Samenvatting

Deze gebieden noemen we samen de dorsolaterale prefrontale cortex. Ze zijn betrokken bij werkgeheugen, aandacht, zelfcontrole en het vertellen van leugens of waarheid. Schade kan leiden tot het disexecutief syndroom.

Functie

Deze gebieden spelen een rol bij allerlei executieve functies, zoals het vasthouden van aandacht en bij het werkgeheugen. Het werkgeheugen is bijvoorbeeld het in gedachten houden van een telefoonnummer: niet altijd makkelijk. Hier moet wel bij gezegd worden dat deze gebieden niet alleen verantwoordelijk zijn voor het uitvoeren van dit soort handelingen. Er moet altijd sprake zijn van interactie met andere corticale en subcorticale structuren. Het is dus eigenlijk een beetje een organiserend hersengebied: de executive director.

Locatie

BA 9 en BA 46 liggen naast elkaar aan het oppervlakte van de frontale cortex. Samen vormen ze de dorsolaterale prefrontale cortex.

Weetje

Deze hersengebieden worden ook wel geassocieerd met misleiding, en het vertellen van leugens. Van nature hebben mensen de neiging om de waarheid te vertellen, maar deze neiging kan onderdrukt worden, mede dankzij activiteit in deze hersengebieden zo lijkt het. Als dit hersengebied tijdelijk uitgeschakeld wordt zou het wel eens moeilijk kunnen worden om nog leugens te vertellen.

Patiënten

Bij beschadigingen aan deze regiokan het disexecutief syndroom ontstaan. Dit is een verzameling van cognitieve, gedragsmatige en emotionele problemen, die vaak samen voorkomen. Voorbeelden van cognitieve symptomen zijn een slechter werkgeheugen en slechter korte-termijn geheugen. Dit gaat samen met een kortere aandachtspanne, en deze mensen zijn dan snel afgeleid. Op emotioneel aspect hebben deze mensen vaak moeite met het onderdrukken van emoties zoals boosheid of agressie, wat normale sociale contacten bemoeilijkt. Wat gedrag betreft blijven deze mensen vaak hangen in één bepaalde handeling, bijvoorbeeld tijdens een testje het blijven opnoemen van dierennamen terwijl er eigenlijk al overgegaan is op het opnoemen van kleuren.

Auteur: Myrthe Princen

Als de neuroblasten hun bestemming in de hersenen bereikt hebben kunnen ze zich verder ontwikkelen tot neuronen. De periode waarin de cellen hun uiteindelijke vorm en karakteristieken krijgen, wordt differentiatie genoemd. Dit is een proces dat alle neurale cellen doorlopen, maar niet allemaal tegelijk. Neuronen worden het eerst gedifferentieerd, hierna volgen de astrocyten, en als laatste de oligodendrocyten.

Belangrijke kenmerken van een neuron zijn natuurlijk het axon en de dendrieten. Tijdens de differentiatie worden deze kenmerken gevormd. In eerste instantie kan geen verschil ontdekt worden tussen axonen een dendrieten. Het cellichaam heeft in deze periode een heleboel kleine uitstulpingen, die neurieten worden genoemd. Uiteindelijk zal 1 van deze neurieten zich ontwikkelen tot het axon. Dit wordt veroorzaakt doordat het topje van de neuriet steeds verder groeit. Dit topje wordt daarom ook wel de growth cone genoemd.

De oppervlakte van de growth cone bestaat uit een soort vliesje, het lamellipodia. Uit dit vliesje komen dunne uitstulpingen in alle richtingen, deze worden filopodia genoemd. De filopodia onderzoeken de omgeving en trekken zich daarna weer terug in het lamellipodia. Wanneer een filopodia een heel fijn plekje heeft gevonden blijft hij echter op dit plekje, en trekt zich niet terug. Op dat moment verschuift de growth cone naar het topje van deze filopodia, en is het axon een klein beetje gegroeid.

Een neuron heeft echter meer nodig dan een gegroeid axon om naar behoren te kunnen functioneren. Het axon moet namelijk wel de goede kant op groeien, zodat het later kan binden aan cellen die iets kunnen met de signalen die het axon geeft. Over dit proces bestaan verschillende theorieën, waarvan er drie zullen worden beschreven.

Chemoaffinity hypothese

Deze theorie gaat er vanuit dat dendrieten van cellen een bepaald stofje vrijlaten. Het stofje dat de dendrieten vrijlaten is verschillend in verschillende delen van de hersenen. De groeiende axonen hebben allemaal een voorkeur voor 1 van deze stofjes, en zoeken dus de route waar dit stofje het meeste voorkomt. Op deze manier worden de axonen geleid naar het hersendeel waar dit stofje wordt vrijgelaten door de dendrieten.

Blueprint hypothese

Volgens deze theorie worden groeiende axonen gevolgd door een stofje. Een pionier growth cone is het allereerste neuriet dat een bepaalde route volgt. Deze route wordt grotendeels bepaald door toeval. Bij succesvolle axonen wordt meer van het eerder genoemde, niet-gespecificeerde, stofje achtergelaten dan bij niet succesvolle axonen. De nieuwe neurieten volgen nu de route van het succesvolle axon.

Topographic Gradient hypothese

Al voor er migratie plaatsvindt is al duidelijk welke cellen waar in de hersenen terecht zullen komen. Bij het migreren blijven de relatieve posities tussen verschillende cellen gelijk. Hetzelfde geldt voor de relatieve posities tussen de verschillende hersendelen. Axonen maken gebruik van deze relatieve posities om hun weg naar hun doel te bepalen.

Er is ook een proces dat er voor zorgt dat de axonen allemaal dezelfde kant op groeien. Dit is handig wanneer de neuronen uit een bepaald gebied allemaal verbindingen aangaan met een specifiek ander hersengebied. Het proces dat dit mogelijk maakt word fasciculatie genoemd. Hierbij worden de axonen aan elkaar gebonden, en groeien als ‘een groot axon’ door naar hun bestemming.

Een opmerkelijk feitje bij differentiatie is dat het proces ook plaatsvindt wanneer een neuroblast uit de hersenen wordt gehaald en in een ander weefsel wordt gestopt. Hieraan kun je aflezen dat al voor de migratie vaststaat of een neuroblast een neuron wordt of een andere cel. Blijkbaar is er dus tijdens de aanmaak van de cellen iets gebeurt waardoor de cel zijn uiteindelijke doel krijgt.

Wanneer axonen en dendrieten zijn gevormd volgen er processen die ervoor zorgen dat neuronen signalen aan elkaar kunnen geven. Deze processen worden myelinisatie en synaptogenese genoemd.

Auteur: Myrthe Princen

Simpel gezegd heeft een neuron twee uiteinden: het dendriet en het axon. Dendrieten zijn de vertakkingen rondom de celkern (dendriet betekent letterlijk “boom”). Op het oppervlak van het dendriet bevinden zich synaptische receptoren. Via deze receptoren ontvangt het dendriet informatie van de axonen van andere neuronen. De dendrieten geven deze prikkels door aan de celkern, terwijl de axonen juist prikkels van de celkern af geleiden. Hoe groter het dendrietoppervlak, hoe meer informatie van andere neuronen het dendriet kan ontvangen.
Dendrieten kunnen ook stekels bevatten. Dit zijn kleine knopen die met een smal buisje aan het oppervlak van het dendriet verbonden zijn. Op deze dendritische stekels bevinden zich ook synapsen.

Fine-tuning

Axonen en dendrieten blijven voortdurend aan verandering onderhevig. Dit proces wordt gestuurd door ervaringen en leren. Hoe meer prikkels een organisme krijgt, hoe meer dendrieten er ontspruiten. Een rat die in een verrijkte omgeving leeft, bijvoorbeeld in een kooitje met veel speeltjes en variatie, zal meer dendrieten ontwikkelen dan een rat die in een kaal kooitje leeft. Dit komt doordat de rat in de verrijkte omgeving meer prikkels krijgt en gestimuleerd wordt om actief te zijn. De groei van dendrieten en axonen bij ratten hangt dan ook samen met een verbeterde leercapaciteit. Bij mensen zijn deze effecten echter niet of nauwelijks aanwezig. Het is dus niet zo dat de hersenen een spier zijn die te trainen is, zoals vaak gedacht wordt. “Brain training” verbetert weliswaar de prestatie op de taak die getraind wordt (bijvoorbeeld een bepaalde geheugentaak), maar heeft niet of nauwelijks effect op andere vaardigheden of het algemene intellectueel functioneren.

Auteur: Bart Aben

Deep brain stimulation, of gewoon diepe hersenstimulatie, is een medische techniek waarbij elektrode(n) chirurgisch worden aangebracht in het brein van patiënten met bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson,  dystonie, of essentiële tremor. Bij dergelijke aandoeningen is de oorzaak wetenschappelijk herleid tot een specifiek hersengebied waar de activiteit niet op gewenst niveau is. Een kleine elektrode kan dat gebiedje gecontroleerd stimuleren. Daartoe wordt in een operatie de elektrode ingebracht via een kleine gaatje in de schedel. De elektrode is verbonden met een neurostimulator, inclusief batterijen, die ook in het lichaam wordt geplaatst – achter het sleutelbeen. Het verbindende draadje loopt onder de huid langs, achter het oor, via de hals naar de neurostimulator.

Auteur: Tom de Graaf

Dopamine is een neurotransmitter die betrokken is bij verschillende functies, zoals het ervaren van genot en blijdschap. Daarnaast is dopamine nodig om de hormonen adrenaline en noradrenaline aan te kunnen maken.

In totaal zijn er acht hersencircuits gevonden die gebruik maken van dopamine. Deze circuits vervullen allemaal een andere functie in de hersenen en hieruit is af te leiden dat dopamine betrokken is bij veel verschillende taken. De belangrijkste circuits zijn de volgende vijf:

• Het nigrostriatale circuit;
  Dit circuit is betrokken bij het reguleren van motorische activiteiten. Het bestaat uit de substantia nigra, het dorsale gedeelte van het striatum, en de frontale hersengebieden.
• Het mesolimbisch circuit;
  Dit circuit is belangrijk voor gedrag dat wordt bepaald door beloning en straf. Het circuit bestaat uit het tegmentum, de nucleusaccumbens, en het limbisch systeem in de frontale kwab.
• Het mesocorticale circuit;
  Hier starten motivaties en emoties. Vanuit het tegmentum gaan signalen naar de orbitofrontale cortex en de anterieure cingulate cortex.
• De orbitofrontale schors;
  Dit gebied is betrokken bij het nemen van emotionele beslissingen. Dit is een gebied in de frontale cortex, dat verbindingen heeft met onder andere de amygdala en de cingulate cortex.
• Het tubero-indfundibulare pad;
  Hierin gaan signalen van de hypothalamus naar de hypofyse, en er zijn naast dopamine verschillende neurotransmitters bij betrokken.

De werking van dopamine is afhankelijk van de receptoren waar het aan bind. Er zijn namelijk vijf verschillende receptoren, die allemaal een andere locatie hebben in de hersenen. Hierdoor hebben ze ook allemaal een andere functie. Zo kunnen we D1-receptoren vooral vinden in het striatum en de neocortex, en deze receptoren zijn belangrijk voor motorische handelingen. D2-receptoren zijn te vinden in het striatum en het limbisch systeem, en daarom belangrijk voor emotioneel gedrag.

Bovenstaande functies geven al een verband aan tussen dopamine en het beloningssysteem van de hersenen. Wanneer zich fijne ervaringen voordoen, zoals eten, drinken, seks of drugs, dan wordt dopamine vrijgelaten in de hersenen. Na zo’n ervaring willen de hersenen graag weer dopamine terughalen, om het fijne gevoel ook terug te krijgen. Om aan deze behoefte te voldoen wordt dezelfde actie opnieuw uitgevoerd, en hierdoor kunnen verslavingen ontstaan.

Het is algemeen beken dat verschillende drugs en medicijnen, zoals bijvoorbeeld cocaïne, invloed hebben op de werking van dopamine. Dit komt doordat ze ervoor zorgen dat de gebruikte dopamine niet makkelijk opnieuw wordt opgenomen om te kunnen hergebruiken. Hierdoor blijft er veel dopamine tegelijkertijd actief, waardoor een overstimulatie plaatsvindt. Zoals hierboven te lezen was, zorgt overstimulatie door dopamine voor een fijn gevoel (het is een soort snoepje voor de hersenen). De hersenen wennen aan de hoge concentraties dopamine, en een volgende keer is nog meer dopamine nodig om hetzelfde gevoel te geven.

Auteur: Myrthe Princen 

DTI staat voor 'Diffusion Tensor Imaging' en is een variant van MRI. Bij deze methode wordt gekeken naar hoe watermoleculen zich vrij kunnen bewegen binnen weefsel. Net zoals dat water in een tuinslang niet vrij alle kanten op kan bewegen, maar enkel in de richting van de tuinslang, geldt dat ook voor verbindingen tussen hersengebieden. Het water dat zich in deze witte stof bevindt kan zich alleen vrijelijk bewegen langs de richting van de verbinding. DTI meet over het hele brein in welke richting de watermoleculen zich het beste kunnen bewegen, en brengt dit in kaart. Deze resultaten kunnen met een computer worden verwerkt tot een driedimensionale weergave van de structurele verbindingen in het brein, en in welke richting deze lopen.

Deze figuur laat een reconstructie zien van de verbindingen in en rondom het corpus callosum, gemeten met DTI. Onderin beeld zie je de connecties vanuit het ruggenmerg.

Auteur: Job van den Hurk

Afbeelding: Marcel Loeffen