PB0612, Biologische grondslagen: cognitie
Thema 1 – Het brein ontleed
1. Anatomie van het brein
• Cerebrum (grote hersenen): bestaat uit twee hersenhelften (hemisferen) en vier
kwabben:
o Frontale kwab: planning, beslissingen, spraakproductie, bewuste
motoriek.
o Pariëtale kwab: verwerking van tast, temperatuur, pijn en ruimtelijk
inzicht.
o Occipitale kwab: visuele informatieverwerking.
o Temporale kwab: gehoor, geheugen, taalbegrip, emotie.
• Cerebellum (kleine hersenen): verantwoordelijk voor balans, fijne motoriek en
coördinatie.
• Hersenstam: bestaat uit medulla oblongata, pons en middenhersenen. Regelt
ademhaling, hartslag, bloeddruk, spijsvertering, reflexen en het slaap-
waakritme.
• Limbisch systeem:
o Amygdala: emotionele reacties zoals angst en agressie.
o Hippocampus: geheugenopslag en -vorming.
• Thalamus: schakelstation voor bijna alle zintuiglijke informatie (behalve geur).
• Hypothalamus: reguleert honger, dorst, temperatuur, emoties en hormonen (via
de hypofyse).
• Hersenvliezen (meningen):
o Dura mater: buitenste, stevige beschermlaag.
o Arachnoïdea: middelste laag met hersenvocht.
o Pia mater: zachte binnenste laag, direct tegen de hersenen aan.
2. Fysiologie van het brein
• Neuronen zijn zenuwcellen die signalen verwerken en doorgeven:
o Ontvangen via dendrieten → verwerken in het cellichaam → verzenden via
het axon.
o Signalering verloopt elektrisch binnen het neuron en chemisch tussen
neuronen via neurotransmitters (zoals dopamine, serotonine, GABA,
glutamaat).
, • Energieverbruik: het brein gebruikt veel zuurstof en glucose; actieve
hersengebieden krijgen meer bloed (basis voor fMRI).
• Neuroplasticiteit: het vermogen van de hersenen om te veranderen en zich aan
te passen door leren of na letsel.
3. Richtingen in het centraal zenuwstelsel (CZS)
• Dorsaal = richting rugzijde (bovenkant van het brein).
• Ventraal = richting buikzijde (onderkant van het brein).
• Craniaal = richting hoofd.
• Caudaal = richting staart of onderkant.
• Mediaal = naar het midden toe.
• Lateraal = naar buiten toe.
• Rostraal = naar de voorkant van het brein.
• Proximaal = dichter bij de romp.
• Distaal = verder van de romp af.
4. Witte en grijze stof
• Grijze stof: bevat neuronale cellichamen, dendrieten en synapsen →
informatieverwerking.
• Witte stof: bevat gemyeliniseerde axonen → snelle signaalgeleiding tussen
hersengebieden.
• Myeline: vetachtige isolatie rond axonen → versnelt elektrische prikkels.
• Belangrijke witte stofbanen:
o Commissurale banen: verbinden linker- en rechterhersenhelft (bv. corpus
callosum).
o Projectiebanen: verbinden hersenen met ruggenmerg (bv. corticospinale
baan).
o Associatiebanen: verbinden gebieden binnen dezelfde hemisfeer (bv.
fasciculus arcuatus).
Thema 2 – Genen, Erfelijkheid en Hersenontwikkeling
1. Probabilistic vs Predetermined Development
• Predetermined development (ook wel maturatie-theorie): stelt dat
ontwikkeling grotendeels genetisch vastligt. Genen bepalen een vaste volgorde
, van hersenontwikkeling, onafhankelijk van externe factoren. Ontwikkeling is
"voorgeprogrammeerd".
• Probabilistic development (zoals bij neuroconstructivisme): stelt dat
ontwikkeling afhankelijk is van de interactie tussen genetische aanleg en
omgevingsinvloeden. Genetica biedt een kader, maar ervaring en omgeving
beïnvloeden actief hoe dit kader zich ontplooit.
• Neuroconstructivisme: gaat uit van een dynamische ontwikkeling waarbij
hersenen en gedrag ontstaan door voortdurende interactie tussen biologische
factoren, omgeving en ervaring. Hersenstructuren ontwikkelen zich stap voor
stap en beïnvloeden elkaar wederzijds.
2. Belangrijke ontwikkelingsfasen van de hersenen (0–25 jaar)
0–3 weken: Neurulatie en vorming neurale buis
• Na bevruchting ontstaat de zygote, die zich deelt en ontwikkelt tot embryo.
• Tijdens neurulatie vormt zich de neurale buis: voorloper van hersenen en
ruggenmerg.
• Eerste differentiatie: voorhersenen (prosencephalon), middenhersenen
(mesencephalon), achterhersenen (rhombencephalon).
4–12 weken: Proliferatie en vroege organisatie
• Neurale proliferatie: massale aanmaak van neuronen in de neurale buis.
• Structurering: verdere ontwikkeling van het diencephalon, cerebellum en
hersenstam.
• Synaptogenese begint: eerste synapsen worden gevormd.
13–24 weken: Groei, axonen en specialisatie
• Axonale groei en synaptogenese versnellen.
• Cortex en cerebellum ontwikkelen zich verder.
• Hersenen groeien sterk, maar functioneren nog niet volledig.
25–40 weken: Myelinisatie en voorbereiding geboorte
• Myelinisatie start: axonen krijgen een isolerende laag.
• Synaptogenese gaat verder, vooral in de cortex.
• Basisfuncties (ademhaling, hartslag) worden mogelijk.
, 0–5 jaar: Snelste groei en pruning
• Hersenen bereiken 80% van volwassen gewicht rond 2 jaar.
• Miljarden synapsen worden gevormd (synaptogenese).
• Synaptische pruning begint: ongebruikte verbindingen verdwijnen.
6–18 jaar: Executieve ontwikkeling en puberteit
• Prefrontale cortex ontwikkelt zich (planning, impulscontrole).
• Myelinisatie zet door, vooral in hogere cognitieve gebieden.
• In de puberteit: emotionele netwerken (limbisch systeem) rijpen eerder dan
prefrontale cortex → verklaring voor risicovol gedrag.
19–25 jaar: Voltooiing en verfijning
• Prefrontale cortex bereikt volwassen staat.
• Netwerk-specialisatie en pruning maken hersenen efficiënter.
• Volledige functionele integratie van cognitieve en sociale vaardigheden.
3. Genexpressie en transcriptiefactoren
Genen zijn geen 'aan/uit-knoppen', maar worden gereguleerd via genexpressie. Dit
bepaalt wanneer, waar en hoeveel van een bepaald eiwit geproduceerd wordt. De
regulatie van genexpressie is cruciaal voor hersenontwikkeling, gedrag en het ontstaan
van aandoeningen.
Wat zijn transcription factors (TF's)?
• Transcription factors zijn eiwitten die zich binden aan specifieke DNA-
sequenties (promotors of enhancers) en zo de transcriptie van genen activeren
of onderdrukken.
• Ze vormen een schakel tussen genetische code en celgedrag.
Voorbeelden van TF's:
• p53: speelt een rol in DNA-schadeherstel, celcycluscontrole en apoptose.
• Hox-genen: belangrijk voor patroonvorming en positionering van lichaamsdelen
tijdens de embryonale ontwikkeling.
• NF-κB: actief bij immuunreacties en ontsteking.
Thema 1 – Het brein ontleed
1. Anatomie van het brein
• Cerebrum (grote hersenen): bestaat uit twee hersenhelften (hemisferen) en vier
kwabben:
o Frontale kwab: planning, beslissingen, spraakproductie, bewuste
motoriek.
o Pariëtale kwab: verwerking van tast, temperatuur, pijn en ruimtelijk
inzicht.
o Occipitale kwab: visuele informatieverwerking.
o Temporale kwab: gehoor, geheugen, taalbegrip, emotie.
• Cerebellum (kleine hersenen): verantwoordelijk voor balans, fijne motoriek en
coördinatie.
• Hersenstam: bestaat uit medulla oblongata, pons en middenhersenen. Regelt
ademhaling, hartslag, bloeddruk, spijsvertering, reflexen en het slaap-
waakritme.
• Limbisch systeem:
o Amygdala: emotionele reacties zoals angst en agressie.
o Hippocampus: geheugenopslag en -vorming.
• Thalamus: schakelstation voor bijna alle zintuiglijke informatie (behalve geur).
• Hypothalamus: reguleert honger, dorst, temperatuur, emoties en hormonen (via
de hypofyse).
• Hersenvliezen (meningen):
o Dura mater: buitenste, stevige beschermlaag.
o Arachnoïdea: middelste laag met hersenvocht.
o Pia mater: zachte binnenste laag, direct tegen de hersenen aan.
2. Fysiologie van het brein
• Neuronen zijn zenuwcellen die signalen verwerken en doorgeven:
o Ontvangen via dendrieten → verwerken in het cellichaam → verzenden via
het axon.
o Signalering verloopt elektrisch binnen het neuron en chemisch tussen
neuronen via neurotransmitters (zoals dopamine, serotonine, GABA,
glutamaat).
, • Energieverbruik: het brein gebruikt veel zuurstof en glucose; actieve
hersengebieden krijgen meer bloed (basis voor fMRI).
• Neuroplasticiteit: het vermogen van de hersenen om te veranderen en zich aan
te passen door leren of na letsel.
3. Richtingen in het centraal zenuwstelsel (CZS)
• Dorsaal = richting rugzijde (bovenkant van het brein).
• Ventraal = richting buikzijde (onderkant van het brein).
• Craniaal = richting hoofd.
• Caudaal = richting staart of onderkant.
• Mediaal = naar het midden toe.
• Lateraal = naar buiten toe.
• Rostraal = naar de voorkant van het brein.
• Proximaal = dichter bij de romp.
• Distaal = verder van de romp af.
4. Witte en grijze stof
• Grijze stof: bevat neuronale cellichamen, dendrieten en synapsen →
informatieverwerking.
• Witte stof: bevat gemyeliniseerde axonen → snelle signaalgeleiding tussen
hersengebieden.
• Myeline: vetachtige isolatie rond axonen → versnelt elektrische prikkels.
• Belangrijke witte stofbanen:
o Commissurale banen: verbinden linker- en rechterhersenhelft (bv. corpus
callosum).
o Projectiebanen: verbinden hersenen met ruggenmerg (bv. corticospinale
baan).
o Associatiebanen: verbinden gebieden binnen dezelfde hemisfeer (bv.
fasciculus arcuatus).
Thema 2 – Genen, Erfelijkheid en Hersenontwikkeling
1. Probabilistic vs Predetermined Development
• Predetermined development (ook wel maturatie-theorie): stelt dat
ontwikkeling grotendeels genetisch vastligt. Genen bepalen een vaste volgorde
, van hersenontwikkeling, onafhankelijk van externe factoren. Ontwikkeling is
"voorgeprogrammeerd".
• Probabilistic development (zoals bij neuroconstructivisme): stelt dat
ontwikkeling afhankelijk is van de interactie tussen genetische aanleg en
omgevingsinvloeden. Genetica biedt een kader, maar ervaring en omgeving
beïnvloeden actief hoe dit kader zich ontplooit.
• Neuroconstructivisme: gaat uit van een dynamische ontwikkeling waarbij
hersenen en gedrag ontstaan door voortdurende interactie tussen biologische
factoren, omgeving en ervaring. Hersenstructuren ontwikkelen zich stap voor
stap en beïnvloeden elkaar wederzijds.
2. Belangrijke ontwikkelingsfasen van de hersenen (0–25 jaar)
0–3 weken: Neurulatie en vorming neurale buis
• Na bevruchting ontstaat de zygote, die zich deelt en ontwikkelt tot embryo.
• Tijdens neurulatie vormt zich de neurale buis: voorloper van hersenen en
ruggenmerg.
• Eerste differentiatie: voorhersenen (prosencephalon), middenhersenen
(mesencephalon), achterhersenen (rhombencephalon).
4–12 weken: Proliferatie en vroege organisatie
• Neurale proliferatie: massale aanmaak van neuronen in de neurale buis.
• Structurering: verdere ontwikkeling van het diencephalon, cerebellum en
hersenstam.
• Synaptogenese begint: eerste synapsen worden gevormd.
13–24 weken: Groei, axonen en specialisatie
• Axonale groei en synaptogenese versnellen.
• Cortex en cerebellum ontwikkelen zich verder.
• Hersenen groeien sterk, maar functioneren nog niet volledig.
25–40 weken: Myelinisatie en voorbereiding geboorte
• Myelinisatie start: axonen krijgen een isolerende laag.
• Synaptogenese gaat verder, vooral in de cortex.
• Basisfuncties (ademhaling, hartslag) worden mogelijk.
, 0–5 jaar: Snelste groei en pruning
• Hersenen bereiken 80% van volwassen gewicht rond 2 jaar.
• Miljarden synapsen worden gevormd (synaptogenese).
• Synaptische pruning begint: ongebruikte verbindingen verdwijnen.
6–18 jaar: Executieve ontwikkeling en puberteit
• Prefrontale cortex ontwikkelt zich (planning, impulscontrole).
• Myelinisatie zet door, vooral in hogere cognitieve gebieden.
• In de puberteit: emotionele netwerken (limbisch systeem) rijpen eerder dan
prefrontale cortex → verklaring voor risicovol gedrag.
19–25 jaar: Voltooiing en verfijning
• Prefrontale cortex bereikt volwassen staat.
• Netwerk-specialisatie en pruning maken hersenen efficiënter.
• Volledige functionele integratie van cognitieve en sociale vaardigheden.
3. Genexpressie en transcriptiefactoren
Genen zijn geen 'aan/uit-knoppen', maar worden gereguleerd via genexpressie. Dit
bepaalt wanneer, waar en hoeveel van een bepaald eiwit geproduceerd wordt. De
regulatie van genexpressie is cruciaal voor hersenontwikkeling, gedrag en het ontstaan
van aandoeningen.
Wat zijn transcription factors (TF's)?
• Transcription factors zijn eiwitten die zich binden aan specifieke DNA-
sequenties (promotors of enhancers) en zo de transcriptie van genen activeren
of onderdrukken.
• Ze vormen een schakel tussen genetische code en celgedrag.
Voorbeelden van TF's:
• p53: speelt een rol in DNA-schadeherstel, celcycluscontrole en apoptose.
• Hox-genen: belangrijk voor patroonvorming en positionering van lichaamsdelen
tijdens de embryonale ontwikkeling.
• NF-κB: actief bij immuunreacties en ontsteking.
