Zenuwstelselorganisatie: CNS en PNS
Het zenuwstelsel is het snelle communicatienetwerk van het lichaam, en het wordt georganiseerd in het centrale zenuwstelsel (CNS), de hersenen en het ruggenmerg, en het perifere zenuwstelsel (PNS), de zenuwen die de CNS verbinden met de rest van het lichaam. In het kort: de CNS verwerkt informatie en beslist over reacties, terwijl de PNS signalen draagt naar de CNS (sensorische route) en vanuit de CNS (motorische route). Het volwassen menselijk brein heeft ongeveer 86 miljard neuronen en weegt ongeveer 1.3 tot 1.4 kilogram.
Het zenuwstelsel laat organismen veranderingen in hun omgeving detecteren en reageren binnen fracties van een seconde. Deze gids legt uit hoe het systeem is verdeeld, de belangrijkste delen van de hersenen en hun functies, de structuur en rol van het ruggenmerg, de somatische en autonome verdelingen van de PNS, een werkvoorbeeld dat een signaal en de gemeenschappelijke fouten volgt.
Hoe is het zenuwstelsel georganiseerd?
Het zenuwstelsel is opgebouwd uit zenuwweefsel, dat neuronen (zenuwcellen) en ondersteuning van gliacellen bevat. De drie functies zijn om informatie te verzamelen via sensorische receptoren, om het in de hersenen en ruggenmerg te integreren, en om een reactie te produceren door middel van effectoren, die spieren en klieren zijn.
De twee hoofdafdelingen zijn:
- Centraal zenuwstelsel (CNS): de hersenen en het ruggenmerg. Het wordt beschermd door bot (schedel en wervels), drie membranen genoemd meninges en een kussen van cerebrospinale vloeistof.
- Perifere zenuwstelsel (PNS): alle zenuwen buiten de CNS, inclusief 12 paren van schedelzenuwen uit de hersenen en 31 paar spinale zenuwen uit het ruggenmerg.
Wat zijn de delen van de hersenen?
Het brein heeft verschillende regio’s die samenwerken.
- Cerebrum: het grootste deel, verdeeld in linker en rechter hemisfeer verbonden door een bundel vezels (de corpus callosum). De buitenste laag, de hersenschors, is gevouwen en ongeveer 2 tot 4 millimeter dik. Het controleert bewuste gedachten, geheugen, taal, vrijwillige beweging en de interpretatie van zintuigen. De kwabben omvatten de frontale (planning, beweging), pariëtale (aanraak, ruimtelijk bewustzijn), temporale (hoor, geheugen) en occipitale (visie) lobben.
- Cerebellum: achteraan het hoofd, onder het cerebrum. Het coördineert beweging, balans en houding.
- Hersenstam: bestaat uit het middenbrein, pons en medulla oblongata. De medulla controleert automatische functies zoals hartslag, ademhaling en bloeddruk. De hersenstam verbindt ook de hersenen met het ruggenmerg.
- Hypothalamus: een klein gebied dat lichaamstemperatuur, honger, dorst en slaapcycli regelt. Het controleert de hypofyse, die de zenuw- en endocriene systemen verbindt.
- Thalamus: geeft sensorische signalen door aan de cortex.
Verschillende regio’s zijn gespecialiseerd, maar de meeste functies hebben betrekking op verschillende gebieden die communiceren. Schade aan een regio, bijvoorbeeld door een beroerte, kan de bijbehorende functie beïnvloeden, zoals spraak of beweging aan één kant van het lichaam. Het linker halfrond controleert de rechterkant van het lichaam, en het rechter halfrond controleert de linkerkant.
Wat doet het ruggenmerg?
Het ruggenmerg is een cilinder van nerveuze weefsel ongeveer 45 centimeter lang bij volwassenen en ongeveer zo dik als een vinger. Het loopt in de wervelkolom van de hersenen stam naar de onderrug. Het heeft twee functies: het draagt signalen naar de hersenen en eronder, en het controleert eenvoudige, snelle reflexen die niet de hersenen betrekken, zoals het terugtrekken van een hand uit een heet object.
In doorsnede is het binnenste deel grijze materie, die de cellichamen van neuronen bevat en eruit ziet als een vlinder, en het buitenste deel is witte stof, die bundels van axons bedekt met vet myeline bevat. Sensory zenuwvezels gaan via de rug (dorsale) wortel, en motorvezels vertrekken door de voorkant (ventrale) wortel.
Wat doet het perifere zenuwstelsel?
De PNS heeft twee functionele divisies.
Somatisch zenuwstelsel
Het controleert de vrijwillige bewegingen van skeletspieren en draagt sensorische informatie van de huid, spieren en gewrichten. Het is wat je gebruikt om te besluiten om een potlood op te halen.
Autonomisch zenuwstelsel
Het controleert onvrijwillige functies van interne organen, zoals hartslag, spijsvertering en de grootte van de leerlingen. Het heeft twee delen die vaak tegengestelde effecten hebben:
- Sympathisch: de “gevecht of vlucht” reactie. Het verhoogt de hartslag en ademhaling, verbreedt de pupillen en leidt bloed naar spieren, het lichaam voorbereiden op actie.
- Parasympathisch: de “rust en verteerbaarheid” respons. Het vertraagt het hart, stimuleert de spijsvertering en spaart energie.
Verdelingen van het zenuwstelsel
| Afdeling | Delen | Hoofdfunctie | Aansturing |
|---|---|---|---|
| CNS | Hersenen, ruggenmerg | Verwerking en besluiten | Beide |
| PNS: somatische | Zenuwen aan skeletspieren en zintuigen | Vrijwillige beweging, sensatie | Vrijwilliger |
| PNS: sympathiek | Zenuwen aan organen | Bereidt zich voor op actie | Onvrijwillig |
| PNS: parasympathisch | Zenuwen aan organen | Rest en spijsvertering | Onvrijwillig |
Werkvoorbeeld: het traceren van een vrijwillige beweging
Je ziet een bal naar je toe vliegen en die vangen. Beschrijf de route van de signalen.
- Receptoren: licht- gevoelige cellen in het netvlies detecteren de bal. Sensorische neuronen in de oogzenuw dragen het signaal naar de hersenen.
- Verwerking: de achterhoofdkwab interpreteert het beeld, en gebieden in de pariëtale en frontale kwabben beoordelen positie en snelheid en besluiten om de bal te vangen.
- Commando: de motorische cortex in de frontale kwab zendt signalen door het ruggenmerg via motorische neuronen.
- Coördinatie: het cerebellum helpt bij de boete-de timing en balans af te stemmen.
- Effectoren: motorische neuronen van het somatische zenuwstelsel dragen signalen naar de spieren van de arm en hand, die samentrekken om de bal te vangen.
- Autonomische bijwerking: het sympathische systeem versnelt uw hartslag.
Zenuwsignalen reizen met snelheden tot ongeveer 120 meter per seconde in grote, myelinated vezels. Stel dat het signaal ongeveer 1.2 meter van de hersenen naar de hand moet reizen: 1.2 ÷ 120 = 0.01 s. Het hele proces, inclusief de verwerkingstijd, duurt meestal ongeveer 0.2 seconden.
Hoe is het zenuwstelsel onderzocht?
Oude Griekse schrijvers waren het oneens over de vraag of het hart of de hersenen de zetel van het denken was. Galen toonde aan dat de zenuwen bevelen uit de hersenen dragen. Santiago Ramón y Cajal’s tekeningen in de late 1800s vastgesteld dat het zenuwstelsel bestaat uit afzonderlijke neuronen. In de twintigste eeuw konden onderzoekers met beeldvormingsmethoden zoals EEG, CT, MRI en functionele MRI het levende brein bestuderen.
Welke fouten zijn er vaak?
Fouten 1: Het zeggen dat het ruggenmerg deel uitmaakt van de PNS
Het ruggenmerg maakt deel uit van de CNS. Spinale zenuwen die aftakking behoort tot de PNS.
Fouten 2: Gebruik van zenuwen en neuronen als synoniemen
Een neuron is één cel. Een zenuw is een bundel van vele axons verpakt in bindweefsel.
Fouten 3: Geloven dat we slechts 10 procent van de hersenen gebruiken
Dit is een mythe. Beeldvorming toont aan dat alle regio’s van de hersenen actief zijn op verschillende tijden.
Fouten 4: Denken dat het cerebellum het denken beheerst
Het coördineert beweging en evenwicht. Denken is vooral een functie van de hersenschors.