Anouk Antonissen
Tutorial Meeting 1: Basics
Stahl, S.M (2008) – Chapter 1: Structure and function of neurons (pg.1 – 20)
Inleiding
Neuronen zijn de cellen van chemische communicatie in het brein.
- In het menselijk brein bevinden zich tientallen miljarden neuronen, die weer in verbinding staan met
duizenden andere neuronen. Het brein heeft dus triljoenen speciale connecties die synapsen worden
genoemd.
o De maat, lengte en grootte van een neuron bepaalt zijn functie en daarnaast speelt ook de locatie
van het neuron een rol in de functie.
Wanneer een storing (=malfunction) aanwezig is in een neuron, kunnen er gedragssymptomen optreden.
Wanneer medicijnen de neurale functie beïnvloeden, kunnen de gedragssymptomen afzwakken, erger
worden, of juist geproduceerd worden. Dit hoofdstuk beschrijft in het kort de structuur en de functie van
neuronen.
Verschillende soorten neuronen
Algemene structuur
In het boek worden neuronen vaak met een algemene structuur afgebeeld, maar de waarheid is dat er
verschillende soorten neuronen, met verschillende structuren bestaan (zie figuur 1-1).
- Alle neuronen hebben een cellichaam (=soma), en ze zijn zo gebouwd om informatie te ontvangen van
andere neuronen door middel van dendrieten. Soms gaat dit door de spines van de dendrieten, en
soms gaat dit door een uitvoerig vertakkende "boom" van dendrieten.
- Neuronen zijn ook opgebouwd om informatie te versturen naar andere neuronen, door middel van het
axon. Deze vormt presynaptische terminals wanneer de axon passeert, of aan het einde van het axon.
Structuur van unieke neuronen
Veel neuronen in het centrale zenuwstelsel hebben een unieke structuur. Bijvoorbeeld een piramidecel (zie
figuur 1-2) heeft een cellichaam gevormd als een piramide. Het heeft aan de basis kleine dendrieten en een
enkele axon. Dit type neuronen worden in dit boek veel besproken, aangezien ze veelal voorkomen in de
prefrontale cortex. Maar ze komen ook voor op andere plekken in de cerebrale cortex.
Verschillende andere neuronen hebben hun naam te danken aan de vorm van hun dendrieten:
- Basket cellen: deze cellen heten zo vanwege hun dendrieten. Deze zien eruit als wijdvertakte
dendritische bomen die eerder lijken op baskets. Deze neuronen functioneren als interneuronen in de
cortex. Hun wijde horizontale spreiding zorgt ervoor dat hun axonen veel lokale inhibitorische contacten
maken met de soma van andere corticale neuronen (zie figuur 1-3).
- Double bouquet cellen: hebben een dichte bundel axonen die ook verticaal georiënteerd zijn, deze
voorzien ook van inhibitorische input aan andere neuronen (zie figuur 1-4).
- Spiny neuronen: hebben spinachtige dendrieten. Spiny neuronen zijn gelokaliseerd in het striatum in
grote getallen, hun dendrieten gaan in alle richtingen en ze zijn helemaal bedekt met spines. Deze
ontvangen input van de cortex, thalamus, en substantia nigra. Spiny neuronen hebben lange axonen die
het stratium of verlaten, of terug cirkelen (zie figuur 1-5).
- Purkinje cellen: komen van het cerebellum en vormen een unieke dendritische boom. Deze lijkt op een
echte boom. Deze heeft vele vertakkingen en waait uit van één apicale positie, met een enkele axon (zie
figuur 1-6).
- Chandelier neuronen: er is 1 type neuronen die zijn naam te danken heeft aan zijn unieke structuur
van axonen, namelijk de Chandelier neuronen. De axonen van deze cel zien eruit als een ouderwetse
kandelaar, met terminals die eruitzien als cartridges, die elk bestaan uit een aantal axonale zwellingen
die aan elkaar gelinkt zijn. Dit zijn ook weer inhibitor interneuronen in de cortex. Het karakteristieke
kandelaar uiteinde van hun axonen hebben de functie om te dienen als inhibitor contacten, die in
contact met de axonen van piramidecellen komen. Hier vormen ze een axoaxonic synaps. Dus kandelaar
cellen eindigen in een axoaxonic synaps. De kandelaar cellen voorzien de piramide neuronen van
inhibitorische input, en het is zelfs mogelijk om het vuren van een piramidecel compleet stil te leggen (zie
figuur 1-7).
1
, Anouk Antonissen
Interne operaties en het functioneren van een neuron
Sub cellulaire organen
Om haar taken te doen, bevat het neuron verschillende interne werkonderdelen die gespecialiseerde
functies hebben, van sub cellulaire organen en proteïne synthese machines tot de verplaatsing van dit
materiaal naar axonen en dendrieten.
Specifieke neuronale functies zijn geassocieerd met verschillende anatomische zones van het neuron
(zie figuur 1-8):
- De somatische dendritische zone: bevat de soma en de dendrieten, deze heeft de functie van
ontvangen/receptie. Neuronen ontvangen veel signalen, soms tegelijk en soms in sequenties van andere
neuronen, de omgeving, chemicaliën, hormonen, licht, drugs, etc.
o Om deze info te ontvangen dient de somatische zone ook als chemische integrator. Het doet dit
door de inkomende informatie van post synaptische dendrieten te decoderen, dit gebeurt door het
genoom (gelokaliseerd in de celkern in de soma).
Deze decodeert en leest de informatie, vervolgens voegt het genoom zijn eigen reactie eraan
toe door middel van het coderen van chemische signalen bestemd voor interne of externe
communicatie.
- De axon hillock zone: ook wel het axon’s eerste segment genoemd. Deze zone dient als ‘elektrische
integrator’, van alle inkomende elektrische informatie en beslist om wel of niet te vuren. Het axon zit hier
direct aan vast.
o Het axon propageert elektrische signalen langs het membraan, en chemische signalen binnen de
interne structurele matrix. Aan het einde van het axon is een speciale zone met unieke structuren die
de signalen doorgeven aan andere neuronen.
Verschillende neuronale instrumenten spelen een rol samen om dit proces goed te laten
verlopen.
In figuur 1-9 zijn veel componenten van een neuron weergegeven en in figuur 1-10 is een representatie te
zien van waar deze componenten gelokaliseerd zijn binnen een neuron.
In de celkern bevindt zich het DNA van het neuron, dit bevindt zich in de soma. Deze is verantwoordelijk
voor het produceren van alle componenten die in figuur 1-9 en 1-10 te zien zijn. Sommige functies vinden
plaats in het ene deel van het neuron en niet in het andere deel (zie figuur 1-10).
- Zo wordt bijvoorbeeld al het DNA vertaald in de soma, maar alle eiwitsynthese vindt zowel in de soma
plaats als in de dendrieten.
- De functie van transport vindt plaats in de dendrieten en axonen, maar er zijn meer microtubules voor
transport in dendrieten en meer neurofilamenten voor transport in axonen.
- Cytoskelet support proteins bestaan langs het membraan van het hele neuron, maar post synaptische
dichtheid eiwitten bestaan alleen in dendrieten en soma membranen en aan het begin en einde van de
axonen, terwijl presynaptische density proteins alleen bestaan in axon terminals.
Eiwitsynthese
Er zijn maar weinig neurale functies zo belangrijk als de synthese van eiwitten/proteïne.
- De synthese van eiwitten is een resultaat van gen activatie. Omdat de meeste van de belangrijke
structurele en regulerende moleculen van een neuron eiwitten zijn, dragen zij (eiwitten) meestal orders uit
van het genoom.
o Een voorbeeld is als het genoom vindt dat er een nieuwe synaps gemaakt moet worden, dan dienen
de proteïne als bouwstenen. Proteïne zijn de receptoren en enzymen van het neuron, ze kunnen
boodschappers maken of wat dan ook activeren wat het neuron nodig heeft.
o DUS, hoge prioriteit is gegeven aan het maken en transporteren van proteïne binnen het neuron.
Proteïne worden gesynthetiseerd op een sub cellulair orgaan genaamd een ribosoom. Wanneer DNA
omgezet is in RNA wordt het gelezen door 1 van de twee typen ribosomen:
- Free polysomes: deze zijn niet membraan gebonden.
- Rough endoplasmic reticula (Nissl substance): deze zijn wel membraan gebonden.
Dan worden de proteïne gesynthetiseerd op of in het ribosoom.
- De synthese vindt vooral plaatst in de soma (zie figuur 1-11 en figuur 1-12). Oplosbare proteïne (=
soluble) en die dus leven in het cytoplasma, worden gesynthetiseerd op free polysomen. Vanuit daar
worden ze gelijk getransporteerd naar dendrieten en axonen, waar ze maar nodig zijn (zie figuur 1-11).
Deze heten perifere proteïne.
2
Tutorial Meeting 1: Basics
Stahl, S.M (2008) – Chapter 1: Structure and function of neurons (pg.1 – 20)
Inleiding
Neuronen zijn de cellen van chemische communicatie in het brein.
- In het menselijk brein bevinden zich tientallen miljarden neuronen, die weer in verbinding staan met
duizenden andere neuronen. Het brein heeft dus triljoenen speciale connecties die synapsen worden
genoemd.
o De maat, lengte en grootte van een neuron bepaalt zijn functie en daarnaast speelt ook de locatie
van het neuron een rol in de functie.
Wanneer een storing (=malfunction) aanwezig is in een neuron, kunnen er gedragssymptomen optreden.
Wanneer medicijnen de neurale functie beïnvloeden, kunnen de gedragssymptomen afzwakken, erger
worden, of juist geproduceerd worden. Dit hoofdstuk beschrijft in het kort de structuur en de functie van
neuronen.
Verschillende soorten neuronen
Algemene structuur
In het boek worden neuronen vaak met een algemene structuur afgebeeld, maar de waarheid is dat er
verschillende soorten neuronen, met verschillende structuren bestaan (zie figuur 1-1).
- Alle neuronen hebben een cellichaam (=soma), en ze zijn zo gebouwd om informatie te ontvangen van
andere neuronen door middel van dendrieten. Soms gaat dit door de spines van de dendrieten, en
soms gaat dit door een uitvoerig vertakkende "boom" van dendrieten.
- Neuronen zijn ook opgebouwd om informatie te versturen naar andere neuronen, door middel van het
axon. Deze vormt presynaptische terminals wanneer de axon passeert, of aan het einde van het axon.
Structuur van unieke neuronen
Veel neuronen in het centrale zenuwstelsel hebben een unieke structuur. Bijvoorbeeld een piramidecel (zie
figuur 1-2) heeft een cellichaam gevormd als een piramide. Het heeft aan de basis kleine dendrieten en een
enkele axon. Dit type neuronen worden in dit boek veel besproken, aangezien ze veelal voorkomen in de
prefrontale cortex. Maar ze komen ook voor op andere plekken in de cerebrale cortex.
Verschillende andere neuronen hebben hun naam te danken aan de vorm van hun dendrieten:
- Basket cellen: deze cellen heten zo vanwege hun dendrieten. Deze zien eruit als wijdvertakte
dendritische bomen die eerder lijken op baskets. Deze neuronen functioneren als interneuronen in de
cortex. Hun wijde horizontale spreiding zorgt ervoor dat hun axonen veel lokale inhibitorische contacten
maken met de soma van andere corticale neuronen (zie figuur 1-3).
- Double bouquet cellen: hebben een dichte bundel axonen die ook verticaal georiënteerd zijn, deze
voorzien ook van inhibitorische input aan andere neuronen (zie figuur 1-4).
- Spiny neuronen: hebben spinachtige dendrieten. Spiny neuronen zijn gelokaliseerd in het striatum in
grote getallen, hun dendrieten gaan in alle richtingen en ze zijn helemaal bedekt met spines. Deze
ontvangen input van de cortex, thalamus, en substantia nigra. Spiny neuronen hebben lange axonen die
het stratium of verlaten, of terug cirkelen (zie figuur 1-5).
- Purkinje cellen: komen van het cerebellum en vormen een unieke dendritische boom. Deze lijkt op een
echte boom. Deze heeft vele vertakkingen en waait uit van één apicale positie, met een enkele axon (zie
figuur 1-6).
- Chandelier neuronen: er is 1 type neuronen die zijn naam te danken heeft aan zijn unieke structuur
van axonen, namelijk de Chandelier neuronen. De axonen van deze cel zien eruit als een ouderwetse
kandelaar, met terminals die eruitzien als cartridges, die elk bestaan uit een aantal axonale zwellingen
die aan elkaar gelinkt zijn. Dit zijn ook weer inhibitor interneuronen in de cortex. Het karakteristieke
kandelaar uiteinde van hun axonen hebben de functie om te dienen als inhibitor contacten, die in
contact met de axonen van piramidecellen komen. Hier vormen ze een axoaxonic synaps. Dus kandelaar
cellen eindigen in een axoaxonic synaps. De kandelaar cellen voorzien de piramide neuronen van
inhibitorische input, en het is zelfs mogelijk om het vuren van een piramidecel compleet stil te leggen (zie
figuur 1-7).
1
, Anouk Antonissen
Interne operaties en het functioneren van een neuron
Sub cellulaire organen
Om haar taken te doen, bevat het neuron verschillende interne werkonderdelen die gespecialiseerde
functies hebben, van sub cellulaire organen en proteïne synthese machines tot de verplaatsing van dit
materiaal naar axonen en dendrieten.
Specifieke neuronale functies zijn geassocieerd met verschillende anatomische zones van het neuron
(zie figuur 1-8):
- De somatische dendritische zone: bevat de soma en de dendrieten, deze heeft de functie van
ontvangen/receptie. Neuronen ontvangen veel signalen, soms tegelijk en soms in sequenties van andere
neuronen, de omgeving, chemicaliën, hormonen, licht, drugs, etc.
o Om deze info te ontvangen dient de somatische zone ook als chemische integrator. Het doet dit
door de inkomende informatie van post synaptische dendrieten te decoderen, dit gebeurt door het
genoom (gelokaliseerd in de celkern in de soma).
Deze decodeert en leest de informatie, vervolgens voegt het genoom zijn eigen reactie eraan
toe door middel van het coderen van chemische signalen bestemd voor interne of externe
communicatie.
- De axon hillock zone: ook wel het axon’s eerste segment genoemd. Deze zone dient als ‘elektrische
integrator’, van alle inkomende elektrische informatie en beslist om wel of niet te vuren. Het axon zit hier
direct aan vast.
o Het axon propageert elektrische signalen langs het membraan, en chemische signalen binnen de
interne structurele matrix. Aan het einde van het axon is een speciale zone met unieke structuren die
de signalen doorgeven aan andere neuronen.
Verschillende neuronale instrumenten spelen een rol samen om dit proces goed te laten
verlopen.
In figuur 1-9 zijn veel componenten van een neuron weergegeven en in figuur 1-10 is een representatie te
zien van waar deze componenten gelokaliseerd zijn binnen een neuron.
In de celkern bevindt zich het DNA van het neuron, dit bevindt zich in de soma. Deze is verantwoordelijk
voor het produceren van alle componenten die in figuur 1-9 en 1-10 te zien zijn. Sommige functies vinden
plaats in het ene deel van het neuron en niet in het andere deel (zie figuur 1-10).
- Zo wordt bijvoorbeeld al het DNA vertaald in de soma, maar alle eiwitsynthese vindt zowel in de soma
plaats als in de dendrieten.
- De functie van transport vindt plaats in de dendrieten en axonen, maar er zijn meer microtubules voor
transport in dendrieten en meer neurofilamenten voor transport in axonen.
- Cytoskelet support proteins bestaan langs het membraan van het hele neuron, maar post synaptische
dichtheid eiwitten bestaan alleen in dendrieten en soma membranen en aan het begin en einde van de
axonen, terwijl presynaptische density proteins alleen bestaan in axon terminals.
Eiwitsynthese
Er zijn maar weinig neurale functies zo belangrijk als de synthese van eiwitten/proteïne.
- De synthese van eiwitten is een resultaat van gen activatie. Omdat de meeste van de belangrijke
structurele en regulerende moleculen van een neuron eiwitten zijn, dragen zij (eiwitten) meestal orders uit
van het genoom.
o Een voorbeeld is als het genoom vindt dat er een nieuwe synaps gemaakt moet worden, dan dienen
de proteïne als bouwstenen. Proteïne zijn de receptoren en enzymen van het neuron, ze kunnen
boodschappers maken of wat dan ook activeren wat het neuron nodig heeft.
o DUS, hoge prioriteit is gegeven aan het maken en transporteren van proteïne binnen het neuron.
Proteïne worden gesynthetiseerd op een sub cellulair orgaan genaamd een ribosoom. Wanneer DNA
omgezet is in RNA wordt het gelezen door 1 van de twee typen ribosomen:
- Free polysomes: deze zijn niet membraan gebonden.
- Rough endoplasmic reticula (Nissl substance): deze zijn wel membraan gebonden.
Dan worden de proteïne gesynthetiseerd op of in het ribosoom.
- De synthese vindt vooral plaatst in de soma (zie figuur 1-11 en figuur 1-12). Oplosbare proteïne (=
soluble) en die dus leven in het cytoplasma, worden gesynthetiseerd op free polysomen. Vanuit daar
worden ze gelijk getransporteerd naar dendrieten en axonen, waar ze maar nodig zijn (zie figuur 1-11).
Deze heten perifere proteïne.
2
