Resume
Samenvatting Neurofysiologie
- Cours
- Neurofysiologie (E08C0A)
- Établissement
- Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Volledige samenvatting met afbeeldingen en voorbeelden uit 3e bachelor biomedische wetenschappen
[Montrer plus]
Aperçu du contenu
Neurofysiologie= studie vd werking van neuronen (zenuwstelsel)
- CZS: hersenen (grote en kleine), hersenstam en ruggenmerg
- PZS (= gemengd)
o Sensorisch: input naar CZS
o Motorisch: output van CZS
o Autonoom: werking organen, klieren, bloedvaten, spijsvertering, ademhaling
- Hersenen produceren gedrag
o Prikkels uit omgeving of intern: opgevangen door receptoren (zicht, smaak, reuk, gehoor, tast) –> sensatie
o Hersenen verwerken (deel van) deze informatie (intergratie) –> perceptie
o Motor output: interactie met omgeving
Inleiding
Algemene inleiding
Hoe werking van de hersenen bestuderen?
- Cel theorie: wat is de functie van een cel (cel = basiseenheid van levende organismen)
Nissl kleuring: celkernen en Nissl lichamen rond kern van neuronen –> geen kleuring
van ganse zenuwcel (eiwitten kleuren, axonen moeilijker)
Nissl lichaampje = ophoping van RER, zorgt voor synthetiseren en overbrengen van
eiwitten
Golgi-kleuring: cellichamen, dendrieten en axonen (zilvernitraat slaat neer op
hersencellen)
visualisatie synaps mbv electronen microscopie
a. Presynaps
b. Synaps
c. postsynaps
- Neuron doctrine: neuronen zijn de anatomische en fysiologische basiseenheid vh zenuwstelsel –> werking vd
ray,
hersenen is terug te brengen tot elektrische activiteit van neuronen
- Reductionisme: kan gedrag begrepe worden door uitgebreide kennis van 1/enkele neuronen
- Werking vd hersenen vloeit voort uit
1. Intrinsieke eig van neuronen (moleculair, elektrisch, morfologisch)
2. Schakelingen van neuronen met:
▪ Periferie: receptor-epithelen (huid, netvlies, …)
▪ Effectororganen (spieren, klieren, …)
▪ Andere neuronen –> belang van netwerken en connecties (‘bedrading’) tss hersengebieden
bij zoogdieren: bedrading is uniek per individu, niet gedicteerd door genoom
- Volledig connectoom (alle connecties van neuronen) in kaart gebracht van gezonde personen –> doel: diagnose van
hersenaandoeningen/stoornissen obv afwijkend hersennetwerk, mog gerichte therapie/medicatie
- Gliacellen: belangrijke rol in werking en ondersteuning hersenen (volledige rol onbekend)
o Glia = lijm: houdt neuronen bij elkaar waardoor ze kunnen communiceren
o Astrocyten: energiemetabolisme van neuronen + regulatie erking synapsen
Communicatie dmv Ca golven zichtbaar met voltage-gevoelige
kleurstoffen (optical imaging)
o Microglia (MF): imuunrespons
o Oligodendrocyten: geleiding actiepotentialen
o Ependymcellen: productie hersenvocht
Complexiteit hersenen
- Enorme structurele en functionele diversiteit (meer celtypes id hersenen dan in andere organen)
- Veel niveaus id organisatie vd hersenen
o Niet alle neuronen kunnen alle info verwerken –> opsplitsing in gebieden met elks eigen functies
o Alle gebieden wel verbonden met elkaar om info uit te wisselen
- Algemeen thema in biologie: gen –> structuur –> functie
1
, Verschillende niveaus organisatie zenuwstelsel
- CNS –> systemen –> mappen –> netwerken –> neuronen –> synapsen –> moleculen
- Studie van elk niveau is belangrijk: afwijking op elk niveau geeft storing vh hele systeem
- Hersenaandoeningen/stoornissen meestal te wijten aan veranderingen op meerdere niveaus (complex)
- Technieken: psychofysica (gedrag), functionele beeldvorming (systeem niveau), celafleidingen, moleculaire biologische
technieken
Indeling neurofysiologische onderzoekstechnieken
- Structuur (anatomie of connecties tussen gebieden (witte stof banen) vs functie (werking)
- Directe meting neuronale activiteit: actiepotentialen (spikes, adh hiervan weten wat neuronen doen), geïntegreerde
potentialen van groter gebied (local field potentials, massapotentialen) vs indirecte meting via metabole of vasculaire
koppeling
- Zeer lokale meting vs meting van gans de hersenen
- Invasieve vs niet-invasieve metingen
- Meting met hoge vs lage spatiale resolutie (nauwkeurigheid tot locatie)
- Meting hoge vs lage temporale resolutie (nauwkeurigheid tot tijd)
- Correlatie (verband) vs causatie (oorzakelijk verband)
- Mens vs proefdier
Magnetische Resonantie Beeldvorming (MRI)
- Onderscheid tss verschillende weefsels: grijze stof, witte stof, CSV, bloedvaten
- Diffusiemetingen (DTI, DSI): verbindingen tss gebieden (witte stof banen)
Witte stof banen (niet-invasief)
Bloedvaten Densiteit vd protonen - Rood: links-rechts
- Groen: voor-achter
- Blauw: diepte
Track-tracing technieken (invasief)
Wat geeft de info door?
Stof inspuiten
Transport via axonen Cellen labelen
Vanwaar wordt de info verkregen
Zwarte puntjes: gebieden die info
krijgen van gebied waar inspuiting
(spur) plaatsvond
2
,Diffusie meting mbv MRI: diffusion tensor imaging (DTI)
- Meten van verplaatsing van watermoleculen (diffusie) in verschillende richtingen in elke voxel
- Fractionele anisotropie (FA): index voor de hoeveelheid van diffusie asymmetrie in een voxel
- FA map toont alle FA waarden in een hersenscan: lichte gebieden zijn meer anisotroop dan donkere gebieden
Water beweegt makkelijker mee id richting vg axon en niet
loodrecht, anders botsen deze tegen de wand –> richting vh water is
wss de richting vd witte stof banen. Als de watermoleculen in alle
richtingen even gemakkelijk beweegt is er wss geen witte stof baan.
- Stroomlijnen berekenen vanuit een bep startgebied
- Laat toe om conclusies te trekken over richting vd informatieflow
- Laat niet toe om meerdere kruisende bundels per voxels van elkaar te onderscheiden (wel met DSI)
- Belangrijk: diffusie metingen geven slechts bij benadering een idee over de onderliggende connectiviteit: veel vals neg
(bestaande connecties niet mappen) en vals pos (niet bestaande connecties mappen)
Spatiale en temporale resolutie onderzoekstechnieken
- Indeling obv
o Tijd (abscissa): ondergrens = resolutie, bovengrens = experimenteertijd
o Ruimte (ordinaat): ondergrens = resolutie, bovengrens = overzicht
Assen zijn logaritmisch: grootteorde in sec en mm
o Invasiviteit
- Electrofysiologie: extra-cellulaire afleidingen van neuronen
o Dunne microelektrode meet het elektrisch veldje buiten de cel (single cell
recordings) –> actiepotentialen (spikes) vs local field potentials (LFP’s)
o Elektrode blijft buiten cel: geen beschadiging –> neuron kan vaak langdurig bestudeerd worden
o Kan ook in wakkere dieren of (uitzonderlijk) in mens: actieve taken
o Zeer goede temporele en spatiale resolutie
o Slechts 1 of enkele cellen tegelijkertijd te bestuderen met simpelere enkelvoudige elektrodes (maar ook
versies met vele recording sites, bv. Neuropixels)
o Sampling bias: vnl grotere, meer actieve neuronen
- Multi-unit electrodes: gelijktijdig registreren van single units (honderden neuronen tegelijkertijd meten)
- Electrofysiologie: intra-cellulaire afleidingen
o Glazen micropipette (scherp of patch-clamp): membraan langs buiten opzuigen (cel gaat na een tijd dood)
o In-vitro (geïsoleerde cellen, hersenplakjes) of in-vivo
o Toegang tot intracellulair milieu
o Informatie over output (actiepotentialen) en input (postsynaptische potentialen, PSPs)
o Informatie over teken van inputs (excitatorische of inhibitorische potentialen, EPSPs of IPSPs)
o Studie van geïsoleerde ionenkanalen: belangrijk voor begrijpen aandoeningen tgv defecte ion-kanalen
(neurologische, cardiovasculaire, immunologische, endocriene, respiratorische aandoeningen, enz.)
o Zeer goede temporele en spatiale resolutie
o Beschadiging cel, beperkt in tijd MEG
- Massapotentialen: electroencefalografie (EEG), magnetoencefalografie (MGC)
o Meting van kleine elektrische of magnetische veldjes thv de schedelhuid
o Niet invasief (toepasbaar bij mens en kind)
o EEG: relatief eenvoudig en goedkoop
o Zeer grote populaties van neuronen dienen samen actief te
zijn om meetbare potentiaal te genereren: geen informatie
wat individuele cellen doen
o Signaal voornamelijk van oppervlakkige corticale lagen EEG
o Povere ruimtelijke resolutie: zeer moeilijk om te weten waar generatoren liggen: source localization
probleem –> combineren met technieken met betere ruimtelijke resolutie (bv EEG/fMRI)
o Tgv schedel zijn de elektrische signalen thv de externe elektrodes zwak
o Betere signalen bij elektrodes die onder de schedel zijn geplaatst (ECOG, diepte-elektrodes)
3
, - Invasieve metingen bij mens: electro-corticogram (ECOG), celafleidingen
o Wegens ethische redenen, alleen mog in zeer beperkte gevallen (behandeling van epilepsie, motorische
aandoeningen zoals essentiële tremor, …)
o Diepte-elektroden: zowel stimulatie (input elektrische stroompjes) als celafleidingen (lokalisatie targets,
inzicht id pathofysiologische mechanismen, brain-machine interfaces) –> goede spatiale resolutie
o Oppervlakte-elektroden: grid boven (epidural) of onder (subduraal) de dura mater (elektroden niet
rechtstreeks id hersenen)
o Gedurende beperkte tijd kan data opgenomen worden bij patienten
o Belangrijk: geen normale hersenen, lokatie waarvan geregistreerd kan worden, wordt bepaald door
aandoening patient
Diepte-elektroden Opp-elektoden
Roland et al.,
- Brain-machine interfaces (BMI, BCI)
o Doel: signalen uitlezen uit hersenen of signalen vervoeren id hersenen
o Meestal in klinsche context op bep medisch probleem (bind, doof, verlamming) (deels) op te lossen
o Bv: bep vorm van verlamdheid waarbij probleem niet bij de hersenen ligt, maar bij weg naar spieren
(beschadigde motorische banen)
o Invasieve celafleidingen bij mensen met tetraplegie: aansturen van eigen/robotarm via signalen
o Deep brain stimulation (DBS) bij ziekte van Parkinson (elektroden remmen hersenactiviteit)
Functionele beeldvorlingstechnieken
- Sommige technieken laten toe om neuronale activiteit indirect te meten dankzij verband tss:
o Neuronale activiteit en metabolisme (glucose, O2): neuro-metabole koppeling
▪ Link tss activiteit neuronen (actiepotentialen, synaps) en energiemetabolisme (nood aan glucose,
O2 tgv verhoogd energieverbruik) –> toenemen neurale activiteit = toenemen GLU en O2
▪ Parameters in bloed meten: meting vd metabole veranderingen laat toe om veranderingen in
neurale activiteit te meten
o Neuronale activiteit en hemodynamische respons: neuro-vasculaire koppeling (verandering vd parameters
ih bloed meten)
- Positron Emission Tomography (PET)
o Inspuiten laag-radioactieve stoffen met kort halfleven (radio-isotopen C11, F18, N13,O15 = radiotracers)
gebonden aan bep moleculen, bv. glucose: Fluorodeoxyglucose (FDG)
o Emissie van positronen: combinatie met electronen in weefsel genereert fotonen (gamma stralen) die
gedetecteerd worden
o Overzicht vd ganse hersenen, maar slechte spatiale en temporale resolutie
o Invasief: radiotracers, beperkt aantal metingen mog
o Steeds vergelijken tss 2 condities (ziek vs gezond)
o Hoge kostprijs, on-site cyclotron nodig voor tracers met korte halfwaardetijd
4
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur AnetteVDB. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €8,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
78998 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans