Neuronen en synapsen

Zenuwcellen of neuronen

Het zenuwstelsel bestaat uit miljoenen met elkaar verbonden zenuwcellen of neuronen. De neuronen vangen signalen of prikkels op aan één kant van het zenuwstelsel en vervoeren ze naar een andere kant, waar ze aan andere neuronen worden doorgegeven of een handeling veroorzaken, zoals het samentrekken van spiervezels. Samen vormen de neuronen voor een netwerk van lange vezels.
Neuronen zijn zeer gevoelige cellen, die snel beschadigd of vernietigd kunnen worden door een verwonding, infectie, druk, chemische verstoring of zuurstoftekort. Zulke stoornissen hebben vaak ernstige gevolgen, omdat neuronen niet kunnen worden vervangen als ze vernietigd zijn.

De bouw van een neuron

Elk neuron bestaat uit een cellichaam met daarin een celkern (nucleus). De neuronen komen samen in een bundel en vormen zo een zenuw. Verschillende zenuwen voorzien een bepaald gebied of een orgaan van prikkels. In totaal komen er uit het centrale zenuwstelsel 43 paar zenuwen voort: 12 uit de hersenen en 31 uit beide zijden van het ruggenmerg.
De meeste neuronen hebben één lange uitloper, het axon of neuriet. Deze uitloper geleidt een specifieke elektrische impuls (actiepotentiaal), weg van het cellichaam. Axonen of neurieten kunnen al dan niet in een isolerende en beschermende myelineschede (mergschede) liggen.
De dendrieten zijn korte sterk vertakte uitlopers van het neuron. Ze ontvangen de chemische signalen van axonuiteinden, zetten ze om tot kleine elektrische impulsen en leiden ze tot in het cellichaam.
De cellichamen vormen de grijze massa (substantia grisea) van de hersenen en het ruggenmerg. De uitlopers vormen de witte stof (substantia alba) van de hersenen, het ruggenmerg en de zenuwen.

De synaptische signalenoverdracht

De prikkels of signalen wordt overgedragen van de ene cel naar de andere. De uiteinden van de axonen van de eerste cellen (presynaptische cellen) komen dicht bij de uiteinden van de dendrieten van de volgende cellen (postsynaptische cellen).
De minuscule tussenruimte tussen de uitlopers van de cellen noemen we de synaps of de synaptische spleet. De miljoenen neuronen zijn zo efficiënt georganiseerd dat een zenuwprikkel (zoals pijn) bij een reflex in een fractie van een seconde van de hand naar de hersenen en weer teruggezonden kan worden.

Twee soorten synapsen

Er bestaan twee soorten synapsen, die zowel in structuur als in werking van elkaar verschillen:

• Bij een elektrische synaps gaat het signaal rechtstreeks over van de ene naar de andere cel. De elektrische stroom wordt door ionen doorgegeven via specifieke kanalen tussen de neuronen (gap conjuncties).
  Elektrische synapsen staan in voor een snellere communicatie en kunnen de activiteit van een groep neuronen synchroniseren, bijvoorbeeld om de contracties in het hart te coördineren. Ze laten signalen toe in twee richtingen.
• Bij een chemische synaps bevatten de eindknopjes van de axonen van de presynaptische cellen synapsblaasjes met een neurotransmitter, zoals acetylcholine of noradrenaline. Het postsynaptische deel kan een dendriet van een ander neuron zijn, een endocriene cel of een spiercel.

Als het signaal het axonuiteinde van het presynaptische neuron bereikt heeft, wordt de neurotransmitter in de synaptische spleet vrijgegeven. Dit gebeurt met behulp van calciumionen. De neurotransmitter bindt dan op een receptor, gelegen op de postsynaptische cel.
Een chemische signaaloverdracht kan slechts in één richting plaatsvinden, namelijk van een presynaptisch neuron naar een postsynaptisch neuron, een spier of een klier.

De structurele soorten neuronen

De structuur en het type van het neuron wordt bepaald door de richting van de impulsen. De drie belangrijkste soorten neuronen zijn:

• De unipolaire (eenpolige) neuronen hebben slechts één uitloper.
• De bipolaire (tweepolige) neuronen hebben een axon en een dendriet zodat de zenuwprikkel slechts in één richting kan worden ontvangen en doorgegeven, ’t is te zeggen van de ene pool naar de andere.
• De multipolaire (veelpolige) neuronen hebben veel korte dendrieten om de prikkels op te vangen en een lang axon om de prikkel weg te sturen.

De functionele soorten neuronen

• De sensorische of sensibele neuronen brengen de informatie over van de periferie naar de hersenen.
• De motorische neuronen geven een opdracht van de hersenen door aan de periferie zoals een spier of een klier.
• De intercalaire neuronen treden op als tussenpersonen en zijn aanwezig in de grote hersenen, de kleine hersenen en het ruggenmerg.

De delen van een neuron

• Het cellichaam
  Het cellichaam van iedere neuron bevat een kern (nucleus) en cytoplasma, met daarin de gewone energiestructuren van een cel, zenuwvezeltjes, zwarte, rode of goudbruine pigmenten. Bij bipolaire neuronen ligt het cellichaam in het midden, bij multipolaire neuronen bevindt het cellichaam zich aan het uiteinde en bij unipolaire neuronen in een zijtak van de zenuwcel.
    
• De dendrieten
  Dendrieten zijn de korte uitlopers van het neuron die de zenuwprikkels via synaptische verbindingen met andere neuronen opvangen en ze naar het cellichaam van het neuron overbrengen. Vanuit het cellichaam gaat de neuriet of het axon de zenuwprikkel naar het andere uiteinde van de zenuwcel voeren.
  De dendrieten van motorische neuronen zijn kort, die van sensorische neuronen kunnen heel lang zijn. Sommige sensorische neuronen lopen van de voetzool tot het ruggenmerg.
    
• Het axon of de neuriet
  De neuriet (axon) is de cilindervormige lange uitloper van een zenuwcel (neuron) die de zenuwimpulsen geleidt van het cellichaam naar de contactplaats tussen twee neuronen (synaps).
  Het axon van motorische neuronen kan soms meer dan een meter lang zijn, terwijl dat van sensorische neuronen meestal heel kort is. Elk axon loopt uit in één of meerdere takjes met een verdikking aan het einde, waar zich een synapsblaasje vormt op de plaats waar de dendriet contact maakt met het volgende neuron.

• De myelineschede
  De myelineschede is een kokerachtig weefsel van eiwit en vet dat het axon van onder andere de motorische neuronen van het perifere zenuwstelsel bedekt. De zenuwbundels in de hersenen en het ruggenmerg zijn wit omwille van deze myelinelaag. De grijze stof die je daar ook kunt zien, wordt gevormd door de zenuwcellichamen die erin liggen.
  De myelineschede is opgebouwd uit Schwann-cellen die rondom het axon gerangschikt zijn zonder elkaar te raken. Ze worden van elkaar gescheiden door de knopen of insnoeringen van Ranvier.
  Dankzij de myeline kunnen de zenuwprikkels zich voortplanten met een snelheid van 150 m/sec. Zonder de myeline is de snelheid nauwelijks 1 m/sec.
  De myelineschede wordt op haar beurt omgeven door een beschermend membraan: het neurilemma of de schede van Schwann.
    
• De cellen van Schwann
  De cellen van Schwann liggen in de schede van Schwann (het neurilemma), de beschermende laag rond de myelineschede. De cellen van Schwann liggen in de segmenten van de neuriet die zich bevinden tussen de insnoeringen of knopen van Ranvier. Bij de neuronen in de hersenen en het ruggenmerg ontbreekt die schede van Schann rond de myelineschede.
    
• De insnoeringen of knopen van Ranvier
  De insnoeringen van Ranvier zijn kleine uitsparingen die voorkomen over de gehele lengte van de myelineschede rond de neurieten. Door deze versmallingen krijgen kalium- en natriumionen gemakkelijker toegang tot de neuriet dan in de andere delen ervan. Ter hoogte van de knopen van Ranvier kunnen zenuwprikkels vanuit de neurieten doorgegeven worden, terwijl ze door de dikkere delen van de myelineschede tegengehouden worden.
    
• De steuncellen
  o De astrocyten vormen de verbinding tussen de bloedvaten en de neuronen die ze van zuurstof en voedingsstoffen voorzien.
  o De oligodendrocyten bekleden de holten van de hersenen en het ruggenmerg.
  o De kleine cellen van de microglia voeren de afvalstoffen van de neuronen af.
    
• Het eindplaatje van een motorische zenuwcel
  Het eindplaatje van een motorische zenuwcel (motorische eindplaat) is de grote, knuppelvormige eindformatie op het axon van een motorische zenuw. Deze structuur wekt de synaptische impulsen op en brengt ze over. De prikkels vanuit het eindplaatje worden door de motorische zenuw langs het ruggenmerg naar de hersenen overgebracht, waar ze worden verwerkt en omgezet in spiersamentrekkingen.
    
• Het lichaampje van Meissner
  De (tast)lichaampjes van Meissner zijn eivormige receptoren (ontvangers) die bestaan uit een massa onderling verweven vezels. Ze bevinden zich tussen de lederhuid (dermis) en de opperhuid ( epidermis) en informeren de hersenen over de exacte plaats waar de huid aangeraakt wordt. De (tast)lichaampjes van Meissner concentreren zich in de vingertoppen en handpalmen, de lippen en de tong, de tepels, de penis en de clitoris.
    
• Zintuigcellen of receptoren
  Receptoren zijn de uiterst kleine eindorganen van de zenuwcellen van de zintuigen die reageren op specifieke prikkels en via het ruggenmerg een signaal doorgeven aan de hersenen om de aanwezigheid van prikkels kenbaar te maken. Hoewel er veel verschillende soorten receptoren bestaan, onderscheiden vijf belangrijke receptoren naargelang de soort prikkel:

  o De mechanoreceptoren zijn gevoelig voor tast- en evenwichtsprikkels. Ze komen vooral voor in de huid onder de vorm van vrije zenuwuiteinden, lichaampjes van Meissner en lichaampjes met zenuwuiteinden die gevoelig zijn voor druk (corpuscula lamellosa). In het binnenoor spelen deze mechanoreceptoren een belangrijke rol in het evenwichtsgevoel.
  o De nociceptische receptoren zijn gevoelig voor weefselschade en geven pijnsignalen af. Ze hebben een beschermende functie en bevinden zich in de huid en in inwendige organen.
  o De thermoreceptoren liggen net onder de huid en zijn gevoelig voor temperatuursveranderingen.
  o De fotoreceptoren worden geprikkeld door licht. De staafjes en kegeltjes in het oog zijn hier een goed voorbeeld van.
  o De chemoreceptoren reageren op reuk- en smaaksensaties en onderscheiden veranderingen in de chemische samenstelling van stoffen.