Evolutie en ontwikkeling van het brein
19 belangrijke vragen over Evolutie en ontwikkeling van het brein
Geef 4 kernmomenten in de prenatale ontwikkeling van het brein.
- 20 dagen: start ontwikkeling van zenuwstelsel: ontstaan van de neural tube, neural precursor cells.
- Dag 40: 3 vesicles: fore-, mid-, en hind-brain
- Week 6-8: 20 - 100 miljard neuronen worden gevormd
- Binnen 6 maanden: bijna alle neuronen zijn gevormd.
Wat zijn neural precursor cells? Leg uit hoe dit verder gaat in ontwikkeling.
- daaruit ontstaan neuronen
- en gliacellen
- NPCs groeien naar buiten richting oppervlakte neural tube
- Oudste cellen liggen het diepst
- Dus neocorticale laag 6 als eerst gevormd, laag 1 als laatst.
- tov muis: maar 4 x dikkere neocortex dan muis; neocortex is niet meegeschaald met grootte lichaam
Wat weet je over de ontwikkeling van synapsen?
- Na differentiatie worden neuronale connecties genoemd, dit heet synaptogenesis
- axonen en dendrieten worden geleid door lokale omgevingscues
- synapsen worden gevormd, maar ook weer afgebroken! Synaptic pruning.
- Neurons that fire together wire together
- synapsen die samen actief zijn worden sterker en blijven ook bestaan
- Hogere cijfers + sneller leren
- Niets twee keer studeren
- 100% zeker alles onthouden
Noem 2 manieren waarop het brein plastisch is.
- Neurogenese
- groei van nieuwe neuronen dmv stamcellen
- bijna alleen prenataat
- Synaptische plasticiteit
- synaptogenese en pruning
- verbeterde communicatie tussen neuronen
- sterkst tijdens jeugd, maar leren kan hele leven lang
Hoe verloopt de myelinatie in de ontwikkeling?
- Begint bij 29 weken
- duurt totaan derde decade van leven
- verhoogt snelheid actiepotentialen
- verbetert effectiviteit van neuronale signalering.
- wanneer myelinatie is afgerond verschilt per gebied: sensorische gebieden eerder klaar dan prefrontale gebieden (prefrontale cortex verbinden zijn als laatst volwassen); overgang van grey matter naar white matter
Betekent een groot brein ook meer neuronen?
- Nee, dit is soortafhankelijk.
- Knaagdieren vs primaten: als brein evengroot dan primaten veel meer neuronen in het brein
- ook dit dus van belang! Neuronendichtheid
Cognitie is niet noodzakelijkerwijs gecorrelleerd aan absolute brein grootte of hoe sterk het breingevouwen is. Geef een voorbeeld.
- Koe heeft sterk gevouwen brein, veel meer tov van macaque.
- Dus niet per se direct verband veel sulci en gyri en congitieve complexiteit.
Wat bepaalt dat sulci en gyri gaan ontstaan?
- Brein wil groeien maar schedelcapaciteit is beperkt
- Studie: overexpressie groeifactor muizenbrein: brein gaat sulci en gyri maken
- Er is dus geen gen of iets voor het onstaan van van sulci en gyri
- Maar komt echt door groei in een schedel met beperkte capaciteit.
Complex brein: is bigger better?
- Absolute grootte is geen goede indicator van cognitieve vaardigheden.
- Meer cognitieve diersoorten hebben ten opzichte van lichaamsgrootte een relatief groot brein.
- Een groter brein bevat niet noodzakelijkerwijs meer neuronen, de dichtheid varieert (en is hoger in meer cognitievere diersoorten)
- Sulci en gyri ontstaan doordat de cortex groter wordt dan in de schedel past en zijn niet altijd indicatief voor een groter cognitief vermogen.
Zijn menselijke hersencellen groter?
- Ja en nee:
- menselijke hersencellen zijn absoluut groter, maar niet relatief
- dus in vergelijking tot dikte van de cortex geldt dit niet (L2/L3 onderzocht in mens vs muis)
- menselijke L2/L3 neuronen bleken meer verbindingen te hebben in deze studie! Ook tov van de macaque.
- maar: denk weer aan niet verrijkte omgeving labmuis...
- voorkomen meer synapsen specifiek voor lagen (laag 4, feedforward laat veel kleinere verschillen zien, wss zit het m in feedback (en dus die lagen))
Wat zijn double bouquet cells en tyrosine positieve interneuronen?
- Voorbeelden van celtypen die door onderzoekers gedefiniëerd zijn als niet voorkomend in andere diersoorten
- Is dat wat ons speciaal maakt?
- we hebben ook andere haarkleur dan muizen
- En je moet dan in alle soorten gekeken hebben
Wat is er speciaal aan het menselijk brein?
- Relatief grote neocortex (maar telt ook voor andere mensapen)
- Menselijke neuronen zijn in absolute mate groter dan die van muizen, maar niet als je dit relatief aan de dikte van de cortex meet.
- Menselijke hersencellen hebben meer verbindingen dan knaagdieren en makaken. (vooral laag 2/3)
- Bepaalde typen hersencellen komen (meer) voor in menselijke hersenen. (blijft de vraag of dat bijdraagt aan cognitie)
- De opbouw van corticale lagen verschilt tussen veel diersoorten (maar ook tussen hersengebieden), niet alleen tussen mens en anderen.
Wat zijn endocasts? Hoe spelen deze een rol in evolutionair onderzoek?
- Afdrukken van fossiele schedels (inhoud hoofd versteent
- Je ziet eigenlijk een afdruk van de binnenkant van de schedel
- Een endocast van het moderne brein zou er heel anders uitzien! Gyri en sulci slecht te herkennen
- Dus eigenlijk enige wat je kunt bekijken in evolutie brein is de grootte van het brein.
Wat is (in enkele zinnen) bekend over de evolutie van het humane brein?
- Hersenontwikkeling gaat in stappen, plotselinge veranderingen van australopithecus naar H. habilis naar H. erectus.
- Dit ligt deels aan de beperkte fossielencollectie, maar gaat ook samen met grote lichaamsveranderingen en aanpassingen in levenswijze.
- Ook vroege mensachtigen hadden tov apen een relatief groot brein.
Hoe is de evolutie van cognitieve functies en lichamelike aanpassingen een kip en ei verhaal?
- Rechtop lopen → aanpassing heupen: kleiner hoofd mogelijk, langere postnatale ontwikkeling, maar ook niet meer op de handen lopen, dus ontwikkeling van de menselijke duim
- Duimen → beter gereedschap gebruik, dus hogere cognitieve functies worden nuttiger
- Vuur →betere voedselbereiding, betere calorie opname. Nuttig want hersenen kosten veel energie.
Hoe is somatotopie een goed voorbeeld van verschillende functionele specialisatie bij verschillende diersoorten?
- Somatosensorische cortex muis --> barrels, één per snorhaar
- Bij mensen juist grote representatie gezicht handen
Wat is een voorbeeld van hoe de grootte van bepaald gebied correleert met gedrag?
- Verschil 2 vogels
- hippocampus: geheugen van locaties
- ene relatief grote hippocampus; heeft te maken met hoe dier voedsel vindt, zoekt specifieke bron van voedsel die miss ook verstopt moet worden.
- functionele specialisatie
Wat is de foerageer (foraging) hypothese?
- Moeilijker om voedsel te vinden --> groter brein tov lichaamsgewicht (cognitiever?)
Noem samenvattend 3 punten over de evolutie van het brein.
- Evolutie van het menselijke brein gaat in stappen en is gerelateerd aan veranderingen van het lichaam en cultuur.
- Afhankelijk van de niche waarin een diersoort zich specialiseert zullen bepaalde hersengebieden zich sterker of minder ontwikkelen.
- Dit hangt samen met de fourageer hypothese: dieren wiens voedsel makkelijk te bemachtigen is zullen een minder groot (cognitief?) brein hebben dan dieren die meer naar hun voedsel moeten zoeken.
De vragen op deze pagina komen uit de samenvatting van het volgende studiemateriaal:
- Een unieke studie- en oefentool
- Nooit meer iets twee keer studeren
- Haal de cijfers waar je op hoopt
- 100% zeker alles onthouden