Babybrein en zenuwcel in actie

Babybrein en zenuwcel in actie

2 Het babybrein

In deze oefening leren we hoe onze hersenen eruit zagen toen we net geboren werden. De volgende leerdoelen komen aan bod.

Na het bestuderen van deze oefening kun je...

  • de onderdelen van een zenuwcel benoemen,
  • beschrijven welke veranderingen optreden in de hersenen van een baby,
  • uitleggen wat het verschil is tussen een prikkel en een impuls,
  • uitleggen wat de begrippen drempelwaarde en gewenning betekenen.

2.1 Cellen met uitlopers

Een nieuwe wereld

Bekijk het volgende fimpje.  

Een pasgeboren baby kan eigenlijk nog maar heel weinig. Natuurlijk komt dat omdat de wereld waarin de baby terecht is gekomen helemaal nieuw voor hem is. En leren kost nou eenmaal tijd. Uit onderzoek blijkt dat er ook nog van alles verandert in de hersenen van een baby.  

Uitlopers

We gaan in dit hoofdstuk wat dieper in op de bouwstenen van ons zenuwstelsel: de zenuwcellen (ook wel neuronen genoemd). Bijzonder aan zenuwcellen is dat ze vaak enorm lange uitlopers hebben. Die uitlopers kunnen soms wel een meter lang zijn (bijvoorbeeld de zenuwcellen die van je vingers en je tenen naar je ruggenmerg lopen). Meestal is één uitloper wat langer en dikker dan de andere: het axon. De andere uitlopers van een zenuwcel noem je dendrieten.

Dendrieten en axonen zijn uitlopers van zenuwcellen. Een uitloper is een draadvormige uitstulping.

Hieronder zie je een microscopische afbeelding van enkele zenuwcellen. Kun jij het axon ontdekken?

150 miljard cellen

De hersenen van een baby bevatten zo'n 150 miljard zenuwcellen. En daar moet je het als mens ook mee doen. In tegenstelling tot bij andere weefsels (zoals spierweefsel of huidweefsel) komen er tijdens je leven geen nieuwe zenuwcellen meer bij. Maar dat betekent niet dat de hersenen van een baby al helemaal af zijn. Er worden vele nieuwe verbindingen gelegd ('bloeien'), en er worden weinig gebruikte verbindingen weggehaald ('gesnoeid'). De uitlopers groeien, verdikken en vertakken: er gebeurt van alles.

 

Ontwikkeling van zenuwweefsel

2.2 De bouw van zenuwcellen

Verbindingen

In deze paragraaf gaan we nog wat dieper in op de bouw van zenuwcellen. Je weet al dat de meeste zenuwcellen lange uitlopers hebben. Met die uitlopers staan zij in verbinding met één of meerdere andere zenuwcellen. Zo'n verbindingsplek noem je een synaps . Door al die uitlopers en synapsen vormen je zenuwcellen dus een groot netwerk.

Een synaps is de plek waar zenuwcellen met elkaar in contact staan.

 

De bouw van een zenuwcel

Bekijk dit filmpje over de bouw van een zenuwcel.

De functie en rol van de myelineschede worden in dit filmpje niet uitgelegd. De myelineschede is een wit, vetachtig omhulsel van axonen. Het beschermt de uitloper en zorgt ervoor dat een signaal sneller en efficienter kan worden doorgegeven. De myelineschede wordt gevormd door speciale cellen: de cellen van Schwann.  

 
Maak een schematische tekening van een zenuwcel en verwerk hierin de begrippen: axon, celkern, cellichaam, dendriet, myelineschede en synaps.

Dit mag je met de hand doen of met een tekenprogramma op de computer waar je nu op werkt.

 

Bloeien en snoeien

We hebben het al gehad over de ontwikkeling van de hersenen na de geboorte. Er is sprake van 'bloeien' (het aantal uitlopers neemt toe) en van 'snoeien' (alleen de meest gebruikte uitlopers blijven over, de rest verdwijnt). Zien we dat bloeien en snoeien ook bij synapsen?

Bekijk de grafiek hieronder. Je ziet een heleboel verschillende lijnen; je hoeft alleen naar de gebogen roze lijn te kijken. Op de x-as staat de leeftijd, op de y-as het aantal synapsen.

2.3 Prikkels en impulsen

Signalen met een richting

Je weet inmiddels hoe een zenuwcel er ongeveer uit ziet. Hieronder zie je twee zenuwcellen die met elkaar verbonden zijn. Je ziet ook een signaal langs de uitlopers gaan, en van de ene naar de andere zenuwcel overspringen. Zo'n signaal noem je een impuls. Een impuls is een elektrisch stroompje dat razendsnel langs het celmembraan getransporteerd wordt. Zenuwcellen 'communiceren' met elkaar door middel van impulsen.

Een impuls is een een elektrisch stroompje dat razendsnel langs het celmembraan getransporteerd wordt.

 

De richting van impulsen
 
Geef in de tekening die je hebt gemaakt aan in welke richting impulsen vervoerd worden.
 

Prikkels

Het is belangrijk om de begrippen prikkel en impuls goed uit elkaar te houden. Een prikkel is een verandering in de omgeving van een organisme (bijvoorbeeld een baby), die door dat organisme waargenomen kan worden. Licht, geluid en geurstoffen zijn voorbeelden van prikkels.

Zintuigcellen zijn gespecialiseerd in het opvangen van prikkels. Zintuigcellen worden ook wel sensoren genoemd (van het Engelse to sense, wat voelen betekent). Zintuigcellen 'vertalen' de opgevangen prikkels in impulsen en geven die door aan zenuwcellen. Zenuwcellen communiceren onderling ook door middel van impulsen. Je mag dus nooit zeggen dat een zenuwcel een prikkel doorgeeft!

 

Impulsfrequentie

Klik op de link hieronder en maak de opdrachten op de webpagina (je hoeft niet door te klikken naar volgende pagina's). Let op: op de website wordt steeds 'het impuls' gebruikt, maar het is natuurlijk 'de impuls'.

prikkels en impulsen

Een zintuigcel kan ondescheid maken tussen een een sterke en een zwakke prikkel. Gelukkig maar, want zo kun je onderscheid maken tussen bijvoorbeeld harde en zachte geluiden, en harde en zachte aanrakingen. Maar als de prikkel sterker wordt, betekent dat dan ook dat de impuls (de sterkte van het elektrische stroompje) groter wordt?

Klik ook op de link hieronder en maak de opdrachten op de webpagina.

impulssterkte en impulsfrequentie

2.4 Drempelwaarde en gewenning

Adequate prikkels, drempelwaarde en gewenning

Het filmpje hieronder gaat over zintuigen en prikkels. Er komen drie nieuwe begrippen aan bod: adequate prikkel,drempelwaarde en gewenning. Deze begrippen moet je kennen. Let dus goed op!

Bekijk deze site en maak de bijbehorende opdrachten.

Als je wilt weten hoe het gesteld is met jouw eigen gehoor, dan kun je een gehoortest laten doen. Een onderdeel van deze test kun je online doen.

 

Gewenning bij baby's

Ook bij baby's is er sprake van gewenning. Kijk maar eens naar het volgende filmpje. Let op, wat gebeurt er op het moment dat er een nieuwe prikkel (een nieuw speeltje) wordt aangeboden?

 

Breinboekje 5

De zintuigcellen in je huid worden de hele dag dag geprikkeld. Het zou niet handig zijn als zij elke prikkel vertalen naar impulsen en die doorgeven aan je zenuwstelsel. Je zou je dan de hele dag bewust zijn van het feit dat je kleding draagt. Als zintuigencellen lang achter elkaar, op dezelfde manier worden geprikkeld treedt er dusgewenning op.

Bedenk nu zelf twee andere voorbeelden van gewenning en werk deze uit in je breinboekje. Leg ook uit welke zintuigen hierbij betrokken zijn.

 

Reflectie

Schrijf hier de vraag. Maak een link van 'plaats hier je uw' en vul wel de title/mouseover, maar nier de URL. Bij mouseover wordt nu de antwoordindicatie getoond.

 

Plaats hier je muis

 

 

5 Zenuwcellen in actie

In deze oefening leer je meer over het ontstaan van een impuls en hoe deze wordt doorgegeven naar andere cellen.

Na het bestuderen van deze oefening kun je...

  • in grote lijnen uitleggen hoe een impuls ontstaat,
  • uitleggen wat bedoeld wordt met sprongsgewijze impulsoverdracht.

5.1 Impulsgeleiding

Stroompjes

In dit hoofdstuk zoomen we wat dieper in op de zenuwcellen zelf. Zintuigen vertalen prikkels uit de omgeving in impulsen en geven die impulsen door aan zenuwcellen. Een impuls is een elektrisch stroompje dat razendsnel langs het celmembraan getransporteerd wordt. Een impuls ontstaat meestal bij een dendriet en verplaatst zich dan via het cellichaam in de richting van het axon. Hierna kan hij worden doorgegeven aan een andere zenuwcel.

Als je de stroom die langs het celmembraan van een zenuwcel loopt meet, dan krijg je zoiets als de volgende plaatjes. In deze grafieken zie je een aantal piekjes. Elke piekje is een elektrisch signaal, een impuls. Een impuls wordt ook wel een actiepotentiaal genoemd. Zoals je ziet is een actiepotentiaal altijd even sterk (ongeveer 100 millivolt). De hoeveelheid actiepotentialen per seconde (de frequentie) kan wel sterk verschillen. Dit komt doordat zintuigcellen prikkels van verschillende sterkte kunnen opvangen, geluiden kunnen bijvoorbeeld hard of zacht zijn. Een zwakke prikkel zorgt voor weinig actiepotentialen per seconde (zoals in het bovenste plaatje). Een sterke prikkel leidt tot veel actiepotentialen per seconde (zoals in het onderste plaatje).

 

Een impuls wordt ook wel een actiepotentiaal genoemd. De sterkte van een impuls is altijd even groot, de impulsfrequentie kan wel verschillen. De sterkte van het signaal wordt bepaald door de impulsfrequentie.

 

Depolarisatie en repolarisatie

Kijk nog eens naar de vorm van de grafiek van een actiepotentiaal.

Een zenuwcel zorgt ervoor dat er altijd een spanningsverschil is tussen de binnen- en de buitenkant van het membraan. Dat verschil komt tot stand door verschillen in de hoeveelheid natrium- en kaliumionen. Hiervoor heeft de cel een speciale pomp: de natrium-kaliumpomp.

Bij een actiepotentiaal wordt het spanningsverschil verlaagd tot voorbij een bepaalde drempelwaarde. Hierdoor gaan bepaalde eiwitkanaaltjes open en kunnen de ionen vrijelijk de cel in en uit. Hierdoor worden de concentratieverschillen tijdelijk opgeheven: er ontstaat een stroompje. Dit duurt alles bij elkaar nog minder dan 2 milliseconde. Uiteindelijk wordt de rustpotentiaal weer hersteld door de natrium-kaliumpomp.

5.2 Sprongsgewijze impulsbegeleiding

Een domino-effect

De myelineschede is een wit, vetachtig omhulsel om axonen. De myelineschede is er niet alleen om het axon te beschermen, maar zorgt er ook voor dat een impuls zich veel sneller kan voortplanten. De myelineschede is namelijk op regelmatige afstanden ingesnoerd, waardoor het membraan van de zenuwcel bloot ligt (die plekken noem je de insnoeringen van Ranvier). Het stroompje van een impuls 'springt' van de ene insnoering over naar de volgende, als een soort kettingreactie. De stukken membraan die door de myelineschede worden bedekt worden dus 'overgeslagen'.

Bekijk nog eens de volgende animatie.

 

Breinboekje 12

Bij allerlei dingen die je doet speelt je reactiesnelheid een belangrijke rol. Bij het spelen van computerspelletjes bijvoorbeeld. Maar ook bij deelnemen in het verkeer. Je reactiesnelheid zegt iets over hoe snel je hersenen alle informatie die ze via de zintuigen binnenkrijgen kunnen verwerken en in reactie daarop de juiste spieren aansturen.

Benodigdheden: een liniaal van minimaal 30 cm (dus geen geodriehoek)

 

naam 1:

naam 2:

resultaten 1 (cm)

resultaten 2 (cm)

verschil (cm)

resultaten 1 (cm)

resultaten 2 (cm)

verschil (cm)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gemiddelde (cm)

gemiddelde (cm)

gemiddelde (cm)

gemiddelde (cm)

gemiddelde (cm)

gemiddelde (cm)

 

 

 

 

 

 

gemiddelde reactietijd (s)

gemiddelde reactietijd (s)

gemiddelde reactietijd (s)

gemiddelde reactietijd (s)

gemiddelde reactietijd (s)

gemiddelde reactietijd (s)

 

 

 

 

 

 

 

Om je gemiddelde reactietijd in seconden te berekenen moet je een formule gebruiken. Deze formule houdt rekening met hoe snel de liniaal valt door de zwaartekracht. De formule luidt:

s = ½∙g∙t2

waarin:

s = de afgelegde weg is in meters

g = de versnelling van de zwaartekracht wat gelijk is aan 9,81 m/s2

t = de tijd die er nodig is om de weg s af te leggen in seconden

De waarde van s en g zijn bekend. Om t uit te rekenen moeten we de formule omschrijven als:

               t = √(2s/g)

Let op dat je de afstand in de formule moet invullen in meters niet in centimeters.

2. Leerling 1 pakt de liniaal vast bij het hoogste getal. Leerling 2 (de proefpersoon) houdt zijn/haar duim en wijsvinger, ter hoogte van 0 cm, dus onderaan de liniaal.

3. De proefpersoon kijkt goed naar de 0 cm (dus op de plek van de eigen vingers).

4. Leerling 1 laat nu op een willekeurig moment de liniaal vallen, waarbij de proefpersoon zo snel mogelijk de liniaal tussen duim en wijsvinger vangt.

5. Schrijf op op welke plek (bij hoeveel cm) de liniaal werd gevangen onder resultaten 1 in het breinboekje. Voer de proef vijf keer uit (per proefpersoon).

6. Herhaal de proef, maar nu kijkt de proefpersoon naar de hand van de ander, die de liniaal laat vallen. Schrijf deze gegevens op onder resultaten 2. Voer ook deze proef vijf keer uit.

7. Bereken de verschillen, het gemiddelde en de uiteindelijke reactietijd (zie het breinboekje).

8. Was er verschil tussen de eerste en de tweede serie? En zo ja, hoe kun je dat verklaren?

9. Vergelijk jullie uitkomsten met de rest van de klas. Wie is de snelste?

5.3 Klassikale opdracht

  • Het arrangement Babybrein en zenuwcel in actie is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Auteur Kunskapsskolan
    Laatst gewijzigd
    2017-07-17 16:45:28
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Bij het samenstellen van deze leerbron is gebruik gemaakt van een arrangement uit de Stercollecties van VO-Content. Het oorspronkelijke arrangement is eigendom van VO-Content en gedeeld onder de CC-BY SA licentie.
    Leerniveau
    HAVO 5;
    Leerinhoud en doelen
    Biologische eenheid; Interactie; Biologie; Waarneming; Zenuwstelsel;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Studiebelasting
    40 uur 0 minuten

    Bronnen

    Bron Type
    https://youtu.be/_HCzB7NGqK4
    https://youtu.be/_HCzB7NGqK4     		Video

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van