14.3 dl2 klassikaal

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

13.4 Impulsoverdracht tussen neuronen

Deze les:

- D-toetsje 14.1 + 14.2

- Nabespreken 14.2 + 14.3

- Afronden 14.3 Impulsgeleiding: oefening

- 14.4 Impulsoverdracht met lessonup: Zelfstandig

Hersenfuncties

1848

ongeluk bouw Spoorwegen Canada

Gage

Wit en Grijs verklaren met bouw neuron

Bouw ruggenmerg

reflex?

perifeer/centraal?

autonome ZS?

Opdracht

Maak de D-toets 14.1 en 14.2 op classroom

Groepsopdracht: Kanaaltjes in actie

Jullie gaan uitbeelden wat er gebeurt in het celmembraan van een neuron wanneer er een impuls langskomt. Je beeld alle stappen uit en maakt daar een stopmotion filmpje van.  

1. Bedenk welke kleur (snoepjes/kraaltjes) welke ionen voorstellen. Leg/teken/schrijf op het vel een legenda. 

2. Leg de Natrium-Kaliumpomp in het membraan, let op de oriëntatie en energieverbruik (ATP). 

3. Leg de ionen zo op het vel neer dat er sprake is van een rustpotentiaal.

4. Maak per fase een foto (rustpotentiaal, depolarisatie, repolarisatie, hyperpolarisatie en rustpotentiaal), waarin je laat zien wat er gebeurt met ionenconcentraties, de natrium- en kaliumkanaaltjes en de natriumpomp. 

→ Geef daarbij in de grafiek links onderin aan waar jullie je bevinden in het actiepotentiaal.  

Nabespreken actiepotentiaal

Vul in

Absoluut refractaire periode

Vanaf depolarisatie is er een periode dat het neuron tijdelijk ongevoelig is voor nieuwe prikkels. 

Deze tijd heet de absoluut refractaire periode (ong. 1 msec)

Dit wordt veroorzaakt doordat Na⁺-poorten na sluiten (repolarisatie) tijdelijke volledig blokkeren. 

Relatief refractaire periode

Tijdens de hyperpolarisatie zijn de Na⁺-poorten weer actief, maar nog gesloten. 

Het rustpotentiaal is nog niet volledig bereikt, de ionverdeling wordt hersteld door de Na/K-pomp. 

Deze periode heet de relatief refractaire periode (ong. 2 msec). In deze periode kan alleen een extra sterke prikkel het neuron opnieuw prikkelen.

Leg uit dat een actiepotentiaal niet terug kan.

Lange afstanden

Lange uitlopers hebben een myelineschede.

Deze myelineschede versnelt de impuls geleiding.

Lange afstanden

Op de plek van de myeline kunnen er geen ionen in of uit de cel. Er bevinden zich geen Na⁺/K⁺-pompen of Na⁺ en K⁺ poorten.

Op de plek van de insnoering van Ranvier kan dit wél.

Hierdoor 'springt' de impuls van insnoering naar insnoering. Dit is nóg sneller.

Dit heet saltatoire impulsgeleiding (= sprongsgewijze).

Gevolgen van een sterkere prikkelsterkte?

Hoe kunnen neuronen doorgeven dat een prikkel sterker is?

Bijv. Grotere druk bij je hand of meer licht in het oog.

Prikkelsterkte

Sterkere

prikkel: hogere frequentie

van actiepotentialen.

De actiepotentiaal is altijd

even sterk!

Opdracht

- Huiswerk 14.3 nabespreken: vragen stellen!/ opnieuw maken?

-Bestuderen Nectar 14.4 + lessonup 14.4 als voorbereiding do

Inhoud hoofdstuk

13.1 Bouw centraal zenuwstelsel (onderdelen hersenen) 2 lessen

13.2 Cellen in het zenuwstelsel

13.3 Impulsgeleiding (hoe gaan signalen door een zenuwcel) 2 lessen

13.4 Impulsoverdracht tussen neuronen 

13.5 Autonoom zenuwstelsel (onbewuste deel van het zenuwstelsel)

Doel 14.4

Je leert hoe de overdracht van impulsen van het ene op het andere neuron plaatsvindt

Impulsoverdracht tussen neuronen

Gebeurt altijd één richting op.

Wat gebeurt er in de synaps? Tabel 88G

Impulsoverdracht tussen neuronen

Gebeurt met behulp van neurotransmitters.

Lijst met belangrijkste neurotransmitters staat in Tabel 88I.

Impulsoverdracht tussen neuronen

Exciterende neurotransmitters

Stimuleren het ontstaan van een impuls in het volgende neuron

bv Acetylcholine, glutamaat, adrenaline, dopamine

Inhiberende neurotransmitters

Remmen het ontstaan van een impuls in het volgende neuron

bv GABA, serotonine

Bekijk Tabel 88i, vooral de laatste kolom. Wat valt je op?

Effect van exciteren en inhiberen?

Dopamine en serotonine komen veel in de hersenen voor en beïnvloeden samen stemming, aandacht en leerprocessen: 

Een verstoord evenwicht tussen deze twee stoffen kan zorgen voor aandoeningen zoals:

- Parkinson (dopamine tekort)

- Schizofrenie (teveel dopamine). 

Invloed genotsmiddelen/ toxische stoffen

Alcohol:  

- Waarnemingsvermogen en reactievermogen wordt aanzienlijk minder.  

- Sensorische en motorische impulsgeleiding wordt geremd (inhiberend)  

- Impulsoverdracht in bepaalde synapsen in de hersenen vermindert. 

Morfine, heroïne (pijnstillers):

- Verhindert de impulsoverdracht in bepaalde synapsen.  

- Impulsen die in de hersenen pijngewaarwording veroorzaken kunnen niet ontstaan.

Nicotine:

- Stimuleert de impulsoverdracht in bepaalde synapsen (exciterend)

LSD/XTC/Cocaine:

- Beïnvloeden neurotransmitters dopamine- en serotonine afgifte en binding.

Exciterende neurotransmitter

Stap 1a: Impuls komt aan bij de synaps (presynaptisch membraan)

Exciterende neurotransmitter

Stap 1b: Ca2+ poorten gaan open, Ca2+ ionen stromen de cel in

Exciterende neurotransmitter

Stap 2: Neurotransmitterblaasjes worden gemobiliseerd (klaargezet)

Exciterende neurotransmitter

Stap 3: Blaasjes fuseren met presynaptisch membraan – neurotransmitter in synaptische spleet

Exciterende neurotransmitter

Stap 4: Neurotransmitter bindt aan receptoren op het post-synaptisch membraan

Exciterende neurotransmitter

Stap 5: Na+ poorten openen: depolarisatie, actiepotentiaal bij voldoende prikkeling

Exciterende neurotransmitter

Stap 6: Neurotransmitter wordt afgebroken door enzymen, poorten sluiten

Exciterende neurotransmitter-> EPSP

Exciterende postsynaptische potentiaal (EPSP):

de membraanpotentiaal van het postsynaptisch neuron wordt tijdelijk minder negatief

Inhiberende neurotransmitter

Stap 5: K+ poorten openen (K+ naar buiten!), dus hyperpolarisatie!

X

X

Inhiberende neurotransmitter-> IPSP

Inhiberende postsynaptische potentiaal (IPSP):

de membraanpotentiaal van het postsynaptisch neuron wordt tijdelijk  negatiever

Impulsoverdracht tussen neuronen

Elk neuron maakt maar één type neurotransmitter en kan dus ook alleen maar óf exciterend óf inhiberend zijn.

Of er een actiepotentiaal in het volgende neuron ontstaat, hangt af van de optelsom (summatie) = het effect van alle exciterende (EPSP) en inhiberende (IPSP) neurotransmitters op het postsynaptische potentiaal. 

EPSP + IPSP = summatie

Elk neuron heeft contact met meerdere andere neuronen.

EPSP + IPSP = summatie

De EPSP als gevolg van één stimulerende neurotransmitter is meestal te gering om een actiepotentiaal op te wekken.

EPSP + IPSP = summatie

De optelsom (summatie) van alle EPSP's en IPSP's op een bepaald moment bepalen of er in het postsynaptisch neuron een actiepotentiaal optreedt.

Verschillende typen schakelingen

 A) Convergentie – Informatie uit verschillende bronnen komt samen bij één neuron.

Verschillende typen schakelingen

 B) Divergentie – Informatie uit één bron wordt verspreid naar verschillende bestemmingen.

Verschillende typen schakelingen

 C) Parallelcircuit – Eén prikkel veroorzaakt een korte reeks actiepotentialen omdat de parallelwegen verschillend van lengte zijn.

Verschillende typen schakelingen

D) Positieve terugkoppeling – Impulsen kunnen circuleren zodat één prikkel een lange reeks actiepotentialen aan de outputkant kan veroorzaken. Het inhiberende neuron kan het proces zo nodig stoppen. Dergelijke circuits kunnen fungeren als ritmegenerator (bijv. voor rillen of krabben). 

Verschillende typen schakelingen

E) Negatieve terugkoppeling – Hierdoor wordt een limiet gesteld aan de vuur-frequentie van het output-neuron; van belang om overstimulatie van bijvoorbeeld spiervezels te voorkomen. 

Verschillende typen schakelingen

F) Reciproke inhibitie (wederkerige remming) – Een belangrijk mechanisme dat o.a. gebruikt wordt in het motorische systeem: aanspanning van een buigspier leidt automatisch tot ontspanning van een strekspier, en andersom. 

Het circuit is ook bruikbaar voor functies als contrastversterking en ruisonderdrukking. 

1

2

3

4

Exciterend, inhiberend of niets?

Inhiberende neurotransmitter

Exciterende neurotransmitter

1

2

3

4

Doel 14.4

Je hebt geleerd hoe de overdracht van impulsen van het ene op het andere neuron plaatsvindt

Begrippen 14.4

synaps, presynaptisch/ postsynaptisch membraan, synapsspleet, neurotransmitter, exciterende/ inhiberende postsynaptische potentiaal, summatie

Huiswerk

- Maak 14.4

- Voorbereiden voor volgende les: D-toetsje 14.3 + 14.4