Informatie

15.4A: Functies van het zenuwstelsel - biologie


De primaire functie van het zenuwstelsel is het coördineren en controleren van de verschillende lichaamsfuncties.

leerdoelen

  • Beschrijf de functies van het zenuwstelsel

Belangrijkste punten

  • Het zenuwstelsel is een sterk geïntegreerd systeem. Het zenuwstelsel heeft drie overlappende functies op basis van sensorische input, integratie en motorische output.
  • Op een meer integratief niveau is de primaire functie van het zenuwstelsel het controleren en communiceren van informatie door het hele lichaam.

Sleutelbegrippen

  • hormoon: Een molecuul dat wordt afgegeven door een cel of een klier in een deel van het lichaam die berichten uitzendt die cellen in andere delen van het organisme beïnvloeden.
  • zenuwstelsel: Het orgaansysteem dat de activiteiten van spieren coördineert, organen bewaakt, gegevens van de zintuigen construeert en verwerkt, en acties initieert.

Het zenuwstelsel heeft drie overlappende functies op basis van de sensorische input, integratie en motorische output. Het zenuwstelsel is een sterk geïntegreerd systeem.

Zintuiglijke input

Sensorische input is afkomstig van de vele sensorische receptoren die veranderingen in de gaten houden die zowel binnen als buiten het lichaam plaatsvinden. De totale som van de informatie die door deze receptoren wordt verzameld, wordt sensorische input genoemd. Het zenuwstelsel verwerkt en interpreteert sensorische input en beslist welke acties moeten worden ondernomen. Het zenuwstelsel activeert effectororganen zoals spieren en klieren om een ​​reactie te veroorzaken die motorische output wordt genoemd.

Integratie

Op een meer integratief niveau is de primaire functie van het zenuwstelsel het controleren en communiceren van informatie door het hele lichaam. Het doet dit door informatie uit de omgeving te extraheren met behulp van sensorische receptoren. Deze sensorische input wordt naar het centrale zenuwstelsel gestuurd, dat een passende reactie bepaalt.

Motorische reactie

Zodra de reactie is geactiveerd, stuurt het zenuwstelsel signalen via motorische output naar spieren of klieren om de reactie te initiëren.

Bij mensen zorgt de verfijning van het zenuwstelsel voor taal, abstracte weergave van concepten, overdracht van cultuur en vele andere kenmerken van de samenleving die anders niet zouden bestaan.


Functie van het zenuwstelsel

De basis zenuwstelsel functie omvat: het ontvangen van sensorische informatie (invoer), verwerking van de invoer en productie van motorische reacties. Het zenuwstelsel bestaat uit twee delen die integraal met elkaar verbonden zijn. De hersenen en het zenuwstelsel hebben meerdere functies die uiterst belangrijk zijn voor het normaal functioneren van het lichaam. De sensorische informatie afkomstig van stimulatie van receptoren door veranderingen in de externe en interne omgeving wordt via afferente zenuwvezels naar het CZS getransporteerd. In het CZS wordt deze informatie verwerkt via complexe neuronale (synaptische) paden.


Als gevolg van het bovenstaande worden opdrachten via efferente zenuwvezels afgegeven aan effectororganen (dat wil zeggen spieren en klieren) voor de productie van motorische reacties of verandering in activiteit van de effectororganen. De centrale verwerking zorgt ook voor prikkeling van gevoelens (sensaties) en opslag van informatie als geheugen. Het opgeslagen geheugen als de zenuwstelsel functie op zijn beurt helpt bij het verstrekken van toekomstige input voor andere mentale functies zoals emotie, denk- en beoordelingsvermogen, intelligentie, persoonlijkheid enz.
Uit onze bovenstaande discussie blijkt dat de volgende functies van het zenuwstelsel werken:

Bewuste gewaarwording als functie van het zenuwstelsel

Het zenuwstelsel is verantwoordelijk voor het stimuleren van bewuste sensaties waardoor we de veranderingen in het lichaam of om ons heen kunnen voelen. Een bewuste sensatie zoals zien, horen, ruiken, proeven en voelen, temperatuur, druk, pijn enz. wordt opgewekt wanneer de afferente zenuwimpulsen het hoogste centrum van het centrale zenuwstelsel of de hersenschors van de hersenen bereiken.

Geestelijke functies zoals het zenuwstelsel functioneert

Het zenuwstelsel is verantwoordelijk voor hogere mentale functies zoals geheugen, intelligentie, denkvermogen, beoordelingsvermogen, emotie, persoonlijkheid enz. Deze functies zijn speciaal ontwikkeld bij hogere dieren en ook bij mensen met een sterk ontwikkeld brein.

Controle van willekeurige bewegingen is de functie van het zenuwstelsel

Wanneer een skeletspier wordt bewogen als samentrekking of ontspanning volgens ons verlangen of wilskracht, wordt dit vrijwillige beweging genoemd. Dergelijke bewegingen worden beheerst door bewuste sensatie en geïnitieerd door de hersenschors, en ze helpen bij voortbeweging, spraak enz. is een andere functie van het zenuwstelsel.

Controle van reflexacties is een functie van het zenuwstelsel

Wanneer een sensorische input een motorische reactie uitlokt zonder of voorafgaand aan stimulatie van bewuste sensatie, wordt dit reflexactie genoemd. Het zenuwstelsel reguleert de activiteit van alle drie de soorten spieren, dat zijn skeletspieren, gladde spieren en hartspieren en klieren door middel van verschillende reflexen. Reflexcontrole van skeletspieren helpt de lichaamshouding, ademhaling enz. in stand te houden, terwijl reflexreacties van andere spieren en klieren de coördinatie tussen de activiteiten van verschillende systemen in stand houden, zodat het hele lichaam als een geïntegreerde eenheid kan functioneren.


Het is vaak een uitdaging om een ​​activiteit op het gebied van menselijke anatomie en fysiologie aan het klaslokaal toe te voegen die gemakkelijk te implementeren is en ook niet duur is. Ik heb dit experiment met studenten gebruikt om de gevoeligheid van zenuwen in verschillende delen van het lichaam te testen.

Benodigde tijd: Slechts 20 minuten als het concept al is ingevoerd en de datatabel wordt aangeleverd.

Opstelling klaslokaal: Voorzie één paperclip per leerling en minstens één liniaal per tafel. (Leerlingen kunnen linialen delen.) Studenten moeten hun eigen gegevens noteren.

  • Dit is een eenvoudig experiment dat leerlingen individueel kunnen uitvoeren, maar de meeste leerlingen geven de voorkeur aan hulp van een partner. Indien gedaan in partners, waarschuw de studenten om zachtjes te porren. De eerste keer dat ik dit experiment deed, kreeg een van mijn studenten een bloedneus van een slecht geplaatste paperclip-por (en ik geef les aan middelbare scholieren). Sindsdien waarschuw ik studenten. Ze spotten en rollen met hun ogen, maar er zijn geen gewonden meer gevallen.
  • Sommige studenten kunnen volhouden dat ze twee punten voelen, zelfs als er maar één punt wordt gebruikt. Voor deze studenten kan het werken met een partner het beste werken, zodat ze zich kunnen concentreren op wat ze voelen in plaats van op wat ze doen. Door gegevens als klas te delen, kunnen deze studenten ook hun gevoelens relateren aan wat alle anderen hebben ervaren.
  • Meer gevorderde studenten zouden de gegevenstabel zelf moeten kunnen maken zonder de pdf-afdruk of instructies.
  • Laat de leerlingen een formele hypothese schrijven waarin ze hun redenering en conclusie uitleggen waarin hun gegevens worden uitgelegd en waarom deze hun aanvankelijke hypothese wel of niet ondersteunde.
  • Dit experiment kan leiden tot vervolgvragen of experimenten waarbij de leerlingen de kans krijgen om hun eigen experiment te ontwerpen en uit te voeren. Voorbeelden hiervan zijn testen welke vinger het meest gevoelig is, vergelijkingen met andere delen van het lichaam, inclusief voeten of tenen, of reacties op warm en koud.

Contactins

I. inleiding

Het zenuwstelsel functioneert door middel van neurale netwerken die grote soorten zenuwcellen op een sterk georganiseerde en gecontroleerde manier met elkaar verbinden. Deze netwerken worden tijdens de ontwikkeling geassembleerd en worden gedurende de hele levensduur voortdurend aangepast. Celadhesiemoleculen zorgen ervoor dat zenuwcellen, neuronen en gliacellen kunnen interageren. Hun sleutelrol is duidelijk in neurologische ontwikkelingsprocessen zoals migratie, axongeleiding, axonfasciculatie en synaptogenese en in plastische processen van de volwassen hersenen zoals synaptische herschikkingen, dendritische dynamiek en regeneratie. Het repertoire van neurale celadhesiemoleculen wordt gedomineerd door verschillende grote eiwitfamilies, waaronder de immunoglobuline (Ig) superfamilie van celadhesiemoleculen, IgCAM's. Deze eiwitten zijn type I transmembraaneiwitten, delen een architectuur die is gebouwd op Ig-domeinen en worden onderverdeeld door de aanwezigheid van extra geconserveerde eiwitdomeinen. De bekendste leden van neurale IgCAM's zijn de NCAM- en L1-CAM-families.

Een eigenaardige familie van neurale IgCAM's wordt gevormd door een groep van zes IgCAM's die aan het celoppervlak zijn gekoppeld door een glycofosfatidylinositol (GPI) -anker, de contactines (Shimoda en Watanabe, 2009 Fig. 1). Prototypisch voor de contactins zijn contactin-1 (Cntn1, ook bekend als F3/contactin) en contactin-2 (Cntn2, ook bekend als TAG-1). Deze twee eiwitten en hun biologische functies in neuron-glia-interacties en vorming van de knooppunten van Ranvier zijn gedurende meer dan twee decennia nauwkeurig onderzocht in cruciale studies (Salzer et al., 2008). Deze studies onthulden principes van structuur en functie die het onderzoek naar de andere leden van deze familie leidden. Contactin-3 (Cntn3 ook bekend als BIG-1), contactin-4 (Cntn4, ook bekend als BIG-2), contactin-5 (Cntn5, ook bekend als NB-2) en contactin-6 (Cntn6, ook bekend als NB-3) hebben bleef onderbelicht ondanks meerdere diepgaande studies door de groepen Watanabe en Yoshihara. Onlangs zijn de genetica van neuropsychiatrische neurologische ontwikkelingsstoornissen verschillende van deze leden tegengekomen en de vraag opgeworpen hoe zij deelnemen aan de pathogenese van aandoeningen zoals autisme. Om hun rol bij ontwikkelingsstoornissen van de hersenen te begrijpen, is het essentieel om de biologische en moleculaire routes te bepalen waaraan deze contactines deelnemen. In dit hoofdstuk geven we een overzicht van biologische en structurele eigenschappen die nodig zijn om deze vragen te beantwoorden.

Figuur 1 . Primaire contactstructuur bij gezinsleden. (A) Fylogenetische analyse van menselijke CNTN-eiwitten. Aminozuursequenties werden uitgelijnd met behulp van CLUSTALW zoals geïmplementeerd in MEGA5, en de boom werd gegenereerd met behulp van MEGA5 (Tamura et al., 2007). (B) Cartoon die de domeinarchitectuur van CNTN-familieleden vertegenwoordigt, samen met aminozuuridentiteit tussen individuele domeinen van menselijk CNTN2, -3, -4, -5 en -6 met CNTN1. (C) Hetzelfde als (B) maar met de aminozuuridentiteit van individuele domeinen van CNTN3, -5 en -6 met CNTN4.


DMCA-klacht

Als u van mening bent dat inhoud die beschikbaar is via de Website (zoals gedefinieerd in onze Servicevoorwaarden) een of meer van uw auteursrechten schendt, dient u ons hiervan op de hoogte te stellen door middel van een schriftelijke kennisgeving (“Inbreukmelding”) met de hieronder beschreven informatie aan de aangewezen onderstaande makelaar. Als Varsity Tutors actie onderneemt als reactie op een Kennisgeving van Inbreuk, zal het te goeder trouw proberen contact op te nemen met de partij die dergelijke inhoud beschikbaar heeft gesteld door middel van het meest recente e-mailadres, indien aanwezig, dat door een dergelijke partij aan Varsity Tutors is verstrekt.

Uw kennisgeving van inbreuk kan worden doorgestuurd naar de partij die de inhoud beschikbaar heeft gesteld of naar derden zoals ChillingEffects.org.

Houd er rekening mee dat u aansprakelijk bent voor schade (inclusief kosten en advocatenhonoraria) als u materieel een verkeerde voorstelling geeft van het feit dat een product of activiteit inbreuk maakt op uw auteursrechten. Als u er dus niet zeker van bent dat inhoud die zich op de Website bevindt of waarnaar wordt gelinkt door uw auteursrecht schendt, moet u overwegen eerst contact op te nemen met een advocaat.

Volg deze stappen om een ​​melding in te dienen:

U moet het volgende opnemen:

Een fysieke of elektronische handtekening van de eigenaar van het auteursrecht of een persoon die gemachtigd is om namens hen op te treden Een identificatie van het auteursrecht waarvan wordt beweerd dat het is geschonden Een beschrijving van de aard en exacte locatie van de inhoud waarvan u beweert dat het inbreuk maakt op uw auteursrecht, in voldoende detail om Varsity Tutors in staat te stellen die inhoud te vinden en positief te identificeren, we hebben bijvoorbeeld een link nodig naar de specifieke vraag (niet alleen de naam van de vraag) die de inhoud bevat en een beschrijving van welk specifiek deel van de vraag - een afbeelding, een link, de tekst, enz. - uw klacht verwijst naar uw naam, adres, telefoonnummer en e-mailadres en een verklaring van u: (a) dat u te goeder trouw gelooft dat het gebruik van de inhoud waarvan u beweert dat deze inbreuk maakt op uw auteursrecht, is niet door de wet is geautoriseerd, of door de eigenaar van het auteursrecht of diens vertegenwoordiger (b) dat alle informatie in uw Inbreukmelding juist is, en (c) op straffe van meineed, dat u ofwel de eigenaar van het auteursrecht of een persoon die gemachtigd is om namens hen op te treden.

Stuur uw klacht naar onze aangewezen agent op:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105


DMCA-klacht

Als u van mening bent dat inhoud die beschikbaar is via de Website (zoals gedefinieerd in onze Servicevoorwaarden) een of meer van uw auteursrechten schendt, dient u ons hiervan op de hoogte te stellen door middel van een schriftelijke kennisgeving (“Inbreukmelding”) met de hieronder beschreven informatie aan de aangewezen onderstaande makelaar. Als Varsity Tutors actie onderneemt als reactie op een Kennisgeving van Inbreuk, zal het te goeder trouw proberen contact op te nemen met de partij die dergelijke inhoud beschikbaar heeft gesteld door middel van het meest recente e-mailadres, indien aanwezig, dat door een dergelijke partij aan Varsity Tutors is verstrekt.

Uw kennisgeving van inbreuk kan worden doorgestuurd naar de partij die de inhoud beschikbaar heeft gesteld of naar derden zoals ChillingEffects.org.

Houd er rekening mee dat u aansprakelijk bent voor schade (inclusief kosten en advocatenhonoraria) als u materieel een verkeerde voorstelling geeft van het feit dat een product of activiteit inbreuk maakt op uw auteursrechten. Als u er dus niet zeker van bent dat inhoud die zich op de Website bevindt of waarnaar wordt gelinkt door uw auteursrecht schendt, moet u overwegen eerst contact op te nemen met een advocaat.

Volg deze stappen om een ​​melding in te dienen:

U moet het volgende opnemen:

Een fysieke of elektronische handtekening van de eigenaar van het auteursrecht of een persoon die gemachtigd is om namens hen op te treden Een identificatie van het auteursrecht waarvan wordt beweerd dat het is geschonden Een beschrijving van de aard en exacte locatie van de inhoud waarvan u beweert dat het inbreuk maakt op uw auteursrecht, in voldoende detail om Varsity Tutors in staat te stellen die inhoud te vinden en positief te identificeren, we hebben bijvoorbeeld een link nodig naar de specifieke vraag (niet alleen de naam van de vraag) die de inhoud bevat en een beschrijving van welk specifiek deel van de vraag - een afbeelding, een link, de tekst, enz. - uw klacht verwijst naar uw naam, adres, telefoonnummer en e-mailadres en een verklaring van u: (a) dat u te goeder trouw gelooft dat het gebruik van de inhoud waarvan u beweert dat deze inbreuk maakt op uw auteursrecht, is niet door de wet is geautoriseerd, of door de eigenaar van het auteursrecht of diens vertegenwoordiger (b) dat alle informatie in uw Inbreukmelding juist is, en (c) op straffe van meineed, dat u ofwel de eigenaar van het auteursrecht of een persoon die gemachtigd is om namens hen op te treden.

Stuur uw klacht naar onze aangewezen agent op:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105


Zenuwstelsel

Terwijl u dit leest, voert uw zenuwstelsel verschillende functies tegelijk uit. Het visuele systeem verwerkt wat er op de pagina wordt gezien, het motorische systeem regelt uw oogbewegingen en het omslaan van de pagina's (of klik van de muis) de prefrontale cortex houdt de aandacht vast. Zelfs fundamentele functies, zoals ademhalen en het regelen van de lichaamstemperatuur, worden gecontroleerd door het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel is een van de twee systemen die controle uitoefenen over alle orgaansystemen van het lichaam, het andere is het endocriene systeem. De controle van het zenuwstelsel is veel specifieker en sneller dan het hormonale systeem. Het communiceert signalen via cellen en de kleine openingen ertussen in plaats van via de bloedsomloop zoals in het endocriene systeem. Het gebruikt een combinatie van chemische en elektrochemische signalen, in plaats van puur chemische signalen die door het endocriene systeem worden gebruikt om snel lange afstanden af ​​te leggen. Het zenuwstelsel verkrijgt informatie van sensorische organen, verwerkt deze en kan vervolgens een reactie initiëren, hetzij door motorische functie, wat leidt tot beweging, of door een verandering in de fysiologische toestand van het organisme.

Zenuwstelsels in het hele dierenrijk variëren in structuur en complexiteit. Sommige organismen, zoals zeesponzen, hebben geen echt zenuwstelsel. Anderen, zoals kwallen, missen een echt brein en hebben in plaats daarvan een systeem van afzonderlijke maar verbonden zenuwcellen (neuronen) die een 'zenuwnet' worden genoemd. Platwormen hebben zowel een centraal zenuwstelsel (CZS), bestaande uit een ganglion (clusters van verbonden neuronen) en twee zenuwkoorden, als een perifeer zenuwstelsel (PNS) dat een zenuwsysteem bevat dat zich door het hele lichaam uitstrekt. Het zenuwstelsel van insecten is complexer maar ook vrij gedecentraliseerd. Het bevat een hersenen, ventrale zenuwkoord en ganglia. Deze ganglia kunnen bewegingen en gedrag controleren zonder input van de hersenen.

Vergeleken met ongewervelde dieren is het zenuwstelsel van gewervelde dieren complexer, meer gecentraliseerd en gespecialiseerd. Hoewel er een grote diversiteit is tussen de verschillende zenuwstelsels van gewervelde dieren, delen ze allemaal een basisstructuur: een CNS dat hersenen en ruggenmerg bevat en een PNS dat bestaat uit perifere sensorische en motorische zenuwen. Een interessant verschil tussen het zenuwstelsel van ongewervelde dieren en gewervelde dieren is dat de zenuwkoorden van veel ongewervelde dieren ventraal (naar de maag) zijn gelokaliseerd, terwijl het ruggenmerg van gewervelde dieren dorsaal (naar achteren) is gelokaliseerd. Er is discussie onder evolutionaire biologen over de vraag of deze verschillende plannen van het zenuwstelsel afzonderlijk zijn geëvolueerd of dat de opstelling van het lichaamsplan van de ongewervelde dieren op de een of andere manier is "omgedraaid" tijdens de evolutie van gewervelde dieren.

Het zenuwstelsel bestaat uit neuronen, gespecialiseerde cellen die chemische of elektrische signalen kunnen ontvangen en verzenden, en glia, cellen die ondersteunende functies voor de neuronen bieden. Er is een grote diversiteit in de soorten neuronen en glia die in verschillende delen van het zenuwstelsel aanwezig zijn.

Neuronen en gliacellen

Het zenuwstelsel van de gewone laboratoriumvlieg, Drosophila melanogaster, bevat ongeveer 100.000 neuronen, hetzelfde aantal als een kreeft. Dit aantal is vergelijkbaar met 75 miljoen bij de muis en 300 miljoen bij de octopus. Een menselijk brein bevat ongeveer 86 miljard neuronen. Ondanks deze zeer verschillende aantallen, beheersen het zenuwstelsel van deze dieren veel van hetzelfde gedrag - van basisreflexen tot meer gecompliceerd gedrag zoals het vinden van voedsel en het hof maken van partners. Het vermogen van neuronen om met elkaar en met andere soorten cellen te communiceren ligt ten grondslag aan al deze gedragingen.

De meeste neuronen delen dezelfde cellulaire componenten. Maar neuronen zijn ook zeer gespecialiseerd: verschillende soorten neuronen hebben verschillende afmetingen en vormen die verband houden met hun functionele rol.

Net als andere cellen heeft elk neuron een cellichaam (of soma) dat een kern, glad en ruw endoplasmatisch reticulum, Golgi-apparaat, mitochondriën en andere cellulaire componenten bevat. Neuronen bevatten ook unieke structuren voor het ontvangen en verzenden van de elektrische signalen die communicatie tussen neuronen mogelijk maken ([link]). dendrieten zijn boomachtige structuren die zich uitstrekken van het cellichaam om berichten van andere neuronen te ontvangen op gespecialiseerde knooppunten genaamd synapsen. Hoewel sommige neuronen geen dendrieten hebben, hebben de meeste één of meerdere dendrieten.

Het dubbellaagse lipidemembraan dat een neuron omringt, is ondoordringbaar voor ionen. Om het neuron binnen te gaan of te verlaten, moeten ionen door ionenkanalen gaan die het membraan overspannen. Sommige ionenkanalen moeten worden geactiveerd om te openen en ionen de cel in of uit te laten gaan. Deze ionenkanalen zijn gevoelig voor de omgeving en kunnen dienovereenkomstig van vorm veranderen. Ionenkanalen die hun structuur veranderen als reactie op spanningsveranderingen, worden spanningsafhankelijke ionenkanalen genoemd. Het verschil in totale lading tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel wordt de membraanpotentiaal genoemd.

Een neuron in rust is negatief geladen: de binnenkant van een cel is ongeveer 70 millivolt negatiever dan de buitenkant (–70 mV). Deze spanning wordt de rustmembraanpotentiaal genoemd en wordt veroorzaakt door verschillen in de concentraties van ionen binnen en buiten de cel en de selectieve permeabiliteit die wordt gecreëerd door ionenkanalen. Natrium-kaliumpompen in het membraan produceren de verschillende ionenconcentraties binnen en buiten de cel door twee K+-ionen aan te brengen en drie Na+-ionen te verwijderen. De acties van deze pomp zijn kostbaar: voor elke beurt wordt één molecuul ATP verbruikt. Tot 50 procent van de ATP van een neuron wordt gebruikt om zijn membraanrustpotentieel te behouden. Kaliumionen (K+), die hoger in de cel zijn, bewegen vrij vrij uit het neuron via kaliumkanalen. Dit verlies van positieve lading produceert een netto negatieve lading in de cel. Natriumionen (Na+), die van binnen laag zijn, hebben een drijvende kracht om binnen te komen maar bewegen minder vrij. Hun kanalen zijn spanningsafhankelijk en gaan open wanneer ze worden geactiveerd door een kleine verandering in de membraanpotentiaal.

Een neuron kan input ontvangen van andere neuronen en, als deze input sterk genoeg is, het signaal naar stroomafwaartse neuronen sturen. Overdracht van een signaal tussen neuronen wordt over het algemeen gedragen door een chemische stof, een neurotransmitter genaamd, die diffundeert van het axon van een neuron naar de dendriet van een tweede neuron. Wanneer neurotransmittermoleculen binden aan receptoren die zich op de dendrieten van een neuron bevinden, opent de neurotransmitter ionkanalen in het plasmamembraan van de dendriet. Door deze opening kunnen natriumionen het neuron binnendringen en ontstaat depolarisatie van het membraan - een afname van de spanning over het neuronmembraan. Zodra een signaal door de dendriet is ontvangen, reist het passief naar het cellichaam. Een voldoende groot signaal van neurotransmitters zal het axon bereiken. Als het sterk genoeg is (dat wil zeggen, als de drempel van opwindingwordt een depolarisatie tot ongeveer –60mV bereikt), dan creëert depolarisatie een positieve feedbacklus: naarmate meer Na+-ionen de cel binnenkomen, wordt het axon verder gedepolariseerd, waardoor er op grotere afstanden van het cellichaam nog meer natriumkanalen worden geopend. Dit zal ervoor zorgen dat spanningsafhankelijke Na+-kanalen verderop in het axon zich openen en meer positieve ionen de cel binnenkomen. In het axon zal dit "signaal" een zichzelf voortplantende korte omkering van de rustmembraanpotentiaal worden, een zogenaamde actiepotentiaal.

Een actiepotentiaal is een alles-of-niets-gebeurtenis die gebeurt of niet. De drempel van excitatie moet worden bereikt voordat het neuron een actiepotentiaal kan "afvuren". Terwijl natriumionen de cel binnenstromen, keert depolarisatie de lading over de membraanvorm in feite om van -70mv tot +30mV. Deze verandering in de membraanpotentiaal zorgt ervoor dat spanningsafhankelijke K+-kanalen worden geopend, en K+ begint de cel te verlaten en deze te repolariseren. Tegelijkertijd worden de Na+-kanalen gedeactiveerd, zodat er geen Na+ de cel meer binnenkomt. K+-ionen blijven de cel verlaten en de membraanpotentiaal keert terug naar de rustpotentiaal. Bij de rustpotentiaal sluiten de K+-kanalen en worden de Na+-kanalen gereset. De depolarisatie van het membraan verloopt in een golf langs de lengte van het axon. Het reist in slechts één richting omdat de natriumkanalen zijn geïnactiveerd en niet beschikbaar zijn totdat de membraanpotentiaal weer in de buurt van de rustpotentiaal is. Op dit punt worden ze teruggezet naar gesloten en kunnen ze weer worden geopend.

Een axon is een buisachtige structuur die het signaal van het cellichaam voortplant naar gespecialiseerde uiteinden die axonterminals worden genoemd. Deze terminals synapsen vervolgens met andere neuronen, spieren of doelorganen. Wanneer het actiepotentiaal het axon-uiteinde bereikt, veroorzaakt dit de afgifte van neurotransmitter op de dendriet van een ander neuron. Neurotransmitters die vrijkomen bij axonuiteinden zorgen ervoor dat signalen naar deze andere cellen kunnen worden gecommuniceerd en het proces begint opnieuw. Neuronen hebben meestal een of twee axonen, maar sommige neuronen bevatten geen axonen.

Sommige axonen zijn bedekt met een speciale structuur genaamd a myelineschede, die fungeert als een isolator om te voorkomen dat het elektrische signaal verdwijnt terwijl het door het axon reist. Deze isolatie is belangrijk, aangezien het axon van een menselijk motorneuron wel een meter lang kan zijn, van de basis van de wervelkolom tot de tenen. De myelineschede wordt geproduceerd door gliacellen. Langs het axon zijn er periodieke gaten in de myelineschede. Deze gaten worden knooppunten van Ranvier genoemd en zijn plaatsen waar het signaal wordt "opgeladen" terwijl het langs het axon reist.

Het is belangrijk op te merken dat een enkel neuron niet alleen werkt - neuronale communicatie hangt af van de verbindingen die neuronen met elkaar maken (evenals met andere cellen, zoals spiercellen). Dendrieten van een enkel neuron kunnen synaptisch contact ontvangen van vele andere neuronen. Van dendrieten van een Purkinje-cel in het cerebellum wordt bijvoorbeeld gedacht dat ze contact krijgen met maar liefst 200.000 andere neuronen.

Neurogenese Vroeger geloofden wetenschappers dat mensen werden geboren met alle neuronen die ze ooit zouden hebben. Onderzoek dat de afgelopen decennia is uitgevoerd, geeft aan dat neurogenese, de geboorte van nieuwe neuronen, doorgaat tot in de volwassenheid. Neurogenese werd voor het eerst ontdekt bij zangvogels die nieuwe neuronen produceren terwijl ze liedjes leren. Voor zoogdieren spelen nieuwe neuronen ook een belangrijke rol bij het leren: elke dag ontwikkelen zich ongeveer 1.000 nieuwe neuronen in de hippocampus (een hersenstructuur die betrokken is bij leren en geheugen). Hoewel de meeste nieuwe neuronen zullen afsterven, ontdekten onderzoekers dat een toename van het aantal overlevende nieuwe neuronen in de hippocampus correleerde met hoe goed ratten een nieuwe taak leerden. Interessant is dat zowel lichaamsbeweging als sommige antidepressiva ook neurogenese in de hippocampus bevorderen. Stress heeft het tegenovergestelde effect. Hoewel neurogenese vrij beperkt is in vergelijking met regeneratie in andere weefsels, kan onderzoek op dit gebied leiden tot nieuwe behandelingen voor aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, beroerte en epilepsie.

Hoe identificeren wetenschappers nieuwe neuronen? Een onderzoeker kan een stof genaamd bromodeoxyuridine (BrdU) in de hersenen van een dier injecteren. Hoewel alle cellen zullen worden blootgesteld aan BrdU, zal BrdU alleen worden opgenomen in het DNA van nieuw gegenereerde cellen die zich in de S-fase bevinden. Een techniek genaamd immunohistochemie kan worden gebruikt om een ​​fluorescerend label aan de ingebouwde BrdU te bevestigen, en een onderzoeker kan fluorescentiemicroscopie gebruiken om de aanwezigheid van BrdU, en dus nieuwe neuronen, in hersenweefsel te visualiseren ([link]).

Bezoek deze link interactief lab voor meer informatie over neurogenese, inclusief een interactieve laboratoriumsimulatie en een video waarin wordt uitgelegd hoe BrdU nieuwe cellen labelt.

Hoewel gliacellen vaak worden gezien als de ondersteunende cast van het zenuwstelsel, overtreft het aantal gliacellen in de hersenen het aantal neuronen met een factor 10. Neuronen zouden niet kunnen functioneren zonder de vitale rollen die worden vervuld door deze gliacellen. Glia begeleiden ontwikkelende neuronen naar hun bestemming, bufferen ionen en chemicaliën die anders neuronen zouden beschadigen, en zorgen voor myeline-omhulsels rond axonen. Wanneer glia niet goed functioneren, kan het resultaat desastreus zijn - de meeste hersentumoren worden veroorzaakt door mutaties in glia.

Hoe neuronen communiceren

Alle functies die door het zenuwstelsel worden uitgevoerd - van een eenvoudige motorreflex tot meer geavanceerde functies zoals het maken van een herinnering of een beslissing - vereisen dat neuronen met elkaar communiceren. Neuronen communiceren tussen het axon van een neuron en de dendrieten, en soms het cellichaam, van een ander neuron over de opening ertussen, bekend als de synaptische spleet. Wanneer een actiepotentiaal het einde van een axon bereikt, stimuleert het de afgifte van neurotransmittermoleculen in de synaptische spleet tussen de synaptische knop van het axon en het postsynaptische membraan van de dendriet of soma van de volgende cel. De neurotransmitter komt vrij door exocytose van blaasjes die de neurotransmittermoleculen bevatten. De neurotransmitter diffundeert door de synaptische spleet en bindt zich aan receptoren in het postsynaptische membraan. Deze receptormoleculen zijn chemisch gereguleerde ionkanalen en zullen openen, waardoor natrium de cel kan binnendringen. Als er voldoende neurotransmitter is afgegeven, kan in de volgende cel een actiepotentiaal worden gestart, maar dit is niet gegarandeerd. Als er onvoldoende neurotransmitter vrijkomt, sterft het zenuwsignaal op dit punt af. Er zijn een aantal verschillende neurotransmitters die specifiek zijn voor neurontypes die specifieke functies hebben.

Het centrale zenuwstelsel

De centraal zenuwstelsel (CZS) bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg en is bedekt met drie lagen beschermende bedekkingen, genaamd hersenvliezen (“meninges” is afgeleid van het Grieks en betekent “membranen”) ([link]). De buitenste laag is de dura mater, de middelste laag is de webachtige arachnoïde mater en de binnenste laag is de pia mater, die rechtstreeks contact maakt met de hersenen en het ruggenmerg en deze bedekt. De ruimte tussen de arachnoid en pia maters is gevuld met hersenvocht (CSF). De hersenen drijven in CSF, dat fungeert als een kussen en schokdemper.

De hersenen

De hersenen zijn het deel van het centrale zenuwstelsel dat zich in de schedelholte van de schedel bevindt. Het omvat de hersenschors, het limbisch systeem, de basale ganglia, de thalamus, de hypothalamus, het cerebellum, de hersenstam en het netvlies. Het buitenste deel van de hersenen is een dik stuk weefsel van het zenuwstelsel, de hersenschors. De hersenschors, het limbisch systeem en de basale ganglia vormen de twee hersenhelften. Een dikke vezelbundel genaamd de corpus callosum (corpus = "lichaam" callosum = "taai") verbindt de twee hersenhelften. Hoewel er enkele hersenfuncties zijn die meer op de ene hemisfeer zijn gelokaliseerd dan op de andere, zijn de functies van de twee hemisferen grotendeels overbodig. Soms (zeer zelden) wordt zelfs een heel halfrond verwijderd om ernstige epilepsie te behandelen. Hoewel patiënten na de operatie enige tekortkomingen hebben, kunnen ze verrassend weinig problemen hebben, vooral wanneer de operatie wordt uitgevoerd bij kinderen met een zeer onvolgroeid zenuwstelsel.

Bij andere operaties om ernstige epilepsie te behandelen, wordt het corpus callosum doorgesneden in plaats van een volledig halfrond te verwijderen. Dit veroorzaakt een aandoening die split-brain wordt genoemd en die inzicht geeft in unieke functies van de twee hersenhelften. Wanneer bijvoorbeeld een object aan het linker gezichtsveld van de patiënt wordt gepresenteerd, zijn ze mogelijk niet in staat om het object mondeling een naam te geven (en kunnen ze beweren een object helemaal niet te hebben gezien). Dit komt omdat de visuele input van het linker gezichtsveld de rechterhersenhelft kruist en binnenkomt en dan niet kan signaleren naar het spraakcentrum, dat zich over het algemeen in de linkerkant van de hersenen bevindt. Opmerkelijk is dat als een patiënt met een split-brain wordt gevraagd om een ​​specifiek object uit een groep objecten met de linkerhand op te pakken, de patiënt dit wel kan, maar het nog steeds niet verbaal kan identificeren.

Bezoek de volgende website om meer te weten te komen over split-brain-patiënten en om een ​​spel te spelen waarin u zelf split-brain-experimenten kunt modelleren.

Elk halfrond bevat regio's die lobben worden genoemd en die betrokken zijn bij verschillende functies. Elk halfrond van de hersenschors van zoogdieren kan worden onderverdeeld in vier functioneel en ruimtelijk gedefinieerde lobben: frontale, pariëtale, temporale en occipitale ([link]).

De frontale kwab bevindt zich aan de voorkant van de hersenen, boven de ogen. Deze kwab bevat de bulbus olfactorius, die geuren verwerkt. De frontale kwab bevat ook de motorische cortex, die belangrijk is voor het plannen en uitvoeren van beweging. Gebieden in de motorische cortex worden toegewezen aan verschillende spiergroepen. Neuronen in de frontale kwab controleren ook cognitieve functies zoals het vasthouden van aandacht, spraak en besluitvorming. Studies van mensen die hun frontale kwabben hebben beschadigd, tonen aan dat delen van dit gebied betrokken zijn bij persoonlijkheid, socialisatie en het beoordelen van risico's. De pariëtale kwab bevindt zich aan de bovenkant van de hersenen. Neuronen in de pariëtale kwab zijn betrokken bij spraak en ook bij lezen. Twee van de belangrijkste functies van de pariëtale kwab zijn het verwerken van somatosensatie - aanrakingsgewaarwordingen zoals druk, pijn, warmte, koude - en het verwerken van proprioceptie - het gevoel van hoe delen van het lichaam in de ruimte zijn georiënteerd. De pariëtale kwab bevat een somatosensorische kaart van het lichaam vergelijkbaar met de motorische cortex. De occipitale kwab bevindt zich aan de achterkant van de hersenen. Het is voornamelijk betrokken bij visie - het zien, herkennen en identificeren van de visuele wereld. De temporale kwab bevindt zich aan de basis van de hersenen en is voornamelijk betrokken bij het verwerken en interpreteren van geluiden. Het bevat ook de zeepaardje (genoemd naar het Grieks voor 'zeepaardje', waar het qua vorm op lijkt) een structuur die geheugenvorming verwerkt. De rol van de hippocampus in het geheugen werd gedeeltelijk bepaald door het bestuderen van een beroemde epileptische patiënt, HM, die beide zijden van zijn hippocampus had verwijderd in een poging zijn epilepsie te genezen. Zijn aanvallen verdwenen, maar hij kon geen nieuwe herinneringen meer vormen (hoewel hij zich enkele feiten van voor zijn operatie kon herinneren en nieuwe motorische taken kon leren).

Onderling verbonden hersengebieden genaamd de basale ganglia spelen een belangrijke rol bij bewegingscontrole en houding. De basale ganglia reguleren ook de motivatie.

De thalamus fungeert als een poort van en naar de cortex. Het ontvangt sensorische en motorische input van het lichaam en ontvangt ook feedback van de cortex. Dit feedbackmechanisme kan het bewustzijn van sensorische en motorische input moduleren, afhankelijk van de aandachts- en opwindingstoestand van het dier. De thalamus helpt bij het reguleren van bewustzijn, opwinding en slaaptoestanden.

Onder de thalamus bevindt zich de hypothalamus. De hypothalamus regelt het endocriene systeem door signalen naar de hypofyse te sturen. Naast andere functies is de hypothalamus de thermostaat van het lichaam - hij zorgt ervoor dat de lichaamstemperatuur op het juiste niveau wordt gehouden. Neuronen in de hypothalamus reguleren ook circadiane ritmes, ook wel slaapcycli genoemd.

De limbisch systeem is een samenhangend geheel van structuren die emotie reguleert, evenals gedrag dat verband houdt met angst en motivatie. Het speelt een rol bij de vorming van geheugen en omvat delen van de thalamus en hypothalamus, evenals de hippocampus. Een belangrijke structuur binnen het limbische systeem is een temporale kwabstructuur genaamd de amygdala. De twee amygdala's (één aan elke kant) zijn zowel belangrijk voor het gevoel van angst als voor het herkennen van angstige gezichten.

De cerebellum (cerebellum = "kleine hersenen") zit aan de basis van de hersenen bovenop de hersenstam. Het cerebellum regelt het evenwicht en helpt bij het coördineren van bewegingen en het leren van nieuwe motorische taken. Het cerebellum van vogels is groot in vergelijking met andere gewervelde dieren vanwege de coördinatie die nodig is om te vliegen.

De hersenstam verbindt de rest van de hersenen met het ruggenmerg en reguleert enkele van de belangrijkste en meest basale functies van het zenuwstelsel, waaronder ademhalen, slikken, spijsvertering, slapen, lopen en integratie van sensorische en motorische informatie.

Ruggengraat

Het ruggenmerg is verbonden met de hersenstam en loopt door het lichaam door de wervelkolom. Het ruggenmerg is een dikke bundel zenuwweefsel die informatie over het lichaam naar de hersenen en van de hersenen naar het lichaam vervoert. Het ruggenmerg bevindt zich in de hersenvliezen en de botten van de wervelkolom, maar kan signalen van en naar het lichaam overbrengen via de verbindingen met de spinale zenuwen (een deel van het perifere zenuwstelsel). Een dwarsdoorsnede van het ruggenmerg ziet eruit als een witte ovaal met daarin een grijze vlindervorm ([link]). Axonen vormen de "witte stof" en cellichamen van neuronen en glia (en interneuronen) vormen de "grijze stof". Axonen en cellichamen in het dorsa ruggenmerg brengen voornamelijk sensorische informatie van het lichaam naar de hersenen. Axonen en cellichamen in het ruggenmerg zenden voornamelijk signalen uit die de beweging van de hersenen naar het lichaam regelen.

Het ruggenmerg regelt ook motorische reflexen. Deze reflexen zijn snelle, onbewuste bewegingen, zoals het automatisch verwijderen van een hand van een heet voorwerp. Reflexen zijn zo snel omdat er lokale synaptische verbindingen bij betrokken zijn. De kniereflex die een arts test tijdens een routine lichamelijk onderzoek, wordt bijvoorbeeld gecontroleerd door een enkele synaps tussen een sensorisch neuron en een motorneuron. Hoewel een reflex misschien slechts de betrokkenheid van een of twee synapsen vereist, geven synapsen met interneuronen in de wervelkolom informatie door aan de hersenen om over te brengen wat er is gebeurd (de knie schokte of de hand was warm).

Het perifere zenuwstelsel

De perifeer zenuwstelsel (PNS) is de verbinding tussen het centrale zenuwstelsel en de rest van het lichaam. Het PNS kan worden opgesplitst in de autonoom zenuwstelsel, die lichaamsfuncties regelt zonder bewuste controle, en de sensorisch-somatisch zenuwstelsel, die sensorische informatie van de huid, spieren en sensorische organen naar het CZS verzendt en motorische opdrachten van het CZS naar de spieren stuurt.

Het autonome zenuwstelsel dient als het relais tussen het CZS en de interne organen. Het regelt de longen, het hart, de gladde spieren en de exocriene en endocriene klieren. Het autonome zenuwstelsel bestuurt deze organen grotendeels zonder bewuste controle, het kan continu de condities van deze verschillende systemen monitoren en indien nodig veranderingen doorvoeren. Signalering naar het doelweefsel omvat meestal twee synapsen: een preganglionische neuron (afkomstig uit het CZS) synapsen naar een neuron in een ganglion die op zijn beurt synapsen op het doelorgaan ([link]). Er zijn twee afdelingen van het autonome zenuwstelsel die vaak tegengestelde effecten hebben: het sympathische zenuwstelsel en het parasympathische zenuwstelsel.

De sympathisch zenuwstelsel is responsible for the immediate responses an animal makes when it encounters a dangerous situation. One way to remember this is to think of the “fight-or-flight” response a person feels when encountering a snake (“snake” and “sympathetic” both begin with “s”). Examples of functions controlled by the sympathetic nervous system include an accelerated heart rate and inhibited digestion. These functions help prepare an organism’s body for the physical strain required to escape a potentially dangerous situation or to fend off a predator.

While the sympathetic nervous system is activated in stressful situations, the parasympathetic nervous system allows an animal to “rest and digest.” One way to remember this is to think that during a restful situation like a picnic, the parasympathetic nervous system is in control (“picnic” and “parasympathetic” both start with “p”). Parasympathetic preganglionic neurons have cell bodies located in the brainstem and in the sacral (toward the bottom) spinal cord ([link]). The parasympathetic nervous system resets organ function after the sympathetic nervous system is activated including slowing of heart rate, lowered blood pressure, and stimulation of digestion.

The sensory-somatic nervous system is made up of cranial and spinal nerves and contains both sensory and motor neurons. Sensory neurons transmit sensory information from the skin, skeletal muscle, and sensory organs to the CNS. Motor neurons transmit messages about desired movement from the CNS to the muscles to make them contract. Without its sensory-somatic nervous system, an animal would be unable to process any information about its environment (what it sees, feels, hears, and so on) and could not control motor movements. Unlike the autonomic nervous system, which usually has two synapses between the CNS and the target organ, sensory and motor neurons usually have only one synapse—one ending of the neuron is at the organ and the other directly contacts a CNS neuron.

Sectie Samenvatting

The nervous system is made up of neurons and glia. Neurons are specialized cells that are capable of sending electrical as well as chemical signals. Most neurons contain dendrites, which receive these signals, and axons that send signals to other neurons or tissues. Glia are non-neuronal cells in the nervous system that support neuronal development and signaling. There are several types of glia that serve different functions.

Neurons have a resting potential across their membranes and when they are stimulated by a strong enough signal from another neuron an action potential may carry an electrochemical signal along the neuron to a synapse with another neuron. Neurotransmitters carry signals across synapses to initiate a response in another neuron.

The vertebrate central nervous system contains the brain and the spinal cord, which are covered and protected by three meninges. The brain contains structurally and functionally defined regions. In mammals, these include the cortex (which can be broken down into four primary functional lobes: frontal, temporal, occipital, and parietal), basal ganglia, thalamus, hypothalamus, limbic system, cerebellum, and brainstem—although structures in some of these designations overlap. While functions may be primarily localized to one structure in the brain, most complex functions, like language and sleep, involve neurons in multiple brain regions. The spinal cord is the information superhighway that connects the brain with the rest of the body through its connections with peripheral nerves. It transmits sensory and motor input and also controls motor reflexes.

The peripheral nervous system contains both the autonomic and sensory-somatic nervous systems. The autonomic nervous system provides unconscious control over visceral functions and has two divisions: the sympathetic and parasympathetic nervous systems. The sympathetic nervous system is activated in stressful situations to prepare the animal for a “fight-or-flight” response. The parasympathetic nervous system is active during restful periods. The sensory-somatic nervous system is made of cranial and spinal nerves that transmit sensory information from skin and muscle to the CNS and motor commands from the CNS to the muscles.


Zenuwstelsel

In the human beings as well as other higher animals the nervous system and the endocrine system have evolved for regulating the function of different organs of the body and for maintaining synchronization between their activities. The nervous system receives information from different sensory organs which are called receptors and integrates them to determine the response to be made by day organs of the body. Regulation of the activities of different organs according to the need of the body is done by it. So, the nervous system keeps the body aware of the changes occurring in its internal or external environment and helps the body to react properly so that it can deal with different situation. The nervous system acts very rapidly but its actions are relatively short lusting, on the other hand the endocrine system acts slowly for a prolonged period.

Organisation of nervous system: –

By two types of cells the nervous system is made up, those are neurons and neuroglia. The highly specialised cells neuronen carry out the functions of nervous system by transmitting information in the form of nerve impulses from one part of the body to another through the complex path involving synapsen. There are more than 10,000 million of neurons in the nervous system of the human beings which are formed during the foetal life. New neurons are never formed during their lifespan as after birth the neurons do not divide. However the neurons increase in length and new synapses are formed with the growth and development of the body after birth. The neuroglia cells support and nourish the neurons. They continue to multiply after birth and increase in number.

Anatomically the nervous system is divided into two parts those are central nervous system (CNS) and peripheral nervous system (PNS). The CNS comprises of brain and spinal cord which lie in the axial part of the body. The part expended part of CNS is the brain lying within the cranial cavity. The weight of a adult human brain is about 1.36 kilogram in males and 1.25 kilograms in females. From above downward, the human brain is divisible into three primary regions those are (i) forebrain, (ii) midbrain, and (iii) hindbrain.

The largest part of human brain is forebrain and further divided into two parts namely the cerebrum en de diencephalon. The diencephalon comprises of thalamus en hypothalamus.
The midbrain remains undivided but the hindbrain is further divided into two parts: met-encephalon en myelencephalon. The metencephalon comprises of pons en cerebellum. De hersenstam he’s formed by midbrain, pons and medulla together. The spinal cord is the long, tubular lower part of the CNS lying within the cavity of vertebral column.
To study about anatomy of brain click here ►► HUMAN BRAIN
The peripheral nervous system includes all the nerve pathways of the body outside the brain and spinal cord. Contact with the CNS is made by these pathways in various part of the body. By 43 pairs of nerves the PNS is comprises of. Among them, 12 pairs of peripheral nerves are connected with brain and are called cranial nerves. The remaining 31 pairs of peripheral nerves are connected to spinal cord, which are called spinal nerves.

The total central nervous system is histologically divisible into two distinct zones – grey matter and white matter. The grey matter is composed of cell bodies of neurons hence, synapses are formed in the region of the CNS. On the other hand the white matter consists of nerve fibres called Axons. Due to the presence of myelin sheath on the actions it appears as white. In cerebrum and cerebellum, the grey matter is present on the outer side which is also called cortex and the white matter on the inner side. The remaining parts of CNS are called nerve tracts whereas in the PNS, they are called peripheral nerves. There are two types of peripheral nerve fibres – sensory or afferent fibres and motor or efferenr fibres.

Sensory fibres carry the information received by the receptors, from different part of the body to the central nervous system to make CNS aware to the change happening within the body or in the external environment. Motor fibres carry the commands of the CNS to different organs for necessary modification in their activities. Peripheral nerves may be of three types depending on the types of nerve fibres, those are – sensory, motor and mixed.

The nervous system can also be divided functionally into two parts, such as, somatic nervous system and automatic nervous system. The somatic nervous system is concerned with conscious sensations arising from the sense organ, muscles, tendons and joints and movement control of skeletal muscles. On the other hand the automatic nervous system is concerned with the control of involuntary organs.


What Are the Four Functions of the Nervous System?

The nervous system is perhaps the most important part of the body. The roles it serves are crucial for perceiving and responding to the world around us. Our nervous systems allow our body to respond to stimuli and coordinate important bodily functions.

Parts of the Nervous System

The nervous system consists of the brain, organs used to provide sensory information, spinal cord and all the nerves that connect them. Each part of the nervous system is responsible for providing some level of control over the body. The nervous system is made of two groups: the central nervous system and peripheral nervous system

The central nervous system, also known as the CNS, includes both the spinal cord and the brain. They are the control center of the body. These are the parts of the body in which you make decisions and evaluate the world.

The peripheral nervous system, or PNS, consists of sensory nerves and organs in the body. This part of the nervous system monitors the world around you and then sends information to the brain.

Sensory Function

The sensory function of the nervous system is the part that gathers information about both the world around you and the inside of the body. The nervous system collects the data and then interprets it in a way that the brain can understand and respond. For example, the eyes are one of the most important sensory organs. The eyes take in light and convert it into electrical signals that travel to the brain and create an image. Other sensations the body perceives and interprets include taste, smell, touch, and hearing. The nervous system also senses the body’s internal environment, though you may not be consciously aware of it.

Communicative Function

Communication is another crucial feature of the nervous system. Without the communicative function of the nervous system, the brain and spinal cord would miss out on important information coming from the sensory organs. For example, the nerves in your hand may experience a reaction when you place your hand on a hot burner, but without communicating the pain to your brain, you might not know to pull your hand away and prevent further burning.

lntegrative Function

Information is processed via the nervous system’s integrative functioning. Integration occurs when a stimulus is sent to the area in which the information is processed. Stimuli may be compared with other stimuli, perhaps those that occur at the same time or memories of those past. This means that an individual can respond to a stimulus based on experience.

motor Function

The nervous system also serves a motor purpose that results after the nervous system responds to perceived stimuli. The motor function creates the response to the stimuli, often in the form of contracting muscles. Some forms of response are voluntary, and some are completely involuntary, like a reflex. For example, it's the motor function of the nervous system that causes you to pull your hand away from a hot stove or to jump out of the way of a moving vehicle.


Nervous System Physiology

Functions of the Nervous System

The nervous system has 3 main functions: sensory, integration, and motor.

  1. Sensory. The sensory function of the nervous system involves collecting information from sensory receptors that monitor the body’s internal and external conditions. These signals are then passed on to the central nervous system (CNS) for further processing by afferent neurons (and nerves).
  2. integratie. The process of integration is the processing of the many sensory signals that are passed into the CNS at any given time. These signals are evaluated, compared, used for decision making, discarded or committed to memory as deemed appropriate. Integration takes place in the gray matter of the brain and spinal cord and is performed by interneurons. Many interneurons work together to form complex networks that provide this processing power.
  3. Motor. Once the networks of interneurons in the CNS evaluate sensory information and decide on an action, they stimulate efferent neurons. Efferent neurons (also called motor neurons) carry signals from the gray matter of the CNS through the nerves of the peripheral nervous system to effector cells. The effector may be smooth, cardiac, or skeletal muscle tissue or glandular tissue. The effector then releases a hormone or moves a part of the body to respond to the stimulus.

Unfortunately of course, our nervous system doesn’t always function as it should. Sometimes this is the result of diseases like Alzheimer’s and Parkinson’s disease. Did you know that DNA testing can help you discover your genetic risk of acquiring certain health conditions that affect the organs of our nervous system? Late-onset Alzheimer’s, Parkinson’s disease, macular degeneration - visit our guide to DNA health testing to find out more.

Divisions of the Nervous System

Centraal zenuwstelsel

The brain and spinal cord together form the central nervous system, or CNS. The CNS acts as the control center of the body by providing its processing, memory, and regulation systems. The CNS takes in all of the conscious and subconscious sensory information from the body’s sensory receptors to stay aware of the body’s internal and external conditions. Using this sensory information, it makes decisions about both conscious and subconscious actions to take to maintain the body’s homeostasis and ensure its survival. The CNS is also responsible for the higher functions of the nervous system such as language, creativity, expression, emotions, and personality. The brain is the seat of consciousness and determines who we are as individuals.

Perifere zenuwstelsel

The peripheral nervous system (PNS) includes all of the parts of the nervous system outside of the brain and spinal cord. These parts include all of the cranial and spinal nerves, ganglia, and sensory receptors.

Somatisch zenuwstelsel

The somatic nervous system (SNS) is a division of the PNS that includes all of the voluntary efferent neurons. The SNS is the only consciously controlled part of the PNS and is responsible for stimulating skeletal muscles in the body.

Autonoom zenuwstelsel

The autonomic nervous system (ANS) is a division of the PNS that includes all of the involuntary efferent neurons. The ANS controls subconscious effectors such as visceral muscle tissue, cardiac muscle tissue, and glandular tissue.

There are 2 divisions of the autonomic nervous system in the body: the sympathetic and parasympathetic divisions.

  • Sympathiek. The sympathetic division forms the body’s “fight or flight” response to stress, danger, excitement, exercise, emotions, and embarrassment. The sympathetic division increases respiration and heart rate, releases adrenaline and other stress hormones, and decreases digestion to cope with these situations.
  • parasympathisch. The parasympathetic division forms the body’s “rest and digest” response when the body is relaxed, resting, or feeding. The parasympathetic works to undo the work of the sympathetic division after a stressful situation. Among other functions, the parasympathetic division works to decrease respiration and heart rate, increase digestion, and permit the elimination of wastes.

Enteric Nervous System

The enteric nervous system (ENS) is the division of the ANS that is responsible for regulating digestion and the function of the digestive organs. The ENS receives signals from the central nervous system through both the sympathetic and parasympathetic divisions of the autonomic nervous system to help regulate its functions. However, the ENS mostly works independently of the CNS and continues to function without any outside input. For this reason, the ENS is often called the “brain of the gut” or the body’s “second brain.” The ENS is an immense system—almost as many neurons exist in the ENS as in the spinal cord.

Action Potentials

Neurons function through the generation and propagation of electrochemical signals known as action potentials (APs). An AP is created by the movement of sodium and potassium ions through the membrane of neurons. (See Water and Electrolytes.)

  • Rustpotentieel. At rest, neurons maintain a concentration of sodium ions outside of the cell and potassium ions inside of the cell. This concentration is maintained by the sodium-potassium pump of the cell membrane which pumps 3 sodium ions out of the cell for every 2 potassium ions that are pumped into the cell. The ion concentration results in a resting electrical potential of -70 millivolts (mV), which means that the inside of the cell has a negative charge compared to its surroundings.
  • Threshold Potential. If a stimulus permits enough positive ions to enter a region of the cell to cause it to reach -55 mV, that region of the cell will open its voltage-gated sodium channels and allow sodium ions to diffuse into the cell. -55 mV is the threshold potential for neurons as this is the “trigger” voltage that they must reach to cross the threshold into forming an action potential.
  • Depolarization. Sodium carries a positive charge that causes the cell to become depolarized (positively charged) compared to its normal negative charge. The voltage for depolarization of all neurons is +30 mV. The depolarization of the cell is the AP that is transmitted by the neuron as a nerve signal. The positive ions spread into neighboring regions of the cell, initiating a new AP in those regions as they reach -55 mV. The AP continues to spread down the cell membrane of the neuron until it reaches the end of an axon.
  • Repolarization. After the depolarization voltage of +30 mV is reached, voltage-gated potassium ion channels open, allowing positive potassium ions to diffuse out of the cell. The loss of potassium along with the pumping of sodium ions back out of the cell through the sodium-potassium pump restores the cell to the -55 mV resting potential. At this point the neuron is ready to start a new action potential.

Synapses

A synapse is the junction between a neuron and another cell. Synapses may form between 2 neurons or between a neuron and an effector cell. There are two types of synapses found in the body: chemical synapses and electrical synapses.

  • Chemical synapses. At the end of a neuron’s axon is an enlarged region of the axon known as the axon terminal. The axon terminal is separated from the next cell by a small gap known as the synaptic cleft. When an AP reaches the axon terminal, it opens voltage-gated calcium ion channels. Calcium ions cause vesicles containing chemicals known as neurotransmitters (NT) to release their contents by exocytosis into the synaptic cleft. The NT molecules cross the synaptic cleft and bind to receptor molecules on the cell, forming a synapse with the neuron. These receptor molecules open ion channels that may either stimulate the receptor cell to form a new action potential or may inhibit the cell from forming an action potential when stimulated by another neuron.
  • Electrical synapses. Electrical synapses are formed when 2 neurons are connected by small holes called gap junctions. The gap junctions allow electric current to pass from one neuron to the other, so that an AP in one cell is passed directly on to the other cell through the synapse.

Myelination

The axons of many neurons are covered by a coating of insulation known as myelin to increase the speed of nerve conduction throughout the body. Myelin is formed by 2 types of glial cells: Schwann cells in the PNS and oligodendrocytes in the CNS. In both cases, the glial cells wrap their plasma membrane around the axon many times to form a thick covering of lipids. The development of these myelin sheaths is known as myelination.

Myelination speeds up the movement of APs in the axon by reducing the number of APs that must form for a signal to reach the end of an axon. The myelination process begins speeding up nerve conduction in fetal development and continues into early adulthood. Myelinated axons appear white due to the presence of lipids and form the white matter of the inner brain and outer spinal cord. White matter is specialized for carrying information quickly through the brain and spinal cord. The gray matter of the brain and spinal cord are the unmyelinated integration centers where information is processed.

Reflexes

Reflexes are fast, involuntary responses to stimuli. The most well known reflex is the patellar reflex, which is checked when a physicians taps on a patient’s knee during a physical examination. Reflexes are integrated in the gray matter of the spinal cord or in the brain stem. Reflexes allow the body to respond to stimuli very quickly by sending responses to effectors before the nerve signals reach the conscious parts of the brain. This explains why people will often pull their hands away from a hot object before they realize they are in pain.

Functions of the Cranial Nerves

Each of the 12 cranial nerves has a specific function within the nervous system.

  • The olfactory nerve (I) carries scent information to the brain from the olfactory epithelium in the roof of the nasal cavity.
  • De optische zenuw (II) carries visual information from the eyes to the brain.
  • Oculomotor, trochlear, and abducens nerves (III, IV, and VI) all work together to allow the brain to control the movement and focus of the eyes. De trigeminuszenuw (V) carries sensations from the face and innervates the muscles of mastication.
  • The facial nerve (VII) innervates the muscles of the face to make facial expressions and carries taste information from the anterior 2/3 of the tongue.
  • The vestibulocochlear nerve (VIII) conducts auditory and balance information from the ears to the brain.
  • The glossopharyngeal nerve (IX) carries taste information from the posterior 1/3 of the tongue and assists in swallowing.
  • The vagus nerve (X), sometimes called the wandering nerve due to the fact that it innervates many different areas, “wanders” through the head, neck, and torso. It carries information about the condition of the vital organs to the brain, delivers motor signals to control speech and delivers parasympathetic signals to many organs.
  • The accessory nerve (XI) controls the movements of the shoulders and neck.
  • The hypoglossal nerve (XII) moves the tongue for speech and swallowing.

Sensory Physiology

All sensory receptors can be classified by their structure and by the type of stimulus that they detect. Structurally, there are 3 classes of sensory receptors: free nerve endings, encapsulated nerve endings, and specialized cells. Free nerve endings are simply free dendrites at the end of a neuron that extend into a tissue. Pain, heat, and cold are all sensed through free nerve endings. An encapsulated nerve ending is a free nerve ending wrapped in a round capsule of connective tissue. When the capsule is deformed by touch or pressure, the neuron is stimulated to send signals to the CNS. Specialized cells detect stimuli from the 5 special senses: vision, hearing, balance, smell, and taste. Each of the special senses has its own unique sensory cells—such as rods and cones in the retina to detect light for the sense of vision.

Functionally, there are 6 major classes of receptors: mechanoreceptors, nociceptors, photoreceptors, chemoreceptors, osmoreceptors, and thermoreceptors.