2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie

Een reflex is een snelle en onbewuste reactie op een prikkel.

Een reflexboog is het regelsysteem dat een reflex coördineert. Het impulstraject bestaat uit: een receptor, een sensorisch neuron, een motorisch neuron en de effector. Soms is ook een schakelneuron betrokken. Bij een reflex is het impulstraject vaak heel kort. Daardoor kan de effector snel reageren. Reflexen helpen daarbij gevaarlijke situaties te vermijden of je lichaam te beschermen. Omdat het hersendeel voor bewuste gewaarwording niet betrokken is bij die regeling, verloopt de reflex onbewust en automatisch. Soms wordt de informatie alsnog naar de hersenen gestuurd. ` Maak oefening 21, 22 en 23 op p. 176. 2.4 Hoe verwerkt het centrale zenuwstelsel de informatie van een prikkel? A Functionele zones Je leerde al dat het hersendeel voor prikkelgewaarwording en het hersendeel voor gewilde bewegingen groepen neuronen zijn in de hersenen. Nog een andere groep hersencellen regelt dan weer de pupilreflex. Die groepen zenuwcellen hebben elk een verschillende functie. Hersenwetenschappers ontdekten ook voor andere delen van de hersenen welke functie ze hebben. De verschillende groepen neuronen in je hersenen regelen telkens andere processen. Het zijn functionele zones. impulsgeleiding via sensorisch neuron prikkel receptor eventueel een schakelneuron reactie effector impulsgeleiding via motorisch neuron ruggenmerg ©VAN IN

Op verschillende manieren ontdekken wetenschappers de functie van diverse hersengebieden. Dat kan bijvoorbeeld door medische beeldvorming tijdens het uitvoeren van een opdracht. Een goedhorend proefpersoon wordt gevraagd actief naar muziek te luisteren tijdens het zoeken naar breinactiviteit in een MRI-/NMRscanner. Actieve neuronen zijn sterker doorbloed en geven daardoor een groter contrast op het MRI-beeld. Zo kun je zien welke zones van de hersenen geactiveerd worden bij een bepaalde hersenactiviteit, zoals bij het beluisteren van muziek. De functionele zone die het muziek beluisteren reguleert, ligt in de grote hersenen, in de slaaplob. Scan de QR-code en ontdek nog andere manieren om de functie van hersengebieden te ontdekken. Het valt niet mee om met het blote oog duidelijk waarneembare delen van de hersenen te herkennen. Ook binnenin is het moeilijk onderscheid maken tussen de inwendige delen, laat staan dat je individuele functionele zones zou kunnen onderscheiden. De grote hersenen liggen bovenaan je hersenen. Het is het deel met de talloze groeven en windingen. Ze bestaan uit twee hemisferen of hersenhelften. Elke hersenhelft is verdeeld in vier lobben: de frontale lob of voorhoofdslob, de wandlob met daaronder de slaaplob, en de achterhoofdslob.

ONTDEK FUNCTIONELE ZONES

voorhoofdslob

slaaplob kleine hersenen

hersenstam

wandlob achterhoofdslob ruggenmerg grote hersenen Afb. 77 Ligging en zijaanzicht van de hersenen ©VAN IN tHema 02 HoofDstuk 2 135

Verstopt onder de grote hersenen zitten de tussenhersenen. De tussenhersenen bestaan onder andere uit de thalamus, de hypothalamus, en de hypofyse. Die drie hersendelen maken hormonen aan: regelende stofjes die andere cellen in je lijf aan het werk zetten en getransporteerd worden via de bloedbaan.

hypofyse Je hersenen bestaan uit vier waarneembare hersendelen: de grote hersenen, de tussenhersenen, de hersenstam en de kleine hersenen. Die bevatten elk diverse functionele zones. Een functionele zone is een grote groep neuronen die een belangrijk verwerkingsproces van je lichaam reguleert. ` Maak oefening 24 op p. 176.

hersenbalk thalamus

tussenhersenen hypothalamus hersenstam

3D grote hersenen kleine hersenen

Afb. 78 Overlangse doorsnede van de hersenen

OPDRACHT 21

Wil je meer weten over de functionele zones van de hersenen?

Bekijk de ontdekplaat en maak de bijbehorende opdracht bij het onlinelesmateriaal.

De hersenstam bevindt zich tussen de tussenhersenen en het ruggenmerg. De kleine hersenen ten slotte, liggen achteraan onder de grote hersenen. Ook die bestaan uit twee hemisferen. In al deze hersendelen komen meerdere functionele zones voor.©VAN IN

BEKIJK DE ONTDEKPLAAT

B Informatieverwerking

Bij het voorbeeld van de baseballspeler leerde je dat sensorische neuronen informatie over de gevangen bal naar de functionele zone voor bewuste gewaarwording van de hersenen geleiden. Je ontdekte ook dat motorische neuronen vanuit de functionele zone voor gewilde bewegingen je armspieren aansturen om de bal weer weg te werpen. Tussen dat opvangen en wegwerpen verwerken de hersenen van de baseballspeler bovendien heel wat informatie over de bal, de omgeving en het lichaam van de speler. Wetenschappers kregen nog maar recent een beperkt inzicht in de manier waarop onze hersenen impulsen verwerken. De wijze waarop binnenkomende informatie beoordeeld wordt en er daarna overgegaan wordt tot een beslissing, om bepaalde effectoren aan te sturen, is bijzonder complex. Je kunt de verwerkende neuronen in je hersenen het best vergelijken met een groep logische poorten in een elektronische schakeling. Die logische schakelingen kunnen immers ook binnenkomende elektrische informatie ontvangen. Daarna verwerken ze die input, om daarna een zinvol signaal en dus output te verzenden. Om dit beter te begrijpen wordt hieronder het voorbeeld van de zonwering uitgelegd. Om de zonwering voor het keukenraam te activeren, moet er aan twee voorwaarden voldaan worden: de zon moet schijnen en het moet in de keuken warmer zijn dan 25 °C. Dankzij de zonwering warmt de keuken dan niet verder op. De eerste parameter wordt gemeten met een lichtsensor boven de zonwering; die sensor is verbonden met een schakelaar A. De schakelaar A wordt actief (of sluit) als de sensor zonlicht detecteert. De tweede parameter wordt gemeten met een temperatuursensor in de keuken. Die is op zijn beurt verbonden met schakelaar B. Schakelaar B wordt actief (of sluit) als de sensor een temperatuur boven de 25 °C meet. Zowel schakelaar A als B moeten dus gesloten worden zodat de zonwering geactiveerd wordt. lichtsensor temperatuursensor zonwering

Verder moet er ook stroom vloeien vanuit de stroombron naar de motor van de zonwering (doorheen de schakelaars). Dat gebeurt wanneer beide sensoren tegelijk de schakelaars A en B activeren. Alleen onder die voorwaarde opent de zonwering.

A B ©VAN IN

Afb. 79

AND

zonwering

In vele elektrische toestellen, zoals je computer en smartphone, vind je tal van zulke verbonden schakelaars, maar dan microscopisch klein. Men noemt ze logische poorten. Op afbeelding 80 zie je een EN-poort. Die poort werkt net zoals de groep van twee schakelaars bij de zonwering die we hierboven bespraken. Ook hier bepaalt de input bij schakelaar A en B elke output die er volgt bij X (de zonwering). Al naargelang de combinatie van signalen die deze logische poort aangeboden krijgt aan zijn ingangen, gaat de uitgang al dan niet een signaal uitzenden. De poort beoordeelt en beslist. De input wordt verwerkt. OPDRACHT 22

Vul de tabel voor de EN-poort aan als je weet dat het niet werken van de zonwering X door een 0 voorgesteld wordt.

A 0 1 0 1 0 X 0 0 1 Ook je hersencellen werken als groepen schakelaars samen en verwerken op die manier informatie. Veronderstel even dat neuron A en neuron B op afbeelding 81 sensorische neuronen zijn die toekomen vanuit een thermo- en een fotoreceptor in je hersenen. Wanneer het tegelijk voldoende warm is en voldoende zonnig, zullen die beide neuronen samen schakelneuron X kunnen aanzetten om een signaal door te sturen naar je zweetklieren, om zo voor afkoeling te zorgen. De groep neuronen werkt dus samen als een EN-poort.

X

Afb. 80

A B

X

B ©VAN IN

Afb. 81

Omdat de hersenen de binnenkomende impulsen over prikkels beoordelen en daarna beslissen hoe je lichaam zal reageren op die prikkels, noemt men de hersenen ook een verwerkingscentrum.

Je hersenen zijn een verwerkingscentrum. Een verwerkingscentrum beoordeelt informatie over een opgevangen prikkel en beslist welke reactie uitgevoerd zal worden. In de hersenen wordt informatie verwerkt van groepen neuronen. Omdat die verwerking complex is en veel neuronen tegelijk actief zijn, spreekt men van een neuraal netwerk. Het verwerken van informatie in je hersenen gebeurt op een vergelijkbare manier als voor een logische schakeling. Honderd miljard neuronen communiceren er via nog veel meer verbindingen met elkaar. Net zoals de componenten van een logische schakeling zijn ze met elkaar verbonden zoals schakelaartjes. Men spreekt daarom van neurale netwerken. Maak jezelf slimmer! Wanneer je vaak je leerstof herhaalt bij het studeren, zorg je voor stevigere communicatie tussen je neuronen en onthoud je leerstof makkelijker. Dat komt omdat neuronen voortdurend nieuwe dendrieten aanmaken. Die dendrieten groeien in je hersenen alle kanten op. Wanneer er daardoor plots een nieuwe plek voor impulsoverdracht tussen twee neuronen gecreëerd wordt, zal die communicatieplek tussen die neuronen steviger gebouwd worden naarmate ze vaker gebruikt wordt. Vaker herhalen, betekent dus netwerken tussen neuronen verstevigen en dus ook beter onthouden. WEETJE ©VAN IN