Biologie samenvatting H17 + H18

Trichromaat à alle kleuren zien

Dichromaatà geen verschil tussen rood en groen zien

Monochromaatàtwee typen pigmenten missen

Bij een langdurige prikkeling worden de kegeltjes minder gevoelig, waardoor je spookbeelden kan zien. De mate waarin je kleurverschillen kunt zien, hangt af van het aantal verschillende typen kegeltjes dat je hebt. De meeste mensen hebben drie typen kegeltjes. Door langdurige belichting daalt de gevoeligheid van kegeltjes.

Stereogrammen: tekeningen die opgebouwd zijn uit bijna gelijke elementen.

Gezichtsbedrog: ontstaat door de manier waarop receptieve velden en hersenen informatie verwerken, zo kunnen gewaarwordingen ontstaan die niet kloppen.

Door zintuigcellen in het netvlies kan het dat iemand meer kleuren zien dan iemand anders.

17.4 Balanceren

Je evenwichtsorganen registreren elke beweging van je hoofd. Zij sturen berichten naar je oogspieren, waarna je ogen in tegengestelde richting draaien. Met behulp van deze regelkring kun je blijven fixeren. Je ogen dwalen constant af. Je aandacht bepaalt voor een groot gedeelte welke details je ie van je omgeving ziet.

Labyrint: in je binnenoor bestaat onder andere uit drie halfcirkelvormige kanalen, gevuld met een vloeistof(endolymfe). Elk kanaal heeft een verdikt gedeelte. Op de bodem van deze verdikking bevinden zich zintuigcellen met lange zintuigharen. Die haren steken in een geleiachtige massa (cupula) die als een klapdeur in de endolymfe ligt.

Bij elke draaiing van je hoofd bewegen de wanden van de kanalen met je hoofd mee en dus ook de zintuigcellen. De endolymfe in die kanalen blijft door haar traagheid even stilstaan. Daardoor beweegt de cupula. De zintuigharen buigen. Dat is de prikkel waardoor de zintuigcellen informatie doorgeven naar de hersenen.

Bij rechtlijnige bewegingen naar boven of beneden, van voor naar achter, of van links naar rechts gebruik je de maculae in het vestibulum van het labyrint.

Geluidsgolven neem je waar met je gehoorzintuigen. De adequate prikkel bestaat uit trillingen van bepaalde frequenties. Geluidsgolven veroorzaken trillingen in de vloeistof in het slakkenhuis van je gehoorzintuig. Dit zit samen met je evenwichtszintuig in je binnenoor. Door de trilling ontstaan er bewegingen in zintuigharen verbonden met zintuigcellen. Bij een prikkeling boven de drempelwaarde geven de zintuigcellen daarop informatie door aan de hersenen. Mensen verschillen in zowel het bereik van de adequate prikkel als in de hoogte van de prikkeldrempel. Oudere mensen horen de hoge tonen vaak niet meer en hebben bovendien meer volume nodig.

17.5 Geregeld bewegen

Spierspoeltjesà tussen de spiervezels gelegen zintuigjes, leveren informatie over de rektoestand van je spieren, zijn in rust actief (dan gaat er een constante hoeveelheid informatie naar de hersenen). 

Wanneer het middengedeelte van een spierspoeltje oprekt, neemt de activiteit in een spierspoeltje toe; bij verkorting af. De adequate prikkel voor een spierspoeltje is een verandering in de lengte van het middengedeelte. Wanneer een spier uitrekt gaat er door de informatie uit de spierspoeltjes een regelkring werken die de spier weer korter maakt. Wil je in een bepaalde houding blijven zitten of staan, dan werken de spierspoeltjes dus als een fixatiezintuig.

Wil je de spier laten samentrekken dan stuurt je centrale zenuwstelsel eerst een bericht naar je spierspoeltjes. De uiteinden van de spierspoeltjes trekken samen. Hun middengedeelte rekt daardoor enigszins uit. De activiteit van de spierspoeltjes stijgt, wat leidt tot de samentrekking van de spier.

Als je in je biceps eerst de spierspoeltjes samen trekt, kun je bereiken dat je biceps als geheel samentrekken. In je triceps gebeurt intussen het omgekeerde. De regelkring voor het verkorten van de triceps wordt geremd. Hierdoor kun je je biceps verkorten, zonder dat je triceps je arm in de oude positie terugtrekt.

Peeslichaampjes: zintuigjes die ook op rek reageren, reageren bij een kleine uitrekking van een pees.

Een pees rekt uit wanneer een spier er aan trekt. Via een regelkring verkort de bijbehorende spier. Wanneer de rek te groot wordt, gaat er een dringend bericht naar de hersenen. Daardoor verslapt de bijbehorende spier.

Kleine goed doorbloede orgaantjes in de aortaboog en de beide halsslagaders nemen de veranderingen in O2-concentratie, CO2-concentratie en pH waar. In de hersenstam beïnvloeden deze receptoren het ademhalingscentrum en van daaruit de ademhalingsspieren. Zintuigjes in een dun membraan in de wand van de aortaboog meten de veranderingen in bloeddruk. Een sterke rek van de wand leidt tot een boodschap naar onder andere het hartregulatiecentrum in de hersenstam. Regelkringen met negatieve feedback gaan een verdere stijging van de bloeddruk zoveel mogelijk tegen.

18.1 Startmotor

 Op je ton g bevinden zich duizenden smaakknopjes. Elke smaakknop telt zo’n 50 smaakzintuigcellen, die als receptor werken voor een van de vijf basissmaken: zout, zuur, zoet, bitter en umani.

Een natrium-kaliumpomp pompen ionen van je zintuigcel naar de vloeistof erom heen. Hierdoor zitten er extra Na+-ionen aan de buitenkant en extra K+-ionen aan de binnenkant. Dat leidt tot diffusiegradiënten: van Na+-ionen van buiten naar binnen en K+-ionen van binnen naar buiten. De cel pompt ook Ca2+-ionen naar buiten. De grote hoeveelheid positieve ionen buiten de cel is de drijfkracht voor Cl- -ionen: deze gaan uit de cel. Het resultaat van al deze ion bewegingen is een ongelijke ladingsverschil. De binnenzijde van het celmembraan van een zintuigcel is in rust negatief geladen ten opzichte van de positieve buitenzijde. Dit spanningsverschil heet rustpotentiaal. Het celmembraan is gepolariseerd.

De meeste Na+-poorten zitten dicht, maar een paar laten Na+-ionen door. Door de toestroom van Na+ionen in de cel, verkleint het potentiaalverschil. Vanaf een bepaalde waarde (de drempelwaarde) gaan plotseling veel natriumpoorten open en komen meer Na+-ionen binnen. Deze kleine stroom verandert lokaal het membraanpotentiaal. Een stukje van de binnenzijde van het membraan is nu positief geladen ten op zichtte van de buitenzijde. Je noemt dat depolarisatie van het membraan. Als reactie daarop gaan in het membraan calciumpoorten open. De smaakzintuigcel loost nu een transmitterstof, die een zenuwcel activeert. Een fractie van een seconde na het openen zijn alle natrirumpoorten in het membraan gesloten. De cel kan nu resetten door zijn kaliumpoorten te openen. K+-ionen stromen naar buiten en herstellen het oorspronkelijke potentiaalverschil. Dat heet repolarisatie. Wanneer de drempelwaarde niet bereikt wordt komt de reactie niet opgang.

Zenuwcellen vertonen grote overeenkomsten met zintuigcellen. Ook zij hebben natrium-kaliumpompen die zorgen voor een ongelijke verdeling van grote hoeveelheden ionen. Depolarisatie en repolarisatie samen noem je actiepotentiaal. Doordat de repolaristatie door de K+stroom iets te lang aanhoudt, treedt heel even hyperpolaristatie op.

Actiepotentialen hebben altijd dezelfde sterkte. Wanneer je een zouter dropje eet proef je toch verschil, dit komt doordat je meer smaakzintuigcellen prikkelt en elke smaakzintuigcel meer transmitterstof afgeeft. In de betrokken zenuwcellen ontstaan dan per seconde meer actiepotentialen. Dat aanal is echter begrensd. Wanneer de natriumpoorten dichtgaan, kan de zenuwce niet op een nieuwe prikkel reageren. Deze periode duurt ongeveer 2x10-3 seconde en heet de absoluut refractaire periode.

18.2 De eerste versnelling

De prikkel komt bij de hersenen door een opeenhoping van gebeurtenissen:

1. Als gevolg van een prikkel stromen Na+-ionen plaatselijk de cel in. Op die plaats wordt het celmembraan gedepolariseerd(plaats 1). Een actiepotentiaal ontstaat.
2. In de directe omgeving van de prikkelplaats heerst nog een rustpotentiaal(plaats 2). Er is echter een spanningsverschil met plaats 1 ontstaan.
3. Het spanningsverschil is de elektrische prikkel voor het celmembraan op plaats 2. Ook daar gaan natriumpoorten open.
4. Wanneer de drempelwaarde op plaats 2 wordt gepasseerd, ontstaan ook in de naaste omgeving de prikkelplaats een actiepotentiaal. Dit herhaalt zich.

Een zich langs het celmembraan bewegende golf actiepotentialen, noem je een impuls. De snelheid die een impuls op die manier haalt, is een paar meter per seconde.

Zenuwcellen hebben vaak een lange uitloper, soms wel van anderhalve meter. Daaromheen bevindt zich een isolerende laag, de myelineschede. Deze laag bestaat uit cellen van Schwann, elk een aantal keren om de uitloper gewikkeld. Het celmembraan van Schwanncellen bevat myeline, een vetachtige stof, die uitstekend isoleert. Om de 1 a 2 mm zit er een kleine ruimte tussen de Schwanncellen: de insnoering van Ranvier. Op zo’n punt bevinden extra veel natrium-kaliumpoorten in het celmembraan. Daar ontstaan de depolarisaties. Is het membraan in een insnoering gedepolariseerd, dan ontstaat een spanningsverschil met de ernaast gelegen insnoering. Dit spanningsverschil werkt als prikkel op de poorten. De depolarisatie springt daardoor over de cel van Schwann heen naar de volgende insnoering. In cellen met en myelineschede gaat de geleiding sprongsgewijs. De wave gaat door, maar slaat steeds een stukje over. Dit verhoogt de snelheid van impulsgeleiding aanzienlijk. In zeer korte tijd bereiken impulsen vanuit je hersenen je spieren.

Zintuigcellen staan in contact met uitlopers van zenuwcellen, de dendrieten. Door de transmitterstof verandert de rustpotentiaal in deze dendrieten. Als gevolg daarvan kan in de zenuwcel een actiepotentiaal kan in de zenuwcel een actiepotentiaal ontstaan. Het axon voert vervolgens de impulsen af. Via deze uitloper maakt de zenuwcel contact met de dendrieten van de volgende zenuwcel. Meestal is het axon op die plaats wat verdikt. Je noemt die plaats een synaps. Er is geen rechtstreeks contact tussen de neuronen. Een nauwe spleet tussen beide celllen vormt een barrière voor de impulsen. Arriveert een impuls bij de synaps, dan gaan calciumpoorten in het presynaptisch membraan open. Ca2+ stroomt de zenuwcel in. Dit stimuleert de blaasjes met neurotransmitter in het axon om te versmelten met het celmembraan. Door deze exocytose stroomt neurotransmitter de synapsspleet in. De neurotransmitter bindt aan receptoren in het postsynaptisch membraan. Die receptoren veranderen van vorm, waardoor natriumpoorten in het membraan open gaan. Gaan voldoende poorten open, dan gaat ook hier een impuls lopen. De hoeveelheid neurotransmitter en de tijd die deze stof in de synapsspleet zit, bepalen hoeveel impulsen in de postsynaptische cel gaan lopen. Enzymen breken de neurotransmitter in de synapsspleet meestal snel af.

18.3 Schakelen

Het zou niet goed zijn als alle reacties te gelijk op gang worden gezet, daarom zijn er exciterende (stimulerende) en inhiberende (remmende) synapsen. Iedere zenuwcel maakt een type neurotransmitter. In je hersenen en ruggenmerg zijn zenuwcellen geschakeld met vele andere zenuwcellen. Door in verschillende situaties de impulsen juist wel of juist niet door te geven, kan je zenuwstelsel verhinderen dat bijvoorbeeld de biceps en de triceps in je bovenarm zich tegelijkertijd samentrekken.

De vele contacten tussen de zenuwcellen vormen een complex netwerk. Zo kunnen zich op dendrieten van bepaalde neuronen in je hersenen duizenden synapsen bevinden. Sommige daarvan werken exciterend, andere inhiberend. Of er in de postsynaptisch zenuwcel een actiepotentiaal ontstaat, is een ingewikkelde optelsom. Niet alleen het aantal exciterende en inhiberende synapsen zijn belangrijk. Ook de plaats waar de synaps zich bevindt op de postsynaptische zenuwcel speelt een rol. Een synaps dichtbij het cellichaam van de zenuwcel heeft meestal meer invloed dan een synaps op het uiteinde van een dendriet.

Wanneer je een reflex hebt vormen je spieren en zenuwcellen een reflexboog. Impulsen gaan vanaf je zintuigen naar het ruggenmerg en vandaar, doorgeschakeld, weer terug naar verschillende spieren. Zenuwcellen die impulsen vanaf je zintuigen vervoeren, heten sensorische zenuwcellen. Motorische zenuwcellen prikkelen je spieren. Daartussen liggen de schakelcellen. De schakelcellen van de reflexboog bevinden zich in het ruggenmerg en de hersenstam. Bij een reflex zijn vele honderden zenuwcelen betrokken, waarvan de uitlopers in bundels bij elkaar liggen. Zo’n bundel zenuwceluitlopers omgeven door bindweefsel is een zenuw. Bevat een zenuw uitsluitend uitlopers van motorische of sensorische zenuwcellen, dan heet die zenuw motorisch, respectievelijk sensorisch. Een gemengde zenuw bevat uitlopers van beide typen.

Sommige reflexen blijven niet onopgemerkt. Wanneer impulsen uit je ruggenmerg je hersenen bereiken, start de bewustwording. Terwijl je kijkt wat er aan de hand is schieten allerlei gedachten door je hoofd. Impulsen activeren je spieren om te kijken wat er aan de hand is. Je centrale zenuwstelsel is actief. Het CZS omvat de miljarden cellichamen van zenuwcellen en hun uitlopers van ruggenmerg en hersenen. De zenuwen, de aan- en afvoerende delen van je CZS, behoren tot het perifere zenuwstelsel. Bewustwording treedt niet altijd op.

Zintuigcellen: zijn receptoren omdat ze prikkels opvangen

Zenuwcellen: zijn conductoren omdat ze impulsen geleiden (informatie doorgeven)

Spier/kliercellen: zijn effectoren omdat ze een bepaalde actie uitvoeren

18.4 Cruise control

Het deel van je zenuwstelsel dat je orgaanfunctie regelt, is het autonoom zenuwstelsel (onbewuste). Die regeling gebeurt buiten je bewuste controle om. Via aparte zenuwen prikkelen hersenstam en ruggenmerg je organen voortdurend tot meer of minder activiteit. Het orthosympathisch (actie) deel van je autonoom zenuwstelsel coördineert je orgaanactiviteiten tijdens actie. Het parasympatisch(rust) deel doet dat tijdens rust. De werking van je organen is daardoor steeds op elkaar afgestemd.

Het animaal zenuwstelsel verwerkt de informatie uit je zintuigen en stuurt je skeletspieren aan. Bij een bewuste actie, bijvoorbeeld je pen oppakken moet ook heel veel gebeuren: Voordat j e bukt is er echter heel wat gebeurd: vanuit je ogen en oren komt via de zenuwen een stroom impulsen in je hersenen aan. Een aantal zenuwcellen verwerkt die informatie tot iets zinvols: Mijn pen is gevallen. Je bedenkt dat je die pen terug wil en stuurt impulsen naar een groep zenuwcellen in je voorhersenen, de basale kernen. Deze activeren op hun beurt zenuwcellen in de hersenstam en in het ruggenmerg. De boodschap loopt via vele schakelingen door naar de zenuwen die romp- en armspieren besturen.

Je moet de pen nog pakken. Hiervoor moet je precies weten waar de pen ligt. Je buigt voorover en strekt je arm. Tegelijkertijd meten talloze zintuigjes de spanning in pezen en spieren. Er is voortdurend terugkoppeling naar de hersenen. Delen daarvan, met name de kleine hersenen, sturen je spieren hel precies bij. Zonder de kleine hersenen was de opdracht pak pen bijna onmogelijk: je zou je pen niet vinden of van je stoel vallen.

Als je bij elke beweging zo veel hersenactiviteit zou moeten leveren, dan voerde je per dag niet veel uit. Alleen al het bijsturen van je spieren tijdens het zitten zou een enorme belasting voor je hersenen opleveren. Veel van je gewonen activiteiten doe je dan ook via motorprogramma’s. Zenuwcellen uit je kliene hersenen en ruggenmerg sturen bepaalde spieren aan zonder dat je je daar bewust van bent. Je hoeft alleen het motorprogramma wandelen in te schakelen en je loopt. De volgorde en kracht waarmee tientallen spieren samentrekken en ontspannen, de buiging en stand van de gewrichten, het uitrekken van pezen: het staat allemaal geprogrammeerd.

Hartkloppingen, knikkende knieën, een droge mond: het zijn normale verschijnselen bij plankenkoorts. Spanningen hebben invloed op je lichaam: buikkrampen en de menstruatiecyclus kan ongeregeld raken. Bij al die reacties zijn onder andere je hypothalamus en je hersenstam betrokken. De hypothalamus staat in verbinding met je hypofyse en beïnvloedt je hormoonstelsel. In je hersenstam bevinden zich groepen neuronen die je hartslag, ademhaling en bloeddruk regelen.

Bij de productie en afgifte van melk door een moederpoes zijn verschillende zintuigen, zenuwen en hormonen bij betrokken. Het zuigen van de poesjes stimuleert de aanmaak van de melk en het toeschieten naar de tepels. Dit is een gevolg van een gecombineerde actie van zenuw- en hormoonstelsel. En heet neuro-endocriene reflex. Hij verloopt via hypothalamus en hypofyse. De neuronen van de hypothalamus communiceren niet direct met andere cellen. Zij lozen hun neurotransmitters in bloedvaten, die het bloed van de hypothalamus naar de hypofyse vervoeren. Daardoor kan de hypothalamus de hormoonproducerende cellen van de hypofyse snel beïnvloeden. Je noemt deze neurotransmitters hormone releasing factors. Als reactie loost de hypofyse dan en bepaald hormoon. De hypothalamus maakt ook hormonen, die de hypofyse eerst opslaat.

18.5 Sturen

De hersenstam werkt dag en nacht. Dit hersendeel regelt het hartritme en activeert de ademhalingsspieren. Je grote hersenen hebben andere functies. In de grote hersenen bevinden zich geheugen, bewustzijn en wil. Het begin van de dagis wat moeilijk voor je grote hersenen. De wil om op te staan ontbreekt. Ten langen leste verzenden zij impulsen naar de beenspieren. Maar de coördinatie is slecht: je eerste stappen wankel je. De kleine hersenen coördineren je bewegingen nog niet goed. Ook nog niet helemaal wakker.

Je grote hersenen bestaan uit twee sterk geplooide helften. Miljarden zenuwcellen maken een zeer groot aantal verbindingen met elkaar. Dit gebeurt vooral in de hersenschors, de buitenkant van de grote hersenen. Elk deel van de hersenschors heeft zijn eigen functie. Zo bereiken impulsen uit de huid van je rechterarm een sensorisch centrum in je schors. Neuronen verwerken hier de informatie en je voelt dat het water koud is. Opmerkelijk is dat linkerhersenhelft informatie krijgt over de rechterkant van je lichaam en andersom.

Andere centra in de hersenschors activeren de spieren van je hand of activeren je beenspieren. Dit zijn motorische centra. Ook hierbij gaat de linkerhelft van je hersenen over de rechterkant van je lichaam. Sommige bewegingen zijn aangeboren relexmatig, bijvoorbeeld ademhalinsbewegingen. Centra in je hersenstam regelen hun werking. Toch kun je ze via de motorische schors bewust beïnvloeden. Dat doe je bijvoorbeeld als je onder water gaat zwemmen: je houdt je adem in. Andere bewegingen zijn lastiger te beïnvloeden, zoals je hartslag.

Operaties kunnen biologen helpen bij de werking van de hersenen te begrijpen. Bij epilepsie patiënten hadden ze de verbinding tussen de linker en rechter hersenhelft doorgesneden. Hierdoor kregen ze minder aanvallen, maar konden patiënten de informatie uit de visuele schors van de rechter hersenhelft niet meer benoemen. Ze zeiden dat ze niets zagen, terwijl uit proeven het tegendeel bleek. Ook na een hersenbloeding, beroerte, TIA of na ongelukken krijgen artsen informatie over de hersenwerking. Een bloedpropje op een bepaalde plaats in de hersenen kan namelijk leiden tot bijzondere uitvalverschijnselen.

Veel onderzoek naar hersen gebeurt tegenwoordig met behulp van diverse apparaten:

• CT-scan à terwijl de patiënt door de machine schuift, maken specialisten röntgenopnames van de hersenen. Een computer maakt van al die opnames een 3D-beeld. Artsen gebruiken deze techniek om bijvoorbeeld een gesprongen bloedvat op te sporen.
• MRI-scan à Sterke magneten maken onderscheid tussen zachte, waterrijke delen en harde delven van je lichaam. Met behulp van deze scan kunnen artsen door de schedel kijken. Bepaalde structuren, zoals tumoren, zijn zo te zien. Met behulp van MRI is ook de hoeveelheid zuurstof te meten die bepaald gedeelte van de hersenen verbruikt. Daarmee kunnen artsen actieve neuronen opsporen. Die lichten op, wanneer de proefpersoon een bepaalde taak uitvoert.
• PET-scan à Wetenschappers spuiten een kleine hoeveelheid radioactief water of glucose in het bloed van een proefpersoon of patiënt. De radioactie stof concentreert zich vervolgens op de actieve plaatsen van de hersenen. Daarvan zijn beelden te maken.

Elk deel van de hersen heeft zijn eigen taak, bijv. spraakcentrum.

Elk deel van de hersen heeft zijn eigen taak, bijv. spraakcentrum.