potentialen of wel potentiaties ontstaan.

Signalering op een axoaxonische synaps verlaagt de concentratie calciumionen in het presynaptisch uiteinde. Dit heet presynaptic inhibition. Een presynaptic inhibition verlaagt de amplitude van het signaal.

Patiëntcollege 5

Focale uitval

Focale uitval kan heel uiteenlopende gevolgen tot gevolg hebben. Een aantal gevolgen van focale uitval zijn: verlamming, gevoelsstoornissen, gezichtsvelduitval en taalstoornissen. Er zijn daarnaast ook verschillende oorzaken voor focale uitval. Enkele oorzaken kunnen zijn: herseninfarct, hersenbloeding, hersentumor, hersentrauma en multiple scelrose.

.
Prikkels worden bij zicht opgevangen door de retina. Het contralaterale deel van het gezichtsveld wordt met mediale deel van de nervus opticus gevangen. In de tractus opticus is een kruising bij het chiasma opticum. Vanaf daar lopen de zenuwen naar de visuele cortex, die zich in de occipitaal kwab bevindt. Wanneer zich een probleem bevindt in het chiasma opticum is zowel het linker al het rechter gezichtsveld aangetast. Wanneer het probleem zich in de tractus opticus bevindt is alleen het linker of rechter gezichtsveld aangetast. Bij een quadrant anopsie is een een kwart van het linker of rechter gezichtsveld aangetast. Het probleem bevindt zich dan meer in richting van de visuele cortex.
Bij een monoculair gezichtsveld defect is er een defect aan één oog. Dit is te testen door de hand op één oog te leggen.
Bij een heteronieme hemianopsie is er uitval van het laterale gezichtsveld van beide ogen.
Een mogelijke oorzaak van een hemianopsie is een hypofyse adenoom. De hypofyse ligt namelijk onder het chiasma opticum.

Er zijn twee taalgebieden, namelijk het gebied van Broca. Deze is betrokken bij het spreken, dus de woordvinding. Het andere gebied is dat van Wernicke. Deze is betrokken bij verstaan, dus bij woordbegrip. Met het begrip afasie wordt een taalstoornis bedoeld. De taalgebieden liggen vaak in de linker hemisfeer. Er kunnen zich twee soorten problemen voordoen. Deze problemen zijn:

- motorische dysfasie : er is een probleem met de taaloutput. Patiënten hebben een woordvindstoornis. Zij spreken niet vloeiend, maar in telegramstijl. Zij gebruiken parafasieën (zeggen worden net niet goed). Ook hebben zij moeite met schrijven. Dit wordt ook wel agrafie genoemd. Zij hebben wel een goed woordbegrip en zijn zich ook bewust van hun stoornis.

- sensorisch dysfasie: er is een probleem met taalbegrip. Deze mensen maken gebruik van semantische parafasieën. Dit wil zeggen dat zij andere woorden gebruiken dan zij bedoelen. Ook maken zij vaak lange zinnen, waar geen eind aan komt. Dit wordt ook wel longrorroe genoemd. De inhoud is onbegrijpelijk. Dit wordt aangeduid met wordsalat. Deze mensen zijn zich niet bewust van hun stoornis. Zij denken dat zij het goede zeggen.

Een dysarthrie is een spraakstoornis, dus de patiënt heeft moeite met uitspraak.

• psuedobulbair, bij stoornis in de piramidebaan

• bulbair, bij spierzwakte

• cerebellair (dronkemansspraak)

• extrapyramidaal (bijv. Parkinson)

  Andere benamingen voor de piramidebaan zijn centraal motorisch neuron, tractus corticobulbaris en tractus corticospinalis (bij extremiteiten).
   

Infarcten: aan het type uitval kun je afleiden om welk bloedvat het gaat. Op de scan is een hypodensiteit te zien.
 

Patiënt

Vrouw van 62 jaar. Zij is altijd gezond. In de herfst van 2011 is zij ziek geworden. De patiënt rookt niet, drinkt één glas alcohol per dag en heeft een gezond eetpatroon. Wel heeft zij vaak last van migraine (2 x in de week/1x per maand). Hierbij is mevrouw vaak misselijk. Het uit zich als hoofdpijn (bonkend) aanvallen aan de rechterkant van het hoofd. In oktober 2011 heeft zij plotseling last van ander soort hoofdpijn op dezelfde plek. Deze hoofdpijn blijft langduriger aanhouden. De omgeving merkte een verandering aan mevrouw in haar functioneren. Zij vonden haar apatisch. Later (half juni) krijgt zij ook last van haar linker lichaamshelft. Haar linker voet sleept bij het lopen, zij heeft minder kracht in de linker arm en kan het linker gezichtsveld niet meer goed waarnemen. Ook hangt haar mondhoek scheef. De omgeving heeft vervolgens 112 gebeld, waarop mevrouw naar het ziekenhuis werd gebracht.

In het ziekenhuid werd een scan gemaakt van de hersenen. Er werden twee hersentumoren ontdekt. De levensverwachting van mevrouw werd geschat op 3 maanden. Er is namelijk sprake van twee kwaadaardige tumoren. Toch wordt mevrouw geopereerd. Hierbij wordt één van de tumoren voor 100% weggehaald en de ander voor 95 %. Vervolgens wordt de patiënt bestraald(30x) en krijgt zij chemokuren(6x). Mevrouw heeft veel last van oedeem in het hoofd. Als medicijnen krijgt zij dexametazol. Dit medicijn heeft vervelende bijwerkingen. Daarom wordt het vaak snel afgebouwd. Bij afbouwen krijgt de patiënt echter weer last van slepen met het linkerbeen en gevoelloosheid in de linker arm.

Hoorcollege 7

Skeletspieren en contractie

Er zijn drie soorten spieren: skeletspieren, gladde spieren en de hartspier.

Skeletspieren

Skeletspieren zitten aan het skelet vast en bekleden het. Skeletspieren bedragen ongeveer 40% van het totale gewicht. Ze vertonen dwarse strepen en worden daarom ook wel dwarsgestreept spierweefsel genoemd. Doordat de voorlopers van spiercellen fuseerden, vormen spiercellen lange vezels (fibrillen) en bevatten ze meerdere kernen. Ze zijn in staat tot snelle , maar korte contracties (10-100 ms per vezel). De contracties staan onder invloed van je wil en zijn dus willekeurig (afgezien van de reflexen).

Gladde spieren

Gladde spiercellen bestaan uit afzonderlijke cellen en vertonen geen dwarsgestreept patroon. Ze zijn in staat tot langzame en langdurige contracties, wat verband houdt met hun functies. Ze zitten o.a. in de wand van holle organen zoals de maag, bloedvaten, de blaas, maar ook de huid waar ze zorgen voor kippenvel. Gladde spiercellen worden gereguleerd door het autonoom perifere centrale zenuwstelsel. De contracties zijn onwillekeurig (niet onder invloed van de wil).

Hartspier

De hartspier is ook een dwarsgestreepte spier, die de bloedpomp vormt. De spier bestaat uit afzonderlijke cellen, die tot een snelle contractie (100-400 ms) in staat zijn. De cellen vertonen een dwarsgestreept patroon. Hartspiercellen zijn met elkaar verbonden door middel van tight-junctions. Het hart is autonoom, omdat het een eigen pacemaker heeft. Het hart wordt dus niet geïnnerveerd door motorneuronen. Het is onwillekeurig en wordt gereguleerd door het autonome perifere zenuwstelsel. In het autonome zenuwstelsel zorgt de sympathicus voor hardere en krachtigere kloppingen van het hart. De parasympathicus werkt daarentegen als remmer. De regulatie van het hart is net als bij de gladde spiercellen onwillekeurig.

Skeletspieren

Functies

Skeletspieren zorgen voor het handhaven en sturen van je houding. Daarnaast maken ze gecontroleerde bewegingen mogelijk en zorgen ze voor productie van warmte, wat het metabolisme ondersteunt. Om je lichaamstemperatuur op peil te houden heeft het lichaam bepaalde reflexen, zoals klappertanden en rillen.

Karakteristieken

Skeletspieren worden alleen via zenuwen geprikkeld. Er zijn snelle en korte contracties (10-100 ms) mogelijk. De spieren zijn erg rekbaar, zelfs voorbij rustlengte, en zijn elastisch van aard.

Opbouw

Rond een spier zit een bindweefselkapsel: het epimysium. De spier bestaat uit bundels, die weer zijn opgebouwd uit vezels (myofibrillen) en bloedvaten. Elke spierbundels heet een fascicle dat omgeven is door perimysium. De spiervezels zijn omgeven door endomysium. Het epimysium en endomysium bevatten collageen. Collageen zorgt voor de trekkracht en elasticiteit van een spier. De spier is aan het bot verbonden door middel van een pees.

In de vezels is door de opbouw uit sarcomeren dwarsstreping waar te nemen. De kleinste contractiele eenheid is het sarcomeer. Deze is opgebouwd uit actine en myosinefilamenten. De actinefilamenten zitten vast aan de Z-schijf. Het myosine zit via eiwitketens ook vast aan de Z-schijf. Beweging is mogelijk doordat actine over myosine beweegt.

Een myosine molecuul is een dimeer, met een tweekoppig hoofdje (zie figuur 4b rechts). Dit interacteert met actine. Meerdere dimeren zijn om elkaar heen gewikkeld, waardoor een filament gevormd wordt.

Een actine filament bestaat uit twee strengen die om elkaar gewikkeld zijn (zie figuur 4b links). Ze hebben bindingsplaatsen voor myosine, maar in rust zijn deze plaatsen afgeschermd door het eiwit tropomyosine. Wanneer er calcium bindt aan het troponine complex, draait het tropomyosine weg van de bindingsplaatsen, waarna er wel binding tussen actine en myosine kan plaatsvinden.

Voor een contractie is nodig: myosine, actine, troponine/tropomyosine, calciumionen en ATP.

Zie afbeelding 11 & 12

Spieractiviteit

Voor spieractiviteit zijn actiepotentialen uit het motorneuron nodig. Deze gaan via de motoreindplaten (synapsen) naar de spier, waar spier-actiepotentialen ontstaan. Elk motorneuron innerveert meerdere spiervezels. De actiepotentialen leiden tot contractie van de spier. Na contractie vindt relaxatie plaats.

Het ontstaan van spieractiviteit begint bij de neuromusculaire synaps. Wanneer er een actiepotentiaal komt, depolariseert het uiteinde van de zenuw (van -70mV naar +20 mV). Hierdoor gaan spanningsafhankelijke calciumkanaaltjes open. De concentratie calcium in de cel neemt toe, waardoor de blaasjes met neurontransmitter met het membraan versmelten. Hierdoor komt acetylcholine vrij in de synapsspleet.Aan de spier zitten acetylcholinereceptoren die bij binding met acetylcholine hun ion kanaaltjes openen. In de spier ontstaat een potentiaal die ook wel de eindplaatpotentiaal (EPP) wordt genoemd. Onder normale fysiologische omstandigheden is de EPP zo groot dat er altijd een actiepotentiaal in de spier wordt opgewekt. Het post-synaptische potentiaal op de spier is altijd exciterend. Het acetylcholine in de synapsspleet wordt weer afgebroken door acetylcholine esterase. Het choline wordt opgenomen door de synaps en hergebruikt.

Bij een spier in rust is er sprake van enige spontane fusie van blaasjes. Dit veroorzaakt Miniatuur Eind Plaats Potentialen (MEPP). Een MEPP is dus een zeer kleine post-synaptische potentiaal, die wordt veroorzaakt door de fusie van één blaasjes met neurontransmitter met het pre-synaptisch membraan van een inactief motorneuron. Dit leidt niet tot een spieractiepotentiaal.

Een EPP zou je dus kunnen beschouwen als een optelsom van veel MEPP’s. Doordat er hel veel blaasjes met het pre-synaptische membraan fuseren, ontstaat er wel een actiepotentiaal.

Wanneer de potentiaal over de spier gaat, komt deze langs T-tubuli. De T- tubuli is een inkeping van het celmembraan. De potentiaal gaat deze T- tubuli in, waar het via koppeleiwitjes naar het sarcoplasmatisch reticulum (SR) gaat. Hierin ligt veel calcium opgeslagen. Intracellulaire kanaaltjes in het SR gaan open, waardoor het calcium in het cytosol wordt uitgescheiden. Het calcium in het cytosol kan zich vervolgens binden aan het troponine complex. Hierdoor komen bindingplaatsen op actine komen vrij, waarna er binding aan myosine plaats kan vinden (begin van kruisbrugcyclus). Na de actiepotentiaal wordt het calcium teruggepompt in het SR door Ca⁺-ATPases. De concentratie calcium in het cytosol neemt daardoor weer af, Dit veroorzaakt een relaxatie. Het hele proces heet ook wel excitatie-contractiekoppeling.

Kruisbrugcyclus

Om de kruisbrugcyclus te starten moet er een verhoogde calciumconcentratie zijn van het cytosol en moet er voldoende ATP. aanwezig zijn. Wanneer ATP bindt aan de myosine kop, gaat de energie over op het kopje. Dit gebeurt doordat ATP zich splitst in ADP en P_1. Deze zitten vast aan de myosine kop. De myosinekop gaat hierdoor recht op staan, waardoor het kan binden aan actine. Deze stap wordt de vorming van de kruisbrug genoemd. Vervolgens word de energie gebruikt om actine t.o.v. myosine te bewegen. Dit gebeurt doordat het myosine kopje knikt. Hierbij laten ADP en P los van de myosinekop. Deze stap wordt de arbeidsslag genoemd. Om weer los te komen van actine, is binding van ATP aan het mysoine kopje nodig. Dit proces kan doorgaan, zolang er voldoende calcium en ATP aanwezig is.

Spierstimulatie

Hoe meer een spier gestimuleerd wordt, hoe groter de contractie. De periode van contractie duurt langer dan de stimulus. Er zijn snelle (bijv. oogspieren) en langzame (bijv. kuitspier) skeletspieren.

Graduele contractie van skeletspieren wordt mogelijk gemaakt door regulatie via de motorneuronen. Deze regulatie maakt gebruik van de stimulatie-frequentie en de stimulatiesterkte.

Regulatie via stimulatie-frequentie wil zeggen dat de mate van contractie afhankelijk is van de frequentie van de prikkels die binnenkomen. Een korte prikkel met een korte, enkele contractie als gevolg, wordt ook wel een twitch genoemd. Er is dan sprake van een korte calciumverhoging. Wanneer er drie prikkels achter elkaar worden gegeven, blijft de calciumconcentratie langere tijd hoog. Bij prikkels met hoge frequentie vindt er optelling plaats waardoor een complete tetanus ontstaat. Dit wordt ook wel temporele summatie van de ‘twitches’ van de spier genoemd. De twitches stoppen wanneer de actiepotentiaal stopt.

Regulatie via stimulatiesterkte wil zeggen dat de mate van contractie afhankelijk is van de sterkte waarmee de spier geactiveerd wordt. De spier kan door meerdere motor units geactiveerd worden. Door motorunits afwisselend te laten contraheren, ontstaat ook een grotere kracht.

Mechanische eigenschappen

In de spier is sprake van een kracht-lengte relatie. De passieve krachtopbouw van de spier kan worden bepaald door de spier in rust uit te rekken. Hoe groter de rekking, hoe groter de kracht die de spier kan opleveren. De passieve structuren in en rond spieren komen op rekspanning te staan als de spier wordt uitgerekt. Dit komt door de elastische eiwitten (zoals collageen) van endomysium, epimysium, perimysium, pezen, fascies en huid. Ook de elastische filamenten tussen de Z-schijven van sacromeren horen bij deze passieve krachtopbouw.

komt tot stand door overlap van actine en myosine filamenten. Er is sprake van een opticum, waarbij de actieve kracht het grootst is. Wanneer de myosine en actine filamenten te veel overlappen zitten zij elkaar in de weg. Er is dan weinig krachtopbouw. Het opticum ontstaat door actieve en passieve kracht samen te nemen.

Contracties

De contractiekracht van de spier is afhankelijk van het aantal contraherende spiervezels (aantal geactiveerde motor units). Verder is ook de diameter van de spier van belang (aantal spiervezels in de spier). Ook de rekkingsgraad van de spier en elastische elementen in serie is van belang. Dit laatste beïnvloedt namelijk de efficiëntie van de overdracht van sarcomeer naar pees.

Er zijn twee soorten contracties: isotone contracties en isometrische contracties. Bij een isotone contractie verandert de spier van lengte, terwijl de spierspanning gelijk blijft. Deze is van belang bij beweging. Isometrische contractie wil zeggen dat de spier niet van lengte verandert, maar de spierspanning wel verandert. Dit is van belang voor de houding. De meeste bewegingen zijn auxotoon, een mix van isotone en isometrische contracties.

Hoorcollege 8

Farmaca ter beïnvloeding van het perifere zenuwstelsel

Bij farmacodynamiek stelt men de vraag: ‘Wat doet een farmacon met het lichaam?’ Van belang daarbij zijn affiniteit, selectiviteit en effectiviteit. Er wordt dus gekeken naar het aangrijpingspunt van het medicijn, het werkingsmechanisme en de bijwerkingen.

Geneesmiddelen die aangrijpen op het perifere zenuwstelsel worden neurofarmaca genoemd.
 

Ons zenuwstelsel bestaat uit het centrale en het perifere zenuwstelsel. Via afferente neuronen gaat informatie vanuit het perifere zenuwstelsel naar het centrale zenuwstelsel. Dit zijn sensorische zenuwen. Informatie gaat weer terug via motorische efferente neuronen. Het motorische deel is onder te verdelen in het somatische deel(bewust) en autonome deel (onbewust). Het somatische deel stuurt skeletspieren aan voor bewuste reacties, beweging en houding. Dit systeem is willekeurig. De signalen hiervoor komen uit de motorcortex. Het autonome deel reguleert hartspier en degladde spieren van organen en klieren. Het autonome zenuwstelsel is onbewust en onwillekeurig, maar is heel belangrijk voor de homeostase van het lichaam en voor snelle regulatie van de orgaanwerking. Het autonome systeem is weer onder te verdelen in een (ortho)sympathisch, parasympathisch en enterisch systeem.

Het (ortho)sympathische zenuwstelsel werkt bij een verhoogde fysieke en/of psychische activiteit (zoals de fight-or-flight response). Het parasympathisch zenuwstelsel is belangrijk voor rust, relaxatie en herstel (rest-and-digest). Veel organen en klieren worden door zowel het sympathische als parasympathische deel geïnnerveerd. Dit heet dubbele innervatie. Haarspiertjes en zweetkliertjes, het bijniermerg en de meeste bloedvaten worden uitsluitend sympathisch geïnnerveerd.

Vaak heeft één van beide systemen (sympathisch of parasympathisch) de overhand. Het komt niet vaak voor dat één systeem alleen aan het werk is.

Het enterisch systeem is het autonome zenuwstelsel dat werkt rond de darmen en contact heeft met het centrale zenuwstelsel.

Bouw en transmissie perifeer zenuwstelsel

Een somatisch neuron gaat vanuit het ruggenmerg naar een doelorgaan, bijvoorbeeld een skeletspier.

Het autonome zenuwstelsel werkt met pre- en postganglionaire neuronen voor het signaal bij de skeletspier aankomt. Het preganglionair neuron tontspringt uit het ruggenmerg en is gemyeliniseerd. In een autonoom ganglion wordt het signaal overgedragen aan een ongemyeliniseerd postganglionair neuron. In het sympathisch zenuwstelsel ligt het autonome ganglion dichter bij de wervelkolom. De neurontransmitter die gebruikt wordt voor de overgang zenuw naar doelorgaan is noradrenaline. De receptor die het noradrenaline ontvangt is de adrenorceptor. In het parasympathisch zenuwstelsel is het autonome ganglion dichtbij of op het doelorgaan. De neurotransmitter die gebruikt wordt voor de overgang zenuw naar doelorgaan is acetylcholine. De receptor die acetylcholine opvangt is een musculaire ofwel nicotinereceptor.75% van de organen wordt parasympathisch geïnnerveerd door de nervus vagus.

In de ganglia is de neurotransmitter acetylcholine. Dit geldt zowel voor het parasympathische als voor het sympathische zenuwstelsel. Beide soorten autonoom zenuwstelsel hebben namelijk nicotinereceptoren op hun cellichaam.

Het sympathische zenuwstelsel gebruikt (nor)adrenaline. Het (nor)adrenaline wordt opgevangen door adrenoreceptoren. Er zijn verschillende soorten adrenoreceptoren: ____en _. Het parasympathisch zenuwstelsel werkt met acetylcholine en heeft muscarine receptoren. Hier zijn ook subtypen van, nameijk M₁, M₂ en M₃. Verschillende subtype receptoren geven verschillende responsen. Dit is van belang bij de werking van medicijnen. Door een medicijn alleen op een bepaalde receptor te laten aangrijpen, kunnen bijwerkingen worden voorkomen. Omdat het sympatisch zenuwstelsel meer verschillende receptoren bevat, kunnen medicijnen beter gespecialiseerd worden. Dit is gunstig, want dan is er minder kans op bijwerkingen.

De sympathische zenuwen ontspringen uit het ruggenmerg op thoracaal-lumbaal niveau. De parasympathische zenuwen ontspringen uit de nervus vagus op twee uitzonderingen na. De parasympathische zenuwen voor het hoofd ontspringen uit een andere structuur en de parasympathische zenuw voor het bekken ontspringt sacraal uit het ruggenmerg.

Doelcellen in de doelorganen zijn gladde spiercellen, kliercellen, pacemakercellen van het hart en spiercellen van het hart.

De bijnier is onderdeel van het sympathische zenuwstelsel. De bijnier maakt adrenaline en geeft dit af aan de bloedbaan. Dit adrenaline komt via adrenoreceptoren op het doelorgaan aan.

Noradrenaline is dezelfde stof als adrenaline. Adrenaline wordt afgegeven aan het bloed en wordt daardoor door het lichaam verspreid. Het heeft een langere werking en heeft een affiniteit voor verschillende receptoren. Adrenaline kan alle receptoren wel stimuleren. Noradrenaline is adrenaline voor het centrale zenuwstelsel. Noradrenaline heeft weinig effect op _ receptoren. Het bijniermerg ondersteund door de productie van adrenaline het sympatische zenuwstelsel.

Bij inspanning stimuleert het sympathische zenuwstelsel het hart. _ adrenoreceptoren zitten op de pacemakercellen en op hartspiercellen. Op de pacemakercellen zorgen ze ervoor dat de hartslagfrequentie en de voortgeleiding omhoog gaan. Op de hartspiercellen zorgen ze ervoor dat het hart sneller samentrekt. De cardiac output wordt in totaal groter. Chronotroop: wat tijd en snelheid beïnvloed. Dromotroop: de voortplantingssnelheid van een prikkelingstoestand in het hart. Inotroop: van invloed op de hartspier.

In rust werkt het parasympathisch zenuwstelsel op het hart. Het hart bevat muscarine 2 receptoren. Dit zenuwstelsel begrensd de hartslag op ongeveer 80. Deze lage hartslag komt door de lagere snelheden over de sinusknopen en door onderdrukking van de hartslag. De hartslagfrequentie gaat dus omlaag en de voorgeleiding van het signaal is langzamer. Zonder autonome innervatie (de intrinsieke hartslagfrequentie) is de hartfrequentie 100 tot 110 slagen per minuut.

Bij een hartslagverhoging, neemt de parasympathische innervatie af. Bij een nog hogere innervatie werkt alleen het sympathische zenuwstelsel.

Tijdens inspanning worden alleen de organen die je nodig hebt goed doorbloed, zoals skeletspieren, hart en huid. De organen die je minder nodig hebt, worden ook minder doorbloed.

Er is bijna geen parasympathische innervatie van de bloedvaten. Dit betekent dat de neurotransmitter die gebruikt wordt (nor)adrenaline is. (Nor)adrenaline kan op gladde siercellen in de bloedvaten binden aan _ receptoren en aan _ receptoren. Wanneer _ receptoren worden geactiveerd, treedt er relaxatie van de spiercellen op. De vaten worden wijder (vasodilatie). Skeletspieren hebben meer _ receptoren voor betere doorbloeding. Als _ receptoren worden geactiveerd, vernauwt het bloedvat (vasoconstrictie).), doordat de spiercellen contraheren. De nieren en het maag-darmkanaal hebben meer _ receptoren. De meeste perifere vaten hebben ook meer _ receptoren, omdat dit een hogere bloeddruk en voortgeleiding veroorzaakt.

Bij inspanning moet er meer bloed naar de skeletspieren, de longen, de hersenen en het hart. Dit kan tot stand komen doordat de meeste perifere vaten veel meer α1 receptoren dan β2 receptoren bevatten. Door innervatie van het sympathische zenuwstelsel zal vasoconstrictie van de bloedvaten optreden. Hierdoor gaat de bloeddruk omhoog. Het arteriële vaatbed in skeletspieren, longen, hersenen en het hart hebben juist meer β2 receptoren dan α1 receptoren. Door de innervatie van het sympathische zenuwstelsel zal vasodilitatie optreden. Doordat de rest van de vaten in het lichaam contraheren, maar de arteriën rond deze organen niet, zal de doorbloeding hier sterk toenemen.

De luchtwegen worden wijder en nauwer gemaakt door middel van innervatie op de gladde spiercellen. Het sympathische zenuwstelsel stimuleert via (nor)adrenaline _ receptoren. Hierdoor verwijden de bronchiën (bronchodilatatie) en stroomt de lucht goed de longen in en uit. Er is dan sprake van relaxatie van de gladde spiercellen. Het parasympathische zenuwstelsel stimuleert via acetylcholine muscarine₃ receptoren. Hierdoor contraheren de spiercellen en maken de kliercellen meer secreet. Parasympathische prikkeling heeft dus bronchoconstrictie en slijmvorming tot gevolg. De bronchiën worden parasympathisch geïnnerveerd als er iets in komt wat er niet thuishoort.

Aangrijpingspunten neurofarmaca

Farmaca kunnen op alle eiwitten in een presynaps aangrijpen, zoals synthese, opslag, afgifte, receptor binding, (her)opname en afbraak. Farmaca grijpen over het algemeen aan op subtypen van receptoren. Ze hebben een bepaalde affiniteit, selectiviteit en effectiviteit voor/op die receptor. Door binding aan receptoren kunnen ze bepaalde processen beïnvloeden (denk aan betablokkers). Er zijn farmaca die de effecten van een neurotransmitter nabootsen. Deze farmaca eindigen op -mimetica. Daarentegen zijn er ook farmaca die de effecten van neurotransmitters blokkeren. Deze farmaca eindigen op -lytica. Farmaca kunnen direct of indirect aangrijpen. Een indirecte werking van een farmaca is de remming van eiwitsynthese.

Een  blokker is een direct sympatholytica. Een  blokker wordt gebruikt voor angina pectoris, hypertensie, aritmieën en plankenkoorts. Het blokkeert direct de -receptoren op doelcellen en voorkomt sympathische activering van het hart. Dit geeft als bijwerkingen bradycardie of een AV blok, doorbloedingsstoornissen en bronchospasmen bij astma.

Bij behandeling van ziektebeelden (in het perifeer zenuwstelsel) wordt gebruik gemaakt van het aangrijpingspunt en de werking van geneesmiddelen. Kennis over de aangrijpingspunten en werking van een stof geeft kennis over de inzetbaarheid en bijwerkingen van een stof.

Zelfstudie 12

Samenvattingen uit InterActive Physiology

Anatomy review

Skeletspieren zorgen voor beweging. Bindweefsel zorgt voor steun, binding, transport en voorraad.

In het menselijk lichaam zijn er drie soorten contractiele cellen:

Spieren worden aan botten verbonden door middel van pezen. Een skeletspier wordt omringd door epimysium. De spier bestaat uit bundels (fascicles) die omringt zijn met perimysium. Het endomysium omringt de individuele spiercellen in de bundels. Het endomysium scheidt en isoleert (elektrisch) de afzonderlijke cellen. Het epimysium, perimysium en endomysium is bindweefsel om een spier. Dit bindweefsel geeft kracht en steun aan de spier. Het bindweefsel is continu met de pezen.

Zie afbeelding 13

De nucleus bevat genetische informatie. Het sarcolemma is het plasmamembraan van de cel. Het sarcoplasmatisch reticulum (SR) is het endoplasmatisch reticulum van een spiercel. De terminal cisternae zijn zakachtige gebieden van het SR die naast de T tubules liggen. De terminal cisternae zijn gespecialiseerde calciumreserves. De T tubules zijn inkepingen van SR die diep de cel inlopen. Één T tubule en twee omliggende terminal cisternae heet een triad. Mitochondria zorgen voor de ATP productie. Het cytosol van de skeletspiercel is de intracellulaire vloeistof waarin organellen, moleculen en ionen zitten. Een myofibril is een cilindrische bundel van contractiele elementen in de skeletspiercel. Myofibrillen zijn opgebouwd uit contractiele eiwitten genaamd myofilamenten:

• dun filament = actine

• dik filament = myosine

Een I-band bevat alleen dunne filamenten. De wijdte van een I-band is de afstand tussen aanliggende A-banden. Bij contractie wordt de I-band kleiner. De A-band is donker en staat voor de lengte van de dikke filamenten. De H-zone is de regio tussen dunnen filamenten. De lengte van de H-zone hangt af van de mate van contractie. Bij een ontspannen spier is de H-zone het langst. De M-lijn geeft de eiwitvezels aan die myosine filamenten verbinden. Ten slotte is de Z-lijn een eiwitschijf die de dunne filamenten hecht en naburige filamenten verbindt. Een sarcomeer is de ruimte tussen twee Z-lijnen.

Sliding filament theory

Wanneer dunne en dikke filamenten langs elkaar schuiven, contraheert een spier. De overgang van motorneuron naar spier heet de neuromuscular junction. Een power stroke is een flexie van de myosinekop, waardoor het dunne filament in de richting van het centrum van de sarcomeer wordt getrokken.

Dik filament

Myosine bestaat uit bundels van myosinemoleculen. Elk myosinemolecuul heeft twee hoofden die vooruit en achteruit kunnen bewegen. De hoofden leveren een kracht (power stroke) voor de spiercontractie. Ook de staart kan bewegen, De hoofden en de staart zijn nodig voor binding met ATP en actine en om kracht (power stroke) te maken.

Dun filament

Actine bestaat uit subunits die om elkaar gedraaid zijn tot een dubbele ketting. Elke subunit heeft een bindingsplaats voor een myosinekop. Tropomyosine bedekt de bindingsplaatsen voor myosine op actine, wanneer de spier niet samentrekt. Troponine en calciumionen duwen tropomyosine aan de kant, zodat myosine kan binden. Troponine zit op regelmatige afstanden vast aan tropomyosine.

6-step sliding filament theory:

1. calciumionen komen vrij uit de terminal cisternae na een actiepotentiaal. De calciumionen komen terecht in het cytosol. De calciumionen binden aan troponine, waardoor het tropomyosine-troponinecomplex verandert. De tropomyosine wordt van de bindingsplaats afgeduwd, zodat actine op die plaats kan binden.

2. myosine bindt aan actine

3. power stroke van myosinehoofden, hierdoor gaan de dikke filamenten glijden.

4. ATP bindt zich aan de myosinekop, waardoor myosine en actine van elkaar losgaan.

5. ATP hydrolyse zorgt ervoor dat de myosinekoppen weer energie krijgen en een andere positie in gaan nemen (high energy state).

6. transport van calciumionen terug naar het sarcoplasmatisch reticulum via Ca²⁺-pompen die werken op ATP.

Niet al het myosine wordt tegelijkertijd gebonden en losgemaakt van actine.

Contraction of the whole muscle

In de spiercontracties zijn variaties in de ontwikkeling van spanning te zien. Een spiercontractie na een enkele stimulus heet een twitch.

Slow-twitch fibres zijn de rode spiervezels. Deze vezels zijn de helft van de diameter van witte vezels en heten rode spiervezels vanwege hun hemoglobine. Een slow-twitch fibre bevat veel capillairen en mitochondria. De slow-twich fibre gebruikt vooral de krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering om ATP te maken. Slow-twitch fibres zijn resistent tegen vermoeidheid en hebben een groot uithoudingsvermogen. Ook hebben ze een langzame cross bridge cycling.

Fast-twitch fibres worden ook wel witte vezels genoemd. Ze zijn in vergelijking met rode spiervezels groot in diameter. De witte kleur van de fast-twitch fibres komt door het verminderde myoglobine. Fast-twitch fibres hebben minder haarvaatjes om zich heen dan slow-twitch fibres. De energieproductie van de fast-twitch fibres komt vooral door glycolyse. De vezels werken snel en krachtig, maar hebben snel last van vermoeidheid. De fast-twitch fibres kennen een snelle kruisbrugcyclus.

De term recruitment geeft de stimulatie van toegevoegde motorunits aan om de lengte van contractie te verhogen.

Spieren reageren net als actiepotentialen via een alles-of-niets reactie op een prikkel. Toch zijn er in de hele spier variaties te zien in spanning (contractiekracht). De spierspanning hangt af van:

• stimulatiefrequentie: summatie bij meerdere stimuli achter elkaar (temporele summatie) of bij meerdere stimuli op verschillende plaatsen (spatiële summatie).

• aantal motorunits dat meedoet. Dit wordt bepaald door het centrale zenuwstelsel. Door het aantal en de grootte van de werkende motorunits te veranderen, beïnvloedt het centrale zenuwstelsel de mate van contractie van een bepaalde spier.

• gradatie van spierrekking: via kracht-lengte relatie

  • niet gerekte spier: zwakke contractie, want de overlappende dunne en dikke filamenten interfereren en conflicteren met elkaar. Dit beperkt de kruisbrugcyclus.

  • gemiddeld gerekte spier: maximale spanning komt voor wanneer er een optimale overlap is tussen dikke en dunne filamenten, zodat alle kruisbruggen kunnen deelnemen aan de contractie.

  • overgerekte spier: de dunne filamenten zijn bijna tot het einde van de dikke filamenten getrokken. Er is weinig contractie mogelijk. In vivo komen er geen overgerekte spieren voor, want spieren zijn normaal gehecht aan botten. In de hartspier veroorzaken overgerekte spieren congestieve hartfalen.

Werkgroep 1

Informatietransport door neuronen

Zie afbeelding 14 (afbeelding van een neuron)

Het cellichaam is het metabolische centrum van het neuron, waarin zich o.a. de kern bevindt. Het lichaam heeft zowel dendrieten (daar komt de informatie de cel binnen) als axonen (de output van de cel). Dendrieten zetten chemische signalen van buiten de cel om in elektrische signalen. Dendrieten bevatten veel receptoren voor neurotransmitters. Het axon is dunner dan het dendriet en geleidt signalen vanuit het cellichaam voort. Alle inkomende signalen worden bij elkaar opgeteld, waarna besloten wordt of er wel of geen actiepotentiaal wordt gegenereerd. In de axonheuvel wordt het actiepotentiaal gemaakt. In de presynaptische membraan vindt de overdracht van neurotransmitters plaats, waardoor er van een elektrisch signaal een chemisch signaal wordt gemaakt. Deze kunnen worden overgebracht naar een cellichaam van een ander neuron, maar meestal komen presynaptische membranen uit op dendrieten van andere cellen. Daarnaast is het ook mogelijk dat ze eindigen op het begin of eind van een axon.

De rustpotentiaal van een neuron ligt tussen de -60 en -70 mV. Deze komt tot stand door het concentratieverschil binnen en buiten de cel. Daarnaast speelt ook de permeabiliteit van Na⁺ en K⁺ een rol. De rustpotentiaal van K⁺ is -90 mV en de rustpotentiaal van Na⁺ is ongeveer 50 mV. Omdat de permeabiliteit van K⁺ groter is dan van Na⁺, ligt het evenwicht dichter bij de K⁺-potentiaal.

Bij depolarisatie wordt de potentiaal meer positief en bij hyperpolarisatie wordt de potentiaal meer negatief.

De Na⁺/K⁺-pomp zorgt ervoor dat de kalium- en natriumconcentraties op peil worden gehouden. Kalium diffundeert namelijk passief naar buiten en natrium naar binnen. De pomp zorgt ervoor dat kalium weer naar binnen en natrium weer naar buiten wordt gepompt, tegen de elektrochemische gradiënt in. Hiervoor is ATP nodig. Om ATP te maken is O₂ voor nodig als elektronenacceptor. Bij gebrek hieraan kan de elektronentransportketen niet plaats vinden en vindt er geen ATP vorming plaats. De Na⁺/K⁺-pomp kan dan niet werken, waardoor uiteindelijk de potentiaal verdwijnt.

Wanneer er een stimulus op het soma van een neuron komt, vindt daar depolarisatie plaats. Als de drempelwaarde wordt overschreden, ontstaat er een actiepotentiaal, wat de cel uit zijn rustpotentiaal brengt (zie figuur 1). De Na⁺-kanaaltjes openen zich, waardoor depolarisatie plaatsvindt. Na enige tijd gaan de Na⁺-kanaaltjes weer dicht en gaat de permeabiliteit van natrium dus omlaag. De repolarisatie komt op gang door de (vertraagde) opening van K⁺-kanaaltjes. Hierdoor gaat de permeabiliteit van kalium omhoog. Na de repolarisatie zal de potentiaal nog even onder de rustpotentiaal dalen, omdat de K⁺-kanaaltjes niet snel genoeg weer dicht gaan. Wanneer de K⁺-kanaaltjes weer (deels) gesloten zijn, zal de rustpotentiaal worden bereikt.

De Na⁺-kanaaltjes gaan open nadat een neurotransmitter aan de receptor heeft gebonden. Er vindt dan een kleine depolarisatie plaats, die zorgt dat de drempelwaarde wordt overschreden. Nadat de drempelwaarde overschreden is, gaan ook de spannings-afhankelijke Na⁺-kanaaltjes open.

De repolarisatiefase van een actiepotentiaal is langzamer dan de depolarisatiefase, omdat de spanningsafhankelijke natriumkanaaltjes snel open en dicht gaan, in tegenstelling tot de kaliumkanaaltjes. Bovendien moet de Na/K pomp de concentraties natrium en kalium weer in de juiste verhouding brengen.

De refractaire periode is dat deel van de herstelfase waarin het neuron geen nieuwe actiepotentiaal kan genereren. Dit komt omdat de natriumkanaaltjes geïnactiveerd zijn door gesloten h-poortjes. De absolute refractaire periode is de periode waarin er helemaal geen nieuwe actiepotentiaal kan worden opgewekt. Tijdens de relatieve periode is dit wel mogelijk, mits de impuls de hoger gelegen drempel overschrijdt.

Deze refractaire periode wordt veroorzaakt door het proces van activatie, inactivatie en herstel van inactivatie.

Zie afbeelding 15

Een lokale potentiaal zal uitdoven, door de inwendige en membraanweerstand in de axon. Door deze weerstand krijg je spanningsverlies. Er ontstaan hier – net als bij een actiepotentiaal – ook stroomkringetjes. Een actiepotentiaal dooft niet uit omdat die de drempelwaarde op elk stukje axon maar blijft overschrijden, waardoor depolarisatie blijft plaatsvinden. Er treedt natuurlijk ook spanningsverlies op, maar wat overblijft van de actiepotentiaal is telkens nog genoeg om de drempelwaarde te halen.

Belangrijke gliacellen zijn de oligodendrocyten, de Schwann-cellen en de astrocyten. De eerste twee zorgen voor myelineproductie. Oligodendrocyten bevinden zich in het centrale zenuwstelsel en omgeven 15 axoninsnoeringen. Schwann-cellen bevinden zich in het perifere zenuwstelsel en omgeven één axoninsnoering.

De meest voorkomende gliacellen zijn de astrocyten. Deze brengen voedingsstoffen naar zenuwcellen. Ze slaan glycogeen op. Dit glycogeen kunnen ze omzetten tot glucose, wat ze weer kunnen omzetten tot lactaat. Dit lactaat komt in de extracellulaire hersenvloeistof en wordt opgenomen door neuronen. Asterocyten kunnen ook de concentratie K⁺ beïnvloeden en doen daardoor aan homeostase. Ze kunnen neurotransmitters maken, zoals GABA en glutamine. Ook scheiden ze factoren uit die gunstig zijn voor het overleven voor neuronen. Daarnaast vormen ze door middel van tight junctions de bloed-hersenbarrière (daarom gekoppeld aan endotheelcellen).

Ook bestaan er nog microgliacellen, die dienen als macrofagen. Ependymcellen zijn de epitheelcellen in de hersenkamers en het centrale kanaal van het ruggenmerg.

De lengteconstante van een zenuwvezel is de afstand waarbij het signaal tot 47%is afgenomen. Hier kun je dus ook de mate van weerstand aan aflezen. De lengteconstante hangt af van de membraanweerstand (rm), de intracellulaire weerstand (ro) en de extracellulaire weerstand (ri = zeer klein). De membraanweerstand en intracellulaire weerstand hangen af van de diameter.

De formule voor de lengteconstante is:

= (r_m/r_i)

Wanneer de diameter groter wordt, wordt r_i kleiner en r_m groter. Alleen r_m is evenredig met de diameter en r_i is evenredig met de diameter². Daarom is de diameter uiteindelijk wel van invloed op de lengteconstante.

De actiepotentiaalvoortgeleiding in een gemyeliniseerd axon met knopen van Ranvier gaat veel sneller (tot 100x) dan voortgeleiding in een ongemyeliniseerd axon. Dit komt omdat r_m groter wordt door myeline, waardoor de lengteconstante groter wordt en de passieve voortgeleiding in het gemyeliniseerde deel dus sneller zal gaan.

Vodcast somatosensibele systeem

Bewustwording vindt plaats op niveau van de cerebrale cortex. De prikkel wordt opgevangen door een receptor. Hierdoor wordt het signaal opgenomen door het neuron van de eerste orde. Het cellichaam ligt buiten het centrale zenuwstelsel. In het ruggenmerg schakelt het over op het tweede orde neuron. Het kruist naar de andere zijde. Het schakelt door op het derde orde neuron in de thalamus. Dit projecteert vervolgens op de cortex

Subsystemen:

Beide systemen bereiken via een andere weg de somatosensibele cortex. Sensibele informatie van de romp hals en ledematen wordt vervoerd via de spinale zenuwen. Sensibele informatie uit het hoofdgebied wordt vervoerd door de nervus trigeminus. De twee systemen zijn:

• tastzin, vibratiezin, propriocepsis = gnostische sensibiliteit (fdlm systeem)

  Sensibele informatie schakelt niet over in het ruggenmerg maar stijgt op in het baansysteem de achterstrengen(funiculus dorsalis) voor bewustwording. Op het niveau van de medulla schakelt het over op het tweede orde neuron (achterstrengkernen). Hier vindt kruising plaats, waarna zij opstijgen in het baansysteem lemniscus medialis tot de thalamus. Hier schakelen zij over op de derde orde neuronen. Vervolgens bereiken zij de primaire somatosensibele cortex. Eerste overschakeling en kruising op hersenniveau.

• pijnzin, temparatuurzin, aanrakingszijn = vitale sensibiliteit (anterolaterale systeem)

  Sensibele prikkel wordt opgevangen door een receptor. Het bereikt het ruggenmerg door het eerste orde neuron. Voor bewustwording wordt overgeschakeld op het tweede orde neuron. Hier vindt kruising plaats, waarna het opstijgt in de tractus spinothalamicus. In de thalamus schakelt het vervolgens over op het derde orde neuron. Daarna bereikt het de somatosensibele cortex. Eerste overschakeling en kruising op ruggenmerg niveau.

Hemisectie (halfzijde laesie) ruggenmerg. Dit leidt tot uitval gnostische sensibiliteit ipsilateraal ten opzichte van de laesie en van vitale sensibiliteit contralateraal ten opzichte van de laesie.

Dermatoom: huidgebied dat geïnnerveerd wordt door één spinale zenuw. Deze zijn in kaart gebracht als een hulpmiddel bij de diagnostiek:

C4 = clavicula

C6 = duim

C7 = wijsvinger & middelvinger

C8 = pink

Th 4 = tepelgebied

Th 10 = navelgebied

L5 = grote teen

S1 = laterale voet rand

Vodcast motorisch systeem

Kent een hierarchische en paralle organisatie. De cerebrale cortex stuurt alles aan. De cerebrale cortex stuurt alles aan. De motorneuronen in ruggenmerg en hersenstam zorgen uiteindelijk voor het doorsturen van de informatie naar de doelorganen, waardoor er contractie kan plaatsvinden.

In de ventrale hoorn liggen de motorneuronen. Hier zijn twee plekken voor aan te wijzen. Ventromediaal liggen de motorneuronen die de axiale spieren aansturen. Dorsolateraal liggen de motorneuronen die de distale spieren aansturen.

Op ruggenmerg niveau verlopen de reflexen. Dit proces is te beschrijven aan de hand van de volgende 6 stappen.

1. Reflexhamer slaan

2. Pees rekt uit

3. Spierspoeltje merkt rekking op

4. Informatie ruggenmerg

5. Directe op overschakeling motorneuron spier contraheren

6. Remmend inter neuron remt antagonist

Reflexen staan onder controle cortex via coricospinale banen = supraspinale controle reflexen

Aansturing motorneuronen.

In de motorcortex ontspringen de corticospinalebanen die motorneuronen innerveren. Bij de medulla kruist 80-90 procent, waarna ze in de laterale corticospinale banen naar beneden lopen. En eindigen in de motorneuronen van distale spieren De andere dalen ventraal af in de ventrale corticospinale banen. Eindigen op motorneuronen die axiale spieren innerveren. Deze eindigen bilateraal (deel van de vezel kruist alsnog)

Leasie in motorische cortex of vezels laterale corticospinale baan leidt tot een verlamming andere zijde.

Leasie in motorische cortex of vezels ventrale corticospinale aan leidt niet tot verlamming rompspieren.

Bij een centrale verlamming is er sprake van een laesie in de motorische cortex of corticospinale bane. Bij een Perifere verlamming zijn de motorneuronen of axonen richting spieren aangedaan.

Cortex heeft een remmende invloed op de spierrekkingsreflex.

Bij een centrale verlamming valt deze remming weg. Hierdoor is er bij het aanslaan van reflexen sprake van hyperreflexie.

Bij een perifere verlamming is de reflexboog onderbroken. Hierdoor is er bij het aanslaan van reflexen sprake van a-reflexie. De reflexboog is namelijk onderbroken.

Bij een centrale verlamming zijn reflexen vaak veranderd. Een voorbeeld is de babinski reflex, waarbij bij strijken over de voedsel de tenen niet krommen, maar spreiden.

De motorische cortex stuurt ook motorneuron in de hersenstam aan. Dit gebeurd via de corticobulbaire banen. De eindiging op motorneuron in de hersenstam is bilateraal. Een uitzondering: motorneuron nervus facialis. Bovenste gedeelte gezicht bilateraal geïnnerveerd. Onderste deel contralateraal geïnnerveerd.

Centrale parese: contralateraal. Alleen verlamming gelaatspieren in onderste gezicht.

Perifere parese: ipsilateraal. Zowel verlamming gelaatspieren bovenste en onderste deel gezicht.

Een laesie in basale kernen of het cerebellum geven geen verlamming maar een bewegingsstoornis.

Interactief College 1

Een ruggenmergsegment bestaat uit:

• ruggenmerg

  • dorsale hoorn, hier komt sensibele informatie binnen

  • ventrale hoorn, hier worden motorneuronen aangestuurd.

• spinale zenuw

  • radix ventralis, deze gaat richting spier

  • radix dorsalis

  • dorsaal wortelganglion, ook wel spinaal ganglion genoemd. In het spinale ganglia liggen cellichamen van sensorische neuronen.

  • nervus spinalis. De nervus spinalis wordt gevormd doordat de radix dorsalis en radix ventralis samen in een zenuw gaan. De zenuw die ontstaat is dus gemengd (sensorisch en motorisch).

  • ramus dorsalis. Dit is een afsplitsing van de nervus spinalis. De ramus dorsalis innerveert de diepe rugspieren sensorisch en motorisch.

  • ramus ventralis. Dit is een andere afsplitsing van de nervus spinalis. De ramus ventralis innerveert de romp en ledematen.

  • uit de ramus dorsalis en ventralis ontstaan plexi (ev. plexus) waaruit perifere zenuwen ontspringen.

De baansystemen verlopen in de witte stof van het ruggenmerg.

Er zijn opstijgende en dalende baansystemen.

Tot de dalende banen behoort de corticospinale baan ofwel piramidebaan. Deze baan verloopt vanaf de motorische cortex naar beneden. Heel caudaal in de piramidebaan kruist een deel van de vezels, waardoor die vezels aan de andere kant komen te liggen. De vezels vormen dan de lateraal corticospinale baan, die de ledematen innerveert.

Een deel van de vezels kruist niet en vormt de ventrale corticospinale baan. Deze vezels eindigen bilateraal en innerveren de rompspieren.

Tot de opstijgende banen behoren de somatosensibele banen. Deze banen vallen uiteen in het fdlm-systeem en anterolaterale systeem.

Het fdlm systeem is voor de gnostische sensibiliteit. Tastzin, vibratiezin en propriocepsis vallen onder het fdlm systeem. Dit systeem zorgt ervoor dat je je bewust wordt van een prikkel. Vanuit de achterstrengbanen stijgen deze vezels op. Ze gaan door de achterstrengkernen en kruisen op het niveau van de medulla. Vervolgens passeren ze de lemniscus medialis en de thalamus. Ze komen door het VPL (ventral posterior lateral nucleus) van de thalamus en eindigen uiteindelijk in de primaire somatosensibele cortex.

Het anterolaterale systeem is er voor de vitale sensibiliteit, zoals pijnzin, temperatuurzin en aanrakingszin. Vanuit de dorsale hoorn van het ruggenmerg stijgen de vezels op. Daarna kruisen ze en vervolgen hun weg naar de primaire somatosensibele cortex via de tractus spinothalamicus, die door het VPL van de thalamus gaat.

Elke spinale zenuw innerveert sensibel een bepaald deel van de huid, waarvan de gebieden die pijn detecteren het minst overlappen. Elke zenuw die zo'n stukje huid bezet heet een dermatoom. Het aangezicht wordt vanuit de hersenstam geïnnerveerd door de nervus trigeminus (n V). Het achterhoofd wordt geïnnerveerd door het ruggenmerg. Dermatomen geven een indicatie waar er beschadigingen zijn. Spieren ontwikkelen zich uit meerdere myotomen en worden dus door meerdere zenuwen geïnnerveerd. Zie bladzijde c voor de dermatomen. Belangrijke dermatomen:

C4: clavicula

C6: duim

C8: pink

Th 4: tepelgebied

Th 10: navelgebied

L5: grote teen

S1: laterale voetrand

Rekreflexen:

Bicepsreflex: C5, C6

Tricepsreflex: C7, C8

Kniepeesreflex (KPR): L2-L4

Achillespeesreflex: S1

Laesies en Reflexen

In een spiervezel zitten extrafusale spiervezel. Parallel aan de spiervezels zitten intrafusale spiervezels die een spierspoeltje bevatten. Spierspoeltjes zijn de receptoren voor rekking. Bij rekking van een spier nemen receptoren in de spier dit waar en gaat er een signaal naar het ruggemerg. Zo'n signaal gaat alleen naar het ruggenmerg bij een bepaalde mate van rekking (uitrekking is de adequate prikkel). Het signaal wordt verder geleidt naar alpha neuronen. Alpha neuronen besturen spieren. Deze motorneuronen geven een signaal aan de spier, waardoor de extrafusale spiervezels zich aantrekken. Tegelijkertijd gaat er een signaal naar de gamma motorneuronen die de kleine spieren aan het eind van het spierspoeltje innerveren. Door de verkorting van de spiervezels zouden de uitgerekte spierspoeltjes slap komen te hangen, waardoor ze geen verandering in lengte meer zouden detecteren en dus onbruikbaar zouden zijn. Doordat de gamma motorneuronen ook samentrekken komt de spierspoel weer strak te staan en kan weer volgende lengteveranderingen opmerken. De grote dwarsgestreepte spieren werken dus samen met het spierspoeltje.

Bij een centale verlamming zit de laesie in de motorcortex of de corticospinale baan. De reflexen verlopen abnormaal. Zo kun je bij iemand met een centrale laesie de voetzoolreflex volgens Babinski en een verhoging van de spierrekkingsreflexen verwachten. Dit laatste komt doordat de remmende werking van het centrale zenuwstelsel op de alpha en gamma neuronen wegvalt bij een laesie in het centrale zenuwstelsel. Bovendien is de spiertonus verhoogd bij een patiënt met een centrale laesie.

Iemand met een centrale verlamming heeft al uitgerekte spierspoeltjes. Door een heel klein beetje extra rek gaat er al een signaal naar het ruggenmerg. Hierdoor heeft zo'n persoon meer weerstand in zijn spieren en dus een verhoogde tonus. Ook de spierrekkingsreflex komt sneller, want de spier hoeft maar een heel klein beetje extra te rekken en er komt een sterke reflex.

Bij een perifere verlamming zit de laesie in een motorneuron of in het axon richting spier. De reflexboog bij een patiënt met een perifere laesie is onderbroken. Hierdoor kan zo'n patiënt geen reflexen hebben. Dit heet areflexie. Een laesie in het ruggenmerg geeft geen laesie in het hoofd-halsgebied, maar wel in de romp en ledematen.

Een laesie in de achterstrengbanen heeft gevolgen voor de gnostische sensibiliteit. Een laesie in de laterale corticospinale baan heeft uitval van motorneuronen van ledenmaten tot gevolg. Wanne

er er een laesie zit in de spinothalamische banen, is er uitval in de vitale sensibiliteit. Bij de ventrale corticospinale baan geeft een laesie geen problemen door de bilaterale aansturing. Een laesie in een van de banen door het cerebellum heeft coördinatiestoornissen (ataxie) tot gevolg.

Zie afbeelding 16

Een syringomyelie is een holte precies centraal in het ruggenmerg die zich kan uitbreiden over verschilende segmenten. Zolang de holte maar in het centrum van de vlinderfiguur zit, is er geen uitval van motoriek of gnostische sensibiliteit, maar wel bilaterale uitval van vitale sensibiliteit.

Bij een laesie in het ruggenmerg:

• perifeer: uitval op niveau laesie op dezelfde lichaamszijde.

• in laterale corticospinale baan: uitval motoriek (centrale verlamming)

• gnostische sensibiliteit: op en onder niveau laesie, beide ipsilateraal.

• vitale sensibiliteit: uitval op niveau ipsilateraal, contralateraal onder niveau laesie.

Het ruggenmerg wordt in principe doorbloed door anterior en posterior takken van de arteria spinalis. De arteria spinalis anterior ontspringt vanuit de arteria vertebralis. De arteria spinalis porterior bestaat uit twee takken die links en rechts uit de arteria vertebralis ontspringen. Verder leveren takken die thoracaal en lumbaal uit de aorta komen ook bloed aan het ruggenmerg.

Zelfstudie 13

Bij de sluiting van de neurale buis lagen de sensibele zenuwkernen dorsaal en de motorische zenuwkernen ventraal. Door de flexura pontis is het 'dakje' uitgerekt, waardoor de sensibele zenuwkernen lateraal zijn komen te liggen en de motorische zenuwkernen mediaal.

De caudale medulla oblongata wordt gevascualiseerd door de a. inferior posterior cerebelli en een zijtak van de a. inferior anterior cerebelli.

De rostrale medulla oblongata wordt gevascualiseerd door de a. vertebralis en a. spinalis anterior.

De caudale pons wordt van bloed voorzien door de Rr. laterales en a. superior cerebelli.

De aa. pontis, de a. basilaris, de a. inferior anterior cerebelli en de a. superior cerebelli voorzien de rostrale pons van bloed.

Ten slotte krijgt het mesencephalon van de a. cerebri posterior zuurstofrijk bloed.

De reticulaire formatie is een relatief oud deel van de hersenstam en heeft vele functies, waaronder functies om te overleven. Zo controleren ze de ademhalingsbewegingen en het cardiovasculaire functioneren. Ook regelen ze spiertonus, postuur en (REM = rapid eye movement) slaap.

bijlage_week_2_zhb_1.pdf