Neuronen

Schattingen variëren, maar op dit moment lijkt het beste vermoeden te zijn dat onze hersenen ongeveer 85 miljard neuronen bevatten. Een neuron is een zenuwcel en is de primaire functionele eenheid van het zenuwstelsel. 

Dit is een generieke afbeelding van een neuron. Neuronen komen eigenlijk in allerlei vormen en maten voor, maar dit is de prototypische versie van een neuron die je vaak in een studieboek ziet. De structuren die zich uitstrekken vanaf de linkerkant van een neuron en er een beetje uitzien als boomtakken, worden dendrieten genoemd. 

Dendrieten zijn het gebied waar neuronen het grootste deel van hun informatie ontvangen. Op dendrieten zitten receptoren die zijn ontworpen om signalen op te pikken van andere neuronen in de vorm van chemische stoffen die neurotransmitters worden genoemd. De signalen die worden opgepikt door dendrieten veroorzaken elektrische veranderingen in een neuron die worden geïnterpreteerd in een gebied dat de soma of het cellichaam wordt genoemd. De soma bevat de kern. De kern bevat het DNA of genetisch materiaal van de cel. De soma neemt alle informatie van de dendrieten en zet het samen in een gebied dat de axonhillock wordt genoemd. Als het signaal dat uit de dendrieten komt sterk genoeg is, wordt er een signaal naar het volgende deel van het neuron gestuurd, de axon. Op dit punt wordt het signaal een actiepotentiaal genoemd. 

De actiepotentiaal reist langs de axon, die bedekt is met myeline, een isolatiemateriaal dat helpt om te voorkomen dat het signaal degradeert. De laatste stap voor de actiepotentiaal is de axonuiteinden, ook wel synaptische boutons genoemd. Wanneer het signaal de axonuiteinden bereikt, kan het de afgifte van neurotransmitters veroorzaken. Deze paarse structuren vertegenwoordigen de dendrieten van een ander neuron. Wanneer een neurotransmitter wordt vrijgegeven door de axonuiteinden, interageert het met receptoren op de dendrieten van het volgende neuron, en dan herhaalt het proces zich met het volgende neuron [2].

Neuroanatomie

Neuronen zijn elektrisch prikkelbare cellen die signalen door het lichaam overbrengen. Ze gebruiken zowel elektrische als chemische componenten bij het doorgeven van informatie. Neuronen zijn verbonden met andere neuronen op synapsen en met effectororganen of cellen op neuro-effector verbindingen. Een typische multipolaire neuron bestaat uit een soma of cellichaam, een axon en dendrieten. Het axon wordt gezien als het deel dat efferente signalen doorstuurt, terwijl de dendrieten afferente signalen ontvangen uit hun omgeving [3].

Structuur en functie

Neuronen zijn uniek in hun vermogen om informatie te ontvangen en door te geven. Ze worden gekenmerkt door de lange processen die uitsteken vanuit het cellichaam of soma. Dendrieten ontvangen afferente signalen, terwijl axonen efferente signalen dragen. Neuronen komen voor in verschillende vormen, waaronder multipolair, bipolair, pseudounipolair en anaxonisch, die voornamelijk verschillen in hun aantal en rangschikking van axonen en dendrieten. De soma bevat de kern en andere organellen die nodig zijn voor neuronale functie. Afhankelijk van hun functie en locatie kan er één of zijn er vele dendrieten geassocieerd met een enkele neuron. Naast afferente signalering kunnen dendrieten betrokken zijn bij eiwitsynthese en onafhankelijke signaleringsfuncties met andere neuronen. Axonen eindigen doorgaans in een axon-uiteinde waar neurotransmitters, neuromodulatoren of neurohormonen worden vrijgegeven bij de omzetting van het elektrische signaal naar een chemisch signaal dat de synaps of neuromusculaire junctie kan overschrijden. Het axonaal transport wordt uitgevoerd door eiwitten zoals kinesine en dyneïne. Neuronen propageren hun potentialen door ionenbeweging via spanningsafhankelijke ionenkanalen (hoewel calciumkanalen grotendeels spanningsonafhankelijk zijn) over hun membranen. Kalium-, natrium- en chloride-ionen dragen het meest bij aan het membraanpotentieel van de gebruikelijke neuron. Het rustpotentieel van typische neuronen is ongeveer -70 mV. Bij het optreden van een depolariserende drempelstimulus wordt een actiepotentiaal gegenereerd die consistent is in amplitude en langs het axon naar het uiteinde reist. Graduele potentialen zijn ook belangrijk om op te merken, omdat ze variëren in sterkte en amplitude verliezen tijdens hun transmissie. De verscheidenheid aan interacties tussen neuronen maakt de overdracht van impulsen mogelijk om diverse functies binnen het lichaam te verrichten. Volwassen neuronen kunnen niet delen, dus hun vernietiging kan leiden tot een neurologisch tekort. Er zijn echter neurale progenitors die kunnen deelnemen aan neurogenese in bepaalde gebieden zoals de dentate gyrus van de rat en in de subependymale zone van knaagdieren. Er is voortdurende interesse in potentiële therapeutische toepassingen voor neurale progenitorcellen na letsel [4], [5], [6], [7] en [8].

Zenuwen

In de periferie worden individuele zenuwvezels omringd door fijn bindweefsel dat het endoneurium wordt genoemd. De met endoneurium omgeven vezels zijn samengevoegd in bundels die worden omgeven door het perineurium. Het perineurium bestaat ook uit bindweefsel dat op een lamellaire manier is gerangschikt. De cellen die het perineurium vormen, zijn epitheelachtige myofibroblasten. De buitenste laag bindweefsel rond perifere zenuwen wordt het epineurium genoemd. Het epineurium omringt doorgaans meerdere bundels en de bloedvaten die de zenuw van bloed voorzien. Het epineurium ontstaat door invaginatie van de arachnoïde en dura wanneer de zenuwen het wervelkanaal verlaten [9].

Er zijn verschillende soorten zenuwvezels geclassificeerd. Sommige maken deel uit van zowel motorische als sensorische paden, terwijl andere alleen sensorische paden dienen.

Spieren

Spieren hebben zenuwvoorziening nodig om samen te trekken en de spanning te behouden. Motorneuronen bij gewervelden scheiden acetylcholine af in de neuromusculaire overgang. Wanneer een actiepotentiaal de axonterminaal van het motorneuron bereikt, openen spanningsafhankelijke calciumkanalen en komt calcium binnen. Dit maakt de fusie van neurotransmitterblaasjes met het axonterminaal membraan mogelijk, wat leidt tot de afgifte van acetylcholine in de overgang. Acetylcholinemoleculen binden vervolgens aan hun receptoren op het sarcolemma, wat resulteert in de opening van natriumkanalen die leidt tot de productie van een actiepotentiaal en de voortplanting ervan naar de myofibril om spiercontractie te veroorzaken.

Zowel somatische zenuwen als autonome zenuwen werken op spieren. Somatische innervering is de oorzaak van vrijwillige spierfunctie, terwijl autonome innervering de onvrijwillige spiercontractie en -ontspanning en kliersecretie controleert, waardoor het lichaam kan functioneren en zich kan aanpassen zonder bewust denken. Een opmerkelijk voorbeeld van autonome innervering is de parasympathische innervering van de detrusorspier van de blaas en de interne sfincter van de urethra om mictie mogelijk te maken. Sympathische innervering in het bekkengebied remt de functies van de parasympathische innervering met ontspanning van de detrusorspier en vernauwing van de interne sfincter van de urethra. Somatische innervering naar de externe sfincter van de urethra is ook betrokken bij het proces.

Klinische Betekenis

Veel aandoeningen kunnen neuronen en hun overdracht beïnvloeden. Enkele hiervan zijn neurodegeneratieve ziekten zoals amyotrofe laterale sclerose (ALS) of de ziekte van Lou Gehrig, bepaalde vormen van dementie, de ziekte van Huntington, spinale en bulbaire spieratrofieën, evenals laesies van de motorische neuronen.

ALS wordt gekenmerkt door de klinische presentatie van zowel symptomen van laesies van bovenste als onderste motorische neuronen. De ziekte omvat de vernietiging van motorische neuronen in de motorische cortex, de hersenstam en het ruggenmerg. Symptomen van ALS omvatten fasciculaties, zwakte, spasticiteit, spierkrampen en moeite met spreken, slikken en ademen. Sommige patiënten vertonen cognitieve achteruitgang. De meeste patiënten met ALS overlijden aan respiratoir falen.

Dementie beschrijft een breed scala van aandoeningen, waarvan de meest voorkomende vormen Alzheimer en frontotemporale dementie zijn. Het begin van dementiesymptomen is vaak geleidelijk, en de effecten zijn chronisch. Dementie kan een verscheidenheid aan cognitieve en gedragsmatige tekorten veroorzaken, afhankelijk van de locatie en de omvang van de schade in de hersenen.

Huntington's ziekte is een autosomaal dominante aandoening die wordt gekenmerkt door de dood van neuronen veroorzaakt door het huntingtine-eiwit. Symptomen kunnen op elk moment optreden, maar verschijnen meestal wanneer de patiënt in het derde of vierde decennium van het leven is. Huntington's ziekte kan veranderingen in persoonlijkheid, cognitie en beweging veroorzaken, met opvallende symptomen van schokkerige, onbeheersbare bewegingen, typerend voor chorea.

Atrofie van het ruggenmerg of de pons kan zich op verschillende manieren presenteren, maar er is meestal sprake van spierongemak en progressieve zwakte. Er bestaat ook het potentieel voor betrokkenheid van verschillende hersenzenuwen als de laesie zich in de hersenstam bevindt. Tekenen van laesies van bovenste en onderste motorische neuronen kunnen worden waargenomen, afhankelijk van de aandoening.

Laesies van bovenste motorische neuronen worden gekenmerkt door spierzwakte, spasticiteit (typisch niet onmiddellijk na een acuut evenement), clasp-knife-response, hyperreflexie, pronator drift en een positieve Babinski-teken. Laesies van onderste motorische neuronen gaan gepaard met zwakte en parese, hypotonie, hyporeflexie, fasciculaties en afwezige Babinski-reflex [10], [11].