Cursus Neurofysiologie PDF

Cursus Neurofysiologie Prof. Dr. Guy Laureys Afdeling neurologie UZ Gent [email protected] Hoofdstuk 8: Het autonome zenuwstelsel en zijn controle Belangrijkste functie = behouden van een constant intern milieu in het lichaam (homeostase). Inwendige stimuli -> signaal...

Cursus Neurofysiologie Prof. Dr. Guy Laureys Afdeling neurologie UZ Gent [email protected] Hoofdstuk 8: Het autonome zenuwstelsel en zijn controle Belangrijkste functie = behouden van een constant intern milieu in het lichaam (homeostase). Inwendige stimuli -> signaal om het intern milieu aan te passen -> CZS en zijn autonome efferenten intern milieu bijsturen. Hoofdstuk 8: Het autonome zenuwstelsel en zijn controle Autonoom zenuwstelsel: zowel afferente sensore als efferente motore elementen. Het efferent motorisch deel ingedeeld in het ortho- en parasympathisch systeem. Naast het behouden van homeostase zal het autonoom zenuwstelsel ook het somatische zenuwstelsel bijstaan voor een optimale respons op externe stimuli. Hoofdstuk 8: Het autonome zenuwstelsel en zijn controle Hogere orde verwerking van het autonoom zenuwstelsel gebeurt in de hypothalamus en het limbisch systeem, dat instaat voor respons op emoties en viscerale responsen (voeden, drinken, eten, thermoregulatie, afweer, agressie en reproductie) -> verantwoordelijk voor overlevingsmechanismen. Hoofdstuk 8: Het autonome zenuwstelsel en zijn controle Hoofdstuk 8: Het autonome zenuwstelsel en zijn controle 8.1 Opbouw van het autonoom zenuwstelsel Sensore neuronen van het autonoom zenuwstelsel (“viscerale afferenten”): in de dorsale wortelganglia van de craniale/perifere zenuwen en zijn pseudo-unipolaire cellen. Motore output bestaat uit een twee neuronen systeem met een preganglionair (in het CZS) en een postganglionair neuron (in de autonome ganglia) De eindeffectoren van dit motore deel zijn gladde spieren, de hartspier en klieren. 8.1 Opbouw van het autonoom zenuwstelsel Ortho- en parasympathisch systeem hebben vaak een antagonistische werking, weergegeven in de benamingen “vecht/vlucht”(ortho) en “rust/verteer”(para) zenuwstelsel. Vecht/vluchtreactie -> hevige orthosympathische respons veroorzaken die o.a. leidt tot een hogere bloeddruk, hoger hartritme, herverdeling van de bloeddoorstroming naar spieren, zweten, mydriase en verminderde digestieve peristaltiek. 8.1 Opbouw van het autonoom zenuwstelsel 8.1.1 Het orthosympathisch systeem Preganglionaire neuronen van het orthosympathisch systeem -> in de intermediolaterale kolom gelegen in het thoracale en hooglumbale merg. De postganglionaire neuronen worden gevonden in de pre- en paravertebrale ganglia. 8.1.1 Het orthosympathisch systeem Paravertebrale ganglia onderling verbonden door axonen -> truncus sympathicus of grensstreng. Prevertebrale ganglia bevinden zich in de abdominale holte: coeliacale en bovenste en onderste mesenterische ganglion. Axonen van de preganglionaire zenuw verlaten het ruggenmerg via de anterieure wortel -> naar het paravertebrale ganglion waar het synaps kan vormen, of gaan opstijgen/dalen via de truncus en hoger of lager synaps vormen. 8.1.1 Het orthosympathisch systeem Zenuwen kunnen ook naar de prevertebrale ganglia gaan via de splanchnische zenuwen die verder de viscera zullen bezenuwen. De postsynaptische paravertebrale zenuwen zullen terugkeren naar de spinale zenuw en hier verder hun beloop mee volgen. De viscerale zenuwen vormen synaps in de prevertebrale ganglia of dichter bij het eindorgaan in kwestie (bv. rechtstreeks op cellen in de medulla van de bijnier) 8.1.2 Het parasympathisch systeem Parasympathische preganglionaire neuronen: in de kernen van de craniale zenuwen in de hersenstam en in de grijze stof van het sacraal ruggenmerg (S3-4). De craniale parasympathische kernen zijn de nucleus oculomotorius accessorius (kern van Edinger-Westphal, derde craniale zenuw, n. III), Superieure salivaire nucleus (nervus facialis of zevende craniale zenuw, n. VII) Inferieure salivaire nucleus (nervus glossopharyngeus of negende craniale zenuw, n. IX) Dorsale motore nucleus van de nervus vagus (n. X) Nucleus ambiguus van de nervus vagus (n. X). 8.1.2 Het parasympathisch systeem Postganglionaire neuronen Ciliaire ganglion (nucleus oculomotorius accessorius) -> pupilaire sfincter en de cilliaire spieren van de lens. Pterygopalatine en submandibulaire ganglia (uit de superieure salivaire nucleus) -> traanklier en klieren van neus en farynx respectievelijk submandibulaire en sublinguale speekselklieren. Otisch ganglion (uit de inferieure salivaire nucleus) -> parotis speekselklier en klieren in de mond. Andere postganglionaire neuronen bevinden zich bij de viscerale organen van de thoracale, abdominale en pelvische holte. Deze krijgen hun input uit de nervus vagus (n. X) en de sacrale zenuwen. 8.1.2 Het parasympathisch systeem De vagus bezenuwt hart, longen, bronchi, lever, pancreas en het bovenste deel van de gastro-intestinale tractus tot een deel van het colon. Dorsale motore nucleus van de vagus activeert vooral de klieren -> maagzuursecretie, naast insuline- en glucagonsecretie in de pancreas Nucleus ambiguus van de vagus vooral het hart (vertragen van hartritme). Rest van het colon tot rectum, blaas en reproductieve organen worden bezenuwd door de sacrale zenuwen.. 8.1.3 Viscerale afferente zenuwen Brengen informatie uit sensore receptoren in de viscera. Deze stimuli worden meestal niet bewust waargenomen. Veroorzaken visceroviscerale of viscerosomatische reflexen en zijn cruciaal bij het behoud van de homeostase. Neurotransmitters in deze reflexen zijn slecht bekend en omvatten naast glutamaat een hele reeks neuropeptides. 8.1.3 Viscerale afferente zenuwen Omvatten o.a. nociceptoren die abnormale distentie van viscerale organen, ischemie en obstructie detecteren. Pijn is vaak weinig gelokaliseerd en soms gerefereerd Via orthosympathische zenuwen projecteren nociceptoren naar posterieure hoorn en activeren ze via interneuronen reflexen spinothalame banen -> pijngewaarwording. 8.1.3 Viscerale afferente zenuwen Parasympathische viscerale afferenten zijn meestal niet van sensorische aard, maar activeren vooral reflexen. Bijvoorbeeld: baroreceptoren in de bulbus van de carotis. 8.1.4 Het enterisch zenuwstelsel In wand van de digestieve tractus omvat 100 miljoen neuronen. De myenterische plexus vooral voor peristaltiek instaat tussen longitudinale en circulaire spiervezellagen submucosale plexus vooral voor ionen- en waterabsorptie alsook kliersecretie instaat onder de mucosa. 8.2 NEUROTRANSMITTERS 8.2.1 Neurotransmitters in autonome ganglia Neurotransmitter in zowel ortho- als parasympathische ganglia is acetylcholine. 2 klasses van acetylcholinereceptoren in de autonome ganglia: nicotinerge : Agonist: Nicotine Curare en hexamethonium als blokkers Snelle EPSP’s door opening van ionkanalen muscarinerge: Agonisten: muscarine. Atropine als antagonist. Trage EPSP’s door onderbreking van de M-stroom (K+-afhankelijk). 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren Sympathische postganglionaire neuronen secreteren noradrenaline die differentieel inwerkt op α- en β-adrenerge receptoren, voorkomend in subtypes α1, α2, β1, β2, en β3. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren α1-adrenerge receptoren Postsynaptisch. Prazosine als selectieve antagonist via de inositol trifosfaat/diacylglycerol second messenger 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren α2-receptoren Pre- en postsynaptisch. yohimbine als selectieve antagonist. verlagen cAMP via een G-proteïne activatie. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren β-adrenerge receptoren -> G-proteïne -> activatie adenylyl cyclase -> cAMP. β2-sympathicomimetica inhalatiemedicatie bij obstructieve longziekten (bv. formoterol, salmeterol): bronchiale gladde spierweefsel relaxeert. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren De endocriene cellen medulla bijnier zijn vergelijkbaar met postganglionaire neuronen. Geïnnerveerd door sympathische preganglionaire neuronen Geactiveerd door acetylcholine. Catecholamines vrijlaten in de bloedcirculatie: voor 80% adrenaline en 20% noradrenaline secreteren. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren Sommige sympathische postganglionaire neuronen secreteren acetylcholine in plaats van noradrenaline als neurotransmitter. De receptoren zijn hier muscarinerg Vb: t.h.v. de speekselklieren en sommige bloedvaten. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren Parasympathische postganglionaire neuronen secreteren acetylcholine en de receptoren zijn van muscarinerge aard. Vijf verschillende muscarinerge receptoren zijn beschreven. M1 receptoren: maagzuursecretie in de maag. M2 receptoren: Vooral voor op gladde spieren van darmen, baarmoeder, trachea en blaas. Ook in de autonome ganglia van het hart met een negatief chrono- en inotroop effect. M3 receptoren: ook op gladde spieren voor en zijn minder frequent dan M2 receptoren. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren M4 receptoren komen voor in autonome ganglia en zijn belangrijk voor neurotransmissie. M5 receptoren komen voor in de sfincterspier van de oesophagus en pupil, alsook in de parotisklier en bloedvaten. M receptoren: effecten gemedieerd door specifieke second messengers. 8.2.2 Neurotransmitters tussen postganglionaire neuronen en autonome effectoren Parasympathicolytica worden als inhalatiemedicatie bij obstructieve longziekten gebruikt (bv. tiotropium bij COPD), waarbij deze anticholinergische medicatie bronchodilaterend werkt door de contraherende werking van acetylcholine op de gladde spieren te blokkeren. 8.3. CENTRALE CONTROLE VAN HET AUTONOOM ZENUWSTELSEL 8.3.1. Voorbeelden van autonome regulatie specifieke organen De pupil: De dilatator en sfincter van de pupil staan onder autonome controle Sympathische activatie (bv. bij opwinding of pijn) de pupil vergroten via noradrenaline en α-receptoren. De parasympathicus (aangestuurd door de nucleus oculomotorius accessorius via de craniale zenuw n. III) zal pupilconstrictie veroorzaken. 8.3.1. Voorbeelden van autonome regulatie specifieke organen 8.3.1. Voorbeelden van autonome regulatie specifieke organen 8.3.1. Voorbeelden van autonome regulatie specifieke organen De blaas: Aangestuurd door spinale reflexen en een supraspinaal controlecentrum. Sympathische bezenuwing vindt zijn preganglionaire kernen in de bovenste segmenten van het lumbale merg. Postganglionaire sympathische neuronen inhiberen de gladde spier van de blaaswand (of detrusorspier) middels noradrenerge inwerking op β- receptoren (relaxatie detrusor), en stimuleren de interne sluitspier van de blaas middels noradrenerge inwerking op α-receptoren. 8.3.1. Voorbeelden van autonome regulatie specifieke organen De externe sluitspier is een dwarsgestreepte spier onder invloed van bezenuwing door de nervus pudendus, waarvan de motorische zenuwkern gelegen is in de “nucleus van Onuf” in het sacrale merg. De parasympathische preganglionaire neuronen liggen in het sacrale merg en zijn cholinerg. De postganglionaire neuronen liggen in de blaaswand en pelvische plexus met acetylcholine en voor sommige vezels ATP als neurotransmitter. Bij activatie veroorzaken ze detrusorcontractie en relaxatie van de interne sfincter. 8.3.1. Voorbeelden van autonome regulatie specifieke organen Plassen wordt normaal gecontroleerd door de plasreflex, waarbij mechanoreceptoren in de blaaswand de blaasvulling meten. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Vasomotor en vasodilatator centra: in de medulla oblongata Respiratoir centrum: medulla en pons. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Hypothalamus: grootste concentratie autonome controlekernen. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen hypothalamus werkt via een negatieve feedbackloop om bepaalde parameters onder controle te houden. De hypothalamus heeft ook een belangrijke impact in de regulatie van endocriene functies die hier nauw mee samenhangen Hypothalamus regelt oa: Lichaamstemperatuur Voeding/lichaamsgewicht Waterintake 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Regulering lichaamstemperatuur: Thermoreceptoren in de huid, viscera en CZS geven informatie over de buitentemperatuur, bloed-/centrale temperatuur en orgaantemperatuur. Informatie -> prechiasmatische kernen -> correctie door somatische, autonome en endocriene responsen. Warmteproductie door: Rillen Verbranding van bruin vet. Verhoogde schildklierhormoonsecretie. Warmteverlies wordt beperkt door Vasoconstrictie in de huid en pilo-erectie. Hart zal sneller pompen om bloed tot bij de warmteproducerende weefsels te brengen en de warmte rond te voeren. Koudegewaarwording bewust gedrag veroorzaken (bv. een jas aantrekken). 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Te warm lichaam: inverse respons vertonen -> vertraging van de schildkierwerking, cutane vasodilatatie en zweten. Ook hier zien we tachycardie om bloed naar de huid als temperatuuruitwisselaar te deriveren. Koorts: ‘setpoint’ van lichaamstemperatuur verhoogd door bepaalde pyrogenen (bv. bacteriële/virale partikels, interleukine (IL)-1), wat vooral gemedieerd wordt door inwerking van prostaglandine op EP3 receptoren in de prechiasmatische regio. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Regulering voeding en lichaamsgewicht: Hypothalamus: hongercentrum en verzadigingscentrum -> controleren eetgedrag en verzadigingsgevoel. Stimulatie hongercentrum ->hyperfagie, vernietigen -> gebrek aan eetlust. Stimulatie verzadigingscentrum -> afagie, vernietiging verzadigingscentrum - > continu eten en extreme obesitas. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Regulering voeding en lichaamsgewicht: De hypothalamus krijgt sensoriële informatie -> vanuit het gastro-intestinaal systeem (vulling van de maag) en vanuit het bloed (concentratie van glucose, aminozuren en vetzuren) -> verzadigingsgevoel. Distentie van maag en darmen -> afferenten van de nervus vagus -> nucleus tractus solitarius -> hypothalamus. Afferenten meten de glucose- en lipidespiegels op in de darm en de portale circulatie en voorzien feedback naar de nucleus tractus solitarius. Maag en darmen zullen onder invloed van voeding vrijstelling veroorzaken van cholecystokinine, peptide YY, glucagon-like peptide-1 (GLP-1) en ghreline. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Regulering voeding en lichaamsgewicht: Hypothalame kernen bevatten receptoren voor deze stoffen -> eet- en verzadigingsgevoel beïnvloeden. Ook kernen op afstand kunnen een rol spelen (bv: area postrema, die neuronen bevat die op cholecystokinine en GLP-1 reageren en zo voedselinname zal beperken). Controle van lichaamsgewicht over langere termijn is een samenspel van CZS en endocriene mechanismen. Gastro-intestinale hormonen en signalen vanuit de hersencortex (zien, geur en smaak) beïnvloeden ook het eetgedrag. Hypothalamus regelt secretie verschillende hormonen die energiebalans en metabolisme beïnvloeden (vb: schildklierhormonen en bijnierhormonen). Gewichtsregulerende bloedhormonen zoals insuline en leptine worden ook gereguleerd door inwerking op hypothalame receptoren van de arcuate nucleus.  Obesitas = multifactoriële aandoening van de energiebalans, waarbij de inname van calorieën chronisch groter is dan het energieverbruik. inname van calorieën is afhankelijk van de hoeveelheid en de aard van het voedsel dat wordt ingenomen en geabsorbeerd. Het energieverbruik hangt af van 3 componenten: Het basaal energieverbruik (60 %) (bv. hartcontractie, ademhalingsarbeid, ionenpompen…) Fysieke activiteit (minder bij sedentaire bevolking), zowel bewust (wandelen, fietsen) als onbewust (houding, spiertonus) (gemiddeld 30-35 %) Verwerking van het voedsel (5-10 %)  Wanneer meer energie in het lichaam binnenkomt via de voeding dan dat er energie verbruikt wordt (bv. via lichaamsbeweging), dan neemt het lichaamsgewicht toe. Voor elke 9,3 kilocalorie die het lichaam teveel opneemt, wordt 1 gram vet opgestapeld.  Men spreekt van obesitas als de body mass index (BMI) ≥30 kg/m² bedraagt. Bij een BMI van ≥25 kg/m² spreekt men van overgewicht, terwijl een waarde tussen 18.5 en 25 kg/m² als normaal beschouwd wordt. BMI = lichaamsgewicht (in kg) / kwadraat van lichaamslengte (in m²) Obesitas = groeiend gezondheidsprobleem en een risicofactor voor de hypertensie, hartproblemen, diabetes mellitus, osteoartritis en op kanker.  De distributie van het vet is ook een belangrijk aspect. Een centrale distributie (visceraal vet) wordt geassocieerd met een hogere graad van morbiditeit en mortaliteit dan een perifere distributie. De verhouding van de omtrek van de taille op de omtrek van de heupen geeft een eenvoudige schatting van de hoeveelheid visceraal vet. Deze is idealiter niet groter dan 1 bij de man en 0.85 bij de vrouw.  De plaats van geneesmiddelen in de aanpak van obesitas is beperkt, en voor geen enkel middel is een gunstig effect op lange termijn op mortaliteit en morbiditeit aangetoond. Medicamenteuze behandeling heeft enkel zin binnen een globale, multidisciplinaire aanpak en in combinatie met andere maatregelen (bv. aanpassing van de voeding, fysieke inspanning, gedragstherapie), en dit bij belangrijk overgewicht (Body Mass Index of BMI > 30, of > 27 indien geassocieerd aan andere risicofactoren zoals hypertensie, diabetes of hyperlipidemie).  Amfetaminederivaten: uit de markt genomen. Sommige in België nog magistraal voorgeschreven. Gebruik in het kader van obesitas is niet verantwoord wegens een negatieve risico-batenverhouding (risico van pulmonale hypertensie, kleplijden of hersenbloeding). Orlistat inhibeert de gastro-intestinale lipasen, en vermindert zo de vetresorptie. Orlistat kan het gewichtsverlies dat bekomen wordt met aanpassingen van de levensstijl, lichtjes versterken. Na stoppen van de behandeling stijgt het gewicht opnieuw progressief. Liraglutide/semaglutide, een GLP-1-analoog die ook gebruikt wordt bij type 2- diabetes, in hogere dosis gebruikt bij obesitas. Beperkte gewichtsdaling. Naltrexon + bupropion niet aangeraden voor de aanpak van obesitas en overgewicht. Ze geeft een beperkte gewichtsdaling, maar het is onduidelijk of dit effect na verloop van tijd behouden blijft. De risico-batenverhouding is negatief. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Regulatie van waterintake: Waterintake: bepaald door bloedvolume en osmolaliteit. Onvoldoende waterintake -> osmolaliteit bloed toenemen -> stijgen intracellulaire osmolaliteit. Het organum vasculosum neuronen functioneren als osmoreceptoren. Organum vasculosum net als het area postrema deel uit van de zogenaamde circumventriculaire organen die een functionele bloed-hersenbarrière missen en zo “voeling” hebben met het milieu buiten het zenuwstelsel. 8.3.2. Autonome controle in de hersenen Bloedvolumeverlies -> andere mechanismen activeren vb: renine-angiotensine systeem (cfr. renale fysiologie), waarbij angiotensine II ook zal inwerken op het subfornicale orgaan (eveneens deel van de circumvernticulaire organen) om zo dorstsensatie op te wekken. Angiotensine II zal ook vasoconstrictie, aldosteron en antidiuretisch hormoon (ADH) secretie veroorzaken. Excessieve waterintake (lage osmolaliteit, groot bloedvolume) zal dan weer gecompenseerd worden door inhibitie van ADH aanmaak in de supra- optische nuclei. EXAMEN VOORBEREIDING 65 EINDCOMPETENTIES PATHOFYSIOLOGIE I: 1 Anatomische, fysiologische en pathofysiologische begrippen toelichten en toepassen. → Examenvragen vertrekken vanuit de cursustekst (=basiskennis). Alle begrippen die in de cursustekst aan bod komen (en in een figuur worden toegelicht) dienen gekend te zijn. Begrippen in een figuur die niet in de cursustekst voorkomen, dienen niet gekend te zijn en moet je ook anatomisch niet kunnen aanduiden (met uitzondering uiteraard van de belangrijke anatomische begrippen Hoofdstuk I.6, die je moet kunnen aanduiden zonder beschrijvende tekst). 2 Typische klachten en alarmsignalen herkennen. → De kaders 'in de klinische praktijk' zijn zeker te kennen! 3 Aangrijpingspunten van geneesmiddelen identificeren in de biologische systemen. → De vermelde (schuingedrukte) geneesmiddelen helpen hierbij en zijn de meest voorgeschreven geneesmiddelen in België → medicatiegroep (bv. corticosteroïden, benzodiazepines) is altijd te kennen, specifieke stofnamen (bv. lormetazepam, sertraline) zijn passief binnen hun context te herkennen (bv. meerkeuzevragen). 4 Klinische problemen met probabilistisch redeneren oplossen. → prevalentie ! 5 Preventieve maatregelen en zelfzorg wetenschappelijk onderbouwen. → wat zijn risicofactoren voor een bepaalde aandoening? 6 Ziektebeelden en hun ontstaan toelichten, ziekte ernst inschatten en verloop voorspellen. → Via een open casusvraag met bepaalde symptomen, zul je dus moeten kunnen redeneren welke diagnose meest waarschijnlijk is, inschatten wat de ziekte ernst is, en een realistische oplossing voor de patiënt bieden. 7 Aandacht hebben voor gedeelde klachten en onderlinge verbanden tussen aandoeningen. 8 Meest voorkomende types kanker, hun verloop en behandelingsmodaliteiten beschrijven. 9 De structuur van het zenuwstelsel in verband brengen met de functionele organisatie. 10 Geïntegreerde zenuwfuncties (pijn, thermoregulatie, waakzaamheid, slapen, geheugen, voedselinname) beschrijven en vanuit farmaceutisch standpunt benaderen. 66 PRAKTISCH ̶ Cursus = leerstof voor het examen ̶ Examen = 20 meerkeuze (helft totaal, hogere cesuur) + open vragen (helft totaal) → sterk verband tussen scores op open vs meerkeuzevragen, zorg dat je cursus in detail kunt! Bij meerkeuze heb je 5 mogelijke antwoorden, beantwoord elke vraag want je wordt niet afgestraft voor gokken. Je moet wel minstens 12 van de 20 vragen juist beantwoorden om te compenseren dat je enkel door alles te gokken geslaagd zou zijn (zie https://www.ugent.be/student/nl/studeren/examens-en- feedback/hogere-cesuur.htm ) MEERKEUZE EXAMENFORMULIER Studentennummer + permutatiecode invullen!!! → In duidelijke HOOFDLETTERS voornaam, naam, examen (Pathofysiologie I), permutatie, & studentennummer schrijven op de stippellijnen → Je 8-cijferig studentennummer invullen bij de identificatiecodes A tot en met H + de permutatiecode invullen bij de identificatiecode I Enkel ZWART gebruiken om vakjes in te kleuren ! Voorbeeld Als uw studentennummer 01605432 is, dan kleurt u achtereenvolgens zorgvuldig zwart: het vakje 0 bij code A het vakje 1 bij code B het vakje 6 bij code C... het vakje 2 bij code H. 68 EXAMENINSTRUCTIES ̶ Gebruik bij de open vragen op het blauw (recto verso) antwoordblad de voorziene lijntjes/plaats om je antwoorden bondig te formuleren. Argumenteer en redeneer klinisch (niet gokken!). ̶ Lees de meerkeuzevragen rustig en lees zeer aandachtig elke stelling. Duid dan het juiste antwoord aan op het antwoordblad door het voorziene vakje op te vullen met (zwarte) balpen/stift. ̶ Per meerkeuzevraag is er slechts één (meest) correct antwoordvakje (A,B,C,D of E) in te kleuren op het formulier. Er is geen giscorrectie dus kleur steeds 1 vakje in. De eindscore wordt berekend volgens hogere cesuur. ̶ Er kunnen geen inhoudelijke vragen gesteld worden tijdens het examen en je hebt geen smartphone/smartwatch bij je. Cf. het reglement “Het bij zich hebben en/of het gebruik maken van een digitaal of elektronisch (communicatie)middel tijdens een examen of een andere test wordt gezien als fraude.” 69 WOOCLAP 70 VRAGEN? 71 Cursus Neurofysiologie Prof. Dr. Guy Laureys Afdeling neurologie UZ Gent [email protected] Hoofdstuk 5: De speciale zintuigen. “Equipped with his five senses, man explores the universe around him and calls the adventure Science.” Edwin Powell Hubble (1889 –1953) 5.1 Het visueel systeem. + gehoor -> communicatie. Retina = gespecialiseerd sensorisch epitheel waar fotoreceptoren lichtsignalen omzetten naar elektrische potentialen. 5.1 Het visueel systeem. Fotoreceptoren bestaan uit: Staafjes: Hoge sensitiviteit om lage lichtintensiteiten waar te nemen Lage beeldresolutie Geen kleur Voor zicht onder duistere omstandigheden (scotopisch zicht). Kegels: Minder sensitief voor licht Generen hoge resolutie beelden Staan in voor kleurenvisus. Werken best in omstandigheden van goede belichting (fotopisch zicht) 5.1 Het visueel systeem. Retinale ganglioncellen -> axonen -> visuele prikkels over optische zenuw. Chiasma: deel van de vezels overkruisen waardoor alle informatie van één zichtshelft naar de contralaterale hersenhelft projecteert. Na chiasma projecteren -> tractus opticus naar hersenkernen waar een synaps plaats vindt. Meeste vezels -> nucleus geniculatus lateralis (NGL) thalamus -> verder projecteert naar de visuele cortex. Andere -> naar de colliculus superior, pretectum en hypothalamus structuren die respectievelijk instaan voor oriëntatie van de ogen, pupildiameter en circadiaanse ritmes. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1 Het visueel systeem. 5.1.1 Structuur van het oog. Wand oog: drie concentrische lagen: De buitenste / fibreuze laag, omvat het transparante hoornvlies, en de ondoorzichtige sclera. De middelste laag, of vaatlaag, omvat de iris en het choroid. De iris bevat radiaal/cirkelvormig georiënteerde gladde spiervezels-> pupil dilatator en constrictor. Het choroïd is rijk aan bloedvaten -> netvlies voorzien, en het bevat ook het pigment. 5.1.1 Structuur van het oog. Wand oog: drie concentrische lagen: De binnenste laag = netvlies Embryologisch afgeleid uit diencephalon -> deel CZS. Functionele gedeelte van het netvlies = gehele achterste deel van het oog behalve de kop van de optische zenuw (papil, waar de optische zenuw axonen het netvlies verlaten). Geen receptoren in de papil -> blinde vlek in het zichtsveld. 5.1.1 Structuur van het oog. 5.1.1 Structuur van het oog. Een aantal functies van de ogen zijn onder spiercontrole. Extern bevestigde extraoculaire spieren richten de ogen naar een geschikt visueel doel. Deze spieren worden geïnnerveerd door de oculomotorische zenuw, de abducens zenuw en de trochlearis die elk specifieke blikrichtingen aansturen. 5.1.1 Structuur van het oog. 5.1.1 Structuur van het oog. 5.1.1 Structuur van het oog. Spieren straalvormige lichaam (corpus ciliare) -> lensvorm -> focus van beelden op de retina = accommodatie = aangestuurd door het parasympatisch zenuwstelsel (oculomotore zenuw). Parasympatische activatie -> contractie ciliaire spier -> doormeter ciliaire ring afneemt -> lens ontspannen -> meer sferisch -> dingen van meer nabij zien. 5.1.1 Structuur van het oog. 5.1.1 Structuur van het oog. De pupilaire dilatator (sympatische bezenuwing) en sfincterspier (parasympatische innervatie via oculomotore zenuw) dienen als diafragma en bepalen hoeveel licht binnen komt. 5.1.1 Structuur van het oog. Bijziend Verziend Presbyopie 5.1.1 Structuur van het oog. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. De retina bestaat uit 10 verschillende lagen De fotoreceptoren bestaan uit staafjes en kegels waarvan het cellichaam zich in laag 4 bevindt, een binnen en buitensegment in laag 2 en synaptische uitlopers die laag 5 synaps vormen. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. Buitensegment kegeltjes = korter dan van staafjes. Het buitensegment = membraanschijven = invouwingen van het plasmamembraan. Membraanschijven = hogere concentratie aan pigmentmoleculen in staafjes dan kegeltjes wat deels hun hogere lichtsensitiviteit verklaart. Buitensegment wordt via een cilium verbonden met het binnensegment dat organellen bevat (o.a. veel mitochondria), in dit segment wordt het visuele pigment gesynthetiseerd en ingebracht in de membraanschijven. 5.1.2 De retina. Retina = regionaal distributieverschil in kegeltjes en staafjes macula lutea (gele vlek) en meer bepaald de fovea (scherpstellingspunt zicht) bevatten de hoogste concentratie aan kegeltjes -> hier kleurenzicht en de hoogste resolutie ontstaat. Ter hoogte van de papil verlaten de axonen van ganglioncellen de retina -> geen fotoreceptoren -> blinde vlek veroorzaakt -> niet bewust omdat het contralaterale oog en hogere orde processen dit invullen. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. Transductie lichtsignaal -> elektrisch door pigment. Pigment = chromofoor verbonden aan een opsine-eiwit. Het visuele pigment staafje noemt men rhodopsine = beste absorptie licht met golflengte van 500 nm Drie verschillende pigmentvormen komen voor in kegeltjes met maximale absorptie op respectievelijk 419 nm (blauw), 533nm (groen) en 564nm (rood) alhoewel hier zeker overlap is. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. Voor de verschillende types pigment verloopt de transductie op een gelijkaardige manier. Het chromofoor 11-cis retinal + foton -> all-transretinal -> G- proteine transducine dat cyclic guanosine monophosphate phosphodiesterase activeert, hierdoor verlaagt de cGMP concentratie -> cGMP gekoppelde kationkanalen sluiten -> hyperpolarisatie optreedt. 5.1.2 De retina. Onder donkere omstandigheden zijn de staafjes en kegels gedepolariseerd (de zogenaamde “donkerstroom”) -> tonische release van glutamaat aan synapsen -> belichting zal mechanisme deze donkerstroom onderbreken. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. Kleurenzicht = op basis verschillen in maximale gevoeligheid golflengte licht van verschillende types kegeltjes. Combinatie van de drie kleuren -> alle kleuren waargenomen worden. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. Staafjes -> synaps met verschillende bipolaire cellen -> groter receptieve veld. Kegels -> één op één contacten bipolaire cellen -> klein receptief veld -> betere spatiele resolutie. 5.1.2 De retina. Bipolaire cellen: 2 types receptieve velden. “on”bipolaire cellen: Centraal excitatie en omgevend inhibitie veld Metabotrope receptoren -> sluiten in respons op glutamaat. “off”bipolaire cellen: Centraal inhibitie en omgevend excitatie veld ionotrope glutamaatreceptoren -> openen bij stimulatie -> excitatie bij verwijderen van licht van hun centrale receptieve veld. Antagonistische perifere omgevingsrespons -> gevolg van fotoreceptoren rond omheen degenen die direct met de bipolaire cel in synaps gaan -> maken synaps met horizontale cellen die interageren in een complexe triade met andere fotoreceptoren en bipolaire cellen -> veroorzaken respons bij stimulatie van het perifere receptieve veld dat tegengesteld is aan de respons in het centrum. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. 5.1.2 De retina. Ganglioncellen Opgedeeld in P,M en K-cellen. P-cellen Projecteren naar het Parvocellulaire deel van de LGN Input uit kegeltjes Kleine receptieve velden met aandacht voor kleur en vorm en fijn detail. M-cellen Projecteren naar de Magnocellulaire laag van de LGN. Input uit staafjes Ruimer receptief veld en voorzien informatie over beweging, diepte en belichtingsgraad. P en M-cellen hebben centrum/omgeving receptieve velden en staan dus onder controle van bipolaire cellen. 5.1.2 De retina. K- cellen Minder en pas recent bekend Staan waarschijnlijk onder invloed van amacriene cellen Input uit kegeltjes en staafjes Diffuse receptieve velden Enkel een centrum en zonder surround Mogelijks een rol bij kleurenzicht. 5.1.3 De visuele banen. De LGN: Ontvangt meeste axonen van de ganglioncellen Heeft een retinotopische map. Lagen opgedeeld volgens visus van linker of rechteroog en M/P-cel input Intralaminaire lagen zullen vooral kleureninformatie ontvangen. 5.1.3 De visuele banen. 5.1.3 De visuele banen. 5.1.3 De visuele banen. 5.1.3 De visuele banen. De LGN-neuronen zullen dan verder projecteren naar de primair visuele of striate cortex via de radiatio optica. Ook deze striate cortex heeft een retinotopisch map met de macula die de grootste en meest posterieure deel van de oppervlakte van de primair visuele cortex omvat. 5.1.3 De visuele banen. 5.1.3 De visuele banen. De striate cortex heeft 6 lagen met verschillende celpopulaties en input. De geniculostriatale banen projecteren voornamelijk naar laag 4. Input uit de Koniocellulaire lagen die projecteren naar de zogenaamde ‘blobs’ in laag 2 en 3 die kleurenzicht verwerken. 5.1.3 De visuele banen. Laag 4C: neuronen geordende in kolommen (oculaire dominantie kolommen) -> input van linker of rechteroog ontvangen -> aan grens tussen zo’n 2 kolommen is er even veel respons op elk oog. Neuronen van laag 4C vertonen ook vaak oriëntatie selectiviteit en richtingsspecificiteit -> respons bij beweging van een stimulus in een bepaalde richting -> oriëntatie kolommen. 5.1.3 De visuele banen. 5.1.3 De visuele banen. 5.1.4 De exstrastriatale visuele cortex en ander visuele pathways. 25 verschillende visuele gebieden geïdentificeerd in dierenstudies. P-pathway Begint in de P-cellen Belangrijk in erkenning van vorm en kleur. Omvat lagen 3 tot 6 in de LGN, laag 4Cβ van de striate cortex en verschillende infratemporale gebieden Kleur en vorm gegevens worden separaat verwerkt. 5.1.4 De exstrastriatale visuele cortex en ander visuele pathways. M pathway Begint in de M-cellen Belang erkenning beweging en controle oogvolgbewegingen. Omvat laag 1-2 van de LGN, 4B en 4Cα van de striate cortex naast mediotemporale en superomediale temporale corticale gebieden naast Brodmann gebied 7a van de pariëtale kwab. 5.1.4 De exstrastriatale visuele cortex en ander visuele pathways. 5.1.4 De exstrastriatale visuele cortex en ander visuele pathways. “M” “P” 5.1.4 De exstrastriatale visuele cortex en ander visuele pathways. Stereognosie (dieptezicht) wordt door zowel ten dele door M als P pathway voorzien. Andere projecties connectie met Colliculus superior -> gecoördineerde oogbewegingen Pretectum -> pupilreflexen Suprachiasmatische nucleus van de hypothalamus -> circadiane ritmes. 5.2 Het auditieve en vestibulaire systeem. Componenten van de benige en vliezige labyrinten Haarcellen als mechanische transducers Verzenden informatie naar het CZS via de vestibulocochleaire zenuw (CN VIII). CNS-verwerking en sensorisch functies zijn verschillend. Gehoorsysteem = geluid over te brengen -> communiceren -> betrokken bij taal. Vestibulaire = informatie te voorzien gerelateerd aan de positie en bewegingen van het hoofd in de ruimte. 5.2.1 Het auditieve systeem Geluid = compressie en decompressiegolven in de lucht/elastische media (vb. Water). Geluidsfrequentie = gemeten in cycli per seconde of hertz (Hz). Zuivere toon = sinusvormige golf bij bepaalde frequentie en wordt niet alleen gekenmerkt door zijn frequentie maar ook onmiddellijk door zijn amplitude en fase. 5.2.1 Het auditieve systeem Natuurlijk voorkomende geluid = mix van pure tonen. 5.2.1 Het auditieve systeem Geluid = 335m/sec in lucht. Golven zijn geassocieerd met bepaalde drukveranderingen = geluidsdruk genoemd. Eenheid van geluidsdruk = Newton per vierkante meter (N/m2), vaker uitgedrukt als het geluidsdrukniveau (sound pressure level of SPL). Eenheid van SPL is de decibel (dB): SPL = 20 log P/PR waar P de geluidsdruk is en PR is een referentiedruk (0.0002 dyne/cm2, de absolute drempel voor het menselijk gehoor bij 1000 Hz). 5.2.1 Het auditieve systeem Normale jonge menselijke oor is gevoelig voor pure tonen met frequenties die variëren tussen ongeveer 20 en 20.000 Hz. Drempel voor detectie van een zuivere toon varieert met zijn frequentie De laagste drempels voor het menselijk gehoor is, voor zuivere tonen, ongeveer 3.000 Hz, drempel bij deze frequenties is ongeveer −3 tot −5dB, in vergelijking met de referentie 0dB op 1000 Hz. Normale spraak = 65dB, waarbij de belangrijkste frequenties vallen in het bereik van 300 tot 3500 Hz. Meer dan 100 dB kunnen schade veroorzaken en 120 dB kan pijn en blijvende schade veroorzaken. 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.1 Het auditieve systeem Ouder worden -> stijgen de drempels bij hoge frequenties -> vermogen om dergelijke tonen te horen neemt af = ouderdomsslechthorendheid of presbyacusis. 5.2.1 Het auditieve systeem Perifere auditieve apparaat = oor, dat kan onderverdeeld worden in het uitwendige oor, het middenoor en het binnenoor. 5.2.1 Het auditieve systeem Het uitwendige oor omvat de oorschelp (pinna) en de uitwendige meatus (gehoorgang). Gehoorgang bevat klieren die cerumen afscheiden, een wasachtige beschermende stof. Oorschelp helpt geluiden naar de gehoorgang te leiden en speelt een rol bij een goede lokalisatie. De gehoorgang zendt de geluidsdruk golven naar het trommelvlies. 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.1 Het auditieve systeem Uitwendige oor = door het trommelvlies gescheiden van het middenoor. Middenoor bevat lucht. Gehoorbeentjes = trommelvlies verbinden met het ovale venster van het binnenoor. 5.2.1 Het auditieve systeem Grenzend aan het ovale venster = ronde venster, een met membraan bedekte opening tussen het middenoor en binnenoor. Gehoorbeentjes = hamer (malleus), aambeeld (incus) en stijgbeugel (stapes). Stijgbeugel = voetplaat die aan het ovaal venster aansluit. 5.2.1 Het auditieve systeem Achter ovale venster = met vloeistof gevuld onderdeel binnenoor = vestibule = in continuïteit met een buisvormige structuur = scala vestibuli. Binnenwaartse beweging trommelvlies door een geluidsdrukgolf -> over via de ketting van gehoorbeentjes die via de voetplaat -> trilling doorgeeft aan het ovale venster 5.2.1 Het auditieve systeem Verplaatst op zijn beurt vloeistof in de scala vestibuli. Drukgolf die binnen de vloeistof -> overgedragen via het basilaire membraan van het slakkenhuis aan de scala tympani. 5.2.1 Het auditieve systeem Trommelvlies en ketting van gehoorbeentjes = dienen als apparaat voor impedantie-aanpassing. Oor moet geluidsgolven uit de lucht detecteren maar de neurale transductie mechanisme hangt af van beweging in het met vloeistof gevulde slakkenhuis waar de akoestische impedantie veel hoger is dan die van lucht. Zonder een speciaal apparaat voor impedantie-aanpassing zou het meeste geluid dat het oor bereikt gewoon worden weerkaatst (net als stemmen van mensen die praten aan de zwembadrand bij een persoon die onder water zwemt). 5.2.1 Het auditieve systeem Impedantie-aanpassing in het oor hangt af van: (1) de verhouding van het oppervlak van het grote trommelvlies aan dat van het kleinere ovale venster (2) het mechanische voordeel van het hefboomsysteem gevormd door de gehoorbeentjes. Deze impedantie-aanpassing is voldoende om de efficiëntie te verhogen van energieoverdracht met bijna 30dB in het gehoorbereik van 300 tot 3500Hz. 5.2.1 Het auditieve systeem Het slakkenhuis = spiraalvormig orgaan. Continu met de vestibule is de scala vestibuli, de spiraalvormige kamer die zich uitstrekt tot aan de top van het slakkenhuis, waar het samenkomt met het scala tympani bij het helicotrema. De scala tympani is een andere spiraalvormige ruimte die terug slingert langs het slakkenhuis en eindigt bij het ronde venster. De scheiding van de twee, behalve bij helicotrema, is de scala media ingesloten in het vliezige labyrint. 5.2.1 Het auditieve systeem scala media (of cochleair kanaal), is een membraangebonden spiraalbuis die zich uitstrekt langs het slakkenhuis, tussen de scala vestibuli en scala tympani. Eén wand van de scala media wordt gevormd door het basilaire membraan, de andere door Reissner's membraan, en de derde door de stria vascularis. 5.2.1 Het auditieve systeem Vocht in het benige labyrint= perilymfe = sterk lijkt op hersenvocht. Scala media = endolymfe = erg anders is dan perilymphe: gegenereerd door de stria vascularis, bevat hoge [K+] (ongeveer 145mM) en laag [Na+] (ongeveer 2mM) concentraties en heeft een hoog positief potentiaal (ongeveer + 80 mV) met betrekking tot de perilymfe. => zeer grote potentiaalgradiënt (ongeveer 140 mV) over de vliezen van de haarcel trilhaartjes die zich uitstrekken in de endolymfe. 5.2.1 Het auditieve systeem Orgaan van Corti = verantwoordelijk is voor de transductie van klank ligt op het basilaire membraan Drie rijen buitenste haarcellen 1 rij binnenste haarcellen Gelatineus tectoriaal membraan Ondersteunende cellen. 5.2.1 Het auditieve systeem Op het apicale oppervlak van de haarcellen liggen de stereocilia, deze kunnen omschreven worden als niet-beweeglijke trilharen die in contact komen met het tectoriale membraan. Het orgaan van Corti wordt geïnnerveerd door zenuwvezels van de cochleaire tak van de nervus vestibulocochlearis (CN VIII). Deze zenuwvezels dringen het orgaan van Corti binnen en eindigen bij de basis van de haarcellen 90% van de vezels eindigt op de binnenste haarcellen, en de rest eindigt op de buitenste haarcellen. 5.2.1 Het auditieve systeem Geluidsgolven -> oor -> trilling van het trommelvlies -> scala vestibuli. -> drukverschil tussen de scala vestibuli en de scala tympani -> basilaire membraan verplaatst -> ook het orgaan van Corti Relatieve verplaatsing van de basilaire en de tectoriale membranen, zullen de stereocilia van de haarcellen buigen. 5.2.1 Het auditieve systeem Opwaartse verplaatsing buigt de stereocilia naar de hoogste cilium, dat de haarcellen depolariseert; naar beneden afbuiging buigt de stereocilia in de in tegengestelde richting die de haarcellen hyperpolariseert. 5.2.1 Het auditieve systeem Trilharen: directe opening van ionenkanalen door zogenaamde “tip-links” die de tip van elk stereocilium verbinden met de schacht van het volgende hogere stereocilium. Afbuiging worden de tip-links -> hefboomwerking die K+ kanalen tijdelijk opent-> K+ influx -> haarcel depolariseert -> release transmitter (glutamaat?) -> EPSP -> resulteert in een snelle stroom die het receptorpotentieel produceert in deze cellen = cochleaire microfonische potentiaal. 5.2.1 Het auditieve systeem Verschillen in breedte en spanning –> verschillende delen van het basilaire membraan verschillende resonantiefrequenties. Basilaire membraan = 100μm breed aan de basis en 500μm breed aan de top, hogere spanning aan de basis. -> de basis trillen bij hogere frequenties dan aan de top (net als de kortere snaren van muziekinstrumenten). Basilaire membraan = frequentieanalysator -> basis van de “plaatstheorie” van het horen -> tonotopische map. 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.1 Het auditieve systeem Neurotransmitterafgifte -> actiepotentialen in de primaire afferente vezels van de cochleaire zenuw -> cellichamen bevinden zich in het spiraalganglion -> centrale uitlopers in de cochleaire kernen van de hersenstam. Cochleaire afferente vezel ontlaadt maximaal wanneer gestimuleerd door een bepaalde frequentie. 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.1 Het auditieve systeem Neuronen -> tonotopische map -> neuronen geordend zijn op basis van de frequenties waarop ze vuren -> in cochleaire kernen, het superieur olivariscomplex, inferieure colliculus, mediaal geniculaire kern en de auditieve cortex. 5.2.1 Het auditieve systeem Meeste auditieve neuronen op niveaus boven de cochleaire kernen reageren op stimulatie van beide oren (d.w.z. ze hebben binaurale receptieve velden) -> dragen bij aan geluidslokalisatie. Neuronen primaire auditieve cortex: opgedeeld in isofrequentie- kolommen Ze vormen ook afwisselende kolommen, bekend als sommatie en onderdrukking kolommen. Neuronen in sommatiekolommen zijn meer reacitef op binaurale dan op éénzijdige invoer. Neuronen in onderdrukkingskolommen reageren daarentegen minder op binauraal dan op éénzijdige stimulatie. Sommige neuronen zijn selectief voor de richting van frequentieverandering. 5.2.1 Het auditieve systeem 5.2.2 Het vestibulair systeem Detecteert positieveranderingen van het hoofd waardoor de lichaamshouding kan aangepast worden om het evenwicht te behouden en anderzijds de stand van het hoofd aan te passen om het visueel beeld op de retina te stabiliseren. 5.2.2 Het vestibulair systeem Het vestibulaire apparaat : Drie halfcirkelvormige kanalen Horizontale, anterieure en achterste kanaal Elk halfcirkelvormig kanaal heeft een uitzetting die ampul wordt genoemd op het punt waar het samenkomt met de utriculus. halfcirkelvormige structuren vormen een spiegelbeeld wederzijds. Twee otolieten utriculus Sacculus 5.2.2 Het vestibulair systeem 5.2.2 Het vestibulair systeem De ampul van elk van de halfcirkelvormige kanalen bevat een sensorisch epitheel genaamd crista ampullaris 5.2.2 Het vestibulair systeem Het sensorische epitheel van de otolietorganen wordt de macula utriculi en de macula sacculi genoemd. De utriculus is bijna horizontaal georiënteerd. Sacculus verticaal. De geleiachtige massa in de macula bevat hier echter talrijke otolieten (‘oorstenen’) samengesteld uit calcium carbonaatkristallen. De otolieten verhogen het soortelijk gewicht -> neiging om te bewegen bij versnelling al dan niet ten gevolge van de zwaartekracht. 5.2.2 Het vestibulair systeem 5.2.2 Het vestibulair systeem Transductiemechanisme wordt verondersteld vergelijkbaar te zijn als bij cochleaire haarcellen. Wanneer de stereocilia naar het langste cilium (in dit geval het kinocilium) zijn gebogen neemt de geleiding van de apicale membraan toe voor kationen en, vanwege de hoge K+ concentratie van endolymfe, komt K+ binnen en depolariseert de vestibulaire haarcel. Omgekeerd, wanneer de trilharen weggebogen zijn van het kinocilium is de haarcel hypergepolariseerd. 5.2.2 Het vestibulair systeem 5.2.2 Het vestibulair systeem 5.2.2 Het vestibulair systeem 5.3. De chemische zintuigen 5.3.1. Smaak Smaak = mengsel van 5 elementaire smaakkwaliteiten: zout, zoet, zuur bitter en umami. Smaakstimuli die deze gewaarwordingen sterk veroorzaken, zijn respectievelijk: natriumchloride, sucrose, hydrochloorzuur, quinine en mononatriumglutamaat. Complexe smaakpatronen gevolg incorporeren van geur/gevoelsperceptie (textuur/pijn) in de smaakbeleving 5.3.1. Smaak Smaakpapil omvat 50-150 receptorcellen omgeven door steun- en basale cellen. Chemoreceptorcellen maken een synaps met afferente zenuwvezels aan hun basis en hebben aan hun top uitsteeksels (“microvilli”) die in de smaakporie uitsteken. 5.3.1. Smaak Chemoreceptorcel overleeft 10-tal dagen -> vervangen vanuit de basale cellen. Sommige stimuli -> direct de cel binnen voor depolarisatie (bv. Na+ voor zout, H+ voor zuur) of openen kationkanalen om depolarisatie te veroorzaken (ook zout en zuur). Andere smaakmodaliteiten zullen via second messengers kationkanalen openen of intracellulair Ca2+ mobiliseren. Depolarisatie ontstaan ->release van een excitatorische neurotransmitter (serotonine/ATP) -> actiepotentiaal in de afferente zenuw. 5.3.1. Smaak Zout Zuur Zoet, Bitter, Umami 5.3.1. Smaak Smaakpapillen = in verschillende vormen voor met een verschillende distributie over de tong. Afferente zenuwen Nervus facialis (n. VII) voor het anterieure 2/3 van de tong Nervus glossopharyngeus (n. IX) voor het posterieure één derde van de tong. Nervus vagus (n. X) voor een deel van de farynx en oesophagus. Centraal (“bewust”)-> naar de nucleus tractus solitarius -> thalamus (VPM)-> S1 cortex en insula. 5.3.1. Smaak 5.3.1. Smaak Nucleus tractus solitarius ook projecties (nt bewust): Naar hersenstamkernen -> reflexen kunnen opwekken zoals braken, speekselsecretie of walgen. Naar limbisch systeem -> motivatie om te eten. 5.3.1. Reukzin Geur = veel meer kwaliteiten dan smaak met 1000 geïdentificeerde geurreceptoren in het humane genoom, waarvan slechts een 350-tal functioneel actief zijn. Grootste aantal G-proteïne gekoppelde receptoren in het genoom. Olfactore chemoreceptoren bevinden zich in de olfactore mucosa, gelegen in de nasofarynx. Ook trigeminale afferenten die pijngewaarwording mediëren 5.3.1. Reukzin Cilia aan de oppervlakte van de bipolaire chemoreceptorcellen bevatten de chemoreceptoren die de stoffen detecteren die opgelost zijn in de overliggende slijmlaag. Mensen hebben ongeveer 10 miljoen chemoreceptoren die ongeveer om de 60 dagen vernieuwd worden. Enige neuronen die levenslang regenereren. Andere uiteinde geven deze cellen een niet-gemyeliniseerd axon -> door de gaatjes in de schedel (cribriforme plaat) -> bulbus olfactorius. 5.3.1. Reukzin Signaaltransductie: Receptorbinding odorant -> Gprot - > cAMP stijging -> openen Ca++/Na+ kanalen -> door stijgen Ca++ openen Cl- kanalen -> depolarisatie Hier hoge IC Cl- conc Stopzetten: verwijderen odorant/adaptatie 5.3.1. Reukzin Bulbus olfactorius = eerste synapspunt en bevat ook mitrale cellen, inhibitoire interneuronen (granulaire en periglomulaire cellen) en synaptische clusters (glomeruli). Olfactore afferenten vertakken en vormen synaps met dendrieten van mitrale cellen in de glomeruli -> informatie van duizenden olfactorische afferenten. Elke glomerulus ontvangt info van één specifiek type chemoreceptor. De axonen van de mitrale cellen projecteren via de tractus olfactorius naar: contralaterale bulbus primaire olfactorische cortex limbisch systeem (amygdala en basale voorhersenen). 5.3.1. Reukzin Enige pathway is die geen primaire verbinding maakt met de cortex via de thalamus. Speelt een modulerende rol in smaakgewaarwording Daarnaast spelen de verbindingen met het limbisch en hypothalaam systeem een rol in geheugen, emoties en seksueel gedrag. 5.3.1. Reukzin 5.3.1. Reukzin 5.3.1. Reukzin 5.3.1. Reukzin Cursus Neurofysiologie Prof. Dr. Guy Laureys Afdeling neurologie UZ Gent [email protected] Hoofdstuk 6: Het motorische systeem. “To move things is all that mankind can do... for such the sole executant is muscle, whether in whispering a syllable or in felling a forest.” Charles Sherrington, Linacre lecture 1924) Hoofdstuk 6: Het motorische systeem. Beweging = belangrijkste hulpmiddel om te interageren met de buitenwereld. Stappen Lopen Spreken Eten Drinken Lezen, … Hoofdstuk 6: Het motorische systeem. 2 Belangrijke delen: Spinale circuits Controle en modulatie vanuit hersenen. 6.1. Principes van de organisatie van het ruggenmerg 6.1.1 Somatische motorneuronen Somatische motorneuron: projecteert naar spiercellen. Ook autonome motorneuronen. Basis van de doormeter van hun axon kunnen 2 types motorneuronen onderscheiden worden: α en γ motorneuronen. 6.1.1 Somatische motorneuronen α motorneuronen: Grote multipolaire neuronen (tot 70 μm). Axonen verlaten via de ventrale hoorn of hersenstam-> perifere/craniale zenuwen -> spieren. Individueel motorneuron -> individuele spier. Uitlopers splitsen op -> verschillende spiervezels binnen zelfde spier. Motorneuron + bezenuwde spiervezels noemen = motorunit. Motorunit = basisbouwsteen motorisch systeem. 6.1.1 Somatische motorneuronen Hoeveelheid spiervezels geïnnerveerd door een motorneuron = bepaald door hoe fijn en precies de motorische activiteit van de betreffende spier moet zijn. Vb: bij een oogspier een motorneuron slechts één of een paar spiervezels bezenuwen, terwijl bij een grote spier (bv. de dijbeenspier) het motorneuron vele spiervezels zal innerveren. Spiervezels van zelfde motorunit zullen = van zelfde type zijn (type I of IIA/B, cfr. Spierfysiologie Pathofysiologie II). 6.1.1 Somatische motorneuronen Kracht samentrekken hangt af van 2 factoren: Vuurfrequentie van de motorneuronen. Recruteren van meer motor units binnen dezelfde synergistische spieren. Het recruteren van motor units = ordelijk. Kleine motor units die weinig spiervezels bezenuwen eerst gerecruteerd Pas later motor units die vele spiervezels bezenuwen. => verklaart ook de betere en fijnere controle over fijn motorische bewegingen die weinig kracht vragen en de meer grove controle over krachtige spierinspanning. 6.1.1 Somatische motorneuronen γ motorneuronen: Kleiner (tot 35 μm). Maken synaps met intrafusale spiervezels = in spierspoelen -> helpen zo de gevoeligheid van deze receptoren te regelen. 6.1.1 Somatische motorneuronen 6.1.1 Somatische motorneuronen 6.1.1 Somatische motorneuronen 6.1.1 Somatische motorneuronen 6.1.1 Somatische motorneuronen 6.1.2. Topografische organisatie van de motorneuronen in de voorhoorn Topografische verdeling motorneuronen in het ruggenmerg. Motorneuronen axiale musculatuur meest mediaal. De motorneuronen die de ledematen bezenuwen = in de cervicale en lumbale delen ruggenmerg aan. Proximale spiergroepen meer mediaal Distaal gelegen spiergroepen meer lateraal. Flexoren liggen meer dorsaal dan extensoren. 6.1.2. Topografische organisatie van de motorneuronen in de voorhoorn Ook motorische interneuronen vertonen somatotopie en ontvangen input van de primaire afferente zenuwvezels en axonen die afdalen vanuit de hersenen -> vormen deel van de spinale reflexboog en de afdalende motorische banen. Meer lateraal gelegen interneuronen naar de ipsilaterale motorneuronen van de ledematen projecteren, en de mediaal gelegen interneuronen bilateraal projecteren naar de motorneuronen die de axiale musculatuur innerveren -> voor individuele controle over de ledematen en bilaterale aansturing van de spieren die zorgen voor de axiale stabiliteit. 6.1.2. Topografische organisatie van de motorneuronen in de voorhoorn 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 3 belangrijke bronnen van synaptische input naar het alfa motorneuron: Sensorisch input via axonen uit de ganglioncellen die binnenkomen via de achterhoorn (bv Ia, Ib en A vezels) Afdalende motorische banen die signalen overbrengen vanuit de hogere motorneuronen in hersenschors en hersenstam: cruciaal voor initiatie en controle over willekeurige bewegingen Interneuronen welke belangrijk zijn in het genereren van de spinale motorische programmas en reflexpatronen. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. Sensorisch input: spierspoeltjes = gespecialiseerde orgaantjes in de spieren die een signaal genereren bij de uitrekking van de spieren. Via Ia zenuwvezels -> achterhoorn overgedragen -> exitatoire verbinding interneuronen en alfa motorneuronen. De strekreflex (myoatatische reflex): uitrekken spier -> spierspoeltjes vuren -> Ia vezels -> excitatoir signaal motorneuronen die de spier doen samentrekken. “monosynaptisch”: slechts één synaps tussen Ia vezels en motorneuronen. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. Sensorisch input: spierspoeltjes Om Ia vezels over de hele range aan spierlengte aan te passen: bevat de spierspoel ook intrinsieke spiervezeltjes (“intrafusale spiervezels”) -> onder invloed van γ motorneuronen nodige spanning in de spierspoel kunnen aanhouden. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. Sensorisch input: golgi-peeslichaampjes aan welke via Ib vezels informatie sturen naar het ruggemerg over de spierspanning en voorkomt zo overbelasting van de spier. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. Interneuronen: Zowel inhibitorisch als excitatorisch zijn. Belangrijk in de meest eenvoudige bewegingen (bv strekreflex): Aanspannen flexoren -> extensorspieren geinhibieerd = Reciproke inhibitie: relaxatie van antagonisten bij aanspannen agonisten. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. Interneuronen: Vb excitatoire interneuronen = flexor terugtrekkingsreflex. = complexe polysynaptische relfex -> bij een pijnlijke stimulus het lidmaat wegtrekken van de pijnlijke stimulus. Bij een pijnlijke stimulus -> nociceptieve A vezels geactiveerd -> achterhoorn diffuus zullen projecteren naar verschillende spinale niveaus -> excitatoire interneuronen activeren van spiergroepen die het lidmaat wegtrekken van de pijnlijke stimulus (bijvoorbeeld beenflexoren als je in een punaise trapt). Gelijktijdig A vezels projecteren op inhibitore interneuronen -> antagonisten van deze spieren helpen ontspannen. Stand gecorrigeerd door inverse activatie van extensoren in contralaterale lidmaat wat we de gekruiste extensor reflex noemen. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. 6.1.3. Spinale controle van motorunits. Interneuronen: Flexor terugtrekkingsreflex en gekruiste extensor reflex = basisbouwstenen kunnen vormen voor de gang. Centrale patroon generatoren in het ruggenmerg sturen deze ritmische loopbeweging aan (denk aan een kip die onthoofd nog doorloopt). 6.2 Afdalende motorische zenuwbanen Omvatten Laterale banen Mediale banen 6.2 Afdalende motorische zenuwbanen Omvatten Laterale banen Eindigen in laterale delen grijze stof van het ruggenmerg. Kunnen motorneuronen direct prikkelen, hoewel interneuronen hun belangrijkste doelwit vormen. Reflexbogen die de fijne beweging van de distale uiteinden van ledematen coördineren, evenals degenen die ondersteunende spieren activeren in de proximale delen van de ledematen. 6.2 Afdalende motorische zenuwbanen Omvatten Laterale banen De corticospinale tractus is de belangrjkst laterale baan. Langste en omvangrijkste (106 axonen) van het menselijke zenuwstelsel. Oorsprong in de primaire motorische hersenschors van de frontaalkwab. In omvang en functie een minder belangrijk element van de laterale banen is de rubrospinale tractus die zijn oorsprong kent in de nucleus ruber van de hersenstam. 6.2 Afdalende motorische zenuwbanen Omvatten Mediale banen: Eindigen in de mediale ventrale hoorn op de mediale groep interneuronen. Deze interneuronen verbinden bilateraal met motorneuronen die de axiale spieren en proximale ledemaatspieren besturen en daardoor dragen ze bij aan balans en houding. Door de hersenstam aangestuurd. Omvatten de de vestibulospinale, tectospinale, pontiene reticulospinale, en de medullair reticulospinale tractus. De mediale paden gebruiken sensorische informatie over balans, lichaamshouding en de visuele omgeving voor reflexmatig handhaven van de balans en lichaamshouding. 6.2 Afdalende motorische zenuwbanen 6.2 Afdalende motorische zenuwbanen 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex Doelwit beweging wordt geïdentificeerd door samenvoegen van sensorische informatie in de posterieure pariëtale cerebrale cortex. Deze informatie -> verzonden naar aanvullende motorische en premotorische gebieden -> motorisch plan wordt ontwikkeld -> doorgestuurd naar de primaire motorische cortex -> finale uitvoeringsfase (genereren elektrische signalen -> afdalende motorische banen -> motorneuronen). 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex De motorische cortices vertonen een somatotopische organisatie met overeenstemmende homunculus. Hierin zullen gebieden met een meer precieze en fijnere motorische controle overgepresenteerd zijn. 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex Neuronen axonen afdalende motorische zenuwbanen Laag V van de primaire motorcortex (Brodmann gebied 4) Erg groot (Betz). Grootste -> monosynaptisch excitatoir op groepen lagere motorneuronen in het ruggenmerg. Zelfde axonen vaak via aftakkingen ook projecteren op inhibitore interneuronen die gekoppeld zijn aan de spierantagonisten 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex Neuronen axonen afdalende motorische zenuwbanen De primaire motorische cortex krijgt invoer van premotorische en parietaal gelegen sensorische regios, daarnaast krijgen ze ook modulerenen feedback uit de cerebellum en basale ganglia via thalamuskernen. 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex Neuronen axonen afdalende motorische zenuwbanen Coderen van beweging vanuit primaire motorcortex -> populatiecodering. Primaire motorisch cortexneuronen -> coderen voor een preferentiële richting en intensiteit van beweging en minder tot niet vuren bij andere richting/intensiteit. Sommatie van de differentiële responsen van een grote hoeveelheid primaire motorcortex neuronen -> specifieke beweging aanleiding geven. 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex Neuronen axonen afdalende motorische zenuwbanen Hoe fijner de bewegingen hoe meer motorcortex dient betrokken te worden bij de specifieke beweging -> overrepresentatie van hand en aangezicht in motorcortex. Ook plasticiteit waarbij door leer of letseleffecten de primaire motorcotex kan gereorganiseerd. 6.3. Motorische controle door de cerebrale cortex 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. Het cerebellum (de kleine hersenen) zorgt voor een goede coördinatie van de bewegingen, ook speelt het een rol in fijne motorische leerprocessen. 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. Het cerebellum bestaat uit twee hemisferen en een centraal gelegen vermis. Vermis -> projecteren naar mediale motorische banen -> axiale stabiliteit en coordinatie. Hemisferen -> projecteren naar de laterale motorische banen -> coordineren de beweging van de ledematen. 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. In witte stof van het cerebellum: diepe cerebellaire kernen -> meeste cerebellaire corticale output -> ander (stam)regios. 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. De meest frequente cel in het cerbellum: granulaire cel die excitatoir in aard is en de purkinje cel zal bezenuwen, Purkinjecellen zijn de grootste cellen in het cerebellum en zullen een inihibitorisch signaal uitoefenen op de diepe cerebellaire kernen. 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. Ook de basale ganglia spelen een belangrijke rol in bewegingscontrole. De basale ganglia omvatten een reeks diep in de hersenhemisferen gelegen kernen Belangrijke rol in het kiezen, initieren, onderhouden en beeïndigen van bewegingen 6.4 Invloed van basale ganglia en cerebellum op motorische controle. Cerebellum en basale ganglia -> informatie uit uitgebreide corticale regio’s -> verwerken -> thalamus -> feedback aan de motorische cortices. Cursus Neurofysiologie Prof. Dr. Guy Laureys Afdeling neurologie UZ Gent [email protected] Hoofdstuk 4: Het somatosensore systeem. “Each of us lives within the universe - the prison - of his own brain. Projecting from it are millions of fragile sensory nerve fibers, in groups uniquely adapted to sample the energetic states of the world around us: heat, light, force, and chemical composition. That is all we ever know of it directly; all else is logical inference.” Vernon Benjamin Mountcastle (1918-2015) Hoofdstuk 4: Het somatosensore systeem. Brengt informatie aan naar het CZS: toestand van het lichaam contact met de buitenwereld. Door transductie van mechanische signalen (vibratie, druk, rek) en thermische signalen (warmte/koude) naar elektrische signalen door sensorische receptoren. Deze elektrische potentialen noemen we receptor of generator potentialen: ontstaan in de distale eindes van sensorische axonen van eerste orde somatosensore neuronen. Hoofdstuk 4: Het somatosensore systeem. Cellen van deze neuronen: in sensibele ganglion van de dorsale wortel of craniale zenuw ganglia. Elke ganglioncel heeft een axon dat na een kort beloop opsplitst in een perifere en een centrale tak. Perifere tak zal verder meereizen met de perifere zenuw -> eindorgaan waar het zich vertakt en eindigt in sensorische receptoren (vrij eindigend zenuweinde zijn of een gespecialiseerde multicellulaire receptor). De centrale tak zal via de dorsale wortel het ruggenmerg betreden of via een craniale zenuw de hersenstam. Hoofdstuk 4: Het somatosensore systeem. Hoofdstuk 4: Het somatosensore systeem. Takken zullen dan vertakken en contact maken met 2e orde neuronen die zich op hetzelfde segmentale niveau bevinden of pas hogerop in de hersenstamnuclei. 2e orde neuronen zullen -> projecteren naar 3e orde neuronen in specifieke thalamische kernen -> somatosensore cortex projecteren (S1). Informatie verwerkt in S1 en andere hogere orde corticale structuren. Sommige 2e orde neuronen projecteren -> cerebellum gezien zijn motorische coördinatiefunctie. Hoofdstuk 4: Het somatosensore systeem. 4.1 Onderdelen van het somatosensore systeem. Drie delen: Exteroceptief deel: informatie buitenwereld via de huid (mechanosensitieve, nociceptieve en thermale). Proprioceptieve deel: informatie positie van lichaam en ledematen (receptoren gesitueerd in spier, pees en gewrichten). Enteroceptieve systeem: inwendige organen (bv: perceptie door mechanoreceptoren van uitzetting van ingewanden en blaas) (hoofdstuk autonoom zenuwstelsel). 4.1 Onderdelen van het somatosensore systeem. De somatosensore pathways: ook opgedeeld worden volgens het type informatie: Fijne discriminerende tastgevoeligheid die lichte aanraking, druk, vibratie, flutter (laag-frequente vibratie), rek en spanning Pijn en temperatuurgewaarwording. 4.1 Onderdelen van het somatosensore systeem. Vezels van verschillende diktes -> verschillende informatie. Tactiel gevoel: grote diameter gemyeliniseerde vezels van de Aβ klasse Pijn en temperatuur voornamelijk via kleine diameter, licht gemyeliniseerde (Aδ) en ongemyeliniseerde (C) fibers. 4.1 Onderdelen van het somatosensore systeem. 4.2 Fijne tast en proprioceptie. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. Tastzin in de huid: via lage drempel mechanoreceptoren. 2 basisresponsen bij fijne tactiele stimulatie van de huid: Fast adapting (FA): zullen kort vuren bij begin van de stimulus en eventueel eind van de drukstimulus. Slow Adapting (SA) responsen. blijven doorgaand actieptotentialen vuren bij aangehouden stimulatie. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. FA en SA-vezels verder opgedeeld worden volgens hun receptieve veld. Type 1 vezels: Klein receptief veld Welomlijnd Typisch op handpalmen en voetzolen Receptieve veld: rond of ovaal met een vrij uniforme hoge sensitiviteit voor stimuli die sterk en abrupt afneemt aan haar randen. Type 2 vezels: Groter receptief veld Minder scherp begrensd Sensitiviteit neemt geleidelijk af van één centraal maximaal gevoelig punt. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. Zodus 4 afferente types vezels weerhouden: FA1, FA2, SA1 en SA2. Deze zenuweinden kunnen vrij eindigen of op een georganiseerde receptor. In de huid zijn hiervoor 4 gespecialiseerde receptoren voor deze verschillende vezeltypes: FA1 afferenten eindigen in Meissner’s corpuscules, SA1 afferenten in Merkelse schijven: In de oppervlakkige huid. Klein en georiënteerd om stimuli gewaar te worden die drukken op de bovenliggende huid. SA2 afferenten eindigen in Ruffini en FA2 afferenten in Pacini receptoren. Dieper in de huid en dekken Groter gebied. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. Pacini en Meissner (FA!) filteren traag veranderende of aanhoudende stimulatie uit zodat deze receptoren gevoelig zijn voor veranderende stimuli. In de harige huid eindigen de FA1 vezels in de haarfollikels. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. 4.2.1 Bezenuwing van de huid. 4.2.2 Bezenuwing van het lichaam. Axonen PZS –> CZS binnen via de spinale zenuwen: hebben een dorsale wortel die de sensibele vezels draagt en een anterieure wortel die de motorische vezels (en op sommige niveaus autonome) draagt. 4.2.2 Bezenuwing van het lichaam. 4.2.2 Bezenuwing van het lichaam. Het distributiegebied van elke posterieure (sensibele) wortel wordt aangegeven door dermatomen 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. Aangezicht sensibel bezenuwd door de nervus trigeminus -> drie takken heeft: de oftalmische, mandibulaire en maxillaire tak. -> ook tanden, orale en nasale holte en de craniale dura -> binnen halverwege pons -> sensibele trigeminale nucleus. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. classificatie omvat drie grote delen: 1/ De primaire hoofdpijnen 2/ Secundaire hoofdpijnen 3/ De zenuwpijnen/aangezichtspijnen en andere hoofdpijnen. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.2.3 Bezenuwing van het aangezicht. 4.3 Centrale somatosensore pathways voor fijne tast en proprioceptie. 4.3.1 Dorsale kolom-mediale lemniscus pathway. Fijne tastzin -> dorsale kolommen -> mediale lemniscus -> CZS. Gevormd door dikke gemyeliniseerde vezels afkomstig van ganglioncellen -> rostraal opstijgen -> synaps dorsale kolom nuclei (nucleus gracilis (onderste deel lichaam en been) en de nucleus cuneatus (bovenste deel lichaam en armen) in de caudale medulla. Somatotopische organisatie met meest mediaal voet/been en meest lateraal de arm/hand. 4.3.1 Dorsale kolom-mediale lemniscus pathway. De 2e orde neuronen van de dorsale kolomkernen geven axonen af die de middenlijn oversteken en contralateraal in de mediale lemniscus verder doorlopen naar de thalamus. Projecteren naar de ventroposterolaterale (VPL) nucleus van de thalamus die vanuit zijn 3e orde neuron projecteert naar de somatosensore cortex. 4.3.1 Dorsale kolom-mediale lemniscus pathway. Aangezicht zullen de axonen van het 2e orde neuron in de sensibele trigeminale nucleus projecteren naar de ventraalposterieurmediale (VPM) nucleus van de thalamus die via zijn 3e orde neuronen naar de sensorische cortex projecteert. 4.3.1 Dorsale kolom-mediale lemniscus pathway. 4.3.1 Dorsale kolom-mediale lemniscus pathway. 4.3.1 Dorsale kolom-mediale lemniscus pathway. “Laterale inhibitie” -> > contrast/rand 4.3.2 Spinocerebellaire en proprioceptieve pathways. Proprioceptoren -> informatie over de positie van lichaamsdelen. Voornamelijk overgedragen -> cerebellum (voor coördineren motoriek) en de hersenschors (voor bewuste gewaarwording van ons lichaam(spositie)). Cerebellum -> ipsilaterale informatie. 4.4 Thalamische en corticale somatosensore gebieden: 4.4.1 Thalamus. VPL: sensorische informatie uit de lemnsicus medialis VPM: uit trigeminale zenuwvezels. Zelfde kernen ook pijn en warmte-informatie uit de tractus spinothalamicus en de overeenstemmende trigeminale projecties. Ook ventraal posterieur inferieure (VPI) nucleus zal informatie ontvangen uit de spinothalamische projecties. 4.4.1 Thalamus. De VPL en VPM: informatie gebonden aan specifieke types receptoren (FA,SA, proprioceptief) VPI voornamelijk nociceptoren. De VPL en VPM bevatten ook inhibitorische GABAerge interneuronen en inhibitore GABAerge input vanuit de reticulaire kern van de thalamus. Ook in deze kernen komt een somatotopische organisatie voor. 4.4.1 somatosensore cortex. De derde orde sensorische neuronen van de thalamus projecteren naar de cortex met vooral projectie naar de S-I (primaire) en S-II (secundaire sensorische cortex) regios. Ook hier weerhouden we een somatotopische organisatie (sensorische homunculus). 4.4.1 somatosensore cortex. 4.4.1 somatosensore cortex. - 3b = primaire somatische sensorische cortex - 3a = gevoel van lichaamshouding in plaats van aanraking. - Gebieden 1 en 2 ontvangen dichte invoer van gebied 3b. - Projectie van 3b naar gebied 1 -> textuurinformatie - Gebied 2 vooral betrekking hebben tot grootte en vorm. 4.4.1 somatosensore cortex. In de S-I cortex een kolomorganisatie: alle neuronen gelegen op een perpendiculaire lijn aan de cortex gelijkaardige modaliteiten met gelijkaardige receptieve velden verwerkt (idem primaire visuele en auditieve cortex). 4.4.1 somatosensore cortex. Each finger (D1–D3) is represented by an adjacent area of cortex. Within the area of each finger representation are alternating columns of cells with rapidly adapting (green) and slowly adapting (red) sensory responses. 4.4.1 somatosensore cortex. Naast de initiële verwerking van gevoelsmodaliteiten begint in S1 ook al de hogere orde verwerking van kenmerken extractie. Zo zullen bepaald neuronen in de S1 eerder reageren op beweging in een specifiek richting t.o.v. het receptieve veld maar niet in de tegengestelde richting. 4.5 Pijn en temperatuursgevoel. 4.5.1 Nociceptoren en primaire afferenten. Traag geleidende Aδ en C-vezels zijn verantwoordelijk voor de overdacht van pijnlijke stimuli. Eind van deze vezels treffen we geen specifieke receptoren maar in het algemeen vrij eindigende zenuwuiteinden. Aδ verschillen van C-vezels in die zin dat ze snellere conductie vertonen en verondersteld zijn ‘eerste pijn’ signalen op te vangen waar C-vezels eerder de ‘tweede pijn’ opvangen. 4.5.1 Nociceptoren en primaire afferenten. Bij een pijnlijke stimulus ervaart men eerst een scherpe, prikkelende, scherp gelokaliseerde pijn (‘eerste pijn’) met nadien een meer dof, diffuus, brandend gevoel (‘tweede pijn’). 4.5 Pijn en temperatuursgevoel. 4.5.1 Nociceptoren en primaire afferenten. De Aδ en C-vezels eindigen in respectievelijk andere delen (“Rexed laminae” genaamd) van de grijze stof van de achterhoorn (Aδ in de lamina I,V en X en C-vezels in I en II) Belangrijk voor hun interactie met ander sensorische invoer! Belangrijk voor de poorttheorie van pijn waarbij een niet pijnlijke stimulus een pijnlijke kan helpen onderdrukken (bv wrijven over een brandend of pijnlijk stukje huid). Hierbij zorgt de niet pijnlijke stimulus voor activatie Aα en Aβ vezels die via inhibitore GABAerge interneuronen zorgen voor onderdrukking van het Aδ en C pijnsignaal. 4.5.2 Centrale pijnpathways. Centrale pijnpathways: spinothalame, spinoreticulaire en spinomesencefale pathways. De spinothalame pathway = meest belangrijke voor somatische pijn en thermisch gevoel uit het lichaam, het draagt ook bij tot tactiele sensatie (grove tast, druk). 4.5.2 Centrale pijnpathways. Spinothalame banen ontstaan aan hun 2e orde neuron in de achterhoorn, kruisen dan over in het ruggenmerg en stijgen door de hersenstam -> 3e orde neuron in de VPI (sommigen ook VPL), posterieure nucleus en interlamminaire nuclei van de thalamus. Thalamus -> projecties naar de somatosensore cortex maar ook bv naar de cingulate gyrus (deel van het limbisch systeem) welke de affectieve respons op pijn organiseren. 4.5.2 Centrale pijnpathways. Cellen die viscerale (=orgaan) input krijgen ook input krijgen uit cutane vezels -> gerefereerde pijn (bv. pijn op borst en linker arm bij cardiale ischemie). Nociceptieve afferenten die de spinothalame banen activeren gebruiken verschillende neurotransmitters waaronder glutamaat, substance-P, CGRP en VIP. Substance-P kan een modulerende rol pijnperceptie -> langdurig gevoelig worden spinothalame banen -> centrale sensitisatie (centrale overgevoeligheidsrespons). Particles of heat activate a spot of skin attached by a fine thread to a valve in the brain where this activity opens the valve, allowing the animal spirits to flow from a cavity into the muscles causing them to move away from the stimulus. 4.5.3 Neuropatische pijn. Pijn in afwezigheid van een nociceptieve stimulus. Ten gevolge schade aan perifere of centrale pijnpathways = neuropatische pijn genoemd. Voorbeelden perifere zenuwschade: Causalgie (traumatische schade aan een perifere zenuw)` Fantoompijn. Opregulatie van Na+ kanalen op dorsale ganglioncellen hierbij een rol naast ontregeling in de sympatische innervatie. Voorbeeld van een centraal neuropatisch: pijn thalamische letsel. 4.6 Transductie in het somatosensore systeem. Mechanismen, moleculen en kanalen voor transductie in het somatosensore systeem zijn nog grotendeels te achterhalen. Mechanotransductie = Piezo2 gen codeert voor een kanaalproteïne dat een rol speelt bij proprioceptie, pijn, fijne tast en viscerale pijn. Bij thermische transductie spelen proteïnes van de Transient Receptor Potential (TRP) familie een rol. 4.6 Transductie in het somatosensore systeem. 4.6 Transductie in het somatosensore systeem. Bij een pijnlijke lokale stimulus -> stoffen vrijgesteld zoals Substance-P en Calcitonin Gene Related Protein (CGRP) -> overactiviteit van nociceptoren -> Alodynie: pijn bij een anders niet nociceptieve stimulus Hyperalgesie: overmatige pijnervaring in proportie tot de stimulus 4.7 Centrifugale controle somatosensatie. Sensorische informatie wordt beïnvloed door verschillende hoger corticale invloeden uit o.a. de S-I en primair motorische cortex. Vb: informatie ‘gefilterd’ door o.a. onze aandacht. Er is ook integratie met motorische activiteit om textuur en vorm waar te nemen. 4.7 Centrifugale controle somatosensatie. Belangrijk element in controle somatosensatie = endogeen analgetische systeem. Controleert pijn en helpt deze (tijdelijk) te onderdrukken. Vb. relatief beperkte pijn die gewaargeworden wordt op het moment van acute schade onder bepaalde omstandigheden. (acute pijn bij een ongeval, een sporter of soldaat die een ernstig letsels oplopen). Anatomische structuren die hierbij een rol spelen bevinden zich in de hersenstam met inhibitorische projecties naar de nociceptieve neuronen in stam en ruggenmerg. Stamkernen: peri-aquaductale grijs, locus ceruleus en raphe kernen naast hogere gebieden zoals de sensorimotorische cortex, hypothalamus en het reticulair systeem. De pijnwerende effecten worden gemedieerd door opioide en niet opidoide mechanismen. 4.7 Centrifugale controle somatosensatie. De opioide mechanismen omvatten neuropeptides zoals enkephaline, dynorphine en β-endorphine met naloxone als bekendste antagonist en morfinomimetica als agonisten. Voorbeelden van niet-opioide mediatoren zijn serotonine (raphe kernen, een mogelijke verklaring voor de pijnwerende effecten van bepaald anti-depressiva) en catecholamines (locus ceruleus, pijnwerend effect acute stress). Cursus Neurofysiologie Prof. Dr. Guy Laureys Afdeling neurologie UZ Gent [email protected] Hoofdstuk 3: Synaptische transmissie. “My notion of personality is pretty simple: it's that your 'self,' the essence of who you are, reflects patterns of interconnectivity between neurons in your brain. Connections between neurons, known as synapses, are the main channels of information flow and storage in the brain. Most of what the brain does is accomplished by synaptic transmission between neurons, and by calling upon the information encoded by past transmission across synapses.” Joseph LeDoux, 'Synaptic Self' (2002), p. 2-3. Hoofdstuk 3: Synaptische transmissie. Synaps = plek waar elektrische signalen van een neuron naar een ander neuron (of gliale cel/effectorcel) kan overgedragen worden. Via een elektrisch of een chemisch signaal/synapsen. 3.1 De elektrische synaps. Via ‘gap junctions’: Nauw contact membranen van aanpalende cellen. Proteïnes vormen kanalen die cellen rechtstreeks verbinden Doorgankelijk voor ionen maar ook kleine moleculen. Werken snel en bidirectioneel. Belangrijk in synchronisatie van netwerkactiviteit. 3.1 De elektrische synaps. 3.1 De elektrische synaps. 3.1 De elektrische synaps. 3.2 De chemische synaps. Geen rechtstreeks contact cytoplasma en en de andere cel. Nauw contact ter hoogte van de synaptische spleet (+- 20 nm) -> signaal overgedragen door chemische stof genaamd neurotransmitter. Meestal uni directioneel waardoor we kunnen spreken van pre en postsynaptische elementen Kunnen klassiek axon en soma (axonosomatisch) of axon en dendriet (axonodendritisch) zijn maar ook axonoaxonisch, dendrodendritisch of dendrosomatisch. 3.2 De chemische synaps. 3.2 De chemische synaps. Synapsen = ook buiten het CNS: Signalen neuronen -> hart/skelet/gladde spiercellen klieren. 3.2 De chemische synaps. 3.2 De chemische synaps. Synaptische transmissie: Actiepotentiaal zal presynaptische membraan bereiken -> depolariseren -> Ca++ kanalen openen. Stijging intracellulair Ca++ -> neurotransmitter bevattende vesikels met plasmamembraan versmelten -> inhoud loslaten in de synaptische spleet. 3.2 De chemische synaps. -> neurotransmitters diffunderen naar receptoren op de post- synaptische membraan. -> binding aan receptoren -> verandering in de post-synaptische membraanpotentiaal -> excitatorische of inhibitorische postsynaptische potentialen (EPSP’s en IPSP’s) ten gevolge. Werking neurotransmitters: enkele milliseconden door reuptake en degradatiemechanismen. 3.2 De chemische synaps. 3.2 De chemische synaps. 3.2 De chemische synaps. De post-synaptische receptoren gekoppeld: Met ionkanaal -> snel tot actie komen (=ionotrope receptoren). Niet rechtstreeks verbonden is met een ionkanaal -> hele cascade -> tragere effect uit te oefenen -> metabotrope receptoren. 3.2 De chemische synaps. Presynaptische vesikels-> complex systeem van eiwitten -> fusie met de presynaptische membraan. Oa SNARE (soluble N-ethyl maleimide-sensitive factor attachment protein receptor): aangrijpingspunt van botulinetoxine. Vesikels worden gerecycleerd: Endocytose: gehele vesikel met membraan fuseert -> daarna terug uit membraan heropgenomen “kiss and run”: vesikel via tijdelijke porie zijn inhoud in de synaptisch spleet loslaat. 3.2 De chemische synaps. 3.2 De chemische synaps. 3.2 De chemische synaps. 3.3 Synaptische integratie. EPSP’s -> depolarisatie -> meestal te beperkt om de drempelpotentiaal te bereiken. Uiteindelijke effect van een synaps hangt af van zijn locatie en de activiteit van andere synapsen die op hetzelfde neuron eindigen. 3.3 Synaptische integratie. De omvang van de potentiaal bij aankomst wordt bepaald door zijn afstand tot het proximale segment wat weergegeven wordt door de grotere potentiaalverandering bij synaptische activiteit van (2) tov van (1) in de figuur, dit is het gevolg van de passieve aard van deze responsen. 3.3 Synaptische integratie. Indien een synaps snel achter elkaar een EPSP veroorzaakt kan dit tot temporele summatie lijden zoals aangegeven in Fig. 3.4 B. 3.3 Synaptische integratie. Potentialen van verschillende synapsen die ongeveer tegelijk samenkomen aan de axonheuvel toekomen kunnen opgeteld worden wat we spatiële summatie noemen weergegeven in Fig. 3.4 C. 3.3 Synaptische integratie. Uiteindelijke effect wordt dan ook bepaald door de optelsom van het depolariserende of polariserende effect van de verschillende PSP bij aankomst aan de axonheuvel. 3.3 Synaptische integratie. 3.4 Modulatie van de synaptische activiteit. Bepaalde patronen van synaptische activatie -> verandering op kortere (ms) of langere termijn (dagen tot uren) van de synaptische stimulatoire of inhibitoire potentie. Deze processen liggen aan de basis van processen als leervermogen en geheugen. 3.4.1 Korte termijn modulatie: paired pulse fascilitatie, posttetanische potentiatie, synaptische depressie en presynaptische receptoren. Paired pulse fascilitatie: 2 snel opeenvolgende stimulaties van axonen -> grotere EPSP. Posttetanische potentiatie: Tetanisch (aangehouden hoogfrequente) stimulatie zal naderhand grotere EPSP’s veroorzaken PPF & PTP: Vermoedelijk tgv verbeterde vesiculaire release 3.4.1 Korte termijn modulatie: paired pulse fascilitatie, posttetanische potentiatie, synaptische depressie en presynaptische receptoren. Synaptische depressie: Na stimulatie korte termijn vermindering in de efficiëntie van synaptische transmissie optreden ten gevolge: verminderde presynaptische vesiculaire release desensitisatie van de receptoren op de post-synaptische membraan Receptoren op de presynaptische membraan kunnen ook de synaptische efficiëntie moduleren Ionotroop: snel Metabotroop: traag 3.4.2 Lange termijn modulatie van synaptische activiteit. Repetitieve stimulatie synapsen kan ook lange termijn veranderingen veroorzaken in synaptische efficiëntie, een proces dat we lange termijn potentiatie (LTP) of lange termijn depressie (LTD) noemen. Effect voor dagen tot weken aanhouden -> rol te spelen bij leerprocessen/geheugen. Presynaptische factoren (vesiculaire release) en post synaptische factoren (receptorgevoeligheid) een rol. 3.4.2 Lange termijn modulatie van synaptische activiteit. Ca++ komt de postsynaptisch cel binnen via NMDA (N-methyl-D-aspartate) en AMPA (α- amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid) receptoren (beide glutamaatreceptoren) -> influx van Ca++ veroorzaakt fosforylatie van Ca++-calmodulin kinase II een kinase dat verondersteld is andere eiwitten te fosforyleren die kritisch zijn in de machinerie die verantwoordelijk is voor LTP. Anatomische wijziging vinden plaats bij het ontstaan van LTP met toegenomen aantal en synaptische verbindingen van dendrieten. Release van NO de presynaptische release van vesikels faciliteren. 3.5 Neurotransmitters. Neurotransmitters = alle moleculen die een chemisch signaal overbrengen van het ene naar het andere neuron. > 100 neurotransmitters. 3 grote groepen worden onderverdeeld. 1/ Small molecules verder opgedeeld in acetylcholine, aminozuren, biogene amines en purines 2/ Peptides 3/ Gasvormige neurotransmitters. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. Acetylcholine. PZS: Neuromusculaire junctie Sympathische en parasympatische ganglia en in alle postganglionaire parasympatische zenuwvezels en sommige postganglionaire sympathische zenuwvezels. CZS: Rol bijvoorbeeld in de basale voorhersenen vanwaaruit cholinerge neuronen projecteren naar neocortex, hippocampus en amygdala -> rol te spelen in het geheugen. Afsterven -> rol ziekte van Alzheimer. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. Acetylcholine. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. Aminozuren. Verschillende aminozuren functioneren als neurotransmitter: belangrijkste Glutamaat, GABA en Glycine. Glutamaat: Belangrijkste excitatoire neurotransmitter in het CZS. Neurotoxisch (“excitotoxiciteit”) -> concentratie in het extracellulair medium/synaptische spleet strikt onder controle. Oa door membraangebonden transporters, door EAAT (excitatory amino acid transporter)1-5 op neuronen en gliale cellen. EAAT2 vooral voor op gliale cellen en is verantwoordelijk voor 90% van de glutamaat uptake uit het extracellulair milieu. Transport van glutamaat in vesikels -> vesiculaire transporters ook vGLUTs. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. GABA: Belangrijkste inhibitorische transmitter in het CZS Uit glutamaat omgezet door glutamaatzuur decarboxylase (enkel aanwezig in GABAerge neuronen). Vb: GABAerge striatale neuronen en Purkinje cellen in het cerbellum. 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. Glycine Glycinerge synapsen komen vooral in het ruggenmerg voor waar ze 50% van de inhibitore neuronen omvatten (ook in lage hersenstam, retina en cerebellum). Cotransmitter die naast Glutamaat op de NMDA-receptor dient te binden om het ionkanaal te openen. Ook GABA en Glycine worden actief in neuronen of gliale cellen heropgenomen door transporters (4 subtypes van GABA-transporters en 2 voor Glycine bekend zijn). 3.5.1 Small molecule neurotransmitters. Biogene amines Vaak ook rol buiten zenuwstelsel als hormoon. Epinefrine, norepinefrine, dopamine, histamine en serotonine. Dopamine, nor en epinefrine = catecholamines. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Catecholamines: uit aminozuur Tyrosine -> omgezet naar l-dopa door Tyrosine hydroxylase - > dopamine door dopamine decarboxylase. Stop in dopaminerge neuronen. Noradrenerge neuronen: β-hydroxylase zorgt voor omzetting naar noradrenaline en N-methyl transferase in adrenerge neuronen naar adrenaline. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Serotonine uit tryptofaan. Histamine uit histidine. Heropname van biogene amines uit de synaptsiche spleet -> via Na/Cl cotransporters. Inihibitoren voor catecholamines = Cocaine en amfetamines Inhibitoren voor serotonine = SSRI’s (eg fluoxetine) Catecholamines Heropname in vesikels Afbraak monoamine oxidase (MAO) and catechol- O-methyltransferase (COMT). Serotonine: Heropname in vesikels Afbraak monoamine oxidase (MAO). 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Synthese biogene amines in kernen = celkernen hersenstam met diffuse projecties 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Diffuse aard van de projecties biogene amines lijdt -> regulatie van de algemene ‘hersentoestand’ -> regulatie van waak/slaap, aandacht en gemoed. Projecties naar hypothalamus en autonome kernen -> homeostatische functies. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Gebrek aan serotonine (in mindere mate dopamine en noradrenaline) belang bij depressies. 7% Belgen jaarlijks getroffen. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. De behandeling van depressie steunt idealiter op twee pijlers: Psychotherapie Medicatie: SSRI’s bv sertraline, escitalopram of fluoxetine SNRI’s, bv duloxetine en venlafaxine 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. A. Er moet gedurende minstens twee weken minstens één van volgende elementen aanwezig zijn: terneergeslagen stemming of verlies van algemene interesse of tevredenheid. Daarenboven moet men voldoen aan minstens 5 van onderstaande symptomen. Deze moeten tevens voor minstens twee weken aanwezig zijn. - Het grootste deel van de dag een duidelijke gedeprimeerde stemming vertonen. Dit moet blijken uit ofwel subjectieve mededeling ofwel door observatie door anderen. -Een duidelijke vermindering van interesse of plezier in alle of bijna alle activiteiten gedurende het grootste deel van de dag. Dit moet blijken uit ofwel subjectieve mededeling ofwel uit observatie door anderen - Een duidelijke gewichtstoename of -verlies en een verandering in eetlust zonder te diëten - Meer of minder slapen dan normaal, slapeloosheid en een verstoord slaappatroon. - Psychomotorische agitatie of remming bijna elke dag. Dit moet waarneembaar zijn door anderen. - Moeheid of verlies van energie, bijna elke dag. - Gevoelens van waardeloosheid met of buitensporige onterechte schuldgevoelens, bijna elke dag. - Verminderd vermogen tot nadenken of concentratie of besluiteloosheid, bijna elke dag. Dit moet ofwel subjectief vermeld worden ofwel geobserveerd door anderen. - Terugkerende gedachten aan de dood, terugkerende suïcidale gedachten zonder dat er specifieke plannen zijn gemaakt, een suïcidepoging of een specifiek plan om suïcide te plegen. B. De symptomen voldoen niet aan de criteria voor een gemengde episode. C. De symptomen zorgen voor een significant klinisch lijden of belemmeren sociale, beroepsmatige en/of andere belangrijke terreinen. D. De symptomen zijn niet het gevolg van de effecten van drug- of medicatiegebruik. En evenmin het gevolg van een somatische (lijfelijke) aandoening. E. De symptomen zijn niet verklaarbaar door rouw, bijvoorbeeld na het verlies van een dierbare. Deze symptomen kunnen langer dan twee maanden duren. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Koorts Verward Autonoom instabiel Spierstijfheid +++ 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. 3.5.2 Small molecule neurotransmitters. Purines ATP kan ageren als (co)transmitter -> aanwezig in alle synaptische vesikels. Eigen receptoren gebonden aan ionenkanalen & ook moduleren effect norepinephrine, serotonine, glutamaat, dopamine en GABA. Ook astrocyten kunnen bij bepaalde stimuli ATP vrijstellen. Synaptische spleet: ATP afgebroken -> adenosine -> presynaptisch opgenomen. 3.5.2 Peptide neurotransmitters. Sequentie van 3-40 aminozuren. Rol neurotransmissie in gehele zenuwstelsel. Meer dan 100 verschillende. Ageren vaak als cotransmitters maar ook primaire neurotransmitters. Gesynthetiseerd in cellichaam en naar de synaps getransporteerd. Receptoren niet enkel synaptisch. Meestal niet gelimiteerd in werking door reuptake. Ander type vesikels. 3.5.2 Peptide neurotransmitters. 3.5.2 Peptide neurotransmitters. Opioïde peptiden Opiaten = afgeleiden van opium. Opioïden = moleculen die hier niet van afgeleid zijn maar wel op dezelfde receptoren inwerken. Drie belangrijke neuropeptides die opioïden zijn betreffen enkephalines, endorphines, en dynorphines. Inhiberen pijnmediërende neuronen via specifieke receptoren en werken derhalve analgetisch. 3.5.2 Peptide neurotransmitters. Substance P Substance P komt vooral voor in primaire sensorische neuronen en in de plexusneuronen van de gastro-intestinale tractus. Belangrijke rol in pijnsensatie en in gastro-intestinale motiliteit en secretie. 3.5.3 Gasvormige neurotransmitters. Nieuwste klasse van (ongewone) neurotransmitters. Niet opgeslagen in vesikels maar diffunderen door de presynaptische membraan. Synthese wordt getriggerd door depolarisatie van de presynaptische terminal -> activatie van Ca++ gevoelige synthetiserende enzymen. Voorbeelden zijn stikstofoxide (NO) en koolstofmonoxide (CO). 3.5.4 Het endocanabinoide systeem Kleine lipofiele molecules Postsynaptisch gesynthetiseerd -> als gevolg belangrijke/ aangehouden stimulatie synaps. Presynaptisch -> CB1 receptor (metabotroop i