SV Hersenen en Gedrag PDF

SAMENVATTING HERSENEN EN GEDRAG HOORCOLLEGE 1: HERSENCELLEN EN HET BREIN EN ZIJN OMGEVING Ons gedrag wordt gestuurd door ons brein. Wat weten we van biologische factoren die stoornissen veroorzaken? We nemen een biologisch standpunt in. Dit helpt om functie en disfunctie beter te begrijpen. Stoorn...

SAMENVATTING HERSENEN EN GEDRAG HOORCOLLEGE 1: HERSENCELLEN EN HET BREIN EN ZIJN OMGEVING Ons gedrag wordt gestuurd door ons brein. Wat weten we van biologische factoren die stoornissen veroorzaken? We nemen een biologisch standpunt in. Dit helpt om functie en disfunctie beter te begrijpen. Stoornissen met een biologische achtergrond Spina bifida = open ruggetje (voorbeeld waardoor kinderen bepaalde functie beperkingen kunnen hebben) Autisme spectrum stoornis = erfelijk. Cerebrale parese = hersenverlamming. Deze mensen hebben spasme. Het is een beschadiging in de hersenen. Als je dit weet zegt het iets over de behandelmogelijkheden. Een hersenbeschadiging kan niet hersteld worden, maar je kan de persoon wel helpen. Vijf delen van het vak 1. Cellen en informatieoverdracht: medicijnen en verdovende middelen hebben invloed op deze communicatie. 2. Hersenstructuur en hersenfunctie 3. Onderzoek 4. Ontwikkeling en plasticiteit 5. Stoornissen en invloeden Waarom hebben wij hersenen? Sturen alles aan. De rest van je lichaam ontworpen is om aangestuurd te worden. Als je jezelf niet kan aansturen ben je niet weerbaar. Dit is belangrijk, omdat de hersenfuncties ons beschermen. Door de hersenfuncties kunnen wij nadenken, dingen koppelen aan betekenissen, dingen onthouden etc. Door onze hersenen kunnen wij interacteren met de omgeving, waardoor wij onszelf in veiligheid kunnen brengen bij gevaar. Wij communiceren met de omgeving en reageren hierop. Input komt binnen via de zintuigen → verwerking → output (=reactie op de omgeving) Zintuigen → black box → motoriek Communicatie van de hersenen via het lichaam met de omgeving. Verwerking in de hersenen (black box) → hersencellen communiceren met elkaar. Hersencellen Twee soorten cellen waaruit het zenuwstelsel bestaat: 1. Neuronen: daadwerkelijke zenuwcellen. - Ontvangen informatie en geven dit door aan andere cellen. 2. Gliacellen: ondersteunende cellen Neuronen Cellen, net als alle andere lichaamscellen. Hebben dus de kenmerken van een lichaamscel: Celmembraan eromheen (daardoor is de cel een afgesloten geheel, barrière tussen binnen-en buitenkant). Hier zitten poriën/kanalen in waar stoffen doorheen kunnen waardoor de cel kan communiceren met de omgeving. Celkern: in de celkern ligt het genetisch materiaal (de chromosomen) Mitochondriën: energievoorziening. Glucose wordt verbrandt en hierdoor komt energie vrij. Ribosomen: maken eiwitten. → dit zit allemaal in het cellichaam (soma). Dit is dus hetzelfde als bij andere lichaamscellen, maar alleen bij een neuron noem je dit een soma. Een neuron is een gewone lichaamscel, maar ook speciaal, want neuronen zorgen voor communicatie. Speciaal ontworpen om informatie uit te wisselen. Dit doet een neuron door twee belangrijke afwijkende (van gewone lichaamscellen) kenmerken: 1. Dendrieten: hier wordt informatie opgevangen van andere neuronen, informatie komt de cel binnen. Veel dendrieten per neuron. Hoe groter het oppervlak van een dendriet, hoe meer informatie deze kan ontvangen. - Veel dendrieten hebben ook dendritische spines die het oppervlak vergroten wat beschikbaar is voor synapsen. 2. Axon: een uitloper waarin informatie vervoerd wordt. Informatie wordt doorgegeven naar een andere plek. - De axon kan vertakken: axon knopjes. Maken contact met dendrieten van een volgende cel. - Rondom de axonen zit een isolatielaag: myeline. Informatie via de dendrieten loopt door naar het cellichaam en de informatie wordt opgeteld. De informatie komt samen. Vervolgens stroomt de informatie verder via het axon door middel van neurotransmitters. De informatie komt aan bij de axon knopjes (presynaptische terminal) en de informatie komt aan bij de ruimte tussen de axon en de volgende dendrieten/of de cellichamen: de synaps. De presynaptische terminal geeft informatie af aan een volgende cel. Dendriet → soma → axon → presynaptische terminal Gliacellen De andere helft van het hersenvolume. Ondersteunen de functies van neuronen Beïnvloeden de communicatie/informatieverwerking tussen de neuronen Ze geven letterlijk fysieke steun aan de neuronen Astrocyten: regelen de aan- en afvoer van stoffen (doorgeven van voedingsstoffen/afgeven van afvalstoffen). Produceren hersenvloeistof. Oligodendrocyten: maken myeline (witte stof). Grijze stof zijn de onderdelen van de neuronen waar geen myeline ligt. Myeline ligt om axonen heen. Het heeft dezelfde functie als het plastic wat om het draadje van je oplader zit. Het is een vettig laagje dat ervoor zorgt dat de informatie die door de axon loopt, niet weglekt. Gliacellen hebben ook een rol in de afweer tegen virussen bijvoorbeeld → microglia. Spelen ook een rol bij herstelfuncties. Vermenigvuldigen na hersenschade om beschadigde neuronen te verwijderen. Radiale gliacellen: begeleiden de migratie van neuronen en hun axonen en dendrieten tijdens de embryonale ontwikkeling Gliacellen spelen een rol bij de ontwikkeling van de hersenen. Neuronen moeten naar de juiste plek in de hersenen. Gliacellen maken een soort steiger waarlangs de neuronen zich kunnen verplaatsen. Samengevat: Steun Aan- afvoer van stoffen → astrocyten Maken hersenvloeistof (naam hoeven we niet te kennen) Maken myeline → oligodendrocyten Afweer → microglia Rol in ontwikkeling Het brein en de omgeving Zintuiglijke input en motorische input Centraal zenuwstelsel (CZS) = hersenen + ruggenmerg Drie opties van informatieverwerking 1. Van de zintuigen naar het CZS. 2. Informatieoverdracht van de ene plek in het CZS naar een andere plek in het CZS. 3. Informatie wordt doorgegeven vanuit het CZS naar je spieren zodat je kunt reageren op de omgeving. Hier horen drie begrippen bij Afferente informatiestroom (= informatie wordt aangevoerd) Bijvoorbeeld van de zintuigen naar de hersenen. Intrinsieke informatiestroom (= communicatie binnen een structuur) De dendrieten en axon liggen in dezelfde structuur. Binnen het geheugengebied heb je een cel die binnen dat gebied communiceert. Efferente informatiestroom (= informatie wordt afgevoerd) (E van exit) Bijvoorbeeld van de hersenen naar de spieren. Voorbeelden Sensorische neuron: vangt een prikkel op van een zintuig en dan gaat er een signaal door het axon naar iets anders (bijvoorbeeld van de huid naar uiteindelijk het ruggenmerg). → afferente informatiestroom Interneuron: binnen dezelfde structuur van het CZS alle dendrieten en axon → intrinsieke informatiestroom Motorische neuron: cellichaam ligt in het CSZ. Weg van het ruggenmerg → efferente informatiestroom Bloed-hersenbarrière Je hersenen worden beschermd door: Bot: de schedel om je hersenen heen. Er zit ook bot om je ruggenmerg. Vloeistoflaagje: hersenvloeistof zit in de holtes in de hersenen, maar ook om de hersenen. Ook om ruggenmerg. Bloed-hersenbarrière: zorgt ervoor dat het streng gecontroleerd wordt welke stoffen de hersenen binnenkomen. Dat is in je lichaam niet zo. Je lichaamscellen kunnen daardoor makkelijker infecties krijgen. - Voedingsstoffen toelaten - Schadelijke stoffen niet → Er worden gedurende je leven geen hersencellen bijgemaakt. Daarom worden de hersencellen zo goed beschermd. De bloed-hersenbarrière ligt om elk bloedvat heen wat de hersenen in komt. Wordt dus gevormd door de wand van de bloedvaten en bestaat uit: Binnenkant: tight junction (cellen liggen dicht op elkaar waardoor er niks doorheen kan) Buitenkant: astrocyten De hersenen hebben bepaalde stoffen nodig om te kunnen functioneren. Stoffen die door de barrière kunnen Kleine moleculen In vet oplosbare stoffen Ongeladen stoffen Zuurstof, CO2, sommige vitaminen Water is een geladen stof die niet zomaar door de bloed-hersenbarrière kan, dus hier zijn speciale kanaaltjes voor gemaakt. Via actief transport (=een eiwit gemedieerd proces dat energie gebruikt om chemicaliën uit het bloed naar de hersenen te pompen) Glucose: de enige brandstof van je neuronen dus essentieel dat dit in grote hoeveelheden bij je hersenen komt. Aminozuren: bouwstof van eiwitten, eiwitten zijn belangrijk voor je lichaam. Sommige vitaminen IJzer Wat er niet doorheen kan Schadelijke stoffen (drugs en alcohol wel) Virussen Veel medicijnen: onhandig, bij een hersentumor kan je iemand niet behandelen met chemotherapie. De bloed-hersenbarrière kan stuk gaan. Dit kan gebeuren als gevolg van bijvoorbeeld een ongeluk waarbij je hard op je hoofd valt. Je hersencellen worden hierna niet vervangen, waardoor je risico op schade oploopt. Je bloed-hersenbarrière kan zichzelf wel herstellen. Samenvatting Neuronen ontvangen informatie en geven dit door aan andere cellen. Het zenuwstelsel bevat ook gliacellen, welke de activiteit van neuronen versterken en wijzigen op meerdere manieren. Neuronen hebben: een cellichaam (of soma), dendrieten, een axon met takken en presynaptische terminals. De vorm van neurons varieert afhankelijk van de functie en de verbindingen met andere cellen. Vanwege de bloed-hersenbarrière kunnen veel moleculen het brein niet binnenkomen. Deze barrière beschermt het zenuwstelsel van virussen en andere schadelijke stoffen. De barrière bestaat uit een muur van cellen die de aderen van het brein en de ruggengraat omringen. Een paar kleine, ongeladen moleculen zoals water, zuurstof en CO2 kunnen door de barrière heen. Dit geldt ook voor moleculen die oplossen in vet. Actieve transport proteïnen pompen glucose, aminozuren en een paar andere chemicaliën het zenuwstelsel in. Bepaalde hormonen zoals insuline kunnen ook door de barrière heen. Neuronen hebben glucose nodig, dit is de enige voedingsstof die de bloed-hersenbarrière doorgaat in grote hoeveelheden. HOORCOLLEGE 2: ELEKTRISCHE PRIKKELS EN CHEMISCHE PRIKKELS In de cel (elektrische prikkels) Rustpotentiaal Actiepotentiaal Gradueel potentiaal De basis van elektrische prikkeloverdracht is dat dit gebeurt door middel van ionen en dit zijn geladen deeltjes. Positieve lading + positieve lading stoot elkaar af. Hetzelfde geldt voor negatief + negatief. Als je een positieve kant hebt en een negatieve kant, trekt het elkaar juist aan. Dit werkt ook zo met de ionen die we in de cellen vinden. Je hebt geladen deeltjes binnen de cel en buiten de cel. Rustpotentiaal Overal in de cel Potentiaal = ladingsverschil Een ladingsverschil tussen de binnen- en buitenkant van de cel. - Binnen de cel is het negatiever dan buiten de cel. Dat is het rustpotentiaal. - Dat is de uitgangspositie van de cel. De cel is dan in rust: er wordt geen informatie uitgewisseld. Wordt actief in stand gehouden door het celmembraan door middel van een pomp. Eén ding is erg apart aan het rustpotentiaal: het rustpotentiaal wordt actief in stand gehouden door het celmembraan door middel van een pomp. In het vorige HC hebben wij geleerd dat actief transport transport is van deeltjes door het celmembraan heen en dat kost energie. Er moet glucose verbrandt worden voor actief transport. Nu is er een pomp die zorgt dat de binnenkant negatief blijft ten opzichte van de buitenkant. Als je hersencellen helemaal niks doen, gebruiken ze dus toch energie. Wat is de functie van het rustpotentiaal? Het zorgt ervoor dat de neuron snel kan reageren. De cel kan snel en krachtig reageren op een stimulus. Vergelijking met een pijl en boog. Als je de pijl al naar achter trekt, kan je op elk moment schieten. Actiepotentiaal Loopt alleen door de axon Rustpotentiaal wordt verstoord Kanalen in celmembraan gaan open Na+ stroomt naar binnen (voorbeeld), gaat erom dat het positieve deeltjes zijn. Informatie stroomt vanuit het cellichaam door de axon naar de axon-uiteindes.  Depolarisatie schiet omhoog tot +30mV Na+ kanalen sluiten Herstelperiode Het rustpotentiaal wordt verstoord door een beetje depolarisatie. Er gebeurt niks, totdat de drempelwaarde bereikt wordt. Zodra deze drempelwaarde wordt bereikt, gaat het actiepotentiaal lopen door de axon. Kanaaltjes in het celmembraan gaan open en ionen kunnen vanaf de buitenkant naar de binnenkant van de cel gaan. Er komen positieve deeltjes in de cel en er treedt depolarisatie op (= de binnenkant van de cel wordt positiever). Hierna volgt een herstelperiode (refractory period). Dan kunnen er geen natriumpoortjes opengaan. Die zijn dicht en blijven even dicht, ongeacht hoe hard de cel geprikkeld wordt. Daarna gaat de pomp de natriumdeeltjes uit de cel pompen, zodat het rustpotentiaal weer hersteld wordt. Voortplanting van het actiepotentiaal (= beschrijft de overdracht van een actiepotentiaal langs een axon) Je ziet hier het begin van de axon en de informatie gaat naar links (normaal naar rechts). Actiepotentiaal zie je hier als een soort golf. Als dit een filmpje was, zou de golf naar links gaan. In het begin van de axon wordt de drempelwaarde overschreden, de poortjes gaan open, het actiepotentiaal is er en vervolgens gaan de positieve ionen zich binnen de cel verplaatsen (depolarisatie treedt op), waardoor de drempelwaarde een stukje vooruit ook wordt overschreden en vervolgens gaan daar de poortjes open. Daardoor kan het actiepotentiaal naar links. Hij kan niet terug, omdat in de herstelperiode de poortjes dichtzitten. Zo verplaatst het actiepotentiaal zich dus door de axon. Het actiepotentiaal wordt versneld door myeline. Er zit namelijk myeline om de axonen. Dat is bijzonder. Het is een soort isolatielaag die ervoor zorgt dat het actiepotentiaal springt door de tunnel. De impuls krijgt iedere keer een zetje om door de axon te gaan, anders zou het te zwak zijn om het einde van de axon te halen. Voor allerlei functies is het belangrijk dat de actiepotentialen zich op de goede snelheid verplaatsen. Als geluid van rechts komt, komt het bijvoorbeeld eerder aan bij je rechter oor dan bij je linker oor. Daaruit kunnen de hersenen opmaken dat het geluid van rechts komt. Als je loopt is het bijvoorbeeld ook belangrijk dat de coördinatie van je spieren goed getimed is. All-or-none law (alles of niets) → als de drempelwaarde is overschreden gaat de actiepotentiaal lopen. De actiepotentiaal is niet proportioneel aan de prikkel. Het maakt niet uit hoe erg de drempelwaarde wordt overschreden. Graduele potentialen Axonen produceren actiepotentialen. Kleine neuronen hebben echter geen axon. Neuronen zonder axon wisselen alleen informatie uit met hun buren. Daarom noemen we deze neuronen lokale neuronen. Omdat zij geen axon hebben, geldt de alles-of-niets regel niet voor hen. Wanneer een lokale neuron informatie ontvangt van andere neuronen, heeft het gradueel potentiaal (= een membraan potentiaal dat varieert in grootte in proportie tot de intensiteit van de stimulus). Horen bij de dendrieten en het cellichaam Kunnen positief of negatief zijn (in tegenstelling tot actiepotentiaal, deze is altijd positief) EPSP (excitatory post-synaptic potential) = exhibitie (positief) → depolarisatie IPSP (inhibitory post-synaptic potential) = inhibitie (negatief) → hyperpolarisatie Groen lijntje = de pomp is in werking. Blauwe lijntje = EPSP, stimulerende prikkels komen binnen. Positieve ionen komen de cel in. Potentiaal verschil wordt kleiner, depolarisatie, richting drempelwaarde, maar deze wordt niet overschreden. Rode verbinding = IPSP, inhoud van de cel wordt negatiever. - Negatieve ionen komen de cel in. - Of de poorten gaan open om de positieve ionen weg te halen uit de cel. Twee begrippen die hierbij horen: Temporele sommatie (tijd) Spatiële sommatie (ruimte) Dit is een postsynaptische cel: de dendrieten en het cellichaam die informatie opvangen. - Presynaptische neuronen dragen prikkels over. - Postsynaptische neuronen ontvangen de prikkels. Ex1 = exciterende prikkel Ex2 = exciterende prikkel In1 = inhiberende prikkel Situatie A Exciterende prikkel komt binnen van verbinding 1, gebeurt niks, opnieuw, herstel Situatie B: temporele sommatie Verbinding 1 geeft 2x en exciterende prikkel vlak na elkaar. Geen tijd om uit te doven waardoor de drempelwaarde wordt gehaald en er is actiepotentiaal. Vanuit dezelfde verbinding komt snel na elkaar informatie. Bijvoorbeeld als je iets heets aanraakt. - Stimuli achter elkaar met een korte tijd ertussen, hebben een cumulatief effect. Situatie C: spatiële sommatie Prikkel 1 van verbinding 1, even niks, prikkel 2 van verbinding 2, spatiele sommatie = 1 en 2 geven tegelijk een prikkel. Dat telt dan ook op. Drempelwaarde wordt overschreden en een actiepotentiaal gaat lopen. - Twee prikkels tegelijk werken cumulatief. Situatie D: EPSP en IPSP doven elkaar uit Wanneer exciterende en inhiberende 1 samen een prikkel geven gebeurt er niks. Hyperpolarisatie = het rustpotentiaal wordt negatiever. Je bent bijvoorbeeld van plan iets te doen, maar je denkt ineens van ‘toch niet’ en dan doe je het niet. Je wilt uitstappen bij de vaste tramhalte, maar beseft dan dat je niet naar school hoeft, dus je stapt niet uit. Dus graduele signalen: Tellen op in tijd en ruimte Signaal is proportioneel aan de stimulus Kunnen positief (excitatie) of negatief (inhibitie) zijn Samenvattend Rustpotentiaal: boog die gespannen staat Actiepotentiaal: alles-of-niets regel Gradueel potentiaal: prikkel heeft een proportioneel effect op de cel → Elektrische prikkeloverdracht binnen de cellen. Chemische prikkels Synaps: Het uiteinde van de axon (axon-knopje) Synaptische ruimte (ruimte tussen cellen in) Een stukje van de dendriet of het cellichaam (afhankelijk van waar de verbinding wordt gelegd). → Binnen dat gebied zijn er allerlei processen die ervoor zorgen dat cellen met elkaar communiceren en prikkels overbrengen. Dit gebeurt door chemische signalen (stofjes) die overgegeven worden. Deze stofjes noemen wij neurotransmitters. Neurotransmitters verzorgen de informatieoverdracht en kunnen exciterend (+) of inhiberend (-) zijn. Neurotransmitters Serotonine (+) Dopamine (+) Norepinefrine (=noradrenaline) (+) GABA (-) Acetylcholine (+) Glycine (-) Etc. →Losstaand hoeven we ze niet te kennen, maar wel dat dopamine bijvoorbeeld een grote rol speelt bij verslaving. Presynaptisch: Neurotransmitters worden aangemaakt in de soma en in de axon Neurotransmitters zitten verpakt in zakjes (vesicles) Neurotransmitters komen vrij in de synaps wanneer het actiepotentiaal het einde van de axon bereikt. Het actiepotentiaal zelf is niet krachtig genoeg om neurotransmitters vrij te laten. Depolarisatie opent calcium poortjes in de presynaptische terminal. Nadat calcium in de terminal zit, ontstaat er exocytose (= uitbarstingen van afgifte van de neurotransmitter uit het presynaptische neuron). → Verloopt snel, want de cellen zitten dicht op elkaar. Neuronen die serotonine, dopamine of norepinefrine vrijgeven, bevatten een enzym genaamd MAO dat de neurotransmitters afbreekt in inactieve chemicaliën, zodat de neurotransmitters niet opstapelen tot een schadelijke hoeveelheid. Postsynaptisch (= ionotrope effecten) Neurotransmitter gaat naar de overkant en kan zich richten aan receptoren. Als de neurotransmitter op de receptor past, verandert er iets (serotonine past bijvoorbeeld op serotonine receptor). Dit verandert de activiteit in de postsynaptische cel. Slot opent de poortjes Geladen deeltjes (elektrische ionen) stromen de cel in. De neurotransmitter gaat niet de cel in. Het gevolg van de chemische prikkeloverdracht zijn de EPSP’s en de IPSP’s (graduele potentialen) Snel Gradueel (proportioneel aan de sterkte van een prikkel) Ze doven uit Neurotransmitter in de synaptische ruimte, en dan? Neurotransmitter laat los. Meerdere opties hierna: 1. Hecht ergens anders en heeft weer effect op de postsynaptische cel. 2. Kan afgebroken worden door enzymen (bijvoorbeeld door acetylcholinesterase). 3. Kan opnieuw opgenomen worden door presynaptische neuron A. Soort hergebruik. 4. Postsynaptische cel geeft negatieve feedback. - Praat terug (stop, ik raak overprikkeld) - Geeft ook een neurotransmitter af. - Deze past op een receptor (cel A bij 3) - Geactiveerde receptor geeft stopsignaal aan cel A - Cel A stopt met het afgeven van neurotransmitters. 5. Autoreceptor: - Receptor op cel A is gevoelig voor eigen neurotransmitter - Geeft stopsignaal. - Cel A stopt met het afgeven van NT Zelfde effect als negatieve feedback, andere manier. Het effect van neurotransmitters hangt dus af van: Aanmaak: in welke mate wordt een neurotransmitter aangemaakt? Heropname: wordt de neurotransmitter heropgenomen om hergebruikt te worden? Afbraak door enzymen in de synaps: wordt de neurotransmitter afgebroken en weggevoerd via het bloed? Aantal receptoren: het aantal receptoren in de postsynaptische cel kan zich aanpassen. - Bij weinig prikkeloverdracht worden het er meer. Dan wordt de cel misschien gevoeliger. - Als de cel vaak overprikkeld raakt worden het er minder. Als je de volgende keer dezelfde prikkels krijgt, reageert de cel misschien minder heftig. Er treedt gewenning op en je krijgt minder respons. Samenvatting Een groot deel van de synapsen opereren door een neurotransmitter te verzenden van de presynaptische cel naar de postsynaptische cel. Een actiepotentiaal opent calcium-kanalen in de axon terminal en de calcium zorgt ervoor dat de neurotransmitters vrijgegeven worden. Bij ionotrope synapsen hecht een neurotransmitter zich aan een receptor die de poort opent zodat een bepaald ion, zoals natrium, het membraan kan passeren. Ionotrope effecten zijn snel en kortstondig HOORCOLLEGE 3: BEÏNVLOEDEN VAN COMMUNICATIE TUSSEN CELLEN Synapsen huiswerk Een synaps is complex: 1+1>2 Een synaps kost tijd Groen is exciterend Rood is inhiberend → Wat gebeurt er in neuron 3, als neuron 1 een actiepotentiaal vuurt? Wanneer neuron 1 neuron 3 exciteert, exciteert het ook neuron 2, wat neuron 3 remt. De prikkelende boodschap bereikt neuron 3 sneller omdat het door slechts één synaps gaat in plaats van twee. Het resultaat is een EPSP in neuron 3, die snel vertraagt of stopt. Exciterende synapsen zijn groen en inhiberende synapsen zijn rood. In het plaatje bereikt excitatie de dendriet vóór inhibitie (onthoud dat elke transmissie via een synaps een vertraging veroorzaakt). Het resultaat is een korte excitatie van de dendriet. OR AND De axon van cel A of cel B stimuleert cel X +1. Als de drempelwaarde van cel X 2 is, reageert Als de drempelwaarde van cel X 1 is, reageert cel X op A + B. cel X op cel A of cel B. AND with brake Als de drempelwaarde van cel X 2 is, reageert cel X alleen wanneer alleen wanneer alleen de axonen van A en B de cel stimuleren. Wanneer de axon van cel C ook meedoet, wordt cel X niet meer gestimuleerd. De drempelwaarde wordt niet bereikt. Stoffen Stoffen veranderen de chemie in de synaps: Agonist werkt mee en versterkt het effect van de neurotransmitter. Er zijn allemaal verschillende mechanismes waarop een agonist kan werken. Er kan bijvoorbeeld meer dopamine aangemaakt worden om dopamine te versterken. Voorbeeld: 1: neurotransmitter 2: agonist (= de vreemde stof) 3: na inname 4: voor inname 5: verandering in de cel 6: cel 7: receptor Hier zie je een cel en bij 1 zie je de eigen neurotransmitter. Die gaat op de receptor zitten en je ziet dat het blauwe pijltje effect heeft op de cel. Je ziet ook nog een lege receptor. Er is dus niet veel dopamine en de cel wordt niet geprikkeld. Er komt een agonist bij en deze heeft dezelfde werking als dopamine. Kan dus hechten op dopamine receptoren en effect hebben op de cel. Hierdoor wordt de cel harder geprikkeld. De agonist werkt mee met het effect van de eigen neurotransmitter. Antagonist: werkt tegen en remt het effect van de neurotransmitter. Voorbeeld: 1: neurotransmitter 2: antagonist 3: na inname 4: voor inname 5: verandering in de cel 6: receptor Dopamine is ruim aanwezig en bindt op de receptoren. De postsynaptische cel wordt geprikkeld. De antagonist komt ook in de synaps. Antagonist kan wel hechten op de dopamine receptor, maar blokkeert deze alleen maar. Het neemt de plek in van dopamine, maar het heeft geen effect op de cel. Dit is een voorbeeld-mechanisme van hoe een stof antagonistisch kan werken. Het kan ook de hoeveelheid aanname remmen of de heropname beïnvloeden bijvoorbeeld. Stoffen binden makkelijk of moeilijk: Affiniteit: de mate waarin een stof hecht op een receptor. Lage affiniteit = bindt zwak, voor korte tijd en receptor is snel vrij. Stof heeft een kortdurig effect. Hoge affiniteit = bindt sterk, houdt veel receptoren bezet en heeft veel effect op de postsynaptische cel. Stoffen hebben veel of weinig effect: Effectiviteit = de mate waarin een stof effect heeft op de prikkeling. Hoge effectiviteit: als de stof bindt aan de receptor heeft het veel effect op de prikkeling. Lage effectiviteit: als de stof bindt aan de receptor heeft het weinig effect op de prikkeling. Het effect van een stof is een interactie tussen affiniteit en effectiviteit Twee stoffen in de synaps: hoge en lage affiniteit. Wat gebeurt er? Kan een eigen neurotransmitter zijn of een stof die van buitenaf komt bijvoorbeeld. Als de verslavende stof een hogere affiniteit heeft dan de eigen neurotransmitter, heeft deze een sterk effect. Er is continu een competitie gaande tussen stoffen in de synaps. Een stof met een hoge affiniteit en lage effectiviteit in de synaps. Agonist of antagonist? Antagonist. Verslavende stoffen Motivatie voor gedrag? Verslavingsstoffen beïnvloeden je motivatie voor je gedrag en verstoren je natuurlijke motivatiesysteem. Je raakt gefocust op de verslavende stof, wil deze bemachtigen en daarbij overtreed je regels die je normaal niet zou overtreden. Normaal motiveren beloningen ons. Natuurlijke prikkels stimuleren het beloningssysteem in het brein. Er komt een stofje vrij in onze hersenen als we dit behalen. Verslavende stoffen > zonder veel moeite krijg je een hoge beloning. Verslavende stoffen stimuleren de dopamine afgifte in de nucleus accumbens. Let op! Nieuwe inzichten: (1) De middelen zorgen wel voor de afgifte van meer dopamine, maar zoveel dopamine is het niet en de hoeveelheid correleert niet met de sterkte van de roes. (2) Medicatie die dopamine synapsen blokkeren, verhinderen het beloningsgevoel niet. (3) Meer onderzoek nodig! Verslavende stoffen stimuleren het beloningssysteem Nicotine Alcohol Heroïne Gaming Gokken Stimulerende middelen Cocaïne Nicotine Amfetamine Cafeïne (nauwelijks verslavend) Verdovende middelen Alcohol Opiaten/opium/heroïne/methadon\ Benzodiazepinen Hallucinerende middelen (drugs die de perceptie verstoren) Marihuana, cannabis LSD Hallucinogene paddenstoelen E.a. Veel van deze stoffen komen oorspronkelijk uit de natuur. Waarom zou dat zijn? Planten gebruiken de stoffen om het gedrag van dieren de beïnvloeden. Een hoge dosis van nicotine is dodelijk. Let op! Verslavende stoffen hebben allerlei effecten op het brein en het lichaam. Bijvoorbeeld: Hartslag verandert Controle over je gedrag vermindert Stemming verandert Waarneming verandert Allerlei hersengebieden worden beïnvloed. Dus niet alleen de nucleus accumbens. Het verslavende effect heeft te maken met de prikkeling van de nucleus accumbens. Stoffen die direct op de receptor binden: LSD LSD is hallucinerend Lijkt op serotonine, dus bindt op serotonine receptoren Geeft een onechte stimulatie van sensorische gebieden Nicotine Lijkt op acetylcholine dus kan binden op acetylcholine receptore - De receptoren worden nu ook nicotine receptoren genoemd De neuronen waar die receptoren op zitten geven dopamine af op verschillende plekken in de hersenen - Ook in het beloningssysteem Nicotine werkt stimulerend en belonend. Als wij denken aan mensen die verslaafd zijn denken wij aan mensen die juist niet goed functioneren. Het verslavingseffect van nicotine is erg sterk. Op lange termijn is nicotine erg schadelijk voor je lichaam. Als er nicotine in je lichaam is, gaat het dus op de acetylcholine receptoren zitten en hier zie je de eigen neurotransmitter en er komt opeens veel stimulerende stof bij. Er worden veel meer receptoren geprikkeld dan zonder de nicotine. Circuit van neuronen. Neuron geeft dopamine af in het beloningssysteem. Je ziet dat nicotine een volgend neuron stimuleert en die geeft weer nicotine af. Je ziet dat doordat de nicotine het neuron stimuleert er actiepotentiaal gaat lopen en komt er een exciterende neurotransmitter vrij waardoor een neuron een exciterende prikkel afgeeft aan de nucleus accumbens. Op die manier werkt het in op het beloningssysteem. Opiaten (morfine, heroïne en methadon) Lijken op endorfines (natuurlijke pijnstiller die door het lichaam wordt aangemaakt), dus binden op endorfine receptoren Werken pijnstillend en verdovend; verminderen de aandacht Aanmaak van endorfine vermindert Inhiberend (remmend) en toch wordt er dopamine afgegeven in het beloningssysteem? - Normaal: GABA neuronen inhiberen dopamine neuronen - Opiaat: inhibitie van neuronen die GABA afgeven - Inhibitie van inhibitie = excitatie Er zijn neuronen die geven dopamine af, maar hier staat altijd een rem op. De opiaten remmen de rem. Je krijgt inhibitie van inhibitie en dat geeft excitatie Bij een overdosis heroïne: - Gevaarlijk: verdovend en remt je ademhalingssysteem en vitale functies - Tegengif. Dit is een opioïde antagonist (werkt de werking van de opiaat tegen) - Antagonist door een hoge affiniteit, maar een lage effectiviteit - Affiniteit van de antagonist is hoger dan van de heroïne. Gaat dus alle receptoren bezet houden. - Lage effectiviteit: het prikkelt de cel niet. - Gedragsmatig: iemand komt weer bij bewustzijn, doordat de inhibitie wordt opgeheven. Stoffen die neurotransmitters beïnvloeden Amfetamine en cocaïne Verminderen vermoeidheid Verhogen alertheid, hartslag en stemming Inhiberen het transport (= heropname) door de presynaptische cel van dopamine, serotonine, noradrenaline. - Blokkeert dus de heropname van dopamine, serotonine en noradrenaline. De exciterende neurotransmitters worden niet heropgenomen. Twee effecten: (1) In eerste instantie is het effect dat er meer neurotransmitters beschikbaar zijn in de synaps en dat de postsynaptische cel dus sterker geprikkeld wordt. Dat verklaart de stimulerende werking van deze middelen. De neurotransmitters worden immers niet heropgenomen door de presynaptische cel. (2) Vervolgens raakt de stof op. Omdat het niet heropgenomen wordt, worden de stoffen afgebroken door enzymen, opgenomen door het bloed en verdwijnen ze. Als je dan op een natuurlijke prikkel een licht stimulerend effect zou moeten hebben, dat heeft niet veel effect meer, omdat het systeem uitgeput is, de neurotransmitter is op. De neuron maakt wel weer nieuwe neurotransmitters, maar dat kost wel tijd. Er zit een soort herstelperiode. Vandaar dat je een tegengesteld effect krijgt: eerst ben je alerter en daarna heb je een terugval. Normaal: neurotransmitter komt vrij uit de vesicle, komt in de synaps en wordt op gegeven moment weer heropgenomen door de presynaptische cel via de groene poortjes. Het komt weer in zo’n zakje (vesicle) en kan vrijgegeven worden wanneer er weer een actiepotentiaal vrijkomt. Heropname van de neurotransmitter door de presynaptische cel Methylfenidaat (stimulerend middel wat onder andere gegeven wordt bij ADHD) Lijkt op cocaïne… Cruciaal verschil: - Dosis van de stof: hoe hoger, hoe verslavender. - Tijdverloop van de opname van de stof in je lichaam (heroïne in je ader gaat per direct in je hersenen) Daardoor niet verslavend Waarom een stimulant geven aan mensen die al aan de drugs zijn? De frontale cortex heeft een remmende werking. Als je die stimuleert, gaat je rem beter werken en kun je je impulsen beter controleren. Alcohol Versterkt de effecten van GABA → versterkt inhibitie Blokkeert glutamaat receptoren → remt excitatie Gevolg: verminderde hersenactiviteit → minder alert en minder activiteit in de controlegebieden - Bijvoorbeeld de prefrontale cortex - Leidt tot ontremming, waardoor mensen impulsieve dingen doen Versterkt afgifte van dopamine in het beloningssysteem Verslaving Het is meer slecht dan goed voor je Op het begin voelt het prettig, later niet echt meer. Verslaving is een verstoord motivatiesysteem. Bij het gebruik van stimulanten Geen heropname dopamine Een enzym breekt de dopamine af in de synaptische ruimte Dopamine voorraad van de cel raakt op Gebruiker krijgt een tegengesteld effect: moe, minder gemotiveerd, slecht voelen Dan krijg je ontwenningsverschijnselen  Synaps past zich aan de overprikkeling aan: - Minder receptoren (reactie op de stof wordt minder). ▪ Daarom gaan mensen over op een hogere dosis. - Gebruiker krijgt op natuurlijke prikkels geen reactie meer. ▪ Ontstaan van cravings: verhoogde aandacht voor een middel. Cravings Het willen van iets, niet omdat het per se goed voelt. Niet kunnen stoppen ondanks de negatieve gevolgen. Gevoelig voor triggers Kortom: een verstoord motivatiesysteem. Cravings door context-associaties met de verslavende stof Verhogen van de aandacht van de stof Verhogen van de activiteit in de nucleus accumbens (en andere gebieden) Hersenen bereiden zich voor op overprikkeling Als je met bepaalde mensen altijd drugs gebruikt en je komt hen tegen, bereiden je hersenen zich voor en worden je cravings erger. Tolerantie bij herhaald gebruik Receptoren passen zich aan (bijvoorbeeld minder receptoren) De prettige effecten worden minder De dosis moet hoger worden om hetzelfde effect te hebben. Contextafhankelijk: hersenen bereiden zich voor in een bepaalde context. - Als je het in een vreemde context gebruikt, zijn je hersenen niet voorbereid op de overprikkeling waardoor een dosis die je altijd gebruikt ineens dodelijk kan zijn: contextafhankelijkheid. Als je afkickt komen er nieuwe receptoren bij, want er treedt herstel op. Als je dan weer gaat gebruiken komt er een piek van dat middel, waardoor de verslaving versterkt wordt. Als je dat vaak doet, blijf je de verslaving versterken. Daarom kan je het beste in één keer stoppen. Er treedt ook ontwenning op. Je lichaam verwacht onder bepaalde omstandigheden een drug, dus wanneer het geen drug krijgt, reageert het sterk. Gebruikers van drugs weten dat de drug de distress verlicht van ontwenning. Dat kan generaliseren naar andere omstandigheden, waardoor gebruikers de drugs ook craven bij andere gevallen van distress. Mechanisme van verslaving Ontwenningsverschijnselen Cravings Tolerantie voor het belonende effect Psychosociale context beïnvloedt de hersenen Gevoeligheid Mensen verschillen in hun genetische gevoeligheid voor verslaving. Dat heeft te maken met genen die effect hebben op de hersenen Sommige genen vergroten verslavingsgevoeligheid Gen voor actief dopamine enzym - Dopamine breekt sneller af. - Mensen zijn impulsiever, kiezen directe beloning en drinken meer om dopamine te krijgen. Gen voor minder gevoelige dopamine receptoren - Mensen hebben sterkere cravings en drinken meer. Sommige genen verlagen de afbraak van alcohol - Snel ziek gevoel, mensen drinken minder. Ook andere risicofactoren: Opgroeien in een onstabiele omgeving Moeder die alcohol drinkt tijdens de zwangerschap Opgroeien met weinig ouderlijke supervisie Alcoholisme Onderscheid tussen twee typen: Type 1 > 25 onset - Meestal geen familieleden met alcoholisme - Reageert beter op behandeling - Meer door late omgevingsinvloeden - Deze vorm reageert beter op behandeling Type 2 < 25 onset - Meestal mannen - Familieleden ook alcoholisme - Meer door aanleg ▪ Minder gevoeligheid voor de effecten van alcohol op hun gedrag. ▪ Ervaren meer stressreductie door alcohol. Zonen van alcoholisten zijn minder dronken na het drinken van dezelfde hoeveelheid alcohol als zonen van niet-alcoholisten. Medicijnen Antidepressiva (1) Monoamine oxidase inhibitors (MAOIs) Inactiveert het enzym dat serotonine afbreekt (MAO). Meer serotonine beschikbaar in de presynaptische terminal om af te geven. Veel bijwerkingen (bijvoorbeeld speciaal dieet en hoge bloeddruk). → Niet een heel goed middel. (2) Tricyclische antidepressiva Verhindert de heropname van serotonine, dopamine, norepinefrine (exciterende neurotransmitters). Veel bijwerkingen (3) Selectieve serotonine reuptake inhibitors (SSRIs) Selectief = verhindert specifiek de heropname van serotonine Hechten zich aan het centrum van de serotonine transporteur en vergrendelen het in een vorm die verhindert dat serotonine eraan bindt. Minder bijwerkingen, even effectief (4) Atypische antidepressiva: alles wat niet het bovenstaande is. Hoe werken antidepressiva? Meer serotonine, er was dus te weinig? Maar serotonine stijgt meteen en de stemming stijgt pas na een paar weken. Wat gebeurt er in de tussentijd? Hypothesen: - Mensen met depressie hebben lagere levels van BDNF wat belangrijk is voor plasticiteit, leren en het vermenigvuldigen van neuronen in de hippocampus. Veel onderzoeken suggereren dat antidepressiva zorgen voor een toename in BDNF (1) De plasticiteit van de hersenen verbetert doordat er meer serotonine is, er komen namelijk nieuwe neuronen bij. ▪ Er worden normaal geen nieuwe hersencellen bijgemaakt, maar uitzondering: in de hippocampus kunnen er wel nieuwe neuronen bijgemaakt worden. (2) Er verandert iets in de hersenen in het geheugengebied, iemands leervermogen verbetert en daardoor kan je misschien negatieve gedachtepatronen doorbreken bijvoorbeeld en dat kan mogelijk de stemming verbeteren. ▪ Leervermogen beter = stemming beter? Effectiviteit van antidepressiva Lijkt een middelmatig effect te hebben, maar niet voor iedereen. Even effectief als cognitieve gedragstherapie. Therapie-effecten lijken langer te blijven bestaan. Elektroconvulsietherapie (ECT) wordt ingezet voor patiënten met zeer ernstige depressie die niet reageren op antidepressiva en in de meeste gevallen is ECT effectief → zorgt namelijk ook voor meer neuronen in de hippocampus. Methadon (vervanging voor opiaten verslaving) Geen oplossing, maar wel minder schadelijk Orale toediening Langzaam opgenomen Langzaam afgebroken Gezonder leven, maar de verslaving blijft. In dat opzicht is het dus geen medicijn. Samenvatting Meerdere soorten drugs oefenen hun gedragseffecten uit door zich te binden aan receptoren op de postsynaptische neuron. Nadat een neurotransmitter de receptor heeft geactiveerd, komen veel van de neurotransmitters de presynaptische cel opnieuw binnen via transporter moleculen. Dit proces, bekend als heropname, stelt de presynaptische cel in staat zijn neurotransmitter te recyclen. Stimulerende drugs en veel antidepressiva remmen de heropname van bepaalde transmitters. Een drug die de activiteit bij de synaps verhoogt is een agonist en een drug die de activiteit bij de synaps verlaagt is aan antagonist. Drugs variëren in affiniteit (de mate waarin een stof hecht op een receptor) en effectiviteit (de mate waarin een stof effect heeft op de prikkeling). Aanleg voor alcohol- of drugsmisbruik komt voort uit genetica, prenatale omgeving en latere omgeving. Alcoholisme op jonge leeftijd weerspiegelt een sterkere genetische aanleg dan alcoholisme op latere leeftijd. Mensen die alcohol drinken met relatief weinig tekenen van dronkenschap hebben meer kans dan andere mensen om alcoholmisbruik te ontwikkelen Bij verslavende drugs (geen stimulerende drugs) correleert de hoeveelheid dopamine-afgifte niet goed met plezier of verslaving, en het blokkeren van dopaminesynapsen heeft weinig effect op het opiaatgebruik. Blijkbaar is dopamine niet zo essentieel voor verslaving. Herhaald gebruik van cocaïne vermindert de reactie van de nucleus accumbens op alle prettige ervaringen, maar vergroot de aandacht voor signalen die het individu aan cocaïne herinneren. Herhaald gebruik van een drug leidt tot tolerantie (verminderde respons) en ontwenning (onplezierige gevoelens tijdens onthouding). HOORCOLLEGE 4: HET ZENUWSTELSEL EN DE HERSENEN Het eerste idee dat functies een locatie hebben in de hersenen kwam in 1800 op gang. Theorie: aan iemands schedel kan je zien waar iemand goed aan is. Dit is uiteraard niet zo. Er liggen functies in de cortex. Deze hebben een locatie. In 1850 hadden twee artsen patiënten met opvallende problemen. Eén had een patiënt die niet kon praten, maar taal wel begreep. De andere arts had het probleem omgedraaid. Beschadiging in speech en beschadiging in hearing. Daarom tot de conclusie dat er functies op bepaalde plekken in de hersenen zitten. Evolutie van de hersenen Drie onderdelen onderscheiden 1. Brain stem: vitale functies (regelen van je hartslag bijvoorbeeld) 2. Limbische systeem: instinctief, emotioneel. Sterke motivator voor gedrag. 3. (Neo-)cortex: hogere functies zoals taal, geheugen, plannen etc. Cortex wordt steeds groter naarmate deze meer geëvalutioneerd is. Zenuwstelsel CZS bestaat uit: Ruggenmerg Hersenen Perifere zenuwstelsel Verbindt het CZS met het lichaam. Vang je signalen mee op en geef je af aan je lichaam Onderverdeeld in: - Somatische zenuwstelsel (vrijwillige zenuwstelsel): stuur je bewust aan. - Autonome zenuwstelsel: spijsvertering, ben je je niet bewust van. ▪ Sympathisch: bereidt je voor op fight or flight. Stelt ons in staat om snel te reageren op stressvolle situaties en noodgevallen. ▪ Parasympatisch: kalmeert het lichaam na paraatheid. Je reflexboog is somatisch. Het verloopt via het systeem van sensoren, ruggenmerg en motoriek. Je bent je er bewust van dat je die reflex hebt. Anatomische begrippen Superieur: ligt boven de ander Inferieur: ligt onder de ander Anterieur: ligt aan de voorkant Posterieur: ligt aan de achterkant Doorzaal: aan de rugzijde - Wij lopen rechtop, maar de bovenkant van de hersenen is bij mensen is nog doorzaal - Bij een paard is de bovenkant van de hersenen doorzaal Ventraal: aan de buikzijde - Bij een paard is de onderkant van de hersenen ventraal - Bij mensen is de onderkant van de hersenen ventraal  Lateraal: buitenkant/zijkant Mediaal: midden Proximaal: dichtbij Distaal: ver Contralateraal: aan de andere kant (hersenhelft bestuurt de contralaterale kant van het lichaam) - Linkerkant van de hersenen bestuurt de rechterkant van het lichaam en andersom. Ipsilateraal: aan dezelfde kant Coronale vlak: doorsnede van oor naar oor (twee o’s) Sagittale vlak: doorsnede van voor naar achter Horizontale vlak: horizontale doorsnede Axonbanen = ‘tract’= projecties. Hersenen zijn goed gestructureerd en axonen lopen in bundels met elkaar (= axoonbaan) Celkern (Engels: nucleus) = groepje cellichamen bij elkaar geclusterd Axonen lopen in een bundel hier vandaan. Witte stof = myeline Grijze stof = cellichamen Corpus callosum: verbindingsbanen tussen de linker- en de rechter hemisfeer waarmee gecommuniceerd wordt. Cortex bestaat uit banen: - Gyrus: een berg - Sulcus: een dal - Fissure: een hele diepe sulcus. Meest gebruikte is die tussen de twee hemisferen loopt. Hersenvliezen Hersenen moeten goed beschermd worden omdat er geen nieuwe neuronen worden aangemaakt bij een beschadiging. In eerste instantie worden de hersenen beschermd door de schedel, maar daaronder ook nog door vliezen: Zachte hersenvlies: volgt de plooien van de cortex (pia mater) Spinnenwebvlies: vult de plooien op en daar vind je bloedvaten en is gevuld met hersenvloeistof (arachnoid) Harde hersenvlies: volgt de schedel (dura mater) In de hersenvliezen zitten pijnreceptoren, maar in de hersenen zelf niet. Tijdens een operatie aan de hersenen worden je hersenvliezen dus verdoofd. Hersenvloeistof In de ventrikels (met vocht gevulde holtes in de hersenen) en sub-arachnoidale ruimte. In het spinnenweblies Ventrikels zijn met elkaar verbonden en het hersenvloeistof stroomt hier doorheen. Word aangemaakt in de ventrikels Wordt afgevoerd door de hersenvliezen Functie: - Bescherming tegen stoten - Aan- en afvoer van stoffen via de hersenvloeistof ▪ Hersenvloeistof wordt gefilterd uit bloed. ▪ Het is eigenlijk bloedplasma zonder bloedcellen. Hydrocephalus (waterhoofd) De stroming van de hersenvloeistof is verstoord. Deze baby’s hebben een vergroot hoofd, de schedel is nog flexibel bij baby’s. Ruggenmerg Ligt in je rug en loopt van de hersenen naar je staartbeentje. Hier zit ook bot en vloeistof omheen ter bescherming. Verzorgt de in- en output CZS Dorsaal: afferent. Aan de rugzijde komt de afferente informatie binnen (informatie uit je receptoren). Ventraal: efferent. Aan de buikzijde komt de efferente informatie binnen (informatie die van de hersenen komt). Via het ruggenmerg communiceert het CZS met het lichaam (niet met het hoofd). Reflexboog: wanneer dokter met een hamertje op je knie slaat wordt je pees uitgerekt. Dit wordt opgepikt door een receptor en vervolgens gaat er een stroompje lopen naar je ruggenmerg. Het axon splitst en één van de wegen geeft een exciterende neurotransmitter af aan de interneuron. Deze zorgt ervoor dat de spier geprikkeld wordt. Daardoor spant de spier aan. Het interneuron is inhiberend De basis van het lopen Als je een beschadiging hebt aan je ruggenmerg heb je een dwarslaesie. Bij een volledige dwarslaesie heb je geen gevoel en geen motorische controle meer over je lichaam. Hoe hoger deze beschadiging zit, hoe erger dit is. Craniale zenuwen Communicatie tussen hersenen en het hoofd- en halsgebied. Ontspringen aan de hersenstam. Cellichamen van de zenuwen liggen in de hersenstam. Die hersenstam is het verlengde van het ruggenmerg. Het hoort dus niet meer bij het ruggenmerg, het hoort bij de hersenen, maar het is wel direct het verlengde van het ruggenmerg. Wij hebben 12 centrale zenuwen. Voorbeeldfuncties kunnen noemen. Inclusief afferent of efferent. - Reukzenuw = afferente zenuw (voert geur aan naar de hersenen). - Optische zenuw = axonen die vanuit het netvlies naar de hersenen lopen, dus afferent. - Trochleaire zenuw stuurt je oogspieren aan, efferent. VB: Geef een voorbeeld van een afferente functie van een craniale zenuw en een efferente functie. Antwoord: afferent = reukzenuw en efferente functie = oogzenuw. Fout antwoord: een lichaamsfunctie zoals een arm bewegen. Indeling van de hersenen Voorhersenen Limbische systeem Basale ganglia Cortex Middenhersenen Celkernen Bijvoorbeeld aanmaak van dopamine Achterhersenen Medulla Pons Cerebellum → Voorhersenen zijn geavanceerder dan de achterhersenen. De achterhersenen omvatten primitieve functies Hoort die structuur bij achter- midden of voorhersenen? Hoeven wij niet te weten. Herstemstam is soortvan het verlengde van het ruggenmerg. Structuur die alle delen bevat: Medulla + pons Middenhersenen Onderdelen van de voorhersenen Andere indeling Corticaal (iets ligt in de cortex) Hier liggen de hoogste functies Zintuigen Taal Plannen en beslissen Ruimtelijk inzicht Motorfuncties Subcorticaal (alles wat onder de cortex ligt) Ruggenmerg Hersenstam Limbisch systeem Achterhersenen Medulla en pons Verzorgen vitale functies, zoals: Ademhaling Hartslag Overgeven Niezen Hoesten → Heroïne kan deze functies zodanig verdoven dat je eraan overlijdt. Craniale zenuwen 5 /m 8 Cellichamen van deze craniale zenuwen liggen in de medulla en pons Zenuwbanen kruisen ter hoogte van de medulla en pons Cerebellum De meest opvallende functie is de motorische functie. Fijne afstelling tussen waarneming en beweging Automatische bewegingspatronen Soepel laten verlopen van bewegingen Timing, inschatten duur Middenhersenen Celkernen liggen hier. Bijvoorbeeld dopamine projecties. Groepje cellichamen maken dopamine aan en die wordt afgegeven. Voorhersenen Subcorticaal Limbische systeem: emotie- en motivatiesysteem Basale ganglia: motoriek Limbische systeem - Intermediair: je denkt na over iets en je lichaam heeft daar een reactie op (je ziet eten en je lichaam maakt insuline aan) - Functies zoals: ▪ Moeder-kindbinding ▪ Hongergevoel en motivatie om te eten - Thalamus ▪ Doorgeefstation van sensorische informatie: van zintuig naar cortex. ▪ Rol in aandacht: cortex stuurt informatie terug naar de thalamus. ▪ Modulatie van zintuiglijke informatie - Hypothalamus ▪ Motivatiecentrum: regulatie eten, drinken, temperatuur, seksueel gedrag en alertheid. ▪ Stuurt hormoonhuishouding aan via de hypofyse. - Hypofyse (half neuronaal, half klier) (pituitary gland) ▪ Signalen van de hypothalamus zetten aan tot hormoonproductie. ▪ Je ziet dat iemand kookt en je lichaam bereidt zich voor op dat je zo gaat eten.  - Amygdala ▪ Emoties, bijvoorbeeld angst. ▪ Prikkelt hypothalamus: bijvoorbeeld de verhoging van de bloeddruk. - Cingulate gyrus ▪ Emotionele reactie op prikkels, agressie en pijnperceptie. - Hippocampus ▪ Geheugen, nodig om nieuwe dingen te onthouden. - Olfactory bulb ▪ Reukorgaan Hormonen (hoort bij hypothalamus stukje) Lijken op neurotransmitters of zijn allebei Globale langzame effecten Hypothalamus reguleert Hypofyse geeft hormonen aan bloed Top-down hersenen regelen hypofyse > hypofyse > lichaam Basale ganglia Heeft een motorische functie en heeft ook te maken met het leren van motorische vaardigheden zoals bijvoorbeeld tekenen. Bewegingen initiëren Plannen van sequentiële bewegingen Leren van motorische vaardigheden Corticaal (= cortex) Ander woord voor cortex is hersenschors. Occipitale kwab: visuele systeem Temporale kwab: auditieve verwerking ▪ Begrijpen van gesproken taal (vaak de linker kwab) ▪ Muziekperceptie ▪ Taalfuncties zitten meer aan de linkerkant ▪ Emotioneel en motivationeel gedrag ▪ Hoger visueel = complexer visueel Pariëtale kwab Hier ligt de somatosensoriek - Tastwaarneming (aanraken, waarnemen dat je ergens tegenaan staat) - Druk waarneming - Positie van het lichaam in ruimte ▪ Spierreceptoren ▪ Gewrichtsreceptoren En de cognitieve functie - Ruimtelijk inzicht. Frontale kwab (= output) - Motorische gebieden - Taalproductie in het gebied van Broca (alleen links) - Werkgeheugen - Executieve functies ▪ Beslissingen nemen ▪ Impulscontrole ▪ Emotie in context ▪ Sociale beslissingen Phineas Gage: kreeg een metalen staaf door zijn oog en door de hersenen. Frontale cortex werd beschadigd. Hierdoor vond er een verandering plaats in zijn persoonlijkheid. Had geen impulscontrole meer etc. Hersenfunctie is verstoord geraakt en na 11 jaar overleed hij aan een epileptische aanval. Samenvatting Ons zenuwstelsel bestaat uit het centrale zenuwstelsel (hersenen + ruggenmerg) en het perifere zenuwstelsel (autonoom + sympathisch). Elk segment van het ruggenmerg heeft zowel aan de linker- als aan de rechterkant een sensorische zenuw en een motorische zenuw. Wervelbanen brengen informatie naar de hersenen. Het sympathische zenuwstelsel activeert de interne organen van het lichaam voor krachtige activiteiten. Het parasympatische systeem bevordert de spijsvertering en andere niet-noodzakelijke processen. Het centrale zenuwstelsel bestaat uit het ruggenmerg, de achterhersenen, de middenhersenen en de voorhersenen. De achterhersenen bestaan uit de medulla, pons en het cerebellum. De medulla en pons regelen de ademhaling, hartslag en andere vitale functies via de hersenzenuwen. Het cerebellum draagt bij aan beweging, het timen van korte intervallen en bepaalde vormen van leren en conditioneren. De subcorticale gebieden van de voorhersenen omvatten de thalamus, hypothalamus, hypofyse, basale ganglia en hippocampus. De cerebrale cortex ontvangt zijn sensorische informatie van de thalamus, behalve reukzin. Hoewel de hersengrootte varieert tussen zoogdiersoorten, is de algehele organisatie vergelijkbaar. De cerebrale cortex heeft zes lagen neuronen. Een bepaalde laag kan afwezig zijn in bepaalde delen van de cortex. De laag die verantwoordelijk is voor sensorische input ontbreekt bijvoorbeeld in de motorcortex. De occipitale kwab van de cortex is primair verantwoordelijk voor het zicht. Schade aan een deel van de kwab leidt tot blindheid in een deel van het gezichtsveld. De pariëtale kwab verwerkt lichaamssensaties. De temporale kwab draagt bij aan het gehoor, complexe aspecten van het gezichtsvermogen en de verwerking van emotionele informatie. De frontale kwab omvat de precentrale gyrus, die fijne bewegingen regelt. Het omvat ook de prefrontale cortex. - De prefrontale cortex is belangrijk voor planning, bepaalde aspecten van emoties en besluitvorming. Het bindingprobleem is de vraag hoe we activiteiten in verschillende hersengebieden, zoals beelden en geluiden, met elkaar verbinden. Binding vereist dat twee aspecten van een stimulus (zoals zicht en geluid) tegelijkertijd op dezelfde plaats plaatsvinden. HOORCOLLEGE 5: ZINTUIGEN EN MOTORIEK Zintuigen Detectie en perceptie Van de buitenwereld naar de cortex Van actiepotentialen naar betekenis Ordelijke verwerking - Van detail naar globaal - Receptieve velden - Topografie Motoriek Ordelijke verwerking Van globaal naar detail Topografie Pyramidaal versus extrapyramidaal Zintuigen Zien Horen Ruiken Tast Smaak Evenwicht Tijdswaarneming Proprioreceptoren - Zitten in spieren en pezen - Meten de gewrichtsbeweging - Gewrichtsversnelling Lichamelijke sensaties Honger Dorst Angst Vermoeidheid Sensorische processen → detectie Prikkels die de hersenen binnenkomen en nog geen betekenis hebben Ruwe data = Bottom-up/data-driven Perceptieve processen → interpretatie Alles wat gedetecteerd wordt, meteen betekenis proberen te geven. Je hersenen zijn continu de wereld aan het interpreteren. Dit gaat automatisch. Concepten, geheugen, aandacht Belangrijk: detectie van invariantie (dingen die gelijk zijn) = Top-down/concept-driven Van de buitenwereld naar de cortex Wat we in onze omgeving hebben, zijn natuurlijke prikkels. Transductie van luchtdruk, lichtenergie, mechanische druk (tast), chemische stoffen → detectie Omzetten van een natuurkundige prikkel in een elektrofysiologisch signaal (actiepotentiaal) in de receptoren van: - Retina - Slakkenhuis - Tastreceptoren - Geurreceptoren - Smaakpapillen Auditieve systeem: wanneer geluidsgolven het oor binnendringen, veroorzaken ze het trommelvlies (eardrum) om te trillen. Het trillende trommelvlies veroorzaakt vervolgens trillingen in de drie kleine botten die gehoorbeentjes (ossicles) worden genoemd: één daarvan, de stijgbeugel, maakt contact met een dun membraan op het slakkenhuis (cochlea), een spiraalvormige structuur in het binnenoor die met vloeistof gevulde kanalen bevat. Trillingen van de stijgbeugel veroorzaken golven in de vloeistof in het slakkenhuis. Dan vindt er transductie plaats. De natuurkundige prikkel wordt omgezet in een actiepotentiaal. Dit gebeurt als volgt: Als er een golfje door de vloeistof heengaat, buigen de haarcellen. Dan gaan er positieve ionen stromen, krijg je depolarisatie en wordt op gegeven moment een neurotransmitter vrijgegeven. Dan wordt de andere cel ook gedepolariseerd en gaat er een actiepotentiaal lopen. → Dan gaat er een signaaltje naar je hersenen dat er geluid is gesignaleerd. Transductie in het slakkenhuis Simpeler gezegd: verdikkingen/verdunningen van de lucht komen aan bij je oor, gaan je gehoorgang in, komt bij je trommelvlies, die gaat bewegen. Het signaal wordt versterkt door botjes en dan wordt het doorgegeven naar je slakkenhuis. Hierin zit vloeistof en deze gaat bewegen. Via het slakkenhuis naar de hersenstam wordt informatie doorgestuurd. Er zijn drie tussenstops. Als er zo’n tussenstop is, wil dat zeggen dat er synapsen zijn. De informatie kan hierdoor bewerkt worden. Vervolgens komt de informatie in de thalamus terecht. Dit is een soort schakelstation waar aandacht ook invloed op heeft. Als je je aandacht ergens op richt kan je een zachter geluid horen terwijl je dit niet hoort als je hier geen aandacht op richt. Hier speelt de thalamus dus een rol in. Vanaf de thalamus is een synaps en dan gaat er een axon die een signaal afgeeft in de auditieve cortex. → Op deze manier gaat de informatie van buiten naar de cortex. Dus: (1) Transductie in het slakkenhuis (2) Hersenstam (3) Thalamus (4) Cortex Hoe lokaliseren we geluid? De hersenen maken gebruik van twee primaire mechanismen. 1. Eerst bereikt het geluid dat van je links komt je linkeroor voordat het uw rechteroor bereikt. Dit verschil in timing bij de twee oren (interauraal timingverschil) is minder dan 1 milliseconde, maar de hersenen zijn gevoelig voor dit verschil. 2. Ten tweede zal het geluid dat van links komt intenser (luider) zijn in het linkeroor dan in het rechteroor (interauraal intensiteitsverschil). De hersenen maken gebruik van deze verschillen om auditieve gebeurtenissen te lokaliseren. Visuele systeem Hetzelfde voorbeeld uit het visuele systeem. Transductie vanuit de retina. Naar de hersenstam, thalamus en visuele cortex. Let op: het is niet zo dat wat uit het linkeroog komt in de rechter hemisfeer verwerkt wordt en andersom. Bij mensen is elke hemisfeer verbonden met de helft van elk oog. Licht uit de rechterhelft van het gezichtsveld valt op de linkerhelft van elk netvlies, dat aansluit op de linkerhersenhelft, die daarom het rechter gezichtsveld ziet. Rechter visueel veld > linkerhelft van beide netvliezen > linker hersenhelft Linker visueel veld > rechterhelft van beide netvliezen > rechter hersenhelft Van actiepotentiaal naar betekenis Hoe weten de hersenen wat een actiepotentiaal betekent? Drie principes: (1) Elk neuron heeft een label = gelabelde lijn principe - AP in optische zenuw: je ziet licht - AP in auditieve zenuw: je hoort geluid - AP in neuron voor een hoge toon: je hoort een hoge toon - AP in een smaalpapil voor zoet: je proeft zoet (2) Frequentie codering - Zacht geluid: weinig AP’s - Hard geluid: veel AP’s snel na elkaar (3) Populatie codering - Als er een zacht geluid is reageren een paar neuronen - Als er een hard geluid is reageren de neuronen die hiernaast liggen ook - Zacht geluid: paar neuronen vuren een AP - Hard geluid: aangrenzende neuronen ook Bij tast werkt dat ook zo: Lichte aanraking: paar neuronen vormen een AO Harde aanraking: aangrenzende neuronen ook De linker neuron is gevoelig voor lage tonen en de rechter neuron is gevoelig voor hoge tonen Elk verticaal streepje is één actiepotentiaal die door de axon loopt. Laag 1: een lage toon wordt afgespeeld, zacht. Je ziet dat er de linker vier actiepotentialen geeft, want die is gevoelig voor lage tonen. De rechter doet niks, want deze is alleen gevoelig voor hoge tonen. Laag 2: als de lage toon harder wordt, dan zie je dat er meer actiepotentialen worden gevuurd. Zo weten de hersenen dat de neuron die lage tronen waarneemt een hardere lage toon hoort dan net (frequentie codering). Als de zachte toon hard genoeg wordt, gaat de rechter neuron ook een beetje meedoen. Die ligt naast de linker neuron en wordt dan ook een beetje geprikkeld (populatie codering). Laag 3: hoge toon die zacht is, reageert alleen de rechter neuron op. Laag 4: hoge toon die hard is, reageert ook de linker neuron op. Dit is een voorbeeld uit het auditieve systeem, maar dit principe vinden we bij alle zintuigen. Van detail naar globaal Visueel Primaire visuele gebied: v1 (achter in je hoofd, hier komt het actiepotentiaal aan uit de thalamus) Secundair: v2 Hoger: v3, v4 Hoger: v5 beweging Hoger: objectherkenning Hoger: gezichtsherkenning → hoe hoger, hoe meer over de interpretatie en perceptie waar wij ons bewust van zijn. Primair: v1 Hele gedetailleerde informatieverwerking in v1: hier zijn neuronen die specifiek gevoelig zijn voor horizontale of verticale lijnen. Hij reageert het sterkst op figuur 4 (plaatje rechts). Hoger: v4 (kleur) Houdt zich bezig met de invariantiedetectie. Je neemt een constante weer. Kubus: alle rode vlakken zijn dezelfde kleur rood en hetzelfde met groen. Zo neem je het waar. Maar in de echte wereld heeft schaduw invloed op de kleur. Lijkt donkerder in de schaduw. V4 zorgt ervoor dat je elk rood vakje als dezelfde kleur rood ziet. Belangrijk: als je een konijn in het wild ziet en deze zit half in de schaduw dan wil je deze helemaal als dezelfde kleur zien. Hoger: v5 (beweging) Bewegingsblind: het beeld verspringt de hele tijd. Auto’s bewegen niet, maar verspringen. Bij een beschadiging van v5. Hoger: objectherkenning Wanneer dit beschadigd is, zie je wel kenmerken van objecten, maar je ziet ze niet als geheel. Letters en muzieknoten zijn ook objecten, dus deze zie je ook niet. Geldt niet voor het herkennen van gezichten, dat regelt een ander gebied. Hoger: gezichtsherkenning Bij beschadiging aan dit gebied herken je gezichten niet meer. Je kunt wel dingen zoals oogkleur, haarkleur, gezichtsstructuur te onderscheiden, maar de kleinere dingen die gezichten verschillend maken van elkaar herken je niet. Daardoor herken je gezichten niet. Het gaat van detail naar globaal. Beginnen met het waarnemen van lijnen, dan hoeken tussen lijnen, kleur, vormen en uiteindelijk complete objecten of gezichten. Van simpele kenmerken naar dagelijks objecten. De verwerking verplaatst zich vanaf v1 omhoog. Het visuele systeem wordt ook wel onderverdeeld in twee routes: Wat (object- en gezichtsherkenning, wat nemen we waar?) Waar (bewegingwaarneming, waar gebeurt iets?) → Het auditieve systeem kent dit ook. Auditief Ook in het auditieve systeem gaat de verwerking van detail naar globaal: Primair A1 - Toonhoogte - Luidheid - Patronen Secundair A2 Hoger: Wernicke: spraakperceptie Hoe combineren de hersenen verschillende zintuiglijke input? Auditieve en visuele informatie wordt gecombineerd. Hoe dat precies werkt is niet helemaal duidelijk, maar de timing is belangrijk. Als het geluid en beeld tegelijk komen, hebben de hersenen de neiging om dat te combineren in één waarneming. Receptieve velden Het gebied in je omgeving (in dit geval je huid) waar de neuron op reageert. Receptor heeft dendrieten en de neuron reageert als er iets gebeurt bij de dendrieten. De grootte van het receptieve veld is afhankelijk van de hoeveelheid dendrieten. Hoe hoger je gaat in de verwerking, hoe groter het receptieve veld. Elke receptor heeft een eigen receptief veld. In het plaatje liggen de receptoren naast elkaar. De groene neuron krijgt informatie van alle drie. Het receptieve veld van de groene neuron is dus dat hele stuk. Hierdoor zie je bij v1 in het visuele gebied alleen horizontale of verticale lijnen. Hoe hoger je komt, hoe meer je ziet. Topografie Visuele systeem Vorm van ordelijke verwerking: retinotopische verwerking (= dingen liggen heel logisch naast elkaar). Wat we linksboven zien wordt rechtsonder in de visuele gebieden verwerkt. Rood ligt naast blauw. In de hersenen blijft rood ook naast blauw etc. Links → rechts & rechts → links Boven → onder & onder → boven Wat naast elkaar ligt, blijft naast elkaar! Auditieve systeem In het auditieve systeem noemen wij het tonotopische verwerking. Voorbeeld: toonhoogte. De cellen die je als eerste tegenkomt reageren op hoge tonen en hoe verder je in het slakkenhuis komt, hoe lager de tonen worden waar de neuronen op reageren. In de hersenstam zie je dat dit ook weer ordelijk wordt doorgegeven. De ordelijke verwerking blijft ook nog in de cortex. Tastsysteem Tastsysteem: corticale homunculus. Hoe groter het mannetje: hoe meer cortex er gereserveerd is voor de informatieverwerking. De handen van het mannetje zijn bijvoorbeeld groot. Dit betekent dat er veel ruimte is gereserveerd voor de tastinformatieverwerking van de handen. Ook relatief veel voor het gezicht, de mond en de lippen. Dit komt omdat dit belangrijk is voor onze spraak, dus wij moeten goed voelen wat wij daar doen. Het gaat vooral om onderscheid maken. Doordat je veel tastreceptoren in je hand hebt zitten, kan je goed dingen onderscheiden. Als je op een plek op je vinger een prik krijgt, weet je precies waar dit is op je vinger. Op je rug kan je het verschil niet zo goed voelen, omdat er veel minder receptoren liggen. Het is ook een stuk minder belangrijk. In je vingers is het belangrijker voor het oppakken van spullen etc. Principes van verwerking nog een keer op een rijtje Verwerking in de sensorische systemen (1) Van detail naar globaal - Lijnen > lijnoriëntaties > lijnpatronen = objectperceptie - Toonhoogte > combinaties tonen > patronen = muziekperceptie - Het receptieve veld wordt groter (2) Topografie: ordelijke verwerking van informatie - Retinotopie: ‘kaart’ van het visuele veld in de cortex. - Tonotopie: hoog ligt naast middelhoog, middelhoog ligt naast laag. - ‘Homunculus’: teen ligt naast voet, voet naast been etc. Motoriek Drie soorten spieren 1. Glad spierweefsel: controle over het spijsverteringsstelsel en andere organen. 2. Skeletspierweefsel: controle over bewegingen van het lichaam. 3. Hartspierweefsel: controle over het hart. Neuromusculaire junctie = synaps tussen een motorische neuron en spierweefsel. Plaats waar motorische neuronen contact maken met het spierweefsel. In skeletspieren geeft elk axon acetylcholine af bij de neuromusculaire junctie en acetylcholine stimuleert de spier altijd om samen te trekken. Een tekort aan acetylcholine of zijn receptoren belemmert de beweging. Elke spier maakt maar één beweging: samentrekken. De spier relaxt wanneer het geen opdracht meer krijgt om samen te trekken. Twee spiertypen 1. Snelle spiervezels: trekken snel samen, worden snel moe. - Bijvoorbeeld wanneer je een heuvel op rent. - Zijn anaeroob: hebben zuurstof nodig voor herstel. 2. Langzame spiervezels: trekken langzaam/minder krachtig samen, worden niet snel moe. - Bijvoorbeeld spieren die je gebruikt om te praten. Je kan lang praten, zonder dat je lippen moe worden. - Zijn aeroob: gebruiken zuurstof tijdens de beweging. Proprioceptor: receptor die de positie of beweging van een deel van het lichaam detecteert. - Spierspoel: wanneer een spier en zijn spoel worden uitgerekt, stuurt de spoel een bericht dat resulteert in een spiercontractie die de rek tegenwerkt. - Golgi-peesorganen: reageren op toename van de spierspanning. Ze fungeren als rem tegen een te krachtige contractie. een krachtige spiercontractie remt verdere contractie door de Golgi-peesorganen te activeren. Van globaal naar detail Je krijgt gedetailleerde informatie via je zintuigen binnen, dit wordt verwerkt en geheugen, emoties etc. worden geactiveerd. Vervolgens maak je een globaal plan over hoe je gaat reageren op je omgeving. Bijvoorbeeld besluiten om naar de winkel te gaan (= globaal). Hierna pak je je tas, dit is al iets specifieker en het aansturen van je spieren is tot slot heel specifiek. Het gaat dus van globaal (je hebt een intentie) naar heel specifiek je spieren aansturen. De frontale kwab is de output-kwab. Stap 1: Prefrontale cortex Het meest globaal Overwegingen van de uitkomsten Kiest vervolgens om iets te gaan doen Stap 2: Supplementaire motorcortex Plannen en inhibitie (bij een fout) Bijvoorbeeld op de fiets naar de winkel en je gaat rechtsaf, maar je moet eigenlijk linksaf. Stap 3: Premotorcortex Locatie van het lichaam en de doellocatie → richting van de beweging Hoe krijg ik het lichaam naar de locatie waar het lichaam naartoe moet? Houdt zich al meer bezig met de uitvoering van het motorische plan Stap 4: Somatosensorische cortex Er moet samengewerkt worden met de input, de tastinformatie, die receptoren die je in je gewrichten en spieren hebt zitten zodat je hersenen weten waar je lichaam in de ruimte is. Tussen de somatosensorische cortex en de motorcortex lopen axoonbanen met heel veel myeline. Dit is zodat de prikkels snel overgebracht kunnen worden. Stap 5: Primaire motorcortex (M1) Aansturen van motorneuronen in patronen Motorneuronen kunnen opdracht geven om spiergroepen in bepaalde patronen aan te sturen Door al deze stappen is er output van het CZS naar het ruggenmerg voor het besturen van het lichaam en naar de hersenstam voor het besturen van het hoofd- halsgebied (craniale zenuwen). De posterieure pariëtale cortex bewaakt de positie van het lichaam ten opzichte van de wereld. Mensen met schade hieraan hebben moeite met het vinden van objecten in de ruimte. Tijdens het lopen, lopen ze regelmatig tegen dingen aan. Spiegelneuronen zijn zowel actief tijdens de voorbereiding op een beweging als tijdens het kijken naar iemand anders die dezelfde of soortgelijke beweging uitvoert. Het is niet duidelijk of spiegelneuronen imitatie en sociaal gedrag veroorzaken of daaruit voortvloeien. Spraakproductie is ook motorisch Gebied van Broca Maakt een grammaticaal plan van de spraakproductie. Voordat jij de zin gaat uitspreken, ligt er een plan klaar, want de woorden die je aan het begin van de zin kiest, zijn afgestemd op de woorden aan het eind van je zin. Anders is het niet logisch Voorbereiding op het spreken Hierna gaat het naar de premotorcortex en de motorcortex en die sturen de spieren in je mond en keel aan via de craniale zenuwen om daadwerkelijk te praten. Motorcortex Lokt bewegingen uit. De motorcortex stuurt geen signalen rechtstreeks naar de spieren. De axonen strekken zich uit tot de hersenstam en het ruggenmerg, die de impulsen genereren die de spieren aansturen. De motorische cortex bepaalt de uitkomst en laat het aan het ruggenmerg en andere gebieden over om de juiste combinatie van spieren te vinden. De ordelijke verwerking is gespiegeld met de sensorische verwerking. Je hebt bijvoorbeeld veel motorneuronen om de handen te besturen, omdat je veel bewegingsopties hebt. De motorcortex produceert een ‘readiness potential’ voor elke vrijwillige beweging. Het belangrijkste punt is dat de hersenactiviteit die verantwoordelijk is voor de beweging begint vóór de bewuste beslissing van de persoon. Verwerking in het motorisch systeem (1) Van globaal naar detail: van plan (ik wil iets pakken) tot het aansturen van individuele spieren (in handen). (2) Ordelijke verwerking: ‘kaart’ van het lichaam. Pyramidaal motorsysteem (cortico-spinale banen) De informatiestroom van de motorcortex naar het ruggenmerg. Extrapyramidaal motorsysteem De informatiestroom van het cerebellum/basale ganglia Twee belangrijke verschillen Pyramidaal = bewust & stuurt spieren aan Extrapyramidaal = onbewust, kan wel synapsen beïnvloeden waar de motorcortex ook op uitkomt. Kan dus wel de intensiteit beïnvloeden. Stuurt geen spieren aan. Basale ganglia Spontane, zelf geïnitieerde bewegingen Aanzetten geautomatiseerde sequentie = initiëren Intensiteit van de beweging Aanpassen van bewegingen Essentieel voor het leren van nieuwe gewoonten: autorijden. Eerst moet je er veel over nadenken, later kan je veel dingen tegelijk en denk je er niet meer over na. → Als je bewust de beslissing maakt om te lopen, krijgen de basale ganglia een seintje van het bewuste systeem en deze doet dan iets om de beweging aan te zetten. Het aanzetten tot het beginnen van het bewegen heb je ook de basale ganglia voor nodig. Cerebellum Controle van gedrag door feedback Coördinatie met evenwicht Motorisch leren met feedback Ritmisch bewegen Bal gooien Tijd waarnemen Accurate timing Als je alcohol drinkt heeft dit het snelst effect op het cerebellum. Extrapyramidaal motorsysteem SV Onbewust Via thalamus en hersenstam Stuurt zelf geen spieren aan Moduleert groepen spieren Zorgt voor houding, spiertonus, finetuning, doelgerichtheid en evenwicht. Motorisch leren (autorijden, fietsen, zwemmen, schrijven, tekenen) Samenvatting Alle zenuw-spierverbindingen zijn afhankelijk van acetylcholine als hun neurotransmitter. Skeletspieren variëren van langzame spieren die niet snel vermoeid raken tot snelle spieren die snel vermoeid raken. We gebruiken meestal de langzame spieren. De motorcortex is de belangrijkste bron van herseninput naar het ruggenmerg. Het ruggenmerg stuurt feitelijk de spieren aan. De motorcortex produceert patronen die het beoogde resultaat vertegenwoordigen, niet alleen de spiersamentrekkingen. Het vermogen om passend gedrag te remmen ontwikkelt zich geleidelijk bij kinderen en adolescenten, afhankelijk van de rijping van de prefrontale cortex en de basale ganglia. Het cerebellum is van cruciaal belang voor bewegingen die nauwkeurig richten en timing vereisen. De basale ganglia zijn een groep grote subcorticale structuren die belangrijk zijn voor zelf geïnitieerd gedrag. De basale ganglia verwerken informatie over waarschijnlijke beloningen en reguleren daardoor de kracht van reacties. HOORCOLLEGE 6: Emoties De zes basisemoties 1. Vreugde 2. Verdriet 3. Angst 4. Woede 5. Verbazing 6. Afschuw Kenmerken van emoties Subjectieve ervaring - Dit kan positief of negatief zijn - Tijdelijke ervaring: ze gaan ook weer weg - Trekt je aandacht: goed gevoel bewerkstelligen en pijn vermijden Gaan gepaard met lichamelijke gebeurtenissen: hartslag, transpiratie en hormonen veranderen (bijvoorbeeld cortisol komt vrij) Vertaalt zich in gedrag: angstig gezicht, boos gezicht of lachen. Motiverend: goed gevoel bewerkstelligen, pijn verminderen Emoties prikkelen de twee takken van het autonome zenuwstelsel: het sympathische en het parasympathische. James-Lange theorie: de autonome opwinding en skeletachtige acties komen op de eerste plaats. Wat je als emotie ervaart, is het label dat je aan je reactie geeft: omdat je wegrent, voel je je bang. Dus: enge situatie > je rent weg > je voelt angst. Niet: enge situatie > je voelt angst > je rent weg. Dit heeft hij uitgebreid. Een emotie omvat cognities, acties en gevoelens. Het cognitieve aspect komt eerst. Je beoordeelt iets snel als goed, slecht, beangstigend etc. Je beoordeling van de situatie leidt tot een passende reactie, zoals weglopen. James bedoelt dat opwinding en acties leiden tot het gevoelsaspect van een emotie. Dus: enge situatie > je denkt “dit is eng” > je rent weg > je voelt angst. Sommige mensen hebben een zeldzame conditie genaamd puur autonoom falen. Bij deze mensen komt de output van het autonome zenuwstelsel niet aan bij het lichaam. Hartslag en andere organische activiteiten gaan door, maar het autonome zenuwstelsel reguleert dit niet. Iemand met deze conditie reageert niet op stressvolle ervaringen met bijvoorbeeld een verhoogde hartslag. Volgens de James-Lange theorie zouden deze mensen geen emoties ervaren. Dit doen zij echter wel. Zij voelen hun emoties wel minder sterk dan eerst. Vermoedelijk verwijzen zij eigenlijk naar het cognitieve aspect van de emotie. Hun verminderde emotionele gevoel is in lijn met de James-Lange theorie. Volgens de theorie resulteren emotionele gevoelens van de acties van het lichaam. Toch is het niet zo dat je altijd een emotie voelt wanneer je hartslag omhoog gaat. Dit kan ook door hardlopen komen bijvoorbeeld. Als je echter een plotselinge, intense opwinding van het sympathische zenuwstelsel ervaart zonder de reden te kennen, kan je dit als een emotie ervaren. Dit is het geval bij een paniekaanval. Fysiologische reacties zijn zelden voldoende om emotionele gevoelens op te wekken; ze versterken de gevoelens. Als we het over het emotiesysteem hebben, hebben we het vaak over het limbische systeem. Dit is een verzameling van structuren die betrokken zijn bij het verwerken van emoties Dit zijn structuren die we vooral subcorticaal vinden: het ligt onder de cortex. Hier ook een beetje intermediair: bij de hersenstam zijn de lage functies, het limbische systeem zit er tussenin en de hoge functies vinden we in de cortex. Die structuren moeten allemaal met elkaar samenwerken. Er is input naar het emotiesysteem, verwerking en output. Daarom is dit systeem intermediair: er is in- en output van en naar lagere gebieden en er is in- en output van en naar hogere gebieden. Waar krijgt het emotiesysteem de input vandaan? Vanuit het lichaam. Dit noemen wij ook wel interoceptieve prikkels (hartslag, verzadiging, koud hebben) Vanuit de omgeving: exteroceptieve prikkels (iets zien, horen, voelen, etc.) Cognitie: top-down informatie, vanuit je denkvermogen gaat ook informatie naar je emotiesysteem. - Je hebt kennis, je hebt een situatie al eerder meegemaakt en dat beïnvloedt hoe jij een emotie waarneemt. Output: emotie heeft effect op: Het lichaam: autonoom, bijvoorbeeld de hormoonspiegel die omhoog gaat. Je gedrag: somatisch: je trekt een angstig gezicht of je loopt weg. Cognitie: het beïnvloedt bijvoorbeeld je geheugen. SNS = somatic nervous system Communicatie met de buitenwereld Waarneming of spierbeweging ANS = autonome nervous system Controleert het lichaam Spijsvertering of kippenvel Omdat het in- en output geeft naar lagere functies, zoals naar het lichaam, en hartslag en omdat het in- en output geeft naar hogere functies zoals cognitie, is het intermediair. Angst en amygdala Er is veel onderzoek gedaan naar de amygdala en angst. De amygdala verwerkt niet alleen maar angst! Mensen met schade aan de amygdala hebben abnormaal veel vertrouwen in mensen op foto’s die door mensen zonder schade aan de amygdala als onbetrouwbaar werden beoordeeld. Waar krijgt de amygdala zijn input van? (input = axoonbanen) Prefrontale cortex: de informatieverwerking in de prefrontale cortex kan de verwerking van de amygdala beïnvloeden. Krijgt ook informatie uit het visuele en het auditieve systeem: er gaan verbindingsbanen naar de amygdala. Hippocampus: er gaat informatie van je geheugengebied naar de amygdala. Reukzenuw: geuren beïnvloeden ook je emoties. Hersenstam: interoceptieve informatie. Om informatie uit je lichaam op te pikken. De amygdala heeft twee manieren om visuele informatie aangeleverd te krijgen: (1) De snelle route Direct, snel en grof Je ziet iets, er gaan informatie naar de thalamus via de hersenstam. Er gaan axoonbanen van de thalamus direct naar de amygdala. Voordeel: er zijn weinig synapsen, dus de informatie gaat snel. Nadeel: heel onnauwkeurig, niet hele gedetailleerde visuele informatie. “Je schrikt omdat je denkt dat je een slang in het bos ziet” (2) De langzame route Je ziet iets, er gaat informatie naar de thalamus via de hersenstam. Van de thalamus naar de visuele cortex. Deze is gespecialiseerd in visuele informatieverwerking. Er komt dus een nauwkeurig beeld van de omgeving Informatie gaat hierna ook naar de amygdala Komt wat later aan, want de route is wat langer “Je wordt je ervan bewust dat je niet schrok door een slang, maar dat het een stok was” Je kan beter te vaak schrikken van iets wat niet erg blijkt te zijn, in plaats van alles analyseren en te laat zijn met reageren. Output van de amygdala Prefrontale cortex: emoties die opgeroepen zijn in de amygdala beïnvloeden je informatieverwerking. Hippocampus: als je een emotie ervaart en er komt een stresshormoon vrij in je lichaam, dan wordt je geheugen beter. - Jaren later weet je vaak nog waar je was en wat je deed toen je een erg telefoontje kreeg. Hypothalamus: die stuurt met tussenstappen de hormoonhuishouding van je lichaam aan. - Als we deze direct zouden stimuleren, dan krijg je boosheid en/of angst. Hersenstam: hartslag en ademhaling etc. Iemand met een beschadiging aan de amygdala ervaart weinig tot geen emoties. Je kunt ook geen angst meer aanleren door het koppelen van stimuli. Aangeleerde angst is dus echt een functie van de amygdala. Andere structuren van het limbische systeem: Insula: walging/afschuw. Een gebied waar als je bedorven eten proeft of alleen al ruikt, dan ervaar je walging. Dan is de insula actief. Als je emotionele afschuw of walging ervaart (wat abstracter) is dit gebied ook actief. Bijvoorbeeld wanneer je iets ergs hoort op het nieuws. Cingulate gyrus: actief wanneer wij ons bewust worden van pijn. Cortex (hogere cognitieve functies) De amygdala heeft verbindingen met de visuele cortex. Daardoor ervaren wij emotionele waarde aan wat wij zien. Als de amygdala intact is, maar de verbindingsbanen tussen de cortex en de amygdala niet, dan kan de persoon gewoon zien, maar komen hier geen emoties bij kijken. Emoties kunnen ervoor zorgen dat sensorische gebieden meer geactiveerd zijn, waardoor ze sneller kunnen reageren. - Als je een emotie ervaart, kunnen je sensorische gebieden licht geprikkeld worden. - Emoties verhogen sensorische werking in de visuele cortex. Emoties kunnen er ook voor zorgen dat motorische gebieden meer geactiveerd zijn. - Je beweegt hierdoor niks, maar je staat wel paraat. - Vooral rechts De cortex doet wel een klein beetje qua emotiewaarneming: Rechterhemisfeer - Waarnemen van intonatie - Gezichtsexpressie - Perceptie van emoties van gezichten Prefrontale cortex: - Herinneren van emotionele gebeurtenissen - Anticiperen welk gevoel het gevolg is van een keuze - Geheugen en verbeelden van emotie - Cognitieve controle over en interpretatie van emoties - Morele aspecten van emotie Samenvatting van het emotiesysteem Intermediair tussen lage onbewuste en hoge bewuste functies Amygdala: kent een snelle en langzame route Amygdala: belangrijk voor aangeleerde angst en het emotioneel labelen van waarneming (verbindingsbanen nodig) Cortex: in context plaatsen, emoties lezen, verwerking wordt beïnvloedt door emoties Geheugen Soorten geheugen Kortetermijngeheugen: niet veel informatie in kwijt, wat je erin kwijt kan blijft kort. Je hebt herhaling nodig om het te kunnen onthouden. Als je iets bent vergeten, is het kwijt. Langetermijngeheugen: hier kan veel in en dit blijft ook lang erin. Als je iets bent vergeten, kan een hint helpen. Kort kan overgaan in lang. Werkgeheugen (= het bewerken van informatie) Werd bedacht om het concept van het kortetermijngeheugen te vervangen. Verwijst naar de manier waarop wij informatie opslaan terwijl wij ermee bezig zijn. Actief en betrokken bij de informatieverwerking Dit doe je bewust Nieuwe en oude informatie combineren Redeneren Bewerken Expliciet/declaratief geheugen: (korte- en) lange termijn geheugen. Semantisch: feitenkennis (hoofdstad van Peru) Episodisch: gaat over je persoonlijke leven (eerste keer zonder ouders op vakantie, waarheen?) Impliciet geheugen: geheugen waar wij ons niet bewust van zijn. Gaat vooral over vaardigheden. Je wordt bijvoorbeeld beter in tekenen door veel te oefenen. Je kunt niet beschrijven wat je hebt geleerd. Tijdens het leren ben je er wel bewust mee bezig. Procedureel geheugen: de ontwikkeling van motorische vaardigheden en gewoonten. Encoding > consolidatie > storage > retrieval Als je iets leert, veranderen synapsen en synapsverbindingen. Dat proces van die veranderingen: eerst moet je informatie opnemen (encoderen): er komt iets binnen en daar reageren bepaalde neuronen op. Verbindingen in je hersenen veranderen en de informatie wordt opgeslagen (consolidatie). Dit is de transitie van het korte termijn naar het lange termijn geheugen. Dit kan door informatie vaak te herhalen. Vervolgens ligt het opgeslagen en ben je je er niet van bewust dat je die informatie hebt (storage). Zodra iemand Frans tegen jou praat haal je de informatie ineens op van de woordjes die je ooit geleerd hebt (retrieval). Twee vormen van geheugenverlies (1) Anterograde geheugenverlies: je kan geen nieuwe informatie opnemen. Encodering gaat niet naar consolidatie over. (2) Retrograde geheugenverlies: vaak door trauma. In heel ernstige gevallen kun je drie jaar voor het ongeluk kwijt zijn. - Dit gaat over het expliciete, bewuste geheugen. - Als het trauma wat milder is, kan je bijvoorbeeld een paar uur kwijt zijn. - Vaak na een tijdje komt er weer wat van de informatie terug. → Bij mensen met geheugenverlies doet het werkgeheugen het wel nog goed, tenzij zij afgeleid worden. → Vaak hebben mensen met geheugenverlies een beter impliciet geheugen dan expliciet geheugen. Infantiele amnesie: de universele ervaring dat oudere kinderen en volwassenen zich heel weinig herinneren van wat er in de eerste paar levensjaren is gebeurd. Jonge kinderen maken wel lange termijn herinneringen aan, maar vergeten deze. Hippocampus Ligt onder de cortex Vormen van herinneringen: consolidatie Voorbeeld van je episodische, semantische, expliciete geheugen Bij een man werd zijn hippocampus verwijderd om epilepsie te stoppen. Dat werkte, maar: Antrograde geheugenverlies Retrogade geheugenverlies (3 jaar ervoor) Hij kon wel leren tekenen, dit hoort bij het procedureel geheugen. Hij kon zich het oefenen van het tekenen niet meer herinneren. Andere patiënt met schade aan de hippocampus: als zij zich voorstelde, had het ziekenhuispersoneel iets scherps in hun hand. Elke keer als zij iemand een hand gaf, prikte dit dus in haar hand. Hierdoor wilde ze op gegeven moment mensen geen hand meer geven. Het aanleren van angst (amygdala) werkte dus nog wel. Ze kon zich niet herinneren waarom zij geen hand wilde geven. Basale ganglia Hier vinden wij het procedurele geheugen. Hier ligt ook je motorisch geheugen (autorijden, zwemmen, tekenen) Cortex De gebieden die een bepaalde functie uitvoeren, daar ligt ook het lange termijn geheugen Sensorische gebieden - In je visuele cortex ligt je geheugen voor letters en woordbeelden. - In de auditieve cortex ligt je geheugen voor klanken. Temporale kwab (‘wat’ gebieden) - Woordgeheugen - Objectgeheugen Prefrontale cortex - Werkgeheugen - Leren over beloning/straf - Bewust ophalen (wat deed je met kerst 3 jaar geleden?) Taal Afasie = een taalstoornis die het gevolg is van niet aangeboren hersenletsel. Broca’s afasie (links frontaal) De taalproductie is aangedaan (gesproken, gebaren, geschreven). Mensen die dit hebben, maken alleen gebruik van werkwoorden en zelfstandig naamwoorden. Het begrip is minder bij complexe grammatica, bijvoorbeeld wanneer de betekenis afhangt van woorden die zij zelf weglaten. “Het meisje waar de jongen achteraan zit, is groot”. Zij begrijpen dat iemand groot is en iemand anders achter iemand aanzit, maar zij begrijpen niet wie wat doet. Spieren zijn niet aangedaan, dat doet de motorcortex. Ze kunnen dus gewoon praten. Wernicke´s afasie Taalbegrip is aangedaan (zowel gesproken taal als lezen). Slecht taalbegrip en kunnen minder goed de namen van objecten onthouden. Ze spreken vloeiend, alleen stoppen soms even om de naam van iets te bedenken. Ze hebben moeite met het vinden van het goede woord. Gebied in de linker temporale kwab is beschadigd. Er is een beetje uitwisseling met het gebied van Broca: er kunnen dus ook wat problemen zijn met de taalproductie. Wernicke-Geswind model In situatie A is de opdracht: “Ik spreek een woord en spreek na wat ik zeg”. De informatie komt binnen via je oor en gaat naar de primaire auditieve gebieden (A1), dan gaat het naar het gebied van Wernicke en daar wordt er een spraaklabel opgeplakt. De klank van het woord ‘boom’ krijgt betekenis. Daarna gaan er axoonbanen naar het gebied van Broca. Dit gebied wordt geactiveerd: jij moet produceren wat er net gezegd is. Er gaan prikkels van Broca’s gebied naar de verschillende motorgebieden, uiteindelijk naar de motorcortex en daarmee wordt je mond in werking gezet waarmee je die spraak kan produceren. In situatie B is de opdracht: “Lees iets en spreek uit wat er staat”. Het visuele systeem wordt geactiveerd. De letters worden eerst geanalyseerd in v1 (horizontaal streepje, verticaal streepje, verbindingen). In het gebied van Wernicke wordt hier een klank aan toegevoegd: je verbindt de letters met een klank en betekenis en dan gaat de informatie naar het gebied van Broca en van Broca naar de motorcortex. Aandacht Een manier om informatie te selecteren voor bewuste verwerking. Ons bewustzijn heeft een beperkte capaciteit, dus wij kunnen niet alle informatie om ons heen verwerken. Aandacht heeft een beperkte capaciteit Het kan een voorbereiding zijn om een prikkel sneller te verwerken: je visuele systeem en motorische systeem worden alvast een beetje geactiveerd. Je kunt bewust je aandacht richten: je aandacht richten op het HC - Top-down: een hogere functie zorgt ervoor dat jij je aandacht daarop richt. - Voluntary attention Je aandacht kan ook ergens door getrokken worden: een harde knal - Bottom-up - Involuntary attention - We zijn extreem gevoelig voor alles wat beweegt om daarop onze aandacht te richten. Auditieve aandacht: je kan kiezen wat je uitfiltert. Je kan kiezen welk gesprek je hoort. Visuele aandacht kan je richten: - Overt (zintuiglijk): je richt je ogen op de persoon met wie je praat. - Covert (mentaal): je richt je ogen op de bocht die je neemt, maar je aandacht is bij de fietser in de verte. Typen aandacht Selectieve aandacht: het selecteren van een deel van de prikkels om je heen. Aanhoudende aandacht (sustained attention): concentratievermogen: hoelang kan je aan 1 ding geconcentreerd werken? Alternerende aandacht: vermogen om je aandacht te switchen tussen taken. Verdeelde aandacht: twee of meer taken tegelijk uitvoeren. - Eigenlijk is dit hetzelfde als alternerende aandacht. Voorbeeld van een selectieve aandachtstaak Voorbeeld van een aanhoudende aandachtstaak: op het scherm krijg je de letter L. Dan lang niks. Dan komt er een K. Heel lang niks, dan een P en zo verder. De opdracht is: “Druk op een knop als de X na de O komt”. Verdeelde aandachtstaak: Cijferreeks onthouden en na laten zeggen. Tegelijkertijd een visuele taak: als het groen is druk je rechts. Rekensommen en op een knopje drukken als er een toon klinkt Zodra je twee dingen tegelijk doet, neemt de prestatie op beide taken apart af. Hers