De bouw en werking van het zenuwstelsel

Ons zenuwstelsel is essentieel om normaal te kunnen functioneren. Problemen met ons zenuwstelsel zijn dan ook zaken waar we hopen nooit mee te maken te krijgen. Nu gaat deze special niet over aandoeningen van het zenuwstelsel, maar de werking en bouw ervan. Dat is natuurlijk ook interessant!

Algemeen

Onderwerpen die in deze special worden behandeld:

• De verschillende typen zenuwcellen
• Zenuwcellen en de voortgeleiding van impulsen
• Het autonome zenuwstelsel
• Reflexen
• Zintuigen en receptoren.

Natuurlijk besteed ik ook aandacht aan zaken die effect hebben op ons zenuwstelsel. Giffen kunnen bijvoorbeeld erg verwoestend zijn en alcohol heeft ook zo zijn effecten!

Een introductie

Zenuwcellen hebben uitlopers die axonen worden genoemd. Signalen worden via deze zenuwuitlopers doorgegeven in de vorm van impulsen. Dit zijn ionen-stromen, met een elektrisch gevolg. Impulsen in de axon ontstaan door verplaatsing van ionen door het membraan van de axons. De binnenkant van de axon bestaat uit cytoplasma. Buiten het celmembraan zit weefselvloeistof. In die vloeistoffen bevinden zich de ionen.

Met mini-elektroden kan een spanning of spanningsverandering binnen of buiten het membraan worden gemeten. In rust zitten er buiten het membraan (dus in het weefselvloeistof) relatief meer positieve ionen. In de axon zitten veel negatief geladen eiwitten, die niet naar buiten kunnen diffunderen. Het weefselvloeistof is daardoor positief geladen ten opzichte van de binnenkant van de axon. In rust is dat potentiaalverschil tussen binnen- en buitenkant 70 milliVolt (-70mV is via de ‘standaardmanier’). Eigenlijk is rustpotentiaal dus geen goede benaming!

Omdat er binnen veel meer milliMol [K+] is dan buiten, vindt hier (langzaam) passief-transport plaats. Hetzelfde geldt voor [Na+] de andere kant op. Die ongelijke verdeling van geladen deeltjes wordt wel constant gehouden door actief-transport (dit kost ATP!): Natrium-Kalium-pompen in het membraan pompen de ionen weer terug. Deze pomp is dus voortdurend aan het werk. Naast de pomp en passief-transport zijn er nog Natrium- en Kaliumpoorten, maar die zijn in rust nagenoeg gesloten en komen alleen bij een prikkel (actiepotentiaal) in werking.

De actiepotentiaal ontstaat door veranderingen in de doorlaatbaarheid van het membraan (de Na+/K+-poorten daarin vervormen en gaan open) voor verschillende ionen. Dit komt bijvoorbeeld door de elektrische prikkeling. Dit heeft tot gevolg dat tijdelijk de binnenkant positief wordt ten opzichte van de buitenkant.

Impuls overdracht

Aan het einde van een axon zit een synaps. Onder invloed van een impuls komen uit een presynaptische cel door exocytose deze stoffen vrij. Een synaps is de ruimte tussen het presynaptische membraan (dus van de axon) en het postsynaptische membraan van een dendriet (een dendriet is eigenlijk het omgekeerde van een axon, deze loopt naar het cellichaam toe in plaats van af). Een impuls wordt door neurotransmitters via deze spleet overgedragen naar de volgende zenuwcel.

Hoe hoger de impulsfrequentie, des te meer neurotransmitters er vrijkomen. Calcium-ionen hebben hier ook een rol in doordat zij de blaasjes als het ware naar het presynaptische membraan sturen (ze activeren hiermee de neurotransmitter om ‘aan de overkant’ een bericht door te geven). Als een neurotransmitter aan een receptor van het postsynaptische mebraan bindt gaan daar de eiwitpoorten die hier naast liggen open. Er stromen Natrium-ionen de cel in; het begin van een impuls in de dendriet.

Op het moment dat er een bepaalde drempelwaarde is bereikt kan er een actiepotentiaal ontstaan, maar hierna kan de zenuwcel even niet op een tweede prikkel reageren. Deze periode duurt ongeveer 10^-3 seconden en wordt de absoluut refractaire periode genoemd. Zolang de Kalium-poorten nog openstaan (tijdens de repolarisatie) verkeert de cel in de relatief refractiare periode. Een sterke prikkel kan alleen dan in deze zeer korte periode wederom een (nieuwe)actiepotentiaal veroorzaken.

Lees hier meer over in het artikel 'zenuwcellen en voortgeleiding van impulsen' en/of bekijk de andere artikelen. Veel succes!