Inleiding tot de Neurowetenschappen PDF

lOMoARcPSD|42729624 Inleiding tot de neurowetenschappen Neurowetenschappen (Katholieke Universiteit Leuven) Scannen om te openen op Studocu Studocu wordt niet gesponsord of ondersteund door een hogeschool of universiteit...

lOMoARcPSD|42729624 Inleiding tot de neurowetenschappen Neurowetenschappen (Katholieke Universiteit Leuven) Scannen om te openen op Studocu Studocu wordt niet gesponsord of ondersteund door een hogeschool of universiteit Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Hoofdstuk 1: perifeer en centraal zenuwstelsel Cellen, weefsels en organen Andries Van Wesel (Andreas Vesalius) 1514-1564  Geboren in Brussel  Gestudeerd in: Leuven, Padua & Parijs  Een van de grootste anatomen aller tijden  Dissecties op menselijke lichamen o Precieze beschrijvingen en tekeningen van menselijk lichaam, incl. zenuwstelsel o Tegen inquiqitie  bijna ervoor geëxecuteerd o Ver vooruit zijn tijd  Verzet tegen middeleeuwse idee dat menselijke ziel verblijft in de ventrikels van de hersenen  Identificeerd hersenen als belangrijkste orgaan van:bintelligentie, bewegings- en waarnemingsvermogen Anatomie = biologische studie van de morfologie of bouw van organismen  Orgaanstelsels of -systemen = organen die functioneel samenwerken o Bv. Spijsverteringsstelsel (maag + slokdarm + lever + pancreas + …) o Bv. Zenuwstelsen ( hersenen + ruggenmerg + …)  Organen = onderdelen van het lichaam met specifieke functie, opgebouwd uit verschillende weefseltypes  Weefsel = verzamelingen van gespecialiseerde cellen die een gemeenschappelijke functie vervullen in het lichaam o Cellen, intercellulaire substantie en weefselvocht o Histologie = weefselleer Fysiologie = studie van levensprocessen, die zich afspelen in levende wezens  Gebasseerd op chemische samenwerking tussen verschillende structurele en functionele moleculen  Fysiologie kan niet begrepen worden zonder morfologische kennis en omgekeerd Delen van het zenuwstelsel  Centrale zenuwstelsel = hersenen + ruggenmerg o Ontvangt continue stroom van informatie, zowel externe als interne oorsprong o Craniale zenuwen = onstpringen in hersenen (zowel sensorisch als motorisch, of uitsluitend één van de twee) o Spinale zenuwen = verbindingen met ruggenmerg (altijd zowel sensorisch als motorisch)  Perifere zenuwstelsen = alle neuronen + zenuwuitlopers -> buiten de hersenen en ruggenmerg o Verbinden zintuigcellen in verschillende organen en weefsels met CZS  info wordt aangeleverd door afferente zenuwen naar CZS  Efferente zenuwen sturen prikkels vanuit CZS naar rest van lichaam o Somatische deel  Efferente en afferente zenuwen, vervoeren van sensorische en motorische prikkels van en naar CZS o Autonome deel 1 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Neurale conecties naar klieren en gladde spieren van inwendige organen  Netwerk van zenuwen = bundels van zenuwuitlopers die over het hele lichaam zijn verspreid Het zenuwstelsel in beeld Verschillende delen van het centrale zenuwstelsel  De hersenen algemeen o 1,5 kg o 100 miljard zenuwcellen  Hersenweefsel o Zenuwverbindingen = witte stof o Cellichamen van zenuwcellen = grijze stof  Cortex: buitenste schorslaag van verschillende hersendelen, bestaat uit grijze stof  Hersenvliezen: beschermen de samen met het bod van de schedel de hersenen  Opbouw hersenen Voorhersenen: prosencephalon Middenhersenen: mesencephalon Achterhersenen: rhombencephalon = medulla spinalis 2 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Telencephalon (grote hersenen)  Twee hersenhemisferen o Verbonden: corpus callosum o Gescheiden: grote longitudinale fissuur o Buitenkant: geplooide oppervlakte met daaronder de witte stof  Ceberale cortex: Hersenschors, buitenste laag grijze stof die erg doorbloed wordt o Bestaat hoofdzakelijk uit geslaagd hersenweefsel (2-4 mm dik), de Neocortex (neopallium/isocortex)  Betrokken bij hogere functies  Bv. Uitvoeren van complexe bewegingen, informatieverwerking, redeneren, abstract denken en spreken  Bestaat uit 6 lagen I Moleculaire laag (lamina molecularis) II Buitenste korrellaag (lamina granularis externa) III Buitenste piramidelaag (lamina pyramidalis externa) IV Binnenste korrellag (lamina granularis interna) V Binnenste piramide laag (lamina pyramidalis interna) VI Spoelvormige laag (lamina fusiformis) Lagen zijn niet scherp afgelijnd, en bevatten verschillende verhoudingen van neuronen en steuncellen  Witte stof onder hersenschors : uitlopers van neuronen die omringt zijn door myelineschede, info naar en van cortex transporteren via zenuwbanen  Grijze stof: cellichamen van neuronen en gliacellen  Associatievezels: verbinden verschillende delen van cortex binnen zelfde hemisfeer  Commisuralevezels: verbinden van 2 hersenhemisferen -> corpus callosum, grootste  Projectievezels: verbinding tussen hersenstam en cortex  Corticaale oppervlak, sterk geplooid o Groeven, diepe groeven: fissuur, suculus 3 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 o W i n d i n g e n : gyrus  4 hersenlobben o Frontale kwab: Spraak, redeneren, emoties, fijne motoriek  Meest anterieur  Gescheiden van rest van cortex: fissuur van Rolando (sulcus centralis) o Pariëtale kwab: sensaties: aanraking, temperatuur, pijn + controle van bewegingen  Posterieur aan frontale kwab o Occipitale kwab: interpretatieve visuele inpunt  Meest posterieur, achter pariëtale kwab o Temporale kwab: gehoor en geheugen  Inferieur t.o.v. frontale en pariëtale kwab  Gescheiden van frontale en pariëtale kwab door fissuur van Sylvius (sulcus leteralis) Hersenvliezen  3 herselvliezenomgeven de hersenen en zetten zich verder rind het ruggenmerg (ruggenmergvliezen) o Dura mater: buitenste & hardste hersenvlies, vergroied met beenvlies aan binnenzijde schedel o Spinnenwebvlies/ arachnoidea: middelste hersenvlies, rijk aan bloedvaten  Dun mebraan en fijne, netvormige bindweefselbakljes  Bindweefselbalkjes: verbinding met dura mater en pia mater  Overbrugt de de groeven van hersenoppervlakten 4 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  onder arachnoidea hersenholtes gevild met hersenvocht o pia mater: zachte hersenvlies, dun bloedvatrijk en direct tegen hersenmassa aan  loopt in alle groeven van hersenoppervlakte Hersenventrikels en cerebrospinaal vocht  hersenventrikel = ruimtes tussen de hersenvliezen en het centrale kanaal van het ruggenmerg o ontstaan tijdens de groei van de hersenen o staan in verbinding met elkaar o laterale ventrikels van grote hersenhemisferen: grote holtes die samenkomen in 3e ventrikel thv de tussenhersenen o 3e ventrikel in verbinding met 4e ventrikel in de hersenstam via een smal kanaal (het aquaduct van Sylvius), dat door mesencephalon loopt  cerebrospinale vocht CSV = heldere vloeistof die hersenventrikels opvult o aangemaakt door de plexus choroideus, bloedvatrijke structuur aan rand van ventrikel, waar pia mater en hersenweefsel elkaar raken o plexius choroideus cellen filteren hersenvoch uit bloed o vooral aan de laterale ventrikkels o houdt hersendruk op peil, fungeert als schokdemper, transporteerd voedingsbestandsdelen en afvalstoffen hersendoorbloeding  aanvoer: zuurstof, voedingsbestanddelen  afvoer: afvalstoffen  beroerte of herseninfarct: onderbreking in de bloedvoorziening => zuurstoftekort => afsterven stukje hersenweefsel (cerebrovasculair accident, CVA) o hersencellen snel beschadigd wanneer bloedtoevoer stilvalt (ischemie) o afhankelijk welk deel wordt aangetast  spraakproblemen  geheugenstoornis  verlammingen  kunnen na revalidatie blijvend zijn  aanvoer zuusrtofrijk bloed: grote halsslagaders (de carotiden) en wervelslagaders (arteriae vertebrales) o sluiten aan op cirkel van Willis, een vaatkring van slagaders  telencephalon en diencephalon van bloed voorzien  Beschermt de hersenen tegen ischemie 5 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Als slagader blokeerd -> cirkel zorgt voor circulatie met andere delenb o twee wervelslagaders vormen de arteria basilaris, centraal onderaan de hersenen.  Binnenoor en deel van hersenen van bloed voorzien  occlusie van deze slagader veroorzaakt blindheid verlaming  grote hersenslagaders (arteria derebri) ontspringen uit cirkel van Willis o voorste hersenslagader: mediale en dorsale zijden van frontale en partiëtale kwab bloed voorzien o middelste hersenslagader: laterale zijde en diep gelegen delen van frontale, pariëntale en temporale kwab van bloed voorzien  hypothalamus en hypofyse behoren tot deze doorstroom o achterste hersenslagader: occiptale en temporale hersenkwab en thalamus van bloed voorzien diepe structuren van telencephalon  basale ganglia: diep gelegen kernen van grijze stof rond thalamus o Functioneel: deel uitmaken van het extrapiramidale systeem  Motorisch controlesysteem dat samenwerkt met sybstantia nigra (in hersenstam), de nucleus subthalamicus , het cerebellum en de motorische frontale cerebrale cortex o Stratium: bewegingscommando’s vanuit cerebrale cortex versterken, verminderen of aanpassen o Rol in cognitieve en emotionele functies  Limbisch syteem: ring van corticaal en subcorticaal weefsel op grens tss de neocortex en diencephalon o Hippocampus: imprenting nieuwe info en vormen van herinneringen o De amygdale: speelt rol in sociaal gedrag en expressie van emoties Diencephalon = rostraal gelegen van de hersenstam. Bevat onder meer thalamus en hypothalamus  Thalamus: ontvangt zenuwbanen van somatosensorische en motorische systemen o Bv. Nucleus dorsomedialis, nucleus ganiculatus lateralis en nucleus geniculatus medialis  Spelen rol in verwerking van auditieve en visuele informatie o Schakelstation die informatie doorstuurt naar gespecialiseerde telencephale gebieden o Actieve functie in verwerken en onthouden van sensorische informatie o Bewuste gewaarwording, en richten van aandacht  Hypothalamus, ventraal t.o.v. thalamus: koppeling tussen CZS, autonome ZS en endocriene systeem o Verantwoordelijk voor regulering van metabole processen 6 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 o Synthetiseert en secreteert neurohormonen, die rechtstreeks in bloedbaan komen. Synthetiseert hypothalamische hormonen  afscheiding hypofysehormonen stimuleert of remt o Regelt processen homeostase Hersenstam = middenhersenen, pons en medulla oblongata.  Mesencephalon kleinste onderdeel o Bevat de gepigmenteerde hersenkern, substantia nigra o Neuronen vormen verbindingen met andere motorische hersensystemen, maken deel uit van extrapiramidale systeem. Samen met corticospinale systeem => gecontroleerde bewegingen o Tectum (dak)= vierheuvelplaat  2 bovenste uitstulpingen: colliculi superiors, ontvangen info van oog  2 onderste uitstulpingen: colliculi inferiores, doorschakeling van auditieve info  Pons: voornamelijk witte stof o Gescheiden van medulla oblongata door groeve o Ventrale deel: sturen van waarnemingsinformatie van cerebrale cortex naar cerebellum o Dorsale deel: regulatie van ademhaling, smaak en slaap  Medulla oblongata: meest caudale deel van hersenstam o Opbouw en functie sterk zoals ruggenmerg o Gaat over in ruggenmerg o Regulatie van bepaalde vitale functies Cerebellum (kleine hersenen) = aangehecht aan hersenstam, dorsaal ter hoogte van de pons  Twee hemisferen  Centraal deel, de vermis = buitenste laag grijze stof. Rondom centrale massa witte stof  Fijn, parallel gegroefd  Purkinje-cellen en granulaire cellen!!! o Massaal signaalverwerkingsvermogen  Bewegingen gecontroleerd en gecoördineerd verlopen  Betrokken bij cognitieve en emotionele functies  Input o Somatosensorisch van ruggenmerg o Motorisch van cortex o Info over lichaamsevenwicht van binnenoor Craniale zenuwen (hersenzenuwen) = 12 hersenzenuwen 7 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Ontspringen rechtstreeks uit de hersenen  Sensorisch/sensorisch-motorisch/ motorisch N° Naam Aard Functie I Nervus olfactorius Sensorisch Reukzin II Nervus opticus Sensorisch Zicht III Nervus oculomotorius Motorisch Oogbeweging IV Nervus trochlearis Motorisch Oogbeweging V Nervus trigeminus Gecombineerd Sensorisch: gevoeligheid: voorhoofd, oog, bovenste deel neus en hersenvliezen Motorisch: besturen kauwspieren VI Nervus abducens Motorisch Betrokken bij oogbeweging VII Nervus facialis Gecombineerd  Besturen aangezichtsspieren  Traan-, slijm-, en speekselsecretie  Smaakwaarneming VII Nervus 2 sensorische Vestibularis: evenwicht I vestibulocochlearis Cochlearis: gehoor IX Nervus Gecombineerd  Smaak en gevoel in tong glossopharyngeus  Slikken en spreken X Nervus vagus ?Gecombineerd  Motorisch aansturen zenuwbanden  Uitsturen impulsen van het parasympatisch ZS XI Nervus accessorius Motorisch Nekbeweging XII Nervus hypoglossus Motorisch tongbeweging Ruggenmerg en spinale zenuwen  Ruggenmerg o Beschermt door ruggenmergvliezen en ruggenmergwervels o Sensoriële input  Zintuigen in de huid  Gewrichten en spieren(van romp en ledenmaten)  Inwendige organen o Motorneuronen die verantwoordelijk zijn voor vrijwillige beweging en reflexen o Beide zijden van elke ruggenmergsegment ontspringt zenuwbundels die samen komen in een spinale zenuw o Bestaat uit grijze stof (2 dorsale en 2 ventrale hoornen) met witte stof rondom (uitlopers van neuronen die opwaarts of neerwaarts info van of naar hersenen sturen) 8 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Dorsale hoornen: input sensoriële prikkels  Ventrale hoornen: spieren in lichaam aansturen  Spinale zenuw o 8 cervicale zenuwen o 12 thoracale zenuwen o 5 lumbale zenuwen o 5 sacrale zenuwen  Dorsale wortels: bundelen afferente vezels, sensorische input  Ventrale wortels: efferente functie, bevat axonen van motorneuronen Perifeer zenuwstelsel  Doorheen hele lichaam  Craniale en spinale zenuwen en hun vertakkingen  Zenuwen sympatisch en enterisch zenuwstelsel  Somatische ZS: sensorische en motorische zenuwen, bezenuwen: o Huis o Spieren o Gewrichten o Inwendige organen  Autonome ZS ( vegatieve ZS), o bezenuwt:  Exociene klieren  Ingewanden  Gladde spieren o Reacties aangestuurd uit CZS, zonder onze bewuste controle  Hartslag  Temperatuurregeling  … o Gericht op bewaren van evenwicht/homeostase o Sympatisch : Reguleert stressreacties, bereid voor op actie (fight or flight)  Verhogen hartslag en ademfrequentie  Onderdrukken spijsverteringssysteem o Parasympatisch: aanzetten tot rust en opbouw, inwendig evenwicht bewaren of herstellen (rest and digest)  Verlagen hartritme en ademfrequentie  Bevorderen spijsverteringssysteem o Enterisch: neuronaal netwerk in wanden van ingewanden  Onafhankelijk van CZS spiercontracties (bv. Darmperistaltiek) Hoofdstuk 2: zenuwcellen en steuncellen Ontdekking van neuronen en synapsen  Neuronen vormen morfologische en functionele eenheid van ZS  Santiago Ramón y Cajal o Microscopische studies van ZS o Bouw van ZS o 1906 Nobelprijs: werk over cellulaire opbouw van ZS 9 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 o Begin moderne neurowetenschappen Cellen en celorganellen  Morfologie hangt samen met functie Kern  Chromatine: kluwen van eiwitten en nucleïnezuren o Celdeling chromatine condenseert tot chromosomen  Bevat DNA  Dubbel eenheidsmembraan o Met poriën waarlangs transport gebeurt Cytoplasma  Cytosol: waterig, gelatineuze vloeistof  Andere celorganellen bevinden zich in cytoplasma  Cytoskelet o Netwerk van  Filamenten  Tubuli o Uitstrekt in cytoplasma o Dynamisch  snel groeien of demonteren o Hoofzakelijk eiwitten, actine en tubuline o Geeft vorm en mechanische weerstand aan cel  Door associatie met extracellulair bindweefsel o Kan contraheren o Betrokken bij  Signaalmechanismen  Opname extracellulair materiaal (endocytose)  Intercellulair transport Ribosoom  Eiwitsynthese in de cel  Aminozuren achter elkaar plaatsen gespecifieerd door mRNA, dat info van stukje DNA van celkern naar cytoplasma brengt  Voor werking neuronen veel zenuwcellen en eiwitten nodig  Kleine deel leest mRA  Groot deel plaats AZ aan elkaar, vorming polypeptide ketting Endoplasmatisch reticulum (ER)  Ruw endoplasmatisch reticulum o Bevat ribosomen  Gesynthetiseerde eiwitten komen terecht in RER o Ruw eiwit naar GER sturen  Glad endoplasmatisch reticulum o Ontvangen ruwe eiwit o Ruw eiwit zenden naar golgi apparaat 10 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Golgi-apparaat  Ontvangen ruwe eiwitten  Omzetten tot volwaardigen eiwitten  Sturen naar plaast van bestemming binnen of buiten de cel  Aanmaken lysosomen o Gevuld met 40-tal enzymen o Functie: afbraak van overbodige macromoleculen en digestie van gefagocyteerde partikels o Lysomale defecten  opstapeling van stoffen die normaal worden afgebroken  verstoring werking ZS Mitochondriën  E-centrale van de cel  Bouw o Glad buitenmembraan o Internmembranaire ruimte o Geplooid binnenmembraan  Levert ATP (bron voor chemische reacties)  Celgroei en celsterfte  Mitochondriale stoornissen (dementie, autisme)  hersenziekten  Bevat eigen genoom Macromoleculen en enzymen Macromoleculen  Vetten (vetzuur, triglyceriden, vetcellen, …) o Structurele bouwstenen of voedingsstof in stofwisseling o Fosfolipide (dubbele laag bij elke cel)  Suikers (monosachariden, zetmeel, … ) o Lange ketens  polysachariden  Structurele of metabole functie  Eiwitten (aminozuren, polypeptide, eiwit, …)  Nucleïnezuren (DNA molecule, chromosoom) Enzymen  Bio-chemische katalysatoren  Gesynthetiseerd in de cel  Meestal eiwit structuur  Zowel anabole (opbouw) al katabole (afbraak) reacties katalyseren  Bezitten hoge mate van substraatspecificatie  verschillend enzym voor elke biochemische reactie  Tijdens biochemische reactie: E+S  ESC  substraat destabiliseren Eiwitten en hun synthese  Aminozuren verbonden met peptidebindingen  polypeptide  Peptidebinding: binding tussen carboxylgroep en aminogroep  Slechts 20 verschillende AZ  minstens 50 000 eiwitten  Complexe 3D structuur o Alpha-helix 11 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 o Betasheet o O.i.v. aantrekking en afstoting van aminozuren onderling o Vorm is bepalend voor specifieke interactie die die aan kan gaan  In neuronen eiwitsynthese hoofdzakelijk t.h.v. cellichaam  Stappenplan eiwitsynthese o Stukje DNA wordt gecodeerd op stukje mRNA (transcriptie) o mRNA beweegt uit de celkern en associeert met ribosomen en vormt vrije of membraangebonden polysomen o Ribosomen zorgen voor vertaling van mRNA naar eiwit (translatie)  Membraangebonden polysomen op RER o Synthetiseren secretorische en transmembranaire eiwitten o Synthese  Signaalsequentie of start-transferpeptide (hydrofoob peptide in membraan)  Eiwit in lummen van ER geduwd  Secretorisch eiwit o Hele eiwitketen getransloceerd en vrijgekomen in lummen o Signaalpeptidase losknipt van singnaalsequentie  Transmembraaneiwitten o Hydrofiel stuk langs beide zijde membraan o Hydrofoob stop-transferpeptide doorheen membraan o N-terminale deel in ER o C-terminale deel naar cytoplasma Membranen en mebraaneiwitten Cel- of plasmamembraan  Dun laagje fosfolipide  cytoplasma ontsluit  Lipidensamenstelling  bewegelijkheid! Belangrijk voor de werking van cel! o Vetzuren gebonden aan een poly-alcohol (meestal glycerol) o Lange C-ketens aan centrale alcohol molecule  Dubbelle laag (hydrofobe staarten naar binnen, hydrofiele kopjes naar buiten) o Transport steroïden vrij door bewegen  Macromoleculen en eiwitten o Sommige verankert in cytoskelet o Vormen kanalen voor transport  Koolhydraatketens gebonden aan eiwitten vormen de glycocalyx o Laag koolhydraten die buitenste laag cel bedekt o Functie: interactie  Transmembraaneiwitten o Vormen ionenkanalen  Open of gesloten toestand (overgang = gating)  Verandering doorlaatbaarheid  Structurele wijziging in ionenkanaal OF  Speciale subunit die porie blokkeert o Twee of meer subunits met eiwitstructuur, samenhangen door chemische interactie  = homo-oligomeer 12 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Hetero-oligomeer = meerdere verschillende subunits  Vaak aminozuurketens die alpha-helix vormen en membraan overspannen o Ligandgemedieerde kanalen  Gecontroleerd door chemische liganden  Ionenkanaal gaat open door E die vrijgegeven wordt wanneer ligand zich bindt aan de receptor die rechtstreeks gekoppeld is op inonenkanaal o Fosforylatiegemedieerde kanalen  Gereguleerd door E die vrijkomt, als fosforgroep aanbint op kanaal en hierdoor verhouding van elektrisch lading wijzigt o Spanningsgevoelige ionenkanalen  Beïnvloed door E die vrijkomt bij verandering membraanpotentiaal o Mechanische ionenkanalen  Verankerd aan cytoskelet  Mechanisch geopend door vervormingen van membraan of cel Zenuwcellen Motorneuron  Cellichaam in ruggenmerg (CZS)  Uitlopers maken contact met spieren (PZS) (somatische ZS)  4 grote onderdelen o Cellichaam of soma  Metabole centrum cel  Celkern -> genetisch materiaal  Fijn verdeelde chromatine als gevolg van intense synthetische activiteit  Celorganellen  Metabole functies van cel uitvoeren  Proteïne synthese vindt hierin plaats  Intracellulaire structuren  Nissl-substantie  RER en vrije ribosomen  Verspreid over ganse cytoplasma  Neurofilamenten  Deel neuronale cytoskelet  Doorheen cellichaam en axonen  Intracellulair transport  Pigmenten  Vnl in Axonheuvel  Lipofuscine  Ophoping van onverteerd materiaal uit lysosomen  Mitochondriën (ook in axon uiteinden) o Dendrieten  Boomvormige vertakte uitlopers van cellichaam  Prikkels van andere zenuwcel ontvangen en naar cellichaam leiden o Axon 13 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Meestal maar 1  Uitloper cellichaam, langer en dikker dan dendrieten  Prikkels van cellichaam wegleiden  Elektrische signalen leiden over afstand van 0,1 mm tot 3m, snelheid meer 100m/seconde  = Actiepotentialen  Geïnitialiseerd aan begin axon (axonheuvel)  Verspreiden op einde in collateralen, die eindigen in presynaptische zenuwuiteinden o Presynaptische zenuwuiteinden  Contactpunt met andere neuronen o Myelingeschede  2 soorten  Gemyeliniseerde (CZS & PZS)  Ongemyeliniseerde (PZS)  Verhoogt de snelheid waarmee zenuwimpuls langs axon gaat  Compacte lagen van lipide-proteïnecomplex  Gevormde door specifieke steuncellen  Oligodendrocyten (CZS)  Schwanncellen (PZS)  Ontstaan doordat axon omwikkeld door steuncel  Knopen van Ranvier: onderbrekingen in myelineschede Piramidecellen en andere neuronen  Elk neuron heeft 4 functionele componenten o Inputzone: ontvangen van prikkels naar het neuron o Integratiezone (thv axonheuvel): prikkels samenstellen o Conductiezone: geleiding van impulsen (elektrisch) naar de uiteinden o Output zone: contact leggen met de volgende zenuwcel, signaal verlaat hier de neuron  Impuls: elektrisch signaal  chemisch signaal (neurotransmitter)  Neuronen hebben vorm en grootte naargelang plaats van voorkomen en functie  Bipolair neuronen o Dendrieten  cellichaam  axon (sensoriële zenuwen)  Pseudo-unipolaire cellen o Enkele uitlopers die dicht bij het cellichaam splitst in twee takken  Eentje uit de periferie  Andere naar CZS o Impulsen worden over de uitloper geleid zonder cellichaam te hebben gepasseerd o Waar? -> dorsale wortels van ruggemerg  Multipolaire neuronen: heel verschillend in vorm en lengte afh van plaats van voorkomen en functie o Piramidecellen  Waar? Verschillende delen CZS  Typische dendritische boom + piramidevormige soma  Vorm licht verband met functionele principes  Corticale piramidecel /piramidaal neuron  Waar? Ganse cerebrale cortex  Dendrieten bezaait met ‘dendrictis spines’ (stekels)  Bolle knop, dunne nek 14 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Ontvangen vaan input van een axon  Raymón Y Cajal  Sensorische neuronen/receptorcellen o Zintuigelijke informatie ontvangen o Vervoer impulsen naar CZS o Perceptie en motorische coördinatie mogelijk maken  Motorneuronen/ effectorcellen o Lange axonen o Zenuwimpulsen vanuit CZS naar spieren of organen geleiden  Interneuronen o Niet sensorisch of motorisch o Ontvangen info, verwerken, sturen door naar andere neuronen o Projectie intern-neuronen  Signalen vervoeren over lange afstand o Lokale intern-neuronen  Info verweken binnen lokaal circuit Synapsen, vesikels en neurotransmitters  Synaps o Contactplaats van neuron met ander neuron, spier- of kliercellen o Synapsspleet = ruimte tussen pre- en postsynaptischemembraan o Elektrische synapsen  Gebruiken cytoplasmatische bruggetjes tussen cellen o Onderhouden door steuncellen  Zowel structureel als functioneel o Synaptischehechtingsmoleculen verstevigen synapsen  Neurotransmitters o Chemische boodschapperstofjes o Bewaard in membraanblaasjes (vestikels) o Diffunderen via synapsspleet naar post-synaptische membraan o Neuropeptiden en lipiden worden gesynthetiseerd in het ER  Daarna overgebracht naar Golgi-apparaat o Grote dense-cored versicles xorden samengesteld in Golgi- apparaat  Bevatten neuropeptiden die via axonaal transport naar het zenuwuiteinde worden getransporteerd o Synaptische vestikels  Kleiner  Pas in zenuwuiteinde gevuld en gevormd  Vestikels o Na exocytose herbruikt of afgebroken  Recyclage en metabolisme van membraanlipiden gebeuren in celichaam  Membraaneiwitten gesynthetiseerd op vrije polysomen o Hoofzakelijke thv GER  Golgi-apparaat rol in biosynthese van fosfolipiden 15 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Steuncellen  Onmisbaar bij functie en overleving van neuronen o Metabole rol  ZS bevat meer glia dan neuronen  2 types o Macroglia  Astrocyten  Onregelmatige, stervormige cellichaam  Talrijke uitlopers  Waar? Hersenen en ruggenmerg  Functie  Structurele steun aan neuronen  Helpen bij herstellen van hersenweefsel na beschadiging  Nutritionele rol en vormen brug tussen de haarvaatjes en de neuronen  Door reactie op de hoeveelheid vrijgestelde neurotransmittersstoffen, kunnen doorbloeding van het hersenweefsel afstemmen op lokale neurale activiteit  Vormen van gesloten kring rond bloedvaten in de hersenen -> rol van bloed- hersenbarrière  Stoffen uitwisselen met neuronen  Reageren op synaptische activiteit  Reguleren neurotransmissie  Oligodendrocyten  Waar? Grijze en witte stof CZ  Functie  Met uitlopers de myeline- omhulling van de axonen  Schwann cellen  Myelinisatie van axonen in PZ o Microglia  Klein met langgerekte cellichaam en doornige uitlopers  Waar? Grijze en witte stof CZ  Kleine kern  In cytoplasma veel lysosomen  Functie  Afweer hersenweefsel  Transport afval- en afbraakstoffen tussen zenuwweefsel en bloedvaten  Verwijderen dood weefsel o Enypemale cellen  Vormen de begrenzende cellaag van de hersenen  Aanmaak cerebrospinaal vocht 16 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Hoofdstuk 3: neurale signalen Elektrofysiologie  Cellen hebben elektrische spanning over celmembraan doordat er een ongelijke verdeling is van elektrische deeltjes binnen en buiten de cel  Exciteerbare cellen = cellen die elektrische prikkels kunnen ontvangen en geleiden  Elektrofysiologen = bestuderen de elektrische activiteit van exciteerbare cellen o Beschikken over apparatuur waarmee ze elektrische potentiaaltjes en stroompjes in exciteerbare cellen kunnen registreren o Alan Hodgkin en Andrew Huxley (1952): experimenteerde op reuzenaxonen van de pijlinktvis  Enigste biologische preparaat dat toeliet met relatief dikke draadelektroden, membraanstromen te registreren  Tonen aan dat de elektrische impulsen in cellen berusten op snelle selectieve verandering in doorlaadbaarheid van membraan (Na+ en K+ ionen) o Erwin Neher en Bart Sakmann: patch clamp-techniek  Fijne glazen micropipeten zelf stromen door ionenkanalen meten in klein stukje celmembraan  Geladen deeltjes zijn wateroplosbare ionen  Zenuwgeleiding steunt essentieel op elektrische fenomenen Rustmembraanpotentiaal en actiepotentiaal  Engelse Michael Faraday ontdekte dat ionen in beweging komen oiv elektrische spanning o Anion = negatief geladen ion dat naar positief geladen elektrode beweegt o Kation = positief geladen ion dat door negatieve elektrode wordt aangetrokken  Ion = atoom of molecule met een positieve of negatieve elektrische lading o Zout valt in water uit elkaar in ionen omdat de atomen van zout omringt zijn door mantel van polaire watermoleculen  Celmembraan scheidt twee essentiële waterige oplossingen o Intracellulair cytoplasma o Extracellulaire weefselvocht  Elektrisch potentiaalverschil = het concentratieverschil van de geladen deeltjes tussen de binnen- en buitenkant van het celmembraan o Vnl veroorzaakt door Na+, K+ en negatief geladen organische anionen (vnl opgeloste eiwitten) o Binnen cel meer negatieve ionen -> binnenkant negatief geladen tov buitenzijde = rustpotentiaal (-70 mV)  Ionen bewegen in water (en ook doorheen celmembraan) door 2 krachten o Chemische drijfkracht: diffunderen met concentratiegradiënt mee o Elektrische drijfkracht: gevolg van potentiaalverschil EN aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ladingen  Membranen o Door lipide samenstelling niet doorlaatbaar voor ionen o Zelfs in celmembraan met kanaaltjes en poriën kan er een toestand ontstaan waarbij er geen beweging is tussen binnen en buitenkant  Gebeurt wanneer chemische kracht tegengesteld is aan elektrische kracht  Evenwicht potentiaal/Nernst potentiaal = de elektrische spanning die nodig is om de chemische drijfkracht tegen te werken 17 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Depolarisatie en hyperpolarisatie  Elke cel in lichaam moet de ongelijke verdeling van elektrisch geladen deeltjes onderhouden om in leven te blijven  Membraan potentialen bij alle cellen waarneembaar, exciteerbare cellen gebruiken deze om prikkels te geleiden o Celmembraan reageert op stimuli door zijn doorlaatbaarheid voor ionen selectief te veranderen o Wijziging van elektrische polariteit van membraan  Potentiaalverschil kleiner = depolarisatie (Na+ ionen in cel stromen -> binnenzijde + geladen)  Openen van spanning gevoelige natriumkanalen, die reageren op verandering van membraanpotentiaal OF  Neurotransmitter bindt aan een ligangdgemedieerd natriumkanaal, kanaal gaat open  Potentiaalverschil groter = hyperpolarisatie (K + ionen stromen cel uit OF chloorionen binnen)  Potentiaalverandering afhankelijk van de sterkte van ionenstroom o 2 soorten  Receptorsignalen (reactie zintuigelijke prikkelingen)  Synaptische potentialen worden veroorzaakt door neurotransmitterd die binden op transmembranaire eiwitten  Exiterende postsynaptische potentiaalverandering  Inhiberende postsunaptische potentiaalverandering Actiepotentiaal  Wanneer exciteerbare cel depolariseert tot -50mV (EPSP), DAN o Natriumkanalen (2 poortjes) in celmembraan openen -> permeabiliteit voor Na+ neemt toe  Gate 1: gesloten bij rustmembraan potentiaal, opent wanner membraan depolariseert  Gate 2: niet spanningsgevoelig, begint traag te sluiten als gate 1 geopend is o Aangezien voor natrium de elektrische en chemische drijfkracht naar binnen zijn, zullen deze ionen massaal instromen wanneer de eerste kanaaltjes openen bij de drempelwaarde  Actiepotentiaal = kortdurende verdere depolarisatie van het membraan (door massale instroom Na+), membraan slaat over van negatief naar positief -> cel depolariseert met een overshoot  Twee processen zorgen ervoor dat de depolarisatiefase van de actiepotentiaal overgaat in repolarisatie o Inactiveren van de natriumkanalen (als snel na de opening) o K+ ionen gaan door gevolg van depolarisatie en overshoot, naar buiten beginnen stromen (chemische en elektrische drijfkracht van K + ionen is nu naar buiten gericht)  Houdt stand tot evenwichtspotentiaal bereikt wordt  Zorgt voor lichte hyperpolarisatie waardoor er tijdelijk geen nieuw actiepotentiaal kan vertonen  Tenslotte keren alle kanalen terug naar hun rusttoestand o Voor onderhoudt en herstel spelen Na+/K+ pompen een belangrijke rol  = membraaneiwitten die continu natrium naar buiten en kalium naar binnen pompen  ATP als energie 18 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Verbruiken veel energie -> hersencellen sterven snel af wanneer ze zonder voedingsstoffen of zuurstof komen  Actiepotentiaal wordt opgewekt thv de axonheuvel Sommeren van postsynaptische potentialen en neuronenschakelingen  Het al dan niet vuren van een neuron wordt bepaald door de input die het ontvangt  Neuronen krijgen input thv de synapsen op hun dendrieten, cellichaam of axon o Inhiberend: leiden tot hyperpolarisatie door efflux van kationen of influx van anionen  Waardoor de kans op actiepotentiaal kleiner wordt o Exciterend: veroorzaken depolarisatie van membraan door influx van kationen  Vergroot de kans op actiepotentiaal  Uiteindelijke resultaat = som van inhiberende en exciterende input van neuron, die bepaald of actiepotentiaal al dan niet wordt opgewekt  Actiepotentiaal o Korte duur o Niet-gradueel (alles of niks) o Actief opgewekt  Contacten tussen zenuwcellen kunnen exciterend of inhiberend zijn afhankelijk van neurochemische en elektrofysiologische eigenschappen o Covergeren = samenkomen van impulsen uit verschillende richtingen  Vooral in hersenen en ruggenmerg o Divergeren = contacten maken met een groot aantal doelwitten  Prefrontale cortex  Elliptische aanval = ongewenste neurale activiteit  Inhiberende interneuronen o Zorgen ervoor dat ongewenste neurale activiteit onderdrukt wordt EN o Enkel neuronen vuren op de momenten dat dit ook functioneel is o Kunne eigen activiteit of van naburige cellen onderdrukken en excatie onder controle houden  Voorwaartse inhibitie = de activatie van inhiberende interneuronen, die contact maken met zenuwcellen  Teruggekoppelde inhibitie = zelfregulerend mechanisme, waarbij een cel naast een exciterende connectie met postsynaptische neuron ook een synaps vormt met de inhiberende interneuron o Terug verbinding met eerste synaps = hyperexcitatie Membraangeleiding van de actiepotentiaal  Depolariserende en hyperpolariserende contacten die convergeren thv cellichaam en dendrieten o Elkaar enentueel neutraliseren o Totale resultaat = depolariserend is, overwicht aan positieve ladingen die binnenstromen, worden die aangetrokken door delen van het membraan die negatief geladen zijn  Ladingsverschuiving zal membraan aan basis van axon depolariseren  ALS drempelwaarde bereikt, actiepotentiaal wordt opgewekt thv axonheuvel.  Daarna wordt bij elk volgende stukje een kactiepotentiaal opgewekt etc. 19 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  De influx van Na+-ionen tijdens actiepotentiaal zorgt voor lokale depolarisatie  Membraan langs beide zijden wordt gedepolariseerd  MAAR actiepotentiaal beweegt maar in 1 richting o Zenuwimpuls kan niet terug naar de plaats waar die vandaan komt, omdat dat gebied nog in de refractaire periode is  kan gedurende korte tijd geen nieuwe actiepotentialen worden opgewekt  Ongemyeliniseerde zenuwvezels: continue transmissie, nieuwe actiepotentialen treden op in in meest nabijgelegen stukje membraan o Snelheid = relatief traag  Gepaard met openen en sluiten van ionenkanaaltjes voor opwekken actiepotentiaal  Gemyeliniseerde axonen: contact tussen axonmembraan en extracellulaire vloeistof beperkt tot de onderbrekingen (knopen van Ranvier) o Thv van geïsoleerde segmenten axon kan geen ionenwisseling plaatsvinden -> geen actiepotentiaal uitgelokt o Actiepotentialen enkel thv knopen van Ranvier, daar is membraan rijk aan spanningsgevoelige Na en K kanaaltjes  Afstand tussen knopen is klein genoeg voor lading verschuiving o Actiepotentialen worden thv van de knopen opgewekt en verder geleid door snelle ionaire ladingsverschuivingen Vrijstelling van neurotransmitters  Actiepotentiaal komt aan thv zenuwuiteinde o Resulterende depolarisatie zorgt ervoor dat spanningsgevoelinge calciumkanaaltjes opengaan o Ca ionen stromen binnen in het presynaptische zenuwuiteinde  Proces vrijstelling neurotransmitters in synaptische speelt in gang gezet o Membraanblaasjes, gevuld met neurotransmitters, zitten klaar in zenuwuiteinde om op juiste moment te versmelten met presynaptische membraan  Inhoud vrijstellen  SNARE-eiwitten in vestikelmembraan binden aan specifieke target receptoren in presynaptische membraan/  Beide membranen worden tegen elkaar getrokken  versmelting o Neurotransmitters komen vrij in synaptische spleet  Versmelting afh van aanwezigheid Ca ionen -> geactiveerd door influx Ca2+  Vesikels o Gevuld met neurotransmitters  In zenuwuiteinde OF  In cellichaam en via axonaal transport naar zenuwuiteinde o Vullen, ledigen en recycleren = cyclisch proces waarbij vesikels circuleren tussen het endosoom en het presynaptische membraan  Endosoom = groot membraan organel geassocieerd met GER en het Golgi-apparaat (= centrale verzamelplaats) o Cyclisch proces  Vesikels van endosoom afgesplitst door clathrine-molecules 20 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Bewegen naar het presynaptische membraan  Precies op juiste moment inhoud vrijstellen  Vulling van vesikels vereist speciale transporteiwitten  Gevulde vesikels naar actieve zone van presynaptische membraan geleid -> door Rab-eiwitten  Fase 1: vasthechten aan vesikels en transporteren naar juiste plaats  Fase 2: synaptische vesikels vastgehecht thv actieve zone membraan  Fase 3: vesikels voorbereid -> dichter tegen presynaptisch membraan komen liggen  Fase 4: versmelten met celmembraan  Clathrine-eiwitten zorgen dat membraan terug wordt gerecupereerd in een endocytotisch proces  Endosoom verzamelt gerecupereerd membraan en nieuwe vesikels afsplitsen  Inhibitie en facilitatie o Zorgt ervoor dar precies juiste hoeveelheid wordt vrijgesteld en impuls geleiding correct verloopt o Speelt ook een rol in plasticiteit ZS = essentieel werking geheugen o Inhiberende neuronen: via axo-axonale synaps, hoeveelheid neurotransmitters reduceren  Zorgt ervoor dat influx Ca2+ afneemt o Exciterende neuronen: zorgt ervoor dat meer neurotransmitters vrijstellen  Ca2+ bevorderen Neurotransmitters, kanalen en receptoren  Chemische synapsen= maken gebruik van verschillende neurotransmitters, afh van soort synaps en plaats. In ZS  Neurotransmitters op ≠ manieren aangemaakt en opgeslagen in vesikels o Sommige eerst in cellichaam gesynthetiseerd volgens instructies DNA, daarna verpakt door Golgi-apparaat en dan getransporteerd naar zenuwuiteinde o Andere door enzymatische reacties in zenuwuiteinde zelf gesynthetiseerd  Transporters in celmembraan importeren nodige bouwstoffen in cytoplasma van neuron  Mitochondria in zenuwuiteinde, voorzien E om bouwstoffen om te zetten in neurotransmitters en verpakken in vesikels  Aard van neurotransmitterreceptor bepaald actie neurotransmitter o Volgens werking en bouw nog onderverdeeld in ionentrope(snel, korte werking) en metabotrope receptoren (traag, lang werken)  Ionetrope: ligandgemedieerde ionenkanalen  Metabotrope: niet rechtstreeks gebonden met ionenkanaal  Productie van second messengers zoals cyclisch AMP  Brengen de info van neurotransmitter naar cytoplaxme  Ionenkanalen gecodeerd door drie grote genenfamilies o Gap junctions  Coderen voor eiwitten uit verschillende onderdelen  Groepjes van transmembranaire -helices, die rond elkaar zitten en porie in membraan creëren o Spannigs-gevoelige ionenkanalen/voltage-gated ion channels  Genereren van actiepotentialen  Geactiveerd door depolarisatie en zijn selectief voor verschillende types van ionen o Ligandgemedieerde ionen kanalen/ ligand-gated ion channels  Bevatten tranmembranaire -helices  Bindingsplaats voor neurotransmitters  Zal van vorm veranderen wanneer neurotransmitter eraan bindt en ionenkanaal meteen opent 21 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Exciterende en inhiberende neurotransmissie  2 soorten aminozuurneurotransmitters cruciaal om evenwicht tussen excitatie en inhibitie te regelen in centrale neuronen o Glutamaat  Meest verspreide exciterende neurotransmitter in CZ  Speelt rol in alle functies CZ, alsook in verschillende neuropatholgische processen  Bv. epilepsie, dementie en ischemische hersenschade na een cerebrivasculair accident  Getransporteerd in synaptische vestikel door vesiculaire glutamaatreceptoren  Cruciaal voor de modulatie en fijne regulatie van glutamaterge neurotransmissie  EAAT: heropname van vrijgestelde glutamaat in neuronen en gliacellen o -aminoboterzuur  Belangrijkste inhiberende aminozuur  Waar? CZ  Maken deel uit van neuronschakelingen  3 ≠ soorten, die werken volgens ionotroop of metabotroop mechanisme  GABAA-receptor: bestaat uit ligandgemedieerd chloorkanaaltjes dat naast bindingsplaats voor GABA ook een reeks andere exogene en endogene stoffen kan binden  Binding van GABA opent ionenkanaaltje waardoor chloor de cel binnenstroomt  Influx Cl- veroorzaakt hyperpolarisatie van membraan waardoor cel minder exciteerbaar wordt 22 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Hoofdstuk 4: ontwikkeling van het zenuwstelsel De ontdekking van de zenuwgroeifactor ZGF  ZS ontwikkeld zich uit ectoderm (buitenste cellaag vroege embryo)  Neurale plaat = eerste aanleg van ontwikkelende zenuwstelsel o Vormt zich rond dag 16 van zwangerschap  Na dag 16 ontstaan de neurale groeve en vervolgens de neurale buis o Rostale deel neurale buis, groeit uit tot aantal blaasjes  latere hersenen, rest wordt ruggenmerg  Tijdens proces van encefalitatie, opsplitsen en uitgroeien tot verschillende delen van hersenen o Randen neurale groeve  perifere ZS  Uitlopers naar doelorganen en CZ toegroeien tijdens ontwikkeling  Ontwikkeling ZS = plastisch proces o Aanvankelijk ongedifferentieerde stamcellen migreren en groeien uit tot neuronen  Uitlopers vormen (oiv trofische eiwitten) & contacten maken met andere cellen  Differentiatie en uitgroei neuronen gebeurt obv genetische informatie  Maar ook omgevingsinvloeden  Veel hersenaandoeningen gevolg van stoornissen in ontwikkeling hersenen  Rita Levi-Montalcini o Joodse afkomst, Turijn o Kippenembryo’s o Bepaalde tumoren geven een trofische stof vrij -> groei neuronen stimuleert  Eiwit NGF o Nobelprijs Embryonale oorsprong van ZS  Tijdens gastrulatiefase: eenlagige blastula evolueert tot meerlagige gastrula o Einde gastrulatie: differentiatie van kiembladen & ontstaan basisassen van het lichaam  Buitenste kiemblad: ectoderm -> huid + ZS  Binnenste kiemblad: endoderm -> spijsverteringsstelsel + inwendige organen  Tussen liggend kiemblad: mesoderm -> bloed + skelet + spieren + bindweefsel + urogenitaal stelsel  Mechanisme cellulaire differentiatie gebaseerd op complexe inductieve interacties tussen naburige celgroepen tijdens ontwikkeling  Cellen of celgroepen stellen inductiefactoren vrij om met elkaar te communiceren en ontwikkeling organiseren o Vaak eiwitten, die expressie genen beïnvloeden o Genetische identiteit van cel bepalen  Proneurale voorlopercellen (vormen later ZS) 23 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 o Differentiëren laat in embryonale ontwikkeling, tijdens stappen van de neurulatie o Ontstaan door neurale inductie uit ectoderm o Dorsale deel ectoderm verdikt  neurale plaat o Daarna neurale buis o Als laatste CZS o Neurale kam  Ectodermale cellen aan rand van neurale plaat  Neurale plaat dichtplooien om buis te vormen -> neurale kamcellen bovenop neurale buis en migreren -> ontstaan PZS  Ectodermale cellen ventraal rond rand voorste deel neurale plaat o Vormen diverse zintuigelijke structuren  Mesodermale cellen langs lichaamsas o Ontstaan spieren en kraakbeenachtige structuur  Latere deel wervelkolom  e 9 week zwangerschap: embryonale fase -> foetale fase o Belangrijkste organen en orgaan systemen gevormd Neurale inductie en ontwikkeling CZS  Inductieve reacties bepalen hoe ≠ subregio’s van ectoderm zich differentiëren van elkaar  Ectodermale cellen synthetiseren en secreteren bone morphogenetic protein (BMP) o Bindt op BMP-receptoren van naburige ectodermale cellen -> ontwikkeling tot huidcellen induceert  Organisator van Spemann (vooraan in embryo) o Inductiefactoren vrijstellen om ectodermale cellen  neurale cellen laten ontwikkelen o Voorkomen dat BMP aan zijn receptor bindt  Thv caudale deel embryo: mesodermale cellen stellen retinoïnezuur vrij o Neurale cellen differentiëren tot cellen van posterieure deel CZS o Ontwikkelen tot ruggenmerg  Het 1e, drie-vesiculaire stadium hersenen toont aanleg drie grote onderdelen hersenen (1e week embryonale fase)  Voorhersenen  Middenhersenen  Achterhersenen  Enkele weken later: vijf-vesiculaire stadium toont aanleg van telecephalon, diencephalon, mesencephalon, metencephalon en myelencephalon 24 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 Differentiaties langs de lengteas van CZS  ≠ delen CZS reeds in neurale plaat gedefineerd  Aanvankelijk zijn voorlopercellen nog ongedifferentieerd, identiteit zal worden vastgelegde oiv ≠ inductie- en transcriptieprocessen, die welbepaalde eiwitten induceren en aldus de identiteit van de cel in kwestie bepalen  Langsheen neurale buis ontstaan voorhersenen, midden hersenen, achter hersenen en ten slotte ruggenmerg  ≠ segmenten van ZS ook ≠ combinaties transcriptiefactorgenen tot expressie brengen, waardoor eigenheid van elk segment wordt gedefinieerd  Eiwit sonic hedgehog (Shh) = inductiefactor die rol speelt in diversen ontwikkelingsprocessen o Vrijgesteld door organisatorregio’s in neurale buis & cellen in de mesodermale chorda dorsalis & ventrale neurale buis o Morfogeen signaaleiwit dat afh van concentratie, differentiatie van verschillende celtypes bepaalt  Ontstaan van specifieke neuronen in de ventrale bodem van ZS  Basale interneuronen in voorhersenen  Dopaminerge en serotoninerge neuronen in midden- en achterhersenen  Motorneuronen in ventrale deel ruggenmerg Differentiatie van het dorsale en ventrale deel CZS  Shh-eiwit wordt vrijgesteld door cellen in axiale mesoderm -> later door cellen ventrale deel neurale plaat  BMP-eiwit afgescheiden door cellen van epidermale ectoderm langs randen van neurale plaat -> later door cellen in dorsale deel van neurale buis o Induceren differentiatie en uitgroei van gangliocellen van de dorsale wortels uit neurale kamcellen  Afh van ligging worden cellen blootgesteld aan Shh en/of BMP o In ruggenmerg zorgt variabele cocktail voor ontstaan van motorneuronen, interneuronen eb commissurale neuronen Neurogliale differentiatie en myelinisatie  Differentiatie tussen neuronen en gliacellen gebeurt vroeg in ontwikkeling = differentiatie proces o Transmembranaire eiwitten delta en notch spelen grote rol: proneurale cellen brnegen gelijke hoeveelheden tot expressie o Als delta aan notch bindt  activatie notch   neurale transcriptiefactoren worden onderdrukt  cel verliest mogelijkheid om zich tot neuron te ontwikkelen   differentiaties tussen astrocyten en oligodendrocyten  gliale voorlopercellen tot astrocyt  Ontwikkeling oligodentrocyt onderdrukt  Fragment van notch-eiwit afgesplitst  beweegt naar celkern  transcriptie genen reguleren o Later overgewicht van delta-expressie op plaatsen waar veel neurale voorlopercellen voorkomen -> naburige cellen enkel tot gliale voorlopercellen ontwikkelen 25 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Myelinisatie = proces waardoor zenuwuitlopers omringt worden door een schede van myeline (vet rijke stof) waardoor een elektrisch isolerende laag rond sommige axonen worden gevormd o Moment van geboorte weinig myeline in hersenen aanwezig  Grootste deel myelinisatie postnataal plaatsvinden en doorgaan tot na de kinderjaren o In CZS staan oligondendrocyten in voor myelinisatie o In PZS staan Schwann cellen in voor myelinisatie van zenuwuitlopers Ontwikkeling van de cerebrale cortex  Neurogenese = intense celdelingen en gestadige toename van aantal voorlopercellen  Synaptogenese = contacten maken met andere zenuwcellen  Competitieve eliminatie van synapsen = enkel functioneel bruikbare synapsen worden behouden o Gestuurd door vroege stimulatie van het pasgeboren kind  Plastisch proces van hersenontwikkeling o ZS ontwikkelt zodat organisme op meest effectieve manier kan functioneren binnen bepaalde omgevingscontext  Bij geboorte alle neuronen van ZS gevormd o Komende jaren nog verder ontwikkelen (verdere uitlopers en synapsen vormen)  Arborisatie = uitlopers vertakken verder en worden oligodendrocyten met myelineschede  Tot 30e á 40e levensjaar verder gaan o Aantal gliale cellen neemt nog sterk toe na geboorte o Turn-over = nieuwe neuronen vervangen oude  Cerebrale cortex vervullen verschillende functies o Sommige delen sensorisch van aard terwijl andere motorisch o Associatieve gebieden  Meer abstract niveau functioneren  Instaan voor cognitieve, emotionele of executieve functies o Functionele differentiatie op basis van intrinsieke programma’s EN externe input  Kinderen die slecht verzorg worden en niet in staat zijn te hechten aan zorgzame opvoeders -> emotionele, gedragsmatige en neuronale schade op latere leeftijd Ontwikkeling PZ  Neurale buis gevormd  kamcellen migreren in ventrale richting o Cellen net onder de ectodermale laag  gepigmenteerde cellen in huid o Cellen die dieper migreren  sensorische neuronen van dorsale ganglia OF gangliocellen in sympatische zijstreng en merg van de bijnieren o Sensorische voorlopercellen 26 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Pijngevoelige (nociceptieve) cellen  Sensorische neuronen Axonen zoeken hun doel  Groeiende axonen vormen aan uiteinde verschillende vingervormige uitsteeksels (filopodia) om hun weg te voelen doorheen weefsels en extracellulaire compartimenten  ≠ processen werken samen om uitgroei axonen te stimuleren o Uitgroei axon met filopia  Celgebonden: adhesie of binding van moleculen op het opp.van cellagen of componenten van de extracellulaire matrix  Lamines extracellulaire matrix binden integrines van filopodium  intracellulaire processen komen op gang  punt filopodium voorwaarts duwen  Celadhesiemoleculen kunnen filopodium in juiste weg wijzen  Stoornissen in dit proces  ontwikkelingsstoornis van de hersenen  Opgeloste richtstoffen op de extracellulaire matrix: filopodia kunnen aangetrokken of agestoten worden door opgeloste chemo-attractieve of chemo-repulsieve stoffen (stoffen worden in weefselvocht vrijgegeven) o Filopodia maakt contact met een doelwitcel  functionele synaps gevormd (mbv steuncellen) o Fasciculatie = pionier-axonen maken weg vrij voor latere axonen o Doelwitcellen scheiden neurotrofische stoffen af, zorgen voor dat cellen die contact hebben gemaakt in leven blijven  NGF: nerve growth factor  BDNF: brain-derived neurotrophic factor o Cellen die te laat komen en geen contact meer kunnen vormen, of geen contact konden vormen, sterven af door gebrek aan dergelijke trofines Synaptogenese en eliminatie van synapsen  Axon aangekomen op doelwitcel  steuncellen zorgen voor structuren en functionele opbouw van de synaps o Steuncellen vormen basale lamina als deel van extracellulaire matrix (die synaps ondersteunt) o Axon maakt contact  Trofische- en transcriptiefactoren vanuit postsynaptischecel eorgen ervoor dat elementen functionele synaps via axonaal transport naar zenuwuiteinde  Postsynaptisch membraan wordt functioneel, actieve zones voor synaptische transmissie  Receptormoleculen gecontroleerd thv actieve zone -> postsynaptische cel kan reageren op neurotransmitters, die presynaptische cel vrijstelt o Cellulaire translocatie processen distribueren reeds aanwezige receptoren postsynaptische cel  Ook nieuwe receptoreiwitten gesynthetiseerd o Eiwit neuregline vrijgesteld presynaptische zenuwuiteinde  Binden aan receptoren in membraan doelwitcel  Stimuleren expressie receptorgenen  Familie van eiwitten met diverse functies  Ontwikkeling ZS  Differentiatie Schwann cellen en oligodendrocyten  Vorming neuromusculaire synapsen 27 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Ontwikkeling ZS gepaard met overvloedige synaptogenese  Snoeien van synapsen is essentieel in ontwikkelingsproces voor in stand komen en onderhouden van functionele connectiviteit ZS o Overbodige neuronen, zenuwuitlopers en -verbindingen selectief verwijderd o Bv. thalamus: minder neuronen bij volwassenen dan kort na de geboorte  Steuncellen omgekeerd o Vooral tussen vroege kindertijd en puberteit o Worden beïnvloed door omgevingsfactoren o Geassocieerd met leer processen en opslaan van info in hersenen  Use it or lose it Hoofdstuk 5: synapsen, neurotransmitters en psychofarmaca De ontdekking van neurotransmitters  Eerste neurohistologen: o Neuronen hangen niet aan elkaar vast o Smalle spleet waarover signaal moet worden doorgegeven  Otto Loewi (1921): o Presynaptische cel  boodschapperstofjes  postsynaptische cel o Toont aan met experiment dat: uitlopers Nervus vagus chemische stof vrijstellen om signaal naar hartspier te sturen, waardoor hart trager gaan kloppen  Onbekende stof = Vagusstof o Nobelprijs  Henry Dale: o Onbekende stof = organische stof acetylcholine o Nobelprijs  Heden: chemische stoffen kunnen toedienen om werking ZS te beïnvloeden Elektrische transmissie  Synaps = contactplaats neuron met neuron, spiercellen, kliercellen  Soorten synapsen o Chemische synapsen: gebruiken neurotransmitters om prikkel door te geven  Neuronen = afzonderlijke eenheden met synapsspleet tussen o Elektrische synapsen (zeer zeldzaam in ZS) & elektrische synapsen tussen neuronen en gliacellen  Continuïteit tussen cytoplasma van twee cellen 28 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Moeilijk om te spreken van een pre- en post synaptische cel -> synapsen zijn bi-directioneel  Verbinden tussen neuronen via gap-junctions (kanaaltjes), cytoplasmatige verbindingen -> elektrische transmissie mogelijk  Cytoplasmatische brug tussen cellen  Paar halfkanaaltjes = hemichannel  6 connexine-eiwitten, die samen porie vormen  Openen en sluiten door rotaties zes connextines tov elkaar  Naast ionen ook bepaalde moleculen kunnen erdoorheen  Laag elektrische weerstand  Stroom door vloeien  Afstand tussen celmembranen kleiner dan bij chemische synapsen  Voordelen tov chemische transmissie  Impulstransmissie onmiddelijk -> snel  Groep van cellen verbinden en synchroon laten reageren  Elektrisch verbonden neuronen grotere synaptische stroom nodig om te depolariseren  Chemische stoffen snel en bi-directioneel uitwisselen Chemische synapsen  Nadeel elektrische synaps: verbonden cellen laten reageren als een enkele aaneengesloten eenheid, wat de combinatie of modulatie van signalen bemoeilijkt  Chemische synaps laat toe, naburige cel te inhiberen, exciteren en moduleren  Neurotransmitter dient gedeactiveerd te worden na de vrijstelling  Ook neurotransmitters die niet in vesikels worden opgeslagen  vluchtig genoeg zodat ze door membranen kunnen en omringde cellen meteen beïnvloeden Neurotransmitters  Grote chemische verscheidenheid  Komen voor in verschillende hersengebieden  Kunnen aan verschillende receptoren binden  5 typische stappen werkingsmechanisme neurotransmitters o Synthese o Presynaptische opslag o Vrijstelling in synaptische spleet o Receptorbinding o Inactivatie  Soorten neurotransmitters in membraanblaasjes o Klein moleculaire neurotransmitters  Bv. acetylcholine, biogene amines, exciterende en inhiberende AZ  Laag moleculair gewicht  Gesynthetiseerd vanuit eenvoudige substanties (precursoren)  Gebrek aan precursoren  ontwikkelings stoornissen ZS  Grote concentraties opgeslagen 29 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  ≠ werking o Neuropeptiden  AZ, kleine eiwitketens aangemaakt door ribosomen op RER  bewerkt door Golgi-apparaat  Propeptide wordt verknipt tot neuropeptide  Neuropeptiden verlaten golgi-apparaat, verpajt un grote dens-core vesicles  axonaal transport naar zenuwuieinden  Exocytose  Lage concentraties  Langdurige effecten, door binding aan metabotrope peptide receptoren en beïnvloeding van verschillende intracellualire processen  Kunnen samen met kleinmoleculaire transmitters voorkomen in dezelfde zenuwcel = cotransmissie  2 soorten neurotransmitters dat niet in blaasjes worden opgeslagen -> enkel geproduceerd als ze nodig zijn o Werken volgens retrogaad principe = geproduceerd door postsynaptische cel en vervolgens presynaptische cel beïnvloeden o Endacannabinoïden  Lipiderge neurotransmitters  Rol in: pijngewaarwording, eetlustregulatie en synaptische plasticiteit  Lipofiele endocannabinoïden: gesynthetiseerd uit fosfolipiden van postsynaptisch membraan -> diffunderen in synapsspleet -> binden aan receptoren (CB1, CB2) op presynaptisch membraan -> vrijstelling exciterende en inhiberende neurotransmitters moduleren  Hersenwerking van bestanddeel hennep (cannabis) gevolg van binding aan CB1-receptor  Na vrijstelling opgenomen door astrocyten en geïnactiveerd o Gasvormige neurotransmitters  Stikstofmonoxide (NO) bekendste  Geproduceerd als calcium ionen postsynaptische cel binnenstromen  calcium afhankelijk enzym, stikstofoxidesynthase (NOS) activeren  Snel en zonder veel weerstand over synapsspleet diffunderen  Vrijstelling klassieke neurotransmitters (glutamaat) moduleren Twee soorten receptoren  Ionotrope neurotransmitterreceptoren o Snelle, korte werking o Ligandgemedieerde ionenkanalen o Direct effect op postsynaptische cel omdat ionenkanalen onmiddellijk opnenen o Bv. nicotinische acetylgholinereceptor thv neuromusculaire synaps  Metabotrope receptoren o Trage, lange werking o Beïnvloeden postsynaptische cel meer onrechtstreeks 30 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624 o Neurotransmitter bindt aan metabotrope receptor -> G-proteïne aanschakelen  bepaalde processen activeren o Ookwel G-proteïne receptoren genoemd (GPCR) o ≠ soorten  Openen of sluiten ionen kanalen  Kort- of langdurige intracellulaire processen activeren  Productie second messengers = boodschap neurotransmitter van membraan naar ctoplasma leiden o Second messengers  Uit bestanddelen van celmembraan produceren  Andere synthese van cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP) uit ATP in cytoplasme activeren of inhiberen  ≠ intracellulaire moleculen activeren  Proteïnekinasen: fosforgroepen aan natrium- of kaliumkanaal hechten -> doorlaatbaarheid minutenlang veranderen  Ook genexpressie van regulatorische eiwitten activeren  Aan kanalen binden en zorgen voor langdurige verandering doorlaatbaarheid en -> excitabiliteit van postsynaptische neuron wijzigen  Spelen rol in neuroplasticiteit (basis LTG) Glutamaterge neurotransmissie  2 Soorten AZ-transmitters: die evenwicht tussen excitatie en inhibitie in CZS reguleren  Exciterende AZ o Glutamaat en aspartaat bekendste o Glutamaat in 90% van synapsen in CZS gebruikt  Speelt ook rol in nagenoeg alle functies functies CZS  In synaptische vestikels getransporteerd door vesiculaire glutamaattransporten (vGluT)  Transmembranaire eiwit EAAT zorgt voor heropname vrijgestekde glutamaat in neuronen en gliacellen o Veel ≠ soorten glutamaat receptoren  Ionotrope AMPA- receptor  Kainaat-receptor  NMDA-receptoren  Drie groepen van metabotrope glutamaatreceptoren (mGluR-groep I, II en III) o Pre- en postsynaptische metatrope glutamaat receptoren cruciaal voor modulatie en fijne regulatie van glutamaterge neurotransmissie o AMPA-receptoren zijn ligandgemedieerde ionenkanalen, gevoelig aan exogene stof a-amino-3-hydroxy-5- methyl-4-isoxazole-propionzuur  Glutamaat bindt op transmitterbindingen -> AMPA-receptoren doorlaatbaar voor Na +  verantwoordelijk voor typische, snelle synaptische transmissie CZS o NMDA-receptor: ionotrope glutamaat receptor  Brede verspreiding in CZS 31 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Ligandgemedieerd ionenkanaal  Cel langdurig gedepolariseerd -> Mg 2+ dat porie NMDA-receptor blokkeert komt vrij -> Ca 2+ stroomt cel binnen oiv elektrochemische gradiënt -> calcium afh processen geactiveerd  Verslavende drug PCP (hallucinaties en agressie) exogene stof die NMDA-receptor blokkeert  Belangrijke fysiologische functie in ontwikkeling ZS & plasticiteit volwassen ZS  Activatie rol in neuropathologische processen: epilepsie, dementie, ischemische hersenschade Inhiberende neurotransmissie  -aminoboterzuur (GABA) en glycine o In ganse ZS  GABA-receptoren o Rol in ≠ neurologische aandoeningen en werking van alcohol op ZS o 3 ≠ soorten: ionotroop of metabotroop  GABAA-receptor  Ligandgemedieerd chloorkanaaltje  Naast GABA ook andere exogene en endogene stoffen erop binden  Binding GABA -> ionen kanaal opent -> Cl- ionen stromen cel binnen -> hyperpolarisatie van membraan -> cel minder exciteerbaar o Slaapinducerende of anxioltische werking barbituraten en benzodiazepines kunnen ook binden op GABAA-receptor -> chloorkanaal gestimuleerd Cholinerge neurotransmissie  Acetylcholine komt voor op ≠ plaatsen PZS en CZS o Bv. vrijgesteld door motorneuronen thv neuromusculaire synaps om spieren te laten samentrekken o Cholinerge kernen van grijze stof in hersen stam en basale voorhersenen  Aandachtprocessen  Opwekken van waakrespons  Geheugen en andere intellectuele functies door de excitatie toestand van cerebrale neuronen te regelen  Ziekte van Alzheimer: afsterven van neuronen in de kernen van basale voorhersenen  Ziekteprocessen, neuromusculaire aandoening myasthenia gravis o In zenuwuiteinden van cholinerge neuronen gesynthetiseerd o In synaptische vestikels getransporteerd o In synaptische spleet binden aan ionentrope of metabotrope acetylcholinereceptoren -> geïnactiveerd door enzym acetylcholinesterase (AChE)  2 groepen cholinerge receptoren (AChR), elk nog in ≠ subtypes onderverdeeld, ≠ van elkaar wat betreft hun antagonisten (tegengestelde werking neurotransmitters) en agonisten (gedragen zoals neurotransmitters) o Nicotinische receptoren  Reageren op agonist nicotine  Waar? In hersenen en thv neuromusculaire synaps  Ionotrope receptor 32 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Acetylcholine bindt op receptor -> doorlaatbaar voor Na + -> depolariserende natrium influx o Muscarinische receptoren  Reageren op agonist muscarine (afkomstig van vliegenzwam)  Metatrope receptor  Excitabiliteit neuron beïnvloeden via G-proteïneen productie second messenger  Waar? Parasympatische synapsen van autonome ZS  Nicotine en curare twee bekendste cholinerge drugs o Nicotine: psychoactieve bestanddeel in tabak  Werkt als agonist op cholinerge receptoren (moleculaire structuur is vergelijkbaar met acetylcholine) o Curara  Werkt als antagonist -> bezet AChR -> voorkomen acetylcholine bindt  Hoge dosis: neuromusculaire transmissie blokkeren -> bewegen onmogelijk  Andere groep cholinerge drugs = fysostigmine o Uit Afrikaanse bonensoort o Bv. acetylcholinesterase-inhibitor  Wekt als agonist door synaptische hoeveelheid acetylcholine te verhogen  Grote dosis is giftig = verstoord beweging en ademhaling  Kleine dosis gebruikt bij behandeling myasthenia gravis Catecholaminerge neurotransmissie  Catecholamines en indolamines zijn kleinmoleculaire neurotransmitters o Gesynthetiseerd uit AZ o Lijken hard op elkaar  Catecholamines o Verwijst naar voorkomen van catecholgorpe o Bv. Dopamine, adrenaline en noradrenaline o AZ tyronsine -> L-dopa -> dopamine  In synaptische vesikels door vesiculaire transporters -> enzym dopanime b-hydroxylase omgezet tot noradrenaline -> cellen bijnier omgezet tot adrenaline -> gesynthetiseerd in zenuweinden -> opgeslagen in vesikels -> vrijstelling -> terug opgenomen in presynaptisch zenuwuiteinde -> afgebroken door enzymen o Effecten gemedieerd door ≠ types metatrope receptoren  Stimulerend of remmend, afh van koppeling aan bepaade G-proteïnes en second messenger-systemen o 5 ≠ dopaminereceptoren  D1: adenylaatcyclase stimuleren  D2: enzym dat instaat voor productie AMP, inhiberen  D3, D4 en D5 o Hersensstam bevat kernen die oorsprong vormen van lange dopaminerge en noradrenerge banen  Uitspreiden over ganse telecephalon  Catecholamines vrijstellen in hersenen o 3 ≠ dopaminerge systemen in CZS obv lengte van uitlopers 33 Inleiding tot de neurowetenschappen KuLeuven, Liesel Heylen Gedownload door Henry Winter ([email protected])  lOMoARcPSD|42729624  Ultrakorte systeem: netvlies van oog en bulbus olfactorius  Intermediare systeem: neuronen in hypofse, hypothalamus en de medulla oblongata  Lang systeem: neuronen met cellichaam in hersenstam -> uitlopers verder in hersenen  Nigrostratiale baan: vanuit substantia nigra naar het striatum  Initiatie en organisatie ban bewegen  Mesocortidale/mesolimbische baan: ventrale tegmantale gebied -> cerebrale cortex en enkele lagere gelegen gebieden  Dopamine vrijstellen doorheen hersenen -> gevoel van welbehagen opgewekt  Aangestuurd door prefrontale cortex  Functie: motivationele processen  Sidenote: ook systeem dat er voor zorgt dat verslavingen of obsessionele gedragingen kunnen optreden  Hersenaandoeningen tgv structurele of functionele aantasting van het catecholaminerge systeem o Fenylketonurie = stofwisselingsziekte waarbij enzym ontbreekt om tyrosine te vormen uit fenylalanine  Opstapeling giftige hoeveelheden fenylalanine  Voorkomen door dieet zonder fenylalanine  Vroege diagnose essentieel om ernstige aantasting te vermijden o Ziekte van Parkinson = typische motorische stoornissen  Degeneratie van dopaminerge neuronen in substantia nigria o Verslaving: mesolimbisch systeem o Lage activiteit catecholaminerge systeem: depressien aandachtstoorniss, ADHD o Overactiviteit catecholaminerge systeem: schizofrene en psychotische stoornissen Serotenerge neurotransmissie  Neurotransmitter in hersenen die ontspringt in de pons  Serotonine gesynthetiseerd uit AZ tryptofaan  Opgeslagen in kleine synaptische vesikels -> na vrijstelling terug opgenomen