Histologie (micro anatomie) - Bioelectriciteit

20 belangrijke vragen over Histologie (micro anatomie) - Bioelectriciteit

Om de elektrofysiologie van zenuwen te kunnen bestuderen is een meetopstelling nodig bestaande uit:

  • Stimulatoren: hiermee kunnen gecontroleerde prikkels aan de zenuw worden doorgegeven
  • Afleidelektrodes (sensoren): hiermee kunnen de reacties van zenuwen worden gemeten
  • Weergave apparatuur: hiermee kunnen de prikkels en de responsen gevisualiseerd worden, zodat er ook aan gemeten kan worden


In dit hypothetische experiment stimuleer je een complete zenuw, die bestaat uit meerdere axonen, met een elektrische stimulus. De drempelwaarde van één enkele axon is 3V. Je hebt de intensiteit van de stimulus (tussen 1V-5V) gevarieerd en de amplitude van de respons (actiepotentiaal) van de volledige zenuw gemeten. Beschrijf de verwachte amplitude van de respons bij de verschillende intensiteiten. Beschrijf het mechanisme hoe de zenuw op deze manier geactiveerd wordt.

1&2V: als de drempelwaarde van één enkele axon 3V is, zal je geen verandering zien bij een stimulus die zo laag is.
3V: Aangezien de drempelwaarde 3V is en de intensiteit van de stimulus 3V is en er ook nog wat intensiteit verloren gaat door oa amplitude, zul je niet of nauwelijks respons zien.
4&5V: hoe hoger de stimulus, hoe meer potentialen elkaar opvolgen, hoe vaker het actiepotentiaal aangeslagen wordt.


Nu stimuleer je de zenuw met natriumchloride (NaCl). Wat denk je dat er zal gebeuren met de amplitude van de response (actiepotentiaal)? Beschrijf het mechanisme hoe de zenuw op deze manier geactiveerd wordt. Neem de rol van beide ionen (Na+ en Cl-) mee in je antwoord.

Na+ zorgt voor een polarisatie. Cl- zal ervoor zorgen dat meer neurotransmitters sneller worden verpakt. Na+ zal ervoor zorgen dat de polariteit hoger wordt. De amplitude van de response zal toenemen.
  • Hogere cijfers + sneller leren
  • Niets twee keer studeren
  • 100% zeker alles onthouden
Ontdek Study Smart

Nu stimuleer je de zenuw mechanisch met een glazen staaf tot een response (actie potentieel) wordt gegenereerd. Beschrijf het mechanisme hoe de zenuw op deze manier geactiveerd wordt.

De glazen staaf drukt op een zintuig: de huid. Deze zet de stimulans om in elektrische schokjes die de zenuwcellen opvangen en er een actiepotentiaal kan ontstaan.

Alle stimuli (elektrisch, chemisch of mechanisch) genereerden een elektrische response van de zenuw, maar de amplitude is niet overal hetzelfde. Bijvoorbeeld, de stimulatie van de zenuw met 4V resulteerde in een iets hogere respons dan bij 3V. Leg dit fenomeen uit.

Bij 4V is de kans groter dat er een actiepotentiaal wordt aangeslagen. Omdat 3V de drempelwaarde is zal deze moeilijker te bereiken zijn met een 3V stimulans en dus wordt de actiepotentiaal minder vaak bereikt.

Nu voeg je lidocaine toe aan het medium voordat je de zenuw stimuleert met een stimulus die ten minste de drempelintensiteit bereikt. Beschrijf wat je verwacht te zien met betrekking tot de amplitude van de respons. Wat gebeurt er als je de stimulans verhoogt? Leg de moleculaire werking van het mechanisme achter de weking van lidacaine uit.

Na+ kanaal blokkeerder -> geen actiepotentiaal. Door lidocaine functioneert ionisatie optimaal. De amplitude van de respons zal hoog zijn. De intensiteit van de stimulus verhogen heeft hier geen zin omdat de maximale aantal actiepotentialen worden bereikt.

Voeg curare toe en herhaal het experiment. Beschrijf wat er zal gebeuren en leg het moleculaire mechanisme achter dit effect uit.

Curare is een spierverslapper. Curare bindt aan de receptoren, hierdoor kunnen. Geen effect op het genereren van het actiepotentiaal. Het zal de amplitude van de respons sterk verzwakken en minder actiepotentialen zullen optreden.

Voeg ether toe en herhaal het experiment. Beschrijf wat er zal gebeuren en leg het moleculaire mechanisme achter dit effect uit.

Ether is een verdovende stof. De amplitude van de respons wordt, net als bij curare, minder en dus worden er minder actiepotentialen geinduceerd. Stimulus verhogen helpt wel, maar is waarschijnlijk niet genoeg om boven de drempelwaarde uit te komen.

Bereken de geleidingssnelheid , wetende dat de afstand tussen stimulatie- en meetelektrode steeds 43 mm is.

Worm: 9m/s
Kikker: 29m/s
Rat1: 18m/s
Rat2: 57m/s

De drempelwaarde is niet vergelijkbaar voor de verschillende soorten zenuwen bij deze dieren. Wat kan deze verschillen verklaren. Leg deze observaties uit.

Omdat de worm tov da andere dieren veel kleiner is, heeft hij minder zenuwen in zijn lijf. Vandaar dat de drempelwaarde van de impuls groter moet zijn zodat hij (gevaar) kan voelen. Bij de ratten zijn er zoveel zenuwen dat ook al is de drempelwaarde wat lager, zij lagere impulsen kunnen voelen met verschillende zenuwen die samen werken.

Welke zenuw heeft de hoogste en welke zenuw heeft de laagste geleidingssnelheid? Wat zegt dit over de structuur van deze zenuwen?

Hoogste: Rat2; laagste: worm.
Dit betekent dat Rat2 de dikste axonen heeft (minder weerstand) en worm de dunste. Dit is ook wel te verklaren aan de grootte van de beestjes. Als de worm dikkere axonen had was er minder ruimte voor andere cellen in het kleine beestje, maar bij de rat is er genoeg ruimte. Bovendien hoeft de worm niet zon snelle geleidingssnelheid te hebben aangezien de geleiding nooit heel ver weg moet worden gebracht.

Leg uit wat de absolute en refractaire periode van een zenuwcel zijn.

  • Absolute refractaire periode: als een actiepotentiaal net voor polarisatie heeft gezorgt en alle Na+ kanalen gesloten zijn kunnen deze niet meer open voor een tijdje om te voorkomen dat de polarisatiestroom de andere kant op gaat.
  • Relatieve refractaire periode: de meeste Na+ kanalen zijn nog gesloten, maar een paar zijn weer open, er zou dus eventueel een nieuwe actiepotentiaal kunnen komen (al dan zou de respons veel zwakker zijn)

Extracellulaire K+ concentraties blijken een grote invloed te hebben op het vrijlaten van neurotransmitters. Welk experiment moet je uitvoeren (met behulp van een vergelijkbare in vitro set-up) om dit te bewijzen? Beschrijf wat je zal toevoegen aan het medium en welke resultaten je verwacht. Bovendien, leg uit waarom extracellulaire K+ concentraties zo klinisch relevant is.

Geef een stimulans met en zonder extracellulaire K+ en kijk wat het verschil is. Klinisch relevant omdat bij spierverslapping te kijken of het om de overdracht van neurotransmitters gaat.

Tm = tl + tv Waar staan deze tijden voor?

Tm = tijd voordat de actiepotentiaal bij de afleidelektroden komt topv het moment waarop deze gestimuleerd wordt.
tl = de latentietijd, de tijd die nodig is om bij stimulatie ter plekke van de stimuluspuls de actiepotentiaal in de zenuw te genereren
tv = de voortgeleidingstijd van de actiepotentiaal langs de zenuw om de afleidelektroden te bereiken

Indien x = afstand tussen stimulatie-elektroden en afleidelektroden, en v = voortplantingssnelheid van de actiepotentiaal, dan geldt:

Tv = x/v
dus:
tm = tl + tv = tl + x/v

Hoe zijn tl en tv afzonderlijk te bepalen?

Door twee metingen van tm te doen met verschillende x. Hierbij nemen we aan dat tl in beide gevallen gelijk is. Invullen van de vergelijking tm = tl + x/v voor beide metingen levert dan 2 vergelijkingen op met 2 onbekenden (tl en v), welke je vervolgens kan oplossen.

Gebruik de verkregen resultaten en de formule beschreven in de reader om de geleidingssnelheid van de actiepotentialen te berekenen die door de zenuwen van de arm reizen. Neem aan dat tl vergelijkbaar is in beide metingen.

Xelleboog = 30cm = 0,3m
Xpols = 5cm = 0,05m
tm,elleboog = 75msec =0,75sec
tm,pols = 55msec =0,55sec
tm = tl + x/v 

Elleboog: 0,75 = tl + 0,30/v
tl = 0,75 - 0,30/v

Pols: 0,55 = tl + 0,05/v
tl = 0,55 - 0,05/v

0,75 - 0,30/v = 0,55 - 0,05/v
0,20 = 0,25/v
0,20v = 0,25
v = 1,25 m/sec

Beargumenteer of 1,25 m/sec een geloofwaardige geleidingssnelheid is in de arm van een mens. Denk na over de fysiologische processen in het lichaam.

Het lijkt mij een beetje traag. Het is ongeveer 1,25 meter van je vinger naar je hersenen. Als je een te hete pan aanraakt kost het je niet 2 seconden voordat je je arm in een reflex wegtrekt.

Elektrische stimulatie van de zenuwen in de onderarm induceren actie potentialen in de motor neuronen die reizen in de richting van zowel de pink en het ruggenmerg. Welk effect hebben deze actie potentialen in het ruggenmerg?

Deze gaan naar de hersenen zodat ze de signalen kunnen verwerken en kunnen reageren.

De spinale zenuw bevat ook sensorische zenuwvezels. Worden deze ook gestimuleerd en hoe merk je dat?

Ja, doordat ze bijvoorbeeld pijn doorgeven aan de hersenen.

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
Onthoud sneller, leer beter. Wetenschappelijk bewezen.
Trustpilot-logo