In dit hoofdstuk leer je meer over het ontstaan van een impuls en hoe deze wordt doorgegeven naar andere cellen.
Na het bestuderen van dit hoofdstuk 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'.
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)
1. Voer deze proef in tweetallen uit. Schrijf de waarnemingen die je doet op in de tabel in het breinboekje. Hier staat ook uitgelegd hoe je de reactiesnelheid kan berekenen.
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?
Het arrangement 5 H5. Zenuwcellen in actie is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Bètapartners
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2014-11-24 23:08:53
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.
Dit materiaal is achtereenvolgens ontwikkeld en getest in een SURF-project (2008-2011: e-klassen als voertuig voor aansluiting VO-HO) en een IIO-project (2011-2015: e-klassen&PAL-student). In het SURF project zijn in samenwerking met vakdocenten van VO-scholen, universiteiten en hogescholen e-modules ontwikkeld voor Informatica, Wiskunde D en NLT. In het IIO-project (Innovatie Impuls Onderwijs) zijn in zo’n samenwerking modules ontwikkeld voor de vakken Biologie, Natuurkunde en Scheikunde (bovenbouw havo/vwo). Meer dan 40 scholen waren bij deze ontwikkeling betrokken.
Organisatie en begeleiding van uitvoering en ontwikkeling is gecoördineerd vanuit Bètapartners/Its Academy, een samenwerkingsverband tussen scholen en vervolgopleidingen. Zie ook www.itsacademy.nl
De auteurs hebben bij de ontwikkeling van de module gebruik gemaakt van materiaal van derden en daarvoor toestemming verkregen. Bij het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, en andere gegevens is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met de programmamanager van de Its Academy (zie website).
Gebruiksvoorwaarden: creative commons cc-by sa 3.0
Handleidingen, toetsen en achtergrondmateriaal zijn voor docenten verkrijgbaar via de bètasteunpunten.
Aanvullende informatie over dit lesmateriaal
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Deze les maakt onderdeel uit van de e-klas 'Zenuwstelsel' voor havo 5 voor het vak biologie.
