Hersenen
Hersenen (Bron)
De hersenen (plurale tantum), ook wel het brein genoemd, vormen het deel van het centrale zenuwstelsel dat zich in het hoofd bevindt (Grieks: ἐγκέφαλον, encephalon, in het hoofd). De hersenen vormen het waarnemende, aansturende, controlerende en informatieverwerkende orgaan in dieren. Er zijn drie groepen dieren met hersenen: de gewervelden, de geleedpotigen (insecten, spinnen, kreeften) binnen de groep van de ongewervelden en de inktvissen. De overige ongewervelden hebben geen hersenen maar collecties van individuele ganglia. De hersenen bevinden zich over het algemeen in de kop van het dier.
De hersenen zijn een complex orgaan; het menselijk brein is opgebouwd uit vele tientallen miljarden neuronen (zenuwcellen) waarvan elk in verbinding staat met een groot aantal andere neuronen, soms vele duizenden. Het is waarschijnlijk de meest complexe structuur in het universum. De hersenen besturen en coördineren sensorische systemen, beweging, gedrag en homeostatische lichaamsfuncties zoals ademhaling, bloeddruk en lichaamstemperatuur. De hersenen zijn de bron van beweging, geheugen en (bij hogere soorten) cognitie (bewustzijn) en emotie.
De hersenen zijn een complex orgaan; het menselijk brein is opgebouwd uit vele tientallen miljarden neuronen (zenuwcellen) waarvan elk in verbinding staat met een groot aantal andere neuronen, soms vele duizenden. Het is waarschijnlijk de meest complexe structuur in het universum. De hersenen besturen en coördineren sensorische systemen, beweging, gedrag en homeostatische lichaamsfuncties zoals ademhaling, bloeddruk en lichaamstemperatuur. De hersenen zijn de bron van beweging, geheugen en (bij hogere soorten) cognitie (bewustzijn) en emotie.
Anatomie (Bron)
In de meeste hersenen is een verschil zichtbaar tussen grijze stof en witte stof. Grijze stof bestaat uit de cellichamen en dendrieten van de neuronen, witte stof bestaat uit myeline, de isolerende laag om de axonen die de neuronen over lange afstand verbinden. De buitenste lagen van de telencephalon noemt men de cortex cerebri of hersenschors. Deze bestaat voornamelijk uit grijze stof. Behalve in lagen komen cellichamen ook voor in kernen. Ze zijn over het gehele centrale zenuwstelsel verspreid. De axonen in de witte stof zijn omgeven door een vettige, beschermende en isolerende laag: myeline. Myeline is verantwoordelijk voor de kleur van de witte stof. dwarsdoorsneden van de hersenen geven inzicht in de structuur van de grijze en witte stof binnen een plat vlak (zie hersenanatomie)
Bij lagere gewervelden (vissen, reptielen, amfibieën) bestaat de cortex cerebri uit minder dan zes lagen. Deze structuur wordt ook wel allocortex genoemd. Bij zoogdieren bestaat een deel van de cortex cerebri uit zes lagen. Dit deel wordt de neocortex genoemd en ligt bovenop de oudere allocortex. Bij hogere zoogdieren zoals primaten vormt de neocortex een groter deel van de hersenen dan bij lagere zoogdieren.
Deze schematische tekening laat de subdivisies zien van de hersenen van een embryo. Later zullen deze delen zich ontwikkelen tot volwassen structurenDe hersenen zijn in te delen in verschillende gebieden:
Bij lagere gewervelden (vissen, reptielen, amfibieën) bestaat de cortex cerebri uit minder dan zes lagen. Deze structuur wordt ook wel allocortex genoemd. Bij zoogdieren bestaat een deel van de cortex cerebri uit zes lagen. Dit deel wordt de neocortex genoemd en ligt bovenop de oudere allocortex. Bij hogere zoogdieren zoals primaten vormt de neocortex een groter deel van de hersenen dan bij lagere zoogdieren.
Deze schematische tekening laat de subdivisies zien van de hersenen van een embryo. Later zullen deze delen zich ontwikkelen tot volwassen structurenDe hersenen zijn in te delen in verschillende gebieden:
- Rhombencephalon (achterhersenen)
- Myelencephalon
- Metencephalon
- Mesencephalon (middenhersenen)
- Prosencephalon (voorhersenen)
- Diencephalon
- Telencephalon
- Cerebrum (grote hersenen)
- Cerebellum (kleine hersenen)
- Hersenstam
Histologie (Bron)
De cellen die actiepotentialen genereren en informatie doorsturen naar andere cellen zijn de neuronen. In elk hersengebied bevinden zich neuronen die input ontvangen (afferente neuronen), die een output produceren (efferente neuronen) en interneuronen. Afferente neuronen ontvangen projecties van andere hersengebieden. Efferente neuronen projecteren naar andere gebieden. Interneuronen hebben geen connecties buiten het hersengebied waarin ze liggen, maar zorgen voor lokale verwerking.
Naast neuronen bevatten de hersenen gliacellen, ongeveer 10 tot 50 per neuron. Gliacellen (van het Griekse glia wat staat voor lijm) hebben een ondersteunende rol in de hersenen, waaronder het produceren van het isolerende myeline, het verschaffen van structuur aan het neuronale netwerk en het verwerken van afval. De meeste soorten gliacellen die zich in het centrale zenuwstelsel bevinden bevinden zich in het perifeer zenuwstelsel. Een uitzondering zijn de oligodendrocyten die in het centrale zenuwstelsel axonen isoleren. In het perifeer zenuwstelsel zijn hiervoor de Schwanncellen verantwoordelijk.
Bij zoogdieren worden de hersenen omgeven door bindweefselvliezen, de hersenvliezen. Dit is een systeem van membranen dat de hersenen scheidt van de schedel. De vliezen zijn van buiten naar binnen opgebouwd uit het harde hersenvlies, het spinnenwebvlies en het zachte hersenvlies. Het spinnenwebvlies is verbonden met het harde hersenvlies en deze tezamen worden soms als één laag gezien. Onder het spinnenwebvlies bevindt zich een ruimte waarin zich het hersenvocht (ook cerebrospinalis, cerbrospinale vloeistof of liquor) bevindt. Hierin "drijven" de hersenen. Het hersenvocht circuleert tussen de lagen van de hersenvliezen en door holtes in de hersenen die we ventrikels noemen. Chemisch is het belangrijk voor het metabolisme en mechanisch is het belangrijk als schokdemper. Bloedvaten komen het zenuwstelsel binnen via de ruimte boven het zachte hersenvlies. De bloed-hersenbarrière, een functionele scheiding tussen bloedvaten en hersenweefsel, beschermt de hersenen deels tegen toxines die mogelijk met het bloed mee binnenkomen.
De menselijke hersenen wegen ongeveer 1 tot 1,5 kilo. De massa en dichtheid van de hersenen zijn zo hoog dat de hersenen onder hun eigen gewicht in elkaar zakken als ze niet worden gesteund. Doordat ze drijven in het hersenvocht, raken ze niet beschadigd onder invloed van de zwaartekracht. Omdat de schedel hard en op enkele kleine openingen na gesloten is, zouden de hersenen niet kunnen opzwellen of uitzetten als er geen hersenvocht was; de druk zou bij zwellingen en kneuzingen snel oplopen tot waarden waarbij geen doorbloeding meer mogelijk is, met de dood als onmiddellijk gevolg. De verdringbare hersenvloeistof ondervangt ook dit effect voor een groot deel.
Naast neuronen bevatten de hersenen gliacellen, ongeveer 10 tot 50 per neuron. Gliacellen (van het Griekse glia wat staat voor lijm) hebben een ondersteunende rol in de hersenen, waaronder het produceren van het isolerende myeline, het verschaffen van structuur aan het neuronale netwerk en het verwerken van afval. De meeste soorten gliacellen die zich in het centrale zenuwstelsel bevinden bevinden zich in het perifeer zenuwstelsel. Een uitzondering zijn de oligodendrocyten die in het centrale zenuwstelsel axonen isoleren. In het perifeer zenuwstelsel zijn hiervoor de Schwanncellen verantwoordelijk.
Bij zoogdieren worden de hersenen omgeven door bindweefselvliezen, de hersenvliezen. Dit is een systeem van membranen dat de hersenen scheidt van de schedel. De vliezen zijn van buiten naar binnen opgebouwd uit het harde hersenvlies, het spinnenwebvlies en het zachte hersenvlies. Het spinnenwebvlies is verbonden met het harde hersenvlies en deze tezamen worden soms als één laag gezien. Onder het spinnenwebvlies bevindt zich een ruimte waarin zich het hersenvocht (ook cerebrospinalis, cerbrospinale vloeistof of liquor) bevindt. Hierin "drijven" de hersenen. Het hersenvocht circuleert tussen de lagen van de hersenvliezen en door holtes in de hersenen die we ventrikels noemen. Chemisch is het belangrijk voor het metabolisme en mechanisch is het belangrijk als schokdemper. Bloedvaten komen het zenuwstelsel binnen via de ruimte boven het zachte hersenvlies. De bloed-hersenbarrière, een functionele scheiding tussen bloedvaten en hersenweefsel, beschermt de hersenen deels tegen toxines die mogelijk met het bloed mee binnenkomen.
De menselijke hersenen wegen ongeveer 1 tot 1,5 kilo. De massa en dichtheid van de hersenen zijn zo hoog dat de hersenen onder hun eigen gewicht in elkaar zakken als ze niet worden gesteund. Doordat ze drijven in het hersenvocht, raken ze niet beschadigd onder invloed van de zwaartekracht. Omdat de schedel hard en op enkele kleine openingen na gesloten is, zouden de hersenen niet kunnen opzwellen of uitzetten als er geen hersenvocht was; de druk zou bij zwellingen en kneuzingen snel oplopen tot waarden waarbij geen doorbloeding meer mogelijk is, met de dood als onmiddellijk gevolg. De verdringbare hersenvloeistof ondervangt ook dit effect voor een groot deel.
Functies (Bron)
Hersenen van gewervelden ontvangen signalen van de 'sensors' (receptoren) van het organisme via de zenuwen. Deze signalen worden door het centrale zenuwstelsel geïnterpreteerd waarna reacties worden geformuleerd, gebaseerd op reflexen en aangeleerde kennis. Eenzelfde soort systeem bezorgt aansturende boodschappen vanuit de hersenen bij de spieren in het hele lichaam.
Sensorische input wordt verwerkt door de hersenen voor de herkenning van gevaar, het vinden van voedsel, het identificeren van mogelijke partners en verscheidene andere functies. Gezichts-, gevoels- en gehoorsinformatie gaat eerst naar specifieke kernen van de thalamus en vervolgens naar gebieden van de cortex cerebri die bij dat specifieke sensorische systeem horen. Reukinformatie (fylogenetisch het oudste systeem) gaat eerst naar de bulbus olfactorius en vervolgens naar andere delen van het olfactorisch systeem.Smaak wordt via de hersenstam geleid naar andere delen van het betreffende systeem.
Om bewegingen te coördineren hebben de hersenen een aantal parallelle systemen die spieren besturen. Het motorisch systeem bestuurt de bewegingen van spieren, geholpen door de motorische schors, de kleine hersenen (het cerebellum) en de basale ganglia. Uiteindelijk projecteert het systeem via het ruggenmerg naar de zogenaamde spiereffectors. Kernen in de hersenstam besturen veel onwillekeurige spierfuncties zoals de ademhaling. Daarnaast kunnen veel automatische handelingen zoals reflexen gestuurd worden door het ruggenmerg.
De hersenen produceren ook een deel van de hormonen die organen en klieren beïnvloeden. Aan de andere kant reageren de hersenen ook op hormonen die elders in het lichaam geproduceerd zijn. Bij zoogdieren worden de hormonen afgegeven aan de bloedsomloop. De besturing van veel hormonen verloopt via de hypofyse.
Sensorische input wordt verwerkt door de hersenen voor de herkenning van gevaar, het vinden van voedsel, het identificeren van mogelijke partners en verscheidene andere functies. Gezichts-, gevoels- en gehoorsinformatie gaat eerst naar specifieke kernen van de thalamus en vervolgens naar gebieden van de cortex cerebri die bij dat specifieke sensorische systeem horen. Reukinformatie (fylogenetisch het oudste systeem) gaat eerst naar de bulbus olfactorius en vervolgens naar andere delen van het olfactorisch systeem.Smaak wordt via de hersenstam geleid naar andere delen van het betreffende systeem.
Om bewegingen te coördineren hebben de hersenen een aantal parallelle systemen die spieren besturen. Het motorisch systeem bestuurt de bewegingen van spieren, geholpen door de motorische schors, de kleine hersenen (het cerebellum) en de basale ganglia. Uiteindelijk projecteert het systeem via het ruggenmerg naar de zogenaamde spiereffectors. Kernen in de hersenstam besturen veel onwillekeurige spierfuncties zoals de ademhaling. Daarnaast kunnen veel automatische handelingen zoals reflexen gestuurd worden door het ruggenmerg.
De hersenen produceren ook een deel van de hormonen die organen en klieren beïnvloeden. Aan de andere kant reageren de hersenen ook op hormonen die elders in het lichaam geproduceerd zijn. Bij zoogdieren worden de hormonen afgegeven aan de bloedsomloop. De besturing van veel hormonen verloopt via de hypofyse.
Structuur (Bron)
De hersenen van de mens wijken qua structuur in een aantal significante opzichten af van die van andere dieren. Deze verschillen zorgen ervoor dat mensen beschikken over een aantal capaciteiten die andere dieren niet of slechts in beperkte mate hebben, zoals vergevorderde cognitieve vaardigheden (bewustzijn). De zogenaamde encefalisatie, de verhouding tussen het gewicht van de hersenen en de grootte van het lichaam, is bij mensen met name uitgesproken in de neocortex, het meest complexe en evolutionair bezien het jongste deel van de hersenschors of cortex cerebri, het buitenste deel van de hersenen. De neocortex, die bestaat uit de buitenste laag van de hersenschors, is bovendien bij zoogdieren (en dus ook bij de mens) geplooid en gevouwen, waardoor het oppervlak en daarmee het aantal verbindingen tussen de cellen, wordt vergroot. Deze windingen, gyri genoemd, worden gescheiden door groeven,fissurae/fissuren (diep) en sulci (ondiep). De proportie van de menselijke hersenen dat zich heeft ontwikkeld tot neocortex, met name de prefrontale cortex, is groter dan bij elk ander dier.
Hoewel mensen dus over deze unieke capaciteiten beschikken komt een groot deel van de structuur van het brein overeen met andere diersoorten. Basale systemen zoals systemen die prikkels van buitenaf registreren of de conditie van het lichaam in de gaten houden zijn zelfs gelijk aan die van de eenvoudigste gewervelden.
In de hersenen is een duidelijk verschil zichtbaar tussen grijze stof en witte stof. Grijze stof bestaat uit de cellichamen van de zenuwcellen; witte stof bestaat uit de zenuwvezels (axonen) die de zenuwcellen over lange afstand verbinden. De neocortex bestaat uit grijze stof en is opgebouwd uit zes lagen. Behalve in deze lagen komen cellichamen van zenuwcellen ook voor in kernen (nuclei), in de onderliggende witte stof. De axonen in de witte stof zijn omgeven door een vettige, beschermende en isolerende laag van myeline die verantwoordelijk is voor de witte kleur.
Hoewel mensen dus over deze unieke capaciteiten beschikken komt een groot deel van de structuur van het brein overeen met andere diersoorten. Basale systemen zoals systemen die prikkels van buitenaf registreren of de conditie van het lichaam in de gaten houden zijn zelfs gelijk aan die van de eenvoudigste gewervelden.
In de hersenen is een duidelijk verschil zichtbaar tussen grijze stof en witte stof. Grijze stof bestaat uit de cellichamen van de zenuwcellen; witte stof bestaat uit de zenuwvezels (axonen) die de zenuwcellen over lange afstand verbinden. De neocortex bestaat uit grijze stof en is opgebouwd uit zes lagen. Behalve in deze lagen komen cellichamen van zenuwcellen ook voor in kernen (nuclei), in de onderliggende witte stof. De axonen in de witte stof zijn omgeven door een vettige, beschermende en isolerende laag van myeline die verantwoordelijk is voor de witte kleur.
Hersenen (Bron)
Hoe zien de hersenen eruit?
De hersenen bestaan uit een aantal onderdelen. Het meest opvallend zijn de 'grote' hersenen: deze bestaan uit twee helften of hemisferen, elk opgebouwd uit een aantal kwabben. Onder de grote hersenen zitten de 'kleine' hersenen, ook bestaande uit twee helften. Tussen de grote en de kleine hersenen zit de hersenstam, die de verschillende hersendelen verbindt en in verbinding staat met het ruggenmerg.
Op de doorsnede van de hersenen ziet u duidelijk twee lagen. De buitenkant van zowel de grote als de kleine hersenen bestaat uit 'grijze' stof, de hersenschors. In deze grijze stof zitten miljarden hersencellen. Eronder zit de witte stof, die vooral bestaat uit verbindingsvezels met 'isolatiemateriaal'. Dit isolatiemateriaal bestaat uit cellen die veel vettige stoffen bevatten en er daardoor wit uitzien. Er lopen verbindingsvezels door de hersenen naar het ruggenmerg om opdrachten naar de rest van het lichaam te zenden en om informatie te ontvangen. Een belangrijk deel van de informatie van buitenaf komt door de zintuigen via de hersenzenuwen de hersenen binnen.Tot de hersenzenuwen behoren onder andere de reukzenuw, de oogzenuw en de gehoorzenuw. Via het ruggenmerg komt de informatie binnen vanuit de rest van het lichaam.
Hoe werken de hersenen?
De hersenen bestaan uit een netwerk van verbindingen tussen miljarden hersencellen. Hersencellen (neuronen) hebben één lange uitloper (axon) en vele korte uitlopers (dendrieten). De plaats waar een uitloper van de ene zenuwcel de andere bijna raakt, wordt synaps genoemd. Iedere zenuwcel met haar uitlopers is bezaaid met synapsen.
Het overbrengen van informatie van de ene zenuw op de andere gebeurt door afgifte van chemische boodschappers (neurotransmitters) in de synaps. In het ene zenuwuiteinde bevinden zich kleine blaasjes, met daarin een kleine hoeveelheid neurotransmitters. Er zijn prikkelende en remmende neurotransmitters. Wanneer een zenuwimpuls door de zenuwen loopt en het uiteinde bereikt, springen die blaasjes open en komen de neurotransmitters via de wand van het zenuwuiteinde in de synaptische spleet terecht. Op het oppervlak van de andere zenuw bevinden zich de zogeheten receptoren (ontvangers).
Wanneer een zenuwcel veel prikkelende signalen en weinig remmende signalen ontvangt, komt er een moment dat zij gaat 'ontladen'. De elektrische spanning van het celoppervlak verandert dan van negatief naar positief. Deze verandering verspreidt zich snel over de zenuwcel en al haar uitlopers en herstelt zich ook weer snel. Aan de uiteinden van de uitlopers van de zenuwcel worden door de elektrische ontlading in de synapsspleten neurotransmitters uitgestoten. Voor iedere zenuwcel is dat één soort neurotransmitter (of prikkelend of remmend). Er zijn dus zenuwcellen die andere zenuwcellen stimuleren, maar ook zijn er zenuwcellen die andere cellen juist remmen om te gaan ontladen.
Het gaat dus om een ingewikkeld evenwicht tussen de prikkelende en remmende invloeden waaraan iedere zenuwcel blootstaat. Verstoring van dit evenwicht kan leiden tot een epileptische aanval.
Enkele belangrijke stimulerende neurotransmitters zijn:
noradrenaline
dopamine
Enkele belangrijke remmende neurotransmitters zijn:
serotonine
gamma-aminoboterzuur (gaba)
De hersenen bestaan uit een aantal onderdelen. Het meest opvallend zijn de 'grote' hersenen: deze bestaan uit twee helften of hemisferen, elk opgebouwd uit een aantal kwabben. Onder de grote hersenen zitten de 'kleine' hersenen, ook bestaande uit twee helften. Tussen de grote en de kleine hersenen zit de hersenstam, die de verschillende hersendelen verbindt en in verbinding staat met het ruggenmerg.
Op de doorsnede van de hersenen ziet u duidelijk twee lagen. De buitenkant van zowel de grote als de kleine hersenen bestaat uit 'grijze' stof, de hersenschors. In deze grijze stof zitten miljarden hersencellen. Eronder zit de witte stof, die vooral bestaat uit verbindingsvezels met 'isolatiemateriaal'. Dit isolatiemateriaal bestaat uit cellen die veel vettige stoffen bevatten en er daardoor wit uitzien. Er lopen verbindingsvezels door de hersenen naar het ruggenmerg om opdrachten naar de rest van het lichaam te zenden en om informatie te ontvangen. Een belangrijk deel van de informatie van buitenaf komt door de zintuigen via de hersenzenuwen de hersenen binnen.Tot de hersenzenuwen behoren onder andere de reukzenuw, de oogzenuw en de gehoorzenuw. Via het ruggenmerg komt de informatie binnen vanuit de rest van het lichaam.
Hoe werken de hersenen?
De hersenen bestaan uit een netwerk van verbindingen tussen miljarden hersencellen. Hersencellen (neuronen) hebben één lange uitloper (axon) en vele korte uitlopers (dendrieten). De plaats waar een uitloper van de ene zenuwcel de andere bijna raakt, wordt synaps genoemd. Iedere zenuwcel met haar uitlopers is bezaaid met synapsen.
Het overbrengen van informatie van de ene zenuw op de andere gebeurt door afgifte van chemische boodschappers (neurotransmitters) in de synaps. In het ene zenuwuiteinde bevinden zich kleine blaasjes, met daarin een kleine hoeveelheid neurotransmitters. Er zijn prikkelende en remmende neurotransmitters. Wanneer een zenuwimpuls door de zenuwen loopt en het uiteinde bereikt, springen die blaasjes open en komen de neurotransmitters via de wand van het zenuwuiteinde in de synaptische spleet terecht. Op het oppervlak van de andere zenuw bevinden zich de zogeheten receptoren (ontvangers).
Wanneer een zenuwcel veel prikkelende signalen en weinig remmende signalen ontvangt, komt er een moment dat zij gaat 'ontladen'. De elektrische spanning van het celoppervlak verandert dan van negatief naar positief. Deze verandering verspreidt zich snel over de zenuwcel en al haar uitlopers en herstelt zich ook weer snel. Aan de uiteinden van de uitlopers van de zenuwcel worden door de elektrische ontlading in de synapsspleten neurotransmitters uitgestoten. Voor iedere zenuwcel is dat één soort neurotransmitter (of prikkelend of remmend). Er zijn dus zenuwcellen die andere zenuwcellen stimuleren, maar ook zijn er zenuwcellen die andere cellen juist remmen om te gaan ontladen.
Het gaat dus om een ingewikkeld evenwicht tussen de prikkelende en remmende invloeden waaraan iedere zenuwcel blootstaat. Verstoring van dit evenwicht kan leiden tot een epileptische aanval.
Enkele belangrijke stimulerende neurotransmitters zijn:
noradrenaline
dopamine
Enkele belangrijke remmende neurotransmitters zijn:
serotonine
gamma-aminoboterzuur (gaba)