Neurologie, hersenstam
19 nov.2011

De hersenstam is de verzamelnaam voor de meest basale elementen van het zenuwstelsel, soms inclusief het ruggemerg en alles wat in het directe verlengde daarvan ligt - soms duidt hersenstam alleen op de onderdelen tussen de emotionele hersenen en ruggemerg.  Het ruggemerg is de aanvang van dit alles, in zijn evolutionair oorspronkelijke vormen bestaande uit de verbindingsneuronen tussen waarnemingsorganen en ledematen - meer over neuronen hier uitleg of detail .

Naarmate gedurende de evolutie het bewegingstelsel ingewikkelder werd, met ledematen met meerdere geledingen, werd ook het ruggemerg gecompliceerder, met concentraties van neuronen voor de onderlinge co÷rdinatie, en, heel belangrijk, meer nauwkeurige besturing. Besturing wordt geregeld via het proces van terugkoppeling uitleg of detail , dat wil zeggen: er zijn ook neuronen in de spieren van de ledematen die krachten en posities terugmelden. De signalen aan de spieren worden bijgesteld aan de hand van de signalen omtrent hoe het ledemaat al gevorderd in zijn geplande richting. En bij meerdere ledematen, denk aan duizendpoten, moeten ook de ledematen onderling geco÷rdineerd worden. Ook dit wordt door verzamelingen neuronen in het ruggemerg geregeld. De grotere daarvan, die de ingewikkelde functies co÷rdineren, zijn min of meer bolvormig en heten ganglia

De grens tussen ruggemerg en hersenstam is enigszins vaag - waar het ruggemerg dus voornamelijk bestaat uit lange draden van neuronen, met daartussen een aantal neuronknopen, wordt de hersenstam gedomineerd door meer samenhangende vaak ook min of meer bolvormige structuren, met veel bedrading ertussen. In het eerste en tweede plaatje is de grens daarom wat vaag is gehouden. Meteen daaropvolgend is weergegeven de meest prominente naburige structuur: het cerebellum, en daarnaast een overzicht van de grofste indeling van het hele gebied:
 
Ruggemerg Hersenstam

Het ruggemerg verzorgt de basale bedrading en regelfuncties voor beweging. Dusdanig belangrijk dat het veilig verstopt is in de wervelkolom. De bedrading bestaat uit enkele tientallen genummerde aansturingsneuronen hebbende tot lichaamlengte lange uiteinden, met specifieke functies. De regeling gebeurt in knopen van neuronen die zorgen voor de co÷rdinatie van bijvoorbeeld onderarm en bovenarm ten einde de hand een bepaalde beweging te laten maken, en de verwerking van de terugmeldingssignalen van de spieren, zodat dat de bewegingen niet te ver doorschieten.
 

De grens van hersenstam naar de rest van de hersenen is qua locatie duidelijker, maar is deels definitie plaats van de grens naar de rest van  op zich weer grof onderverdeeld in onderbrein of achterbrein (hindbrain), middenbrein (midbrain). Daarboven ligt het tussenbrein, dat meestal niet tot de hersenstam wordt (hier ook niet) en boven-hersenen (forebrain - de enigszins verwarrende naamgeving is historisch gegroeid), ook omschreven als het cerebrum of de cortex.

Kleine hersenen Overzicht hersenstam

De kleine hersenen of cerebellum worden normaliter gezien als niet-behorende tot de hersenstam, vanwege een mate van interne gelijkenis met de grote hersenen (zoals de naamgeving ook aanduidt). Functioneel zijn ze een integraal deel van de hersenstam. Meer detail hier .
 

D: ruggemerg
C: medulla oblongata of "middelste gerekte"
B: pons
C + B = achterbrein
E: Vierde hersenholte
F, G, H, I:  kleine hersenen (cerebellum)
A: middenbrein
X: tussenbrein (boven A, niet zichtbaar)


Waar de emotionele hersenen en de cortex een duidelijke links-rechts tweedeling en symmetrie hebben, lijkt dat bij de hersenstam, van buiten gezien, nauwelijks tot niet het geval. Toch komen ook hier de meeste interne structuren in links-rechts paren, ook in het ruggemerg - dit in verband met de aansturing van de ledematen aan de linker- en rechterkant van het lichaam. Opvallend daarbij in de hersenstam is dat diverse verbindingen tussen lager- en hoger liggende kernen en structuren de "middellijn" kruisen van links naar rechts en omgekeerd, in het Engels/Latijn: to decussate. Omdat dit ook zeer opvallend gedaan wordt door de verbindingen naar de ogen, heeft dit vermoedelijk verband met de capaciteit tot het bepalen van de richting van de bron uit de signalen van waarnemingenorganen aan de linker- en rechterkant van het lichaam.

Bovenin de hersenstam bevinden zich een aantal structuren ("rode kern", "zwarte stof"), die de stoffen opwekken (neurotransmitters: dopamine, noradrenaline, enzovoort) die hergebruikt  worden door de organen van de emotionele hersenen. Deze stoffen hebben op het niveau van de hersenstam vermoedelijk al de functie van het stimuleren of juist vermijden van bepaalde gedragingen. Vermoedelijk is dat grotendeels op basis van genetisch vastgelegde informatie, maar misschien is dat deels al op grond van vastgelegde ervaringen, hoewel dat dan veel langer duurt dan het leren dat hoort bij de emotionele en grote hersenen.

De kleine hersenen of cerebellum worden meestal getekend als een apart element.  De kleine hersenen dienen (mede) als  rekencentrum voor de verwerking van de signalen van de waarnemingsorganen, met name om alle eindeloos gedetailleerde ruimtelijke informatie te vertalen in voor verdere verwerking hanteerbare begrippen, als "achter", "voor", "boven", "beneden", enzovoort. De complexiteit van die taak blijkt uit het feit dat het cerebellum de helft van het totaal aantal neuronen heeft, in ongeveer 10 procent van het totale volume van de hersenen. De samengebalde informatie wordt onder andere gebruikt om tot handelingen over te gaan, dat wil zeggen: ledematen aan te sturen.

Die uitkomsten van de kleine hersenen worden verstuurd via de pons, Latijn voor "brug". Die naam is, zoals de meeste namen, gebaseerd op anatomische positie, maar geeft hier ook ongetwijfeld de juiste functie aan: het is een soort schakelcentrum (in Engeltalige beschrijvingen valt de term "relay" uitleg of detail ) met de overige delen van de hersenstructuur. Met als meest zichtbare functie het doorgeven van de uitkomsten van het cerebellum, zoals de volgende illustratie laat zien - de drie structuren genaamd peduncle (letterlijk: stengel of steel, omdat ze de kleine hersenen vast lijken te houden) zijn bundels neuron-uitgangen (axonen) uitleg of detail van de kleine hersenen (deze en de andere anatomische gravures komen uit de atlas van Gray uitleg of detail ):

Pons en achterbrein zijn ook verbonden met de bovenliggende hersendelen via de cerebral peduncle (cerebrum uitleg of detail (Wikipedia) is het geheel van de "grote hersenen" ook wel aangeduid als cortex), in doorsnede zichtbaar aan de bovenkant van de hersenstam, de rol van schakelcentrum van dit gebied bevestigend. Overigens zitten ter plaatse van die doorsnede meer, niet aangegeven, structuren van wat daar is het middenbrein, die de hersenstam verder voortzet naar boven - z ie verder.

Een treffend voorbeeld van gedrag dat wijst op het bestaan van een schakelpunt voor de doorgave van impulsen richting de besturing van spieren en ledematen is dat van slaapwandelen. Tijdens de slaap wordt er ergens voor gezorgd dat in de dromen doorleefde ervaringen niet leiden tot overeenkomstige reacties van de spieren. En dit gebeurt kennelijk centraal, want in het overgrote deel der gevallen lukt dat bijna perfect (enkele "spasmen" tijdens de slaap uitgesloten), en als het misgaat, zoals bij slaapwandelen, gebeurt het duidelijk (vrijwel) volledig mis. De redactie heeft ooit ergens gelezen dat deze functie verzorgd wordt door de pons. Andere uitingen die wijzen op het bestaan een dergelijke centrale schakelfunctie zijn het "flauwvallen", het "bevriezen" bij gevaar, en dergelijke.   

De rol van schakelstation van de pons is vermoedelijk het product van latere evolutie - het is waarschijnlijk dat pons en andere structuren op dit niveau in vroeger evolutionaire tijden een meer zelfstandige functie hebben gehad, zoals blijkt uit de aanwezigheid erin van meerdere nuclei, zelfstandige eenheden van neuronen uitleg of detail (Wikipedia), die diverse autonome lichamelijke functies aansturen, zoals slaap, ademhaling, slikken, blaasbesturing, gehoor, evenwicht, smaak, oogbeweging, gezichtsuitdrukking, en lichaamshouding uitleg of detail (Wikipedia).

Naast het zeer opvallende cerebellum heeft de rest van de hersenstam minder duidelijk herkenbare deelstructuren uitleg of detail (Wikipedia) als de erboven liggende hersendelen, zoals ook blijkt uit de op het internet vindbare illustraties - daarvan zijn twee mogelijke oorzaken: tezamen met het nog oudere achterbrein behoren ze tot de evolutionair eerst ontwikkelde hersendelen, en zijn daardoor minder structureel opgebouwd. Met als tweede factor dat er door het ontstaan van de hogere hersendelen veel functionaliteit is veranderd en aangebouwd. De onderdelen zijn bovendien ook grotendeels benoemd naar anatomische kenmerken, wat het leggen van structurele verbanden ook niet simpeler maakt. De volgende beschrijvingen zijn dan ook zeker bij lange na niet volledig.

De volgende illustratie is ter oriŰntatie ten opzichte van de voorgaande, ten opzichte waarvan hij een kwart gedraaid is (met de pons dus buiten zicht), met zicht op de corpora quadrigemina, vier bolvormige uitsteeksels van het middenbrein - dit is de zichtbare kant van kernen die input krijgen (middels neuronen-uitlopers) van met name de ogen en de oren en deze ook aansturen ("richten" - van de oorbol en voor de oren van het hoofd) - de bovenste twee heten ook de superior colliculi of optic tectum, en zijn gerelateerd aan de ogen. De onderste twee heten de inferior colliculi en maken deel uit van het gehoorssysteem, met verbindingen komende van lager gelegen gehoorgerelateerde kernen, en ook van de cortex.

Oren en ogen zijn "tweede-generatie" waarnemingsorganen, na de primitievere vormen van tast, geur en temperatuur. Tast en temperatuur hebben een wat lastiger aanwijsbare plaats, aangezien het vermoedelijk de hele huid betreft. Geur gaat over het waarnemen van chemische stoffen in de omgeving, en is misschien de oudste, aangezien zoiets als bijvoorbeeld het interne functioneren van de cel een proces is dat werkt middels de herkenning van chemische structuren. Omdat ogen en oren verbonden zijn met het middenbrein, zou je kunnen denken dat geur, temperatuur en tast meer te maken hebben met het achterbrein.

Het ontstaan van ogen en de noodzaak tot het verwerken van de informatie afkomstig hiervan, en de co÷rdinatie met de beweging van ledematen, is met weinig fantasie al in te zien als een zeer gecompliceerde zaak. Het is dan ook uiterst waarschijnlijk dat dat de taak is van het cerebellum. Waarna als volgende komt het doelmatig gebruik maken van die capaciteit tot geco÷rdineerd bewegen in de omgeving. Dat wil zeggen: ga naar voedsel, en vermijdt prooidieren - dat wil zeggen: gevaar. Overigens: vermoedelijk reeds vanaf de meest primitieve levensvormen hebben er vormen bestaan die te kenmerken zijn als prooidieren, aangezien het verwerken van reeds voor het leven klaargestoomde biologisch materialen makkelijker bruikbaar zijn dan nog onverwerkte ruwe dode materie (net zoals een vegetarisch soort een veel ingewikkelde verteringstelsel heeft dan een vleeseter).

De hersenen zijn dus ook gediend met een signaal voor gunstige en ongunstige waarnemingen, situaties en daardoor bewegingen. Die signalen moeten er dus ook al zijn voor de primitievere waarnemingsorganen, maar door de vele extra mogelijkheden verschaft door het oog werden de behoeftes pregnanter, en krijgen ze aparte structuren. Bekend daarvan zijn het ventral tegmental area, VTA, of ventrale tegmentale gebied, de locus coereleus of de blauwe plek, en de substantia negra of zwarte stof. VTA en zwarte stof zijn bronnen van dopamine, de blauwe plek van noradrenaline of norepifrine, verwant aan maar niet hetzelfde als adrenaline.

De volgende twee illustraties geven een indruk van de locatie van diverse onderdelen van de hersenstam rond het middenbrein:
 
 
De uivormige structuren in omtrek getekend bovenaan is de caudate nucleus, die om de thalamus heen ligt en deze normaliter aan het oog onttrekt, zie de illustratie onder. Verder naar benedengaand zijn aangegeven het corpus subthalamicum of onder-thalamische lichaam, de red nucleus of rode kern, in het blauw boven de substantia negra of zwarte stof, gevolgd onder door de mediale lemniscus of middelste band,  en in het geel de laterale lemniscus of zijwaartse band. Op dezelfde hoogte aan de rechterkant, waar mediale lemniscus is weggelaten, is zichtbaar onder de rode kern een deel van de superior penducle (van cerebellum naar pons) en daaronder de reticular formation of netvormige formatie. En als laatste de olive, of oliva, of olijfvormige lichaam.
 

In deze illustratie is vanaf boven de eerste benoemde structuur, naar links omhooggaand, de thalamacortical fibers, verbindingen tussen thalamus en cortex. Daaronder naar rechts en beneden zijn de corticotectal fibers, de verbinding tussen cortex en (optic) tectum of superior collliculus (de linker - niet benoemd). Daaronder de inferior colliculus en de auditory radiation (geel), die radiation heet omdat de neuronale axon-bundels uitwaaieren richting de temporale kwab van de cortex.

Wordt vervolgd.


Naar Neurologie, organisatie , Psychologie lijst , Psychologie overzicht , of site home .
 

[an error occurred while processing this directive]