|
| |
De hersenen , ook het brein
of het encephalon (Grieks voor "in het
hoofd"), zijn 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. 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.
In de meeste hersenen is
een verschil zichtbaar tussen grijze stof
(1) en witte stof. Grijze stof bestaat uit
de cellichamen van de neuronen, witte stof
bestaat uit de vezels (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 (2). Dwarsdoorsneden van
de hersenen geven inzicht in de structuur
van de grijze en witte stof binnen een plat
vlak.
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.
De hersenen
zijn in te delen in
verschillende gebieden:
-
Rhombencephalon
(achterhersenen)
-
Myelencephalon
-
Metencephalon
-
Mesencephalon
(middenhersenen)
-
Prosencephalon
(voorhersenen)
-
Diencephalon
-
Telencephalon
Een
eenvoudiger en gangbaardere
indeling is:
-
Cerebrum (grote
hersenen)
-
Cerebellum (kleine
hersenen)
-
Hersenstam
Ondanks de variatie in
diersoorten die hersenen hebben zijn er op
cellulair, structureel en functioneel niveau
veel overeenkomsten. Op cellulair niveau: de
hersenen bestaan uit twee soorten cellen:
neuronen en gliacellen. Beide soorten cellen
komen voor als verschillende celtypen met
verschillende functies. Onderling verbonden
neuronen vormen neuronale netwerken. Deze
netwerken bestaan uit schakelende elementen
(neuronen) die met elkaar verbonden zijn
door biologische bedrading (zenuwvezels).
Normaliter zijn neuronen verbonden met
minimaal 1000 andere neuronen. Deze uiterst
gespecialiseerde netwerken vormen systemen
die de basis vormen van perceptie, actie en
hogere cognitieve functies.
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
locale 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.
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
(3) 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
(4).
1) De
grijze stof (Latijn:
substantia grisea) is het
deel van het centraal
zenuwstelsel dat de
cellichamen van de
zenuwcellen, de dendrieten
en de korte axonen bevat. De
witte stof is het deel wat
de lange, gemyeleniseerde
axonen bevat. De grijze stof
bevindt zich in de hersenen
vooral (maar niet
uitsluitend) aan de
buitenkant, waar het de
cortex cerebri, de schors
van de grote hersenen, en de
cortex cerebelli, de schors
van de kleine hersenen,
vormt. De grijze stof heeft
als functie het verwerken
van informatie, terwijl de
witte stof de communicatie
tussen de zenuwcellen
verzorgt.
2) De
witte stof
(Latijn:
substantia
alba) is het
deel van het
centraal
zenuwstelsel
dat de
axonen, de
gemyeliniseerde
uitlopers
van
zenuwcellen
bevat. Deze
axonen
verbinden de
verschillende
hersengebieden
met grijze
stof met
elkaar en
geleiden de
zenuwimpulsen
tussen
neuronen. De
witte stof
in de
hersenen en
in het
ruggenmerg
bevat geen
dendrieten.
Deze zijn
alleen in
grijze stof
aanwezig,
samen met
zenuwcellichamen
en kortere
axonen. De
witte kleur
is het
gevolg van
de
myelinescheden
van de
zenuwvezels.
In het
ruggenmerg
ligt de
witte stof
aan de
buitenkant
van de
grijze stof.
Hier wordt
zij
onderverdeeld
in een
voorstreng,
de funiculus
ventralis of
anterior,
een
zijstreng,
de funiculus
lateralis,
en een
achterstreng,
de funiculus
dorsalis of
posterior.
In de
hersenen
wordt de
witte stof
door grijze
stof
omgeven.
Hier
bevinden
zich twee
soorten
witte stof.
De eerste
soort witte
stof zijn de
verbindingen
tussen
hersenschorsgebieden
die naast
elkaar
liggen en
wordt
subcorticale
witte stof
genoemd. De
andere soort
witte stof
in de
hersenen
verbindt
delen van de
hersenen die
verder van
elkaar
liggen en
heet
periventriculaire
witte stof.
Dit komt
omdat deze
banen onder
andere
rondom de
hersenventrikels
liggen. Wel
bevinden
zich binnen
de witte
stof kleine
gebieden met
grijze stof,
de nuclei.
De witte
stof kan
gezien
worden als
de delen van
het
zenuwstelsel
die
verantwoordelijk
zijn voor
informatieoverdracht,
terwijl de
grijze stof
met name te
maken heeft
met
informatieverwerking.
Veranderingen
in witte
stof worden
in verband
gebracht met
de ziekte
van
Alzheimer en
andere
neurodegeneratieve
aandoeningen.
Ook als
gevolg van
ouderdom
treden
veranderingen
in de witte
stof op.
3) De bulbus
olfactorius
of reukkolf
is een
structuur
die voorkomt
in de
hersenen van
gewervelden
en betrokken
is bij reuk;
de perceptie
van geuren.
4) De
hypofyse,
oftewel
hersenaanhangsel,
is een klier
midden in
het hoofd,
onder de
hersenen,
die vele
hormonen
afscheidt.
De hypofyse
vervult een
belangrijke
rol bij de
regulering
van een
groot aantal
hormonen. De
klier is
ongeveer zo
groot als
een doperwt
(doorsnede
circa één
centimeter)
en is
gelegen in
een holte in
de
schedelbasis
(het
zogeheten
Turkse zadel
of Sella
Turcica in
het Latijn),
achter de
neusrug. De
achterkwab
van de
hypofyse
behoort tot
het
diencephalon.
Bij de
aanleg in de
embryonale
fase wordt
de voorkwab
van de
hypofyse
gevormd uit
een stukje
epitheel van
het monddak;
het
zogenaamde
zakje van
Rathke. De
hypofyse is
opgebouwd
uit drie
delen, de
voorkwab,
achterkwab
en de
middenkwab.
De
middenkwab
is bij
mensen bijna
niet
aanwezig.
Bij sommige
diersoorten
is deze
echter
relatief
groter. De
middenkwab
maakt α-MSH
(Melanocyten
Stimulerend
Hormoon) uit
de
neurotransmitter
corticotropine.
In dit
artikel
wordt vooral
aandacht
besteed aan
de voor- en
achterkwab.
In verband
met het
regulatiesysteem
dat gebruikt
wordt voor
hormonen,
negatieve
terugkoppeling,
is de
hypofyse via
een
poortadersysteem
verbonden
met de
hypothalamus.
Deze meet de
hoeveelheden
hormonen in
het bloed en
stuurt
(hormonale)
signalen
naar de
hypofyse
wanneer er
meer of
minder van
een hormoon
nodig is.
Via de
hypofysesteel
komt onder
andere
dopamine in
de hypofyse
terecht dat
de de
afgifte van
prolactine
remt.
|
|
|