Zenuwcellen, synapsen en gliacellen: hoe werkt een signaal?

De bouw van een zenuwcel past bij haar taak

Een zenuwcel, of neuron, heeft een cellichaam en uitlopers. Bij veel neuronen ontvangen vertakte dendrieten signalen. Een axon geleidt signalen naar andere cellen. Het axon kan zich aan het einde vertakken en meerdere contacten maken.

Niet ieder neuron ziet eruit als het bekende boompje uit een schoolboek. Vorm, lengte en vertakking verschillen. Het schema helpt de onderdelen herkennen, maar is geen model voor alle zenuwcellen. ^[1]

Een elektrisch signaal zonder metalen draad

In en buiten een cel zitten geladen deeltjes: ionen. Het celmembraan scheidt die omgevingen. Kanaaleiwitten en pompen maken een verschil in elektrische spanning mogelijk. Wanneer bepaalde kanalen openen, verandert die spanning.

Bij het bereiken van een drempel kan een actiepotentiaal ontstaan: een korte, zichzelf voortplantende spanningsverandering langs het axon. Natrium- en kaliumkanalen spelen daarin een belangrijke rol. Een sterkere prikkel maakt niet simpelweg een steeds grotere actiepotentiaal. De frequentie en timing van impulsen kunnen wel veranderen.

Myeline is een isolerende laag rond delen van sommige axonen. Tussen de myelinesegmenten liggen knopen waar het signaal opnieuw wordt opgebouwd. Dat maakt snelle geleiding mogelijk. ^[2]

Bij een synaps wordt het signaal overgedragen

Een synaps is een contactplaats tussen een zenuwcel en een doelcel. Bij een chemische synaps opent een aankomende impuls calciumkanalen. Blaasjes geven neurotransmitters af. Deze stoffen binden aan receptoren op de volgende cel.

Het gevolg kan stimulerend, remmend of modulerend zijn. Receptoren en de toestand van de ontvanger bepalen mee wat er gebeurt. Daarna wordt de neurotransmitter onder meer terug opgenomen, afgebroken of uit de spleet verwijderd. Zo blijft het signaal niet eindeloos aanstaan.

Er bestaan ook elektrische synapsen. Daar kunnen ionen rechtstreeks tussen cellen bewegen via verbindingen in hun membranen. ^[3]

Gliacellen zijn meer dan opvulmateriaal

Astrocyten helpen de omgeving van zenuwcellen regelen en staan in contact met bloedvaten en synapsen. Oligodendrocyten maken myeline in hersenen en ruggenmerg; Schwanncellen doen dat rond perifere zenuwvezels. Microglia hebben onder meer taken in afweer en opruiming.

De naam glia verwijst naar lijm, maar die oude naam doet hun werk tekort. Zonder deze cellen functioneert een zenuwnetwerk niet normaal. Microglia vormen bovendien een duidelijke verbinding met het immuunsysteem. ^[1]

Een neuron verwerkt meerdere signalen tegelijk

Een zenuwcel krijgt vaak input via veel contacten. Zwakke veranderingen kunnen samen de drempel helpen bereiken. Andere input werkt dat tegen. Zowel de plaats als de timing van signalen doet ertoe.

Daarom is een netwerk geen rij lampjes die om de beurt aan gaan. Elke cel reageert binnen een patroon van verbindingen. De interactie tussen snelle elektrische veranderingen en chemische overdracht maakt verfijnde verwerking mogelijk. ^[3]

Hoe kun je zo'n klein signaal onderzoeken?

Onderzoekers kunnen met elektroden spanningsveranderingen meten. Door ionstromen en de werking van kanalen te onderzoeken wordt duidelijk hoe een impuls ontstaat. Microscopische technieken laten daarnaast zien hoe cellen en hun uitlopers zijn gebouwd.

Lees daarnaast hoe neurale voorlopers uit pluripotente stamcellen worden gemaakt en wat dat wel en niet over hun rijping vertelt.

De afbeelding is daarom een uitlegplaat, geen opname van een echt zenuwnetwerk. De grote synapsinzet heeft een andere schaal. Voor het samenspel van de grotere onderdelen kun je verder bij hersenen, ruggenmerg en perifere zenuwen. ^{[2] [4]}

Veelgestelde vragen