Samenvatting van J.P. Schadé - De functie van het zenuwstelsel
Elke zenuwcel (neuron) is een structurele en functionele eenheid. De cel is op zichzelf een complexe structuur van membranen en kanalen, die het morfologische substraat vormen van een ingewikkeld systeem van functies zoals eiwitsynthese, productie van neurotransmitters, aanmaak van enzymen, enz. in tienduizenden kleinere celletjes, de organellen.
Elk neuron is een microcosmos, een wereldje op zichzelf.
Neuronale plasticiteit
De zenuwcel is ook de structurele en functionele eenheid van het zenuwstelsel. Cellen van andere organen zoals de nieren en de lever hebben een betrekkelijk eenvoudige vorm in vergelijking met de zenuwcel. Het kenmerkende verschil is het grote aantal uitlopers, die verschillend van lengte kunnen zijn en waarvan de dendrieten zowel kunnen worden aangemaakt als weer afgebroken.
De zenuwcellen of neuronen zijn zowel wat hun vorm als hun functie betreft zeer gespecialiseerd. Dit heeft geleid tot cellen die in staat zijn tot het geleiden van prikkels of impulsen. Impulsen zijn bepaalde toestandsveranderingen aan de oppervlakte van het neuron, die in het lichaam de betekenis hebben van boodschappen.
Actiepotentiaal
Alhoewel de activiteiten van de zenuwcellen een grote verscheidenheid van effecten teweegbrengen, zoals willekeurige en onwillekeurige lichaamsbewegingen, bewuste en onbewuste denkprocessen, is de signaaloverdracht van betrekkelijk eenvoudige aard. Slechts twee soorten potentialen: actiepotentialen (in het axon) en synaptische potentialen (in de synaps), zorgen voor de verwerking van miljoenen signalen, elk moment van de dag.
Het zenuwstelsel is te beschouwen als een informatieverwerkende rekenmachine. Het ontvangt per tijdseenheid tienduizenden signalen, verwerkt deze en geeft ook weer duizenden signalen af.
Polarisatie van het membraan
Het opwekken en voortgeleiden van een impuls in het zenuwstelsel gaat gepaard met elektrische verschijnselen welke zich afspelen aan het oppervlak van het membraan. In rust is het membraan elektrisch geladen, hetgeen polarisatie genoemd wordt (het membraan is gepolariseerd) en wat een potentiaalverschil tussen binnen en buiten tot gevolg heeft. De rustpotentiaal geeft dan aan: het potentiaalverschil tussen binnen- en buitenkant van het membraan (de binnenkant negatief, de buitenkant positief).
De geleiding in een zenuwcel heeft men wel vergeleken met een elektrische geleiding, maar de zenuwcel is - in tegenstelling tot een stroomdraad - ook zelf prikkelbaar en is dus niet alleen geleider, maar ook een stroomgenerator (door een biochemische pomp die elektrisch geladen deeltjes, ionen, naar binnen of naar buiten pompt en daardoor het potentiaalverschil veroorzaakt).
Reflexboog
Een van de merkwaardigste feiten bij bestudering van de functie van het zenuwstelsel is wel dat de werking van dit orgaan, met al zijn ingewikkelde processen, waarschijnlijk is terug te voeren tot een aantal zeer elementaire elektrische verschijnselen zoals die besproken zullen worden aan de hand van het doorlopen van een prikkel in de reflexboog. De reflexboog is de pijler waarop al het gebeuren in het zenuwstelsel berust.
De meest ingewikkelde mechanismen in het zenuwstelsel worden uitgevoerd door twee eenvoudige systemen van informatieverwerking en signaaloverdracht in de reflexboog: de actiepotentiaal (overdracht door de zenuw zelf) en de synaptische potentiaal (overdracht van de ene op de andere zenuw).
Polarisatie en depolarisatie
Door het toevoeren van een prikkel aan een neuron, wordt de polarisatie van het membraan verstoord en treedt depolarisatie op. Daarbij wordt het potentiaalverschil omgekeerd, het membraan wordt ontladen. Deze omkering van de potentiaal gaat gepaard met ionenverschuivingen: een actiepotentiaal. We kunnen aan de grafiek van de actiepotentiaal twee delen onderscheiden: een opstijgend deel en een afdalend deel. Gedurende het opstijgende deel van de actiepotentiaal, waarin de lading aan de binnenkant van het membraan omdraait van negatief naar positief, wordt het membraan zeer specitiek doorgankelijk voor natriumionen. We zien dan een instroom van die ionen door het membraan van buiten naar binnen.
Tijdens het afdalende deel van de actiepotentiaal neemt de doorlaatbaarheid van het membraan voor kaliumionen sterk toe, met gevolg een uitstroom van kaliumionen van binnen door het membraan naar buiten. (Dit is de plaats in het hele gebeuren waar een elektrische stroom optreedt: een stroom van elektrische ladingen in de vorm van natrium- en kaliumionen! Een stroom van elektrische ladingen heeft een magneetveld om de zenuwcel tot gevolg.)
Een op zichzelf staande zenuwvezel kan niets anders doen dan aparte actiepotentialen geleiden. Voor een zenuwvezel bestaat maar één mogelijkheid tot transport van informatie: de codering van informatie geschiedt door middel van impulsfrequenties (het aantal actiepotentialen per seconde).
Voor een zenuw, d.w.z. voor een groot aantal parallel lopende zenuwvezels, bestaat er een extra coderingsmogelijkheid, nl. het aantal zenuwvezels dat bij de informatie-overdracht betrokken is en die ieder op hun eigen wijze vuren, actiepotentialen geleiden; we zouden kunnen spreken van amplitudomodulatie.
Bij de gewaarwording van zelfs maar de geringste zintuiglijke prikkel zijn vele receptoren en een groot aantal zenuwvezels betrokken - het signaal in één enkele zenuwvezel heeft geen betekenis, maar het zeer complexe signaal in de bundel zenuwvezels kan tot een zinvolle gewaarwording verwerkt worden (bijvoorbeeld een waargenomen beeld).
De actiepotentiaal is een alles-of-niets-fenomeen. Dit betekent dat de hoogte van de potentiaal niet afhankelijk is van de intensiteit van de prikkel, noch de manier van prikkeling. Een zenuwvezel reageert niet op een prikkel als de intensiteit daarvan beneden een zekere minimumwaarde (de drempelwaarde) blijft. Als echter de prikkelintensiteit daarboven ligt, volgt altijd een reactie en voor een en hetzelfde axon is deze reactie steeds gelijk en verloopt in één richting.
De neuronale circuits van het ruggemerg zijn nog eenvoudig van aard, maar de systemen van de hersenen zelf, zoals de schors van de grote en kleine hersenen, zijn van een onmeetbare complexiteit. De miljarden neuronen in deze hersendelen hebben oneindig veel meer schakelmogelijkheden, doordat elke zenuwcel in synaptisch contact staat met tienduizenden andere neuronen.
terug naar het literatuuroverzicht
^