Module: Pacemaker in het brein - h45. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur VO-content Laatst gewijzigd 20 July 2016 Licentie CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Pacemaker in het brein Intro Vooraf Eindproduct-Beoordeling Doelen-Concepten Kennisbank Werkwijze Verwerking Stap1 Stap2 Stap3 Stap4 Extra Toets Pacemaker Antwoorden Verwerking Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Pacemaker in het brein Intro Bekijk de aflevering van: Je zal het maar hebben (BNN) - Roos, Iwan en Judith Hierin komen drie aandoeningen aan bod waarbij iemand gedrag of bewegingen niet onder controle heeft. Wat is er aan de hand? Dan moet je eerst weten hoe signalen vanuit de zintuigen via zenuwen correct worden doorgegeven naar de hersenen. En op welke manier hersenen ervoor zorgen dat de signalen via de zenuwen weer terug gaan naar spieren en klieren. Deze module gaat over impulsgeleiding en impulsoverdracht. Pagina 2

4 Vooraf Eindproduct-Beoordeling Eindproduct Als afsluitende opdracht maak je per groep een presentatie over een aandoening van het zenuwstelsel. Ook maak je in deze module een aantal examenopgaven. Beoordeling Je hoort van de docent op welke wijze de presentatie wordt beoordeeld. Je hoort van de docent of je de examenvragen los inlevert of maakt met behulp van de eindexamensite. Doelen-Concepten Je kunt: de bouw en werking van het zenuwstelsel en de signaalverwerking beschrijven; de werking van een regelkring in het zenuwstelsel toelichten; het verband beschrijven tussen de werking van het zenuwstelsel en het functioneren van een organisme. Pagina 3

5 Deelconcepten Impulsgeleiding, synaps, neurotransmitter, Na+-kanaal, reflexboog, reactiesnelheid, adequate prikkels, drempelwaarde, cellen van Schwann, myelineschede, synaps, sprongsgewijze geleiding, reflexboog, neurotransmitter. Kennisbank KB: Signalen in het zenuwstelsel KB:?Impulsen Werkwijze De module 'Pacemaker in het brein' bestaat uit een groot aantal opdrachten. Op bijgaand werkplan kun je invullen welke opdrachten je gedaan hebt. Zo houd je goed overzicht. Download hier het Werkplan 'Pacemaker in het brein'. Werkvorm Je werkt in deze module alleen of in tweetallen. Bij de afsluitende opdracht werk je in groepjes. Benodigdheden: Werkblad Impulssnelheid Benodigdheden practicum impulssnelheid Tijd Voor deze module heb je ongeveer 8 slu nodig. Pagina 4

6 Verwerking Stap1 Bouw van zenuwcellen Bestudeer de kennisbank. KB: Spronggeleiding Opdracht 1 Even checken In tekening 1 van de afbeelding hiernaast is schematisch een neuron met cellichaam (P) van een mens weergegeven. Cel R is een cel die een deel van de myelineschede vormt (= cel van Schwann). Het axon van het neuron is door motorische eindplaatjes (S) verbonden met een spiervezel in een arm. Ter hoogte van Q raakt het axon beschadigd waardoor de verbinding met de spiervezel wordt verbroken. Na verloop van tijd wordt de beschadiging hersteld. Dit herstelproces is in de tekeningen 2, 3 en 4 in de afbeelding weergegeven Zenuwcellen kn.nu/tkopg 1 Welk deel van een neuron geleidt impulsen van het cellichaam af? a. Axon b. Dendriet 2 Kan cellichaam P in de grote hersenen en/of in het ruggenmerg gelegen zijn? Pagina 5

7 a. Alleen in het ruggenmerg. b. Alleen in de grote hersenen. c. Zowel in het ruggenmerg als grote hersenen. 3 Welke uitspraak is juist? a. De myelineschede versnelt de impulsgeleiding. b. Dendrieten hebben nooit een myelineschede. c. De myelineschede isoleert zenuwcellen van elkaar. 4 De myelineschede bij een neuron wordt gevormd door cellen van Schwann. Over de functie van deze cellen van Schwann worden twee beweringen gedaan. Welke van deze beweringen is of welke zijn juist? a. Door de aanwezigheid van cellen van Schwann verplaatsen de impulsen zich sneller over de zenuwceluitloper dan zonder aanwezigheid van deze cellen. b. Via cellen van Schwann kunnen impulsen worden overgedragen op andere zenuwcellen. 5 Bij een mens wordt een actiepotentiaal langs een zenuwceluitloper P met een myelineschede voort geleid. Een zelfde actiepotentiaal wordt bij een bepaald dier langs een even dikke zenuwceluitloper Q zonder myelineschede voort geleid. Wat kun je zeggen over de snelheid waarmee de actiepotentiaal langs zenuwceluitloper P wordt voort geleid? De actiepotentiaal is... a. lager dan die langs zenuwceluitloper Q. b. gelijk aan die langs zenuwceluitloper Q. c. hoger dan die langs zenuwceluitloper Q. d. dit is niet te bepalen. Pagina 6

8 Opdracht 2 Zenuwceluitloper In de myelineschede van een zenuwceluitloper bevinden zich onderbrekingen: de knopen of insnoeringen van Ranvier. De afstand tussen twee insnoeringen heet het internodaal segment. Tijdens de embryonale ontwikkeling en gedurende het eerste levensjaar neemt de lengte van een internodaal segment toe. Na het eerste levensjaar worden, tenzij na verwondingen, geen nieuwe internodale segmenten gevormd. De voortgeleidingsnelheid van actiepotentialen (impulssnelheid) langs een zenuwceluitloper bij een pasgeboren baby wordt vergeleken met die bij een man van 30 jaar. a. Wat kun je zeggen over de voortgeleidingsnelheid van actiepotentialen bij deze baby? De voortgeleidingssnelheid is... langzamer dan bij de man. even snel als bij de man. sneller dan bij de man. dit is niet te bepalen. Pagina 7

9 Opdracht 3 Practicum impulssnelheid Zenuwcellen kunnen dus impulsen overbrengen. Deze impulsen brengen spieren in beweging, zorgen ervoor dat je kunt nadenken of je kunt dingen horen. In dit practicum onderzoek je hoe snel die impulsen door je lichaam heen gaan. Download hier het werkblad impulssnelheid. Stap2 Impulsgeleiding en ontstaan van impulsen Bestudeer de kennisbank. KB: Impulsen Een neuron heeft een bepaalde drempelwaarde. Dit neuron kan worden geprikkeld met elektrische prikkels die variëren in prikkelsterkte en in prikkelduur. Om de drempelwaarde van dit neuron te overschrijden is bij een bepaalde prikkelduur een bepaalde minimale prikkelsterkte vereist. Er ontstaat dan een actiepotentiaal. Opdracht 1 Verband prikkelduur en prikkelsterkte In de afbeelding zijn drie diagrammen getekend. Een neuron wordt vele malen elektrisch geprikkeld met prikkels van verschillende duur en sterkte. In welk van deze diagrammen is het verband tussen prikkelduur en minimale prikkelsterkte juist weergegeven? Pagina 8

10 Opdracht 2 Impulsoverdracht bij synaps In een experiment wordt de impulsoverdracht bij een synaps bestudeerd. De synaps is schematisch weergegeven in tekening 1 van de afbeelding hiernaast. Neuron 1 wordt elektrisch geprikkeld. De resultaten van deze prikkeling zijn weergegeven in de diagrammen P en Q van tekening 2. Diagram P toont het verloop van het potentiaalverschil tussen de binnenzijde en de buitenzijde van neuron E; diagram Q toont dit van neuron H. Op grond van de resultaten in de diagrammen P en Q worden de volgende conclusies getrokken. 1. De drempelwaarde van neuron 2 wordt niet bereikt, aangezien het potentiaalverschil over het membraan bij H niet voldoende is verkleind. 2. De drempelwaarde van neuron 2 wordt niet bereikt, aangezien bij E geen neurotransmitter is vrijgekomen. 3. De drempelwaarde van neuron 2 wordt niet bereikt, aangezien bij E een neurotransmitter is vrijgekomen die neuron 2 remt. Welke van deze conclusies is of welke zijn juist? Opdracht 3 Neurotransmitters De hoeveelheid neurotransmitter, die per tijdseenheid door een bepaalde zenuwcel in een synapsspleet wordt gebracht, is niet constant. a. Waar hangt deze hoeveelheid vanaf? De sterkte van aankomende impulsen. De frequentie waarmee impulsen aankomen. Pagina 9

11 De herkomst van aankomende impulsen. De mate van depolarisatie van het presynaptische membraan. Opdracht 4 Impulsgeleiding in examens Havo Biologie vraag 29 Havo Biologie vraag 30 Havo Biologie vraag 22 Havo Biologie vraag 23 Stap3 Drugs, alcohol, nicotine, pijnstillers en verslaving Opdracht 1 Alcohol en hersenen Bekijk het filmpje: Het centraal zenuwstelsel wordt gevormd door de hersenen en het ruggenmerg. Via de zenuwen is het centrale regelstelsel verbonden met alle delen van het lichaam. In een animatie is te zien hoe het zenuwstelsel werkt. We volgen hoe prikkels van zintuigen via impulsen worden doorgegeven aan de hersenen, waar er nieuwe impulsen aangemaakt worden en teruggestuurd. Veel mensen beginnen op steeds jongere leeftijd met het drinken van alcohol. Alcohol is van grote invloed op het zenuwstelsel. Wat is het effect van (overmatig) alcoholgebruik? En wat voor gevolgen kan dit hebben? We volgen een jongere die zoveel drinkt dat ze in een coma raakt. Het verhaal is gebaseerd op waargebeurde feiten, maar wordt hier nagespeeld. Deskundigen spelen de rol van eerste hulpverleners, arts en psycholoog. In de klas kan naast overmatig alcoholgebruik ook besproken worden wat de negatieve gevolgen (in de toekomst) kunnen zijn van het plaatsen van beeldmateriaal op internet waarop je dronken bent. Beantwoord tijdens of na de film de volgende vragen: a. Op welke twee plaatsen in het lichaam wordt de alcohol in het bloed opgenomen? b. Wat doet de lever met de alcohol? c. Hoe lang duurt het voordat de alcohol de hersenen bereikt? Pagina 10

12 d. Juist of onjuist? Door alcohol kun je je beter concentreren. Na het drinken van alcohol ben je minder kritisch. e. Wat kun je zeggen over de hersenactiviteit bij iemand die veel alcohol heeft gedronken? f. Welke functie hebben de kleine hersenen? g. Welk deel van het centraal zenuwstelsel regelt de ademhaling en de hartslag? h. De lever heeft ongeveer anderhalf uur nodig om de alcohol van één drankje af te breken. In de tussentijd is er geen andere activiteit mogelijk. Hoe lang staat de lever dan eigenlijk met zijn gewone werk stil als iemand 16 glazen bier heeft gedronken? Noteer de berekening. Opdracht 2 Drugs en hersenen Alcohol is slecht voor je hersenen. Maar wat doen drugs met je hersenen? Bekijk het filmpje op deze website Drugsverslaving - Onderzoek de werking van één drug die invloed heeft op de hersenen en impulsgeleiding. Kies in tweetallen één drug uit. Gebruik onderstaande bronnen bij je onderzoek. Bronnen: Opdracht 3 Nicotine en hersenen Havo Biologie vraag 23 Havo Biologie vraag 24 Havo Biologie vraag 25 Havo Biologie vraag 26 Stap4 Eindopdracht Je gaat beginnen aan de afsluitende opdracht. Kijk naar het volgende filmpje: Prikkels vanuit je hersenen worden via zenuwbanen naar allerlei delen van je lichaam Pagina 11

13 gezonden. Als die prikkels niet naar je hersenen gaan kan het lichaam niet functioneren. Zijn deze prikkels meetbaar en kunnen ze tijdelijk worden uitgeschakeld. Twijfels? Kijk deze clip. Door het geven van elektrische prikkels is het dus mogelijk om de hersenwerking te verstoren of te veranderen. Is het dan ook positief in te zetten? Kan dit dan een oplossing bieden aan patiënten die leiden aan een ziekte die de hersenwerking verstoort? Diepe hersenstimulatie wordt op dit moment toegepast bij patiënten die leiden aan de Ziekte van Parkinson, bepaalde vormen van epilepsie en dwangneuroses. Kijk naar het filmpje: Video: Studio MAX: De toekomst van deep brain simulation Per groepje onderzoek je één aandoening van het zenuwstelsel: Ziekte van Parkinson Epilepsie Dwangneurose Autisme Dystonie (Torticollis spasmodica uit het introfilmpje is een vorm van dystonie) Multiple Sclerose (MS) Beantwoord met elkaar de volgende vragen met behulp van onderstaande bron en minstens één andere bron: a. Wat gaat er mis in het zenuwstelsel bij patiënten met deze aandoening? b. Is een behandeling mogelijk? c. Kan diepe hersenstimulatie eventueel helpen? Verwerk de antwoorden in een presentatie. Overleg met je docent hoe en waanneer jullie de presentaties aan elkaar geven. Bron: Extra Pagina 12

14 Deel van serie Hersenen waarin neurotransmitters aan bod komen. Pagina 13

15 Toets Pacemaker Toets De opdracht sluit je af met het maken van de toets 'Het zenuwstelsel'. De toets bestaat uit een aantal gesloten en open vragen. De gesloten vragen worden nagekeken door de computer. De open vragen moet je zelf scoren. Als je alle vragen beantwoord hebt, zie je je score. Je krijgt van de vragen die je fout hebt, het goede antwoord te zien. Klik op de knop om de toets te starten. Het zenuwstelsel kn.nu/5wxmb 1 De coördinatie van bewegingen vindt plaats in een specifiek gedeelte van de hersenen. Welk gedeelte is dit? a. grote hersenen b. kleine hersenen c. hersenstam d. Pons 2 Hieronder staan zeven omschrijvingen en zeven begrippen. Vul de nummers van de onderstaande begrippen in bij de passende omschrijvingen. 1. animaal zenuwstelsel 2. autonome zenuwstelsel Pagina 14

16 3. centraal zenuwstelsel 4. grote hersenen 5. hersenstam 6. motorisch deel van zenuwstelsel 7. perifeer zenuwstelsel Deel van zenuwstelsel dat bestaat uit zenuwen. Deel van zenuwstelsel dat bestaat uit hersenen en ruggenmerg. Bevat centra voor o.a. bewustwording. Deel van zenuwstelsel dat reageert op prikkels uit de omgeving. Geleidt impulsen van hersenen/ruggenmerg naar o.a. skeletspieren. Regelt onbewust en buiten de wil de werking van organen, In het verlengde van het ruggenmerg, bevat centra voor autonome regeling. 3 Tijdens een sportieve prestatie neemt de lichaamstemperatuur toe. Het autonome zenuwstelsel regelt dat de temperatuur niet te hoog oploopt. Welke onderdelen spelen een rol in dit regelcircuit? a. Bepaalde sensoren en een deel van de hersenstam b. Bepaalde sensoren en een deel van de hersenstam c. Alleen bepaalde sensoren, bepaalde zenuwen, en bepaalde effectoren d. Bepaalde sensoren, bepaalde zenuwen, een deel van de hersenstam en bepaalde effectoren e. Bepaalde sensoren, bepaalde zenuwen, de kleine hersenen en bepaalde effectoren 4 Het orthosympatische (1) en parasympatische (2) zenuwstelsel stimuleren of remmen allerlei acties in het lichaam. Hieronder worden een aantal acties in het lichaam genoemd. Vul achter elke actie in door welk zenuwstelsel, 1 of 2, deze actie wordt gestimuleerd. afscheiding speeksel = hartslag = doorbloeding darm = doorbloeding skeletspier = lozing urine = longventilatie = 5 Het autonome zenuwstelsel wordt actief als er voedsel in je maag komt en er maagsap wordt gevormd. Dit gebeurt in een aantal stappen. Zet de stappen in de juiste volgorde. Pagina 15

17 a. De maagwand rekt uit tijdens het eten. b. Impulsen gaan via een parasympatische zenuwvezel naar de maagwandklieren. c. Impulsen gaan via een sensorische zenuwvezel naar de hersenstam. d. Maagsap wordt gevormd en afgegeven. e. Reksensoren in de maagwand wekken impulsen op. 6 Welk type zenuwcellen vervoert impulsen vanuit het reukorgaan naar het geurcentrum in de hersenen? a. sensorische zenuwcellen b. schakelcellen c. motorische zenuwcellen 7 Bekijk de onderstaande afbeelding. Vul achter elk nummer het bijbehorende begrip in Pagina 16

18 8 Maak de tekst hieronder compleet door de ontbrekende woorden of begrippen in te vullen. Kies steeds uit de alternatieven tussen haakjes. Als iemand uit het donker in het daglicht stapt, vernauwen de pupillen van zijn ogen. Dit is het gevolg van (samentrekking / ontspanning) van kringspiertjes in (de pupil / de iris). De antagonisten hiervan zijn de (spiertjes van het straalvormig lichaam / straalspieren). De baan van de reflexboog die voor deze onbewuste reactie zorgt, begint bij (de iris / het netvlies) en eindigt bij (de iris / de lens). 9 Bij neuronen is sprake van de werking van een natrium-kaliumpomp. Deze zorgt voor het in stand houden van de: a. rustpotentiaal b. actiepotentiaal c. depolarisatie d. impulsfrequentie 10 In de afbeelding zie je hoe de membraanpotentiaal van een neuron verandert gedurende een actiepotentiaal. In de grafiek zijn vier fases aangegeven. Vul achter elk nummer de juiste fase in. Kies uit: depolarisatie, doorschieten, repolarisatie en rustfase. Pagina 17

19 Je kunt harde prikkels onderscheiden van zachte prikkels. Zo kun je bijvoorbeeld het verschil tussen een hard en een zacht geluid horen, zolang de prikkel maar sterk genoeg is om de prikkeldrempel van de zintuigcellen te overschrijden. Anders hoor je niets. Hoe wordt een sterkere geluidsprikkel overgebracht door de sensorische zenuwcellen? a. De duur van elke opgewekte actiepotentiaal neemt toe b. De grootte van de opgewekte actiepotentialen neemt toe c. De frequentie van de opgewekte actiepotentialen neemt toe 12 Pagina 18

20 Aan het uiteinde van een uitloper van een neuron komt transmitterstof vrij in een synaps. Die neurotransmitter bindt zich met receptoren op het celmembraan van het volgende neuron. Als gevolg daarvan kan het celmembraan van dat volgende neuron depolariseren. Waarvan hangt de impulsfrequentie in de postsynaptische membraan af? Vink aan: a. Van de hoeveelheid neurotransmitter die is vrijgekomen b. Van het aantal receptoren dat bezet is met de neurotransmitter c. Van het type neurotransmitter (stimulerend of remmend) d. Van de summatie (optelsom) van alle stimulerende en remmende synapsen op het volgende neuron 13 De synaps is een gevoelige plaats voor de inwerking van gifstoffen, maar ook van geneesmiddelen. Zenuwgas is een gevaarlijk gif vanwege het remmende effect op Pagina 19

21 acetylcholinesterase in skeletspieren. Beschrijf het gevolg van dit remmende effect op de aanwezigheid van acetylcholine, op de impulsoverdracht naar de spiercellen en op de spieractiviteit. Pagina 20

22 Antwoorden Verwerking Stap 1 Opdracht 2 Zenuwceluitloper a. De voortgeleidingssnelheid is langzamer dan bij de man. Stap 2 Opdracht 1 Verband prikkelduur en prikkelsterkte Afbeelding 1. Opdracht 2 Impulsoverdracht bij synaps Conclusie 1 en 2 zijn juist. Opdracht 3 Neurotransmitters De sterkte van aankomende impulsen. Pagina 21

23 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur VO-content Laatst gewijzigd 20 July 2016 om 14:29 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau HAVO 5; Leerinhoud en doelen Interactie; Biologie; Waarneming; Zenuwstelsel; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 8 uur en 0 minuten Pagina 22