Psychologie

Het zenuwstelsel: Connecting Sensation and Movement

Als we het menselijke genotype beschouwen, beginnen we met een overzicht van het zenuwstelsel (zie figuur 2.7), de structuren die informatie over externe en interne prikkels doorgeven en het gedrag coördineren.

Figuur 2.7 Overzicht van het menselijk zenuwstelsel

Het centrale zenuwstelsel , bestaande uit de hersenen en het ruggenmerg, organiseert en interpreteert de informatie die wordt ontvangen van het perifere zenuwstelsel en initieert het reageren. De somatische afdeling van het perifere zenuwstelsel reageert op zintuiglijke informatie die van buiten het lichaam komt en stimuleert de huid, de gewrichten en de skeletspieren. Dit type gedrag wordt vaak als vrijwillig beschouwd. Het autonome zenuwstelsel regelt de activiteit van de gladde spieren en klieren in het lichaam die betrokken zijn bij de bloedsomloop, de ademhaling en de spijsvertering (zie figuur 2.8). Dit type activiteit wordt vaak als onvrijwillig beschouwd. De sympathische divisie leidt tot opwinding onder stressvolle of gevaarlijke omstandigheden, waarbij het lichaam wordt voorbereid op “vechten of vluchten”. De parasympathische divisie kalmeert het lichaam wanneer de stress of het gevaar is opgeheven.

Figuur 2.8 Het autonome zenuwstelsel

De fysieke verbindingen maken: Het neuron

Zelfs zeer eenvoudige dieren hebben een manier nodig om omgevingsinput te verbinden met gedragsoutput. Gespecialiseerde zenuwcellen, neuronen genaamd, zijn nodig om te reageren op externe en interne prikkels (zintuiglijke neuronen) en informatie door te geven aan delen van het lichaam die in staat zijn te reageren (motorische neuronen). Een derde celtype, interneuron genaamd, verbindt zenuwcellen met elkaar. Zenuwstelsels bestaan uit deze soorten gespecialiseerde neuronen en variëren in grootte van een paar honderd zenuwcellen in wormen tot ongeveer 100 miljard zenuwcellen in de mens. Neuronen zijn in staat om informatie elektrisch en chemisch over te brengen. Figuur 2.9 toont de belangrijkste onderdelen van een neuron. Dendrieten zijn kleine vertakkingen die verbinding kunnen maken met neuronen in de buurt. Een enkel axon kan bij de mens tot ongeveer een meter lang zijn en verbinding maken met de dendrieten van verder weg gelegen neuronen. Een neuron kan bijvoorbeeld het ruggenmerg met een voet verbinden.

Figuur 2.9 Het neuron

Zenuwcellen “vuren” (d.w.z. hun elektrische actiepotentiaal tot stand brengen) volgens een alles-of-niets-principe. Dat wil zeggen, of de cel wordt volledig geactiveerd of helemaal niet. Het verhogen van de intensiteit van de stimulatie verhoogt niet de waarschijnlijkheid dat een zenuw reageert. Integendeel, het verhoogt de snelheid van vuren van de zenuw (d.w.z. de frequentie in de tijd). Als een lamp bijvoorbeeld feller wordt, vergroot dat niet de kans dat een receptorcel in uw oog gaat vuren. Het verhoogt eerder de frequentie waarmee de receptorcel vuurt. Zenuwen kunnen wel duizend keer per seconde vuren.

Het leggen van chemische verbindingen: Neurotransmitters

De chemische uitwisseling tussen neuronen vindt plaats bij synapsen, de kleine ruimtes die de dendrieten en axonuiteinden van elkaar scheiden (zie figuur 2.10).

Figuur 2.10 De synaps

De eerste zenuwcel geeft chemische neurotransmitters af die zich kunnen binden met receptoren in het tweede neuron. De uitwisseling kan resulteren in excitatie of inhibitie, afhankelijk van het type van de geactiveerde receptor. In figuur 2.11 staan de belangrijkste neurotransmitters met hun rol in het lichaam.

Figuur 2.11 De belangrijkste neurotransmitters

Psychoactieve drugs kunnen de stemming, het denken en het gedrag beïnvloeden. De meeste bereiken deze effecten door in te werken op neurotransmitters en synaptische verbindingen. In hoofdstuk 11 (onaangepast gedrag) gaan we in op het gebruik van psychoactieve drugs bij de behandeling van depressie en schizofrenie.

Hersenen

Om letterlijke en figuurlijke redenen is het verleidelijk om naar het menselijk brein te verwijzen als de bekroning van de evolutie. De hersenen zitten immers bovenop ons zenuwstelsel en maken onze meest complexe openlijke en heimelijke gedragingen mogelijk. Uw gedachten, uw gevoelens, alle complexe dingen die u doet, zouden niet mogelijk zijn zonder dit orgaan dat zich in uw schedel boven op uw hoofd bevindt.

Het menselijk brein is qua bouw vergelijkbaar met de hersenen van andere zoogdieren, maar veel groter in vergelijking met de omvang van ons lichaam. Zonder de toename van de hersengrootte tijdens de menselijke evolutie zou het niet uitmaken of wij de fysieke structuren zouden erven die nodig zijn om te spreken en werktuigen te maken. Dit potentieel zou nooit worden gerealiseerd. Manhattan zou er nog net zo uitzien als 400 jaar geleden. We gebruiken nu ons opmerkelijke brein om zichzelf te bestuderen. De regering van de Verenigde Staten heeft de jaren negentig uitgeroepen tot het “decennium van de hersenen” en er is veel vooruitgang geboekt bij het begrijpen van de werking van de hersenen. President Barack Obama van de Verenigde Staten heeft in 2013 het “BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) Initiative” uitgeroepen, in de hoop deze kennis te bevorderen.

Er zijn veel manieren om de hersenen te beschrijven in termen van hun structuur (d.w.z. anatomie) of functie (d.w.z. delen die samenwerken om een specifiek effect te produceren). Figuur 2.12 toont de belangrijkste delen van de menselijke hersenen. De prefrontale cortex is betrokken bij de hogere menselijke cognitieve functies, waaronder aandacht, waarneming, denken, geheugen, taal en bewustzijn.

Figuur 2.12 Menselijk brein

Het brein is een adaptief orgaan dat sensatie met beweging verbindt. Naast het primaire somatosensorische gebied in de pariëtale kwab, omvatten de sensorische gebieden de occipitale kwab voor het gezichtsvermogen en de temporale kwab voor het gehoor. Naast het primair motorisch gebied aan de achterzijde van de frontale kwab, omvatten motorische gebieden de hersenstam en het ruggenmerg. De rest van de cortex wordt aangeduid als associatiegebieden en is gewijd aan perceptie en cognitie. Het is de omvang en de structuur van dit gebied dat zich enorm heeft uitgebreid naarmate de mens zich ontwikkelde en ons in staat heeft gesteld niet alleen te overleven maar ook de menselijke conditie te veranderen.

Een menselijk brein weegt ongeveer drie pond en voelt “squishy” aan (zoiets als gelatine). De hersenschors bedekt het grootste deel van de hersenen en bestaat uit zenuwvezels die op een zodanige wijze zijn gevouwen (convoluties genaamd) dat de hoeveelheid oppervlakte in de totale ruimte wordt vergroot. Er zijn twee symmetrische helften, die vaak linkerhersenhelft (of hemisfeer) en rechterhersenhelft (of hemisfeer) worden genoemd. De twee helften zijn met elkaar verbonden door het corpus callosum, een dik netwerk van zenuwvezels waardoor de twee zijden met elkaar kunnen communiceren. De linkerkant van de hersenen staat in verbinding met de rechterkant van het lichaam en vice versa. Bepaalde activiteiten lijken meer kenmerkend voor de ene zijde dan voor de andere (zie figuur 2.13). Dit onderscheid wordt lateralisatie genoemd. Ondanks de verschillende accenten werken beide zijden meestal samen bij het uitvoeren van deze activiteiten (Toga & Thompson, 2003).

Figuur 2.13 Lateralisatie van de hersenen

Het grootste deel van de uitbreiding van de omvang van de menselijke hersenen vond plaats in de frontale kwab. Dit deel van de hersenen is betrokken bij zelfbeheersing, beschreven in hoofdstuk 1, en bij abstract denken en het oplossen van problemen, beschreven in hoofdstuk 7. De kleine occipitale kwab is gewijd aan het gezichtsvermogen, beschreven in hoofdstuk 3. Op de grens van de frontale en pariëtale kwabben is een diepe kloof (de centrale sulcus ) waar grote stroken neuraal weefsel gewijd aan sensatie (de primaire somatosensorische cortex) en beweging (de primaire motorische cortex) samenkomen. De temporale kwab is hoofdzakelijk betrokken bij geheugen en taal, beschreven in hoofdstuk 6. De pariëtale kwab is betrokken bij gewaarwordingen die hun oorsprong vinden in de huid, spieren en gewrichten.

Het endocriene systeem: Hormonale regulatie

Het endocriene systeem bestaat uit kanaalloze klieren die hormonen (chemische boodschappers) in de bloedstroom afscheiden om de homeostase te handhaven. Het bestaat bij alle dieren met een zenuwstelsel. Net als het zenuwstelsel maakt het endocriene systeem communicatie tussen verschillende delen van het lichaam mogelijk.

Het endocriene systeem handhaaft de homeostase door middel van een reeks terugkoppelingslussen, waarvan de belangrijkste worden geregeld door de hypothalamus in wisselwerking met de hypofyse. Vaak stimuleert de hypothalamus de hypofyse om een activerend hormoon aan een andere klier af te scheiden. Als een signaal wordt doorgegeven aan een klier, dat wijst op een te lage bloedspiegel van zijn hormoon, scheidt deze extra hoeveelheden af in de bloedstroom. Zodra het optimale niveau is hersteld, stopt de klier met de afscheiding van het hormoon. Op deze manier speelt het endocriene systeem zijn cruciale rol bij de stofwisseling, de groei, de seksuele ontwikkeling, de voortplanting en het reageren op stress. Figuur 2.14 toont de locaties van de belangrijkste klieren.

Figuur 2.14 Belangrijke klierlocaties

De hypofyse staat in verbinding met de basis van de hypothalamus en wordt vaak de hoofdklier genoemd, omdat zij verschillende hormonen afscheidt die van invloed zijn op andere klieren die betrokken zijn bij het handhaven van de homeostase. Hormonen die door de hypofyse worden afgescheiden, regelen de groei, de bloeddruk, de waterhuishouding, de temperatuurregeling en de pijnbestrijding. De pijnappelklier bevindt zich aan de basis van de cortex tussen de twee hemisferen en naast de thalamus. Hij beïnvloedt de slaap-waakcyclus door het hormoon melatonine af te scheiden wanneer dit door licht wordt gestimuleerd. De schildklier bevindt zich in de hals bij het strottenhoofd en beïnvloedt de stofwisseling door de snelheid te regelen waarmee energie wordt verbruikt. Het is een van de klieren die onder controle staan van de hypofyse, die het schildklierstimulerend hormoon (TSH) afscheidt. De hypofyse wordt op haar beurt gecontroleerd door de hypothalamus door de afgifte van thyrotropin-releasing hormone (TRH). Mensen hebben gewoonlijk vier bijschildklieren die zich aan de achterzijde van de schildklier bevinden. Deze controleren de hoeveelheid calcium in het bloed en de botten. De thymus bevindt zich onder de schildklier in het midden van de borstkas. Het is een belangrijk onderdeel van het immuunsysteem. Beschadiging, bijvoorbeeld door het oplopen van het HIV-virus, kan leiden tot een verhoogde vatbaarheid voor infecties (bijv. AIDS). De milt ligt aan de onderkant van uw ribbenkast en is betrokken bij de verwijdering van rode bloedcellen. De bijnieren bevinden zich boven op de nieren en zijn door de afgifte van epinefrine (adrenaline) in belangrijke mate betrokken bij de “vecht-of-vlucht”-reactie van het lichaam als reactie op gevaar. De geslachtsklieren (eierstokken voor vrouwen en teelballen voor mannen) scheiden hormonen af die de ontwikkeling van de voortplantingsorganen en secundaire geslachtskenmerken (bv, schaamhaar) tijdens de puberteit.

Aftekeningen

Figuur 2.7 “Menselijk zenuwstelsel” is gelicenseerd onder CC BY-SA 3.0

Figuur 2.8 “Autonoom zenuwstelsel” door Geo-Science-International is gelicenseerd onder CC BY 1.0

Figuur 2.9 “Het neuron” is gelicenseerd onder CC BY-SA 4.0

Figuur 2.10 “Synaps” door Dwindrim is gelicenseerd onder CC BY-SA 1.0

Figuur 2.11 “Neurotransmitters” is gelicenseerd onder CC BY-SA 3.0

Figuur 2.12 “Human brain” door Bruce Blaus is gelicenseerd onder CC BY 3.0

Figuur 2.13 “Brain lateralization” is gelicenseerd onder CC BY-SA 3.0

Figuur 2.14 “Belangrijke endocriene klieren” door US Government is in het publieke domein, CC0