Menselijke hersenen

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Nuvola single chevron right.svg Dit artikel gaat over de menselijke hersenen. Voor de hersenen in het algemeen, zie hersenen.
Menselijke hersenen
cerebrum
Menselijke schedel en hersenen
Menselijke schedel en hersenen
Gegevens
Systeem Centraal zenuwstelsel
Ader Cerebroveneus systeem:

intracraniële venen:
oppervlakkig: cerebrale externe venen, cerebrale interne venen
diep: gepaarde venae cerebri internae en vena basalis en ongepaarde vena magna cerebri
extracraniële venen
venae meningeae

Slagader Cerebroarterieel systeem: circulus arteriosus cerebri, arteria cerebri anterior (voorkant), arteria cerebri media (midden), arteria cerebri posterior (achterkant)
Portaal  Portaalicoon   Biologie

De menselijke hersenen (plurale tantum), ook het menselijk brein, vormen het deel van het centrale zenuwstelsel dat zich in het hoofd (schedel) bevindt (Oudgrieks: ἐγκέφαλος enképhalos, inhoofdig). De hersenen zijn het waarnemende, aansturende, controlerende en informatieverwerkende orgaan in de mens. Ze bevinden zich binnenin de schedel en samen met het ruggenmerg vormen ze het centrale zenuwstelsel. De menselijke hersenen (hierna: hersenen) zijn een extreem complex orgaan; ze zijn opgebouwd uit vele tientallen miljarden (recent onderzoek van Suzana Herculano-Houzel van de Universiteit van Rio de Janeiro toont aan 86.000.000.000) zenuwcellen (neuronen) waarvan elk in verbinding staat met een groot aantal andere zenuwcellen, soms vele duizenden. De hersenen besturen en coördineren zintuigsystemen, beweging (zowel bewust als onbewust) en homeostatische lichaamsfuncties zoals ademhaling, bloeddruk en lichaamstemperatuur. De hersenen zijn ook de bron van cognitie, logisch denken, verbeelding, creativiteit, emotie en geheugen.

Al beslaan de menselijke hersenen slechts twee procent van het lichaamsvolume, ze gebruiken een tienvoud aan zuurstof vergeleken met de rest van het lichaam en verbruiken een kwart van de totale energie. Ook stroomt twintig procent van het bloed voortdurend naar de hersenen.

Anatomie[bewerken]

De hersenkwabben van de grote hersenen: frontale kwab (blauw), pariëtale kwab (geel), occipitale kwab (roze) en temporale kwab (groen). Onder de grote hersenen zijn de kleine hersenen te zien (zwart-wit)
Deze schematische tekening laat de subdivisies zien van de hersenen van een embryo. Later zullen deze delen zich ontwikkelen tot volwassen structuren

De hersenen zijn in te delen in verschillende gebieden:

Een eenvoudiger en gangbaardere indeling is:

Structuur[bewerken]

De hersenen van de mens wijken qua structuur in een aantal belangrijke opzichten af van die van sommige dieren, niettegenstaande dat deze beperkt zijn. Deze verschillen zorgen ervoor dat mensen beschikken over een aantal capaciteiten die dieren niet of slechts in beperkte mate hebben, zoals vergevorderde cognitieve vaardigheden (bewustzijn). De zogenaamde encefalisatie, de verhouding tussen het gewicht van de hersenen en de grootte van het lichaam, is bij mensen met name uitgesproken in de neocortex, het meest complexe en evolutionair bezien het jongste deel van de hersenschors of cortex cerebri, het buitenste deel van de hersenen. De neocortex is bovendien bij zoogdieren (en dus ook bij de mens) geplooid en gevouwen, waardoor het oppervlak en daarmee het aantal verbindingen tussen de cellen, wordt vergroot. Deze windingen, gyri genoemd, worden gescheiden door groeven, fissurae/fissuren (diep) en sulci (ondiep). Het deel van de menselijke hersenen dat zich heeft ontwikkeld tot neocortex, met name de prefrontale cortex, is groter dan bij elk ander dier.

Hoewel mensen dus over deze unieke capaciteiten beschikken komt een groot deel van de structuur van het brein overeen met andere diersoorten. Basale systemen zoals systemen die prikkels van buitenaf registreren of de conditie van het lichaam in de gaten houden zijn zelfs gelijk aan die van de eenvoudigste gewervelden.

In de hersenen is een duidelijk verschil zichtbaar tussen grijze stof en witte stof. Grijze stof bestaat uit de cellichamen van de zenuwcellen; witte stof bestaat uit de zenuwvezels (axonen) die de zenuwcellen over lange afstand verbinden. De neocortex bestaat uit grijze stof en is opgebouwd uit zes lagen. Behalve in deze lagen komen cellichamen van zenuwcellen ook voor in kernen (nuclei), in de onderliggende witte stof. De axonen in de witte stof zijn omgeven door een vettige, beschermende en isolerende laag van myeline die verantwoordelijk is voor de witte kleur.

Onderdelen[bewerken]

Een oligodendrocyt

De hersenen bestaan uit twee soorten cellen: zenuwcellen en gliacellen. De verhouding is ongeveer 1:10. Beide soorten cellen komen voor in verschillende celtypen die ook verschillende functies hebben. Onderling verbonden zenuwcellen vormen neurale netwerken. Normaliter zijn zenuwcellen verbonden met minimaal 1000 andere zenuwcellen. Deze neurale netwerken vormen systemen die de basis vormen van perceptie, actie en hogere cognitieve functies.

De zenuwcellen genereren actiepotentialen en sturen op die manier informatie door naar andere cellen. In elk hersengebied bevinden zich zenuwcellen die input ontvangen (afferente zenuwcellen), zenuwcellen die een output produceren (efferente zenuwcellen) en interneuronen. Interneuronen hebben geen connecties buiten het hersengebied waarin ze liggen, maar zorgen voor lokale verwerking.

De gliacellen (Grieks glia = lijm) hebben een ondersteunende rol in de hersenen waaronder het produceren van het isolerende myeline, het verschaffen van structuur aan het neuronale netwerk en het verwerken van afval. De meeste soorten gliacellen die zich in het centrale zenuwstelsel bevinden, zijn ook te vinden in het perifere zenuwstelsel. Een uitzondering zijn de oligodendrocyten die in het centrale zenuwstelsel axonen isoleren. In het perifere zenuwstelsel zijn hiervoor de schwanncellen verantwoordelijk.

De hersenen worden omgeven door bindweefselvliezen, de hersenvliezen. Het is een systeem van membranen dat de hersenen scheidt van het schedel. De vliezen zijn van buiten naar binnen opgebouwd uit het harde hersenvlies, het spinnenwebvlies en het zachte hersenvlies. Het spinnenwebvlies is verbonden met het harde hersenvlies en deze worden soms als één laag gezien. Tussen het spinnenwebvlies en het zachte hersenvlies bevindt zich een ruimte, de subarachnoïdale ruimte waarin zich hersenvocht bevindt, waarin de hersenen zweven. Bloedvaten komen het zenuwstelsel binnen via de ruimte boven het zachte hersenvlies. De bloed-hersenbarrière, een functionele scheiding tussen bloedvaten en hersenweefsel beschermt de hersenen enigszins tegen toxines die mogelijk met het bloed mee binnenkomen.

Het hersenvocht circuleert tussen de lagen van de hersenvliezen en door holtes in de hersenen die we ventrikels noemen. Chemisch is het belangrijk voor het metabolisme en mechanisch is het belangrijk als schokdemper. De hersenen wegen ongeveer 1 tot 1,5 kilo. De massa en dichtheid van de hersenen zijn zo hoog dat de hersenen onder hun eigen gewicht in elkaar zakken als ze niet worden gesteund. Doordat ze drijven in het hersenvocht zorgt de opwaartse kracht ervoor dat dit niet gebeurt. Ook zorgt het hersenvocht voor ruimte: omdat de schedel hard en op enkele kleine openingen na gesloten is, zouden de hersenen niet kunnen opzwellen of uitzetten als er geen hersenvocht was en de druk zou bij zwellingen en kneuzingen snel oplopen tot waarden waarbij geen doorbloeding meer mogelijk is, met hersenschade en/of de dood als gevolg.

Functies[bewerken]

De hersenen ontvangen signalen van de zintuigen, via de zenuwen. Deze signalen worden door de hersenen geïnterpreteerd waarna reacties worden geformuleerd, gebaseerd op reflexen en aangeleerde kennis. Eenzelfde soort systeem bezorgt aansturende boodschappen vanuit de hersenen via de zenuwen bij de spieren in het hele lichaam.

Zintuiglijke informatie wordt verwerkt door de hersenen. Gezichts-, gevoels- en gehoorsinformatie gaat eerst naar specifieke kernen van de thalamus en daarna naar gebieden van de cortex cerebri die bij dat specifieke sensorische systeem horen. Reukinformatie (fylogenetisch het oudste systeem) gaat eerst naar de bulbus olfactorius, daarna naar andere delen van het olfactorisch systeem. Smaak wordt via de hersenstam geleid naar andere delen van het betreffende systeem. De hersenstam met onder andere de formatio reticularis is onder andere verantwoordelijk voor de regulatie van functies als arousal, waakzaamheid en slaap. In de hersenstam bevinden zich verder zenuwkernen die neurotransmitters als noradrenaline en serotonine produceren. Deze hebben een belangrijke invloed op fluctuaties in onder andere het bewustzijnsniveau en stemmingen.

De interpretatie van signalen uit de omgeving is een proces waarbij de oude delen van de hersenen, die bij mensen en dieren overeenkomen, samenwerken met het nieuwe deel, de neocortex. De neocortex, waar de hogere functies, zoals redeneren, plannen, verbeelding, en logisch denken zich bevinden, is nauw verbonden met de meer primitieve delen van de hersenen, zoals het limbische systeem, waar onder meer angst en agressie zich bevinden. Hierdoor is de interpretatie van de signalen uit de omgeving en de erop volgende reactie vaak een mengeling van "gevoel" en "verstand".

Om bewegingen te coördineren hebben de hersenen een aantal parallelle systemen die spieren besturen. Het motorisch systeem bestuurt de willekeurige bewegingen van spieren, geholpen door de motorische schors, de kleine hersenen (het cerebellum) en de basale ganglia. Ook de neurotransmitter dopamine die in de substantia nigra wordt geproduceerd, speelt hierbij een belangrijke rol. Uiteindelijk stuurt het systeem signalen via het ruggenmerg naar de zogenaamde spiereffectors. Kernen in de hersenstam besturen veel onwillekeurige spierfuncties zoals de ademhaling. Daarnaast kunnen veel automatische handelingen zoals reflexen gestuurd worden door het ruggenmerg.

De hersenen produceren ook een deel van de hormonen die organen en klieren beïnvloeden. Aan de andere kant reageren de hersenen ook op hormonen die elders in het lichaam geproduceerd zijn. De meeste hormonen worden afgegeven aan de bloedsomloop; de besturing van veel hormonen verloopt via de hypofyse.

Genen[bewerken]

Hersenen benutten het overgrote deel van de menselijke genen, namelijk 84%. Het brein behoort ook tot de meest complexe structuren van het menselijk lichaam; elke hersenhelft bezit 400 tot 500 verschillende hersengebieden. Qua genetische verschillen van de hersenen, bij meerdere individuen van het menselijk ras, wijken ze weinig van elkaar af, wat er op kan wijzen dat hersenen volgens dezelfde genen worden opgebouwd.[1]

Bloedvoorziening[bewerken]

De doorbloeding van de hersenen is anders dan bij de meeste organen in de rest van het menselijk lichaam. In de hersenen spreekt men van centripetale doorbloeding, omdat de bloedvaten van buiten naar binnen lopen. Het bloed wordt aangevoerd door twee keer twee grote slagaders: de twee arteriae vertebrales en de twee arteriae carotides (halsslagaders). De arteriae vertebrales komen samen in de arteria basilaris, die ook de hersenstam van bloed voorziet. De arteria basilaris en de twee arteriae carotides komen samen in de cirkel van Willis. De functie van de cirkel van Willis is dat als een van de toevoerende slagader verstopt raakt, er altijd een andere slagader zorgt dat de hersens doorbloed blijven. Uit de cirkel van Willis ontspringen de twee arteriae cerebri anteriores, de twee ateriae cerebri mediae en de twee arteriae cerebri posteriores. Deze zes slagaders doorbloeden de beide grotehersenhelften. Bij een grote hersenactiviteit verwijden de slagaders en neemt de doorbloeding van de hersenen toe.

Sekseverschillen[bewerken]

Bij mensen zijn er verschillen in de hersenen van mannen en vrouwen, hoewel de functionele implicaties van deze verschillen echter onduidelijk blijven.

In de jaren zestig en zeventig bleek dat de hypothalamus per sekse kleine verschillen vertoont. Er zijn verschillen in de grootte van de cellichamen ervan, in de synapsen zelf en in het aantal synapsen. Ook de amygdala vertoont geslachtsgerelateerde verschillen. Bovendien blijkt dat, gemiddeld, mannen 10% grotere hersenen hebben dan vrouwen. Voor een deel wordt dit verklaard doordat mannen ook een groter lichaam hebben dan vrouwen. Vrouwen echter blijken op sommige plekken meer zenuwcellen te hebben dan mannen, met name in het corpus callosum oftewel de hersenbalk; het deel dat de beide grotehersenhelften met elkaar verbindt. Ook blijken er geen duidelijke verschillen te zijn tussen mannen en vrouwen in mate van lateraliteit van linker- en rechtergrotehersenhelften.[2][3]

Ontwikkeling in de tijd[bewerken]

De ontwikkeling van de hersenen verloopt niet lineair, maar is tijdsafhankelijk en ruimtespecifiek.

In de eerste twee levensjaren van de mens worden de bestaande hersencellen volwassen, worden de axonen gemyeliniseerd, en gaan zij steeds meer verbindingen met andere hersencellen maken door toenemende synapsvorming. Dit proces heet synaptogenese.

Het aantal synapsen is tegen het derde levensjaar opgelopen tot een maximum van zowat 15.000 per cel, wanneer ook de dendrieten een enorme groei hebben doorgemaakt.

Door deze toename zijn de hersenen in de jeugd het meest gevoelig voor leren. Pruning is een postnataal proces dat tijdens de kinderjaren en de adolescentie optreedt. Met relatief grote snelheid worden dan een groot aantal van de ongebruikte verbindingen weer ongedaan gemaakt, zodat het opnieuw aanleggen daarvan op latere leeftijd moeizamer zou verlopen, al is het niet onmogelijk. Synaptogenese treedt, in tegenstelling tot wat wetenschappers tot de jaren zestig van de twintigste eeuw geloofden, ook bij volwassenen op. Bijvoorbeeld wanneer mensen in een nieuwe uitdagende situatie worden geplaatst, treedt dit proces opnieuw in werking. Dit is mogelijk dankzij de plasticiteit van de hersenen.

Ontwikkeling van de hersengebieden gebeurt grosso modo in deze volgorde:

  1. primaire sensorische gebieden (waarneming)
  2. motorische gebieden (voorbereiding en uitvoering van bewegingen)
  3. associatiegebieden (integratie van verschillende zintuigeninformatie)
  4. prefrontale gebieden (motivatie, redenering, oordeelsvermogen, langetermijnplanning) ontwikkelen in de puberteit

Hersengewichtstoename[bewerken]

Bij de geboorte wegen de hersenen zo'n 350 gr en heeft elke hersencel zowat 2500 synapsen. Tegen het derde levensjaar zijn er dat zo'n 15.000 per cel. Het aantal neuronen neemt op belangrijke plaatsen in de cortex in verschillende fasen toe, evenals het aantal gliacellen. Na zes maanden is het gewicht ongeveer de helft van een volwassen brein. Op een jaar is het tot 60% toegenomen, bij tweeënhalf is dat 75%, rond het zesde levensjaar 90% en tegen het tiende 95%. Het gewicht van de hersenen bij een volwassen vrouw is 1245 g, bij een volwassenen man 1375 g.

Visuele ontwikkeling[bewerken]

In de tweede tot de vierde maand worden in de visuele cortex synapsen bij gevormd tegen honderdduizend per seconde. Daarbij verliezen baby's bepaalde reflexen. Objectfixatie van de ogen wordt mogelijk vanaf de derde maand, evenals het grijpen naar een voorwerp. Dieptewaarneming is mogelijk vanaf de vierde maand. Kleur en vorm wordt onderscheiden vanaf de vijfde, zesde maand, evenals vrijwillige oogbewegingen. Met acht maanden is herinnering aan een verborgen voorwerp mogelijk.

Gezichtherkenning[bewerken]

Baby's onder de zes maanden zijn in staat om zowat alle soorten gezichten te onderscheiden, zelfs die van individuele apen. Tussen zes en negen maanden leren zij individuele gezichten steeds beter te herkennen. Door pruning, waarbij ongebruikte synapsen weer verdwijnen, neemt de herkenbaarheid van niet gestimuleerde gezichtswaarneming opnieuw af. Zo zal de fysionomieherkenning van andere soorten verloren gaan, tenzij deze in speciale omstandigheden gestimuleerd zou blijven.

Taalontwikkeling[bewerken]

Pasgeborenen kunnen alle mogelijke taalklanken onderscheiden (of die nu in de eigen taal voorkomen of niet). Tussen de zes en twaalf maanden zijn baby's gevoelig voor de klanken van de eigen moedertaal en neemt de gevoeligheid voor klanken van andere talen (door pruning) af. Daarom horen Japanners bijvoorbeeld geen verschil tussen onze r en l en horen wij geen verschil tussen de verschillende Chinese a's of Indische s'en.

Rond de leeftijd van een jaar is het synaptisch netwerk in de taalgebieden het dichtst en begint taalvaardigheid zich te ontwikkelen. Tussen de veertiende en de tweeëntwintigste maand leren kinderen gemiddeld drie nieuwe woorden per dag. (Tussen zes en acht jaar is er een tweede taalgolf met gemiddeld zo'n twaalf woorden per dag.)

Algemeen gaat binnen de taalgebieden de ontwikkeling van de auditieve cortex qua synapsvorming vooraf aan die van het receptieve taalgebied (nodig voor taalbegrip). Dan volgen de motorische taalgebieden (voor het kunnen spreken). De linker gyrus angularis (pariëtale-kwabgebied voor associatie tussen gesproken en geschreven woord), belangrijk voor lezen, ontwikkelt zich later.

Volgens sommigen duurt de 'gevoelige periode' voor het ontwikkelen van 'absoluut gehoor' tot het zevende levensjaar. Anderen nemen een periode tot het twaalfde levensjaar aan.

Toename van de vocabulaire van kinderen tussen twee en drie jaar correleert met de tijdshoeveelheid die de ouders besteden om tegen het kind te praten.

Hogere vaardigheden[bewerken]

In de hersengebieden die voor de hogere vaardigheden instaan, frontale cortex (complexere vaardigheden zoals emoties controleren, vooruitziendheid, plannen, structureren, motiveren en onderdrukken van gedrag) en pariëtale cortex (integratie zintuiginformatie en ruimtelijk denken), treedt synaptogenese en pruning pas veel later op.

Vergeleken met apen is synaptogenese en pruning bij mensen een langdurig proces.

Het aantal synaptische verbindingen dat in de menselijke hersenen gemiddeld tegelijk aanwezig is, wordt geschat op 1012.

Lijst van hersenaandoeningen[bewerken]

Literatuur[bewerken]

Zie ook[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. (nl) Hersenatlas helpt genezen. De Standaard (17 oktober 2012) Geraadpleegd op 15 april 2013
  2. Hiscock, M. et al., (1994). Is there a sex difference in human laterality? I. J. Clin. Exp. Neurops. 16, 423-435.
  3. Hiscock, M. et al., (1995). Is there a sex diffrence in human laterality? II. J. Clin. Exp. Neurops. 17, 590-610.
Zoek dit woord op in WikiWoordenboek