Bouw en functie van de zenuwcellen

Het zenuwstelsel bevat honderd miljard zenuwcellen (neuronen) en is staat hun functie aan te passen. Hiermede wordt bedoeld, dat zenuwcellen nieuwe verbindingen kunnen aangaan en/of bestaande verbindingen kunnen afbreken. Een zenuwcel werkt middels een elektrisch stroompje, dat voorgeleid wordt langs de vezel door een signaal. De bouwstenen van het zenuwstelsel zijn zenuwen, neuronen, neurotransmitters en steuncellen (glia). Daarbij ruimen de steuncellen de afgestorven zenuwcellen in het lichaam op.

• Algemeen
• Functie van de zenuwcellen
• Het stimuleren van de zenuwcellen
• Chemische overdracht van signalen aan spiervezels
• Onderverdeling en ligging van neuronen

Algemeen

Het zenuwstelsel bestaat uit het centrale zenuwstelsel (CZ) + het perifere zenuwstelsel, waarbij het CZ wordt gevormd door de hersenen en het ruggenmerg. De dikte van het celmembraan, wat voor een groot deel bestaat uit inositol, is zelfs niet zichtbaar onder een lichtmicroscoop die 1000x vergroot. Desondanks gaan er door het membraan miljarden moleculaire stoffen op en neer. Deze bewegingen van kleine stoffen zoals ionen, wat elektrisch geladen atomen en watermoleculen zijn, berusten op warmte energie. Moleculaire deeltjes botsen voortdurend en zijn daardoor homogeen verdeeld in de vloeistof waarin ze zijn opgelost. De cellen in ons lichaam zijn eigenlijk bundeltjes zonnestralen, waarbij een scala aan golflengten van de elektromagnetische golven van de zon bepalend zijn voor hun specifieke werking en taken. Het membraan van een cel vormt een selectieve barrière, zodat er geen vrije uitwisseling van moleculaire stoffen kan plaatsvinden.

Functie van de zenuwcellen

De zenuwcel maakt gebruik van die barrière voor zijn functie, wat inhoudt het opwekken, het geleiden en het overdragen van een signaal. De zenuwcel en ook de spiercel en de zintuigcel bezit de eigenschap om een elektrisch spanningsverschil over het celmembraan te onderhouden. De zenuwcel creëert dit elektrisch spanningsverschil doordat de twee meest voorkomende, positief geladen ionen in ons lichaamswater, natrium- en kaliumionen, van elkaar gescheiden worden. Er is wel enige lekkage van deze ionen door het membraan, maar in het membraan bevindt zich een pompsysteem, dat het kalium van buiten naar binnen en het natrium van binnen naar buiten transporteert.

Het stimuleren van de zenuwcellen

Door de zenuwcel te prikkelen (stimuleren) wordt op de prikkelplaats de evenwichtstoestand in de natrium-kaliumverhouding verstoord. Er vindt namelijk een massale instroom van natriumionen plaats, doordat de doorlaatbaarheid van het membraan kortdurend is verhoogd. Daardoor keert het elektrisch spanningsverschil op de prikkelplaats om en wordt de binnenzijde van het celmembraan positief. Deze lokale ompoling van het membraan (actiepotentiaal) wekt een elektrisch stroompje op, dat vervolgens razendsnel wordt voortgeleid langs de rest van de zenuwvezel. De instroom van natriumionen wordt snel gevolgd door een uitstroom van kaliumionen. Hierdoor wordt de ompoling tenietgedaan, zodat het membraan binnen één milliseconde weer repolariseert. Het pompstation zorgt vervolgens voor het terugpompen van de extra binnengestroomde natriumionen respectievelijk uitgestroomde kaliumionen, zodat de oorspronkelijke natrium-kaliumverhouding van de rustsituatie hersteld wordt.

Chemische overdracht van signalen aan spiervezels

Het elektrisch stroompje, waarvan de snelheid varieert afhankelijk van de dikte van de isolatielaag van vetachtige stoffen in de myelineschede van ongeveer 0.5 tot maximaal 120 meter per seconde kan niet gewoon overspringen van het ene celmembraan naar het andere, omdat er zich een nauwe opening van 25 nanometer bevindt tussen de betrokken celmembranen. Om zulks toch mogelijk te maken beschikken de zenuwcellen over een prikkelstof, een neurotransmitter. De prikkelstof van de motorische zenuwvezel voor de spiervezels is acetylcholine. Na prikkeling met acetylcholine worden selectief natriumionen doorgelaten op de contactplaats, waardoor zoals reeds eerder beschreven het elektrisch spanningsveld omkeert. Elke prikkel van een motorische zenuwvezel veroorzaakt dus een actiepotentiaal in alle aangesloten spiervezels. Deze spiervezels zullen als reactie hierop zich aanspannen. Bij een hogere belasting worden de cellen groter en worden er extra cellen aangemaakt door deling van stamcellen.

Chemische overdracht van signalen aan een volgende zenuwcel

Een en ander is echter niet van toepassing voor de overdracht van signalen tussen zenuwcellen onderling. Dit omdat deze soms wel met duizenden zenuwcellen contact hebben. Deswege wordt het opwekken van een actiepotentiaal hierbij bepaald door de optelsom van alle prikkels die gelijktijdig aankomen. Bovendien heeft het zenuwstelsel voor de uitoefening van zijn functie de beschikking over de mogelijkheid om naast stimulerende ook remmende signalen te gebruiken. Dit verschil in effect bij de signaaloverdracht wordt verkregen door neurotransmitters met verschillende eigenschappen. Er bestaan neurotransmitters, die speciale poorten voor natriumionen openmaken. Er zijn ook andere neurotransmitters die dat met andere poorten voor kalium- of chloorionen doen. Het verschil in effect is duidelijk. Een verhoogde doorlaatbaarheid van het celmembraan voor natriumionen leidt tot hypopolarisatie en die voor kalium- of chloorionen tot hyperpolarisatie.

In een zenuwcel worden de elektrische effecten van gelijktijdige hypo- en hyperpolarisende prikkels bij elkaar opgeteld. Als het resultaat de drempelwaarde overschrijdt, ontstaat er een actiepotentiaal. De hoeveelheid vrijgekomen neurotransmitterstof bepaalt de grootte van de verandering van het elektrisch spanningsverschil en de plaats van de signaaloverdracht tussen twee zenuwcellen wordt synaps genoemd.

Onderverdeling en ligging van neuronen

De werking van het zenuwstelsel berust op het functioneren van netwerken en niet op het functioneren van afzonderlijke neuronen. Deswege vertoont een neuron de eigenschap contacten te leggen met (talloze) andere neuronen. Door de verschillen in ligging en functie bestaat er een enorme diversiteit aan neuronen. Ondanks de forse verschillen in vorm en lengte van de vezel bestaat iedere zenuwcel uit een signaal-ontvangend deel (dendrieten en cellichaam) een signaal-geleidend deel (neuriet) en een signaal-overdragend deel (synaps). Een sensibel neuron heeft één lange dendriet die aan zijn uiteinde verbonden is met één of meer zintuigcellen. De opstijgende neuriet in het ruggenmerg is eveneens lang, want het signaal is onder meer bestemd voor de hersenen. Bovendien beschikt ze over vele zijtakken in het ruggenmerg die betrokken zijn bij reflexactiviteit. De neuronen in het ruggenmerg kunnen worden ingedeeld in motoneuronen die de spiervezels activeren, sensibele neuronen die de signalen uit de zintuigen doorgeleiden en schakelneuronen die onder meer verbindingen vormen tussen sensibele neuronen en motoneuronen voor reflexactiviteit.

Het cellichaam en de dendrieten van de motoneuronen liggen in de grijskleurige voorhoorn van het ruggenmerg. Het cellichaam van de sensibele neuronen ligt in de achterwortel van het ruggenmerg. De schakelneuronen liggen geheel binnen het ruggenmerg en zorgen voor het schakelen in de zenuwnetwerken. Deze netwerken besturen de motoneuronen zodat precies de doelmatige bewegingen door de spieren worden uitgevoerd. In de hersenen komen veel meer verschillende typen van neuronen voor en de netwerken zijn daar dan ook veel complexer dan die in het ruggenmerg.

Lees verder

• Opbouw van het zenuwstelsel
• Bindweefsel in het zenuwstelsel
• Functies van het zenuwstelsel