Les 6 oktober 2025 - Labro - synaptische plasticiteit.pdf

# Synaptische transmissie en plasticiteit Dit onderwerp behandelt de mechanismen van synaptische transmissie en verschillende vormen van synaptische plasticiteit, die cruciaal zijn voor leerprocessen en geheugen. ## 1. Synaptische transmissie Synaptische transmissie is het proces waarbij een neuron informatie overdraagt aan een andere cel. Dit gebeurt via de synaps, een gespecialiseerde verbinding tussen neuronen [4](#page=4). ### 1.1 Het mechanisme van chemische synaptische transmissie Het mechanisme van synaptische transmissie omvat de volgende stappen [4](#page=4): 1. De actiepotentiaal arriveert bij het pre-synaptische uiteinde van het axon. 2. Membraandepolarisatie opent spanningsgevoelige calciumkanalen ($Ca^{2+}$). 3. Influx van $Ca^{2+}$ verhoogt de intracellulaire concentratie van $Ca^{2+}$ in het pre-synaptische terminal. 4. Verhoogde $Ca^{2+}$ stimuleert de fusie van vesikels met het pre-synaptisch membraan en de vrijlating van neurotransmitters in de synaptische spleet. 5. Neurotransmitters diffunderen door de synaptische spleet. 6. Neurotransmitters binden aan receptoren op het post-synaptische membraan, wat leidt tot een post-synaptische potentiaal (PSP). 7. Het signaal wordt beëindigd door afbraak of verwijdering van de neurotransmitter uit de synaptische spleet. De synaptische spleet is ongeveer 30 nm breed. Neuronale synapsen variëren in grootte, type neurotransmitter, type post-synaptische receptoren, efficiëntie van transmissie en mate van plasticiteit [4](#page=4). ### 1.2 Chemische synapsen: excitatie en inhibitie Chemische synapsen kunnen exciterend (leiden tot een excitatoire post-synaptische potentiaal, EPSP) of inhiberend (leiden tot een inhibitoire post-synaptische potentiaal, IPSP) werken. Er is een breed spectrum aan respons tijd en amplitude van de respons. De amplitude van een EPSP of IPSP is typisch tussen 0.01 mV en enkele mV's [5](#page=5). #### 1.2.1 Sommatie van post-synaptische potentialen Eén enkele EPSP is meestal onvoldoende om de drempelwaarde voor het genereren van een actiepotentiaal te bereiken. Daarom is sommatie van input signalen noodzakelijk [5](#page=5) [8](#page=8). De bijdrage van elk synaptisch contact aan deze sommatie hangt af van: * De amplitude en duur van de PSP, die bepaald wordt door: * De hoeveelheid en types neurotransmitters die worden vrijgesteld [5](#page=5). * De tijd dat neurotransmitters in de synaptische spleet aanwezig blijven (door re-uptake, afbraak, of wegdiffunderen) [5](#page=5). * Het aantal, de types en de activiteit van de receptoren op de pre- en post-synaptische zijde [5](#page=5). * De afstand van het synaptisch contact tot de axonheuvel [5](#page=5). Er zijn twee hoofdtypen sommatie: * **Ruimtelijke (spatiële) sommatie:** Input van meerdere synaptische contacten die tegelijkertijd of kort na elkaar vuren [8](#page=8) [9](#page=9). * **Tijdelijke (temporele) sommatie:** Herhaalde stimulatie van hetzelfde synaptische contact binnen een korte tijdsperiode. Dit is mogelijk omdat een PSP langer duurt dan een actiepotentiaal [9](#page=9). De uiteindelijke integratie van zowel EPSP's als IPSP's vindt plaats bij de axonheuvel. Het neuron werkt als een 'integrate and fire' systeem, waarbij dendritische activiteit wordt geïntegreerd en, afhankelijk van de resulterende membraanpotentiaal, al dan niet een actiepotentiaal wordt afgevuurd. Een hogere amplitude en langere duur van EPSP's leiden tot een hogere frequentie van afgevuurde actiepotentialen [10](#page=10). #### 1.2.2 Dendritische eigenschappen en signaalattenuatie Dendrieten zijn over het algemeen niet-gemyeliniseerde en passieve kabels met een relatief lage membraanweerstand ($R_m$). Signaalattenuatie in dendrieten is afhankelijk van de lengteconstante ($\lambda$) [6](#page=6). De lengteconstante ($\lambda$) is afhankelijk van de straal van de dendriet ($a$), de membraanweerstand ($R_m$) en de intra-axonale weerstand ($R_i$) volgens de formule: $$ \lambda = \sqrt{\frac{a R_m}{2 R_i}} $$ De meeste dendrieten vuren geen actiepotentialen (met uitzondering van Purkinjecellen in de cerebellum). Dendrieten fungeren als "low-pass" filters, wat de terugwaartse propagatie (back-propagation) van snel signalen (actiepotentialen) vanuit het axonale initiële segment (AIS) verhindert. Lekstroom is afhankelijk van capaciteit ($I_{capaciteit}$), die weer afhankelijk is van de verandering van spanning over tijd ($dV/dt$). Langzame signalen vertonen daarom minder attenuatie dan snelle signalen [11](#page=11). Het Axonaal Initiële Segment (AIS) bevat een hoge concentratie spanningsgevoelige natriumkanalen ($Na^{+}$) en is de primaire locatie voor het genereren van actiepotentialen, zelden in de soma [7](#page=7). ## 2. Synaptische plasticiteit Synaptische plasticiteit verwijst naar de modulatie van de synaptische kracht, oftewel de amplitude van EPSP's of IPSP's. Dit is de basis voor zowel kortetermijn- als langetermijngeheugen [12](#page=12). Modulatie van synaptische kracht kan plaatsvinden op twee niveaus: 1. **Pre-synaptisch:** Wijzigingen in de hoeveelheid vrijgestelde neurotransmitter of de tijd dat de neurotransmitter in de synaptische spleet aanwezig is [12](#page=12). 2. **Post-synaptisch:** Toename in het aantal, de gevoeligheid of de activiteit van neurotransmitterreceptoren [12](#page=12). 3. Een combinatie van beide [12](#page=12). Er zijn diverse mechanismen voor het moduleren van synaptische kracht [12](#page=12). ### 2.1 Kortetermijnplasticiteit Kortetermijnplasticiteit duurt meestal van milliseconden tot minuten en wordt voornamelijk gemedieerd door pre-synaptische mechanismen [12](#page=12). #### 2.1.1 Facilitatie en potentiatie (toename in respons) * **Facilitatie:** Duurt 10 tot 100 ms. Gekenmerkt door een toename in pre-synaptische $Ca^{2+}$ en daardoor meer neurotransmittervrijstelling. Dit kan komen door verhoogde $Ca^{2+}$ influx via activatie van spanningsgevoelige $Ca^{2+}$ kanalen (Cav) of inhibitie van $K^{+}$ kanalen, waardoor de pre-synaptische depolarisatie langer duurt [12](#page=12) [13](#page=13). * **Augmentatie:** Duurt enkele seconden [12](#page=12). * **Potentiatie:** Duurt enkele minuten. Dit is een versterking van de synaptische communicatie na repetitieve stimulatie. Bij hoogfrequente stimulatie kan de $Ca^{2+}$ concentratie onvoldoende snel dalen, waardoor de intracellulaire $Ca^{2+}$ toeneemt en exocytose wordt gepotentieerd. Het mechanisme is pre-synaptisch [12](#page=12) [13](#page=13). Pre-synaptische toename in neurotransmittervrijstelling kan ook optreden wanneer "clear" en "dense-core" vesikels co-lokaliseren, wat leidt tot selectieve vrijstelling van beide vesikels afhankelijk van de stimulatie frequentie of kracht. Dense-core vesikels bevatten voornamelijk peptiderge neurotransmitters die metabotrope receptoren stimuleren, maar kunnen ook bijvoorbeeld ATP bevatten dat metabotrope P2Y of ionotrope P2X receptoren stimuleert. Co-stimulatie van meerdere receptoren kan leiden tot post-synaptische veranderingen en LTP [14](#page=14). #### 2.1.2 Depressie en habituatie (afname in respons) * **Depressie:** Treedt op tijdens "high-frequency firing" [12](#page=12). * **Habituatie:** Treedt op tijdens "low-frequency firing". Dit wordt vaak veroorzaakt door uitputting van neurotransmitters (zowel "clear" als "dense core" vesikels). Er kan ook sprake zijn van verminderde $Ca^{2+}$ influx door inhibitie van spanningsgevoelige $Ca^{2+}$ kanalen (Cav) of potentiatie van $K^{+}$ kanalen, waardoor de pre-synaptische depolarisatie korter is. Verminderde expressie van Cav kanalen kan ook bijdragen. Dit leidt tot een afname van de synaptische communicatie na repetitieve stimulatie [12](#page=12) [15](#page=15). Factoren zoals verzuring (lage pH) en fosfolipiden kunnen de activiteit van zowel pre- als post-synaptische receptoren beïnvloeden [15](#page=15). ### 2.2 Langetermijnplasticiteit (LTP en LTD) Langetermijnplasticiteit, zoals Long Term Potentiation (LTP) en Long Term Depression (LTD), zijn meer duurzame veranderingen in synaptische kracht [16](#page=16). #### 2.2.1 Glutamaatreceptoren en LTP LTP is het best bestudeerd in synapsen die glutamaat als neurotransmitter gebruiken en is gekoppeld aan de intracellulaire concentratie van $Ca^{2+}$. De meest voorkomende ionotrope receptoren voor EPSP's zijn glutamaatreceptoren (iGluR's), die tetrameren vormen. Deze worden opgedeeld op basis van hun farmacologische agonist: AMPA, NMDA en Kainate receptoren [16](#page=16). De meeste EPSP's worden opgewekt door AMPA- en NMDA-receptoren. Bij sterke depolarisaties is de EPSP bifasisch, met een snel en een traag activerend component, gerelateerd aan respectievelijk AMPA en NMDA receptoren [17](#page=17). De NMDA-receptor is uniek omdat deze wordt geblokkeerd door extracellulaire $Mg^{2+}$. Bij depolarisatie wordt deze $Mg^{2+}$ blokkade opgeheven door de uitwaartse $K^{+}$ stroom door de receptor, waardoor er influx van $Na^{+}$ en $Ca^{2+}$ mogelijk wordt [17](#page=17). #### 2.2.2 Mechanismen van LTP LTP vereist meerdere gelijktijdige stimulaties, zoals synaptische stimulatie gecombineerd met post-synaptische depolarisatie. Het meest voorgestelde mechanisme voor LTP is gebaseerd op een lokale toename van de $Ca^{2+}$ concentratie, vaak beperkt tot een enkele dendritische spine, waardoor slechts één synaps wordt gemoduleerd [18](#page=18). * **Sterke stimulatie** leidt tot een hoge $Ca^{2+}$ influx via de geopende NMDA-receptoren [18](#page=18). * **Verhoogde $Ca^{2+}$** activeert calcium-calmoduline-afhankelijke kinases (CaMK's) en beïnvloedt de balans tussen fosforylatie en defosforylatie van post-synaptische proteïnen, zoals ionkanalen [18](#page=18). * Er is ook **terugkoppeling naar het pre-synaptische neuron**, bijvoorbeeld door de synthese van stikstofoxide (NO) vanwege verhoogde metabolische activiteit [18](#page=18). * Aangrenzende **astrocyten** kunnen ook worden beïnvloed, wat de omgeving van de neuronen verandert (bv. door opname/afbraak van neurotransmitters, glucosevoorziening) [18](#page=18). * Naast $Ca^{2+}$ zijn ook andere **second messenger cascades**, zoals cAMP, betrokken [18](#page=18). Dendritische spinegeometrie speelt een rol in de functionele implicaties en regulatie van synaptische plasticiteit. Het is belangrijk op te merken dat functionele veranderingen op synaptisch niveau niet de enige factor zijn bij leerprocessen; plasticiteit in neurale netwerken, zoals veranderingen in het aantal connecties en de aanpassing van sensorische en motorische corticale zones, is ook cruciaal [19](#page=19). ### 2.3 Neurotransmissie en neuronale exciteerbaarheid modulatie Synaptische transmissie kan neuronen stimuleren, inhiberen of moduleren. Pyramidaal neuronen in de occipitale kwab, betrokken bij zicht, kunnen bijvoorbeeld gestimuleerd worden door thalamusneuronen, geïnhibeerd door interneuronen, en gemoduleerd door neuronen van de locus coeruleus (via norepinefrine) [24](#page=24). * **Glutamaat en GABA** werken vaak via ionotrope receptoren (ligand-geactiveerde ionkanalen) [24](#page=24). * **Norepinefrine receptoren** zijn GPCR's (G-proteïne gekoppelde receptoren) die de fosforylatie van ionkanalen beïnvloeden [24](#page=24). #### 2.3.1 De M-stroom De M-stroom is een spanningsafhankelijke kaliumstroom ($K^{+}$) gegenereerd door Kv7 (KCNQ) familiekanalen, voornamelijk Kv7.2 (KCNQ2) en Kv7.3 (KCNQ3) heterotetrameren, hoewel Kv7.4 (KCNQ4) ook betrokken kan zijn. Deze stroom remt het opwekken van actiepotentialen [25](#page=25) [27](#page=27). Regulatie van de M-stroom omvat: * **Fosforylatie:** Gereguleerd door fosfatases en kinases [25](#page=25). * **cAMP en PKA:** Cyclisch AMP (cAMP) en proteïne kinase A (PKA) kunnen de activiteit van Kv7 kanalen beïnvloeden. cAMP en PKA beïnvloeden ook $Na^{+}$ en $Ca^{2+}$ kanalen. Muscarine heeft een tegengesteld effect omdat het muscarine-gevoelige GPCR's stimuleert die het G-proteïne $\alpha_i$ activeren, wat leidt tot een vermindering van cAMP [26](#page=26). * **Fosfolipiden:** Regulatie door fosfoinositiden, met name fosfatidylinositol 4,5-bisfosfaat (PiP2) [27](#page=27). De anticonvulsieve drug retigabine activeert de M-stroom en onderdrukt zo neuronale exciteerbaarheid, wat nuttig is bij epilepsie. Andere anticonvulsieve medicijnen omvatten remmers van $Na^{+}$ kanalen, activatoren van GABA-A receptoren, remmers van glutamaatreceptoren, remmers van $Ca^{2+}$ kanalen en remmers van GABA-uptake transporters [28](#page=28). ## 3. Belangrijke aspecten voor examens Studenten dienen de volgende punten te kunnen beantwoorden: 1. Het mechanisme van synaptische communicatie en de principes van ruimtelijke en tijdelijke sommatie van excitatoire en inhibitoire post-synaptische potentialen [29](#page=29). 2. De mechanismen van pre-synaptische facilitatie/potentiatie en inhibitie [29](#page=29). 3. Het verschil tussen een ruimtelijk gefocust netwerk en een divergent netwerk, en het werkingsmechanisme van een divergent netwerk op de neuronale exciteerbaarheid via metabotrope receptoren, met de M-stroom als voorbeeld [29](#page=29). --- # Neuronale netwerken en modulerende systemen Dit gedeelte behandelt de organisatie van neuronale netwerken in het centrale zenuwstelsel, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen ruimtelijk gefocuste en divergente netwerken, en de rol van neurotransmitters in de regulatie van hersenactiviteit, slaap, stemming en cognitie wordt belicht. ### 2.1 Typen neuronale netwerken Neuronale netwerken in het centrale zenuwstelsel kunnen worden onderverdeeld op basis van hun connectiviteit en functie [21](#page=21). #### 2.1.1 Ruimtelijk gefocuste netwerken Deze netwerken zijn betrokken bij sensorische, motorische en cognitieve taken die snelle, specifieke en ruimtelijk georganiseerde neuronale connecties vereisen [21](#page=21). #### 2.1.2 Divergente netwerken Deze netwerken reguleren de algemene toestand van het centrale zenuwstelsel (CZS), zoals slaap, wakker worden, aandachtigheid en gemoedstoestand. Ze maken voornamelijk gebruik van metabotrope receptoren om de algemene exciteerbaarheid van de hersenen te moduleren [21](#page=21) [22](#page=22). ### 2.2 Modulerende systemen en neurotransmitters Verschillende neurotransmitters spelen een cruciale rol in divergente, modulerende systemen. Deze systemen maken gebruik van metabotrope receptoren, die signalen versterken door ionkanalen direct te beïnvloeden of via secundaire boodschappers zoals cyclisch AMP (cAMP) [22](#page=22) [23](#page=23). #### 2.2.1 Norepinephrine * **Bron:** Locus coeruleus [22](#page=22). * **Functies:** Regulatie van aandacht, arousal, slaap-waakcyclus, leren en geheugen, angst en pijn, stemming, en hersenmetabolisme [22](#page=22). * **Voorbeeld:** Neuronale netwerken die betrokken zijn bij zicht (pyramidale neuronen in de occipitale kwab) kunnen gemoduleerd worden door neuronen van de locus coeruleus die norepinephrine afscheiden [24](#page=24). #### 2.2.2 Serotonine * **Bron:** Raphe-kernen [22](#page=22). * **Functies:** Regulatie van arousal, slaap-waakcyclus (inclusief verschillende slaapstadia), stemming, en emotioneel gedrag [22](#page=22). * **Betrokken bij:** Depressie en burn-out [22](#page=22). * **Voorbeeld:** Medicatie zoals Prozac blokkeert de serotoninetransporter, wat leidt tot meer serotonine in de synapsspleet en daardoor een verhoogde serotonerge activiteit [22](#page=22). #### 2.2.3 Dopamine * **Bron:** Substantia nigra en ventrale tegmentale area [22](#page=22). * **Functies:** * Substantia nigra: Faciliteert vrijwillige beweging door verbindingen met de basale ganglia [22](#page=22). * Ventrale tegmentale area: Innerveert de frontale cortex en delen van het limbisch systeem, betrokken bij beloningsmechanismen [22](#page=22). * **Betrokken bij:** Schizofrenie en de ziekte van Parkinson [22](#page=22). * **Voorbeeld:** Hallucinogene effecten van LSD en Parkinson-medicatie zoals pramipexol en ropinirole, die dopamine-agonisten zijn [22](#page=22). #### 2.2.4 Acetylcholine * **Bron:** Basale voorhersenen en het ponto-mesencephalo-tegmentale complex [22](#page=22). * **Functies:** Betrokken bij de slaap-waakcyclus en mogelijk bij leren en geheugen [22](#page=22). * **Betrokken bij:** Ziekte van Alzheimer [22](#page=22). ### 2.3 Werkingsmechanisme van modulatie via GPCR's G-proteïne-gekoppelde receptoren (GPCR's) spelen een sleutelrol in de modulatie van neuronale activiteit [23](#page=23). * **Signaalversterking:** GPCR's kunnen signalen versterken door direct ionkanalen te beïnvloeden (membrane-delimited pathway) of door secundaire boodschappers zoals cAMP te genereren [23](#page=23). * **Synaptische transmissie:** Synaptische transmissie kan worden gestimuleerd, geïnhibeerd of gemoduleerd [24](#page=24). * **Stimulatie:** Een neuron kan gestimuleerd worden door een ander neuron, bijvoorbeeld een neuron van de thalamus dat visuele informatie doorgeeft aan pyramidale neuronen in de occipitale kwab [24](#page=24). * **Inhibitie:** Een neuron kan geïnhibeerd worden door een interneuron [24](#page=24). * **Modulatie:** Een neuron kan gemoduleerd worden door een modulerend systeem, zoals de locus coeruleus die norepinephrine afgeeft [24](#page=24). * **Receptortypen:** Glutamaat en GABA maken vaak gebruik van ionotrope receptoren (ligand-gestuurde ionkanalen) voor snelle transmissie, terwijl modulerende neurotransmitters zoals norepinephrine vaak GPCR's gebruiken [24](#page=24). ### 2.4 De M-stroom als voorbeeld van modulatie De M-stroom is een cruciaal voorbeeld van hoe modulerende systemen neuronale activiteit beïnvloeden via GPCR's en ionkanalen [25](#page=25) [26](#page=26). * **Definitie:** De M-stroom is een spanningsafhankelijke kaliumstroom die wordt veroorzaakt door Kv7-familie kanalen (ook bekend als KCNQ). Een verhoogde M-stroom remt het ontstaan van actiepotentialen, waardoor de neuronale exciteerbaarheid afneemt [25](#page=25). * **Kanaalsamenstelling:** De M-stroom wordt gevormd door hetero-tetrameren van Kv7.2 (KCNQ2) en Kv7.3 (KCNQ3) kanalen, en eventueel Kv7.4 (KCNQ4) [25](#page=25) [26](#page=26) [27](#page=27). * **Regulatie:** De activiteit van Kv7-kanalen wordt gereguleerd door verschillende factoren: * **Fosforylatie:** Regulatie door fosforylatie, bijvoorbeeld via proteïne kinase A (PKA). cAMP en PKA kunnen ook Na+ en Ca2+ kanalen beïnvloeden [26](#page=26). * **Ca2+-afhankelijke fosfatase:** [25](#page=25). * **Fosfolipiden:** Regulatie door fosfolipiden zoals fosfatidylinositol 4,5-bisfosfaat (PiP2) [25](#page=25) [27](#page=27). * **Effect van cAMP en PKA:** Activatie van cAMP en PKA kan de M-stroom moduleren, waardoor de dichtheid van open kanalen verandert en daarmee de neuronale exciteerbaarheid [26](#page=26). * **Effect van Muscarine:** Muscarine heeft een tegengesteld effect op de M-stroom. Het stimuleert muscarine-gevoelige GPCR's, die het G-proteïne $\alpha_i$ activeren, wat resulteert in een vermindering van cAMP. Dit leidt tot minder activatie van PKA en dus een potentieel verhoogde M-stroom of een minder geremde M-stroom, wat de neuronale exciteerbaarheid vermindert [26](#page=26). ### 2.5 Kernconcepten om te beheersen * Mechanisme van synaptische communicatie en de principes van ruimtelijke en temporele sommatie van excitatoire en inhibitoire postsynaptische potentialen (EPSP's en IPSP's) [29](#page=29). * Mechanisme van presynaptische facilitatie/potentiatie en inhibitie [29](#page=29). * Het verschil tussen ruimtelijk gefocuste netwerken en divergente netwerken, en het werkingsmechanisme van divergente netwerken op neuronale exciteerbaarheid via metabotrope receptoren, met de M-stroom als een belangrijk voorbeeld [29](#page=29). --- # Basale concepten van neuronale communicatie Dit onderwerp introduceert de anatomie van het neuron en de fundamentele principes van hoe neuronen informatie overdragen via synaptische interacties. ### 3.1 Anatomie en synaptische contacten Neuronen communiceren met elkaar via synaptische contacten, die op vrijwel elk deel van het neuron kunnen voorkomen. Hoofdzakelijk bevinden deze contacten zich op dendrieten, het axonale initiële segment en presynaptische terminalen [3](#page=3). ### 3.2 Mechanisme van synaptische transmissie Synaptische transmissie is een gecoördineerd proces: 1. Een actiepotentiaal bereikt de presynaptische terminal van het axon [4](#page=4). 2. Dit veroorzaakt membraandepolarisatie, waardoor spanningsgevoelige calciumkanalen openen [4](#page=4). 3. De influx van calciumionen leidt tot een stijging van de cytoplasmatische calciumconcentratie [4](#page=4). 4. Verhoogd calcium stimuleert de fusie van vesikels met het celmembraan en de daaropvolgende vrijlating van neurotransmitters [4](#page=4). 5. Neurotransmitters diffunderen door de synaptische spleet, die ongeveer 30 nanometer breed is [4](#page=4). 6. De neurotransmitters activeren receptoren op het postsynaptische membraan [4](#page=4). 7. Het signaal eindigt door afbraak of verwijdering van de neurotransmitters uit de synaptische spleet [4](#page=4). Neuronale synapsen variëren aanzienlijk in termen van grootte van het synaptische contact, het type neurotransmitter, de aard van de postsynaptische receptoren, de efficiëntie van synaptische transmissie en de mate van plasticiteit [4](#page=4). ### 3.3 Chemische synapsen: excitatie en inhibitie Chemische synapsen kunnen exciterend of inhiberend werken, wat resulteert in respectievelijk een exciterende postsynaptische potentiaal (EPSP) of een inhiberende postsynaptische potentiaal (IPSP). Er is een breed spectrum aan responstijden en amplitudes van deze potentialen. Plasticiteit, het moduleerbare vermogen van neuronen en neuronale netwerken, is een belangrijk kenmerk [5](#page=5). De amplitude van een individuele EPSP of IPSP varieert van ongeveer 0.01 millivolt tot enkele millivolts. Dit betekent dat een enkele EPSP doorgaans onvoldoende is om de drempelwaarde voor het genereren van een actiepotentiaal te bereiken, waardoor sommatie noodzakelijk is [5](#page=5). De bijdrage van elk synaptisch contact aan deze sommatie is afhankelijk van verschillende factoren: * De amplitude en duur van de postsynaptische potentiaal (PSP), die op hun beurt worden bepaald door: * De hoeveelheid en de types neurotransmitters die worden vrijgesteld [5](#page=5). * De tijd dat neurotransmitters in de synaptische spleet aanwezig blijven (door heropname, afbraak, of wegdiffunderen) [5](#page=5). * Het aantal, de types en de activiteit van de receptoren op zowel de pre- als postsynaptische zijde [5](#page=5). * De afstand van het synaptisch contact tot de axonheuvel [5](#page=5). ### 3.4 Dendrieten als passieve kabels Dendrieten zijn doorgaans niet gemyeliniseerd en gedragen zich als "lekkende" kabels met een lage membraanweerstand ($R_m$). De signaalattenuatie in dendrieten is afhankelijk van de lengteconstante ($\lambda$) [6](#page=6). De lengteconstante ($\lambda$) kan als volgt worden uitgedrukt: $$ \lambda = \sqrt{\frac{R_m}{R_i}} $$ Waarbij: * $R_m$ de membraanweerstand is (weerstand tegen stroom die door het membraan lekt) [6](#page=6). * $R_i$ de intracellulaire weerstand is (weerstand tegen de stroom die door het cytoplasma vloeit) [6](#page=6). Een alternatieve formule voor de lengteconstante, die de straal ($a$) van de dendriet omvat, is: $$ \lambda \sim \sqrt{\frac{a R_m}{2 R_i}} $$ De attenuatie van het signaal is afhankelijk van de lengteconstante. Langere dendrieten vertonen meer attenuatie dan korte dendrieten. > **Tip:** Dendrieten zijn grotendeels passieve kabels, wat betekent dat ze meestal zelf geen actiepotentialen vuren, met uitzondering van specifieke celtypen zoals purkinjecellen in het cerebellum [11](#page=11). ### 3.5 Het axonale initiële segment (AIS) Het axonale initiële segment (AIS) is rijk aan spanningsgevoelige natriumkanalen ($Na^+$). PSP's initiëren een actiepotentiaal primair in het AIS, en zelden in het cellichaam (soma) [7](#page=7). ### 3.6 Sommatie van input signalen Neuronale integratie vindt plaats door middel van sommatie van input signalen die binnenkomen in de dendrieten. Er zijn twee belangrijke vormen van sommatie: #### 3.6.1 Spatiële (ruimtelijke) sommatie Spatiële sommatie treedt op wanneer er input komt van meerdere synaptische contacten op verschillende locaties op de dendriet. De PSP's van deze gelijktijdige inputs worden bij elkaar opgeteld [8](#page=8) [9](#page=9). #### 3.6.2 Tijdelijke (temporale) sommatie Tijdelijke sommatie vindt plaats op hetzelfde synaptische contact wanneer er meerdere PSP's kort na elkaar worden geactiveerd. Dit is mogelijk omdat een PSP langer duurt dan een actiepotentiaal, en de processen van neurotransmittervrijlating en receptoractivatie enige tijd in beslag nemen. De opeenvolgende PSP's kunnen elkaar overlappen en bijdragen aan een grotere totale depolarisatie [9](#page=9). ### 3.7 Integratie en 'fire'-mechanisme De axonheuvel integreert zowel EPSP's als IPSP's via algebraïsche sommatie. De fundamentele taak van neuronen kan worden samengevat als 'integreren en vuren' (integrate and fire). Dit houdt in dat dendritische activiteit wordt geïntegreerd, waarna het neuron al dan niet een actiepotentiaal genereert. Hoe hoger de amplitude en hoe langer de EPSP-gedepolarisatie is, hoe hoger de frequentie van de afgevuurde actiepotentialen, hoewel dit patroon ook gemoduleerd kan worden [10](#page=10). ### 3.8 Dendrieten als 'low-pass' filters De meeste dendrieten functioneren als 'low-pass' filters, wat betekent dat ze langzame signalen (signalen met een lage frequentie) minder dempen dan snelle signalen. Dit komt doordat de capaciteitieve stroom ($I_{capaciteit}$) afhankelijk is van de verandering van spanning over tijd ($dV/dt$). Langzame veranderingen in spanning leiden tot kleinere capaciteitieve stromen en dus minder demping [11](#page=11). > **Tip:** Dit 'low-pass' filtergedrag van dendrieten helpt ook om de 'back propagation' van actiepotentialen, die snel worden opgewekt in het axonale initiële segment, te verhinderen [11](#page=11). De uitzondering hierop zijn purkinjecellen in het cerebellum, die wel actiepotentialen in hun dendrieten kunnen genereren [11](#page=11). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Synaptische plasticiteit | Het vermogen van synapsen om hun kracht te veranderen gedurende de tijd, wat ten grondslag ligt aan leerprocessen en geheugenvorming. Dit kan zowel op korte als lange termijn plaatsvinden en wordt gemoduleerd door pre- en postsynaptische mechanismen. | | Actiepotentiaal | Een snelle, tijdelijke verandering in het membraanpotentiaal van een prikkelbare cel, zoals een neuron, die wordt gebruikt voor signaaloverdracht over lange afstanden langs het axon. | | Neurotransmitter | Een chemische boodschapper die wordt vrijgelaten door een presynaptisch neuron om een signaal over te dragen naar een postsynaptisch neuron, spiercel of kliercel. | | Synaptische spleet | De nauwe ruimte tussen het presynaptische en postsynaptische membraan van een synaps waar neurotransmitters diffunderen. | | Excitatoire postsynaptische potentiaal (EPSP) | Een depolarisatie van het postsynaptische membraan veroorzaakt door de binding van een exciterende neurotransmitter, wat de kans op het genereren van een actiepotentiaal vergroot. | | Inhibitoire postsynaptische potentiaal (IPSP) | Een hyperpolarisatie of stabilisatie van het postsynaptische membraan veroorzaakt door de binding van een inhibitoire neurotransmitter, wat de kans op het genereren van een actiepotentiaal verkleint. | | Sommatie (ruimtelijk en tijdelijk) | Het proces waarbij meerdere postsynaptische potentialen die tegelijkertijd of kort na elkaar optreden op een neuron, worden gecombineerd. Ruimtelijke sommatie betreft input van meerdere synapsen, terwijl tijdelijke sommatie input van dezelfde synaps over tijd betreft. | | Axon initieel segment (AIS) | Het gebied aan de basis van het axon waar actiepotentialen meestal worden gegenereerd. Het bevat een hoge concentratie spanningsafhankelijke natriumkanalen. | | Long Term Potentiation (LTP) | Een langdurige versterking van synaptische transmissie die wordt gezien als een belangrijk cellulair mechanisme voor leren en geheugen. Het resulteert in een toename van de post-synaptische respons na repetitieve stimulatie. | | Long Term Depression (LTD) | Een langdurige verzwakking van synaptische transmissie die ook wordt beschouwd als een mechanisme voor leren en geheugen, waarbij de post-synaptische respons na bepaalde stimulatiepatronen afneemt. | | Metabotrope receptoren | Receptoren die, na activatie door een ligand, een intracellulaire signaalcascade initiëren via G-proteïnen en second messengers, in tegenstelling tot ionotrope receptoren die direct ionenkanalen openen. | | GPCR | G-proteïne-gekoppelde receptor; een type membraanreceptor dat een intracellulaire signaalcascade activeert na binding van een extracellulair signaalmolecuul. | | M-stroom | Een specifiek type uitwaartse kaliumstroom door spanningsafhankelijke Kv7 (KCNQ) kanalen, die een belangrijke rol speelt bij het reguleren van de neuronale exciteerbaarheid en het onderdrukken van actiepotentiaalgeneratie. |