Zenuwcel
Een zenuwcel of neuron is een bepaald type lichaamscel, behorend tot de belangrijkste elementen van het zenuwstelsel.
Een mens heeft naar schatting 100 miljard zenuwcellen. Verreweg het grootste deel daarvan bevindt zich in het centraal zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg samen). Zenuwcellen zijn de informatie- en signaalverwerkers van het lichaam. Een belangrijk kenmerk van zenuwcellen is dat ze prikkelbaar zijn. Ze kunnen signalen ontvangen en doorgeven. In de hersenen bevinden zich circuits van zenuwcellen die een groot aantal lichaamsfuncties regelen en ook verantwoordelijk zijn voor ons denkvermogen.
Inhoud |
[bewerk] Anatomie
Een zenuwcel heeft een cellichaam of soma, en een aantal lange dunne uitlopers. Globaal genomen zijn er twee soorten uitlopers: axonen en dendrieten. Axonen geleiden van de zenuwcel af, dendrieten er (meestal) naartoe. Het axon is vaak erg lang (tot ca. een meter), veel dikker (ca 25 micrometer) dan dendrieten en onvertakt, behalve aan het uiteinde; de dendrieten zijn dun en sterk vertakt. Een purkinjecel in de hersenschors kan door middel van dendrieten met duizenden andere cellen verbonden zijn.
De grenzen van een zenuwcel worden bepaald door het externe celmembraan, ook wel plasmalemma genoemd. De binnenkant van een zenuwcel bestaat uit cytoplasma, dat weer bestaat uit het cytosol, het waterige gedeelte van het cytoplasma waarin weinig proteïnen voorkomen, en organellen met een eigen membraan, zoals;
- ruw endoplasmatisch reticulum
- glad endoplasmatisch reticulum
- het golgi-apparaat
- lysosomen
- een verscheidenheid aan transportblaasjes
- mitochondria
- peroxisomen.
In principe komen alle organellen die in het cellichaam voorkomen ook voor in de dendrieten. Echter, de concentraties van sommige organellen zoals het ruw endoplasmatisch reticulum, het golgi-apparaat en lysosomen, nemen af naarmate de afstand van het cellichaam toeneemt. Op de plek waar het axon uit het cellichaam groeit is er een duidelijke functionele grens. Ze bevatten vooral synaptische blaasjes en andere onderdelen die belangrijk zijn bij synaptische transmissie. Mitochondria en glad ER komen in alle neuronale compartimenten voor.
[bewerk] Fysiologie
Langs een zenuwvezel worden signalen doorgegeven door verandering van de elektrische potentiaal over de celmembraan, de zogenoemde actiepotentiaal. Hoewel dit wel een elektrisch fenomeen is, gaat het hier niet om simpele geleiding van elektriciteit: er treedt een verandering op in de celmembraan waardoor het potentiaalverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel verandert en deze verandering breidt zich langs de uitlopers van een zenuwcel uit, enigszins vergelijkbaar met het zich verplaatsen van het vlamfront in een stuk lont. De snelheid van een signaal dat door een zenuw wordt geleid is dan ook vele malen kleiner dan die van een elektrisch signaal in een koperen draad. Bij snelle vezels gaat dat met grotere snelheid (maximaal tussen de 70 en 120 meter per seconde) dan bij langzame vezels. De snelste zenuwen zijn de motorische zenuwen die naar de grote skeletspieren gaat. De snelheid waarmee het signaal zich voortplant is afhankelijk van de dikte van zowel de myelineschede als van de diameter van de zenuw. Bij de 'langzaamste' zenuwvezels ligt de voortplantingssnelheid tussen de 1 en 2 m/s.
[bewerk] Morfologie
Op basis van hun vorm zijn zenuwcellen in te delen als volgt:
- Unipolair; Deze zenuwcellen hebben maar één uitloper; de axon. Vertakkingen hiervan dienen als ontvangende structuren, maar er zijn geen aparte dendrieten. Deze zenuwcellen komen voornamelijk voor in ongewervelden.
- Bipolair; Bipolaire zenuwcellen hebben twee uitlopers; een axon en een dendriet. De dendriet ontvangt informatie uit het perifeer zenuwstelsel, het axon stuurt deze informatie door naar het centraal zenuwstelsel.
- Multipolair; De meeste zenuwcellen in het zenuwstelsel van gewervelden zijn multipolair. Ze hebben één axon en meerdere dendritische vertakkingen, die uitlopen vanuit verschillende plekken op het cellichaam.
[bewerk] Depolarisatieproces van de celmembraan
De wand van de meeste dierlijke cellen is een op zich elektrisch isolerend medium, bestaande uit een dubbele laag fosfolipiden waarin zich een groot aantal eiwitten bevinden. Ionen (geladen deeltjes in de oplossing) kunnen zich normaliter niet spontaan van de ene naar de andere kant verplaatsen: ze worden of actief door de cel naar de andere kant gepompt, of maken gebruik van zeer selectieve 'kanaaltjes' die de cel kan open- en dichtzetten. Tussen de binnenkant en de buitenkant van de membraan van een neuron bestaat een zeker potentiaalverschil van enige tientallen millivolt dat door de cel actief in stand wordt gehouden door ionen in en uit de cel te verplaatsen. Het binnenste van de cel is ongeveer 70 millivolt negatief ten opzichte van de buitenkant. Wordt de zenuwcel nu geprikkeld, dan treedt er na een korte latente periode van ca 1 ms waarin er niets lijkt te gebeuren een toenemende depolarisatie van de celmembraan op, die zelfs door het neutrale punt heen gaat en na ca 1 ms een positieve potentiaal van ca 35 millivolt bereikt. Hierna valt de spanning weer terug naar -70 millivolt en zelfs heel iets meer dan dat gedurende ca 50 ms, waarna de uitgangstoestand weer is bereikt.
Gedurende korte tijd na dit 'afvuurproces' is een zenuwcel niet opnieuw te prikkelen: de absolute refractaire periode. Een depolarisatiegebeurtenis (actiepotentiaal) is een alles-of-niets verschijnsel: of de prikkel is niet sterk genoeg om deze te ontketenen, of hij komt volledig tot ontwikkeling.
[bewerk] Mechanisme
Aan weerszijden van het membraan bestaat er een verschil tussen de concentraties van de belangrijke ionen van natrium en kalium: binnen in de cel bevindt zich veel meer kalium, erbuiten veel meer natrium. Na prikkeling ontstaat er plotseling een veel grotere doorlaatbaarheid voor positief geladen natriumionen, die de cel in beginnen te stromen. Hierdoor wordt de rustpotentiaal omgekeerd. Deze verhoogde natrium-doorlaatbaarheid is echter van korte duur. Iets later op gang komt een verhoogde doorlaatbaarheid voor kaliumionen, die de cel gaan verlaten en zo de verandering in potentiaal tegenwerken. Deze fase duurt iets langer. Zo ontstaat de actiepotentiaal.
Na enige ms is de doorlaatbaarheid van de celmembraan weer als vanouds, en worden de binnengestroomde natriumionen en de uitgestroomde kaliumionen langzaam door de cel teruggepompt naar de plaats waar ze thuishoren. Deze veranderingen in doorlaatbaarheid treden op naar aanleiding van een prikkel; deze kan van verschillende aard zijn, elektrisch, mechanisch of chemisch. Is de prikkeldrempel eenmaal overschreden dan gaat de depolarisatie dus door. Een naastliggend stukje membraan wordt dan door de depolarisatie op zijn beurt weer gedepolariseerd en zo plant de prikkel zich langs de celmembraan en langs een axon of dendriet voort.
[bewerk] Synapsen
Hoewel het bovenstaande verklaart hoe een depolarisatiefront zich langs een zenuwcel verplaatst, is nog niet ter sprake gekomen hoe het proces begint. Een zenuwcel kan b.v. tot vuren worden gebracht door een chemisch signaal op een contactplaats waar een axon van een andere zenuwcel hem raakt. Op zulke plaatsen bevinden zich speciale structuurtjes, de synapsen.
Het uiteinde van een axon verbreedt zich wat en ligt dicht tegen de celmembraan van de doelcel aan. In de tussenliggende synapsspleet worden bij aankomst van een actiepotentiaal chemische boodschapperstoffen vrijgemaakt, die neurotransmitters worden genoemd. De neurotransmitters diffunderen naar de celmembraan aan de overkant, waar ze op receptors gaan zitten, die dan de depolarisatie van de doelcel initiëren. De neurotransmitters worden dan weer afgebroken door enzymen of door de verzendende cel teruggevangen en weer opnieuw gebruikt. Er bestaan veel geneesmiddelen die de effecten van deze neurotransmitters beïnvloeden, nabootsen of juist blokkeren. Een belangrijk gevolg van deze structuur is dat prikkeloverdracht tussen zenuwcellen bij een synaps maar een kant op kan plaatsvinden.
Er bestaat nog een ander belangrijk type synaps: die tussen de motorische zenuwcel en een spiercel, die daardoor op bevel van de zenuwcel gaat samentrekken. Deze soort synaps heet de motorische eindplaat.
[bewerk] Onderzoek naar zenuwcellen
Met name door onderzoek aan proefdieren is er veel bekend over zenuwcellen. In de jaren '60 van de twintigste eeuw is er veel onderzoek gedaan door middel van lesie-onderzoek. Hierbij wordt er een snee in een zenuwcel gemaakt en werd onderzocht wat het effect hiervan is. Vaak leidde dit tot neurale degeneratie, de afbraak van dit zenuwcel. In de jaren '70 kwam een nieuwe techniek op: retrograde tracing en anterograde tracing. Door middel van deze technieken kan een zenuwcel aangekleurd worden, zodat de ligging hiervan onderzocht kan worden. Een nog verfijndere techniek is die van de virus tracing. Hierbij kunnen de verbindingen en zenuwbanen gevolgd worden. Het probleem hierbij is dat een zenuwcel zeer veel verbindingen kan hebben.
[bewerk] Zie ook
| {{{afb_links}}} | Zenuwstelsel | {{{afb_rechts}}} |  |
|---|---|---|---|
|
Hersenen - Grote hersenen (Telencephalon) - Kleine hersenen (Cerebellum) - Hersenstam - Ruggenmerg - Zenuw - Zenuwcel (Neuron) |
