brochure aanvragen gratis gemaild
Inleiding
de architectuur van het Neuron
geboorte
migratie
differentiatie
overlijden
hoop door onderzoek
Inleiding
tot voor kort dachten de meeste neurowetenschappers dat we met alle neuronen die we ooit zouden hebben. Als kinderen kunnen we een aantal nieuwe neuronen te produceren om te helpen bouwen van de paden – zogenaamde neurale circuits – die fungeren als informatie snelwegen tussen verschillende gebieden van de hersenen. Maar wetenschappers geloofden dat als er eenmaal een neuraal circuit was, het toevoegen van nieuwe neuronen de informatiestroom zou verstoren en het communicatiesysteem van de hersenen zou uitschakelen.In 1962 daagde de wetenschapper Joseph Altman dit geloof uit toen hij bewijs zag van neurogenese (de geboorte van neuronen) in een deel van het volwassen rattenhersengebied, de hippocampus genaamd. Later meldde hij dat pasgeboren neuronen migreerden van hun geboorteplaats in de hippocampus naar andere delen van de hersenen. In 1979 bevestigde een andere wetenschapper, Michael Kaplan, de bevindingen van Altman in de rattenhersenen en in 1983 vond hij neurale precursorcellen in de voorhersenen van een volwassen aap.
deze ontdekkingen over neurogenese in de volwassen hersenen waren verrassend voor andere onderzoekers die niet dachten dat ze waar konden zijn bij mensen. Maar in het begin van de jaren tachtig stelde een wetenschapper die probeerde te begrijpen hoe vogels leren zingen, voor dat neurowetenschappers opnieuw naar neurogenese in de volwassen hersenen kijken en beginnen te zien hoe het zinvol zou kunnen zijn. In een reeks experimenten toonden Fernando Nottebohm en zijn onderzoeksteam aan dat het aantal neuronen in de voorbenen van mannelijke kanaries dramatisch toenam tijdens het paarseizoen. In dezelfde tijd moesten de vogels nieuwe liederen leren om vrouwtjes aan te trekken.
waarom voegen deze vogelhersenen neuronen toe op zo ‘ n kritiek moment in het leren? Nottebohm geloofde dat het kwam omdat verse neuronen hielpen nieuwe liedpatronen op te slaan binnen de neurale circuits van de voorhersenen, het gebied van de hersenen dat complex gedrag controleert. Deze nieuwe neuronen maakten leren mogelijk. Als vogels nieuwe neuronen maakten om hen te helpen herinneren en leren, dacht Nottebohm dat de hersenen van zoogdieren dat ook zouden kunnen.Andere wetenschappers geloofden dat deze bevindingen niet van toepassing waren op zoogdieren, maar Elizabeth Gould vond later bewijs van pasgeboren neuronen in een bepaald gebied van de hersenen bij apen, en Fred Gage en Peter Eriksson toonden aan dat de volwassen menselijke hersenen nieuwe neuronen produceerden in een vergelijkbaar gebied.Voor sommige neurowetenschappers is neurogenese in de volwassen hersenen nog steeds een onbewezen theorie. Maar anderen denken dat het bewijs intrigerende mogelijkheden biedt over de rol van door volwassenen gegenereerde neuronen in leren en geheugen.
de architectuur van het Neuron
het centrale zenuwstelsel (met inbegrip van de hersenen en het ruggenmerg) bestaat uit twee basistypen cellen: neuronen (1) en glia (4) & (6). Glia overtreft neuronen in sommige delen van de hersenen, maar neuronen zijn de belangrijkste spelers in de hersenen.
neuronen zijn informatieboodschappers. Ze gebruiken elektrische impulsen en chemische signalen om informatie over te brengen tussen verschillende gebieden van de hersenen, en tussen de hersenen en de rest van het zenuwstelsel. Alles wat we denken en voelen en doen zou onmogelijk zijn zonder het werk van neuronen en hun ondersteunende cellen, de gliacellen genaamd astrocyten (4) en oligodendrocyten (6).
neuronen hebben drie basisdelen: een cellichaam en twee extensies die axon (5) en dendriet (3) worden genoemd. Binnen het cellichaam bevindt zich een kern (2), die de activiteiten van de cel controleert en het genetische materiaal van de cel bevat. Het axon lijkt op een lange staart en stuurt berichten vanuit de cel. Dendrieten zien eruit als de takken van een boom en ontvangen berichten voor de cel. Neuronen communiceren met elkaar door chemische stoffen, neurotransmitters genaamd, door een kleine ruimte te sturen, een synaps genaamd, tussen de axonen en dendrieten van aangrenzende neuronen.
er zijn drie klassen neuronen:
- sensorische neuronen dragen informatie van de zintuigen (zoals de ogen en oren) naar de hersenen.
- motorische neuronen controleren vrijwillige spieractiviteit zoals spreken en dragen boodschappen van zenuwcellen in de hersenen naar de spieren.
- alle andere neuronen worden interneuronen genoemd.
wetenschappers denken dat neuronen de meest diverse soort cel in het lichaam zijn. Binnen deze drie klassen van neuronen zijn honderden verschillende types, elk met specifieke boodschap-dragende capaciteiten.
hoe deze neuronen met elkaar communiceren door verbindingen te maken is wat ieder van ons uniek maakt in hoe we denken, voelen en handelen.
geboorte
de mate waarin nieuwe neuronen worden gegenereerd in de hersenen is een controversieel onderwerp onder neurowetenschappers. Hoewel de meerderheid van de neuronen al aanwezig zijn in onze hersenen tegen de tijd dat we geboren worden, is er bewijs dat neurogenese (het wetenschappelijke woord voor de geboorte van neuronen) is een levenslang proces.
neuronen worden geboren in gebieden van de hersenen die rijk zijn aan concentraties van neurale precursorcellen (ook wel neurale stamcellen genoemd). Deze cellen hebben het potentieel om de meeste, zo niet alle, van de verschillende soorten neuronen en glia in de hersenen te genereren.
neurowetenschappers hebben waargenomen hoe neurale precursorcellen zich in het laboratorium gedragen. Hoewel dit misschien niet precies is hoe deze cellen zich gedragen als ze zich in de hersenen bevinden, geeft het ons informatie over hoe ze zich zouden kunnen gedragen als ze zich in de omgeving van de hersenen bevinden.
de wetenschap van stamcellen is nog steeds zeer nieuw, en kan veranderen met extra ontdekkingen, maar onderzoekers hebben genoeg geleerd om te kunnen beschrijven hoe neurale stamcellen de andere cellen van de hersenen genereren. Ze noemen het stamcellijn en het is in principe vergelijkbaar met een stamboom.
neurale stamcellen nemen toe door in tweeën te delen en twee nieuwe stamcellen te produceren, of twee vroege stamcellen, of één van elk.
wanneer een stamcel zich verdeelt om een andere stamcel te produceren, wordt gezegd dat deze zichzelf vernieuwt. Deze nieuwe cel heeft het potentieel om meer stamcellen te maken.
wanneer een stamcel zich verdeelt om een vroege stamcellen te produceren, wordt gezegd dat deze differentiëren. Differentiatie betekent dat de nieuwe cel meer gespecialiseerd is in vorm en functie. Een vroege stamcel heeft niet het potentieel van een stamcel om vele verschillende types van cellen te maken. Het kan alleen cellen maken in zijn specifieke afkomst.
vroege voorlopercellen kunnen zichzelf vernieuwen of op twee manieren gaan. Eén type zal astrocyten veroorzaken. Het andere type zal uiteindelijk neuronen of oligodendrocyten produceren.
migratie
zodra een neuron is geboren, moet het naar de plaats in de hersenen reizen waar het zijn werk zal doen.
Hoe weet een neuron waar hij heen moet? Wat helpt het daar te komen?
wetenschappers hebben gezien dat neuronen ten minste twee verschillende methoden gebruiken om te reizen:
- sommige neuronen migreren door de lange celvezels te volgen die radiale glia worden genoemd. Deze vezels strekken zich uit van de binnenste lagen tot de buitenste lagen van de hersenen. Neuronen glijden langs de vezels tot ze hun bestemming bereiken.
- neuronen reizen ook door gebruik te maken van chemische signalen. Wetenschappers hebben speciale moleculen gevonden op het oppervlak van neuronen-adhesiemoleculen-die zich binden met soortgelijke moleculen op nabijgelegen gliacellen of zenuwaxonen. Deze chemische signalen leiden het neuron naar zijn uiteindelijke locatie.
niet alle neuronen zijn succesvol in hun reis. Wetenschappers denken dat slechts een derde hun bestemming bereikt. Sommige cellen sterven tijdens het proces van neuronale ontwikkeling.
sommige neuronen overleven de trip, maar eindigen waar ze niet zouden moeten zijn. De veranderingen in de genen die migratie controleren leiden tot gebieden van misplaatste of vreemd gevormde neuronen die wanorde zoals kinderepilepsie kunnen veroorzaken. Sommige onderzoekers vermoeden dat schizofrenie en de leerstoornis dyslexie deels het gevolg zijn van misleide neuronen.
differentiatie
zodra een neuron zijn bestemming bereikt, moet het zich vestigen om te werken. Deze laatste stap van differentiatie is het minst begrepen deel van neurogenese.
neuronen zijn verantwoordelijk voor het transport en de opname van neurotransmitters – chemische stoffen die informatie doorgeven tussen hersencellen.
afhankelijk van de locatie kan een neuron het werk van een sensorisch neuron, een motorisch neuron of een interneuron uitvoeren en specifieke neurotransmitters verzenden en ontvangen.
in de ontwikkelende hersenen is een neuron afhankelijk van moleculaire signalen van andere cellen, zoals astrocyten, om zijn vorm en locatie te bepalen, het soort zender dat het produceert en met welke andere neuronen het zal verbinden. Deze pasgeboren cellen vestigen neurale circuits-of informatiepaden die neuron met neuron verbinden-die in plaats zullen zijn gedurende de volwassenheid.
maar in de volwassen hersenen zijn neurale circuits al ontwikkeld en neuronen moeten een manier vinden om in te passen. Als een nieuw neuron zich vestigt, begint het te lijken op omringende cellen. Het ontwikkelt een axon en dendrieten en begint te communiceren met zijn buren.
sterfte
hoewel neuronen de langst levende cellen in het lichaam zijn, sterven grote aantallen van deze cellen tijdens migratie en differentiatie.
het leven van sommige neuronen kan abnormale wendingen nemen. Sommige ziekten van de hersenen zijn het resultaat van de onnatuurlijke dood van neuronen.
– bij de ziekte van Parkinson sterven neuronen die de neurotransmitter dopamine produceren af in de basale ganglia, een gebied in de hersenen dat de bewegingen van het lichaam controleert. Dit veroorzaakt moeilijkheden bij het initiëren van beweging.
– bij de ziekte van Huntington veroorzaakt een genetische mutatie overproductie van een neurotransmitter genaamd glutamaat, die neuronen in de basale ganglia doodt. Als gevolg daarvan draaien en kronkelen mensen oncontroleerbaar.
– bij de ziekte van Alzheimer bouwen ongewone eiwitten zich op in en rond neuronen in de neocortex en hippocampus, delen van de hersenen die het geheugen controleren. Wanneer deze neuronen sterven, verliezen mensen hun vermogen om zich te herinneren en hun vermogen om dagelijkse taken uit te voeren. Fysieke schade aan de hersenen en andere delen van het centrale zenuwstelsel kan ook doden of uitschakelen neuronen.
– slagen in de hersenen, of de schade veroorzaakt door een beroerte, kunnen neuronen rechtstreeks doden of langzaam verhongeren van de zuurstof en voedingsstoffen die ze nodig hebben om te overleven.
– ruggenmergletsel kan de communicatie tussen de hersenen en spieren verstoren wanneer neuronen hun verbinding verliezen met axonen die zich onder de plaats van de verwonding bevinden. Deze neuronen kunnen nog leven, maar ze verliezen hun vermogen om te communiceren.
hoop door onderzoek
wetenschappers hopen dat door meer inzicht te krijgen in het leven en de dood van neuronen zij nieuwe behandelingen en mogelijk zelfs behandelingen kunnen ontwikkelen voor hersenziekten en aandoeningen die het leven van miljoenen Amerikanen beïnvloeden.Het meest recente onderzoek suggereert dat neurale stamcellen veel, zo niet alle, van de verschillende soorten neuronen in de hersenen en het zenuwstelsel kunnen genereren. Het leren hoe te om deze stamcellen in het laboratorium in specifieke types van neuronen te manipuleren kon een verse levering van hersenencellen produceren om die te vervangen die gestorven of beschadigd zijn.
therapieën kunnen ook worden gecreëerd om gebruik te maken van groeifactoren en andere signaalmechanismen in de hersenen die precursorcellen vertellen nieuwe neuronen aan te maken. Dit zou het mogelijk maken om de hersenen van binnenuit te herstellen, te hervormen en te vernieuwen.
Voor informatie over andere neurologische aandoeningen of onderzoeksprogramma ‘ s gefinancierd door het National Institute of Neurological Disorders and Stroke, contact opnemen met het Instituut Hersenen Middelen en Informatie Netwerk (HERSENEN) bij:
HERSENEN
P. O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
Top
Opgesteld door:
Office of Communications and Public Liaison
National Institute of Neurological Disorders and Stroke
National Institutes of Health
Bethesda, MD 20892
NINDS gezondheidsgerelateerd materiaal wordt uitsluitend verstrekt voor informatieve doeleinden en betekent niet noodzakelijkerwijs goedkeuring door of een officiële positie van het National Institute of Neurological Disorders and Stroke of een ander federaal agentschap. Advies over de behandeling of verzorging van een individuele patiënt moet worden verkregen door overleg met een arts die de patiënt heeft onderzocht of bekend is met de medische geschiedenis van die patiënt.
alle NENDS-voorbereide informatie is openbaar en mag vrij worden gekopieerd. Krediet aan de NINDS of de NIH wordt gewaardeerd.