Deze pagina is under construction

Neurons How They Work In The Human Brain
MP4 bestand – 12.9 MB 0 downloads

Drie pond zenuwweefsel onder de schedel kan waarnemen, denken en handelen met een finesse die door geen enkele computer kan worden geëvenaard. De hersenen bereiken deze prestatie van kennis, gedeeltelijk door de signalen die flitsen over de triljoenen verbindingen die miljarden hersencellen met elkaar verbinden, zorgvuldig te timen. Het zien van een bloempot zorgt ervoor dat groepen neuronen in een kort tijdsinterval vuren om een ​​deel van de hersenen te activeren dat dat specifieke object op dat ene moment registreert.

Hoe snel is je brein? 

Om die vraag te beantwoorden, moeten we naar slechts drie variabelen kijken 

  1. Hoeveel neuronen hebben we?
  2. Hoe snel vuren neuronen?
  3. Met hoeveel neuronen is elk neuron verbonden?

Het menselijk brein heeft ongeveer 100 miljard neuronen. Elke neuron vuurt (gemiddeld) ongeveer 200 keer per seconde. Elk neuron maakt verbinding met ongeveer 1.000 andere neuronen. Dus ... elke keer dat elk neuron een signaal afgeeft, krijgen 1000 andere neuronen die informatie.

Laten we vermenigvuldigen:

100 miljard neuronen x 200 ontstekingen per seconde x 1.000 verbindingen elk = 20.000.000.000.000.000 stukjes informatie die per seconde worden verzonden.

Denk daar eens over na: Elke seconde bewegen 20 miljoen miljard stukjes informatie door uw hersenen 

Neurotransmitter Synapse 3 D Animation
MP4 bestand – 7.1 MB 0 downloads

Een synaps is het punt waarop twee neuronen met elkaar kunnen communiceren.

Al die informatie vormt de basis voor al onze gedachten, handelingen, gevoelens, herinneringen en ons geheugen, die op verschillende plaatsen in de hersenschors worden opgeslagen. De communicatie binnen de neuronen is elektrisch, maar de communicatie tussen de neuronen is chemisch door neurotransmissie. Neurotransmitters zijn signaalstoffen die voor signaaloverdracht zorgen tussen neuronen. De zes belangrijkste neurotransmitters zijn:

  • Glutamaat, dat stimulerend werkt op andere zenuwcellen 
  • GABA, gamma-aminoboterzuur, vermindert activiteit van de zenuwen, is een lichaamseigen stof en wordt geproduceerd vanuit glutamaat.
  • Dopamine, zorgt voor communicatie in de hersenen en zorgt ervoor dat we ons tevreden en beloond voelen.
  • Serotonine, ook wel het gelukshormoon genoemd
  • Noradrenaline zorgt er, net adrenaline, voor dat je binnen enkele seconden op scherp staat.
  • Acetylcholine houdt je geheugen scherp

Je onthoudt dingen doordat er nieuwe verbindingen gemaakt worden tussen neuronen, dit gebeurt in de synaps, continu bij élke informatieprikkel.

Informatieprikkels uit de buitenwereld komen ons lichaam binnen via de zintuigen. Sensorische informatie waarmee onze hersenen via 'zien, horen, ruiken, proeven en dingen aanraken' voortdurend met de buitenwereld in contact staan. Ieder zintuig is uitgerust met zintuigcellen die alles wat ze waarnemen via de sensorische zenuwbanen doorsturen naar het centrale zenuwstelsel. Je zintuigen leggen al jouw herinneringen vast, waardoor ze ineens bij je opkomen als je een iets speciaals ruikt of proeft, als je een bepaald liedje hoort of een foto ziet. Al onze sensorische, maar ook motorische prikkels komen in de betreffende hersenschors terecht en worden daar voor een lange tijd opgeslagen.

Hoe werkt het geheugen?

Je kent het vast wel: je loopt de hal in om iets te pakken uit de kast. Je opent de kast......en ineens ben je vergeten wat je ook alweer zocht..(...???!!!???...)....of je vergeet nét het allerbelangrijkste waarvoor je naar de winkel ging.....

Vergeetachtig zijn we allemaal weleens. De één wat vaker dan de ander en naarmate je ouder wordt neemt de vergeetachtigheid toe. Maar hoe werkt het geheugen nou eigenlijk????

Informatie wordt, zoals hierboven beschreven, in de hersenen opgeslagen d.m.v. synapsen.

Alle informatie komt via de zenuwen binnen, in de vorm van een elektrische impuls: de neuronen 'vuren'. 

Firing Neurons Cell Dance
MP4 bestand – 30.1 MB 6 downloads

Het opslaan zelf werkt echter anders. Informatie wordt ook niet opgeslagen door een toename van neuronen, dit aantal neemt namelijk af naarmate iemand ouder wordt en tegelijkertijd dus ook meer herinneringen heeft, waardoor het terughalen letterlijk ingewikkelder wordt. Het doorgeven van elektrische signalen gebeurt dus op speciale verbindingspunten, waar de neuronen elkaar héél dicht naderen: de synaps. Dit is dus de plek waar neuronen contact met elkaar maken. Dat gebeurt via chemische stofjes die neurotransmitters worden genoemd. Tussen de twee neuronen is een kleine opening die de  synaptische spleet genoemd wordt

Een neurotransmitter zorgt voor de signaaloverdracht tussen de neuronen onderling. Vrijgemaakte neurotransmitters binden zich tijdelijk aan de receptoren van het ontvangende neuron. Via een chemisch proces wordt er dan een nieuw elektrisch signaal opgewekt. De receptoren geven dit signaal weer af en sturen het door. Daarna wordt de neurotransmitter weer losgekoppeld en afgebroken of gaat terug naar het neuron waar hij vandaan kwam.

Neurale Geleiding En Synaptische Transmissie
MP4 bestand – 21.7 MB 5 downloads

Het geheugen heeft de mogelijkheid om informatie te coderen, op te slaan en op te roepen.

Herinneringen geven ons het vermogen om te leren van en ons aan te passen aan eerdere ervaringen. Door codering kan een handeling of een waargenomen beeld, geluid of gevoel worden omgezet in een constructie die kan worden opgeslagen in de betreffende hersenschors, om later weer te kunnen worden opgeroepen vanuit dit langetermijngeheugen.

Het werkgeheugen slaat informatie op voor onmiddellijk gebruik of bewerking, en wordt daarbij geholpen door het inhaken op eerder gearchiveerde indrukken die al aanwezig zijn in het langetermijngeheugen.

  • Het werkgeheugen speelt een rol in actieve denkprocessen. Er worden verbanden gelegd tussen informatie die is opgeslagen in het kortetermijngeheugen. Wanneer de informatie in dit geheugengedeelte niet alleen wordt opgeslagen, maar ook wordt bewerkt, spreken we van het werkgeheugen. Ter illustratie: als je ergens de weg vraagt, kun je op dát moment goed herhalen hoe je moet rijden. Totdat je achter het stuur zit en het moet gaan toepassen en uitvoeren, op dát moment gebruik je jouw werkgeheugen. De termen kortetermijngeheugen en werkgeheugen worden nog al eens door elkaar gebruikt. Bij het aanleren van nieuwe vaardigheden en van schoolse disciplines, zijn zowel het kortetermijngeheugen als het werkgeheugen van belang. Er wordt aandacht geschonken bij het aanleren. Maar, de aandacht van de mens is beperkt en we kunnen soms vergeten dat we 'topic gericht zijn' en bovendien snel afgeleid.

1. Coderen van informatie (encoding)

Dit is de eerste stap in de verwerking en opslag van informatie. Er zijn verschillende vormen van codering:

  • Auditieve codering: het verwerken van geluiden, vooral de klank (neurononen in de auditieve cortex)
  • Visuele codering: het verwerken van visuele informatie (neuronen in de visuele cortex)
  • Semantische codering: het verwerken van betekenis van woorden (neuronen in het gebied van Brodmann, prefrontale cortex)
  • Sensorische codering: het verwerken van sensorische informatie (neuronen in de somatosensorische cortex, gebied dat  verantwoordelijk is voor het gevoel van tast van je lichaam. Dit gebied wordt actief wanneer je iets aanraakt 
  • Uitgebreide codering kun je zien als een geheugensteuntje dat te onthouden informatie relateert aan eerder bestaande herinneringen en kennis. Nieuwe informatie wordt actief gerelateerd aan kennis die al in het geheugen is opgeslagen.

Herinneringen zijn een combinatie van oude en nieuwe informatie, dus de aard van een bepaald geheugen hangt evenzeer af van de oude informatie die al in onze herinneringen zit als van de nieuwe informatie die via onze zintuigen binnenkomt. Met andere woorden, hoe we ons iets herinneren, hangt af van hoe we er op dat moment over denken. Veel onderzoeken hebben aangetoond dat langdurige retentie (het vasthouden van herinneringen) aanzienlijk wordt verbeterd door uitgebreide codering. 

2. Opslag van informatie (storage)

Voor de opslag van informatie is versterking van connecties tussen de neuronen van groot belang. De opslag gaat in drie fasen:

  • Sensorische opslag slaat de sensorische d.w.z. zintuiglijke informatie heel kort op in de temporale kwab. 
  • Korte termijn geheugen: informatie wordt voor 20-30 seconden opgeslagen in de hippocampus.
  • Lange termijn geheugen: ‘permanente’ opslag van informatie in de betreffende hersenschors.

Er zijn verschillende hersengebieden betrokken bij de overgaan van het kortetermijngeheugen naar het langetermijngeheugen: de gebieden in de Mediale-temporale kwab zijn:

  • hippocampus 
  • entorhinale cortex
  • perirhinale cortex
  • para-hippocampale cortex

 

Memory And The Hippocampus
MP4 bestand – 2.6 MB 4 downloads

Hippocampale geheugenindex

De veronderstelde rol van de hippocampus is om een ​​index te vormen, d.w.z. ‘n ordening van gebeurtenissen vastgelegd in bepaalde corticale regio's (hersenschorsgebieden) te vormen en vast te houden. De hippocampale index vertegenwoordigt dus die unieke corticale regio's die worden geactiveerd door specifieke gebeurtenissen.

Er wordt verondersteld dat het neuronale mechanisme dat ten grondslag ligt aan de geheugenindex, een langdurige versterking is. De reactivering van de opgeslagen hippocampale geheugenindex zal ook kunnen dienen om de bijbehorende unieke reeks neocorticale gebieden te reactiveren en dus zal resulteren in een herdenkingsfase.

De hippocampale reactivering van neocorticale gebieden kan eveneens betrokken zijn bij het tot stand brengen van een zogenoemd 'geheugenspoor'. Dit is een vastlegging in het geheugen dat er verantwoordelijk voor is dat wij dingen kunnen onthouden. Iedere keer als een herinnering wordt opgehaald, wordt het oude geheugenspoor door een neurobiologische reactie opnieuw opgeslagen. De vorming van het geheugenspoor is mogelijk omdat hersencellen niet statisch zijn, maar juist zeer dynamisch. Afhankelijk van voorafgaande ervaringen of tijdens hevige actie kunnen ze van vorm en dus functie veranderen. De dynamische eigenschappen worden wel samengevat met het begrip plasticiteit. Door dit inzicht weten we nu hoe en waar in de hersenen informatie in de netwerken wordt opgeslagen (geheugenspoor). Als we ouder worden, worden onze hersenen minder plastisch en kunnen ze moeilijk nieuwe geheugensporen maken.

Hoe werkt het opslagproces op cellulair niveau?

Synapsen zijn verbindingen tussen neuronen, ze zorgen voor het overbrengen van het actiepotentiaal zonder fysiek contact. Actiepotentiaal is een golf van elektrische ontlading over de membraan van een exciteerbare cel zoals een neuron of een spiercel (to excite = prikkelen). Hier is het een actief worden van neuronen door impulsgeleiding.

Door de knopen van Ranvier wordt de actiepotentiaal gedwongen van knoop naar knoop te springen, waardoor de impulsgeleiding veel sneller kan verlopen dan bij ongemyeliniseerde zenuwen.

Actiepotentiaal
MP4 bestand – 25.6 MB 0 downloads
Natrium Kalium Pomp
MP4 bestand – 11.7 MB 0 downloads

Verklaring bij te tekening hierboven.

De actiepotentialen worden d.m.v. neurotransmitters naar de volgende zenuwcel gebracht. Wanneer een actiepotentiaal het uiteinde van een axon (het presynaptisch membraan) nadert, openen calciumpoorten. Er stroomt nu Ca 2+ het presynaptisch membraan binnen (Ca 2+ zijn Calcium-ionen die signalen doorgeven binnen een cel), waardoor de blaasjes neurotransmitter versmelten met het presynaptisch membraan, deze stromen vervolgens de synapsspleet in en binden zich aan de receptoren aan het uiteinde van de aanliggende dendriet (postsynaptich membraan). De dendriet kan het actiepotentiaal vervolgens weer doorsturen door de zenuwcel tot het actiepotentiaal weer in een axon komt. Hierdoor begint het verhaal van openen van Calciumpoorten etc. weer opnieuw.

Synaptische plasticiteit 

Synaptische plasticiteit is misschien wel de pijler waarop de vervormbaarheid van de hersenen rust.

Bron: CogniFit research

Wanneer we bezig zijn met leren en nieuwe ervaringen opdoen, vervaardigen de hersenen een reeks van zenuwbanen. Deze zenuwbanen of circuits, zijn routes gemaakt van onderling verbonden neuronen. Deze routes worden aangemaakt in de hersenen door middel van dagelijks gebruik en de praktijk; net als een bergpad wordt gemaakt door het dagelijks gebruik van een herder en zijn kudde. De neuronen in een neuraal pad communiceren met elkaar door middel van verbindingen genaamd synapsen, en deze communicatie trajecten kunnen gedurende uw hele leven regenereren. Elke keer dat we nieuwe kennis (door middel van herhaalde praktijk) verkrijgen, wordt de synaptische communicatie tussen neuronen versterkt. Een betere verbinding tussen de neuronen betekent dat de elektrische signalen efficiënter reizen bij het maken van een nieuwe route. Bijvoorbeeld, wanneer u opnieuw een vogel herkent, ontstaan nieuwe verbindingen tussen specifieke neuronen. Neuronen in de visuele cortex bepalen de kleur, de auditieve cortex identificeert het lied en andere de naam van de vogel. Om te weten welke vogel het is, worden zijn eigenschappen, de kleur, het lied de en naam vele malen herhaald.

  • Het opnieuw betreden van het neurale circuit en het herstel van neuronale transmissie tussen de betrokken neuronen bij elke nieuwe poging, verhoogt de efficiëntie van synaptische transmissie. Communicatie tussen de relevante neuronen wordt vergemakkelijkt, cognitie wordt sneller gemaakt.
  • Een neuraal circuit is een populatie van neuronen die met elkaar zijn verbonden door synapsen om een ​​specifieke functie uit te voeren wanneer ze worden geactiveerd. Neurale circuits zijn met elkaar verbonden om grootschalige hersennetwerken te vormen

3. Ophalen van informatie (retrieval)

Informatie moet teruggehaald kunnen worden, anders heb je er niks aan. Bij het terughalen zijn dezelfde neuronencircuits betrokken als bij de codering van informatie, dus via de hippocampus.

Retrieval practice is een leerstrategie waarbij je datgene wat je hebt geleerd actief probeert terug te halen uit het langetermijngeheugen.

4. Vergeten van informatie

Maar.....we vergeten zo snel! Dit kan ontstaan door ‘fouten’ in het geheugen:

  • tijdens coderen 
  • tijdens opslag  (van Korte>>>> Langetermijngeheugen)
  • tijdens ophalen (van LTG naar KTG)
  • veroorzaakt door interferentie (nieuwe informatie)
  • verlies van synapsen (connecties) of verlies Langetermijngeheugen

Neurogenese in hippocampus

Waar synaptische plasticiteit wordt bereikt door betere communicatie op de synaptische plaats tussen bestaande neuronen, verwijst neurogenese naar het ontstaan en groei van nieuwe neuronen in de hersenen. Gedurende lange tijd werd het idee van voortdurende neuronale groei in het brein van volwassenen beschouwd als ketterij. Wetenschappers geloofden dat neuronen na verloop van tijd afstierven en niet meer zouden worden vervangen door nieuwe. Sinds 1944 is het bestaan van neurogenese wetenschappelijk bewezen en we weten dat het optreedt wanneer stamcellen, een speciaal type cellen in de Dentate Gyrus van de hippocampus en mogelijk in de prefrontale cortex, zich in twee cellen delen: een stamcel en een cel die een neuron wordt, volledig uitgerust met axon en dendrieten. Deze nieuwe neuronen migreren vervolgens naar afgelegen gebieden van de hersenen waar ze nodig zijn, en hebben de mogelijkheid om de hersenen hun voorraad van neuronen te laten aanvullen. Als gevolg van studie en training kunnen tussen zenuwcellen nieuwe verbindingen gemaakt worden en anderen verstevigd worden. Een volwassene kan dus nog steeds nieuwe dingen leren, hoewel dit met het ouder worden steeds moeilijker wordt.

De hippocampus is betrokken bij een aantal belangrijke hersenfuncties, maar heeft vooral 'n rol bij taken als geheugen, ruimtelijke oriëntatie en ruimtelijke navigatie. Om aan deze functies bij te dragen, heeft de hippocampus sensorische informatie nodig van de hersenschors, bijvoorbeeld over zien, horen, ruiken en voelen. De dentate gyrus verschaft die informatie en fungeert als de belangrijkste bron van input voor de hippocampus. De informatie die de dentate gyrus aan de hippocampus doorgeeft, komt eerst uit een ander gebied, de entorinale cortex, en wordt van de entorinale cortex naar de dentate gyrus gevoerd via een pad dat bekend staat als de perforant pathway. Wanneer de dentate gyrus deze informatie ontvangt, wordt de structuur echter niet beschouwd als louter een passieve transporteur van de gegevens. In plaats daarvan wordt gedacht dat het de plaats is waar die informatie voor het eerst wordt verwerkt, geanalyseerd en gecategoriseerd, zodat de hippocampus er beter gebruik van kan maken.

In de entorinale schors bevinden zich de zogenaamde gridcellen. Deze cellen die in een raster zijn gerangschikt, helpen om de relatieve positie van jezelf te bepalen op een tweedimensionale kaart. Ze werken als een hulp bij de persoonlijke navigatie. Elke pas die je zet, wordt in deze cellen bijgehouden door de activiteit ook een stukje verder in dezelfde richting in het raster te verplaatsen. Je zou de werking kunnen vergelijken met die van een interne passenteller.