Hersenen aan het Werk
Workshop ter
gelegenheid van de MFVN ouderdag.
Docent: Dr. Jeroen
Goossens, afd. Cognitive Neuroscience, UMC St. Radboud
Deze workshop is
opgezet als een zogenaamd COO (computer ondersteunend onderwijs). Er staan in
de tekst steeds verwijzingen naar andere web-sites. Keer terug naar deze pagina
via de “Back” knop op de web-browser. Kies één van de onderwerpen die u het
meest interessant lijkt, en klik met de muis op de link (onderstreepte tekst).
U mag natuurlijk ook meerdere onderwerpen bekijken.
1)
Zien
doen we met onze hersenen!
Veel plezier! Indien u een en ander later thuis
nog eens wilt na lezen, kunt u deze deze site aanroepen via mijn webpagina: http://www.mbfys.ru.nl/~goossens/
Zien doen we met onze hersenen!
Wanneer we kijken
komt er licht door de iris naar binnen. Voordat het licht bij het netvlies
aankomt, passeert het verschillende onderdelen van het oog. De onderdelen zijn:
het hoornvlies, oogkamers, ooglens en het glasachtig lichaam.
Klik hier voor meer uitleg waarom we
kunnen zien
Hoe onstaat
kleuren zien?
Aan de regenboog op een buiige dag kunt u
goed zien dat zonlicht eigenlijk uit verschillende kleuren bestaat. Als licht ergens op valt, zoals
hier op de foto, weer kaatsen de stralen die dan via de lens op ons netvlies
vallen. Het netvlies bevat lichtgevoelige cellen die een staafvormige en
kegelvormige structuur hebben. Er zijn drie soorten kegeltjes, waardoor we kleuren kunnen waarnemen
Dit programma laat u zien hoe wij bedrogen kunnen worden
door onze ogen en hersenen: we kunnen namelijk maar drie kleuren registreren:
rood, groen en blauw.
Visuele hersenschors
Hersencellen (neuronen) in het achterse
deel van onze hersenen reageren ieder heel specifiek op bepaalde licht
prikkels. Dit is bij proefdieren m.b.v.
microelektrodes zeer nauwkeurig te onderzoeken.
In dit filmpje hoort
u de activiteit van één hersencel terwijl er een licht prikkel aangeboden
wordt. Merk op dat de cel alleen ‘vuurt’ (actief wordt) indien het
licht-balkje op een hele specifiek manier wordt aangeboden.
Iemand die
kleurenblind is ziet wel kleuren, maar heel anders dan de meeste mensen. Kijk hier
hoe de de wereld er uitziet voor kleurenblinden.
Dolores van het
programma Klokhuis legt verder uit wat kleurenblindheid is.
Klik
hier om het filmpje te starten (13:58 min).
Hoe kunnen we horen?
Ons gehoorsysteem bestaat uit
het perifere auditieve systeem (oor en gehoorzenuw) en het centrale auditieve
systeem in de hersenen.
Geluidsgolven
De verplaatsing
van de luchtdrukveranderingen door de ruimte noemen we een geluidsgolf. Kijk
maar eens naar deze animatie
Het oor
In dit
schematisch overzicht kun je zien hoe de geluidgolf door
achtereenvolgens het oor, de gehoorgang, de gehoorbeentjes, en het slakkenhuis wordt
geleid.
Dove patienten
In principe is
het voor dove patienten mogelijk met een elektrische
cochleaire prothese in beperkte mate weer spraak te verstaan. Om een
idee te geven, hier het resultaat van een computersimulatie: een hij klinkt voor prothese gebruiker en dezelfde zin
zoals wij hem horen (controle)
Klik hier
voor uitgebreidere informatie.
In het dagelijks leven staan we
er meestal niet zo bij stil, maar als je er even over nadenkt is het helemaal
niet zo vanzelfsprekend dat geluidslocalisatie zomaar mogelijk is. Klik hier
voor uitgebreide informatie (door Prof. Dr. van Opstal)
Tijdsverschillen tussen de oren
Afhankelijk van
de positie van een geluidsbron zal het tijdsverschil tussen
de twee oren systematisch variëren tussen –450 microseconde en +450
microseconde.
Hoe bepalen de hersenen die tijdsverschillen?
Een illustratie
voor de wijze waarop dit gebeurt in zoogdieren is hier te zien. De schakeling zit zo in elkaar dat er
voor elke richting van de geluidsbron een ander neuron actief wordt. Deze
simulatie van het Jeffress model voor geluidlokalisatie laat dit zien.
Luidheidsverschillen tussen de oren
Ook het
intensiteitsverschil tussen de twee oren varieert systematisch met de positie
van de geluidsbron in het horizontale vlak. Dit fenomeen is in meer detail
geïllustreerd in deze figuur.
De oorschelp
als richtingsgevoelige 'antenne'.
Deze
richtingsafhankelijke filtering wordt veroorzaakt door de manier waarop geluid
in de oorschelp en aan het hoofd en schouders reflecteert, zoals
hier schematisch is geïllustreerd.
Samenvatting localisatiemechanismen:
klik hier
Margreet van het programma Klokhuis zoekt uit hoe je alles wat om je heen gebeurt kan horen. Dit heeft te maken met geluidsgolven. Ze doet wat testjes 'richtinghoren', ze wordt o.a. geblinddoekt en de vorm van haar oren wordt veranderd. Daardoor merkt ze dat het zo heel lastig is om te bepalen waar een geluid vandaan komt.
Klik
hier om het filmpje te starten (14:22 min, sla de eerste 2:18 min over).
Hoe werkt ons evenwicht?
Ons evenwichtsorgaan geeft
informatie over onze houding en beweging. Er zijn gespecialiseerde zintuigen
voor de detectie van lineaire versnellingen en de zwaartekracht (de otolieten)
en andere voor de detectie van rotaties (de halfcirkelvormige kanalen of
booggangen). Klik hier voor
uitgebreide informatie.
Gebruik van de Vestibulaire Oog Reflex (VOR) in de diagnostiek
Om te testen of
het evenwichtsorgaan nog goed werkt,
draait de arts het hoofd zo snel mogelijk links en rechtsom en kijkt of
de ogen even snel de andere kant op draaien. De film is opgenomen bij een normale
proefpersoon.
Klik
hier om het filmpje te starten
Demonstratie
van de VOR-test: rotatie in vestibulaire stoel
In het filmpje ziet u hoe een proefpersoon wordt rondgedraaid met constante
snelheid in een vestibulaire stoel. Bij een echte test gebeurt dat in het
donker.
Klik hier om het filmpje te starten
De
VOR-oogbewegingen die hierbij optreden zijn te zien in het volgende filmpje
De oogbewegingen zijn gefilmd met een infrarood camera aan boord van de stoel.
Eerst staat de stoel stil (subject stationary). Meteen na het draaien zien we
duidelijke nystagmus quick phases in de richting van hoofrotatie. Na enkele
tientallen seconden houdt de nystagmus op terwijl de stoel nog steeds draait. Na
het stoppen van de stoel is er hevige nystagmus in tegengestelde richting.
Klik hier om het filmpje te starten
Stabilisatie van het hoofd door de vestibulo-collic reflex
Deze reflex
stabiliseert het hoofd tegen veranderingen in houding door
lichaamsbewegingen. Met name bij vogels is de reflex gemakkelijk te
demonstreren.
Start film over de stabilisatie reflex bij
de uil
Hoe kunnen wij bewegen?
Spieren
Onze spieren worden door middel van elektrische
stroompjes vanuit de hersenen aangestuurd. Daarbij krijgt elke individuele
spier aparte opdrachten om te aan te spannen, of juist te ontspannen. In dit overzicht
van het motorisch systeem in de hersenen kunt u zien dat deze aansturing niet
eenvoudig is.
Motorische hersenschors
In de jaren 40 van de vorige eeuw,
ontdekte de Canadese neurochirurg dr. Penfield dat bepaalde hersengebieden heel
specifiek bepaalde spieren in ons lichaam aansturen. Dit ontdekte hij tijdens operaties
van epilepsie patienten. Penfield gebruikte daarbij elektrische stroompjes om
de probleemgebieden op te sporen. Door
nauwkeurig de bewegingen v.d. patient in de gaten te houden, kon hij de
motorische gebieden goed in kaart brengen. Klik hier voor meer uitleg
Start het demonstratieprogramma
‘Probe the brain’ om zien hoe hij tot deze ontdekking kwam.
