Zenuwstelsel / Hersenen

1. Zenuwstelsel / Hersenen

2. 2 Input Verwerken Output Zenuwstelsel Wat doet het zenuwstelsel? • ontvangen • doorgeven, sorteren • reguleren van informatie Stimulus Sensor Effector Effect

3. 3 Sensorische input Integratie Sensor, receptor Motorische output Centrale zenuw- stelsel (CZS) Effector Perifeer zenuw- stelsel (PZS) Brengt verbindingen in stand tussen alle sensoren en effectoren hersenen, ruggenmerg

4. 4 Zenuwstelsel Zenuwstelsel Brengt verbindingen in stand tussen alle sensoren en effectoren Stimulus, voorbeelden ? Externe stimuli: licht, geluid, druk (tast), temp, geur, smaak Interne stimuli: bloeddruk, CO2 niveau in bloed, spierspanning Receptor Zintuigcellen, zintuigen Effector Effect spieren contractie productie klieren

5. 5 Zenuwweefsel Celtypen • Neuronen geleiden prikkels, impulsen • Gliacellen beschermen, voeden, isoleren v neuronen Communicatie neuronen ! • electrische signalen lange afstand impuls • chemische signalen korte afstand neurotransmitter

6. 6 Dendrieten Stimulus Presynaptische cel Kern Axon heuveltje Cel lichaam Axon Synaps Synaptische uiteinden Postsynaptische cel Neurotransmitter Zenuwweefsel • neuron • cellichaam • dendrieten: ontvangen allen vertakt • axon : geeft signaal door eind vertakt, synaps vaak > dendrieten synaps meestal chemische signalen, neurotransmitters: info naar ontvangende cel

7. Cel lichaam Zenuwweefsel Dendrieten Axon Portion of axon 80 µm Cell bodies of overlapping neurons schakelneuron Motor neuron Sensibel neuron Motor neuron Stuurt signaal naar effector (spier) Integreert signalen (hersenen ganglia) Ontvangt signaal van receptor

8. Fig. 48-5 8 Cel lichaam Zenuwweefsel Dendrieten Axon deel van axon 80 µm Cellichamen van overlappende neuronen Motor neuron schakelneuron interneuron Sensibel neuron Motor neuron Stuurt signaal naar effector (spier) Ontvangt signaal van receptor Integreert signalen (hersenen ganglia)

9. Fig. 48-5 Cel lichaam Zenuwweefsel Dendrieten Axon deel van axon 80 µm Cellichamen van overlappende neuronen Motor neuron schakelneuron interneuron Sensibel neuron Motor neuron motorneuron Stuurt signaal naar effector (spier, klier) Ontvangt signaal van receptor Integreert signalen (hersenen ganglia)

10. lange afstand Communicatie neuronen lange afstand: electrische signalen actiepotentiaal, impuls Axon Plasma membraan Actie potentiaal Cytosol Na+

11. lange afstand Communicatie neuronen Knoop van Ranvier Myeline lagen Schwann cell cel van Schwann Knopen van Ranvier Kern van cel van Schwann Myeline schede Glia-cellen; cel van Schwann Axon Cel van Schwann Axon ziet er wit uit (door vet)

12. - - + + + + + + + + + - - - - - - - Na+ - - - - - - - + + + + + + + + + - - Sterke depolariserende stimulus impuls =actiepotentiaal alles of niets +50 Actie potentiaal Depolarisatie 0 membraanpotentiaal wordt minder negatief Membrane potential (mV) –50 Drempelwaarde Rust potentiaal –100 0 2 4 5 6 1 3 Tijd (msec) trigger

13. chemische signalen: korte afstand Communicatie neuronen synaps: chemisch (meestal):neurotransmitters, of electrisch (soms) verandering membraan-potentiaal (V binnen – V buiten) 5 Na+ K+ Synaptische blaasjes met neurotransmitter Presynaptisch membraan Voltage-gated Ca2+ channel Postsynaptisch membraan Ca2+ 1 4 6 2 3 Synaps spleet Ligand-gated ion channels

14. 14 korte afstand Communicatie neuronen Synaps electrisch signaal → chemisch signaal (neurotransmitter) Binding neurotransmitter aan postsynaptische ligand gated kanaal: Ligand gated kanalen open: Postsynaptische potentiaal • Exciterend neuron stimuleert postsynaptische cel (+); depolarisatie (bv influx Na+) • Inhiberend neuron remt postsynaptische cel (-); hyperpolarisatie (bv influx Cl-) een neuron kan verbinding hebben met meerdere andere neuronen

15. korte afstand Communicatie neuronen meerdere synapseinden op één neuron ! Synaps Synaptisch einde van pre- synaptische neuronen Postsynaptisch neuron 5 µm uiteindelijke membraanpotentiaal hangt af van het totaal aan synapssignalen

16. korte afstand Communicatie neuronen + - -

17. 17 korte afstand Communicatie neuronen uiteindelijke membraanpotentiaal hangt af van het totaal aan synapssignalen Axon-heuvel (Axon hillock) eind van presynaptisch neuron E1 E1 E1 E1 E2 E2 E2 E2 Axon heuvel Postsynaptisch neuron I I I I 0 Action potential Action potential Drempelwaarde axon v postsynaptisch neuron Membraane potentiaal (mV) Rust potentiaal –70 E1 + I I E1 E1 E1 E1 E1 E1 + E2 (b) E1 en E2 zo snel achter elkaar dat ze gedeeltelijk optellen: boven drempelwaarde (d) Spatial summation of EPSP and IPSP (a) Blijft onder drempelwaarde (c) E1 en E2 komen samen boven de drempelwaarde E1 en E2: stimulerende neuronen: depolarisatie, stimuleert postsyn. potentiaal I is een remmend neuron: hyperpolarisatie, remt postsynaptische potentiaal

18. 18 korte afstand Communicatie neuronen Actiepotentiaal alles of niets Synapspotentiaal varieert, is gradueel hoogte afhankelijk van hoeveelheid neurotransmitter afstand tot synaps Axon heuvel (hillock) plaats waar de membraanpotentiaal de opgetelde effecten van de synapspotentialen vertegenwoordigt

19. Fig. 49-19 N1 N1 N2 N2 • Versterken of verzwakken van synapsen als reactie op activiteit • (“use it or lose it’) (b) De sterkte van de postsynaptische respons kan toenemen bij twee synapsen als deze twee vaak tegelijkertijd worden geactiveerd.

20. Fig. 49-19 N1 N1 N2 N2 • Versterken of verzwakken van synapsen als reactie op activiteit • (“use it or lose it’) (b) De sterkte van de postsynaptische respons kan toenemen bij twee synapsen als deze twee vaak tegelijkertijd worden geactiveerd.

21. korte afstand Communicatie neuronen Neurale plasticiteit in staat tot her-modelleren als reactie op activiteit toevoegen, versterken, of verliezen van synapsverbindingen vgl snelwegen Embryo 1) aanleg overall structuur zenuwstelsel 2) Neuron- en synaps- eliminatie Na geboorte: Staat aan de basis van geheugen en leren

22. korte afstand Communicatie neuronen • interactie neurotransmitter en z’n receptor • direct (ionkanaal) óf activatie signaaltransductiepad • verwijdering van deze neurotransmitter Neurotransmitters • vele soorten • elk met verschillende receptoren bijvoorbeeld dopamine, adrenaline, acetylcholine epinephrine acetylcholine stimulerende neurotransmitter spiercellen (muv hart) wordt afgebroken door acetylcholinesterase botulisme, bacterie produceert toxine: remt afgifte van acetylcholine drugs Medicijnen; vaak gericht tegen type receptor

23. Fig. 49-22 Nicotine stimuleert dopamine- releasing VTA neuron. Opium en heroine verminderen de activiteit van het remmende neuron. Cocaine en amphetamines blokkeren de verwijdering van dopamine. Cerebraal neuron van beloning pathway Beloning systeem respons synapsen en verslaving http://www.teachers.tv/video/31471 vanaf 28:20

24. korte afstand Communicatie neuronen synaps gespecialiseerde plaats van communicatie tussen • twee neuronen • een neuron en een effector • een sensorische cel en een neuron effect • snel • remmend of stimulerend • effect op postsynaptische cel • wijziging membraanpotentiaal • wijziging metabolisme cel veel gebruiken: sterker / niet gebruiken: zwakker staat aan de basis van ontwikkeling van leren en geheugen

25. 25 Grijze materie Reflex Het sensorisch neuron communiceert met het motorneuron dat vervolgens de spier aanstuurt Sensorisch neuron Cellichaam van het sensorisch neuron in de dorsale hoofdganglion Sensorisch neuron van De spier communiceert ook met een schakelneuronin het ruggemerg Witte materie Ruggemerg (dwarsdoorsnede) Sensorische neuron Motor neuron Schakelneuron

26. Centraal zenuwstelsel (CZS) Perifeer zenuwstelsel (PNS) Hersenen Kopzenuwen Ruggemerg Zenuwvezels en Ganglia buiten het CNS Ruggenmergszenuwen Zenuwstelsel zenuwen = bundels axonen; ganglia = groepjes perikarya; afferent en efferent

27. Grijze stof Witte stof Cerebrospinale vloeistof Ventrikels Centraal Zenuwstelsel uit holle dorsale neurale buis (embryologie) “Grijze massa” Grijze stof cellichamen neuronen dendrieten, synapsen ongemyeliniseerde axonen Witte stof bundels gemyeliniseerde axonen

28. Perifeer ZS skeletspieren vnl respons op externe stimuli vaak o.i.v wil uitz: reflexen processen interne omgeving onvrijwillig Autonoom ZS Somatisch ZS Sympatisch Parasympatisch Enterisch activatie bij activiteit activatie bij rust Perifere zenuwstelsel wordt ook door sympatisch en parasympatisch zs gereguleerd

29. Perifeer ZS skeletspieren vnl respons op externe stimuli vaak o.i.v wil uitz: reflexen processen interne omgeving onvrijwillig Autonoom ZS Somatisch ZS Sympatisch Parasympatisch Enterisch activatie bij activiteit activatie bij rust Perifere zenuwstelsel wordt ook door sympatisch en parasympatisch zs gereguleerd

30. stuurt processen interne omgeving aan • gladde spieren, spijsverteringsorganen, • cardiovasculaire-, excretie-, endocriene systemen • meestal onvrijwillig Zenuwstelsel Perifere zenuwstelsel • efferente neuronen • afferente neuronen somatisch systeem • vnl respons op externe stimuli • brengt signalen naar en van skeletspieren • vaak oiv wil • echter ook: hersenstam en ruggemerg (reflexen) !!!!! autonome systeem

31. stuurt processen interne omgeving aan • gladde spieren, spijsverteringsorganen, • cardiovasculaire-, exretie-, endocriene systemen • meestal onvrijwillig Zenuwstelsel Perifere zenuwstelsel • efferente neuronen • afferente neuronen autonome systeem • parasympatisch • sympatisch activatie bij rust (“rest and digest”) activatie bij activiteit (“fight or flight”) Voorbeelden! fig 48.22

32. Zenuwweefsel Integratie, verwerken informatie ? sorteren van een complexe verzameling van neuronpaden en verbindingen: interneuronen ! Verwerken informatie hersenen organisatie van een groep neuronen ganglion eenvoudigere clustering cellichamen ‘Kanalisatie’ informatie zenuw bundel van axonen ganglion = zenuwknoop

33. Het Brein Veel details; embryonale ontwikkeling niet leren ! Denk b.v. aan ontwikkeling kinderen leervermogen, emoties, maken van beslissingen

34. hersenschors (cerebralcortex) (Cerebrum) Grote hersenen Thalamus Hypothalamus Hypofyse Pons Middenhersenen Kleine hersenen (Cerebellum) Verlengde merg (Medulla oblongata) Ruggen-merg Het Brein Hersenstam = middenhersenen, pons, verlengde merg

35. hersenschors (cerebral cortex) Grote hersenen (Cerebrum) Thalamus Hypothalamus Hypofyse Kleine hersenen Pons Middenhersenen Rugge-merg Medulla oblongata Grote hersenen (Cerebrum) Grote hersenen twee helften elk met grijze stof in schors (neocortex) en witte stof met basale kernen belangrijk bij plannen en bij leren van bewegingen

36. cortex • perceptie, vrijwillige bewegingen, leren, plannen • grote ontwikkeling doorgemaakt tijdens evolutie • zeer groot bij mens (80% v totale hersenmassa) • per hemisfeer te verdelen in 4 kwabben (frontale, temporale, occipitale en parietale kwab) Hersenschors Grote hersenen Cerebrum 2 helften (hemisferen) corpus callosum: dikke band v axonen, communicatie L&R

37. Fig. 49-15 Het Brein Hersenschors Frontale kwab Parietale kwab sensorische cortex Motor cortex sensorisch associatie gebied Spraak Frontale associatie gebied Smaak Lezen Spraak Gehoor Visueel associatie gebied Reuk Auditory association area Visie Temporale kwab Occipitale kwab

38. Hersenschors cortex / hersenschors • sensorische gebieden ontvangen en verwerken sensorische info • associatie gebieden integreren info van diverse delen van het brein toegenomen tijdens zoogdier-evolutie • motorische gebieden sturen informatie naar de juiste spieren of klieren

39. Hersenschors Het Brein associatie gebieden via thalamus sensorische info sensorische gebieden perceptie en geheugen frontale associatie gebied emoties, plannen van acties & bewegingen spiercellen motorische gebieden via hersenstam ruggen- merg motor neuronen “motorcommando’s”

40. Fig. 49-15 Het Brein Hersenschors Frontale kwab Parietale kwab sensorische cortex Motor cortex sensorisch associatie gebied Spraak Frontale associatie gebied Smaak Lezen Spraak Gehoor Visueel associatie gebied Reuk Auditory association area Visie Temporale kwab Occipitale kwab

41. Hersenschors Het Brein ordening per lich deel Parietal lobe Frontal lobe Upper arm Shoulder Trunk Head Knee Leg Trunk Neck Hip Elbow Hip Forearm Elbow Wrist Forearm Hand Hand Fingers Fingers Thumb Thumb Eye Neck Nose Brow Face Eye Lips Genitals Toes Face Teeth Gums Jaw Lips Jaw Tongue Tongue Pharynx Primaire somato-sensorische cortex Abdominal organs Primaire motor cortex

42. Hersenschors Max Wernicke’s gebied Seeing words woorden horen Min woorden spreken Generating words Broca’s gebied Het Brein linker helft twee gebieden

43. Hersenschors Het Brein Spraak en taal Alleen linker helft, twee belangrijke gebieden Gebied 1 • (voorkant primaire motorschors) • actief tijdens generatie van spraak • gezichtsspieren • defect: niet kunnen praten, wel begrijpen wat gezegd Gebied 2 • (posterior deel linker temporale lob) • actief bij luisteren, begrijpen wat gezegd wordt • defect: wel praten, niet begrijpen wat gezegd wordt Koppeling schades aan hersengebieden en gedrag

44. Hersenschors Het Brein Lateralisatie linker en rechter hemisfeer niet identiek qua functies bv. spraak linker helft Linker helft Analyse van informatie, Wiskunde, logische handelingen, volgordes Rechter helft Synthese: schetsen, kaartlezen, niet verbale gedachten, herkennen patronen, gezichten linker helft ziet details (bomen) rechterhelft ziet het groter geheel (bos)

45. Hersenschors Thalamus Hypothalamus Prefrontal cortex Olfactory bulb Hippocampus Amygdala Het Brein filmpje!!! (3, ca 4’) Emoties bij vormen en ervaren emoties veel gebieden betrokken bv Limbisch systeem rond hersenstam combinaties van functies: emotie, motivatie, reuk, gedrag, geheugen Amygdala emotioneel geheugen Prefrontale cortex beslissingen, emotionele ervaringen, temperament

46. Hersenschors Het Brein adolescent belangrijke veranderingen in hersenen de prefrontale lobben ondergaan een zeer grote, belangrijke maturatie-stap vormgeven aan gedrag, personaliteit, zelfbewustzijn identiteit prefrontale cortex coordineert vele andere regio’s neuronen maken verbindingen met andere welke verbindingen in stand blijven en welke verdwijnen afhankelijk van de activiteit van de adolescent “use it or lose it”

47. Hersenschors Het Brein Geheugen en leren Cerebrale cortex korte termijn geheugen toegankelijk via tijdelijke verbindingen in hippocampus lange termijn geheugen verbindingen in hippocampus aangemaakt, maar door cortex meer permanent gemaakt

48. Bouw, creativiteit, onbewust leren http://www.teachers.tv/video/19827 15 min bouw, creativity, unconscious learning

49. hersenschors (cerebral cortex) Grote hersenen (Cerebrum) Thalamus Hypothalamus Hypofyse Kleine hersenen (cerebellum) Pons Middenhersenen Rugge-merg Medulla oblongata Cerebellum helpt coördinatie motor-, perceptie- en cognitieve functies betrokken bij leren en onthouden bewegingsbekwaamheden Kleine hersenen Kleine hersenen bijsturen / fijne motoriek! bv oog-hand coordinatie

50. hersenschors (cerebral cortex) Grote hersenen (Cerebrum) Thalamus Hypothalamus Hypofyse Kleine hersenen (cerebellum) Pons Middenhersenen Rugge-merg Medulla oblongata hersenstam; evolutionair ‘oud’ • middenhersenen • pons • medulla (oblongata) aandacht, waakzaamheid, eetlust, motivatie in medulla: axonen kruisen v links naar rechts Middenhersenen ‘steunzender’ info tussen PZS en hoger brein Medulla controle automatische, homeostatische functies bv ademh., hart en bloedvatactiviteiten, slikken, braken, vertering Pons Reticulaire formatie netwerk v neuronen dat slaap en ‘arousal’ regelt