KT1505 Zenuwstelsel en signalen
Week 3.1
Introductie
Centraal zenuwstelsel: hersenen (cortex, basale kernen, hersenstam) en ruggenmerg
Perifeer zenuwstelsel: zenuwen (zenuwwortels, plexus, spierzenuwovergang) en spieren
Functies van het zenuwstelsel:
Cognitieve functies: redeneren, emoties, taal, rekenen
Motoriek: kracht en coördinatie
Sensibiliteit: visus, gehoor, evenwicht, tast, pijn, temperatuur, positie
Reguleren lichaamsfuncties: hartritme, bloeddruk, darmen, zweten, etc.
Anatomie: Eerste en tweede motorneuron
Eerste motorneuron
Het eerste motorneuron = motorneuronen die signalen vanuit de motorische cortex naar het
ruggenmerg of de hersenstam sturen
Pyramidebaan/cortico-spinale systeem = axonen in het cortico-fugale systeem die verantwoordelijk
zijn voor de bewuste en fijne motoriek (vanuit de motorische cortex naar het ruggenmerg)
In de cortex bevinden zich Betz-cellen, dit zijn de grootste pyramidecellen in de hersenen en
komen alleen in de motorcortex voor.
o Grote diameter lage axonale weerstand hoge geleidingssnelheid
o Functie: krachtige en snelle spiercontracties voor fijne motoriek
o De axonen van Betz-cellen eindigen in de ventrale hoorn van het ruggenmerg, waar
de synaps zit naar een tweede motorneuron. Voor de fijne motoriek is dit direct,
maar voor de grove motoriek zit hier nog een interneuron tussen.
o Betz-cellen kunnen de centrale patroongenerator beïnvloeden door een CPG te
activeren of te stoppen. Dit is dan een bewuste actie die aangestuurd wordt vanuit
de cortex. Ook kan het patroon verfijnd worden door bijvoorbeeld extra input te
geven of er kan m.b.v. de Betz-cellen een overgang gemaakt worden tussen een
automatisch patroon en een bewuste beweging.
Laterale motorkolom (aangestuurd vanuit de contralaterale cortex, corticospinale baan):
motorneuronen die zich hier bevinden, sturen de extremiteiten aan
Mediale motorkolom (wordt vanuit beide kanten van de cortex aangestuurd): axiale spieren worden
door deze motorneuronen aangestuurd
Motorneuronen in de hersenstam: aangezichtsspieren, tongspieren, kauwspieren, slikspieren
Kauw- en slikspieren zijn bilateraal
Aangezichtsspieren boven: bilateraal
Aangezichtsspieren onder: contralateraal
Tongspier: contralateraal
Elke spier heeft contralaterale projectie, maar soms dus ook ipsilateraal!
,Aansturing van de motoriek
1) 1e motorneuron: In de motorische cortex wordt een actiepotentiaal gegenereerd dat via de
pyramidebaan naar het ruggenmerg gaat
2) In de hersenstam maakt het signaal de oversteek naar de contralaterale zijde
3) In de ventrale hoorn van het ruggenmerg is er een synaps met het 2e motorneuron
4) Via de ventrale wortel verspreidt het actiepotentiaal zich richting de zenuw
5) De zenuw zorgt voor spiercontractie door het actiepotentiaal door te geven en de frequentie
hiervan bepaalt de mate van contractie en daarmee de spierlengte
Secundaire systemen = aanvullende banen in de hersenstam die, naast de pyramidebaan, een
bijdrage leveren aan de motorische controle door een rol te spelen in automatische, posturale en
reflexmatige bewegingen
Rubrospinale baan: fijne motoriek en flexiebewegingen
Reticulospinale baan: spierspanning en postuur, werkt samen met c’s
Vestibulospinale baan: evenwicht en houding
Tectospinale baan: snelle hoofd- en nekbewegingen en belangrijk voor reflexmatige
oriëntatie op bewegende objecten
Tweede motorneuron
Motorunit = één α-motorneuron die een aantal spiervezels bedient. Over het algemeen geldt dat,
hoe groter de motorunit (veel spiervezels), des te groter het cellichaam van het neuron. Kleine
motorunit nauwkeurige aansturing en makkelijker te exciteren (kleine motorunits worden ook
altijd eerst geactiveerd)
Motor neuron pool = alle motorneuronen (α/ϒ) die de spiervezels van één spier innerveren. Deze
motorneuronen hebben een gezamenlijk cluster in de ventrale hoorn
Myotatische reflex: rek op de spier vergroten, maar lengte van de spier constant houden. Enige
monosynaptische reflex! Antagonistische spier moet altijd ontspannen als de andere spier aanspant.
Spierspoeltje: reksensor in de spier
Een spierspoeltje is een gespecialiseerde sensibele receptor in een spier die de lengte en
lengteverandering van de spier registreert. Dit systeem zorgt voor een myotatische reflex en dat
werkt als volgt:
1) Door een externe prikkel (bv het induwen van een pees) wordt de spier een beetje opgerekt
2) De intrafusale spiervezels van het spierspoeltje rekken mee en dit veroorzaakt een
actiepotentiaal in de afferente zenuw
a. Dit is een pseudo-unipolair neuron: één uitloper die zich splitst in een perifere tak
die is verbonden met het spierspoeltje en een centrale tak dat een synaps maakt met
de grijze stof van het ruggenmerg
3) Dit signaal gaat via de dorsale wortel naar het ruggenmerg, waar het sensorische cellichaam
ligt.
4) Het ruggenmerg verwerkt de informatie en stuurt een motorische respons terug:
a. Via een synaps met α-motorneuronen in de ventrale hoorn signaal gaat naar de
extrafusale spiervezels, waardoor de spier samentrekt en de spier weer zijn originele
lengte terugkrijgt
b. Via een synaps met ϒ-motorneuronen trekken ook de intrafusale vezels samen, zodat
het spierspoeltje gespannen blijft en gevoelig blijft voor rek
, 5) Informatie uit het spierspoeltje wordt ook doorgestuurd naar het cerebellum, de motorcortex
en de formatia reticularis en basale ganglia voor verdere verwerking
α/ϒ Coactivatie
α -motorneuronen zijn niet aan het vuren spier wordt langer, dus ook het spierspoeltje en
dan gaat deze kapot.
Als de ϒ-motorneuronen ook ontspannen, dan blijft de lengte van het spierspoeltje gelijk
Golgi-peeslichaampje
Het Golgi tendon organ (GTO) is een proprioceptieve receptor in de pees van een spier die de
spierspanning detecteert die op de pees wordt uitgevoerd. Overmatige spanning wordt voorkomen
door een inhibitoire reactie (inverse myotatische reflex) te geven en dat werkt als volgt:
1) Het peeslichaampje bestaat uit een netwerk van sensibele zenuwvezels, omgeven door een
bindweefselkapsel. Wanneer de spier samentrekt, ontstaat er spanning in de pees
2) Afferente zenuwvezels in het peeslichaampje strekken zich uit bij een toename van spanning
in de pees
3) Dit signaal komt via de dorsale wortel in het ruggenmerg terecht, waar het cellichaam van de
afferente zenuwvezel zich bevindt in het dorsale ganglion
4) Het axon maakt een synaps met inhibitoire interneuronen in de grijze stof van het
ruggenmerg
5) De interneuronen remmen de α -motorneuronen
6) De spier ontspant/kracht vermindert
Nociceptieve reflex
Dit is een beschermende reflex die ontstaat bij pijnstimuli en ervoor zorgt dat het lichaam wegtrekt
van de pijnlijke stimulus om schade te minimaliseren. Het werkt als volgt:
1) Nociceptoren detecteren schadelijke stimuli en sturen een signaal naar het ruggenmerg
2) Via afferente zenuwvezels komt het signaal in de dorsale hoorn terecht
3) In de Lissauer’s randzone (= longitudinale laag over het ruggenmerg, aan de rand van de
dorsale hoorn) splits het pijnsignaal zich op en gaat het naar verschillende segmenten van het
ruggenmerg, voordat het de grijze stof heeft bereikt.
4) Aangekomen op de plaats van bestemming: In de dorsale hoorn maakt het pijnsignaal
synapsen met de interneuronen
5) De interneuronen activeren motorneuronen
6) Spieren worden aangestuurd voor het wegtrekken
Alle bovenstaande circuits zitten dus in het ruggenmerg en zijn in staat ritmische bewegingen
zelfstandig te genereren. Dit noem je de centrale patroongenerator. De hersenen modificeren en
controleren dit. 1ste MN centrale patroongenerator 2de MN
Commissurale verbindingen: tussen de linker- en rechterhelft van het ruggenmerg
Propriospinale verbindingen: tussen de verschillende segmenten van het ruggenmerg
Anatomie: Sensibele systemen
Tastzin = somatosensibele perceptie van aanraking in de huid, darmen en spieren
, Relay neuron (schakelneuron) = neuron dat signalen doorgeeft tussen andere neuronen in een
sensorische of motorische route. Deze neuronen bevinden zich vaak in ganglia of het ruggenmerg en
kunnen signalen versterken, inhiberen of moduleren.
Van stimulus tot bewuste reactie
1) Stimulus in de periferie: externe of interne prikkel activeert een sensorische receptor
2) Via signaaltransductie wordt de stimulus omgezet in een elektrisch signaal, doordat het
openen of sluiten van ionkanalen een verandering in het membraanpotentiaal veroorzaakt.
Als de drempelwaarde wordt bereikt, ontstaat er een actiepotentiaal
3) Het eerste relay neuron: dit is meestal een perifeer sensorisch neuron en deze is pseudo-
unipolair. Het perifere uiteinde ontvangt de stimulus en geleidt het actiepotentiaal naar het
ruggenmerg. De cellichamen van deze neuronen liggen in de ganglia. (dorsale wortelganglion)
4) In de dorsale hoorn maakt het eerste neuron een synaps met het tweede neuron, die het
signaal bewerkt. Is het signaal sterk genoeg, dan kan er via een interneuron en een
motorneuron, een reflex optreden. Het tweede neuron kruist meestal naar de contralaterale
zijde
5) Derde relay neuron: dit neuron ontvangt het verwerkte signaal en stuurt het naar de cortex.
Dit neuron ligt in de thalamus.
6) Corticaal neuron: als een signaal hier terecht komt (in de cortex), vindt perceptie en bewuste
waarneming van de stimulus plaats.
7) In de cortex kan besloten worden om te reageren op de stimulus, waarbij bv de motorische
cortex geactiveerd kan worden.
Signaaltransductie bij sensorische receptoren kan op twee manieren werken:
1) Actiepotentiaal veroorzaken of de frequentie hiervan verhogen
2) Membraanpotentiaal veranderen, waardoor de hoeveelheid neurotransmitter die vrijkomt
verandert
Het pseudo-unipolaire ganglion neuron
Dendriet staat direct in verbinding met de axonheuvel en
in synaptisch contact met sensoren of naakte
zenuwuiteinden
Actiepotentiaal gaat vanuit dendriet in de periferie, over het perifere axon naar het ganglion
(klont neuronen naast het ruggenmerg) en vervolgens via het centrale axon naar het CNS
Het soma (cellichaam) ligt in het ganglion en onderhoudt alleen het axon. Verder heeft het
geen functie, het signaal gaat hier niet doorheen
Eerste neuron in de sensorische route is hier een voorbeeld van
Receptieve veld
Receptieve veld = het gebied op bv de huid waar je een membraanpotentiaal kunt meten, wanneer je
een externe prikkel geeft. Dit is dus het gebied waarbinnen een sensorische receptor of een neuron
gevoelig is voor stimuli. Dit kun je ook in het neuron meten (1 ste, 2de, 3de en corticaal)
Convergentie: informatie van meerder sensoren komen bij één neuron terecht
Divergentie: informatie van één sensor gaat naar meerdere neuronen
Herhaaldelijke of langdurige stimulatie van een receptor kan leiden tot adaptatie van de
receptor
Week 3.1
Introductie
Centraal zenuwstelsel: hersenen (cortex, basale kernen, hersenstam) en ruggenmerg
Perifeer zenuwstelsel: zenuwen (zenuwwortels, plexus, spierzenuwovergang) en spieren
Functies van het zenuwstelsel:
Cognitieve functies: redeneren, emoties, taal, rekenen
Motoriek: kracht en coördinatie
Sensibiliteit: visus, gehoor, evenwicht, tast, pijn, temperatuur, positie
Reguleren lichaamsfuncties: hartritme, bloeddruk, darmen, zweten, etc.
Anatomie: Eerste en tweede motorneuron
Eerste motorneuron
Het eerste motorneuron = motorneuronen die signalen vanuit de motorische cortex naar het
ruggenmerg of de hersenstam sturen
Pyramidebaan/cortico-spinale systeem = axonen in het cortico-fugale systeem die verantwoordelijk
zijn voor de bewuste en fijne motoriek (vanuit de motorische cortex naar het ruggenmerg)
In de cortex bevinden zich Betz-cellen, dit zijn de grootste pyramidecellen in de hersenen en
komen alleen in de motorcortex voor.
o Grote diameter lage axonale weerstand hoge geleidingssnelheid
o Functie: krachtige en snelle spiercontracties voor fijne motoriek
o De axonen van Betz-cellen eindigen in de ventrale hoorn van het ruggenmerg, waar
de synaps zit naar een tweede motorneuron. Voor de fijne motoriek is dit direct,
maar voor de grove motoriek zit hier nog een interneuron tussen.
o Betz-cellen kunnen de centrale patroongenerator beïnvloeden door een CPG te
activeren of te stoppen. Dit is dan een bewuste actie die aangestuurd wordt vanuit
de cortex. Ook kan het patroon verfijnd worden door bijvoorbeeld extra input te
geven of er kan m.b.v. de Betz-cellen een overgang gemaakt worden tussen een
automatisch patroon en een bewuste beweging.
Laterale motorkolom (aangestuurd vanuit de contralaterale cortex, corticospinale baan):
motorneuronen die zich hier bevinden, sturen de extremiteiten aan
Mediale motorkolom (wordt vanuit beide kanten van de cortex aangestuurd): axiale spieren worden
door deze motorneuronen aangestuurd
Motorneuronen in de hersenstam: aangezichtsspieren, tongspieren, kauwspieren, slikspieren
Kauw- en slikspieren zijn bilateraal
Aangezichtsspieren boven: bilateraal
Aangezichtsspieren onder: contralateraal
Tongspier: contralateraal
Elke spier heeft contralaterale projectie, maar soms dus ook ipsilateraal!
,Aansturing van de motoriek
1) 1e motorneuron: In de motorische cortex wordt een actiepotentiaal gegenereerd dat via de
pyramidebaan naar het ruggenmerg gaat
2) In de hersenstam maakt het signaal de oversteek naar de contralaterale zijde
3) In de ventrale hoorn van het ruggenmerg is er een synaps met het 2e motorneuron
4) Via de ventrale wortel verspreidt het actiepotentiaal zich richting de zenuw
5) De zenuw zorgt voor spiercontractie door het actiepotentiaal door te geven en de frequentie
hiervan bepaalt de mate van contractie en daarmee de spierlengte
Secundaire systemen = aanvullende banen in de hersenstam die, naast de pyramidebaan, een
bijdrage leveren aan de motorische controle door een rol te spelen in automatische, posturale en
reflexmatige bewegingen
Rubrospinale baan: fijne motoriek en flexiebewegingen
Reticulospinale baan: spierspanning en postuur, werkt samen met c’s
Vestibulospinale baan: evenwicht en houding
Tectospinale baan: snelle hoofd- en nekbewegingen en belangrijk voor reflexmatige
oriëntatie op bewegende objecten
Tweede motorneuron
Motorunit = één α-motorneuron die een aantal spiervezels bedient. Over het algemeen geldt dat,
hoe groter de motorunit (veel spiervezels), des te groter het cellichaam van het neuron. Kleine
motorunit nauwkeurige aansturing en makkelijker te exciteren (kleine motorunits worden ook
altijd eerst geactiveerd)
Motor neuron pool = alle motorneuronen (α/ϒ) die de spiervezels van één spier innerveren. Deze
motorneuronen hebben een gezamenlijk cluster in de ventrale hoorn
Myotatische reflex: rek op de spier vergroten, maar lengte van de spier constant houden. Enige
monosynaptische reflex! Antagonistische spier moet altijd ontspannen als de andere spier aanspant.
Spierspoeltje: reksensor in de spier
Een spierspoeltje is een gespecialiseerde sensibele receptor in een spier die de lengte en
lengteverandering van de spier registreert. Dit systeem zorgt voor een myotatische reflex en dat
werkt als volgt:
1) Door een externe prikkel (bv het induwen van een pees) wordt de spier een beetje opgerekt
2) De intrafusale spiervezels van het spierspoeltje rekken mee en dit veroorzaakt een
actiepotentiaal in de afferente zenuw
a. Dit is een pseudo-unipolair neuron: één uitloper die zich splitst in een perifere tak
die is verbonden met het spierspoeltje en een centrale tak dat een synaps maakt met
de grijze stof van het ruggenmerg
3) Dit signaal gaat via de dorsale wortel naar het ruggenmerg, waar het sensorische cellichaam
ligt.
4) Het ruggenmerg verwerkt de informatie en stuurt een motorische respons terug:
a. Via een synaps met α-motorneuronen in de ventrale hoorn signaal gaat naar de
extrafusale spiervezels, waardoor de spier samentrekt en de spier weer zijn originele
lengte terugkrijgt
b. Via een synaps met ϒ-motorneuronen trekken ook de intrafusale vezels samen, zodat
het spierspoeltje gespannen blijft en gevoelig blijft voor rek
, 5) Informatie uit het spierspoeltje wordt ook doorgestuurd naar het cerebellum, de motorcortex
en de formatia reticularis en basale ganglia voor verdere verwerking
α/ϒ Coactivatie
α -motorneuronen zijn niet aan het vuren spier wordt langer, dus ook het spierspoeltje en
dan gaat deze kapot.
Als de ϒ-motorneuronen ook ontspannen, dan blijft de lengte van het spierspoeltje gelijk
Golgi-peeslichaampje
Het Golgi tendon organ (GTO) is een proprioceptieve receptor in de pees van een spier die de
spierspanning detecteert die op de pees wordt uitgevoerd. Overmatige spanning wordt voorkomen
door een inhibitoire reactie (inverse myotatische reflex) te geven en dat werkt als volgt:
1) Het peeslichaampje bestaat uit een netwerk van sensibele zenuwvezels, omgeven door een
bindweefselkapsel. Wanneer de spier samentrekt, ontstaat er spanning in de pees
2) Afferente zenuwvezels in het peeslichaampje strekken zich uit bij een toename van spanning
in de pees
3) Dit signaal komt via de dorsale wortel in het ruggenmerg terecht, waar het cellichaam van de
afferente zenuwvezel zich bevindt in het dorsale ganglion
4) Het axon maakt een synaps met inhibitoire interneuronen in de grijze stof van het
ruggenmerg
5) De interneuronen remmen de α -motorneuronen
6) De spier ontspant/kracht vermindert
Nociceptieve reflex
Dit is een beschermende reflex die ontstaat bij pijnstimuli en ervoor zorgt dat het lichaam wegtrekt
van de pijnlijke stimulus om schade te minimaliseren. Het werkt als volgt:
1) Nociceptoren detecteren schadelijke stimuli en sturen een signaal naar het ruggenmerg
2) Via afferente zenuwvezels komt het signaal in de dorsale hoorn terecht
3) In de Lissauer’s randzone (= longitudinale laag over het ruggenmerg, aan de rand van de
dorsale hoorn) splits het pijnsignaal zich op en gaat het naar verschillende segmenten van het
ruggenmerg, voordat het de grijze stof heeft bereikt.
4) Aangekomen op de plaats van bestemming: In de dorsale hoorn maakt het pijnsignaal
synapsen met de interneuronen
5) De interneuronen activeren motorneuronen
6) Spieren worden aangestuurd voor het wegtrekken
Alle bovenstaande circuits zitten dus in het ruggenmerg en zijn in staat ritmische bewegingen
zelfstandig te genereren. Dit noem je de centrale patroongenerator. De hersenen modificeren en
controleren dit. 1ste MN centrale patroongenerator 2de MN
Commissurale verbindingen: tussen de linker- en rechterhelft van het ruggenmerg
Propriospinale verbindingen: tussen de verschillende segmenten van het ruggenmerg
Anatomie: Sensibele systemen
Tastzin = somatosensibele perceptie van aanraking in de huid, darmen en spieren
, Relay neuron (schakelneuron) = neuron dat signalen doorgeeft tussen andere neuronen in een
sensorische of motorische route. Deze neuronen bevinden zich vaak in ganglia of het ruggenmerg en
kunnen signalen versterken, inhiberen of moduleren.
Van stimulus tot bewuste reactie
1) Stimulus in de periferie: externe of interne prikkel activeert een sensorische receptor
2) Via signaaltransductie wordt de stimulus omgezet in een elektrisch signaal, doordat het
openen of sluiten van ionkanalen een verandering in het membraanpotentiaal veroorzaakt.
Als de drempelwaarde wordt bereikt, ontstaat er een actiepotentiaal
3) Het eerste relay neuron: dit is meestal een perifeer sensorisch neuron en deze is pseudo-
unipolair. Het perifere uiteinde ontvangt de stimulus en geleidt het actiepotentiaal naar het
ruggenmerg. De cellichamen van deze neuronen liggen in de ganglia. (dorsale wortelganglion)
4) In de dorsale hoorn maakt het eerste neuron een synaps met het tweede neuron, die het
signaal bewerkt. Is het signaal sterk genoeg, dan kan er via een interneuron en een
motorneuron, een reflex optreden. Het tweede neuron kruist meestal naar de contralaterale
zijde
5) Derde relay neuron: dit neuron ontvangt het verwerkte signaal en stuurt het naar de cortex.
Dit neuron ligt in de thalamus.
6) Corticaal neuron: als een signaal hier terecht komt (in de cortex), vindt perceptie en bewuste
waarneming van de stimulus plaats.
7) In de cortex kan besloten worden om te reageren op de stimulus, waarbij bv de motorische
cortex geactiveerd kan worden.
Signaaltransductie bij sensorische receptoren kan op twee manieren werken:
1) Actiepotentiaal veroorzaken of de frequentie hiervan verhogen
2) Membraanpotentiaal veranderen, waardoor de hoeveelheid neurotransmitter die vrijkomt
verandert
Het pseudo-unipolaire ganglion neuron
Dendriet staat direct in verbinding met de axonheuvel en
in synaptisch contact met sensoren of naakte
zenuwuiteinden
Actiepotentiaal gaat vanuit dendriet in de periferie, over het perifere axon naar het ganglion
(klont neuronen naast het ruggenmerg) en vervolgens via het centrale axon naar het CNS
Het soma (cellichaam) ligt in het ganglion en onderhoudt alleen het axon. Verder heeft het
geen functie, het signaal gaat hier niet doorheen
Eerste neuron in de sensorische route is hier een voorbeeld van
Receptieve veld
Receptieve veld = het gebied op bv de huid waar je een membraanpotentiaal kunt meten, wanneer je
een externe prikkel geeft. Dit is dus het gebied waarbinnen een sensorische receptor of een neuron
gevoelig is voor stimuli. Dit kun je ook in het neuron meten (1 ste, 2de, 3de en corticaal)
Convergentie: informatie van meerder sensoren komen bij één neuron terecht
Divergentie: informatie van één sensor gaat naar meerdere neuronen
Herhaaldelijke of langdurige stimulatie van een receptor kan leiden tot adaptatie van de
receptor
