1 Lespakket 7 Het zenuwstelsel
2 AUTEURSRECHTEN Het cursusmateriaal wordt ter beschikking gesteld onder een licentievorm die gratis gebruik in een onderwijscontext (non-profit) mogelijk moet maken, zijnde de Creative Commons-licentie Naamsvermelding NietCommercieel - GelijkDelen 2.0. De licentie bepaalt de voorwaarden voor het gebruik van auteursrechtelijk beschermde werken. Volgens de licentie mag het lesmateriaal alleen gebruikt worden voor nietcommerciële doeleinden en mits er verwezen wordt naar de Vlaamse overheid. Het materiaal mag door gebruikers vrij worden aangepast indien de nieuwe lesmaterialen die zo ontstaan terug onder dezelfde voorwaarden ter beschikking worden gesteld. De Vlaamse overheid blijft eigenaar van het materiaal. Belangrijk: bovenstaande samenvatting is enkel ter info, ze beperkt op geen enkele wijze de voorwaarden die in de volledige licentietekst beschreven worden; zie hiervoor http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/be/legalcode.nl. Elk verkeerd gebruik van het cursusmateriaal in en buiten Vlaanderen zal bestraft worden. Bron illustraties: VOB (Vereniging Onderwijs in de Biologie) Vlieberg leergangen
3 INHOUDSTAFEL INHOUDSTAFEL 2 LIJST MET FIGUREN 4 INLEIDING 6 ZENUWCELLEN OF NEURONEN 8 1. BOUW 8 2. WERKING 9 BOUW VAN HET ZENUWSTELSEL 14 1. INDELING 14 2. HET CENTRALE ZENUWSTELSEL 16 2.1 De grote hersenen 17 2.2 De tussenhersenen 21 2.3 De kleine hersenen 22 2.4 Het verlengde merg 23 2.5 Het ruggenmerg en de grensstreng 24 3. HET PERIFERE ZENUWSTELSEL 28 DE REFLEX EN DE BEWUSTE HANDELING 34 1. REFLEX 34 2. DE BEWUSTE HANDELING 35 OPLOSSINGEN A.C.O. S 40
4 LIJST MET FIGUREN Figuur 1: Bouw van een zenuwcel... 8 Figuur 2: synaps... 9 Figuur 3: elektrische overdracht in een neuron... 10 Figuur 4: het zenuwstelsel... 14 Figuur 5: overlangse doorsnede van het hoofd... 16 Figuur 6: bovenaanzicht hersenen... 17 Figuur 7: zijaanzicht hersenen met hersencentra... 18 Figuur 8: sensorische en motorische hersencentra... 18 Figuur 9: hersenhelften en hersenbalk (ter informatie: geen leerstof)... 19 Figuur 10: onderaanzicht hersenen... 19 Figuur 11: de kleine hersenen... 22 Figuur 12: ligging van ruggenmerg en grensstreng ten opzichte van de wervelkolom... 24 Figuur 13: ruggenmerg en grensstreng... 24 Figuur 14: ruggenmergzenuwen... 25 Figuur 15: verloop van de neuronen in het ruggenmerg... 26 Figuur 16 : sympathisch en parasympathisch zenuwstelsel... 29 Figuur 17: kniepeesreflex... 34 Figuur 18: voorbeeld van een reflexboog... 35 Figuur 19: voorstelling van een bewuste handeling... 36
5
6 INLEIDING Het zenuwstelsel strekt zich uit over het hele lichaam en vormt een uiterst snel coördinatie- en controlenetwerk. De hersenen en het ruggenmerg vormen de kern van het geheel: het centrale zenuwstelsel. Via zenuwbanen, van het perifere zenuwstelsel, vertrekken en komen berichten binnen. Elke gewaarwording, emotie, herinnering en handeling is een afspiegeling van de activiteit van de hersenen. Maar even belangrijk is de rol van het zenuwstelsel in het behoud van de homeostase een toestand van evenwicht en stabiliteit - in het lichaam. De regeling van de lichaamstemperatuur, de hartslag, en een hele reeks andere inwendige processen zijn hiervan een voorbeeld. Tot voor enkele jaren dachten wetenschappers dat de hersenen volgroeid waren als een kind de kleuterleeftijd bereikte. Bijna alle zenuwverbindingen waren voltooid, alleen moest alles nog getraind worden, dachten ze. Nieuwe technieken hebben aangetoond dat de hersenen tot ver in de puberteit blijven groeien. De werking van ons zenuwstelsel is veel verfijnder dan de meest geavanceerde computer. Wetenschappers zitten nog met heel wat vraagtekens.
7
8 ZENUWCELLEN OF NEURONEN 1. BOUW Het zenuwstelsel is opgebouwd uit biljoenen onderling verbonden zenuwcellen of neuronen, die gewoonlijk lange uitlopers hebben. Vaak zijn ze vergezeld van verschillende soorten ondersteunende, beschermende en voedende cellen. In het centrale zenuwstelsel vormen de cellichamen van de neuronen de grijze stof, terwijl de uitlopers de witte stof vormen. De witte kleur is afkomstig van de myeline, een vetachtige stof, die de meeste celuitlopers omgeeft. De zenuwuitlopers kunnen tot 1 meter lang zijn, b.v.. de lengte van de arm. 1. dendriet 2. cellichaam 3. axon 4. myelineschede 5. axonknoppen of eindknoppen Figuur 1: Bouw van een zenuwcel Aan de meeste neuronen zijn drie gedeelten te onderscheiden: 1. de dendrieten: een aantal korte sterk vertakte uitlopers, die prikkels opvangen uit de omgeving; 2. het cellichaam: het stofwisselingscentrum van het neuron, dat naast de kern neurofibrillen (fijne dunne draadjes) bevat, die in alle uitlopers doorlopen; 3. het axon, omgeven door een myelineschede; samen vormen ze de witte zenuwvezel. Dit is een lange uitloper die de zenuwimpulsen naar andere cellen leidt en eindigt in een axonknop of eindknop. Een bundel zenuwvezels noemen we een zenuw.
9 2. WERKING Neuronen vormen een communicatiesysteem dat met hoge snelheid informatie kan versturen. Er zijn drie soorten neuronen: Sensorische neuronen geleiden informatie van o.a. de zintuigen en organen naar het centrale zenuwstelsel. Motorische neuronen doen het omgekeerde. Ze geleiden prikkels van het centrale zenuwstelsel naar spieren en klieren. Schakelneuronen geleiden niet alleen het zenuwprikkelverkeer tussen de neuronen, maar sorteren en analyseren dat allemaal. Ze maken ongeveer 90 % uit van alle neuronen en komen alleen in de hersenen en het ruggenmerg voor. Neuronen kunnen op wijzigingen uit de omgeving (prikkels) reageren met een verandering van het elektrisch potentiaalverschil tussen de binnen- en buitenkant van de cel. Cellen die die eigenschappen bezitten, worden prikkelbaar genoemd. De binnenkant van de neuronen is negatief geladen ten opzichte van de buitenkant. Als een bepaalde drempelwaarde overschreden wordt, zal een neuron geprikkeld worden. De ladingen wisselen plaatselijk voor een heel korte tijd om (zie figuur 3). De verandering plant zich voort via het neuron met een maximale snelheid van 100 m/s. Ze is de zenuwimpuls waardoor de informatie wordt doorgegeven aan andere neuronen, spieren of klieren. De prikkel komt via de dendriet het neuron binnen. De zenuwimpuls loopt via het cellichaam tot in de uiterste punt van het axon: de eindknop. Rond de axonen wordt in de eerste 20 levensjaren een myelineschede opgebouwd. De myelineschede is vergelijkbaar met de isolatie van een stroomdraad. Een zenuwcel met myelineschede geleidt een zenuwimpuls veel sneller. Is de schede erg dik, dan kan de snelheid van een impuls oplopen tot 520 km/uur. Multiple sclerose is een verlammingsziekte, waarbij de myelineschede door het afweerstelsel van het lichaam zelf wordt aangetast. Op verschillende plaatsen in het ruggenmerg en de hersenen ontstaan verharde plekken. Het doorgeven van prikkels wordt na verloop volledig verhinderd. De eindknop van het axon staat via een spleet, de synaps, in verbinding met een dendriet van het volgend neuron (figuur 2). In de eindknop zitten blaasjes, gevuld met een stof die voor prikkeloverdracht zorgt: de neurotransmitter. 1. dendriet, 2. synaptische spleet, 3. eindknop van het axon, 4. prikkel, 5. neurotransmitter, 6. prikkel Figuur 2: synaps Bij prikkeling legen de blaasjes zich in de synaptische spleet en geeft de neurotransmitter de prikkel door. De elektrische overdracht (verandering van lading) in de cel wordt omgezet in een chemische overdracht (neurotransmitter tussen twee zenuwcellen). De neurotransmitter zorgt op zijn beurt voor een potentiaalverschil in de volgende cel, waarna hij wordt afgebroken door een enzym.
10 Neuronen hebben veel dendrieten. Er komen dan ook vaak verschillende signalen tegelijk binnen. De hersenen kunnen via begeleidende cellen bepalen welke signalen worden doorgegeven. Figuur 3: elektrische overdracht in een neuron Aan het eind van de jaren veertig was maar één neurotransmitter bekend: acetylcholine. Acetylcholine zorgt voor de overdracht van elektrische impulsen tussen zenuwcellen onderling en tussen zenuwcellen en spiercellen zodat spiercellen samentrekken. Het effect van acetylcholine wordt daarna geneutraliseerd door enzymen (b.v. cholinesterase). Mensen die lijden aan de ziekte van Alzheimer, hebben een tekort aan acetylcholine, vooral in de grote hersenen. Dat heeft een nadelige weerslag op het geheugen.
11 Ter informatie: Nu zijn er vele stoffen bekend die een rol spelen bij de impulsoverdracht in de miljarden contacten die we in het zenuwstelsel aantreffen. De neuropeptiden zijn een groep van stoffen die de neurotransmissies beïnvloeden. Het zijn kleine eiwitten, die door zenuwcellen worden gemaakt en afgegeven. Ze beïnvloeden de activiteit van andere neuronen en vervullen zo een belangrijke rol bij de communicatie tussen zenuwcellen. Dat blijkt uit hun invloed op vele aspecten van hersenfuncties, zoals leer- en geheugenprocessen, pijn, angst, agressie, stemming, sociaal gedrag, seksueel gedrag en moedergedrag. Ook zijn ze betrokken bij de regulatie van het hart- en vaatstelsel, de ademhaling, de voedsel- en wateropname, de lichaamstemperatuur, de slaap- en waakcyclus. Er worden zelfs neuropeptiden in de hersenen gevormd die de werking van pijnstillers van het type morfine nabootsen. Endorfines zijn zulke stoffen. Ze zetten zich vast op de receptoren in de synaps en verhinderen zo de overdracht van de impuls. Het geregelde gebruik van drugs als morfine (en heroïne) ontregelt de aanmaak van de lichaamseigen endorfines. Daarom zal een gebruiker vaak hevige onwenningverschijnselen krijgen als de drugs eenmaal uitgewerkt zijn. Hij is fysiek verslaafd aan de drug. Neurotransmitters en neuropeptiden worden op verschillende manieren in de cel opgeslagen en afgegeven. De klassieke neurotransmitters bevinden zich in kleine en de neuropeptiden in grotere blaasjes. De inhoud van de kleine blaasjes komt geregeld vrij, waardoor het contact tussen zenuwcellen wordt onderhouden. Neuropeptiden komen vrij als de grotere blaasjes worden geactiveerd. Dat gebeurt alleen bij een sterke toename van de activiteit van de zenuwcellen, zoals bij stress, angst, pijn, psychische aandoeningen en zenuwbeschadigingen. Verschillende stoffen spelen bij de overdracht in de synaps een grote rol. Ze kunnen in meer of mindere mate ernstige lichamelijke en/of geestelijke afhankelijkheid (verslaving) veroorzaken. Enkele voorbeelden van stoffen met effecten ter hoogte van het centrale zenuwstelsel: Amfetamine, bekend als dopingproduct, is een psychomotorische stimulans en zorgt voor opwinding, euforie, verminderde vermoeidheid en toename van motorische activiteit. Cocaïne wordt gewonnen uit de cocaplant en heeft dezelfde werking als amfetamine. Hallucinogene drugs, zoals LSD, beïnvloeden het waarnemings- en stemmingsvermogen, terwijl opium en heroïne euforie, ongevoeligheid voor pijn en slaap veroorzaken. Codeïne wordt dan weer gebruikt in hoestsiropen om de hoestreflex te onderdrukken. Andere stoffen werken in op de synaps zelf: Nicotine, afkomstig van de tabaksplant, zorgt in de hersenen voor een subjectief gevoel van waakzaamheid. In het ruggenmerg remt nicotine de skeletspierreflexen en het veroorzaakt spierkrampen bij hogere doses. Er treedt lichamelijke gewenning op, de bloeddruk en het hartslagritme stijgen en de urineproductie daalt. Alcohol geeft vaak een euforisch gevoel, maar heeft een hele reeks nadelige effecten op bijna het hele lichaam. Er kunnen verschillende symptomen optreden, maar we beperken ons hier tot enkele voorbeelden: geheugenstoornissen, onduidelijke spraak, gestoorde motoriek, toegenomen zelfvertrouwen, verminderde prestaties op intellectueel en motorisch gebied, verminderd onderscheidingsvermogen. In de lever treedt vetophoping op, kunnen levercellen afsterven, kan hepatitis en levercirrose ontstaan. Er is een toename van speeksel en darmsappen en in de huid gaan de haarvaten verwijden. Zenuwgassen en insecticiden remmen de werking van het enzym af dat de neurotransmitters afbreekt. Hierdoor houdt de prikkeloverdracht naar de spieren aan. De spieren kunnen niet meer ontspannen, de ademhaling valt stil. De ziekte van Parkinson is een gevolg van een tekort aan de neurotransmitter dopamine. Dopamine speelt een belangrijke rol bij de uitvoering van bewuste bewegingen. De bewegingen worden trager en stijver, de mimiek gaat verloren. Bij een teveel aan dopamine ontstaan psychotische ziektebeelden, b.v. schizofrenie.
12 Het zenuwstelsel wordt vaak geïnfecteerd door een groot aantal bacteriën, virussen en andere parasieten. Jaarlijks sterven in België enkele tientallen mensen, vooral jongeren, aan hersenvliesontsteking (meningitis) als gevolg van een infectie door virussen of bacteriën. Hondsdolheid (rabiës) wordt veroorzaakt door één specifiek virus. Andere virussen zijn verantwoordelijk voor de beschadiging van het ruggenmerg en veroorzaken kinderverlamming (poliomyelitis). A.C.O. 1 Leg de bouw van een neuron uit aan de hand van een schets. A.C.O. 2 Geef een ander woord of een omschrijving voor: 1. bundel zenuwvezels 2. zenuwprikkel 3. zenuw die naar een spier loopt 4. neurotransmitter 5. myelineschede 6. synaps A.C.O. 3 Beschrijf kort hoe de prikkeloverdracht tussen twee zenuwcellen verloopt. A.C.O. 4 Geef drie stoffen die een invloed hebben op overdracht van prikkels ter hoogte van de synaps. A.C.O. 5 Geef twee voorbeelden van ziekten van het zenuwstelsel, die meestal bij kinderen voorkomen en een gevolg zijn van een infectie.
13 SAMENVATTING Zenuwcellen of neuronen bezitten een typische vorm met 1 lange uitloper, het axon of de zenuwvezel (witte stof) en vele korte uitlopers of dendrieten (grijze stof). Een bundel zenuwvezels vormt een zenuw. Gevoelszenuwen of- sensorische zenuwen brengen impulsen over naar het centrale zenuwstelsel (hersenen - ruggenmerg). De impuls komt aan in een gevoelszenuwcel, waar hij wordt omgezet in een gewaarwording. Bewegingszenuwen of motorische zenuwen brengen het antwoord op de prikkel over op een spier of een klier, die daarop in werking treedt. Prikkels uit de omgeving zorgen voor een elektrisch potentiaalverschil in de neuronen. In de neuronen wordt de elektrische overdracht omgezet in een chemische overdracht, zodat een zenuwimpuls doorgegeven kan worden aan andere neuronen of spieren. Een prikkel wordt pas omgezet in een impuls als een bepaalde drempelwaarde is overschreden. Prikkels uit de omgeving zorgen voor een elektrisch potentiaalverschil in de neuronen. In de neuronen wordt de elektrische overdracht omgezet in een chemische overdracht, zodat een zenuwimpuls doorgegeven kan worden aan andere neuronen of spieren.
14 BOUW VAN HET ZENUWSTELSEL 1. INDELING Naar ligging kunnen we de volgende indeling maken: het centrale zenuwstelsel: hersenen en ruggenmerg; het perifere zenuwstelsel: zenuwen en zenuwknopen. Figuur 4: het zenuwstelsel Naar functie onderscheiden we het animale en het autonome zenuwstelsel: - Het animale zenuwstelsel werkt onder invloed van onze wil, ons bewustzijn. - Het autonome (sympathische en parasympathische) zenuwstelsel werkt buiten onze wil om en onbewust. Het regelt de werking van de organen. Alle informatie vanuit de organen wordt naar de hersenen doorgestuurd en die zorgen voor de werking ervan. Die indeling is louter kunstmatig. In werkelijkheid vormt het zenuwstelsel één complex geheel met een duidelijke interactie tussen de animale en autonome functies. anatomisch zenuwstelsel
15 centraal perifeer grote hersenen kleine hersenen ruggenmerg hersenstam grens-strengen perifere zenuwen functioneel zenuwstelsel animaal autonoom sympathisch para-sympathisch
16 2. HET CENTRALE ZENUWSTELSEL 1. hypofyse 2. brug van Varol 3. middenhersenen 4. hersenholte 5. schedel 6. tussenhersenen 7. hersenbalk 8. grote hersenen 9. kleine hersenen 10. verlengd merg 11. ruggenmerg Figuur 5: overlangse doorsnede van het hoofd Zoals je in het schema bij de indeling op de vorige bladzijde kunt zien, wordt het centrale zenuwstelsel opgesplitst in 4 delen: grote hersenen, kleine hersenen, ruggenmerg en hersenstam. Dat is een vereenvoudigde voorstelling die we grotendeels zullen volgen bij de verdere bespreking. In gespecialiseerdere literatuur worden bij de hersenen de volgende delen onderscheiden: de grote hersenen de tussenhersenen, de middenhersenen, de brug van Varol, het verlengde merg en de kleine hersenen. De grote hersenen worden vaak samen met de tussenhersenen als een geheel beschouwd. De middenhersenen, de brug van Varol en het verlengde merg vormen samen de hersenstam. (zie figuur 5) Via het verlengde merg zijn de hersenen verbonden met het ruggenmerg. Zowel de hersenen als het ruggenmerg zijn omgeven door drie vliezen, waartussen zich vocht bevindt. Ook de ruimte rond en tussen de hersenen én de ruimte rond het ruggenmerg zijn gevuld met vocht. Het hersenvocht heeft een steunende, schokbrekende en voedende functie.
17 Ter informatie: De hersenen hebben een hoge energiebehoefte. Om daarin te voorzien, is een constante en ruime aanvoer van bloed nodig. Hoewel de hersenen maar 2 % van het lichaamsvolume uitmaken, ontvangen ze per omloop toch 20 % van het lichaamsbloed. Bij zuurstofgebrek raken de hersenen snel in coma en sterven af. Daarom moeten de hersenen meer dan alle andere weefsels worden beschermd tegen schommelingen in de spiegels van chemische stoffen in bloed en weefselvloeistoffen, die bijvoorbeeld na het eten of na lichamelijke inspanningen kunnen optreden. De bloed-hersen-barrière zorgt voor die bescherming. De wanden van de haarvaten die het hersenweefsel van bloed voorzien, vormen een barrière, die het binnendringen van de meeste stoffen verhindert, een groot aantal drugs inbegrepen. Gewoonlijk kunnen alleen kleine moleculen als glucose, zuurstof en koolzuur die wanden passeren. Sommige vetoplossende stoffen, zoals alcohol en nicotine, dringen wel door die wanden en hebben dus een effect op het centrale zenuwstelsel. 2.1 DE GROTE HERSENEN a. Ligging: vooraan en bovenaan in de schedel Figuur 6: bovenaanzicht hersenen b. Bouw 1. Macroscopisch: Het oppervlak bestaat uit vele windingen en groefjes. Diepe groeven verdelen de hersenen in kwabben, die overeenkomen met welbepaalde zintuigcentra, een spraakcentrum en een bewegingscentrum. In de lengterichting zijn de grote hersenen in twee helften of halfronden verdeeld, onderaan verbonden door de hersenbalk. 2. Microscopisch: De buitenkant van de hersenen of hersenschors heeft een grijze kleur. Hier liggen de cellichamen van neuronen. De binnenkant is wit. Hier lopen de zenuwvezels.
18 c. Functie In onze grote hersenen wordt alle informatie die van buitenaf komt, verwerkt en beantwoord. Een dier waarbij de grote hersenen worden verwijderd, blijft leven, maar reageert niet meer op de buitenwereld. Zoals je al leerde, heeft elk zintuig in de grote hersenen een afgebakende zone waar de prikkels verwerkt worden. Zo n zone noemen we een zintuigcentrum of hersencentrum. 1. gehoorcentrum, 2. reukcentrum, 3. motorische centrum, 4. Sensorisch centrum, 5. gezichtscentrum. Figuur 7: zijaanzicht hersenen met hersencentra Primaire hersencentra bevatten aangeboren gebieden voor gevoel en motoriek. In de helft van de grote hersenen ligt eerst het primaire motorisch centrum, met vlak daarachter het primaire sensorisch centrum. Het motorisch centrum controleert alle bewegingen (= motoriek) van de verschillende lichaamsspieren. Het valt op dat de centra voor hand en mond beduidend groter zijn dan die voor andere spieren: hand- en mondspieren hebben ook de grootste beweeglijkheid. Het sensorisch centrum zorgt voor het gevoel, zoals pijn, kriebelingen en warm en koud. Ook hier geldt: hoe groter de centra, hoe gevoeliger. (figuur 8 louter ter informatie) Figuur 8: sensorische en motorische hersencentra Bij beschadiging van primaire hersencentra spreken we van hersenverlamming.
19 Zo kan blindheid of doofheid een gevolg zijn van een defect in het gezichts- of gehoorcentrum, ook al zijn de ogen of oren in perfecte staat. Veel vaardigheden, zoals lopen, schrijven en fietsen, hebben we moeten leren. Al die ingewikkelde activiteiten vragen een degelijke coördinatie van spieren en zenuwstelsel. Door veel oefening worden nieuwe motorische gebieden in de hersenen vlak naast de primaire hersencentra ontwikkeld. Het zijn de secundaire hersencentra. Figuur 9: hersenhelften en hersenbalk (ter informatie: geen leerstof) De grijze buitenkant of hersenschors is de zetel van ons denken, geheugen en wil. De omvang van de grote hersenen staat dan ook in verband met de intelligentie van een dier: de mens is met een omvang van 1200 à 1450 cm 3 intelligenter dan de chimpansee met 600 cm 3. 1. grote hersenen, 2. middenhersenen, 3. brug van Varol, 4. verlengde merg, 5. kleine hersenen, 6. ruggenmerg. (De Romeinse cijfers verwijzen naar de hersenzenuwen) Figuur 10: onderaanzicht hersenen Ter informatie:
20 De twaalf hersenzenuwen ontspringen aan de onderkant van de hersenen. Ze zijn voornamelijk betrokken bij het gevoel van de huid en de zintuigen van hoofd en nek, en het overbrengen van prikkels voor de beweging van de spieren van die gebieden. Tabel met de twaalf hersenzenuwen en hun functie nummer hersenzenuw sensorische vezels (gevoel) van motorische vezels (beweging) van I reukslijmvlies II netvlies lens, iris en oogleden III + IV + VI oogspieren en oogleden oogspieren en oogleden V gezicht, mond en neus kauwspieren en enkele mondbodemspieren VII gezicht gezichtsspieren en enkele mondspieren VIII oor en evenwichtzintuigen oor IX keelholte, oorspeekselklieren en smaakzintuigen keelholte en oorspeekselklieren X organen en spieren parasympathisch zenuwstelsel XI halsbewegingsspieren halsbewegingsspieren XII tongspieren tongspieren
21 2.2 DE TUSSENHERSENEN De tussenhersenen liggen tegen de grote hersenen aan, onder de hersenbalk (zie figuur 5). Ze vormen een soort tussenstation voor prikkels die naar de hersenschors leiden. Het onderste deel van de tussenhersenen is de hypothalamus, een controleorgaan voor vele elementaire levensfuncties, zoals voedsel- en wateropname. De hypothalamus speelt ook een belangrijke rol bij de temperatuurregeling. Onderaan vertoont de hypothalamus een uitzakking ter grootte van een erwt: de hypofyse. Dat is onze belangrijkste hormonale klier, die we in het volgende hoofdstuk beter leren kennen. De middenhersenen (zie figuur 5) liggen vlak onder de tussenhersenen. Ze spelen een rol bij visuele en auditieve reflexen. A.C.O. 6 Beschrijf het oppervlak van de grote hersenen. A.C.O. 7 De hersenen zijn grijs aan de buitenkant en wit binnenin. Verklaar dat kleurverschil. A.C.O. 8 Wat wordt bedoeld met de hersenschors en wat is de functie ervan? A.C.O. 9 Bedek bij figuur 5 de legende en benoem de delen. A.C.O. 10 Wat betekenen de termen sensorisch en motorisch? A.C.O. 11 Waarom zijn de hersencentra voor de hand en mond groter dan die voor andere spieren?
22 2.3 DE KLEINE HERSENEN 1. ruggenmerg, 2. kleine hersenen Figuur 11: de kleine hersenen a. Ligging achteraan de schedel b. Bouw 1. Macroscopisch: De kleine hersenen zijn fijner gegroefd met evenwijdig lopende windingen. Ze zijn net als de grote hersenen in 2 helften verdeeld door een diepe overlangse groef. De 2 helften blijven verbonden door een vezelbrug of brug van Varol. 2. Microscopisch: grijze stof (cellichamen) aan de buitenkant; binnenin witte stof met een boomvormige vertakking, waardoor de kleine hersenen de levensboom worden genoemd. c. Functie De kleine hersenen maken ongeveer 10 % uit van de totale hersenen. De kleine hersenen zorgen voor de coördinatie en het bijsturen van de boodschappen die de hersenen via prikkels en opdrachten afgeven. Dat houdt in dat de kleine hersenen de signalen uit alle zenuweinden (bijvoorbeeld uit het evenwichtsorgaan van het binnenoor) van het lichaam opvangt, die signalen (zoals het lichaam wiebelt ) aanpast en fijner afstelt door regulerende prikkels ( het lichaam weer in evenwicht brengen ) te sturen naar de motorische zenuwen van de hersenen en het ruggenmerg. Een dier waarbij de kleine hersenen worden verwijderd, blijft leven, de zintuigen werken, het reageert normaal, maar vertoont een waggelende gang en verliest soms het evenwicht. Besluit : De kleine hersenen controleren het evenwicht en zorgen voor de samenwerking van de spieren.
23 2.4 HET VERLENGDE MERG a. Ligging onder de kleine hersenen, in de schedel. (zie figuur 5 en 10) b. Bouw geknotte witte kegel buitenkant witte stof, binnenin grijze stof c. Functie Wordt het verlengde merg beschadigd, dan volgt ogenblikkelijk de dood. Hartslag en ademhaling vallen stil. Besluit: Het verlengde merg regelt de werking van al onze belangrijke organen: het zorgt voor de adem-, hart-, en slikbewegingen, regelt de afscheiding van verteringssappen en zweet en het verwijden en vernauwen van bloedvaten. Uit het verlengde merg vertrekken zenuwen naar alle organen. Alle zenuwbanen tussen hersenen en ruggenmerg passeren door het verlengde merg en kruisen elkaar hier. Bij mensen die na een beroerte gedeeltelijk verlamd blijven, is de linkerhersenhelft aangetast als de patiënt rechts verlamd is en omgekeerd. A.C.O. 12 Waar zijn de kleine hersenen gelegen? A.C.O. 13 Waarom noemen we de kleine hersenen ook de levensboom?
24 2.5 HET RUGGENMERG EN DE GRENSSTRENG 1. grensstreng, 2. ruggenmergzenuw, 3. ruggenmerg, 4. wervelboog, 5. doornuitsteeksel, 6. wervellichaam Figuur 12: ligging van ruggenmerg en grensstreng ten opzichte van de wervelkolom a. Ligging Het ruggenmerg. Het ruggenmerg ligt in de wervelkolom en is de voortzetting van het verlengde merg. Bij een volwassene eindigt het ruggenmerg ter hoogte van de eerste lendenwervel. Ter hoogte van de tweede lendenwervel gaat het ruggenmerg over in een bundel afzonderlijke zenuwen. De grensstreng. - De grensstreng is een streng onderling verbonden zenuwknopen, die zich aan weerszijden van de wervelkolom bevindt. 1. ruggenmergzenuw, 2. grensstreng, 3. ruggenmergzenuwknoop, 4. zenuwknoop van de grensstreng Figuur 13: ruggenmerg en grensstreng
25 b. Bouw Op de dwarsdoorsnede (figuur 13) zie je dat de grijze stof binnenin zit en de vorm van een vlinder heeft. Midden in de grijze stof is een dun kanaal gevuld met vocht. Dat centrale kanaal staat in verbinding met de hersenholten. Aan de buitenkant van het ruggenmerg bevindt zich de witte stof. Merk op dat de cellichamen en de zenuwvezels hier anders geschikt zijn dan in de hersenen, namelijk omgekeerd. c. Functie Het ruggenmerg is een van de belangrijkste delen van het centrale zenuwstelsel en is door de hersenstam met de hersenen verbonden. Van hier uit loopt het ruggenmerg ongeveer 45 cm langs de rug omlaag. Het dient als een soort kabel, waar signalen van de hersenen naar de lichaamsdelen en omgekeerd doorheen gestuurd worden. Bij een ruggenmergpunctie wordt uit het centrale kanaal ruggenmerg genomen. Je kunt je wel voorstellen dat dat een vrij delicate ingreep is. Het ruggenmerg zorgt dus voor de verbinding van de zenuwbanen en voor verbinding met de hersenen. Ter informatie: Figuur 14: ruggenmergzenuwen Het ruggenmerg ligt in een vloeistof die bescherming biedt en het van voeding voorziet.
26 Uit het ruggenmerg ontspringen 31 paar ruggenmergzenuwen met elk een verdikking: de ruggenmergzenuwknoop. De ruggenmergzenuwen: 8 paar halszenuwen 12 paar borstzenuwen 5 paar lendenzenuwen 5 paar heiligbeenzenuwen 1 paar staartzenuwen 1. schakelneuron 2. motorisch neuron 3. sensorisch neuron 4. cellichaam 5. rugzijde 6. buikzijde Figuur 15: verloop van de neuronen in het ruggenmerg Elke ruggenmergzenuw bevat een gevoelsbaan (sensorisch neuron) en een bewegingsbaan (motorisch neuron). De cellichamen van de gevoelszenuwen liggen, zoals je op figuur 15 ziet, dicht bij het ruggenmerg. Merk op dat normale zenuwcellen lange axonen hebben, maar bij gevoelszenuwen zijn de dendrieten vaak veel langer. De gevoelszenuw komt aan de rugzijde het ruggenmerg binnen tot in de grijze stof, waar ze via een schakelneuron contact maakt met de bewegingszenuw, die het ruggenmerg verlaat aan de buikzijde. Via de ruggenmergzenuwen wisselt het ruggenmerg ook informatie uit tussen de hersenen en de rest van het lichaam. Bij beschadiging van het ruggenmerg kunnen de zenuwimpulsen van en naar bepaalde gebieden niet meer worden overgebracht, waardoor verlamming en gevoelloosheid optreedt. A.C.O. 14 Bedek het bijschrift bij figuur 13 en benoem de onderdelen zelf. A.C.O. 15 Bespreek de bouw van de grensstreng. A.C.O. 16 Wat is de functie van het schakelneuron.
27 SAMENVATTING Het centrale zenuwstelsel bestaat uit: de grote hersenen: gelegen vooraan en bovenaan in de schedel; onderverdeeld in twee hersenhelften met verschillende kwabben of zintuigcentra; de grijze buitenkant of hersenschors is de zetel van ons geheugen, denken en de aan onze wil onderhevige spieren. de tussenhersenen: gelegen onder de hersenbalk; het belangrijkste deel ervan is de hypothalamus, een controleorgaan voor vele levensfuncties en verbonden met de hypofyse. de kleine hersenen: gelegen achteraan in de schedel; ze controleren het evenwicht en de samenwerking van de spieren. het verlengde merg of de hersenstam: verbindt de hersenen met het ruggenmerg en regelt de werking van al onze belangrijke organen. het ruggenmerg en de grensstreng: zorgen voor de verbinding van de zenuwbanen en voor de verbinding met de hersenen; in de grijze stof (vlindervorm) wordt contact gemaakt tussen gevoels- en bewegingsbanen via een schakelneuron.
28 3. HET PERIFERE ZENUWSTELSEL Over het hele lichaam, tot in de verste uiteinden, strekt zich een netwerk van zenuwdraden uit. De 12 paar hersenzenuwen en de 31 paar ruggenmergzenuwen vormen samen met de zenuwknopen die zich bij de centrale delen bevinden, het perifere zenuwstelsel. De ruggenmergzenuwen zijn verbonden met het ruggenmerg en verlaten het wervellichaam door kleine gaten tussen de wervels. Je begrijpt nu ook de betekenis van een geknelde zenuw. De ruggenmergzenuwen zijn verbonden met zenuwknopen in de spieren van het hart, de darmen en de andere inwendige organen. Het autonome zenuwstelsel maakt deel uit van het perifere zenuwstelsel. Via motorische neuronen worden instructies vanuit de hersenen of het ruggenmerg verzonden om de activiteiten aan te passen aan veranderende omstandigheden. Zo zal de geur van smakelijk eten de speekselklieren stimuleren om meer speeksel af te scheiden. Als het koolstofdioxidegehalte in het bloed stijgt, versnelt en verdiept het autonome zenuwstelsel de ademhaling om ervoor te zorgen dat dat gehalte weer zal dalen en het zuurstofgehalte stijgt. Het autonome zenuwstelsel bestaat uit twee delen: het parasympathische en het sympathische zenuwstelsel. Het ene systeem is erop gericht de werking van het andere op te heffen, zodat er een evenwichtssituatie ontstaat. Het sympathische zenuwstelsel stimuleert of activeert het hart, het ademhalingsstelsel, de contractie van de bloedvaten en het spijsverteringsstelsel. Het sympathische zenuwstelsel is opgebouwd uit een keten onderling verbonden zenuwknopen, die aan weerszijden van de wervelkolom liggen. De zenuwen van het parasympathische stelsel ontspringen in de middenhersenen, het verlengde merg en in het onderste deel van het ruggenmerg (heiligbeen). Het parasympathische zenuwstelsel verzamelt of behoudt energie na een reactie op stress van het sympathische zenuwstelsel. Dat kan gebeuren door bijvoorbeeld de snelheid van de hartslag te vertragen of de peristaltiek van de ingewanden te versnellen. Alle inwendige organen worden door het parasympathische stelsel geactiveerd. Hierdoor kan het lichaam zich herstellen van inspanningen.
29 Ter informatie: a. sympathisch zenuwstelsel b. parasympathisch zenuwstelsel 1. pupil, 2. traanklier, 3.klierweefsel traanklier, 4. speekselklieren, 5. klierweefsel speekselklieren, 6. hart, 7. luchtwegen, 8. lever, 9. bloedvaten, 10. maag, 11. alvleesklier, 12. bijnier, 13. dunne darm, 14. dikke darm, 15. nier, 16. blaas, 17. geslachtsorganen man, 18. geslachtsorganen vrouw, 19. grensstrengen, 20. ruggenmerg, 21. verlengd merg, 22. middenhersenen. Figuur 16 : sympathisch en parasympathisch zenuwstelsel
30 Orgaan of orgaanstelsel Sympathisch Parasympathisch hart toename frequentie en kracht van samentrekkingen afname frequentie en kracht van samentrekkingen bloedvaten slagaders in - huid - buikholte - skeletspieren - clitoris en penis samentrekking samentrekking samentrekking erectie maagdarmkanaal peristaltiek van de wand sluitspieren secretie neemt af samentrekking neemt toe ontspanning stimulatie blaas wandspieren sluitspier verslapping samentrekking samentrekking geslachtsorganen zaadblaasje, -leider samentrekking (ejaculatie) baarmoeder samentrekking (zwanger) of ontspanning (niet zwanger) ogen pupil verwijding vernauwing ademhalingswegen verwijding vernauwing tepels samentrekking Exocriene klieren afgifte: weinig, slijmachtig afgifte: veel, waterachtig
31 speekselklieren spijsverteringsklieren slijmklieren in luchtwegen zweetklieren afgifte afgifte afgifte stofwisseling lever vetcellen insulineafgifte glucoseafgifte vetzuurafgifte remming tabel: invloed van het sympathische en parasympathische zenuwstelsel op organen en orgaanstelsels Je hebt zelf zeker al gemerkt dat er beïnvloeding mogelijk is vanuit het centrale zenuwstelsel. Een goed humeur, optimisme heeft een positief effect op de werking van de organen. Stress, zenuwachtigheid hebben heel duidelijk een negatieve invloed op het normaal functioneren van onze inwendige organen. De tiende hersenzenuw (= nervus vagus) loopt tot in de borst- en buikholte en vervult vele vitale functies, zoals de snelheid van de hartslag. A.C.O. 17 Het perifere zenuwstelsel bestaat o.a. uit 12 paar... zenuwen en 31 paar... zenuwen. A.C.O. 18 Verklaar het ontstaan van een geknelde zenuw. A.C.O. 19 Uit welke delen bestaat het autonome zenuwstelsel? Geef kort de functie.
32 SAMENVATTING Het perifere zenuwstelsel omvat een netwerk van zenuwdraden, dat zich overal in het lichaam uitstrekt. Het autonome zenuwstelsel is het zelfregulerende deel van het netwerk van zenuwen in het lichaam. Het autonome zenuwstelsel werkt samen met het centrale zenuwstelsel en omvat twee systemen: het sympathische en het parasympathische stelsel. Hun functies zijn tegengesteld en houden zo de lichaamsfuncties in evenwicht. De sympathische zenuwen veroorzaken een verhoogde hartslag en speekselproductie. De parasympathische zenuwen vormen hiervoor een tegenwicht en zorgen voor een lagere hartslag, het verwijden van de bloedvaten en het ontspannen van samengetrokken spieren.
33
34 DE REFLEX EN DE BEWUSTE HANDELING Bij de geleiding van impulsen wordt een bepaalde baan gevolgd. Als de hersenen hierbij betrokken zijn, spreken we van een bewuste, zoniet van een onbewuste handeling of reflex. 1. REFLEX De eenvoudigste voorbeelden van coördinatie van het zenuwstelsel vinden we terug in onze reflexen. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen aangeboren en aangeleerde reflexen. Aangeboren reflexen: - Prikkels opgevangen door onze ogen zorgen ervoor dat we ons hoofd recht houden. - Als we in fel licht kijken, vernauwen onze pupillen. - Als we ons verslikken, hoesten we. - Als we onze hand op een hete plaat leggen, trekken we die automatisch weg. - Na een tik met een hamertje op de knie (d.w.z. op de pees van de dijspier) strekt het onderbeen zich t.o.v. het bovenbeen. (kniepeesreflex). 1. prikkel, 2. sensorisch neuron, 3. schakelneuron, 4. motorisch neuron, 5. spier Figuur 17: kniepeesreflex Aangeleerde reflexen: - fietsen - zwemmen - Reflexen zijn reacties op prikkels die zich grotendeels buiten onze wil voltrekken. Ze komen tot stand via een schakeling van neuronen: de reflexboog. Merk op dat er geen verbinding is naar de hersenen. Bekijk ook even figuur 15 in dit lespakket. Daar staat ook een duidelijk voorbeeld van een reflexboog. Reflexen beschermen het lichaam vaak tegen gevaar. Dat komt omdat het lichaam dankzij de reflexboog veel sneller kan reageren. De normale reactietijd, waarbij een prikkel naar de hersenen loopt en terug, bedraagt ongeveer 1 seconde. Dat is te traag voor een pijnreflex.
35 1. pijnprikkel, 2. sensorisch neuron, 3. schakelneuronen, 4. motorische neuronen, 5. triceps, 6. biceps. Figuur 18: voorbeeld van een reflexboog Aan een reflexboog onderscheiden we: 1) de zintuigcel die de prikkel ontvangt; 2) de zenuwcel die de prikkel geleidt naar het ruggenmerg of verlengde merg (het sensorisch neuron); 3) schakelcellen (verbindingszenuwen) die zorgen voor prikkeloverdracht in ruggenmerg of verlengde merg; 4) de zenuwcel die de prikkel van het ruggenmerg of verlengde merg afvoert (motorisch neuron); 5) een spier of groep kliercellen die de prikkel beantwoorden. Schematische voorstelling van een reflexhandeling: zintuig gevoelszenuw verbindingszenuw in het ruggenmerg bewegingszenuw spier of klier Een ander mooi voorbeeld is de hartslagreflex. Je hebt het zeker al meegemaakt. Je schrikt plotseling van een onverwacht hels lawaai. Je hart gaat onmiddellijk sneller slaan en je bloeddruk stijgt. Dat is het gevolg van een hartslag stimulerende reflex. De impuls gaat naar het ruggenmerg en keert terug naar het hart. Pas na enige tijd of als je merkt dat het lawaai iets onschuldigs is, daalt je hartslag weer. Dezelfde redenering geldt voor de speekselklierreflex. Het speeksel komt je in de mond als je lekker eten ruikt. De reukimpuls gaat naar het verlengde merg, dat de speekselklieren stimuleert. 2. DE BEWUSTE HANDELING Een dergelijke handeling staat onder controle van onze wil en dus van de grote hersenen. Zoals bij een reflexboog onderscheiden we ook hier zintuigcellen, aanvoerende zenuwcellen, schakelcellen, afvoerende zenuwcellen en ten slotte een spier die de opdracht uitvoert. Bij een bewuste handeling loopt de baan evenwel van het ruggenmerg naar de hersenen en terug.
36 1. sensorisch centrum in de hersenen, 2. schakelneuron in de hersenen, 3. schakelneuron in het ruggenmerg, 4. tastlichaampje in de huid, 5. ruggenmerg, 6. motorisch centrum hersenen. Figuur 19: voorstelling van een bewuste handeling In dit voorbeeld merk je dat de prikkel afkomstig is van tastlichaampjes (zie lespakket 2) in de huid. Pas als de impuls in de hersenen aankomt, word je je bewust van de aanraking en kun je erop reageren. De weg is hier duidelijk langer dan bij de reflexhandeling. Het antwoord zal dan ook langer op zich laten wachten. Als je iemand ongemerkt in de vinger prikt en goed oplet hoe hij reageert, stel je vast dat hij eerst de hand wegtrekt (reflex) en pas later ai roept (bewuste gewaarwording).
37 Elke bewuste gewaarwording verloopt op dezelfde manier: zien, ruiken, horen, smaken, tasten zijn mogelijk dankzij impulsen die de hersenschors bereiken. De informatie kan er (in het geheugen) opgeslagen en dankzij het associatievermogen verwerkt worden. Schematische voorstelling: zintuig gevoelszenuw ruggenmerg HERSENEN zintuigcentrum spier of klier bewegingszenuw ruggenmerg bewegingscentrum A.C.O. 20 Maak een schematische voorstelling van een bewuste handeling. A.C.O. 21 Beschrijf de zenuwbaan als de prikkel koude is, gevolgd door de reactie kippenvel. A.C.O. 22 Wat wordt bedoeld met een reflexboog? A.C.O. 23 Geef twee voorbeelden van een aangeboren en een aangeleerde reflex.
38 SAMENVATTING Een reflex voltrekt zich grotendeels buiten onze wil om, in tegenstelling tot een bewuste handeling. Een reflexboog loopt van een zintuig over een gevoelszenuw naar het ruggenmerg. De impuls wordt via een verbindingszenuw doorgegeven aan een bewegingszenuw, die op haar beurt naar een spier of klier loopt. Schematische voorstelling van een reflexhandeling: zintuig gevoelszenuw verbindingszenuw in het ruggenmerg spier of klier bewegingszenuw Bij een bewuste handeling loopt de baan vanuit het ruggenmerg ook nog naar de hersenen en terug. Een bewuste handeling vergt dan ook meer tijd. Schematische voorstelling van een bewuste handeling: zintuig gevoelszenuw ruggenmerg HERSENEN zintuigcentrum bewegingscentrum spier of klier bewegingszenuw ruggenmerg
39
40 OPLOSSINGEN A.C.O. S 1. Zie figuur 1 2. 1. zenuw 2. impuls bewegingszenuw chemische stof die voor prikkeloverdracht zorgt isolatielaag rond zenuwuitloper spleet tussen eindknop van een axon en een dendriet 3. Twee zenuwcellen staan met elkaar in verbinding via een synaps. In de eindknop van het axon zitten blaasjes gevuld met neurotransmitters. Bij prikkeling legen de blaasjes zich in de spleet en geeft de neurotransmitter de prikkel door. Het elektrische signaal in de cel wordt doorgeven via een chemische weg (neurotransmitter). In de dendriet van de volgende cel waar de neurotransmitter opgevangen wordt door receptoren, zorgt hij op zijn beurt voor een nieuwe elektrische prikkel (een ladingverandering). 4. Hier kun je kiezen tussen verschillende stoffen: - nicotine; - alcohol; - drugs. (Dat zijn wel de bekendste.) 5. - hersenvliesontsteking - kinderverlamming 6. Het oppervlak bestaat uit windingen en groefjes. Diepe groeven verdelen de hersenen in kwabben, die met welbepaalde zintuigcentra overeenkomen. 7. Grijze buitenkant: hier liggen de cellichamen van de neuronen. Witte binnenkant: zenuwvezels. 8. De grijze buitenkant van de hersenen; de functie is: centrum van ons denken, wil, geheugen. 9. zie figuur 5 10. sensorisch = gevoel motorisch = beweging, motoriek 11. De centra zijn groter omdat de hand- en mondspieren de grootste beweeglijkheid hebben. 12. De kleine hersenen liggen achteraan in de schedel onder de grote hersenen. 13. De kleine hersenen worden ook levensboom genoemd, omdat de witte stof een boomvormige vertakking heeft. 14. Zie figuur 13 15. De grensstreng is een streng onderling verbonden zenuwknopen aan weerszijden van de wervelkolom. 16. Het schakelneuron vormt de verbinding tussen de sensorische zenuw en de motorische zenuw. Het ligt midden in de grijze stof.
41 17. - 12 paar hersenzenuwen - 31 paar ruggenmergzenuwen 18. De ruggenmergzenuwen verlaten het wervellichaam door kleine gaatjes tussen de wervels. Als een wervel een beetje verschuift t.o.v. een andere wervel, kan een zenuw gekneld raken. 19. Het autonome zenuwstelsel bestaat uit 2 delen: het sympathische en het parasympathische deel. Ze hebben een tegengestelde functie, zodat ze de lichaamsfunctie in evenwicht houden. Het sympathische systeem werkt stimulerend of activerend, het parasympathische systeem zorgt voor het behoud van energie door de effecten van het sympathische systeem teniet te doen. 20. zintuig gevoelszenuw ruggenmerg HERSENEN zintuigcentrum bewegingscentrum spier of klier bewegingszenuw ruggenmerg 21. Dit is een onbewuste handeling: huid (gevoelszintuig) gevoelszenuw ruggenmerg (verbindingszenuw) bewegingszenuw (haar-)spiertjes in de huid 22. Een reflexboog is een schakeling van neuronen zonder tussenkomst van de hersenen. Een sensorisch neuron staat via een schakelneuron in verbinding met een motorisch neuron. 23. Aangeboren reflexen: kniepeesreflex en vernauwen pupil Aangeleerde reflexen: fietsen en zwemmen