Deze samenvatting is geschreven in collegejaar 2012-2013.

College 1

Introductie + hoofdstuk 4.3 Neuroimaging

Tegenwoordig kunnen we al zo ver in het lichaam kijken, zoals de cellen van het lichaam en alle verschillende neuronen.  Ook is er pas geleden een manier ontdekt om met mensen te communiceren die in een coma liggen. Er wordt bijvoorbeeld gevraagd aan deze mensen om te denken aan tennis als het antwoord “ja” is, of te denken aan hoe ze door hun huis lopen als het antwoord “nee” is.  Het brein reageert namelijk op verschillende plekken. Op deze manier kunnen ze ervoor zorgen dat ook patiënten die niet bewust aanwezig zijn en kunnen aangeven hoe ze verzorgd willen worden, dan toch beter geholpen kunnen worden. Dit werkt overigens maar voor 1 op de 5 mensen.  Andere ontwikkelingen op het gebied van biologie is het maken van robots, naar de “blauwdruk” van het menselijke lichaam en brein.  Bijvoorbeeld functies die wij hebben zoals het  herstellen van het lichaam, kunnen zo ook overgebracht worden op de robots.
Al deze voorbeeld geven aan hoe ver we al zijn met de technologie en kennis over het menselijke lichaam, maar er is nog veel meer wat we nog niet weten. Daarom is de biologische psychologie een kant waarop altijd werk te vinden is.
Dit is natuurlijk geen tentamenstof, maar puur een introductie in de biologische psychologie, en waarom er zoveel in geïnvesteerd wordt.

Hoofdstuk 4.3,  Neuroimaging
1) De relatie tussen hersenanatomie en gedrag?
Franz Gall bestuurde de inkepingen op de schedel. Op basis van deze bulten/kuilen op het hoofd bepaalde hij welke eigenschappen en functies op dat gedeelte van het brein aansloten. Als een crimineel bijvoorbeeld een grote bult had op zijn achterhoofd, dan moest dat gedeelte van het brein wel als oneerlijk of boosheid functioneren.  Dit heet Frenologie. Inmiddels zijn we er achter dat dit maar matig correleert, want de schedel en het brein hebben weinig met elkaar te maken.  Ook werden deze observaties vaak maar gedaan bij 1 persoon, wat het niet erg betrouwbaar maakte. Tegenwoordig verstaan we onder Frenologie de hersenvolume met het gedrag. Op fMRI scanners  zie je bijvoorbeeld de hersenen en grijze en witte gedeelte in de hersenen. Dit heet het grijze en witte stof. De witte stof vormen de connecties in de hersenen. Meer witte stof zorgt dus voor dikkere en snellere connecties en dit heeft dus wel invloed op je gedrag en intelligentie.
(Stukje fMRI dat geen tentamenstof is.  Waterstofatomen hebben een magnetische eigenschap. Bij magnetische velden gaan deze atomen tegen of met het veld mee staan. Als er een radiogolf interfereert met deze magnetische velden dan klappen de waterstofatomen om van richting, om vervolgens weer terug te klappen. Hierbij sturen ze een radiogolf terug, en deze is te zien op de fMRIscan die gemaakt wordt van het brein.
 

2) Hersenactiviteit tijdens gedrag
Neuroimaging technieken zijn altijd Of nauwkeurig in de tijd of in de ruimte. Bijvoorbeeld EEG is wel nauwkeurig  in de tijd, dus je kan bijvoorbeeld precies zien wanneer er activiteit ontstaat bij een beweging of gedachte, maar hij is niet zo nauwkeurig in de ruimte. Dus je ziet op de scan dan niet precies waar in het brein de activiteit optreedt, en in welke laag. fMRI is daarentegen weer heel specifiek in de ruimte, waardoor je precies weet over welk stukje brein je het hebt voor welke functie. Maar deze is dan weer minder specifiek in de tijd. Dus als je je deelnemer een taak laat doen, zie je niet goed hoe de verschillende breindelen in welke volgorde activiteit tonen, maar komt dit bijvoorbeeld allemaal tegerlijkertijd.  Het is dus belangrijk om de juiste techniek te kiezen bij wat je onderzoekt.
Hoe werkt PET? Bij een PETscan injecteer je een radioactief isotoop in de deelnemer/patient. Deze stof verspreidt zich door je lichaam, en deze detecteren positronen die bij activiteit oplichten. Dus hoe meer actief een functie in je bein is, hoe meer het oplicht. Wat zijn de voor en nadelen van PET?
Voordelen PET:

• Hoge spatiële resolutie. ( Dus nauwkeurig in ruimte)
• Kan activiteit uit het hele brein meten
• Naast het meten van activiteit kan het ook het functioneren van de neurotransmitters detecteren.

Nadelen PET:

• Dure techniek
• Lage temporale resolutie ( Niet nauwkeurig in tijd)
• De patiënt wordt blootgesteld aan de straling

Hoe werkt de EEG/MEG? De EEG/MEG apparaat lijkt op een grote droogkap waarin gekoelde sensoren zitten die het magnetisme meten die uit het brein komen. Hij meet wat er gebeurd tussen de axon & de postsynaptische spleet, ook wel het postsynaptische potentiaal genoemd. Samengevat, je meet de communicatie tussen neuronen.  Je kan niet precies zeggen waar de activiteit vandaan komt, maar dat is niet aan al te groot probleem bij de EEG.  De EEG meet wel alleen de pyramidaal cellen die loodrecht of haaks op de electrode staan van de EEG, terwijl er geen verschil is in activiteit in haaks staande pyramidaalcellen of meegaande pyramidaalcellen. Een ander probleem is dat er ook heel veel neuronen tegerlijkertijd activiteit moeten tonen, omdat het anders niet gemeten wordt. Met de MEG kan je dit wel meten, omdat het magnetische veld hierbij loodrecht op de elektrische velden staat. Dus alle pyramidaalcellen die actief zijn worden hierdor gemeten.
Maar waarom zien de EEG er altijd uit met verschillende golfjes? Omdat de interactie tussen inhibitoire en excititatoire neuronen oscillaties veroorzaken.  Als de activerende neuronen geactiveerd worden, activeert dit ook meteen de remmende neuronen. Zodra deze remmende neuronen de activerende neuronen geremd hebben, remmen ze zelf ook weer af. Hierdoor worden de activerende neuronen niet meer afgeremd en worden ze weer geactiveerd. Door dit proces zie je op de uitslagen van de EEG altijd golfjes.
Voordelen EEG:

• Hoge temporele resolutie ( dus nauwkeurig in tijd)
• Relatief goedkope techniek (MEG is dit echter niet)

Nadelen EEG:

• Lage spatiele resolutie ( Onnauwkeurig in ruimte)
• Meet op schedel die erg geleidend is, hierdoor zijn neurale bronnen vaak onduidelijk ( Niet zo bij de MEG)
• Meet alleen corticale activiteit

Hoe werkt fMRI? De fMRI meet het verschil tussen zuurstofarm en zuurstofrijk bloed in de hersenen. Dit verschil leidt tot verstoring van het magnetische signaal. Neuronen gebruiken meer zuurstof als ze actief zijn, dus meer verstoring in het magnetische signaal, hoe actiever de neuronen in dat hersengebied zijn. Het meet hetzelfde als de EEG, dus het lijkt in dat opzicht enorm op elkaar. Alleen het meet op een ander niveau. Deze is namelijk veel nauwkeuriger in de ruimte dan de EEG.
Voordelen fMRI:

• Hoge spatiele resolutie ( Nauwkeurig in de ruimte)
• Kan activiteit uit het hele brein meten

Nadelen fMRI:

• Relatief dure techniek
• Lawaaige machine, en lastig voor mensen met claustrofobie
• Lage temporele resolutie ( Dus onnauwkeurig in tijd)
• De date is soms lastig te interpreteren

3) Effecten van hersenschade op gedrag
De typen hersenbeschadigingen: Een Lesie, dit is schade aan een hersengebied door een beroerte, hersenbloeding of botsing. Komt vaak door bloedvaten die niet meer goed werken. Deze hersenschade is vaak lastig te bestuderen omdat het heel grof is. Mensen hebben vaak ook net een ander soort hersenschade omdat ze bijvoorbeeld niet op dezelfde manier met hun hoofd botsen of ze net op een andere plek een hersenbloeding krijgen.
Ablatie: Verwijdering van een hersengebied bij hersenkanker of epilepsie.  Dit is makkelijker te bestuderen omdat je dan precies weet wat er weggehaald is. Of dierenexperimentaal, waarbij ze bepaalde hersengebieden uitschakelen om te zien wat de functie is van dat hersengebied.
Hoe ga je te werk bij hersenschade? Je zoekt een goede tehcniek om de locatie van deze hersenschade te ontdekken, en je gaat gedragstaken verzinnen waarbij je vragen kan beantwoorden zoals: Welke functie kun je nog wel uitvoeren, en welke functie kun je niet meer uitvoeren. 
Hersenschade die het meest voorkomt is Neglect. Hierdoor zie je bijvoorbeeld heel je wereld maar half. Je kunt bijvoorbeeld wel heel je kamer zien, maar je krijgt de signalen niet door waardoor je maar de helft van de kamer opmerkt. Het hersengebied dat schade heeft opgelopen is bijvoorbeeld je rechterkant van je hoofd. Wat gebeurt er dan in de linkerkant? Deze wordt hyperactief want deze gaat overwerken voor wat de rechterkant niet doet. Dit ontregelt de activiteit in de rest van het brein. Dit is overigens een tijdelijk effect, omdat de hersenen zichzelf heel goed kunnen herstellen.
Voordelen van hersenschade:

• Mogelijkheid om direct verband tussen hersengebied en gedrag vast te stellen

Nadelen van hersenschade:

• Lastig heel specifieke gedragseffecten te bepalen
• Schade is vaak te uitgebreid, hierdoor zijn teveel functies aangetast
• Veel aannamen. Zijn de hersenen van alle mensen namelijk wel gelijk? En de modaliteitsaanname: De beschadiging beinvloedt de rest van het brein niet.

4) Effecten van hersenstimulatie op gedrag
TMS is een apparaat die magnetische velden opwekt waarbij je ineens je armen op benen gaat bewegen. Het is een even sterk veld als in een fMRI, maar bij de TMS wisselen de magneetvelden heel snel van richting, wat in een fMRI niet kan. Door de TMS op verschillende plekken op je hoofd te richten, stimuleer je dus verschillend plekken in je brein. Er kunnen dus per plek ook verschillende dingen gebeuren als je dit stimuleert, maar als deelnemer moet je wel weten dat er ook functie uitgeschakeld kunnen worden zoals je spraak.
Voordelen TMS

• Causaal verband tussen gedrag met hersengebieden vast te stellen

Nadelen TMS

• Gedragseffecten afhankelijk van de sterkte en frequentie van stimulatie
• Alleen stimulatie van hersengebieden vlak onder de schedel te bereiken

College 2

Hoe werken onze hersenen op het niveau van cellen?
( De 2^de, 3^de en 4^de college van biologische psychologie zullen hierop ingaan)
Onze hersenen bestaan uit een klomp van losse cellen, zo groot als de palm van je hand. Hoe kan uit een klomp van losse cellen, die wel met elkaar verbonden zijn, nu zoiets voortkomen als onze gedachten en gevoelens, bewustzijn, het vermogen tot liefhebben, en hoe kan het dat we door deze klop van losse cellen de wereld kunnen zien? Om te begrijpen hoe dit kan, is het nodig om in te zoomen op de cellen waaruit de hersenen bestaan. Hoe zien ze eruit en hoe communiceren ze met elkaar? En dat gaan we dit college doen, en ook in de komende twee colleges.

In de eerste helft van het college gaan we kijken naar de twee belangrijkste typen cellen in de hersenen, neuronen en glia cellen. Na de pauze gaan we dan nader in op neuronen in rusttoestand. Het is namelijk belangrijk om hier een idee van te hebben om te kunnen begrijpen hoe neuronen met elkaar communiceren. Over neuronale communicatie gaan we het dan in de volgende twee colleges hebben.

Het central zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. Zowel in de hersenen als het ruggenmerg bevinden zich neuronen en glia. Met het blote oog kan je eigenlijk niets anders onderscheiden dan grijze en witte stof. Met behulp van moderne technieken en hele sterke microscopen weten we nu dat de hersenen bestaan uit wel 100 miljard neuronen.  Maar nog steeds is het superlastig om over de gehele hersenen iets te weten te komen, omdat ze uit enorm veel kleine deeltjes bestaan.
Vroeger dachten ze dat alle cellen aan elkaar verbonden zaten. Maar ze zijn niet aan elkaar verbonden. Tussen de neuronen zitten kleine spleten, synapsspleten. Dit was vroeger raar omdat alles als 1 voelde, in plaats van als een heleboel kleine onderdeeltjes. Dat de hersenen gescheiden zijn weten we door Santiago Cajal, die een kleuringstechniek van Golgi gebruikten bij de hersenen van overleden kinderen. Door deze kleuringstechniek kleurden niet alle cellen, maar een paar waardoor je goed de individuele cellen kon onderscheiden van elkaar. Hij tekenden deze cellen na, en deze worden nu nog steeds gebruikt als voorbeelden omdat ze erg accuraat zijn. In deze tekeningen kan je ook goed zien dat er verschillende soorten cellen bestaan.
Je hebt 2 typen cellen: De neuronen en de glia.  Je gedrag wordt bepaald door de coördinatie van al die cellen. Maar elke neuron apart is een beslis-machine. Het ontvangt namelijk informatie van verschillende bronnen, integreert deze en stuurt vervolgens de informatie weer door naar andere neuronen.

 Neuronen bestaan uit 4 delen. De dendrieten, de soma ( oftewel de celkern), de axon en de terminals.

• De dendrieten ontvangen signalen van anderen neuronen met hun contactplaatsen, ookwel receptoren genoemd, en zijn hiermee dus de input van de cel. Ze signalen die ze ontvangen geleiden ze door naar de Soma/celkern.
• De soma/celkern vangt signalen op van anderen neuronen, en de som van deze signalen bepaald of er wel of niet een respons komt. Het cellichaam bevat celorganellen,  deze worden ook wel de organen van de cel genoemd. De hoofdfuncties van de organellen is het voorzien van energie en het aanmaken van eitwitten.  De eiwitten zijn de belangrijkste bouwstenen van het lichaam.  Ze worden gebruikt voor transport in je lichaam, als structuur in je cellen en voor communicatie tussen hormonen etc.   Ook de receptoren in de cellen zijn opgebouwd uit eiwitten. De belangrijkste organellen zijn de nucleus, mitochondria, endoplasmatisch reticulum en de ribosomen.
  In de celkern/nucleus liggen aminozuren. Deze aminozuren binden zich aan elkaar een maken zo een ketting. Dit is dan DNA. De aminozuren zijn ook eiwitten.  Als deze ketting aminozuren, dus DNA, wordt afgelezen door de ribosomen ontstaan er kopieën waardoor er veel identiek DNA ontstaat. De lengte en de volgorde van de aminozuren in de ketting bepalen wat de functie wordt voor die streng DNA. De ribosomen in de cel zorgen dus voor eitwitsynthese. Het endoplasmatisch reticulum zorgt voor het transport van de eitwitten van de ribosomen, en de modificatie en isolatie hiervan.
  De mitochondria voorziet de cel van de energie. Deze zet vetten en suikers/glucose om in ATP, dit is de energiestof van de cel.
• Axon vormt 50 - 99.5 % van hele celvolume. Het Is het informatiezendende gedeelte van de neuron (electrische prikkels/actiepotentialen). De axon kan enorm lang zijn. Een giraffe kan een primaire afferente axon hebben van de teen naar de nek van wel 5 meter lang. Naast het doorgeven van een respons naar het uiteinde van de neuron, transporteert de axon ook bepaalde stoffen zoals eitwitten naar het uiteinde van de neuron. Neuronen hebben nooit meer dan 1 axon. Er zijn ook neuronen die geen axon hebben.  Sommige axon worden door een myelineschede omhulst, hierdoor gaat de impulsgeleiding sneller van de heuvel van de axon naar het einde van de neuron. Hierover gaat het volgende college.
• De synaptische terminalia, de respons die door het neuron uitkomt bij de terminals, zorgt voor een afgifte van bepaalde stoffen zoals neurotransmitters. Deze stoffen kunnen via de synaptische spleet weer opgevangen worden bij de neuron waarmee deze in verbinding staat. De plek waar de terminals de neurotransmitters afgeven heet presynaptisch, en de dendrieten die de neurotransmitters ontvangen heet postsynaptisch.

Elke cel is omgeven door een celmembraam. Deze beschermt de cel van schadelijke stoffen en houdt het milieu in de cel constant. Het membraam bestaat uit fosfolipiden moleculen, waartussen kanaaltjes zitten die bepaalde stoffen doorlaten. Ook hierover gaat het volgende college.  Het membraam zelf is semi-permeabel. Dit betekent hetzelfde als semi-doorlaatbaar. Bepaalde stoffen zoals zuurstof mogen de cel in, maar de meeste stoffen niet. Dit is puur ter bescherming van de cel. Alleen hele kleine moleculen die oplosbaar zijn in vet of gassen kunnen erdoor.

Je hebt 3 typen neuronen. 

• Interneuronen, zorgt voor verbinding tussen neuronen en informatieverwerking in de hersenen.
• Sensorische neuronen, deze verwerken signalen uit de omgeving.
• Motorische neuronen, deze sturen het lichaam aan.

De functie die het neuron heeft, bepaald hoe het neuron eruit ziet. De motorische neuronen bevatten bijvoorbeeld veel dendrieten, omdat deze veel impulssignalen moeten kunnen ontvangen.
Multipolaire neuronen zijn die meer dan 1 dendriet hebben en maar 1 axon. Dit soort neuronen zijn interneuronen & motorische neuronen. Deze zorgen voor de integratie van informatie.
Unipolaire neuronen hebben 1 axon uit het cellichaam.  Dit zijn sensorische neuronen.

Gliacellen
In je lichaam heb je 10 tot 50 keer meer glia cellen dan neuronen. Je hebt hierin ook weer verschillende soorten typen glia.

• Astrocyte, deze hebben zowel verbindingen op bloedvaten als op de synaptische spleet. Deze zorgt voor isolatie tussen de neuronen. Ze zuigen als het ware neurotransmitters op die uit de synapsen komen, en moduleren zelf wanneer ze deze weer loslaten zodat de volgende neuron ze kan opnemen. Ze hebben dus een modulerende functie.  Waarom doen ze dit? Als meerdere astrocyte deze tegelijkertijd los laten dan worden de neuronen tegelijkertijd geprikkeld en is er een grotere kans dat er een actiepotentiaal komt. Naast deze functie ruimen ze ook het afval op van een overleden cel.
• Microglia,  Deze ruimt virussen, fungi en afvalstoffen op uit het lichaam. Het heeft dus een afweerfunctie.
• Oligodendrocyte,  Deze heeft als functie het bouwen van de myelineschede om de neuronen in het centrale zenuwstelsel. De schwann cellen bouwen ook myelinceschedes om de neuronen, maar dan in het perifere zenuwstelsel.

De bloed-hersen barrière

Er zit een muur tussen de bloedvaten in de hersenen en de hersenen zelf. Deze wand is semi-permeabel. Met zowel een actief als passief proces laat deze stoffen wel/niet door de wand. Waarom deze wand vooral hier zo belangrijk is, is omdat als een cel eenmaal dood is deze niet meer gebruikt kan worden. En de cellen in de hersenen zijn enorm belangrijk. Daarom is er hier zo een dikke wand, zodat er niet zomaar virussen en andere schadelijke stoffen bij de hersencellen kunnen komen.  Probleem is wel dat medicijnen daardoor ook niet door deze wand heen kunnen, en hierdoor ziekten zoals hersenkanker moeilijk bestrijdbaar zijn

Membraam in actie, graduele potentialen

Celmembraan bevat eiwitten, die ion kanalen vormen, die selectief ionen de cel kunnen laten instromen of uitstromen. Binnen en buiten de cel, de extracellulaire ruimte & de intercellulaire ruimte, bevinden zich ionen en eiwitten. Ionen zijn positief of negatief geladen atomen. In deze ruimtes bevinden zich vooral natrium en kalium ionen. Deze zijn beide positief geladen. In de extracellulaire ruimte bevinden zich voornamelijk natriumionen, en de  intercellulaire ruimte vooral kaliumionen.  Deze hebben een bepaalde concentratie. De binnenkant van de cel is in rust negatiever geladen dan de buitenkant. Dit is -70 mV. Dit verschil in spanning heet het rustpotentiaal. Ionen en eiwitten kunnen niet zomaar door het membraam heen. Natriumionen die positief zijn willen liever naar de negatieve binnenkant, aangezien tegenpolen elkaar aantrekken.  Maar de kaliumionen zijn ook positief, en deze willen eigenlijk dus ook naar binnen. Toch worden kaliumionen naar buiten getrokken. Hoe komt dit?  Ionen ondervinden namelijk 2 krachten. De elektrische gradiënt maar ook de concentratie gradiënt.  Omdat er aan de buitenkant van de cel veel meer natriumionen zitten, willen de kaliumionen naar buiten toe, ondanks dat aan de binnenkant van de cel de lading negatiever is.  De concentratie gradiënt is dus groter dan de elektrische gradiënt.
Als de natriumionen naar binnen willen en de kaliumionen naar buiten, waarom worden deze ruimtes dan niet positief? Er staan maar weinig natriumkanalen open, waardoor er niet zoveel natrium de cel in kan. Ook zijn er maar een aantal kaliumkanalen open waardoor er een klein beetje kalium de cel uit kan komen, maar dusdanig weinig dat de binnenkant van de cel negatief blijft. Elk neuron beschikt over een natriumkaliumpomp. Deze pompt actief 3 natriumionen uit de cel en 2 kaliumionen in de cel. Hierdoor blijft de concentratie van de cel gelijk.
Wat is het nut van de rustpotentiaal? De rustpotentiaal bereidt de neuron voor op een snelle respons. Hierdoor kan er snel een respons optreden, bijvoorbeeld als je je handen ergens aan brandt.

College 3

Elektrische en chemische signaaloverdracht, hoofdstuk 2.2+3.1+3.2
Dit college gaat over hoe neuronen met elkaar communiceren via elektrische signalen.

Hoofdstuk 2.2

Bij prikkeling dendrieten of cellichaam, elektrische impulsen richting axon, die bij opgeteld bereiken threshold actiepotentiaal genereren. Wat is nu het verschil tussen die elektrische impulsen en de actiepotentiaal, dat ook een elektrisch signaal is? Hoe wordt een chemisch signaal omgezet in een elektrisch signaal? Hoe komt een actiepotentiaal tot stand? Daarvoor moeten we eerste iets weten over het celmembraan tijdens rust (in afwezigheid van prikkeling).
In het membraan liggen eiwitkanalen waarbij sommigen bij prikkeling van open naar gesloten gaan of visa versa, dit verandert het spanningsverschil tussen de binnen en buiten kant van de cel eerst locaal, en dan via diffusie ionen langs het membraan leidt dit ook tot veranderingen in elektrisch potentiaal van nabijgelegen membraam.

Het graduele potentiaal is de verandering die door neurotransmitters/chemische stoffen wordt veroorzaakt in de membraanpotentiaal op de dendriet of de soma. Dit is depolarisatie of hyperpolarisatie.
Wat is een actiepotentiaal? Dit is een kortdurende gebeurtenis waarin het membraanpotentiaal van een neuron snel positief wordt en vervolgens weer snel negatief. Dit gebeurt alleen vanaf het axon tot het uiteinde van de neuron.
Je hebt 2 typen ionkanalen.

•  Ligand afhankelijk,  deze kanalen openen of sluiten zich als de stof (ligand) zich aan eht kanaal bindt. Dit is bijvoorbeeld een stof zoals neurotransmitters. Dit soort kanalen zijn vooral aanwezig op de dendrieten en de soma en spelen een belangrijke rol in graduele potentiaal.
• Voltage-afhankelijk, Deze kanalen openen of sluiten zich afhankelijk van de elektrische gradiënt.  Dit gebeurt alleen op de axon hillock ( dit is de heuvel, oftewel het begin van de axon) en de axon zelf, en het speelt een belangrijke rol bij de actiepotentiaal.

Hoe ontstaat de actiepotentiaal? De ligand afhankelijke kanalen op de dendrieten en soma ontvangen stimulatie van andere neuronen. Maar de voltage afhankelijke kanalen reageren op de lokale membraanpotentiaal, wat de som is van alle stimulatie. Als deze som hoog genoeg is ontstaat er een actiepotentiaal. Het membraan die deze stimulatie ontvangt moet wel voldoende depolariseren, dus negatief worden. Dan reageren de voltage afhankelijke natriumionen kanalen. Deze gaan dan open staan.
 

Het actiepotentiaal verloopt in 5 fasen.

• Resting fase. Hierbij verkeerd de actiepotentiaal in rust. De natrium & kaliumionen kanalen zijn dicht.
• Depolarisatie fase, hierbij zijn er een paar natriumionen kanalen open. Waardoor er een klein beetje natrium van buiten de cel in de cel gaat, doordat de binnenkant van de cel negatief is.
• Rising fase, hierbij springen alle natrium kanalen open. De kaliumkanalen zijn nog steeds dicht.  Er komt steeds meer natrium de cel in waardoor deze positiever wordt en de buitenkant van de cel negatief.
• Repolarisatie fase,  de natriumkanalen zijn nu weer dicht en de kaliumkanalen gaan open. Het membraanpotentiaal wordt nu ook weer minder negatief.
• Undershoot, hierbij zijn de natriumkanalen nog steeds dicht en de kaliumkanalen nog open. In de cel is het nu iets negatiever dan in de rustfase, maar dit hersteld zich snel.

De depolaisatie fase en de rising fase kunnen ook samen onder de depolarisatie fase. De undershoot fase wordt ook wel de hyperpolarisatie fase of de refractaire periode genoemd.
In de refractaire periode heb je 2 verschillende typen. De absolute refractaire periode en de  relatieve refractaire periode. Je begint bij de absolute refractaire periode die 1 ms duurt. Hierbij kunnen de neuronen niet vuren, dus als je in deze periode een stimulans krijgt dan komt dit niet binnen en reageer je hier niet op. Na de absolute periode krijg je de relatieve periode. Deze duurt 2-4 ms en hierbij moet de stimuli sterker zijn dan gewoonlijk voor de neuronen om te kunnen vuren.

Maar wat gebeurd er bijvoorbeeld als je onder narcose gaat? Hierbij krijg je een medicijn toegediend waardoor de natriumkanalen dicht blijven. Doordat deze dicht blijven kan er geen actiepotentiaal ontstaan waardoor signalen niet overgedragen kunnen worden, en voel je dus niets.

Hoe plant de actiepotentiaal zich voort door de axon? De actiepotentiaal gaat van het begin van de axon naar het einde, en komt hier doordat hij aangetrokken wordt door negatieve geladen plekjes aangezien deze zelf positief is. Hoe komt het dan dat hij altijd vooruit gaat en niet terug gaat naar het begin van de axon, aangezien deze ook negatief zijn? Dit komt omdat de natriumkanalen zich sluiten nadat de actiepotentiaal hier is geweest, en deze kan hierdoor dus niet terug naar het begin van de axon.

De alles-of-niets wet zegt dat alle actiepotentialen gelijk zijn. Ze hebben een gelijke amplitude, snelheid, vorm en duur. Een grotere stimulatie zorgt er dus niet voor dat de actiepotentialen groter worden, maar dat de frequentie van de actiepotentialen groter wordt. Er worden dus meer actiepotentialen afgevuurd.

Geldt de alles-of-niets wet ook voor de graduele potentialen? Nee, hierbij geldt dat de natriumionen zich verspreiden en de concentratie over de axon verandert. Het is dus een passieve vorm van geleiding. Hoe langer de axon is, hoe minder sterk de amplitude is aan het eind van de axon.

Een neuron verstuurd snellre actiepotentialen via myelineschede. Deze myeline zich niet om het gehele axon gewikkeld, maar laten ruimtes over op de axon. Deze ruimtes heten de node/knopen van ranvier. De myelineschede isoleert, er kunnen daar geen actiepotentialen doorgegeven worden. De neuron wordt onder de myelineschede geduwd naar de volgende knoop, en tussen de open ruimtes ontstaat er weer een actiepotentiaal. Dit scheelt tijd omdat de actiepotentiaal niet op elke plek in de axon opnieuw een actiepotentiaal hoeft te maken, maar alleen op die open plekken. Overigens kan de neuron niet in 1 keer over de gehele axon, omdat het signaal afzwakt. De myelineschedes zitten precies op de juiste afstand van elkaar af.   Dit hele proces kan je vergelijken met het brengen van een pakketje. Het is sneller om over 1 km lang mensen neer te zetten en het pakketje over te gooien naar elkaar, dan het hele stuk te rennen. Zo gaat het bij een axon met een myelineschede dus ook.

Bij multiple sclerose breekt het lichaam zijn witte stof ( dus de myeline) en axonen af. Hierdoor worden signalen zwak, langzaam of nauwelijks doorgegeven, waardoor je motoriek achteruit gaat.

Hoofdstuk 3.1, kenmerken van de synaps

Sherrinton: heeft op basis van gedragsobservaties een aantal belangrijke kenmerken van synapsen afgeleid. Puur op basis van gedrag! Pas een halve eeuw later hadden we de technieken om ook deze eigenschappen ook echt te meten. Sherrinton deed zijn onderzoek met honden, en hij bestudeerde hun reflexen in reactie op een prik in hun voet.

Sherrington hypothetiseerde dat als het inderdaad zo was, als Ramon Y Cajal beweerde, dat neuronen van elkaar gescheiden zijn, dat het doorlopen van de reflexboog langer zou duren dan je zou verwachten op basis van de geleidingssnelheid van een axon als deze neuronen direct gefuseerd zouden zijn.

Sherrington deed 3 belangrijke observaties over reflexen:

• Reflexen zijn langzamer dan geleiding langs een axon of synaps
• Een aantal zwakke stimuli op net verschillende tijden of net verschillende locaties produceren een reflex maar niet wanneer individueel aangeboden. Dit heet summatie. Bijvoorbeeld 1 zwakke prikkel geeft geen reflex, maar 2 zwakke prikkels vlak na elkaar wel, of 2 zwakke prikkels tegelijkertijd ook. Dit betekent dus dat ze ergens op dezelfde plek samenkomen.
• Als een set spieren zich spant, ontspant een andere set zich. Dit heet excitatie en inhibitie. Kijk maar naar je biceps en triceps. Als je de ene kant spieren aan wilt spannen, dan geeft een sensorische neuron dit door aan de spier die aangespannen moet worden. Deze krijgt een exciterend signaaltje. Maar de spier aan de andere kant moet zich dan gaan ontspannen. Deze krijgt dan een inhiberend signaaltje door.

Depolarisatie staat in het  geval van graduele potentialen voor exciterend. Natriumionen gaan de cel in waardoor er een actie ontstaat. Maar hyperpolarisatie is inhiberend. Kaliumionen gaan hierbij de cel in en natriumkanalen sluiten zich, waardoor je in rust gaat. Dit is hetzelfde als je onder narcose gaat.
 

Je hebt verschillende soorten summatie.

• Temporale summatie, hierbij tellen de herhaaldelijke stimulatie bij 1 synaps zich op.
• Neurale integratie, dit gaat hetzelfde als hierboven beschreven over de graduele potentialen.
• Spatiele summatie, de synaptische input van verschillende locaties tellen op waardoor er een actiepotentiaal kan ontstaan.

Chemische signaaloverdracht  3.2

Dit gedeelte van het college is niet helemaal behandeld. Dit komt volgend college nog aan bod.

Chemische signaaloverdracht

• 1.Neuron synthetiseert neurotransmitters
• 2.Neuron slaat deze op in axon terminalia of transporteert ze daarheen
• 3.Actiepotentiaal leidt tot afgifte neurotransmitters in de synaptische spleet
• 4.Neurotransmitters steken de synaps over en hechten aan receptor postsynaptisch neuron
• 5.Neurotransmitters scheiden van receptoren en worden gedeactiveerd

1.  Neuron synthetiseert neurotransmitters. Er zijn 2 plaatsen van synthese. Kleinere neurotransmitters worden in de axon terminalia aangemaakt.  De productie en transport hiervan is vaak redelijk snel. Ze zijn snel vervangbaar en snel te maken  en worden afgegeven in de synaps. Deze kleine neurotransmitters kunnen gereguleerd worden doormiddel van je dieet. De neurotranmitters die je moet kennen zijn aminozuren zoals glutamaat & GABA, acethylcholine, monoamines zoals serotonine en de cathecholamines: dopamine, norepinephrine & epinephrine. Verder ook nog stikstofmonoxide.
 

En neuropeptiden is de andere synthese . Dit zijn grote  molecuul neurotransmitters die in de soma/cellichaam worden aangemaakt. De productie en transport zijn relatief laag, en ze zijn niet snel vervangbaar en traag. Ze worden in de dendrieten afgegeven. De neuropeptiden hebben heel veel functies die vaak van langere duur zijn. Zoals oxytosine die de binding tussen de moeder en het kind maakt. Of neuropeptide die aangeven of je honger/dorst hebt. Verder heb je ook nog endorphines die je pijn reguleren.

2. Neuron slaat deze op in axon terminalia of transporteert ze daarheen. De kleine neurotransmitters worden in de synaptische blaasjes in de axon terminalia opgeslagen, en de neuropeptiden worden in de soma aangemaakt en in synaptische blaasjes  via microtubili naar de terminalia vervoerd.

De anderen punten worden het volgende college behandelt.

College 4

Chemische signaaloverdracht en drugs, 3.2 + 3.3
Neurontransmissie.
1. Actiepotentiaal bij axon terminalia eraan komt dan gaan de calcium kanalen openstaan.
2, De calciumionen gaan dan de cel in, en deze binden zich aan de synaptische blaasjes. Deze blaasjes fuseren vervolgens aan het presynaptisch membraan.
3. Vervolgens worden de neurotransmitters afgegeven in de synaps.
4. De neurotransmitters binden zich vervolgens met de receptor.

Neurotransmitters kunnen het postsynaptisch neuron op 2 manieren beïnvloeden.

1. Ionotrope effecten. Het direct openen van een ionkanaal. Het is een snel kortdurend effect. Een neurotransmitter bindt zich aan de receptor ( ligand-afhankelijk) en dat opent voor een bepaald ion. Het is een direct gekoppeld effect. Ze zijn heel erg belangrijk voor de primaire signaaltransmissie, zoals waarneming en horen. Dit soort signalen moeten namelijk snel doorgegeven worden. Dit soort effecten zitten op het postsynaptisch membraan. Dus na de synaptische spleet.
De meeste excititatoie ionotrope receptoren gebruiken glutamaat. Glutamaat heeft over het algemeen een activerend effect op neuronen. Terwijl de meeste inhibitoire ionotrope receptoren GABA gebruiken. GABA heeft vaak juist een inhiberend effect op neuronen.
Een voorbeeld van temporele begrenzing die laat zien waarom inhiberende receptoren belangrijk zijn. Als neuron A zowel neuron B als neuron C exciteerd, en neuron C inhibeerd neuron B, dan zorgt dat ervoor dat bij het activeren van neuron B en C, neuron B dan begrenst wordt, wat zorgt voor oscillatie.

2. Metabotrope effecten. Dit is een trager, langer durend effect. De kanalen worden zo indirect geopend. Deze effecten bestaat uit een ingewikkelde kettingreactie van gebeurtenissen waardoor de kanalen geopend worden. Het zorgt voor processen zoals honger, dorst, angst, stemming etc.
Een neurotransmitter gaat vastzitten op een eiwit, wat er niet voor zorgt dat dit eiwit open gaat, maar wat ervoor zorgt dat er ergens anders kanalen open gaan. Dit is dus een veel indirectere manier om kanalen te openen. De metabotrope effecten zorgen dus ook voor het openen van kanalen. Maar doordat er meerdere kanalen open kunnen staan is dit een difffuser effect.
Neuropeptiden hebben metabotrope effecten. Dit heet de neuromodulator. Het zorgt voor een locale diffusie naar meerdere neuronen en is een traag effect.

Stappen waarin de matabotrope effecten plaatsvinden:
1. Confirmatie verandering van de receptor
2. Dit activeert de G-Protein-gekoppelde GTP
3. De receptor molecule verandert hierdoor van structuur
4. Dit leidt tot afgifte van een G-eiwit/protein. Dit activeert weer een tweede boodschapper.
5. Deze boodschapper kunnen zo een diffuus effect hebben en dus andere kanalen openen.

Verschillende manieren hoe de effecten van de neurotransmitter beëindigt kunnen worden.
1. Afbraak door enzymen.
2. De transmitters kunnen weer opnieuw opgenomen worden in de presynaptisch cel ( via transporters).
3. Ze worden opgenomen door een gliacel. Zoals een Astrocyte.
4. Ze worden gewoon weggediffundeerd.
 

Er zijn ook nog 2 andere manieren waarop de chemische communicatie gereguleerd kunnen worden.
Negatieve feedback
1. Autoreceptoren. Deze zijn gevoelig voor neurotransmitter die de neuron zelf maakt.
2. Feedback postysynaptisch neuron. Ook het postsynaptisch neuron kan stofjes afgeven. Deze kunnen zich hechten aan het presynaptisch membraan en kunnen er zo voor zorgen dat er geen neurotransmitters worden afgegeven.

Tot nu toe hebben we het gehad over de chemische gebeurtenissen tussen neuronen. Maar hoe gaat nu de informatie overdracht tussen signalen uit de omgeving en onze neuronen?
Smaak- en geurreceptoren. Dit zijn eiwitten waaraan specifieke stoffen zich kunnen binden. De geurreceptoren zijn moleculaire structuren op het geur-molecuul. Onze smaakreceptoren zijn chemicaliën in ons voedsel. Deze worden doorgegeven naar onze hersenen. De informatie komt dus niet binnen via andere neurotransmitters, maar door stoffen die in ons voedsel zitten en geuren met een moleculaire structuur.
Mechanise-en fotoreceptoren. Deze reageren op fysische stimulatie. Sommige mechanoreceptoren, en bij het drukken op onze huid worden de membranen uitgerekt en dit wordt doorgegeven naar onze hersenen. Bij de fotoreceptoren cellen zitten eiwitten die fysische energie in licht overzetten.

Drugs & synaptische transmissie H3.3
 

Hoe beïnvloeden drugs synaptische transmissie?
Waarom werken drugs zo goed? Hoe kunnen deze zulke sterke effecten uitoefenen op ons waarneming en gevoelens? Heel veel van de drugs die wij kennen worden uit planten verworven. Drugs werken zo goed omdat heel veel van deze planten mechanismen hebben om insecten aan te trekken en af te stoten. Drugs werken dus omdat ze onze eigen neurochemie kunnen nabootsen en dus kunnen beïnvloeden. Ze werken in op bestaande mechanismen. Ons centrale zenuwstelsel lijkt namelijk in heel veel opzichten op het centrale zenuwstelsel van insecten.
verschillende manieren waarop drugs ons zenuwstelsel kunnen beïnvloeden.
1. Het lekprikken van de synapsblaasjes waardoor er geen neurotransmitters kunnen worden afgegeven.
2. Ze bevorderen de afgifte, waardoor de neurotransmitters sterker worden afgegeven. Zoals bij mdma.
3. Blokkeren de afgifte. Zoals marihuana.
4. Ze remmen de synthetiserende enzymen, waardoor er minder transmitters worden aangemaakt.
5. Ze blokkeren de heropname van de neurotransmitters bij de presynaptische cel. Zoals bij cocaine.
6. Ze kunnen het prces van het afbreken van enzymen blokkeren.
7. Ze blokkeren/activeren de post-synaptische recepter. Zoals bij LSD
8. Tot slot kunnen ze de tweede boodschapper beïnvloeden.

Farmacologische begrippen:
Agonist = de drug die effecten van een neurotransmitter nabootst of versterkt
Antagonist = drug die effecten blokkeert.
Ligand = stof die aan de receptor bind
Affiniteit = de tendens om aan de receptor te binden
effectiviteit = de tendens om de receptor te activeren
Dus een drug met hoge affiniteit en lage effectiviteit is dan dus een antagonist.
Een antagonist gaat dus in een receptor zitten maar heeft niet de juiste vorm om deze receptor te activeren, dus blokkeert zo dus de mogelijkheid voor de receptor om te activeren. Een antagonist past juist als een sleutel in deze receptor en activeert deze dan dus ook.
Olds en Milner (1954) plaatsen ratjes bij een zelf-stimulatie experiment in een Skinner box waarin ze hun hersenen zelf konden stimuleren door een knopje in te drukken. De ratjes drukten soms wel 2000x per uur op de knop en lieten zich vrijwillig schokken om maar die knop te kunnen indrukken. Hierbij lieten Olds en Milner zien dat er bij een bepaald gedeelte in de hersenen, de nucleus accumbens, stimulatie in de hersenen ervoor zorgt dat dit leidt tot een afgifte van dopamine in dit hersengedeelte.
Alle verslavende drugs bevatten dopamine en dit zorgt voor het prettige gevoel dat drugs geven. De nucleus accumbens heet ook wel het reward circuit. Ook eten, drinken en aan iets fijns denken beïnvloed het reward circuit. Het zorgt voor wanting dus motivatie speelt hier een hele belangrijke rol.
Op het moment dat de VTA, ventral tegmentum area, actief wordt, dan zorgt dit voor afgifte van dopamine bij de nucleus accumbens.
Hoe leidt het recreatief gebruik van drugs leiden tot verslaving?
Overstimulatie van dopamine in het reward circuit leidt tot adaptatie in de hersenen. Deze veranderen dus dmv de grote afgifte van dopamine. De hersenen maken hierdoor dus minder dopamine receptoren aan. Er is namelijk al zoveel dopamine aanwezig dus dan hoef je niet zoveel receptoren aan te maken. Dat betekent dus dat je meer stimulatie nodig hebt om hetzelfde effect te bewerkstelligen.
Het andere wat er gebeurd is dat de receptoren selectief sensitief worden voor die drug waardoor het hele systeem erop gericht is om sterker gestimuleerd te worden door deze drug.
Als je deze drugs niet meer neemt, vind er dan weer opnieuw een adaptatie in de hersenen plaats? Grotendeels wel, maar sommige gedeelten zijn niet meer terug te veranderen. Bijvoorbeeld bij cocaine verandert er genetisch is waardoor je altijd gevoelig voor de drug. En in het geval van alcohol sterven er hersencellen af, deze krijg je natuurlijk niet meer terug.

Wat gebeurt er dus bij verslaving?
1. Je hebt een verminderend vermogen om te genieten van dingen die je eerder plezier brachten zoals eten en sex.
2. Tolerantie, je hebt meer drugs nodig om hetzelfde gevoel te krijgen.
3. Het zorgt voor afkickverschijnselen als je die drugs niet neemt.
Wie wordt verslaafd en waarom?
Er zijn verschillende verklaringen:
1. Genetische predispositie ( bijvoorbeeld de relatie tussen alcoholmisbruik en gen dat het enzym COMT reguleert.) Mensen met een versie van het gen waardoor dat COMT veel wordt aangemaakt zijn gevoeliger voor de effecten van alcohol. Want door dit gen wordt de dopamine sneller opgeruimd, en is er dus meer behoefte aan het blijven drinken van alcohol.
2. Timing ( adolescenten-brein veel plastischer). Deze is dus veel meer in staat om te veranderen en doordoor veel gevoeliger om te veranderen door drugs.
3. Sociaal-economische factoren ( bijv. echtscheidingen, ontslag, armoede).

Typen drugs
Cannabinoiden: THC is de actieve stof van de marihuana, die uit een marihuana blad komt. De werking: Binden zich aan de cannabinoide receptoren op de presynaptische neuronen.
De functie: negatieve feedback geven in de synaps. ( dit heet een retrograde neurotransmitters)
De presynaptsche receptor op de glutamaterge en GABAerge neuronen temperen de afgifte van de transmitter.
Stimulantia: Leidt tot verhoogde energie, scherpe geest en stemmings veranderingen.
Werking:
Amfetamine (speed) verhoogt de DA excretie uit de presynaptische terminal, onder andere door omkering van de DA transporter. Eenzelfde effect vind plaats bij NE en 5-HT
Cocaïne blokkeert de heropname van DA, NE, 5-HT
Methylfenidaat (ritalin veel voorgeschreven bij ADHD) blokkeert de heropname van DA, en verhoogt de 5-HT excretie. Dit is niet zo verslavend als cocaïne, omdat deze vertraagd opgenomen wordt en ook in veel lagere dosis. (cocaïne in kleine dosis is methylfenidaat!)
Alcohol & xtc kun je nalezen in de sheets of het boek, omdat de tijd van het college om was.

College 5

Anatomie van het zenuwstelsel, H4.2 + 4.3
 

Uitdrukkingen bij beschrijving ligging structuren in de hersenen
Je kan de ligging van het zenuwstelsel op een aantal manieren weergeven.

• Dorsaal is de bovenkant het van het brein.

• Ventraal is de onderkant van het brein.

• Rostraal is de voorkant van het brein

• Caudaal is de achterkant van het brein.

Echter bij de ruggengraat zit dit anders. Hierbij is de achterkant de dorsale kant, de bovenkant is hier Rostraal, en schuift alles zo mee. Dit is zo omdat er bij dieren een knik in de ruggengraat zit waardoor de rug ook naar boven is, zoals bij een kat, en dus dorsaal is. Bij de mens is de ruggengraat echter recht naar beneden, dus zit de dorsale kant niet omhoog maar naar achteren.
Table 4.1 uit het boek moet je kennen uit je hoofd.

Opdeling zenuwstelsel
De centrale zenuwstelsel bestaat uit het brein en de ruggengraat.
Het peripheral zenuwstelsel bestaat uit alle losse spiertjes die gaan over het somatische en autonomen zenuwstelsel. De somatische zenuwstelsel gaat over de vrijwillige spieren, het autonomen stuurt alle organen aan, die gaat onvrijwillig. ( In de zin dat alle organen niet aangestuurd kunnen worden omdat je dat zelf wilt, maar omdat het een automatisch proces is).
Hoe werkt het perifere zenuwstelsel?
Het somatische zenuwstelsel bestaat uit gemengde zenuwen. Het bestaat uit grijze en witte stof. In het dorsale deel is de motorische kant. En in de ventrale kant komen de sensorische zenuwen binnen.
Een sensorische neuron heeft zenuweinden in de huid. Deze gaan rechtstreeks naar de axon, zonder langs de soma te gaan. Daar komen ze later pas langs.
De motor neuron heeft terminals vast aan de spieren, en deze worden via de axonen en soma aangestuurd door signalen.
In de rug en de handen zitten enorm veel dermatomen, hiermee kun je signalen ontvangen. In je benen zitten echter maar weinig dermatomen, hier kun je de locatie waar je precies aangeraakt wordt ook moeilijk bepalen. In je lippen en handen zitten daarentegen weer veel dermatomen, waardoor je hier juist heel gevoelig bent voor aanrakingen.
Het autonome zenuwstelsel:
Het autonome zenuwstelsel bestaat uit het sympatisch en parasympatisch stelsel.
Het sympatische zenuwstelsel bestaat uit klusters van cellichamen die buiten het ruggenmerg zitten. Het sympatische zenuwstelsel is activerend en heeft het flight or fight effect. Het zit verbonden via de ganglia die dichtbij het ruggenmerg zit.
Het parasympatische zenuwstelsel reguleert spijsvertering, rustig ademhalen met een rustigere hartslag. Het is het remmende systeem om je in een rust toestand te brengen. Er zit een schakeling op de postgangliaire axonen. Het is niet zoals in het sympatische zenustelsel 1 geheel, maar alle delen worden apart aangevoerd. Je kan dus een hele rustige ademhaling hebben, terwijl je hart wel heel hard klopt.

Centrale zenuwstelsel: De hersenen

Als je kijkt naar de evolutie van het brein zie je dat er hele oude maar ook nieuwe structuren zijn. De hersenstam kan ook wel vergeleken met reptielen. Het reageert automatisch en lijkt zo weinig complex. De midbrain lijkt ook wel op oude zoogdieren, het regelt de emoties en de bonding met mensen. De hindbrain wordt vergeleken met nieuwe zoogdieren, ze kunnen begrijpen en voorspellen. En de forebrain lijkt op de primaten/dolfijnen, dit gedeelte kan plannen en controleren.
In de hersenstam/reptielenbrain zit de medulla, pons en midbrain.
De medulla zit net boven de ruggengraat. Het is cruciaal voor de hartslag, ademhaling en de bloeddruk. Dit is een cruciaal deel voor de basale lichaamsfuncties.
In de hersenstam zit de reticulare formatie. Deze signaleert hoe actief je bent. Dus als je slaapt dan zorgt die ervoor dat je in rust stand gaat door de thalamus te stimuleren/inhiberen. Deze is dus heel belangrijk voor arousal en aandachtsprocessen. Als dit gestimuleerd wordt dan ben je heel actief. Als dit echter vernietigd wordt dan kom je in een coma terecht.
De pons verbindt verschillende delen van het brein. Het is een soort brug. Er komen heel veel vezelbanen doorheen. Deze is belangrijk voor slaap, ademhaling, slikken, blaascontrole, gehoor, evenwicht, smaak, oogbewegingen, gezichtsexpressies, gevoel in gezicht en houding. Dit zijn dus allemaal vrij basale functies. Deze zorgt ook voor de verlamming tijdens de slaap. Als je ooit het gevoel hebt dat je in bed naar achteren valt, dan betekent dit dat er iets mis is gegaan in de pons. Deze heeft je lichaam dan niet goed uitgezet en kan er voor zorgen dat al je spieren zich aanspannen en je het gevoel geeft dat je naar achteren valt.
Tussen de pons en de thalamus zitten de superior colliculi die voor de visuele stimuli zorgt, en de inferior colliculi die zorgt voor het auditieve systeem. De superior colliculi is bijna het enige systeem die hiervoor zorgt, als deze beschadigt raakt dan is de kans groot dat je blind wordt. Bij het auditieve systeem zijn er meerdere lagen dan alleen de inferior colliculi dus als deze beschadigt dan kan je vaak nog gewoon horen.
De cerebellum zit ook aan de pons. Deze heeft verschillende onderdelen. Het spinocerebellum is belangrijk voor het motorsysteem.. Als hier iets niet klopt blijken mensen vaak problemen hebben met bewegingen snel kunnen uitzetten, patronen uitbeelden met hun handen kunnen ze ook vaak lastig Het perceptie en de acties die ze uit moeten uitvoeren gaat de verbinding hiertussen vaak fout waardoor kleine motorische bewegingen niet uitgevoerd kunnen worden.
De neocerebellum is belangrijk voor het kunnen plannen en aanpassen. Als je een omkeerbril opkrijgt zorgt dit gedeelte van het cerebellum dat je binnen een dag anders weer oke ziet. Het reguleert dus alle sensorische systemen.
Thalamus is het schakelbord van het brein. Het ontvangt sensorische informatie van alle sensorische modaliteiten, behalve reuk. Het is een doorgaand proces waar continue informatie doorheen stroomt. Het is een vrij complexe structuur, die bovenop de hersenstam zit. Het word alleen niet meegerekend met de hersenstam. Iets onder de thalamus zit de hypothalamus. Dit is een van de belangrijkste gebieden in het brein. Het controleert en reguleert de lichaamstemperatuur, seksuele lust, honger, dorst en het hormoonsysteem via de hypofyse. Er kan van alles misgaan bij de hypothalamus. Bijvoorbeeld in het gedeelte waar de honger wordt geregeld. Hier kan je bijvoorbeeld nooit op willen houden met eten omdat je nooit een vol gevoel krijgt. Als je bijvoorbeeld nu aan seks denkt, dan zorgt d hypothalamus direct voor extra hormoon-release. Daarnaast heeft de hypothalamus ook pleasure centers. Ratten doen alles om hun pleasure cener te stimuleren. Ook als ze in ruil voor eten bijvoorbeeld over een vloer met stroom moeten lopen. Dit is namelijk zo’n belangrijke stimulus dat ze hiervoor zelfs dood kunnen gaan. Dit systeem werkt op dopamine.
 

Het oude zoogdierensysteem is het ventrikelsysteem. Hier zit de cerebrospinale vloeistof. Dit is een mechanische buffer, zorgt voor vermindering van effectief gewicht, de afvoer van afvalproducten en een reservoir voor hormonen.
De basale ganglia is een structuur die tegen de thamalus zit. Dit zorgt voor de motoriek. Heel belangrijk voor vrijwillige beweging. Alles wat je zelf in gang wilt zeggen, daar zorgt de basale ganglia voor. Het is ook belangrijk voor allerlei vormen van cognitie. Het is een heel belangrijk schakelstation voor allerlei basale functies. Disfunctie kan leiden toto Parkinson, Huntington, Schizofrenie, ADHD en obsessief compulsieve stoornis.
Het limbisch systeem is heel belangrijk voor de motivatie en de emotie. De hippocampus is cruciaal voor het aanleggen van nieuw lange termijn geheugen. Amygdala hoort hierbij en is belangrijk voor positieve en negatieve emoties. Het is overigens ook een uitzonderlijk grote structuur in vergelijking met dieren.
Het corpus callosum en de commisuren is de communicatie tussen hemisferen, wat dus de hersenhelften zijn.
2 zenuwen die het hele parasympatische systeem aansturen is de cranioscraal . Dit is de vagus nerves samen met de sacrale zenuwen.

Cerebrale cortex
Je hebt in de cerebrale cortex 4 kwabben.
 

• Frontal lobe, plannen, spraak, redeneren, spieraansturing. Het regelt de abstracte gedachten en controle over de emotie. Het bevat de motor cortex: dit stuurt signalen naar het lichaam om spieren aan te sturen. Het bevat ook Broca’s area: deze is verantwoordelijk voor spraak.

• Parietal love, aanrakingen en vrijwillige bewegingen. Het bevat de somatosensorische cortex, die ontvangt tast informatie uit het hele lichaam. Bevat allemaal ruimtelijke templates van de buitenwereld, zowel uit een ik-perspectief als uit een omgevingsperspectief. De linker hemisfeer krijgt input uit het rechtergedeelte van het lichaam.

• Temporal lobe, Net boven en om de oren. Het ontvangt met name geluidsinformatie uit het contralaterale oor. Bevat de Wernicke’s area: dit analyseert geschreven en gesproken taal. Dus het taalbegrip. Het verwerkt ook complexe visuele informatie. Ook lange termijn geheugen lijkt hier heel erg afhankelijk te zijn.

• Occipiatal lobe. Ontvangt met name visuele informatie uit het contralaterale visuele veld. Het houdt zich in het algemeen dus alleen bezig met zien.

Associatie gebieden
Bij mensen is de frontaal kwab is onwijs groot in vergelijking met dieren. Hier zitten Hogere mentale functies, zoals leren, onthouden, denken en spreken.
Alle verschillende kwabben hebben primaire sensorische inputgebieden. De ocitale cortex is vooral visueel. Geur zit aan de onderkant van de frontaal kwab. Deze is dus niet alleen hogere mentale functies maar ook dingen zoals geur.
De cerebrale cortex is 3 mm dik en bevat 10 miljard zenuwcellen. Hoe groter de cortex is, hoe meer functies er mogelijk zijn. Door alle vouwen in de cortex, kan je maar 1/3^de van de cortex zien.
 

Nog een paar belangrijke dingen:
De cortex werkt altijd samen bij gedrag!
Als je bijvoorbeeld hardop leest dan komt info binnen bij de visuele cortex, wordt doorgestuurd naar de angular gyrus, deze maakt het auditief. Dan gaat het naar Wernicke’s area die het interpreteert. Vervolgens doet Broca’s area de spraakcontrole regelen en de motor cortex zorgt ervoor dat je het goed uitspreekt.
De cortex is georganiseerd in cellagen en kolommen!
De witte stof zit altijd aan de binnenkant, en de grijze stof aan de buitenkant. Als we kijken naar hoe de cortex zelf georganiseerd is dan zien we duidelijk verschil in 6 cellagen terug.
Verder word de bewegingsrichting van de signalen in dezelfde kolommen geregeld.

College 6

Ontwikkeling en plasticiteit van de hersenen, hoofdstuk 5

Hoe ontwikkelt een klomp cellen zich tot een brein?
Bij een 1 week oud brein zie je nog weinig verschil tussen witte en grijze stof. Naarmate de tijd verstrijkt komt er steeds meer massa bij en gaat deze zich ontwikkelen.
Uit onderzoek weten we dat het brein nog groeit/ontwikkelt tot begin jaren 20. De somatosensorische schors/ motorische schors zijn samen met de visuele schors al vrij sterk ontwikkeld rond 5 jaar. De prefrontale cortex, het gedeelte die belangrijk is voor op lange termijn denken en plannen, is nog niet zo ver ontwikkeld. Deze ontwikkeling loopt nog als laatste door. De ontwikkeling volgt de evolutie van de hersenen!
De ontwikkeling is altijd in interactie met de omgeving.

Ontwikkeling van het zenuwstelsel (h.5.1)

Bij de geboorte zien de vorm van de hersenen er al vrij hetzelfde uit als een brein van een volwassenen. De hersenen zijn alleen dan nog veel kleiner dan dat ze later kunnen worden. Wat gebeurt er tijdens en na de geboorte op celniveau?
Er zijn 5 stadia die elkaar overlappen en alle beginnen voor de geboorte.
 

• 1. Proliferatie: De aanmaak van nieuwe cellen.
  Dit gebeurt heel vroeg in de ontwikkeling, vrijwel direct na de bevruchting. Uit de stamcellen ontstaan dan nieuwe cellen. Stamcellen zijn ongedifferentieerde cellen, in de wand van de ventrikels, en deze kunnen zich delen tot nieuwe stamcellen die blijven waar ze zijn , of primitieve neuronen en glia cellen die gaan migreren.
  Intermezzo: De aanmaak van nieuwe neuronen (neurogenese) in het volwassen brein vind alleen plaats in de hippocamus ( die regelt het leren/geheugen/emoties) en de bulbus olfactorius ( reukzintuig). Dit gebeurt echter niet in de cortex.

• 2. Migratie: Reis naar bestemming.
  De primitieve neuronen reizen naar hun bestemmingsplek. Bij sommige neuronen gaat dit heel traag, deze bereiken de bestemming pas bij de volwassenheid. Er zijn 2 typen migratie.

1. Radiale migratie, de migratie gebeurt dmv radiale glia cellen. In de ventrikel zitten radiale gliacellen, deze hebben hun cellichamen in de ventrikelzone liggen, maar lopen helemaal uit naar de oppervlakte van het brein. De neuronen klimmen via de radiale gliacellen helemaal omhoog om te komen waar ze moeten zijn.
2. Chemische migratie, de primitieve neuronen volgen een spoor van chemische stofjes, immunoglobines en chemokines.

• 3. Differentiatie: Primitief neuron naar een neuron.
  Een primiteve neuron ontwikkelt zich tot een neuron als ze bij de bestemming aangekomen zijn. Eerst ontwikkelt de axon zich, deze blijft bij een targetstructuur en groeit mee met het neuron die verder reist. Primitieve axonen hebben een soort van groeikegeltje die gevoelig zijn voor sommige chemische stofjes. Sommige trekken ze aan, en andere stofjes stoten de groeikegeltjes af. Er is dus een soort van spoor van chemicaliën die de groei van de neuronen geleid. Daarna ontwikkelen de dendrieten zich en deze blijven op de laatst bereikte bestemming. Deze dendrietvelden worden steeds complexer naarmate er tijd over gaat.

• 4. Myelinisatie: Aanmaak myelineschede
  Na het aanmaken van de axon begint het proces van de myelinisatie. De gliacellen gaan dan myelineschedes om de axonen vormen. Ook dit proces blijft nog tientallen jaren doorgaan. Bij de geboorte zie je namelijk nog nauwelijks verschil tussen de witte en grijze stof, maar naarmate je ouder wordt komt er steeds meer witte stof doordat je steeds meer myelineschede verbindingen krijgt.

• 5. Synaptogenese: Synapsvorming
  Neuronen zoeken ook contact met elkaar. Deze communicatie verloopt bij de synaps. Vandaar dat de synaps ook moet worden aangemaakt. De axon maakt bij de target de connecties (synapsen) met vele cellen. Deze maakt echter zo veel synapsen aan, een overdosis, die niet allemaal gebruikt worden. Daardoor vindt er op een gegeven moment een “synaptic pruning” plaats. Hierbij worden er een aantal synapsen gesnoeid. Dit is afhankelijk van de input van de presynaptische cel. Dus alleen de meest succesvolle connecties blijven bestaan. Dit heet neural darwinisme. Het synaptisch snoeien gaat aan de hand van neurotrofines. Dit zijn chemische stofjes (eiwitten) die overleven en de activiteit van de neuronen promoten. Dit waarborgt de overleving van de neuronen. Neuronen die geen neurotrofines van postsynaptische cel ontvangen, die sterven. Dit heet apoptose
  ( voorgeprogrammeerde celdood). Ook neuronen die geen neurotrofines van inkomende axonen krijgen sterven. De cellen zijn dus van te voren zo geprogrammeerd, dat ze zelf een zelfmoordprogramma aanzetten.
   

Plasticiteit en vermogen tot herstel na letsel (H.5.2)
het ontwikkelende brein is plastischer ( o.a. door overproduktie aan synapsen) en heeft dus een groter vermogen tot leren en herstellen. Het is echter wel kwetsbaarder omdat de basis-machinerie wordt aangelegd.
Een vorm van hersenschade in de baarmoeder is schade door alcoholgebruik van de moeder tijdens de zwangerschap. Alcohol interfereert met alle stadia van ontwikkeling en dit stimuleert de apoptose. Het vergroot de activiteit van GABA, en dit onderdrukt de activiteit van glutamaat. Dit zorgt voor minder stimulatie en neurotrofines, en daardoor sterven er abnormaal veel synapsen ( dus connecties). Dit heet het “fetal alcohol syndrome.” Dit brengen intelligentie en bewegingsproblemen met zich mee.

Na de geboorte heb je in je brein ontwikkelingen bepaald kritieke perioden. Dit zijn begrensde periode van ontwikkeling waarin bepaalde functies ( zoals taal) zich kan ontwikkelen. Hier worden de functies soort van gefinetuned.
Op het moment dat een kind voor de kritieke periode niet blootgesteld wordt aan taal, dan is er nog niets aan de hand. Dan kan dit fine-tunen nog herstellen. Op het moment dat het ook niet in de kritieke fase wordt aangeboden dan krijg je abnormaliteit in het netwerk van de functie. Dit heet deprivatie.
Het omgekeerde van deprivatie is stimulatie, en een rijke omgeving kan leiden tot een rijker brein. Kinderen die vanaf de geboorte verwaarloost zijn, hebben een veel minder rijke/fijne omgeving gehad waarin ze zich niet hebben kunnen hechten, en dit zorgt zeker voor een verminderde ontwikkeling in het brein.

Plasticiteit na de kritieke periode
We hebben niet meer van die grote reorganisaties van netwerken die kunnen plaatsvinden. De netwerken zijn al gelegd en het brein is daardoor minder plastisch. Wat nog wel mogelijk is zijn uitgroeïngen van nieuwe axonale terminals en de nieuwvorming en verdwijning van synapsen.
Er is een onderzoek gedaan naar de hersenen van taxi chauffeurs in vergelijking met buschauffeurs. De taxi chauffeurs hebben een grotere anteriore hippocampus omdat deze ruimtelijke plattegronden van de stad in hun hoofd moeten kunnen onthouden. Dit laat zien dat het volwassen brein nog wel kan veranderen. Dit kan zowel na een lange training van 2 jaar, maar ook op korte termijn kan dit je brein veranderen. Zoals een studie naar jongleren. Hier werd een training van 7 dagen gegeven van een aantal uur per dag. Het brein van de jongleurs hadden een grotere human motion area dan voor ze aan de training begonnen.

Hersenschade in volwassen brein
Wat gebeurt er op het moment dat er in een volwassen brein hersenschade plaatsvindt? Een van de meest voorkomende hersenschade is herseninfarct. Hier komt er een bloedpropje in de hersenen. Hoe ontstaat dit?
Neuronen sterven af door overstimulatie. Er hoopt zich Edema (vocht) op en de natriumkaliumpomp werkt niet meer goed. Er vind dan een ophoping van natrium in de cel plaats. Hierdoor wordt er teveel glutamaat afgegeven, dit leidt tot nog meer instroom van natriumionen. Dit overvloed leidt tot disfunctioneren van de mitochondriën. De mitochondriën zijn verantwoordelijk voor het aanvoeren van energie in de cel. Dus doordat dit niet meer komt, gaat de cel dood.
Een paar dagen na de overstimulatie, vindt er onderstimulatie plaat. Er vind dan minder activatie en neurotrofines van de overlevende neuronen plaats.
Wat voor herstel is er dan nog mogelijk?
Er kunnen niet hele nieuwe verbindingen aangemaakt worden.

• 1. Alleen in de periferie, buiten centrale zenuwstelsel, kunnen axonen nog een beetje aangroeien. Of op kleine afstand.

• 2. Supersensitiviteit: Er komen meer en meer effectieve receptoren, en deze worden gevoeliger voor neurotransmitters. Omdat de bestaande receptoren actiever worden, worden er meer receptoren aangemaakt. Je hebt hierbij:
  Denervation supersensitivity: Na destructie inkomend axon
  Disuse supersensitivity: na inactiviteit inkomend axon

• 3. Collateral sprouting: Afgifte van de neurotrofines om neuronen die contact zoeken met bijliggende neuronen takken te sturen om daarmee contact te leggen. Er ontstaan dan nieuwe axon uiteinden.

Neurotrofines waarborgen dus zowel de overleving van de neuronen, maar zorgen ook voor stimulatie van de vertakkingen van afferente neuronen.

Fantoomledemaat
Na amputatie is het ledemaat naar gevoel nog steeds aanwezig. Hoe komt dit nou?
Er vindt een reorganisatie plaats in de hersenen, in de somatosensorische cortex. De neuronen die in eerste instantie contact maakte met de arm, in een keer gevoelig wordt voor informatie in het gezicht. Dus als je bij zo’n patiënt het gezicht aanraakt, dan kan het zijn dat deze het gevoel heeft alsof je zijn arm aanraakt. Kan je die sensatie teniet doen? Zodat je deze pijn niet voelt. Hier is een oplossing voor met gebruik van een spiegeldoos. Voor de volledige uitleg: Zie het filmpje bij de laatste sheets.
 

College 7

Hoe werkt ons visuele systeem? (H6)
Principes van sensorische systemen. Dit principe geldt altijd.

·        1. Er is een stimulus of prikkel.

·        2. Sensorische receptorcellen

·        3. Transductie: Sensorische receptorcel zet prikkel om in elektrochemisch signaal in het perifere zenuwstelsel.

·        4. Sensorische zenuw vervoert actiepotentiaal naar centrale zenuwstelsel

·        5. Hier vind verwerking van gewaarwording plaats.

Het oog
Het oog bestaat aan de buitenkant uit de pupil en de iris. Maar wat gebeurt er in het oog? In het netvlies wordt een actiepotentiaal omgezet. ( Alle onderdelen van het oog moet je kennen, dwarsdoorsnede).  Licht is in principe elektromagnetische straling en bestaat uit verschillende golflengtes, zichtbaar van 400-700 nanometers.  Het meeste van het licht dat we zien, is  gereflecteerd licht. Bijvoorbeeld een rood voorwerp is niet rood omdat het rood is, maar omdat het alle golflengtes absorbeert behalve de golflengtes die rood representeren, en kaatst deze dan terug ons oog in. Het weerkaatst dus rood licht, en absorbeert alle andere golflengtes (kleuren) licht.
Het oog kan heel goed accommoderen. De lens en de hoornvlies zorgen er samen voor dat het voorwerp scherp op het netvlies wordt geprojecteerd. Wat opvalt aan het oog is dat een voorwerp op je retina en in de primaire visuele schors ( de V1) omgedraaid wordt afgebeeld. Zowel ondersteboven als links en recht zijn omgedraaid. 
Het soort neuronen en schakelingen in de retina:
 Het beeld gaat van de horizontale en bipolaire cellen naar de receptoren,  en daarna naar de amacrine en ganglion cellen. Het moet dus door andere cellen heen voordat het aankomt in de retina.
Er zijn 2 soorten receptorcellen, kegeltjes en staafjes. De staafjes (rods) zijn er 120 miljoen van en reageren bij slecht licht. Ze zitten voornamelijk in de periferie van de retina. Deze zijn belangrijk voor het zien van contrast.  De kegeltjes (cones)  zijn er 6 miljoen van en reageren bij helder licht. Ze zitten voornamelijk in de fovea en zijn essentieel voor het zien van kleur. Er zitten 3  soorten kegeltjes in het oog. Een die gevoelig is voor blauw, een voor rood, en een voor groen.  De kegeltjes zijn eigenlijk pas vrij laat in de evolutie ontstaan. 
Voor het kijken naar sterren ’s nachts zijn de staafjes van grotere toepassing. Als je recht naar een ster kijkt zul je weinig sterren zien, maar als je net boven de bomen kijkt dan valt het licht van de sterren veel meer op naast de donkere bomen. Dit komt dus doordat staafjes door middel van contrast werken.
Een receptief veld is het deel van de omgeving waar een receptor of neuron of zenuw op reageert. De grootte van de receptieve velden verschilt behoorlijk. Een receptief veld van 1 fotoreceptor is het kleinst. In het centrum van het oog projecteert 1 fotoreceptor op 1 ganglion cellen, maar in de periferie meerdere fotoreceptoren op 1 ganglion cel. Het receptieve veld is dus groter in de periferie van het oog van in het centrum.
Is dat dan ook de reden dat we in de fovea het scherpst zien?
Niet alleen want in de fovea ontvangen postsynaptische cellen een signaal van slechts een of enkele receptoren. Maar er zijn in de fovea ook weinig aderen en doorzichtige axonen van ganglioncellen in de fovea. Er zitten hier ook relatief veel receptoren.

Kleurperceptie
Er zijn 3 theorieën over kleurperceptie. De theorieën volgen op elkaar doordat de theorieën elke keer een fenomeen niet kon verklaren en er daardoor weer een nieuwe theorie is bedacht.

·        1. Trichromatic theory.
Kleurperceptie ontstaat door weging van de neurale response van kegeltjes. Blauw heeft heel weinig long-wave cones, iets meer middle wave cones en het meest short wave cones. Bij rood is dat precies andersom. ( Aangezien blauw een vrij lage golflengte heeft en rood een heel hoge golflengte).  Hoe meer intens het licht is, hoe meer activiteit er in de receptoren is. Licht intensiteit wordt dus verklaard door de hoeveelheid actiepotentialen die uit de receptoren komen. Het probleem van deze theorie is dat de negatieve-images niet te verklaren zijn. Want zo’n nadeel suggereert dat verschillende kleuren aan elkaar gelinkt zijn. Maar dit is niet het idee van een beweging van verschillende receptoren die samen een kleur vormen.

·        2. Opponent-process theory. Dit verklaart negatieve images wel. Het brein ziet kleuren op een continue schaal. Blauw-geel, rood-groen, en zwart-wit. De cel is dan dus gevoelig voor de kleur blauw, of voor de combinatie blauw-geel.  De verschillende receptoren projecteren op een bipolaire cel, daartussen zit nog een horizontale cel, dit doen ze alleen niet allemaal op dezelfde manier. Het zijn allemaal + en – schakelingen. Nadat de verschillende receptoren allemaal op hun eigen manier aangekomen zijn bij de bipolaire cel, gaan ze door naar de ganglion cellen. Bij deze theory is ook een probleem. Color constancy. We zien kleuren allemaal, maar als de achtergrond kleur anders is dan zien de kleuren er ook anders uit.  Hoe de kleuren dus daadwerkelijk zijn word bepaald door heel de perceptie van wat je ziet. 

·        3. Retinex theory, de cortex vergelijkt informatie uit de verschillende delen van de retina en past onze kleurperceptie erop aan.

Laterale inhibitie: een belangrijk neuraal principe.
Wat gebeurd er in de netvlies als er licht op valt? Licht gaat door de horizontale en bipolaire cellen op de receptoren. Vervolgens sturen ze exciterend signaal naar de bipolaire en horizontale cellen. Vervolgens sturen de horizontale cellen een inhiberend signaal naar de bipolaire cellen. ( Het inhiberend signaal is het sterkst op de plek waar de exciterende signaal naar de horizontale cellen is gestuurd. Vervolgens heb je een piek op de plek waar het sterkst een signaal is afgegeven op de bipolaire cel. Deze is als enige positief. Dit is het principe van laterale inhibitie. Er vind een reductie van activiteit in een neuron door activiteit in omringende neuronen. Daardoor ontstaat er Edge detection: De waargenomen rand wordt verscherpt en hierdoor wordt het contrast verhoogd.

Van het oog naar V1 (primaire visuele schors)
Je hebt 3 verschillende typen ganglioncellen:
1. Parvocellulaire neuronen. Klein receptief veld. Voornamelijk rond fovea, gevoelig voor kleur
2. Magnocellulaire neuronen. Deze hebben een groter receptief veld en zitten in de  gehele retina. Deze neuronen zijn niet gevoelig voor kleur.
3. Koniocellulaire neuronen, een mix van de twee eigenschappen

Het optisch chiasme is het kruisen van vezels. Dit heeft te maken met welk gedeelte van het netvlies welk beeld doorgeeft aan de ganglioncellen.
De ene helft van het veld projecteert op de linker kant van het netvlies van beide ogen, en de andere helft van het veld projecteert op de rechter kant van het netvlies van beide ogen.

Als je kijkt naar de overgang van de V1 naar de laterale geniculate nucleus (LGN), dan zie je dat de parvo en magno neuronen gesplitst zijn.
Superior colliculi. Vanuit de retina worden er vezels gestuurd naar de colliculi waardoor je snel oogbewegingen kan doorvoeren.
Als je kijkt zie je dat de optic nerve signalen naar de LGN stuurt en deze gaan vervolgens door naar de primaire visuele cortex.

Receptieve velden in V1
Houdt heel erg van lijnoriëntatie.
 De ganglion output kan 2 vormen hebben. Cellen die “on” center- “off” surround zijn. Dus als je in het centrum van de cel zit dan zal hij het receptieve veld exciteren. Maar als je er naast schijnt dan ontstaat er inhibity in het receptieve veld.  Bij de “off” center- “on” surround ganglion cel gebeurt dit juist andersom.
De meest voorkomende cel van de V1 is de simple cell, die reageert op de oriëntatie van de lijnen. Een neuron is altijd optimaal gevoelig voor 1 oriëntatie.  De receptieve velden van simple cells in de V1 kan verschillende vormen hebben, en reageert dus maar op 1 specifieke soort lijn. Deze lijnen zorgen met de exciterende “on” centers en “off” surround cellen dat de binnenkant positief is en de buitenkant negatief. Het soort lijnen die er zijn, zijn bijvoorbeeld Horizontaal, verticaal en diagonale lijnen.  Als je 3 “on” center- “off” surround ganglioncellen op een bepaalde lijn zet, dan reageren bepaalde simple cells daarop doordat de centers een exciterende receptief veld. Andere simple cells zullen er juist niet op reageren omdat de lijn van de ganglion cellen anders is dan hun voorkeur. ( bijvoorbeeld een bepaalde simple cell zal wel reageren op een horizontale cel maar niet op een verticale cel).
Een receptief veld van een complex cell.
Zelfde respons waar het streepje licht zich ook bevindt in het receptieve veld.  Het verschilt van een simple cell: een simple cell moet het streepje zich op een vaste plek in het receptieve veld bevinden. Hij is dus ook selectief voor een bepaalde lijnoriëntatie, maar zijn veld is veel groter dus het maakt niet uit waar het lijntje zich bevindt.  Hoe komt het vuurpatroon van een complex cell tot stand?
het receptieve veld is ietsjes groter, maar waar die op reageert is hetzelfde als waar die bij de simple cells op reageert.
Je hebt ook nog de Hyper complex cells/ end-stopped cell.  Ze zijn ook gevoelig voor een bepaalde oriëntatie, maar het is wel van belang waar je de oriëntatie laat zien. Ze hebben een bepaalde rand, en als het “lijntje” op deze rand komt ( ongeacht of het nog in je receptieve veld ligt) dan stuurt de cell geen signalen meer.
Als we het hebben over objectperceptie, dan tellen de verschillende lijnoriëntaties bij elkaar op en vormen daardoor bijvoorbeeld een voorwerp.  Dus bij de lagere visuele gebieden zie je alleen 2 lijnen, maar bij de hogere visuele gebieden zie je een rechthoek. En als je die dan weer verder bouwt zie je misschien wel menselijke lichamen etc. Dus de simpele lijnoriëntatie waar je mee begint, zijn de bouwstenen van de complexe vormen die je in je dagelijkse leven kunt zien.
Principes van de neocortical orientatie.
De lijn oriëntaties zitten in de kolommen van de witte  en grijze stof. De ene kolom reageert dus weer op de ene oriëntatie en de kolom ernaast net weer op een ander.
Er zijn verschillende kolommen voor oriëntatie, binoculaire interactie, kleurperceptie en bewegingsperceptie. Maar ook kolommen die reageren op de grootte van de receptieve velden, of complexe figuren. Ze reageren op steeds complexe figuren naarmate je hoger in het visuele gebied zit. Wat opvalt is dat ze bijna geen informatie geven over waar de objecten zijn, alleen over hoe ze eruit zien. Het is dus een heel geordend systeem in de V1.

De “wat” en “waar”route: Gespecialiseerde gebieden.

Heel kort door de bocht heb je een “wat” en “waar” route.
Dorsaal: naar parietale lobe. De Informatie komt via de magnocellulaire ganglioncellen. Deze sturen informatie door zoals: Waar bevind het object zich?
Ventraal: naar temporale lob. Informatie komt via parvocellulaire ganglioncellen. Deze sturen informatie door zoals: Wat is het object?
Dus schematisch gaat informatie van het oog door de LGN naar de V1. Deze stuurt informatie over waar het object is  via de dorsale magno cellen naar de parietale lob. De informatie die hier komt hebben vaak te maken met motorische bewegingen zoals dingen pakken en grijpen. De V1 stuurt ook informatie over wat het object is via de ventraal via de parvocellulaire cellen naar de temporale lob. Deze informatie is vaak gerelateerd aan de perceptie van kleuren.

De agnosie & andere visuele stoornissen

Appercetieve agnosie, het niet kunnen herkennen van objecten ondanks intacte “low-level” perception. Ze kunnen de objecten hierdoor ook niet kopiëren. Ze kunnen de objecten dus wel zien, maar waar het opbouwproces van de lijnen begint daar zit vaak een laesie. Dit zit dus bij de parietale kwab. 
Associatieve agnosie, ze kunnen de vormen wel zien en hebben geen probleem met kopiëren. Maar ze kunnen het niet herkenen door middel van kijken, wel met behulp van tast. Dit is dus iets eerder in het signaaloverdracht fout gegaan.
prosopagnosie 1, het niet kunnen herkennen van gezichten.  Hier zit een fout in de fusiform face area.

College 8

Sensorische systemen
Horen
Geluid bestaat uit drukgolven met een specifieke amplitude en frequentie. De amplitude bepaalt de geluidssterkte, waarbij een hogere amplitude een harder geluid aangeeft. De frequentie bepaalt de toonhoogte, waarbij een hogere frequentie een hoger geluid aangeeft. Frequentie wordt in Hz uitgedrukt.
Het oor zet geluiden als volgt om in neurale responsen: het trommelvlies trilt met dezelfde frequentie als het geluid, vervolgens zetten de gehoorbeentjes de trillingen van het trommelvlies om in vloeistoftrillingen via de stijgbeugel en het ovale venster. De amplitude van de trillingen wordt groter door de overbrenging van de gehoorbeentjes, dit is noodzakelijk, omdat vloeistof minder makkelijker trilt dan lucht. In het slakkenhuis bevindt zich het basilair membraan, waarop haarcellen zitten die trillingen oppikken. Deze haarcellen activeren vervolgens cellen in de auditieve zenuw. Lagere tonen worden verder op het basilair membraan opgepikt.
Er bestaan verschillende theorieën over het horen van verschillende toonhoogtes.
* Place Theory: deze theorie beweert dat een toon zorgt voor resonantie op één bepaald deel van het basilair membraan. Het is echter zo dat het op bepaalde plekken het basilair membraan te stug is.
* Frequency Theory: deze theorie beweert dat het basilair membraan op dezelfde frequentie als de toon resoneert. Een toon van 30 Hz zou volgens deze theorie voor 30 actie potentialen moeten zorgen. Er bestaat echter een maximale vuurfrequentie van neuronen van 1000 Hz. Deze theorie kan daardoor het horen van hogere tonen niet verklaren.
* Huidige theorie: tegenwoordig worden de place theory en frequency theory met elkaar gecombineerd. Lage geluiden, tot 100 Hz, worden volgens de frequency theory verklaard, dus de hoeveelheid cellen die vuren bepaalt de geluidsintensiteit. Hoge geluiden, van 100 Hz tot 4000 Hz, worden verklaart volgens een variant van de place theory, namelijk volgens het volley principe. Dit houdt in dat neuronen vuren in de fase met geluid, maar elke neuron vuurt om de paar pieken van de geluidsgolven. Doordat ieder neuron op een andere piek vuurt, wordt er door de som van alle neuronen wel op elke piek gevuurd. Tonen boven de 4000 Hz kunnen nog niet goed verklaard worden.

Functie van A1
A1 is tonotoop georganiseerd, wat overeenkomt met V1, welke retinotoop georganiseerd is.
Cellen reageren vaak op een combinatie van tonen. In tegenstelling tot het visuele gebied, leidt schade in A1 niet tot doofheid. Daarnaast worden geluiden al in A1 geïnterpreteerd.
In het auditieve systeem is er ook sprake van een “where” en “what” pad, dit is ook het geval bij het visuele systeem. Het “where” pad bevindt zich dorsaal, het “what” pad ventraal. Hogere gebieden reageren op steeds complexere geluiden. Wernicke’s gebied is een gespecialiseerd gebied voor taalbegrip. Schade in dit gebied leidt er toe dat de persoon taal niet meer kan interpreteren.
Doofheid:
Doofheid kan verschillende oorzaken hebben. Middenoor doofheid wordt veroorzaak doordat de middenoor botjes het geluid niet meer over kunnen brengen. Bij binnenoor doofheid is een deel van de gehoorzenuw dood. Er kan bij doofheid sprake zijn van oorsuizen. Dit wordt ook wel “phantom hearing” genoemd en is te vergelijken met fantoom pijn.
Lokaliseren van geluid
Er kan op drie manieren worden bepaald waar een geluid vandaan komt. Voor geluiden tussen de 2000 en 3000 Hz kan het geluid gelokaliseerd worden, door het verschil in geluidsintensiteit tussen de oren. Voor plotselinge geluiden kan de plek bepaald worden door het verschil in tijd van aankomst van het geluid, doordat het geluid 0 tot 600 microseconde eerder aankomt in het ene oor dan het andere oor. Geluiden tot ongeveer 1500 Hz kunnen gelokaliseerd worden door het faseverschil tussen de twee oren. Door de afstand die het geluid moet afleggen, verschilt de fase in de sinusgolf van het geluid tussen de twee oren.
Evenwicht
In het binnenoor bevinden zich drie semicirculaire kanalen. De vloeistofbeweging in deze kanalen wordt gebruikt om evenwicht te reguleren. Dit evenwicht kun je verstoren door bijvoorbeeld lange tijd om een paaltje heen te draaien, waardoor de vloeistof nog even blijft draaien, nadat je gestopt bent met draaien.

Voelen
In de huid bevinden zich zowel open zenuweinden als speciale receptoren. Pacinian lichamen zijn bedoeld voor de plotselinge verplaatsing van de huid bij hoog-frequente trillingen. Meissner lichamen zijn voor de plotselinge verplaatsing van de huid bij laag-frequente trillingen. Ruffini eindes zorgen voor de rek van de huid.
Pijn
In tegenstelling tot andere receptoren, bijvoorbeeld voor zicht en gehoor, blijven pijn receptoren zo lang vuren als de pijn aanhoudt. Deze receptoren voor pijn zijn kale zenuweinden. De axonen zijn niet gemyeliniseerd, dikkere axonen veroorzaken heftige pijn en dunnere axonen milde pijn.
 

Smaakreceptoren
Op de tong bevinden zich smaakpapillen voor zoet, zuur, zout, bitter en umami.

Responsiecollege

H2.
Q. Waar precies in het actiepotentiaal zit precies de refractionele periode.
R. Weet het precies in detail ligt  is niet van belang.
Q. Waarom gaan er na het actiepotentiaal 3 natrium uit de cel en 2 kalium erin bij de natriumkaliumpomp. Waardoor word het dan weer -70 mv?
R. De natriumkaliumpomp is een vrij traag mechanisme en is dus vrij onbelangrijk voor het herstellen van het elektrische gradiënt. Andere stoffen zoals chloride zorgt er ook voor dat de balans weer hersteld word maar het boek is vrij simplistisch en dit word voor het gemak niet genoemd. Je moet alleen weten dat de gradiënt weer stabiliseert omdat de natriumkanalen dicht gaan staan en de kaliumkanalen weer open. En vervolgens gaan deze weer dicht waardoor het actiepotentiaal in rust.
Over chloor etc hoef je niets te weten.
In de rusttoestand zijn vrijwel alle natriumkanalen dicht en de kaliumkanalen een beetje open, en hierdoor ( plus natriumkaliumpomp) wordt de potentiaal in stand gehouden.
H3.
Q. Moeten we de chemische opbouw van alle neurotransmitters kennen
R. Figuur 3.14 hoef je niet zo letterlijk te kennen.

Q. Wat is het verschil tussen de “wanting” en “liking” pathway? Is reward alleen voor wanting en niet voor liking?
Het hoofd idee is dat het niet zo is dat als je als drugsverslaafde drugs neemt dat het dan plezier geeft, maar het wordt iets dat je moet doen.  Wanting is  moeten hebben dus. Anders krijg je afkickverschijnselen. Op neurotransmitter basis hoef je dat verschil niet te kennen.
Q. Is het reinforcing systeem dan hetzelfde als reward?
R. Ja, iedere keer als je drugs neemt dan reinforce je dit gevoel zodat je het weer wilt nemen.
Q. Op de powerpoint stonden verschillende drugs, moet je deze uit je hoofd kennen?
R. Ja in principe moet je alle drugs kennen maar de meeste tentamen vragen gaan over de stoffen die behandelt zijn in college als in het boek. Dus als je te weinig tijd hebt, focus je dan vooral hier op. Maar in principe is alles wat in het document staat belangrijk om te weten.
H4.
Q. In hoeverre in detail waarin je de plaatjes en lichaamsanatomie  moet weten?
R. Een aantal structuren zijn in het college erg duidelijk uitgelegd, alle structuren die dikgedrukt staat in de tekst die moet je kennen. Ook zijn er een aantal vragen voorbij gekomen zodat je weet op wat voor manier je de vragen kunt verwachten. In de tentamens zal er wel altijd een duidelijk plaatje komen. Verder zullen de termen van de hersenen gebruikt worden met de simpele termen, niet de dubbele latijnse termen.
Over de thalamus zijn een aantal visuele en andere systemen benoemd en die moet je zowel voor deze deeltentamen als de volgende deeltentamen kennen.
Q. Wat is nou precies de functie van het cerebellum?
R. Je ziet een doorsnede van het cerebellum met een aantal onderdelen. De spinocerebellum houd zich bezig met regulatie van beweging en het bijschaven van kleine bewegingen.   ( binnenste deel van het cerebellum)
en het neocerebellum (buitenkant) functioneert als het leerproces waardoor je bijvoorbeeld je zicht dmv prisma glazen kunt aanpassen. Zonder dit neocerebellum kan je je hier niet aan aanpassen.
H5
Q. Wat is het verschil tussen het overleven van een axon en neuron?
R. Voor een neuron om te overleven moet het voldoende neurotrofines kijken, en voor een axon ook. Op het moment dat een axon te weinig neurotrofines krijgt, zal deze afsterven. Maar als er heel veel axonen dood gaan dan krijgt de neuron als geheel ook te weinig neurotrofines en dan sterft deze ook. Neurotrofines spelen een belangrijke rol voor het behouden van connecties, maar de som van dit alles bepaalt of de neuron overleeft.
De neurotrofines ontstaan doordat de postsynaptische cel deze terug geeft. Maar als de presynaptische cel vuurt dan geeft deze dan ook neurotrofines af aaan de postsynaptische cel. Dus zowel bij de axon uiteinden als de dendrieten.
Q. Kan het zijn dat een neuron overleeft ook al zijn de axonen eromheen dood?
R. Het kan wel maar het heeft dan totaal geen functie en verdwijnt dan ook.
Q. Over de chemische gratiën, neuronen volgen chemische stofjes en komen zo op hun plaats. En daar is dan ook een chemische gradiënt is om dit bij te tunen. Maar de axon uiteinden doen dit dan ook weer?
R. Het is een heel ingewikkeld verhaal. Op het moment dat de neuron opzoek gaat naar de plek van bestemming volgt het een heel spoor van chemische stofjes. Een axon moet ook zijn structuur maken door chemische stofjes te volgen, deze verschillen ook ( afhankelijk van de plek waar die heen moet). Op die manier komt een axon uiteindelijk op de goede plek terecht, maar dit word allemaal door de concentratie en het soort chemische stofjes geregeld. Welke connecties overleven wordt gefinetuned door de omgeving van deze neuronen en axonen.

H6.
Q. Je hebt heel veel cellen in het oog, wat ligt nou precies waar in het oog?
R. De kegels en staafjes zitten helemaal achterin het oog, deze projecteren op de bipolaire en horizontale cellen en de laatste schakeling is op de ganglioncellen. Bij de ganglioncellen gaan de signalen de cel uit. Dit is de basale output van het oog. De on center off surround cellen ( of andersom) zitten in de ganglioncellen. Maar het licht zelf worden door de kegels en staafjes in een elektrisch potentiaal omgezet. Deze zorgen er voor dat je kleur ziet en ook dat je randen duidelijk ziet. De ganglioncellen zorgen voor de on center off surround cellen.
Q. Wat is nou precies het receptieve veld?
R. Te vergelijken met pixels. Alle super kleine pixels (zoals in HD tv)  is de laagste laag van het receptieve veld op de V1, en hoe groter de pixels worden ( dus hoe slechter het televisie beeld) , hoe hoger je in het niveau zit van de v1.
Q. De output van de ganglioncellen zijn de on center off surround et al. Hoe vorm je dit in objecten?
R. Als je ganglioncellen projecteert op een simpele cel in de visuele cortex. Deze liggen zo naast elkaar dat je een soort streepje krijgt. Elke simpele cel is gevoelig voor een bepaalde oriëntatie. Als je een aantal stippen naast elkaar zet in een richting dan krijg je een simpele cel. Deze ganglioncel signaleert in principe een aantal cellen naast elkaar, en geven dit door de kolommen door. Je krijgt door de schakeling van die puntjes ( on center off surround) hele basale vorm herkenning.
Q. Wat bepaalt hoe deze on center off surround cellen gaan zitten?
R. Dat is compleet random, zolang ze maar wel voldoen aan de lijnoriëntatie van de ganglioncellen.  Bepaalde kolommen reageren alleen op cellen die op een heel speciale oriëntatie liggen. Het belangrijkste principe is dat je van een heel basaal stipje gaat, naar een structuur die voor oriëntatie gevoeligheid zorgt. En als je deze oriëntaties samenvoegt dan kan dit bijvoorbeeld een driehoek worden. Het zijn dus een soort bouwstenen. En uiteindelijk bouw je met deze bouwstenen alle mogelijke vormen die je visueel ziet.  Stipjes à lijnoriëntatie à geometrische figuren à etc.
Hoeft niet te weten waar welke kolommen en lagen zitten, alleen dat er kolommen en lagen zijn.

Q. Wat is laterale inhibitie precies?
R. Heel schematisch: je hebt de receptoren, de staafjes en de horizontale cellen en bipolaire cellen. Als er licht valt op een receptor, dan zie je dat er twee dingen gebeuren. De receptor projecteert op de bipolaire en op de horizontale cellen. De horizontale cellen levert inhibitie op alle bipolaire cellen daaronder. Deze krijgt dus excitatie en inhibitie. De inhibitie valt af met afstand. De sterkste inhibitie vind plaats direct onder de horizontale cel. Als je gaat optellen wat er dus allemaal gebeurt, dan zie je dat er netto 0,5 inhibitie is dan bij de andere bipolaire cellen. Hierdoor krijg je een contrast verschil.
Q. Hoe zit dat dan bij wat je krijgt bij het voorbeeld in het boek, zwarte vierkanten met diamantjes ertussen?
R. Je krijgt van alle kanten laterale inhibitie effecten. De witte vlekjes in het midden krijgen door de grijze lijntjes zwarte puntjes erop. In de grijze lijntjes krijg je een soort piek en een contrast vergroting tussen alle cellen die eromheen liggen. Nou die inhibitie verspreid zich in alle richtingen, dus je krijgt een soort competitiesysteem.
*De horizontale cellen werken, in dit simpele voorbeeld, altijd als inhibitie.
*De inhibitie zorgt dus voor extra contrast zorgt voor de overgang van licht en donker.
H7.
Van de dermatomen hoef je alleen te weten wat de functie is enzo, maar niet welke precies waar zit etc.
Q. Wat is een voorbeeld van een lage frequente trilling op je huid?
R. Bij basmuziek bijvoorbeeld, zitten er hele lage trillingen en je tastzintuigen voelen deze lage trillingen op je huid.

College 9

Slapen en Waken…en dromen natuurlijk

De functie van slaap, waar we een/derde deel van ons leven in verblijven.
1. Circadiane ritmiek.
Er zijn verschillende soorten endogene cycli, zoals de circanuale ritmes, getijde ritmes en circadiane ritmes. Deze heten zo omdat ze endogeen gereguleerd worden. In het organisme zit een biologisch ritme, een soort klok, die door middel van sensoren voelt in wat voor soort periode het zit. Het zonlicht wordt dus bij organismen opgevangen door sensoren en deze staan in contact met de pacemaker, die het interne ritme kalibreert.
Waarom zouden we niet gewoon moe worden op het moment dat het donker wordt, dus waarom hebben we die pacemaker nodig voor het ritme?
Omdat je anders meteen gaat slapen op het moment dat het donker wordt. Maar voor een heleboel van dit soort ritmes is dat de omgeving varieert en daardoor is het handig om gewoon een vast ritme te hebben. Ook is vaak voorbereiding nodig om in slaap te vallen, dit gaat namelijk niet zomaar. Heel veel van dit soort processen hebben veel voorbereidingstijd nodig. En daardoor worden dit soort processen geregeld door een endogene klok, maar dit wordt wel door een soort van feedback/terugkoppeling door de externe omgeving in de gaten gehouden.
Wij hebben in de hypothalamus de pacemaker zitten die ons ritme regelt. De hypothalamus is een groep kernen die heel relevant is voor het sturen van het interne model, oftewel de biochemie. In die kern zit dus ook onze pacemaker die daar heel nauw mee in contact staat. Als je slaapt wordt de bloeddruk en hartslag lager en al deze ritmes volgen een 24-uur ritme. Onze pacemaker heet de nucleus suprachiasmaticus. De output van de SCN verspreidt zich over het gehele brein, maar als eerst gaat alles naar de pijnappel klier die melatonine produceert. Melatonine maakt dat het resetten makkelijker gaat, bijvoorbeeld als je naar een andere tijdzone gaat en je daar je ritme moet gaan aanpassen aan die tijd.
Dus de SCN wordt gecontroleerd door licht over een termijn van 24 uur. Licht gaat via de ogen binnen op de retina. Hierop zitten speciale receptoren die een connectie hebben op de SCN. Deze receptoren zijn lichtgevoelig maar op een andere manier dan de kijkreceptoren. Ze zijn gevoelig voor trage lichtwisselingen. Snelle fluctuaties zoals het licht uit en aan doen, daar zijn ze niet gevoelig voor. Maar langzame lichtveranderingen over de dag heen geven ze door aan de SCN.
De neuronen in de retina van de SCN vuren maar 1x per dag, ze hebben dus een ritme van 24 uur. Die cellen zijn superstabiel, en kunnen alleen veranderen richting de ouderdom.
Op het moment dat je een organisme een bepaalde tijd in het donker laat, dan gaat na verloop van tijd het ritme van het organisme veranderen, in zijn vrijlooprichting, en die maakt de dagen bijvoorbeeld korter. Iedereen heeft namelijk een ritme dat niet precies 24 uur is. ( ligt aan het organisme of dat langer of korter is). Het organisme komt dan in een ander ritme terecht en blijft daar dan ook in, deze heeft dan kortere/langere dagen dan een 24 uurs ritme.
Op het moment dat er een SCN-laesie plaatsvindt, dan is er geen ritmiek meer in het 24-uurs ritme, en dan slaap je op willekeurige momenten, zonder dat er een ritme aan te pas komt. Dit betekent dus NIET dat je dan niet meer slaapt!
 

2. Slaap stadia
- Hypnagogische toestand: “half slaap”. Hier is nog iets van motorcontrole, maar het brein laat de werkelijkheid los en gaat hallucineren en dromen.
- Non-REM: synchroom EEG signaal. REM staat voor rapid eye movement. In deze fase vertonen we deze activiteit niet. Hier is de activiteit heel asynchroom en elk deel van het brein doet zijn eigen ding.
- REM: synchroon EEG signaal. Hier is de activiteit gesynchroniseerd en veel delen van het brein ondergaan tegelijkertijd dezelfde activiteit. Hier is slechts 1 stadium in, de paradoxale slaap: je kijkt naar de activiteiten van een actief brein in een verlamd lichaam. Zo sterk dat mensen die uit hun REM slaap wakker worden zich niet kunnen bewegen.
De slaapfases wisselen elkaar af in een complex patroon, de slaap architectuur. Er zijn 4 slaapfases van de non-REM slaap en de REM-fase. Als een persoon in slaap valt komt hij eerst in de eerste 4 stadia van de non-REM slaap, om vervolgens weer terug te komen in stadia 3 en 2, om dan in de REM-slaapfase te komen. De eerste slaapfase maak je alleen mee op het moment dat je in slaap valt. Vanuit de REM-slaap ga je weer naar de 2, 3 en 4^de stadia, om vervolgens weer terug te gaan. De diepste slaapfases, stadia 3 en 4, worden steeds minder naar het eind van de nacht, terwijl de REM-slaap steeds meer toeneemt naar het einde van de slaap.
De Non-REM slaap, alle autonome functies zijn verlaagd, dus de temperatuur, hart frequentie en bloed druk. De neuroendocrine secretie stijgt, en met name hormonen die een functie hebben in weefsel aanmaken en herstel.
In de REM-slaap zijn de autonome functies variabel, meer zoals overdag dus. Daarnaast is er sprake van de hypotonus, dit is de verlaagde spiertonus, en snelle oog bewegingen. Maar je hebt naast de hypotonus ook snelle spiertrekkinkjes, en er is activiteit in de geslachtsorganen.
REM versus non-REM mentatie:
Bij onze REM mentatie kunnen we die ons beter herinneren.
We hebben hierbij namelijk gedetailleerde dromen, en bizarre gedachten en intense emoties( vaker negatieve emoties) . Bij de non-REM mentatie is het lastig om te ontwaken, en ze hebben vaak ook meer moeite om te rapporteren wat ze gedroomd hebben. Het zijn vaak wel plausibele en rationele gedachten en verhalen. Deze zijn ook veel minder emotioneel.

Introductie EEG: Dit is de registratie van de elektrische hersenactiviteiten in het brein. Je ziet in een EEG potentialen oscilleren. Deze worden gemeten in Hz. Dus als ik een EEG golf van 1 Hz voorbij zien komen, dan zie je 1 interval per seconde.
Als je kijkt naar een EEG bij slaapfasen, dan zie je dat als je wakker bent je een vrij lage amplitude hebt en de frequentie is heel kort. Dit komt doordat alle cellen heel verschillende dingen aan het doen zijn. Op het moment dat je wakker bent en je ogen gesloten hebt, dan gaat de frequentie omhoog.
Op het moment dat je in de nonREm slaap gaat, dan gaat naar mate de stadias passeren de amplitudes omhoog en worden de frequenties lager. In de REMslaap kijken we naar een ander soort patroon, met snelle en lage frequenties met een redelijk lage amplitude, dit lijkt enigszins op het wakkere patroon.
Als we slaap metingen doen dan registreren we naast het EEG nog 2 andere zaken. De oogbewegingen met een EOG, want hiermee kunnen we de rapid eye movements zien. Dit helpt ons beter te diagnosticeren wanneer iemand in de REM slaap zit. Daarnaast registreren we ook de Muscle Tonus (EMG). Deze valt namelijk weg in de REM.
3. Neurale mechanismen van slapen en waken
Hoe kom je nou in slaap? De regio van de hersenstam is het gedeelte waar het om gaat.In de locus Ceruleus die noradrenaline maakt, in de Raphe kernen wordt serotine aangemaakt, en in de substantia nigra wordt dopamine aangemaakt. In de Pontomesencehpalon wordt acetylcholine aangemaakt.
Naar mate je meer in de fases van de nonREM valt, gaan alle neuromodulatoren omlaag. Daarbij gaat ook de histamine uit de hypothalamus omlaag. Deze verminderde input zorgt ervoor dat je neuronen in je brein in een gehyperpoliseerde toestand komen. Er vindt dus minder excitatie plaats.
Tijdens de REMslaap gaan er een aantal van die neuromodulatoren omlaag. Behalve de acetylcholine, deze schiet juist omhoog, net als de histamine.
De deltagolven van de diepe slaap, nonREM slaap, ontstaan zo:
- Sterk verminderde transmissie van neuromodulatoren
-Er ontstaat hyperpolarisatie
- De voltage afhankelijke kanalen gaan open in de reticulaire thalamus kern, die voor traag, ritmisch, synchroon vuren zorgt. Dit zorgt voor de actiepotentialen. Vervolgens komen ze weer terug in de normale polaire staat, om vervolgens weer te vuren.
- De reticulaire nucleus legt dit ritme op aan de rest van de thalamus en, via de thalamus, aan de cortex.
- Deze verhinderd normale informatie transmissie in de thalamus en de cortex.
Tijdens dit gebeuren gaan er signalen naar het forebrain die ervoor zorgen dat je niet je dromen gaat uitleven, en die dus je lichaam verlamt tijdens de REMslaap.
Bij de slaapregulatie hebben we dus de SCN die bepaalt in wat voor ritme we leven. Ook de homeostatische factoren die tijdens het waken slaapdruk opbouwt en die tijdens het slapen worden afgelost. Daarnaast hebben we ook de omgevingsfactoren zoals licht en cafeïne die onze alertheid stimuleren.
 

4. Slaap hypothesen
Er zijn verschillende theorieën over de functie van slaap.
1. De evolutionaire theorie die stelt dat de slaap de rol heeft dat we onze energie sparen in omstandigheden waaraan het dier niet zo goed is aangepast ( zoals donker, kou en voedsel schaarste).
2. De herstel theorie die stelt dat we slapen om onze fysiek, emotionele en mentale vermoeidheid te herstellen.
3. De off line informatie verwerking die stelt dat we slapen zodat we onze “harde schijf” reorganiseren op een moment dat het niet storend is voor verwerking van externe stimuli.
1. Zoogdieren zoals paarden en schapen slapen heel weinig omdat zij niet veel kunnen slapen omdat ze andere functies hebben overdag. Bijvoorbeeld vluchten voor roofdieren ( omdat ze alleen kunnen rennen), en veel moeten eten. (in gras en bladeren zitten namelijk niet zoveel koolhydraten en het verteren van gras kost daarnaast ook heel veel tijd).
Maar zoogdieren zoals katten eten dieren zoals muizen die snel verteren en ze kunnen zich ook makkelijker weren tegen andere roofdieren.
Maar niet alle slaap is energiebesparend!
2. Een diepe slaap stimuleert het immuunsysteem, en is de anabole periode want ze zorgen voor groeihormonen, celdeling en de aanmaak van eiwitten is tijdens de slaap groter dan afbraak. Slaap deprivatie leidt tto vermoeidheid, cognitieve disfunctie en emotionele disfunctie. Uiteindelijk ga je ook dood van te weinig slapen.
3. Het idee is dat de hippocampus van cruciaal belang is voor het opslaan van gebeurtenissen. De hippocampus is zo plastisch dat hij alles snel op kan slaan, maar ook snel gebeurtenissen vergeet. Dus de nieuwe gebeurtenissen overschrijven een beetje de oude gebeurtenissen. Maar wij kunnen toch op termijn dingen herinneren die jaren geleden gebeurd zijn.
Terwijl je slaapt is er een hernieuwde afspeling van de gebeurtenissen die op de hippocampus zijn opgeslagen, en de herhaalde presentatie van die gebeurtenissen zorgt ervoor dat de corticale gebieden ( die trager zijn in opslaan) ook een representatie kunnen opslaan van die gebeurtenissen. Dus de herinneringen worden omgezet naar een meer resistente geheugen.
Slaap heeft waarschijnlijk ook een heel belangrijke emotionele functie. De meeste dromen zijn emotioneel en emotioneleg ebeurtenissen komen ook weer terug in je dromen. Slaapdeprivatie zorgt voor prikkelbaarheid en emotionele labiliteit, en slaap problemen worden gelinkt aan vrijwel alle affectieve stoornissen. Ook beïnvloeden negatieve stimuli de slaap architectuur, en deze beïnvloed weer de emotionele demping over slaap.
 

College 10

Biologische psychologie, 07-05-2013
Neurale controle van beweging
8.1 zelf lezen, nu hoofdstuk 8.2 + 8.3
Waarom hebben wij hersenen?
Manteldiertjes eten hun hersenen op nadat ze bij hun eindbestemming zijn aangekomen. Dit geeft aan dat de hersenen dus ook vooral belangrijk zijn voor motorische redenen. De cognitie is in dienst van actie.  Kijk naar de anatomie van het brein, bijna het gehele brein is betrokken bij het aansturen van ons motorisch apparaat. 
2 belangrijke dingen waar we het dit college over gaan hebben:
1. Evolutionaire theorie: Ons cognitieve repertoire is ontwikkelt zodat we kunnen bepalen/doen/krijgen wat we nodig hebben.
2. Motorische stoornissen gaan vaak gepaard met cognitieve problemen.
Uiteindelijk zijn het onze spieren die aangestuurd moeten worden, maar er zit een hiërarchie in hoe we zover komen. De aansturing begint bij de hersenen, naar de hersenstam om vervolgens in de ruggenmerg te komen.
We beginnen eerst bij de hersenen zelf:
Een gebied die betrokken is bij de motorische aansturing is de frontaal schors. Dit is ook hiërarchisch georganiseerd
1. Selectie gepaste motorische respons gezien huidige situatie ( prefrontaal schors). 2. Planning beweging in fysische termen ( premotorische cortex)
3. Initiatie beweging, primaire schors.
    De primaire motorische schors bevat de delen voor fijne motoriek en deze zijn vaak erg gevoelig.

De primaire motorische schors stuurt spieren aan  de contralaterale zijde van het lichaam aan via motor neuronen in verlengde merg en ruggenmerg.
Het is het idee van beweging: De primaire motor cortex beveelt een uitkomst, en laat het aan het ruggenmerg en andere gebieden over om de juiste combinatie van spieren te vinden.
De input gaat van voornamelijk van premotorische, supplementaire motorische schors, en somatosensorische schors naar de cerebellum. Bij beschadiging aan de primaire motorische schors ontstaat er spierzwakte of verlamming.
Op dit moment zijn wij in de wetenschap in staat om mensen die de verbindingen missen tussen het denken van een beweging naar het uitvoeren van de beweging, via een verbinding die aangesloten is aan de spieren toch dit uit te laten voeren. Het elektrisch signaal dat de patiënt in zijn hoofd aanstuurt, gaat langs de computer die verbonden staat aan de spieren, waardoor de patiënten door middel van gedachte toch zijn eigen spieren kan bewegen.

De prefrontaal schors is voor doelgericht handelen, ze plannen bewegingen afgestemd op behoeften, prioriteiten en beoogd resultaat. Het houdt doel in het werkgeheugen en reageert op externe stimuli. Als je beschadiging aan de prefrontaal schors hebt dan vindt er gedachteloos gedrag plaats.
Samen met de supplementaire motorische schors zorgt het voor planning en organisatie van snelle sequentie bewegingen in bepaalde volgorde.
De premotorische cortex speelt een rol bij de voorbereiding van een beweging, en zorgt voor integratie van sensorische informatie. Het krijgt informatie vanuit informatie over doel en sequentie van bewegingen en over de huidige positie en houding van je lichaam ten opzichte van de omgeving. Bij beschadiging zie je vooral problemen met bewegingen maken richting een bepaalde target in de ruimte. Het is ook vooral actief tijdens het inbeelden van beweging, maar ook als je andere mensen een handeling zien uitvoeren, zogenaamde spiegelneuronen.
 

Vanuit de motorische schors lopen er banen naar het ruggenmerg. Een hele belangrijke bundel van neuronen is de tractus corticospinalis: bevat axonen van cortivale neuronen, en lopen naar inter-neuronen en motor neuronen van het ruggenmerg. De tractus corticospinalis lopen in 2 banen, de laterale baan en de mediale baan. De laterale baan loopt aan de buitenkant en is heel belangrijk voor de beweging van de ledematen. De mediale baan loopt in het midden en is belangrijk voor bilaterale bewegingen zoals de nek, schouders, de romp en speelt een belangrijke rol bij ledemaat-romp bewegingen zoals lopen, zitten opstaan en draaien.
Kernen in de hersenstam spelen een belangrijke rol bij de aansturing van spieren die betrokken zijn bij automatische bewegingen, zoals houding en evenwicht. Maar ook semiautomatische gedragingen zoals ademen, plassen en lachen/huilen.  De spiertonus is belangrijk voor lichaamshouding, de vestibulaire kernen voor evenwicht. Al deze gedragingen gaan voornamelijk via de ventromediale afdalende banen.
Uiteindelijk lopen al deze banen via het ruggenmerg. Het ruggenmerg is ook somatotopisch georganiseerd.  De activiteit van de motorische neuronen in het ruggenmerg worden beïnvloed dor de hersenenstam en verschillende corticale gebieden. Activiteit van de corticale gebieden worden gemoduleerd door het cerebellum en de basale ganglia.
Het cerebellum bevat meer neuronen en synapsen dan alle andere delen van de hersenen te samen. Het heeft dus een enorm vermogen tot verwerking en integratie van informatie. Het cerebellum krijgt dan ook input van alle sensorische systemen, het ruggenmerg en de cerebrale cortex. Via constantie feeback, “fine-tuning”, kun je nauwkeurige bewegingen maken. Als het cerebellum beschadigt is, dan reflecteren de symptomen die van alcohol intoxinatie. ( klunzigheid, lallende spraak, en inaccurate oogbewegingen)
Naast dat het cerebellum heel belangrijk is voor nauwkeurige bewegingen, is het ook belangrijk voor balans en coördinatie, timing en precisie van snelle bewegingen, spreken, oogbewegingen, maar ook motorisch leren ( nieuwe motor programma’s opstellen).  De anatomie van de cerebellum bestaat uit de cerebellaire schors ( in deze schors liggen de purkinje cellen, die allemaal loodrecht naast elkaar staan. Loodrecht op deze purkinje cellen lopen axonen. De axonen activeren deze purkinje cellen, die zorgen voor de collectieve duur van een beweging, dus timing van de beweging).
De basale ganglia is een cluster van subcorticale kernen, de nucleus caudatus, putamen en de globus pallidus, samen heet dit het striatum. Deze wisselen informatie uit met elkaar en de thalamus en de cortex. De input komt onder andere van de cortex en van de substantia nigra, dit is een heel klein gebiedje die dopamine produceren.  Wat voor rol speelt de basale ganglia nou?

Voor respons selectie, dit is de facilitatie van sommige motorische responsen en de inhibititie van concurrerende responsen, dit geldt vooral in het geval van initiatie van spontane beweging.  De globus pallidus inhibeert de thalamus, en de thalamus stimuleert de frontale schors. De globus pallidus is continue actief, en dus continue bezig om de thalamus te inhiberen. Dus de frontale schors wordt continue geinhibeert door de glabus pallidus. De striatum heeft ook een inhiberende factor op de globus pallidus.  Dit leidt dus tot een verminderde inhibitie van de thalamus en daardoor wordt de frontale schors dus sterker geactiveerd.  Dus de caudate nucleus en putamen vertellen de globus pallidus welke bewegingen het moet stoppen te inhiberen.  ( de frontale schors en de substantia nigra beïnvloeden daarentegen ook weer de striatum).  Door dit proces kan de basale ganglia dus de motorische output moduleren, ze bepalen ook de sterkte van het respons.

Alle hersengebieden die een rol spelen in controle van motoriek ook belangrijk zijn voor het aanleren van motorische vaardigheden. De basale ganglia is voor het leren van motor habits, die moeilijk in woorden te omschrijven zijn, zoals auto rijden.
We hebben nu allerlei verschillende hersengebieden besproken voor de motorische bewegingen,  en weten de belangrijkste functies van deze gebieden.
 

Motorische stoornissen
De ziekte van parkinson wordt veroorzaakt door het verlies van dopamine cellen in substantia nigra, dit zorgt voor een excessieve motorische inhibitie ( hypokinetische symptomen) .  Hoe komt dit tot stand? Op het moment dat de sub nigra niet meer de striatum kan activeren, dan inhibeert deze minder de glubus pallidus, die daardoor juist weer de thalamus extra gaat inhiberen, waardoor de frontale schors minder wordt geactiveerd. Dit zorgt daardoor dan ook weer dat de striatum ook weer minder wordt geactiveerd.
De motorische symptomen van de ziekte van parkinson is moeite met initiatie van gedrag, musculaire rigiditeit, trage bewegingen (bradykinesie)  en tremor in handen, benen en lichaam. De cognitieve symptomen zijn  dat mensen moeite hebben met de initiatie van mentale activiteit en ze worden trager op cognitieve taken, zoals het inbeelden van acties.
Er zijn verschillende vormen van de ziekte van parkinson.
Early-onset: sterk genetische component
Late-onset: omgevingsfactoren spelen een belangrijke rol bij het laat krijgen van parkinson, bijvoorbeeld voor MPTP of vergelijkbare chemicaliën ( pesticiden).
De behandelingsmogelijkheden zijn er helaas nog geen echt goede behandelingsmethoden. Een van de eerste dingen die patiënten ontvangen is L-dopa, dit komt namelijk wel de bloedbarrière door (dopamine zelf kan dit namelijk niet). Maar dit kan je niet permanent blijven geven.  Momenteel kijken ze of ze doormiddel van celtransplantaties dopamine cellen kunnen implanteren in het lichaam van de patiënten. Dit onderzoek is echter nog niet zo succesvol. Daarnaast is er ook nog deep brain stumlation waarbij de dopamine cellen in de hersenen worden gestimuleerd.
Je hebt ook hyperkinetische stoornissen waarbij dus te weinig inhibitie optreedt ( ziekte van huntington). Hierbij kunnen er dus tics of chorea optreden, athetose ( continue stroom van langzame vloeiende bewegingen) en rusteloosheid ontstaat.
Bij huntington’s chorea ( ziekte van huntington) is er een mutatie in het gen dat codeert voor de eitwit huntington. Dit zorgt voor een afgifte van teveel neurotransmitters ( in een vroeg stadium) en voor energieproductie van de cel ( mitochondrium, in een later stadium). Uiteindelijk leidt dit tot vernietiging van de nucleus caudatus, putamen en globus pallidus, en dit zorgt voor verminderde motorische inhibitie.  Hierdoor krijg je geen afgifte van neurotrofines, en dit zorgt voor vernietiging van neuronen in delen van de hersenen die contact maken met basale ganglia.  De symptomen zijn dus onwillekeurige, overdreven bewegingen.
De ziekte van huntington heeft een heel sterke genetische component (50% dat je het krijgt als een van de ouders het ook heeft). Het is namelijk een autosomaal dominant gen.

Waar we het nu nog niet over gehad hebben zijn dus de spiegelneuronen die heel belangrijjk zijn voor imitatie en sociale interactie. Ze liggen onder andere in de premotorisce schors.  De cellen in deze schors zijn dus actief als je andere mensen  een beweging ziet maken, maar ook om empatisch vermogen te hebben.
Zie filmpje in de sheets.

College 11

Neurale controle van beweging
8.1 zelf lezen, nu hoofdstuk 8.2 + 8.3
Waarom hebben wij hersenen?
Manteldiertjes eten hun hersenen op nadat ze bij hun eindbestemming zijn aangekomen. Dit geeft aan dat de hersenen dus ook vooral belangrijk zijn voor motorische redenen. De cognitie is in dienst van actie. Kijk naar de anatomie van het brein, bijna het gehele brein is betrokken bij het aansturen van ons motorisch apparaat.
2 belangrijke dingen waar we het dit college over gaan hebben:
1. Evolutionaire theorie: Ons cognitieve repertoire is ontwikkelt zodat we kunnen bepalen/doen/krijgen wat we nodig hebben.
2. Motorische stoornissen gaan vaak gepaard met cognitieve problemen.
Uiteindelijk zijn het onze spieren die aangestuurd moeten worden, maar er zit een hiërarchie in hoe we zover komen. De aansturing begint bij de hersenen, naar de hersenstam om vervolgens in de ruggenmerg te komen.
We beginnen eerst bij de hersenen zelf:
Een gebied die betrokken is bij de motorische aansturing is de frontaal schors. Dit is ook hiërarchisch georganiseerd
1. Selectie gepaste motorische respons gezien huidige situatie ( prefrontaal schors). 2. Planning beweging in fysische termen ( premotorische cortex)
3. Initiatie beweging, primaire schors.
De primaire motorische schors bevat de delen voor fijne motoriek en deze zijn vaak erg gevoelig.
De primaire motorische schors stuurt spieren aan de contralaterale zijde van het lichaam aan via motor neuronen in verlengde merg en ruggenmerg.
Het is het idee van beweging: De primaire motor cortex beveelt een uitkomst, en laat het aan het ruggenmerg en andere gebieden over om de juiste combinatie van spieren te vinden.
De input gaat van voornamelijk van premotorische, supplementaire motorische schors, en somatosensorische schors naar de cerebellum. Bij beschadiging aan de primaire motorische schors ontstaat er spierzwakte of verlamming.
Op dit moment zijn wij in de wetenschap in staat om mensen die de verbindingen missen tussen het denken van een beweging naar het uitvoeren van de beweging, via een verbinding die aangesloten is aan de spieren toch dit uit te laten voeren. Het elektrisch signaal dat de patiënt in zijn hoofd aanstuurt, gaat langs de computer die verbonden staat aan de spieren, waardoor de patiënten door middel van gedachte toch zijn eigen spieren kan bewegen.

De prefrontaal schors is voor doelgericht handelen, ze plannen bewegingen afgestemd op behoeften, prioriteiten en beoogd resultaat. Het houdt doel in het werkgeheugen en reageert op externe stimuli. Als je beschadiging aan de prefrontaal schors hebt dan vindt er gedachteloos gedrag plaats.
Samen met de supplementaire motorische schors zorgt het voor planning en organisatie van snelle sequentie bewegingen in bepaalde volgorde.
De premotorische cortex speelt een rol bij de voorbereiding van een beweging, en zorgt voor integratie van sensorische informatie. Het krijgt informatie vanuit informatie over doel en sequentie van bewegingen en over de huidige positie en houding van je lichaam ten opzichte van de omgeving. Bij beschadiging zie je vooral problemen met bewegingen maken richting een bepaalde target in de ruimte. Het is ook vooral actief tijdens het inbeelden van beweging, maar ook als je andere mensen een handeling zien uitvoeren, zogenaamde spiegelneuronen.
 

Vanuit de motorische schors lopen er banen naar het ruggenmerg. Een hele belangrijke bundel van neuronen is de tractus corticospinalis: bevat axonen van cortivale neuronen, en lopen naar inter-neuronen en motor neuronen van het ruggenmerg. De tractus corticospinalis lopen in 2 banen, de laterale baan en de mediale baan. De laterale baan loopt aan de buitenkant en is heel belangrijk voor de beweging van de ledematen. De mediale baan loopt in het midden en is belangrijk voor bilaterale bewegingen zoals de nek, schouders, de romp en speelt een belangrijke rol bij ledemaat-romp bewegingen zoals lopen, zitten opstaan en draaien.
Kernen in de hersenstam spelen een belangrijke rol bij de aansturing van spieren die betrokken zijn bij automatische bewegingen, zoals houding en evenwicht. Maar ook semiautomatische gedragingen zoals ademen, plassen en lachen/huilen. De spiertonus is belangrijk voor lichaamshouding, de vestibulaire kernen voor evenwicht. Al deze gedragingen gaan voornamelijk via de ventromediale afdalende banen.
Uiteindelijk lopen al deze banen via het ruggenmerg. Het ruggenmerg is ook somatotopisch georganiseerd. De activiteit van de motorische neuronen in het ruggenmerg worden beïnvloed dor de hersenenstam en verschillende corticale gebieden. Activiteit van de corticale gebieden worden gemoduleerd door het cerebellum en de basale ganglia.
Het cerebellum bevat meer neuronen en synapsen dan alle andere delen van de hersenen te samen. Het heeft dus een enorm vermogen tot verwerking en integratie van informatie. Het cerebellum krijgt dan ook input van alle sensorische systemen, het ruggenmerg en de cerebrale cortex. Via constantie feeback, “fine-tuning”, kun je nauwkeurige bewegingen maken. Als het cerebellum beschadigt is, dan reflecteren de symptomen die van alcohol intoxinatie. ( klunzigheid, lallende spraak, en inaccurate oogbewegingen)
Naast dat het cerebellum heel belangrijk is voor nauwkeurige bewegingen, is het ook belangrijk voor balans en coördinatie, timing en precisie van snelle bewegingen, spreken, oogbewegingen, maar ook motorisch leren ( nieuwe motor programma’s opstellen). De anatomie van de cerebellum bestaat uit de cerebellaire schors ( in deze schors liggen de purkinje cellen, die allemaal loodrecht naast elkaar staan. Loodrecht op deze purkinje cellen lopen axonen. De axonen activeren deze purkinje cellen, die zorgen voor de collectieve duur van een beweging, dus timing van de beweging).
De basale ganglia is een cluster van subcorticale kernen, de nucleus caudatus, putamen en de globus pallidus, samen heet dit het striatum. Deze wisselen informatie uit met elkaar en de thalamus en de cortex. De input komt onder andere van de cortex en van de substantia nigra, dit is een heel klein gebiedje die dopamine produceren. Wat voor rol speelt de basale ganglia nou?
Voor respons selectie, dit is de facilitatie van sommige motorische responsen en de inhibititie van concurrerende responsen, dit geldt vooral in het geval van initiatie van spontane beweging. De globus pallidus inhibeert de thalamus, en de thalamus stimuleert de frontale schors. De globus pallidus is continue actief, en dus continue bezig om de thalamus te inhiberen. Dus de frontale schors wordt continue geinhibeert door de glabus pallidus. De striatum heeft ook een inhiberende factor op de globus pallidus. Dit leidt dus tot een verminderde inhibitie van de thalamus en daardoor wordt de frontale schors dus sterker geactiveerd. Dus de caudate nucleus en putamen vertellen de globus pallidus welke bewegingen het moet stoppen te inhiberen. ( de frontale schors en de substantia nigra beïnvloeden daarentegen ook weer de striatum). Door dit proces kan de basale ganglia dus de motorische output moduleren, ze bepalen ook de sterkte van het respons.

Alle hersengebieden die een rol spelen in controle van motoriek ook belangrijk zijn voor het aanleren van motorische vaardigheden. De basale ganglia is voor het leren van motor habits, die moeilijk in woorden te omschrijven zijn, zoals auto rijden.
We hebben nu allerlei verschillende hersengebieden besproken voor de motorische bewegingen, en weten de belangrijkste functies van deze gebieden.
 

Motorische stoornissen
De ziekte van parkinson wordt veroorzaakt door het verlies van dopamine cellen in substantia nigra, dit zorgt voor een excessieve motorische inhibitie ( hypokinetische symptomen) . Hoe komt dit tot stand? Op het moment dat de sub nigra niet meer de striatum kan activeren, dan inhibeert deze minder de glubus pallidus, die daardoor juist weer de thalamus extra gaat inhiberen, waardoor de frontale schors minder wordt geactiveerd. Dit zorgt daardoor dan ook weer dat de striatum ook weer minder wordt geactiveerd.
De motorische symptomen van de ziekte van parkinson is moeite met initiatie van gedrag, musculaire rigiditeit, trage bewegingen (bradykinesie) en tremor in handen, benen en lichaam. De cognitieve symptomen zijn dat mensen moeite hebben met de initiatie van mentale activiteit en ze worden trager op cognitieve taken, zoals het inbeelden van acties.
Er zijn verschillende vormen van de ziekte van parkinson.
Early-onset: sterk genetische component
Late-onset: omgevingsfactoren spelen een belangrijke rol bij het laat krijgen van parkinson, bijvoorbeeld voor MPTP of vergelijkbare chemicaliën ( pesticiden).
De behandelingsmogelijkheden zijn er helaas nog geen echt goede behandelingsmethoden. Een van de eerste dingen die patiënten ontvangen is L-dopa, dit komt namelijk wel de bloedbarrière door (dopamine zelf kan dit namelijk niet). Maar dit kan je niet permanent blijven geven. Momenteel kijken ze of ze doormiddel van celtransplantaties dopamine cellen kunnen implanteren in het lichaam van de patiënten. Dit onderzoek is echter nog niet zo succesvol. Daarnaast is er ook nog deep brain stumlation waarbij de dopamine cellen in de hersenen worden gestimuleerd.
Je hebt ook hyperkinetische stoornissen waarbij dus te weinig inhibitie optreedt ( ziekte van huntington). Hierbij kunnen er dus tics of chorea optreden, athetose ( continue stroom van langzame vloeiende bewegingen) en rusteloosheid ontstaat.
Bij huntington’s chorea ( ziekte van huntington) is er een mutatie in het gen dat codeert voor de eitwit huntington. Dit zorgt voor een afgifte van teveel neurotransmitters ( in een vroeg stadium) en voor energieproductie van de cel ( mitochondrium, in een later stadium). Uiteindelijk leidt dit tot vernietiging van de nucleus caudatus, putamen en globus pallidus, en dit zorgt voor verminderde motorische inhibitie. Hierdoor krijg je geen afgifte van neurotrofines, en dit zorgt voor vernietiging van neuronen in delen van de hersenen die contact maken met basale ganglia. De symptomen zijn dus onwillekeurige, overdreven bewegingen.
De ziekte van huntington heeft een heel sterke genetische component (50% dat je het krijgt als een van de ouders het ook heeft). Het is namelijk een autosomaal dominant gen.

Waar we het nu nog niet over gehad hebben zijn dus de spiegelneuronen die heel belangrijjk zijn voor imitatie en sociale interactie. Ze liggen onder andere in de premotorisce schors. De cellen in deze schors zijn dus actief als je andere mensen een beweging ziet maken, maar ook om empatisch vermogen te hebben.
Zie filmpje in de sheets
 

College 12

Interne regulatie
Homeostase en de link tussen fysiologie en gedrag

Regulatie van het interne milieu
Het lichaam is een grote chemische fabriek en om deze draaiende te houden is het nodig dat fysiologische variabelen relatief constant worden gehouden. Alle variabelen moeten gereguleerd worden en de hypothalamus is een belangrijk systeem hiervoor. Het lichaam is heel regelbaar en moet constant aangepast worden aan een bepaalde situatie.

Strak gereguleerde variabelen
Variabelen die gereguleerd worden zijn lichaamstemperatuur, bloed Ph, weefsel Pf, bloed concentraties, glucose, peptiden, vetten, zouten, zuurstof en bloeddruk.
In het brein gelden voor vele variabelen nauwere ranges dan daarbuiten, dit is belangrijk om op te letten. Het brein is namelijk gevoeliger dan vele andere organen. Een systeem is de bloed-hersenbarrière.

Homeostatische regulatie
Homeostase is het behouden van een gelijke situatie. Het principe is dat een systeem met sensoren afwijkingen registreert. Indien er een afwijking is van een set point, kunnen die mechanismen de variabele afstellen.

De hypothalamus orkestreert de interne regulatie en bevindt zich rond het derde ventrikel en onder de thalamus. De hypothalamus bestaat uit een groep kernen. Alle kernen hebben een eigen specialiteit in het reguleren.

Bio sensoren bevinden zich overal in het lichaam en in de hypothalamus zelf zitten sensoren voor tal van fysiologische variabelen. Informatie wordt doorgegeven aan de hypothalamus, die hierdoor weet welke variabelen afwijken van de set point.

Regulatie van het interne milieu en behavioural states
Hypothalamus en limbische structuren orchestreren:
* Endocrine secretie: dit is het hormonale systeem. De klieren in het lichaam produceren allerlei soorten hormonen. De hypofyse hangt aan de onderkant van de hypothalamus. De schildklier ligt bij de nieren. De eierstokken produceren geslachtshormonen. Klieren maken hormonen en via het bloed wordt het hormoon getransporteerd door het hele lichaam. Dit heeft effect op vele weefsels en organen. Hormonen reguleren de processie die zich over langere tijd afspelen en waar verschillende organen en systemen een rol in spelen. Een voorbeeld is de stimulatie of remming van groei of de regulatie van de menstruele cyclus.

* Autonome zenuwstelsel: dit regulteert onbewuste systemen en bestaat uit twee takken. Het sympatische zenuwstelsel is van belang voor het fight or flight mechanisme. Het parasympatische zenuwstelsel is van belang voor rest en restore. Deze twee zenuwstelsels hebben vaak tegengestelde effecten op dezelfde organen.

Regulatie via het autonome zenuwstelsel is over het algemeen sneller dan via het endocriene systeem. Transmissie via bloed is namelijk langzamer dan neurale transmissie.

* Aanpassingsgedrag: dit systeem is belangrijk voor bewuste gedragingen. Dit zorgt voor indirecte regulatie van het milieu interieur via willekeurig gedrag. De hypothalamus detecteert afwijkingen van de set point en geeft deze informatie door aan hogere hersencentra, onder andere de cortex, waar een gedragsrespons tot stand kan worden gebracht. Afwijkingen van belangrijke set points worden gevoeld als behoeften en maken deel uit van een motivationele en emotionele staat.
Automatische processen reageren of anticiperen op verwachte afwijkingen.

Voorbeelden van regulatie
Temperatuur regulatie
Poikilotherme dieren hebben weinig regulatie van lichaamstemperatuur en passen zich voornamelijk aan de omgeving aan.
Voor homeotherme dieren is de activiteit minder afhankelijk van de omgevingstemperatuur, doordat de lichaamstemperatuur vrij constant is. Alle reacties kunnen hierdoor effectief plaatsvinden, want voor alle reacties geldt dat een hogere temperatuur een snellere reactie tot stand brengt. Een hogere temperatuur dan 37 graden is echter niet mogelijk, aangezien dit denaturatie van de meeste eiwitten veroorzaakt. Hierdoor kunnen biologische functies niet meer worden uitgevoerd.
Fysische principes
Warmte generatie in een levend organisme is direct gecorreleerd aan massa. Warmte verlies is evenredig aan oppervlakte van het organisme.
De kerntemperatuur is dus afhankeiljk van metabolisme, inhoud/oppervlakte ratio en isolatie.
De inhoud/oppervlakte ratio is afhankelijk van de vorm en grootte.

Fysiologische mechanismen
De hypothalamus anterior en area preoptica zijn mechanismen die een rol bij temperatuurcontrole spelen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen centrale sensoren en perifere sensoren. Regulatie gebeurt via de geïntegreerde autonome, endocriene en willekeurige gedragsresponsen.

Aanpassingsmechanismen
Onwillekeurige mechanismen zijn vernauwing/dilatatie van huid bloedvaten, bibberen, zweten of kippenvel. Willekeurige mechanismen zijn het opzoeken van koele of warme plekjes of het maken van isolatie.
Vocht en zout huishouding
Waarom deze regulatie? Het eerste leven komt uit de zee en was isotoon met de omgeving. Hierdoor was er geen probleem met de waterhuishouding. Landdieren zijn echter een stuk natter dan de omgeving, waardoor een constant gevecht tegen uitdroging ontstaat. De concentratie van chemicaliën in dit water bepaald de snelheid van chemische reacties. Daarom wordt water en concentratie van zouten en vele organische moleculen hierin gereguleerd. Ook is er voldoende vocht nodig om bloeddruk te behouden. Daarom wordt water binnen vrij nauwe limieten gereguleerd.

Osmose – fysisch principe
Osmose is de beweging van water deeltjes over een semi-permeabel membraan. Dit wordt gedreven door concentratie verschillen van opgeloste stoffen aan beide zijden van het membraan. Osmotische druk ontstaat wanneer molariteit aan weerszijden van het membraan ongelijk is. Dit wordt veroorzaakt door de neiging van water om door het semi-permeabel membraan te bewegen van lagere naar hogere molariteit.

Osmotische situatie bij landdieren
Reptielen, vogels en zoogdieren hebben een slecht doorlaatbare huid voor water. Water en zouten worden verloren door middel van transpiratie, ademhalingsepithelia en urine. Water en zouten worden ingenomen met drank en voedsel .

Mechanismen om uitdroging te voorkomen
Een mens is gebouwd op hoge beschikbaarheid van water, men heeft geen buffers of krachtige conserveringsmechanismen en een overschot aan water wordt makkelijk geëxcreteert. Kamelen hebben wel een buffer, woestijnratjes conserveren water door condensatie in de neus en vissen in zout water drinken zeewater en pompen actief zouten uit tegen een concentratieverschil in.

Osmoseregulatie – aanpassingsmechanismen
Met behulp van onwillekeurige regulatie kunnen w een beetje reguleren hoeveel water ons lichaam verliest. Dit kan door regulatie van zout retentie in nieren, zweetklieren en speekselklieren. Vasoconstrictie is het dichtknijpen van de bloedvaten, waardoor vocht vastgehouden wordt.
Centrale regulatie
Bij deze regulatie spelen de nucleus paraventricularis, nucleus supraopticus en area lateralis preoptica een rol.
Deze sensoren meten de bloeddruk en weefsel osmolariteit. Deze grootheden zijn direct gerelateerd aan de dingen die belangrijk zijn voor de vocht en zout huishouding. Dit zijn separate, maar interagerende mechanismen.
De bloeddruksensoren, of barosensoren, bevinden zich in het rechter atrium en nabije grote venen. Deze bevinden zich op het eind van de grote circulatie, waar de druk het laagst is.
Druksensoren bevinden zich ook in de nier, het belangrijkste orgaan voor deze regulatie. Hierin bevinden zich ook barosensoren.
Sensoren osmotische druk
* Centraal: hier bevinden zich cellen rond de derde hersenventrikel, met een heel erg doorlaatbare bloed-hersenbarrière. Deze zijn belangrijk voor detectie van bloedchemicalieën en hun concentratie.
* Perifeer: dit zijn sensoren voor de natriumgehalte meting in de nieren en in de maag.

Aanpassingsgedrag – osmotische dorst
Stel er is sprake van een hoge NaCl inname, dan verhoogt de bloedwaarde zich ten opzichte van het weefsel. Dit leidt tot waterverplaatsing van cellen naar interstitium en detectie van lage osmotische celdruk door cellen rond de derde hersenventrikel en elders. Dit veroorzaakt een osmotische dorst, dus een verlangen naar water.
Hypovolemische dorst wordt veroorzaakt door het verlies van water en zouten. Hierdoor ontstaat weinig trek in puur water en meer trek in zout voedsel en vloeistof.
Respons mechanismen – nier
Detectie van natrium en bloeddruk vindt ook plaats in de nieren. Het enzym renine wordt geproduceerd bij een lage bloeddruk of plasma osmolariteit. Renine induceert de afscheiding van aldosteron uit de bijnier en zet angiotensine om in angiotensine I en II. Aldosteron verhoogt de natrium retentie in nieren, zweetklieren en speekselklieren, dit veroorzaakt een voorkeur voor zout voedsel. Hierdoor ontstaat een passieve retentie van water. Angiotensine II zorgt voor vasoconstrictie en dorst.
Voedingsregulatie
Voedingsregulatie is de meest complexe regulatie. Alle voedingsstoffen die een mens nodig heeft, zijn verdeeld over verschillende soorten voedsel. Deze regulatie is belangrijk om te bepalen welk voedsel op welk moment nodig is.
Het spijsverteringskanaal zorgt voor de afbraak van voedsel tot kleine biomoleculen en de opname van deze moleculen in het bloed.
Glucose buffering
De bloedwaarden van glucose zijn nauw gereguleerd door twee hormonen: insuline en glucagon. Deze hormonen worden gemaakt door kliereilandjes van Langerhans in de pancreas.
Insuline bevordert de opname van glucose in het bloed in cellen. De meeste cellen gebruiken deze glucose als brandstof. Levercellen maken een glucosebuffer, glycogeen, en vetcellen zorgen voor conversie van deze glucose naar vet. Dit zorgt voor een daling van de bloedsuiker.
Glucagon heeft het omgekeerde effect. Levercellen zorgt voor conversie van glycogeen naar glucose. Dit zorgt voor een stijging van de bloedsuikerspiegel.

Daarnaast ontstaat een verzadigingssignaal door opname van glucose door cellen en insuline in het brein. Lage glucose bloedwaarden stimuleren glucagon secretie en stimuleren honger.

Centrale regulatie: kort door de bocht
De laterale hypothalamus stimuleert eten. Een laesie zorgt voor stoppen met eten en drinken en een lage insulinespiegel. Het stimuleert insuline secretie, moduleert spijsverteringssappen, moduleert smaakbeleving en speeksel reacties op smaken en moduleert ingestie, slikken en “corticale reactie” op proeven, ruiken en zien van voedsel.
De nucleus paraventricularis geeft een stopsignaal voor eten. Een laesie veroorzaakt het eten van grotere maaltijden. Stopsignalen bestaan uit maag distentie, nutrienten inhoud van de maag en release van cholecystokinine (CCK) door de duodenum (dunne darm). Dit hormoon dicht de sphincter tussen de maag en de dunne darm en stimuleert de nervus vagus. Dit leidt tot afscheiding van CCK in de hypothalamus, wat een stopsignaal veroorzaakt.
De ventromediale hypothalamus reguleert de calorische balans. Een laesie veroorzaakt overeten en vetzucht. De normale omvang van een maaltijd wordt frequenter gegeten. Dit zorgt voor hogere maag motiliteit en leging, hogere insuline productie en een grotere opslag als vet.
 

College 13

Leren
Neurale plasticiteitsmechanismen
Pre-synaptische modificatie
* Habituatie en facilitatie. Habituatie houdt in dat kort na een stimulus meer transmissie vrijkomt.
* Elektrochemische processen binnen de synaps
* Voorbeeld: een lagere release van een neurotransmitter veroorzaakt een langzamere repolarisatie (=komt weer in rustpotentiaal)
Dit is een relatief snel opkomend en snel wegvagend mechanisme.
LTP – LTD (long term, long time)
LTP en LTD zorgt voor het groeien en slinken van synapsen en heeft te maken met pre- en post-synaptische modificatie. Hierbij is eiwit synthese nodig.
Dit is een relatief traag mechanisme.
Bij multiplicatie van synapsen spelen meerdere synapsen een rol. Neurogenese is de aanmaak van nieuwe cellen.
LTP – LTD
De tijdsinterval tussen het vuren van cel A en cel B is bepalend voor LTP/LTD. Als cel A vóór cel B vuurt is er sprake van LTP en dus een toename van plasticiteit. Als cel B vóór cel A vuurt is er sprake van LTD en dus een afname van plasticiteit.
Dit systeem is belangrijk voor het leggen van associaties. Dit is afhankelijk van de volgorde van vuren en de tijdsinterval. Bijvoorbeeld hoe dichter cel A voor cel B vuurt, hoe waarschijnlijker het is dat er een oorzakelijk verband bestaat tussen stimulus A en stimulus B.
Neurotransmitters
Er bestaan heel veel neurotransmitters in het brein. Er zijn een aantal goed onderzochte, belangrijke neurotransmitters:
* Glutamaat: deze neurotransmitter zorgt voor snelle, gerichte, excitatore transmissie. Informatie wordt snel van punt naar punt gebracht.
* GABA: deze neurotransmitter zorgt voor snelle inhibitie en controleert excitatie die door glutamaat veroorzaakt wordt. GABA zorgt er dus voor dat excitatie ook echt van punt naar punt wordt gebracht, wat glutamaat veroorzaakt.
Deze twee neurotransmitters maken gebruik van primaire informatie transmissie.
* Neuromodulatoren: dit zijn acetylcholine, serotonine, dopamine en norepinephrine. Deze neurotransmitters zorgen niet zozeer voor informatieoverdracht van punt naar punt, maar verspreiden het over grotere gebieden.
Hierbij speelt modulatie een rol.
NMDA receptor
Alle transmitter systemen kunnen plasticiteit vertonen, maar voor LTP is vooral één van de glutamerge receptoren van belang: de NMDA receptor.
Receptoren zijn tunnels met openingen die open kunnen gaan, als een neurotransmitter bindt of als een membraanpotentiaal een bepaalde waarde aanneemt. De NMDA receptor heeft twee stimuli nodig om open te gaan. Deze receptor is zowel afhankelijk van glutamaat als van voltage (depolarisatie).
Normaal gesproken is de buitenkant van een cel positiever dan de binnenkant. Als de tunnel van de receptor zich opent, gaan magnesiumionen naar binnen, maar komen vast te zitten in de tunnel en werkt als een soort kurk. Als het membraanpotentiaal depolariseert en een bepaalde drempelwaarde bereikt wordt, raakt het magnesiumion weer los. Vervolgens is de tunnel weer permeabel voor natrium, calcium en kalium. Calcium zet reacties in gang die leiden tot LTP.
De glutamerge synaps
Elke synaps heeft vele receptoren, waaronder verschillende glutamaat receptoren.
Een actiepotentiaal veroorzaakt exocytose glutamaat in het presynaptische neuron. Deze glutamaat bindt aan alle glutamaat receptoren, vervolgens ontstaat depolarisatie via AMPA receptoren. Hierdoor wordt een drempelwaarde veroorzaakt, waardoor het magnesiumion LTP induceert in de postsynaptische neuron.
Blokkade van de NMDA receptor en andere manipulaties die LTP blokkeren, beperken het leergedrag. Er is aangetoond dat LTP een van de grondslagen vormt voor leren op gedragsniveau.
LTP, LTD en andere vormen van plasticiteit zorgen voor het ontstaan van “stabiele” neurale representaties. Neuronen hierin zijn sterker onderling verbonden dan met andere neuronen.

Leren en geheugen op systeem en gedragsniveau
Leren in vertebraten – enkele principes
Vertebraten hebben een sterk gedifferentieerd brein. Het geheugen voor verschillende soorten informatie zitten in verschillende gebieden. In het gebied waar bepaalde soort informatie verwerkt wordt, wordt dat type informatie ook onthouden. Gedurende de ontwikkeling is er sprake van verlies van plasticiteit, dus leren op jonge leeftijd is simpeler dan leren op oudere leeftijd.
Indeling naar persistentie geheugenspoor
* Korte termijn geheugen: hierbij is sprake van snelle vorming van een geheugenspoor, maar dit is ook snel vervlogen.
Door neurale representaties kan de informatie actief worden gehouden, dit kan door middel van reverbererende circuits. Als je echter aan iets anders denk, dus andere circuits activeert, is het geheugenspoor ook weg. In de hippocampus bestaan verschillende circuits die elkaar activeren. Dit duurt tientallen seconden en hebben een beperkte capaciteit.
Het werkgeheugen is een vorm van korte termijn geheugen. Dit geheugen gebruik je als je stimuli aan het manipuleren bent, dus als je iets in je hoofd aan het doen bent. Dit betreft actie planning. De prefrontale cortex speelt hierbij een belangrijke rol, dit gebied is namelijk belangrijk voor planning en een manipulatie in je hoofd is ook een vorm van plannen.
Consolidatie is het ontstaat van geheugensporen vanuit het kortetermijngeheugen. Een deel van de informatie in het korte termijn werkgeheugen komt in het langere termijngeheugen.
Off-line informatie verwerking is een derde vorm van een geheugenspoor aanleggen door middel van system-level consolidatie. De hippocampus slaat gebeurtenissen op. Er is echter sprake van snelle overschrijving en is niet geschikt voor lange termijn opslag. De hippocampus kan informatie overdragen naar stuggere gebieden, voor meer resistente geheugen representaties.
* Lange termijn geheugen: het declaratief geheugensysteem is het expliciete geheugen voor feitelijke informatie en bestaat uit het semantische en episodische geheugen. Het semantische geheugensysteem is het geheugen voor algemene kennis, waarbij gebruik wordt gemaakt van de associatieve neocortex. Het episodisch geheugensysteem is belangrijk voor gedateerde herinneringen aan persoonlijke ervaring, waarbij de hippocampus een belangrijke rol speelt. Naast het declaratief geheugensysteem bestaat het procedureel geheugensysteem, het impliciete geheugen belangrijk voor handelingen, perceptueel motorische vaardigheden en geconditioneerde reflexen. Hierbij spelen het cerebellum, basale ganglia en de motorcortex een belangrijke rol.
De hippocampus heeft een zeer hoge synaptische plasticiteit en verbindt verschillende aspecten van één gebeurtenis in een episodische representatie. Een herinnering aan één aspect activeert andere aspecten van de herinnering en activeert zo de gehele herinnering. Dit is belangrijke in spatiële navigatie.
De parahippocampale gyrus ligt over de hippocampus en betreft de sensorische input regio van de hippocampus. Dit is belangrijk voor het geheugen voor objecten en (visuo)spatiële informatie. Integratie gebeurt deels in dit gebied en deel in de hippocampus.
De limbische cortex is de rand van de corticale plaat.

De hippocampus heeft connecties met de hypothalamus, amygdala en mamillaire kernen. Dit maakt deel uit van circuit van Papez: de connecties tussen deze gebieden. Op elk punt kan informatie het circuit in en uit gaan.
Hippocampale “specialiteiten” van informatieverwerking
De hippocampus combineert allerlei soorten input en maakt associaties over ruimte en tijd. En zorgt voor een snelle verbinding van complexe input. Dit is vooral belangrijk voor het leren van nieuwe of biologisch relevante dingen, doordat het een nauwe band heeft met de amygdala en het circuit van Papez. Ook speelt het een rol bij allocentrische spatiële navigatie, dit is navigatie los van een vast kader. Egocentrische spatiële navigatie is navigatie op basis van herkenningspunten, dus gerefereerd aan een vast kader.
Leven van een geheugenspoor
Acquisitie wordt bevorderd door HPA-as hormonen en neuromodulatoren (serotonine, dopamine, adrenaline etc) die gerelateerd zijn aan arousel, emotie en motivatie.
Vroege consolidatie is van korte- naar lange –termijn synaptische modificatie (LTP/LTD) en wordt bevorderd door neuromodulatoren.
System-level consolidatie is de her-codering van hippocampus-afhankelijke representatie naar corticale structuren. Dit is mogelijk tijdens de slaap.
Hier tussendoor treedt vergeten op: door overschrijving (nieuwe informatie) of katabolisme (verval door weinig activatie).
 

Geheugen aandoeningen

Hippocampale schade
Prototype is de laesie in H.M. Bij deze man zijn beide hippocampi weggehaald door een operatie.
Hierdoor heeft hij anterograde amnesie en retrograde amnesie tot drie jaar voor de ingreep en een zeer trage opbouw van nieuwe semantische kennis. Het procedureel en impliciet geheugen zijn relatief intact.
Retrograde amnesie wijst erop dat in eerste instantie herinneringen afhankelijk zijn van een intacte hippocampus, maar oudere herinneringen zijn niet meer afhankelijk van de hippocampus. Het kan namelijk wel weer herinnerd worden, ook als de hippocampus niet meer intact is.
Alzheimers’s dementia
Vorming van amyloide plaques en tau proteine fibrillaire kluwens tasten de werking van neuronen aan. Er bestaan namelijk bepaalde eiwitten in neuronen en bij de ziekte van Alzheimer zijn deze eiwitten aan het klusteren en vormen plaques.
Dit proces begint in de entorinale cortex en de hippocampus. 5% van de patiënten is tussen de 65 en 74 jaar en 50% is ouder dan 85 jaar. Het is duidelijk een ouderdom gerelateerde ziekte.
Eerst treedt anterograde amnesie op, vervolgens steeds meer retrograde amnesie. Het procedureel en impliciet geheugen blijven relatief gespaard. Daarnaast is er sprake van verwarring, depressie, rusteloosheid, hallucinaties en slapeloosheid.

Syndroom van Korsakoff
Dit syndroom treft onder andere het geheugen en komt vooral voor bij alcoholisten. De reden hiervoor is niet het gebruik van alcohol, maar primair wordt dit syndroom veroorzaakt door vitamine B1 (thiamine) deficientie, wat veroorzaakt wordt door een verstoord eetpatroon. Hierdoor wordt glucose metabolisme verhinderd en leidt tot verlies/verschrompeling van neuronen in de mamillaire kernen en mediodorsale thalamus.
Symptomen zijn apathie, verwarring, anterograde en retrograde amnesie en confabulatie. Confabulatie is een soort pathologisch liegen, waarbij de patiënt het zelf lijkt te geloven. Het procedureel en impliciet geheugen blijven relatief gespaard.
 

College 14

Emotional behaviors
Biologie van emotie: Het brein netwerk bij emotie
het begint allemaal bij de amygdala, die schat in of er een dreigende of angstige situatie is. Deze detecteert dus of er stimulus is waarbij we moeten handelen.
De hypothalamus zet het lichaam vervolgens om in actie te komen, en daardoor vindt er dus een sympathische reactie & actie plaats. Als dit allemaal afgelopen is dan ervaar je pas een gevoel, door de corticale verwerking. De ventromediale prefrontale cortex ( gedeelte van de corticale verwerking) integreert je gevoel met een beslissing.
Wat is emotie?
De James-Lange theorie: lichamelijke arousal = de emotie;
De theorie begint altijd met een “event”/stimulus. Vervolgend moet je in het brein erkennen dat het een gevaarlijke stimulus, dus een cognitieve aspect/appraisal. Daarna ontstaat er een actie/behavioral aspect including physiology. Uiteindelijk eindigt deze theorie met een emotional feeling. Dus je ervaart iets en pas achteraf heb je er een gevoel bij. Er zijn dus bij deze theorie 3 componenten:
De cognitie (gevaarlijk situatie): amygdala, gereedheid voor actie; hypothalamus, & een gevoel(perceptie); corticale verwerking.
Volgens deze theorie is een lichamelijke reactie nodig en afdoende voor het ervaren van deze emotie. Dus als je lichaam niet in staat is om te reageren, dan kun je ook geen emotie ervaren. Emotie is het label dat we aan onze responsen geven. Je bent bang omdat je wegloopt, je loopt niet weg omdat je bang bent.
Is een lichamelijke reactie nodig voor het ervaren van een emotie?
Hoe zit dat bijvoorbeeld bij schade aan het ruggemerg? ( verlamming). Volgens de James-Lange theorie ervaren deze patiënten geen emotie ( feeling). De patiënten rapporteren wel het ervaren van emoties, maar deze zijn minder intens.
Verder kun je mensen bestuderen die het möbius syndroom hebben. Deze mensen hebben een verlamming in het gezicht. En ze kunnen daardoor niet de spieren activeren in het gezicht. Deze patiënten zouden volgend de theorie dus ook geen emotie voelen. Dit is echter wel zo, maar net als bij de verlamming vanaf het ruggemerg hebben ze wel een minder intense ervaring van emoties.
Je hebt ook nog “pure autonome failure”; deze mensen krijgen geen output van het autonome zenuwstelsel naar het lichaam. ( de hartslag en de ademhaling gaat dus niet omhoog). En ook in dit geval rapporteren de patiënten wel het ervaren van emoties, maar ook minder intens.
Bij studies met mensen die geen medische klachten hebben, laten ze de deelnemers een pen in hun mond vasthouden. Met de tanden maken ze onbewust een glimlach, en als ze de pen vasthouden met hun mond dan hebben ze een frons. En wat blijkt, de deelnemers die de pen tussen hun tanden houden rapporteren vrolijker te zijn dan de deelnemers die de pen tussen hun lippen houden. Mensen ervaren dus feedback van hun lichaam, en bepalen daaraan dus hun emotie.
Wat zijn de functies van emotie:
1. “fight-or-flight” en andere evolutionair voordelig handelingen.
Dit is de activatie van het sympatisch zenuwstelsel, en dit brengt het zenuwstelsel in opperste staat van actiebereidheid. Dit is direct/instinctief handelen, bij katten zie je dat als grote ratten op ze aflopen, dat hun flight systeem dan aangaat. Maar als de ratten van de kat weglopen, dan gaat het fight systeem aan en gaat de kat er achteraan.
Emoties zijn evolutionair handig want bij angst vermijd je gevaar, bij boosheid ga je aanvallen, bij walging vermijd je voedsel dat je ziek maakt. Alleen de emoties blijheid, droevigheid en schaamte is nog niet volledig onderzocht. Men gaat hierbij uit van groepsdruk en dergelijke.
2. Snelle beslissingen nemen op basis van emotionele waarde van stimulus; amygdala.
Er zijn aanwijzingen dat ons emotionele systeem sneller associaties oppikt dan ons bewustzijn. Dan spreek je dus over “gut-feelings” . Een goed voorbeeld is gemaskeerde slangen/spinnen die gepaard worden met een schok. De slang wordt getoond, met meteen een masker ervoor geplaatst zodat de deelnemer de slang niet daadwerkelijk ziet. Vervolgens krijg je een schok. De deelnemers zijn na een aantal proeven instaat om te zeggen van: ik heb een slang gezien, want mijn lichaam geeft dit aan. Dit is dan je “gut-feeling”.
3. Consequenties van beslissingen kunnen inschatten en dan ook de goede beslissing kunnen nemen. Bij dit soort taken moet je morele beslissingen kunnen maken. Er staan bijvoorbeeld 5 mensen op een spoor, en op een ander spoor 1 persoon. Langs welk spoor laat je de trein rijden? De meeste mensen kiezen er dan voor om de trein langs het spoor te rijden waar maar 1 persoon op staat. Bij dit soort situaties speelt moraal een belangrijke rol. Er zijn dus keuzes die pijnlijk zijn, maar wel verantwoord zijn. Sommige mensen die schade hebben aan het onderste deel van de prefrontaal schors, kunnen deze beslissingen moeilijk nemen, en zullen niet altijd dezelfde logische beslissing maken.
Je hebt voor morele beslissingen ook de Iowa Gambling task. Hierbij krijg je kaarten die zeggen: je wint 50 dollar, je wint 10 dollar, of bijvoorbeeld je verliest 30 dollar. Er worden dan 4 stapels gemaakt die elk een gemiddeld winst percentage hebben. Stapel A heeft bijvoorbeeld een gemiddeld verlies van 250 dollar, terwijl stapel C misschien een gemiddelde winst heeft van 250 dollar. Voor de deelnemers is het dus van belang om uit te zoeken welke stapel het voordeligst is. De deelnemers zitten vast aan een detector, die laat zien dat het lichaam na verloop van de tijd al doorheeft welke stapel kaarten hij moet pakken terwijl de persoon dat zelf bewust nog niet doorheeft, doordat het lichaam in activatie gaat. Deelnemers met schade aan de amygdala of ventromediale prefrontaal schors zullen dit niet kunnen detecteren en zullen dus ook niet erachter komen welke stapel kaarten het voordeligst is.
 

Welke hersendelen zijn belangrijk voor emoties?
-Zijn blijheid, boosheid, etc. te lokaliseren in het brein?
Wat opvalt in het brein is dat het bijna niet te doen is om een bepaalde emotie te lokaliseren in het brein omdat ze overal in het brein actief zijn. Een grote uitzondering is digust,walging, omdat deze erg aanwezig te zien is in de insula. Dit is niet raar aangezien walging te maken heeft met smaak. Als je iemand een vieze geur ziet ruiken geeft dat dezelfde activatie in de insula als dat je zelf die geur zou ruiken. ( Spiegelneuronen!). Walging is dus de enige echte emotie die te lokaliseren is. In het algemeen valt te concluderen dat de resultaten vooral te maken hebben met de taaksetting dan met de manipulatie van de emotie.
-Verschillen tussen de linker -en rechterhemisfeer: BIS/BAS
Het bahavioral activation system; weinig tot gematigde arousal, die te maken heeft met blij of boosheid. Hierbij speelt vooral de linker frontaal en temporaal kwab.
Het behavioral inhibition system; hier is veel arousal, en heeft te maken met angst en walging. Dit speelt bij de rechter frontaal en temporaal hersenhelft.
Bij de linker hemisfeer worden er meer positieve emoties ervaren, en deze is veel minder betrokken bij het voelen van emoties. De rechter hersenhelft ervaart veel meer negatieve emoties, en deze reageert juist wel sterk op emotionele stimuli en deze is ook veel beter in staat om deze stimuli te beoordelen.
De WADA test zorgt ervoor dat je een halve hersenhelft kunt deactiveren. Hierdoor kun je dus zien welk hersenhelft gevoelig is voor welke emoties en de intensiteit van deze emoties. Als de rechter hersenhelft bijvoorbeeld uitgezet wordt, dan voel je bijvoorbeeld geen emoties meer over verdrietige of traumatische ervaringen.

-Limbisch systeem/amygdala.
De amygdala heeft veel verschillende kernen, die je niet uit je hoofd hoeft te leren, maar je moet wel weten dat er veel connecties met de amygdala zijn voor informatie doorgeven. De amygdala is duidelijk groter en door de tijd heen flink gegroeid. Het reageert bij emotionele stimuli zoals gezichtsuitdrukkingen (angst) en slangen etc. Maar hij is ook gevoelig voor neutrale stimuli die motiverende stimuli voorspellen.
Schade aan de amygdala veroorzaakt problemen bij het herkennen van gezichtsuitdrukkingen, met name bij angst. Ze raken daarbij ook de inschatting kwijt van het zien van positieve of negatieve gezichten. Ook vergeten ze de kern van een emotioneel verhaal. Hierbij wordt juist de neutrale situatie het best onthouden. Bij “gezonde” deelnemers is dit juist andersom.
Bij. het syndroom van Klüver-Busy is er bilaterale schade aan de amygdala. Apen met deze schade benaderen hierbij bijvoorbeeld voorwerpen en grotere dieren die gevaarlijk zijn. Het lijkt hierbij dat de koppeling tussen de stimulus en de reactie niet meer bestaat.
Parasiet: Toxoplasma Gondii. Deze parasiet plant zich voort in de kat, en de eitjes komen in de ontlasting terecht. Ratten die hierbij in de buurt komen worden geïnfecteerd door deze parasieten en hierdoor vindt er schade plaatst in de amygdala. Hierdoor wordt de rat/muis niet bang voor de kat. De kat eet deze rat/muis, en hierdoor gaat de cirkel weer rond. Bij baby’s die deze parasieten oplopen, krijgen schade aan de amygdala. Naarmate een persoon ouder wordt, krijgen we een bloed-brein barriere waardoor je er net gevoelig voor bent, maar aangeraden is om geen katten te houden als je nog jonge kinderen hebt.
De sensorische input die plaatsvindt bij de amygdala komt van de thalamus en cortex. De output komt uit de hypothamalus & hersenstam, dit leidt tot snelle verwerking van de stimulus en reflexmatig gedrag.
-Ventromediale deel van de prefrontaalkwab.
Dit wordt voor ook de orbitofrontale cortex genoemd. ( Hoef je niet te onthouden). Als je dit stukje cortex mist dan heb je een groot probleem, want dit stukje zorgt voor beslissingen nemen. Een man, Phineas Cage, had een staaf door zijn schedel gekregen waardoor zijn ventromediale deel van de prefrontaalkwab beschadigt was. Hij had hierdoor niet de motivatie om nog er iets van te maken en kon zijn leven niet op de rails houden. Gepaard daarbij kwam overmatig drank gebruik en excessief vloeken. Deze personen zijn qua IQ gezien heel normale mensen, maar zodra er morele beslissingen gemaakt moeten worden dan wijken ze daarbij af van andere mensen. Bij persoonlijke situaties waarbij zij zelf beslissingen moeten maken dan maken ze een logische mathematische beslissing, in plaats van dat ze terugvallen op emotionele consequenties. ( Zij zouden bijvoorbeeld makkelijk hun eigen kind verdrinken in ruil voor 6 mensen levens, theoretisch gezien.)

Hoe werkt stress & hoe houden we onze stress onder controle?
Er zijn 3 stadia:
1. Alarmfase/ sympathetic nervous system, je ziet bijvoorbeeld iemand met een mes rondlopen.
2. Resistance fase/ cortisol wordt actief bij langer alarm-fase: Heel reactief
3. Exhaustion/lichaam is op na lange periode van cortisol, je wordt heel erg moe.
Hoe treedt stress op?
De hypothalamus activeert het sympathisch zenuwstelsel en zendt een signaal naar de pituitary gland. Deze laat ACTH los in het bloed. Dit hormoon zorgt voor cortisol release in de bijnierschors. De cortisol zorgt voor meer energie, verhoogde bloeddruk, en een betere werking van het immuunsysteem. Echter, als cortisol te lang actief blijft gaat het mis.
Stress wordt minder als er social support is of als je de emotionele situatie herevalueert. Mensen met een laag cortisol-niveau kunnen slechter tegen stress en ontwikkelen af en toe PTSD (post traumatic stress disorder) bij extreme situaties.
 

College 15

Lateralisatie van hersenfuncties

Connecties tussen hersenhelften
Het optisch chiasme is het kruisen van de vezels in de hersenen. Bijvoorbeeld het visuele veld links gaat naar de rechter kant van beide retina’s. Ook het auditieve systeem kruist in de hersenen/ Het corpus callosum is de vezelbaan die de gebieden in de hersenen verbind, vooral die op dezelfde locatie zitten van beide hersenhelften. Deze banen zorgen er dus eigenlijk voor dat de mens normaal kan functioneren.
 

WADA
De WADA test is dus een test om een van de twee hersenhelften uit te schakelen. Een armobarbital injectie zorgt voor een tijdelijke inactivatie van een hemisfeer, waardoor je bijvoorbeeld ziet dat de linker hand gestuurd wordt door de rechter hersenhelft. Met de WADA test kun je veel onderzoek uitvoeren, het is alleen een niet heel gezonde manier om dingen te testen, dus wordt het uitzonderlijk gebruikt bij mensen waarbij het nodig is om de hersenhelften te testen.
Split-Brain
Split brain is het doorsnijden van het corpus callosum, waardoor er nauwelijks communicatie mogelijk is tussen het linker en rechter hersenhelft. Bij onderzoek naar spilt brain wordt er gebruik gemaakt van een projector, die visuele stimulaties geeft op de rechter of linker visuele veld. De patiënt ziet dan alleen de stimulatie op de linker of rechter helft van zijn hersenen, maar de linkerhersenhelft kan niet verbaal aangeven of hij iets ziet, terwijl de rechter hersenhelft dit bijvoorbeeld wel kan vertellen. Als ze gevraagd worden om het object na te tekenen dan blijkt dat, ondanks dat ze het niet kunnen benoemen, ze het object wel gezien hebben.
Ook is het zo dat als je de rechter hersenhelft vraagt iets te doen, dan verklaart de linker hersenhelft waarom hij die opdracht uit heeft gevoerd, ook al is de reden niet kloppend aangezien de linkerhersenhelft de opdracht niet heeft meegekregen. Als je aan de rechter hersenhelft vraagt wat drinken te pakken, dan zal de linker hersenhelft gaan uitleggen dat hij het drinken gepakt heeft omdat hij dorst heeft en niet omdat hij het moest pakken.

De linker hemisfeer
Met name gaat het over taal als we het over de linker hemisfeer hebben. Er zijn twee gebieden groter in de linker dan in de rechter hemisfeer, en deze gebieden hebben te maken met taal. Bij rechtshandige is het zo dat als de linker hemisfeer plat gelegd word met de WADA test, dat hun spraakproductie het niet meer goed doet. Dit is dan weer minder dan bij linkshandige. Muziek zit dan weer in de rechterhersenhelft. Mensen die stotteren hebben vaak geen probleem om te zingen, doordat dit in de verschillende hersenhelften gebeurd. Stotteraars hebben namelijk activiteit in de rechter hersenhelft, waardoor er een conflict plaatsvindt tussen e linker en rechter hersenhelft waardoor ze gaan stotteren.
Broca en Wernicke zijn belangrijke onderzoekers geweest voor het taalproces. Broca’s gebied zit in de linker hemisfeer, en deze staat voor taalproductie/spraak. Wernicke vond achter in het hoofd, bij de auditieve cortex, dat patiënten die daar schade hadden moeite hadden met het begrijpen van taal. Deze konden wel praten, maar alleen maar onzin.
Broca’s afasie ( ook wel non-fluent aphasia): Taalproductie is slecht, de inhoud van de taal is oke, maar er wordt weinig gebruik gemaakt van grammatica.
Wernicke’s afasie ( fluent aphasia): Er is geen stoornis in taalproductie, maar ze hebben inhoudloze taal. Er is een vloeiende productie van taal maar met pauzes om woorden te zoeken. Er zit dus een stoornis in taalbegrip.
De rechter hemisfeer
Bij de rechter hemisfeer is duidelijk dat deze een stuk beter zijn in gezichtuitdrukkingen herkennen. Deze hemisfeer is ook beter in visuospatiele taken, deze kunnen bij schade aan de rechter hemisfeer bepaalde patronen bijvoorbeeld niet reproduceren.
Als je een heleboel letters B in de vorm van een H neerzet, dan zie je dat de linker hersenhelft geactiveerd wordt bij het moeten benoemen van de kleine letters B. De rechter hersenhelft is juist actiever bij het benoemen van de grote H. De rechter hemisfeer is dus veel globaler en holistischer in de verwerking, terwijl de linker hemisfeer juist gedetailleerder is.
Samengevat is de linker hemisfeer dus veel meer gericht op taal en gedetailleerde analytische verwerking. De rechter hemisfeer is ruimtelijker, veel meer gericht op emoties, globaler en holistischer in de verwerking en heeft specialisatie voor ruimtelijke aandacht.

Bewustzijn
Wat is bewustzijn eigenlijk? De werkdefinitie is dat je in staat bent om te rapporteren ( “Overte response”). Een derdepersoons perspectief is als iemand anders kan observeren of er sprake is van bewustzijn of niet. Dit is op basis van gedragsobservatie kunnen we concluderen of gedrag bewust is of niet. Maar waar trekken we de grens tussen “bewust” en “onbewust”? En kunnen we op basis van hersenactiviteit zeggen wat bewust is of niet, zonder dat we het zien van gedrag nodig hebben?
Kijk bijvoorbeeld naar split brainers, zij kunnen niet vertellen wat naar de rechter hemisfeer wordt geprojecteerd. Toch kunnen ze dit natekenen. Is dit dan bewust of niet?
Sommige mensen zijn niet in staat gedrag te vertonen, maar kunnen toch communiceren. Bijvoorbeeld mensen die in vegetatieve staat zijn ( NIET coma patiënten, maar patiënten die nog wel activiteit in het brein vertonen). Als je deze mensen in een MRI zet, en ze vraagt ergens aan te denken dan kunnen ze communiceren door middel van hun hersenactiviteit. Als je ze bijvoorbeeld vraagt dat ze bij “ja” denken aan een sport, en bij “nee” denken aan het lopen van een route door hun eigen huis, dan kun je dus zien hoe ze antwoorden op bepaalde vragen. Zo kan bijvoorbeeld hun zorg verbeterd worden.
“Coverte”hersenresponsen kunnen ook gebruikt worden als maten voor bewustzijn. Daardoor zitten we vast in onderzoek naar bewustzijn. Mogelijke oplossing: Kunnen we bepaalde vormen van hersenactiviteit kwalificeren als bewuste verwerking en andere vormen van hersenactiviteit als onbewust verwerking.
Twee taken die verschil in onbewust/bewuste verwerking goed kunnen meten zijn de “maskeer”paradigma en de “binoculaire rivaliteits”paradigma.
Maskeer paradigma:
Een stimulus wordt heel kort aangeboden. In de gemaskeerde situatie volgt er direct een masker na (en/of voor) de stimulus. In de zichtbare conditie volgt er iets later een masker ( of geen masker) Je bent compleet onbewust of bewust of er iets wordt aangeboden. In de gemaskeerde conditie bewust de keuzes vaak op kans, maar in de niet gemaskeerde conditie reageren de deelnemers vaak perfect.
Binoculaire rivaliteits paradigma:
Hier zie je een plaatje die meerdere dingen kan zijn. Bijvoorbeeld een plaatje van oude vrouw, die als je goed kijkt eigenlijk ook een jong meisje kan zijn. Ons brein laat bij dit soort conflict situaties zien dat ze maar 1 plaatje per keer kunnen bekijken.
Wat gebeurt als de input die je krijgt niet te combineren is? Als je bijvoorbeeld een bepaalde stimulus links zit, en een andere rechts. Dan kan je brein deze niet samenvoegen en dan zie je afwisselend de ene stimulus en dan weer de andere.
Een belangrijk principe bij deze test is dus dat je allebei de ogen een ander platje laat zien. Er kan echter geen bewuste perceptie van beide plaatjes tegelijk optreden. Als consequentie hiervan zal slechts 1 van de plaatjes tot het bewustzijn doordringen. Korte tijd later zullen de stimuli dus switchen en dan wordt het een onbewust plaatje.

Wat opvalt in masking studies dan zie je dat er altijd minder onbewuste acititeit is in het hele brein. En minder activatie in de aandachtsgebieden. Maar geeen 1 hersengebied schakelt in/uit als er wel of geen bewustzijn is want zelfs de motor cortex en de prefrontale cortex kan activeren op onbewuste manier.
 

College 16

Geestelijke stoornissen
Diagnostiek van geestelijke stoornissen
Doormiddel van e DSM-IV stellen de psychologen een diagnose. Hierbij is een consensus criteria voor diagnose van neuropsychiatrische en geestelijke stoornissen.
het doel van het DSM-IV is het ordenen van stoornissen, het standaardiseren van diagnostiek, communicatie tussen psychologen etc. en het bijhouden van statistieken. Indirect geeft de DSM-IV een bijdrage aan het onderzoek en de behandeling van de stoornissen. De beperkingen van de DSM-IV zijn dat niet alle patiënten echt goed in hokjes te plaatsen zijn, en ook niet alle stoornissen zitten in de DSM-IV. De diagnose blijft moeilijk te stellen, en het is niet empirisch ondersteund. Dus alhoewel onderzoekers er baat bij hebben dat DSM-IV bestaat, is de DSM-IV meer gebaseerd op de meningen en ervaringen van psychologen en therapeuten dan op onderzoek.
De assen:
I- Klinische syndromen
II- Persoonlijkheidsstoornissen
III- Lichamelijke toestand
IV- Psychosociale problemen
V- Global assessment of functioning.
Schizofrenie
De symptomen volgens de DMS-IV om de diagnose schizofrenie gesteld te krijgen:
-1 maand minimaal twee van de volgende symptomen: wanen, hallucinaties, ontregelde spraak, ontregeld gedrag, negatieve symptomen.
-Ontregeld sociaal functioneren
-Tekenen 6 maanden aanwezig
-Geen middelengebruik
-Geen depressie of manie tijdens psychose
De positieve symptomen zijn symptomen die erbij zijn gekomen.
-Formele denkstoornissen ( incoherente gedachtegang, onlogische gedachtegang).
-De inhoudelijke denkstoornissen zoals hallucinaties en wanen
( Achtervolgingswaan, grootheidswaan, betrekkingswaan, “delusions of control”)
- Ongepast gedrag
-Exitatie
-Bizar gedrag

Negatieve symptomen zijn symptomen die weg zijn van een “normaal” persoon.
- Psychomotorische armoede ( apatisch gedrag)
- vervlakt affect, anhedonia ( Afstomping van emoties)
- Sociale terugtrekking
- Motorische symptomen: catatonia, vreemde houdingen
De etiologie van schizofrenie ( voortekenen).
-Soms prodromale symptomen ( mystical thinking, weinig vrienden, slechte schoolprestaties). De onset begint vaak in jong volwassenheid, en de psychotische periodes zijn afgewisseld met negatieve symptomen. Deze symptomen zijn dan niet echt weg, maar ze zijn minder zichtbaar. En met veroudering zullen er minder positieve symptomen voorkomen.
De populatiegegevens:
De incidentie voor psychologie ligt tussen de 1% en 1 promille. De openbaringsleeftijd ligt in de jong volwassenheid, maar bij mannen vroeger dan bij vrouwen. De prevalentie ligt hoger bij mannen, en dat is vooral zo als je kijkt naar de meest ernstige gevallen van schizofrenie kijkt. De aandoening is per definitie chronische, 30% heeft een slechte uitkomst ( dus dat ze opknappen en dan weer terug moeten komen omdat ze weer terug vallen) en 10% eindigt met suïcide.
De pathogenese ( de ontstaanswijze van de aandoening):
schizofrenie is een aandoening waarbij genetische predispositie best wel een flinke rol speelt. Die wordt het snelst duidelijk als je kijkt naar de concordantie in monozygote tweelingen. Schizofrenie zit echter niet in 1 gen in het bijzonder.
De concordantie is afhankelijk van de baarmoederlijke omgeving: De monozygote tweeling die in dezelfde eierzak zit heeft een hogere concord dan als ze in 2 eierzakken zouden zitten. Ook bij dyzygote tweelingen hebben een hoger concord dan normale siblings.
De pathogenese die bevat ook omgevingsfactoren:
De prenatale factoren, er is een geringe incidentie verhoging bij pre-perinatale complicaties, obstetrische complicaties, infectie van moeder of bijvoorbeeld de Hongerwinter van 1944.
De postnatale factoren, adoptiestudies tonen zeer matige invloed van omgevingsfactoren, er is echter wel een geringe incidentie verhoging in verband met de verstedelijking.
Dus pathogenese is zeer waarschijnlijk van prenatale oorsprong/gerelateerd aan prenatale ontwikkeling. Het is multifactorieel, genetische en prenatale omgevingsfactoren kunnen interageren om tot ziekte te leiden. En waarschijnlijk zijn er meerdere mogelijke pathogenesen, met wisselende bijdragen van genetische en omgevingsfactoren.
Als groep wijken mensen met schizofrenie af in de hersenen als mensen zonder stoornis. Deze afwijkingen zijn echter zo mild, dat je alleen het verschil ziet als je het over een hele groep bekijkt. De hersenen van mensen met schizofrenie hebben een volume reductie van 1 of 2 procent. De MTL ( inclusief de hippocampus en parahippocampal cortes) is vooral gereduceerd. De ventrikels zijn groter, en er is abnormale lateralisatie ( in de planum temporale). Er is geen neurodegeneratie, en de afwijking in de hersenen is niet sterk progressief.
Functioneel zie je ook abnormaliteiten in de hersenen. Deze worden gedetecteerd door functionele imaging ( PET & MRI). In de hypoactieve prefrontale cortex zijn de verschillen te zien tijdens de taak belasting. Hier vinden zich namelijk andere activatiepatronen dan in niet-schizofrenen.
Hypothese over abnormale neurotransmissie
Dopamine hypothese, voornamelijk gebaseerd op farmacotherapie, de effecten van antipsychotica  D2 blokkers. Ze dachten dat schizofrenie te maken had met het dopaminesysteem. Er is namelijk een hogere D2 bezetting van dopamine dan mensen zonder schizofrenie. Dit is fysiologisch helemaal niet zo duidelijk wat dat betekend. De effecten van recreatieve drugs die de DA zouden de psychotische effecten creëren, dus dat zou ook wel de reden zijn voor schizofrenie. Psychofarmaca kunnen ook therapeutisch effect hebben via intacte neurale systemen. Effecten van typische antipsychotica kunnen gezien worden als dempend/kalmerend ipv restauratie van gezonde situatie.
Er zijn ook andere hypothese geweest over abnormale neuroransmitters, de NMDA hypothese. Deze was voornamelijk gebaseerd op effecten van hallucinogene drugs. NMDA blokkers, (PCP, ketamine) die zorgen voor hallucinaties. PCP kan in patiënten terugval van schizofrenie triggeren. Ook serotine mimetica geven hallucinaties (LSD) maar triggeren daarentegen geen terugval. Er is hier echter ook maar beperkte farmacologische evidentie, want deze suggereeerd mogelijk lagere glutamaat transmissie in hippocampus.
De farmacotherapie (hoe worden schizofrenen behandeld).
De typische antipsychotiva was gebaseerd op D2 blokkers. De bijwerkingen van deze antipsychotica hadden als bijwerkingen bijvoorbeeld extrapyramidale motor effecten en tardieve dyskinesie. Deze effecten worden veroorzaakt door de dopamine effecten die invloed hebben op de basale ganglia systeem.
Daarnaast had je ook nog atypische antipsychotica, die onder andere D4 blokkade veroorzaakte. Deze hadden juist geen motorische bijwerkingen, maar het had wel een diabetes risico, immuunsysteem effecten en koorts.
Stemmingsstoornissen
Depressie; DSM IV diagnose
- Somberheid, hopeloosheid, gevoel van waardeloosheid elke dag, gedurende weken of langer. Gebrek aan energie. Overwegen van suïcide. Anhedonia ( geen plezier van sociale interactie, voeding, seks e.a.) vaak onmogelijk om zich voor te stellen ooit weer gelukkig te zijn.
- verstoorde slaap, met fase-vervroeging van slaap-waak ritme. Vroegtijdig ontwaken. Vroegtijdige REM onset, als dit ook in familie leden zit dan verhoogt dit de kans op het krijgen van depressie.
De etiologie. Depressie is vaak in episodes, mogelijke triggers kunnen stress zijn, na de eerste aanval is het vaak “spontaan”.
De tijd van het college was op, de rest van de slides kun je nog nakijken op internet of lezen in je boek.