de samenvatting (word-document)

De kosmos van het menselijk brein
J. van Loon
De hersenen vormen het belangrijkste deel van het zenuwstelsel. Het zenuwstelsel kan worden
opgesplitst in een perifeer en een centraal deel. Het perifere zenuwstelsel bestaat uit de zenuwen
die in onze ledematen en romp verlopen. Die zenuwen kunnen vergeleken worden met de
elektriciteitsdraden die de verbinding vormen tussen de centrale bron van elektriciteit en de
toestellen die met die elektriciteit kunnen functioneren. Die zenuwen zorgen ervoor dat we onze
spieren kunnen gebruiken om te interageren met de omgeving, en omgekeerd brengen ze ook
informatie vanuit die omgeving naar het centrale deel van het zenuwstelsel. Het centrale
zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. Terwijl het ruggenmerg enerzijds niet meer
is dan een bundel van zenuwvezels, de hoogspanningslijnen in onze vergelijking met het
elektriciteitssysteem, gebeurt er anderzijds in het ruggenmerg toch ook al een verwerking van de
signalen die er door lopen, en kunnen bepaalde reflexen optreden door verbinding van verschillende
zenuwbanen.
De hersenen vormen de krachtcentrale van ons zenuwstelsel. Ze bestaan uit de grote hersenen (het
cerebrum), de kleine hersenen (het cerebellum) en de hersenstam. Informatie komt via het perifere
zenuwstelsel en het ruggenmerg naar de hersenen, wordt daar verwerkt, geïntegreerd en getoetst
aan gelijkaardige informatie uit het verleden, en op basis daarvan wordt een signaal gevormd dat
zorgt voor een aangepaste reactie op en interactie met onze omgeving. Naarmate de hersenen van
een diersoort meer ontwikkeld zijn, gaat die interactie meer specifiek zijn, met als doel om onze
omgeving tot ons eigen nut te gebruiken.
De bouwstenen van onze hersenen zijn 100 miljard zenuwcellen, de neuronen. Ze worden
ondersteund, gevoed en beschermd door steuncellen, of gliacellen, die nog 10 maal zo talrijk zijn. Elk
neuron staat in verbinding met gemiddeld 100 duizend andere neuronen, en op die manier wordt
een gigantisch ingewikkeld netwerk gevormd. Qua complexiteit kan het menselijk brein dan ook
enkel vergeleken worden met de kosmos waarin ons melkwegstelsel miljarden sterren bevat
waarvan de zon er slechts één is. De functies van de hersenen worden bepaald door de activiteit van
die netwerken, die zich in de loop van ons leven in zekere mate kunnen aanpassen, maar waarvan
bepaalde delen essentieel zijn om een normale functie toe te laten. Die netwerken zijn de basis voor
het verwerken van verschillende soorten informatie, het vergelijken van die informatie met
opgeslagen gegevens, en het reageren op een gepaste wijze.
Elk neuron bestaat uit een celkern (nucleus) vanwaar uitlopers vertrekken. Meestal wordt de
informatie van andere neuronen via korte uitlopers (dendrieten) naar de nucleus gestuurd, vanwaar
een langere uitloper (axon) vertrekt om over grotere afstand contact te maken met andere
neuronen. De langste axonen van het menselijk lichaam zijn bijna één meter lang. De nucleus van
een zenuwcel bevat het genetisch materiaal en ook de bouwstoffen om energie te verwerken en
herstel toe te laten. Neuronen communiceren met elkaar door een combinatie van elektrische en
chemische processen. Door een influx van positief geladen ionen (Na+) doorheen de wand van een
zenuwcel (celmembraan), ontstaat een elektrische golf, de actiepotentiaal. Die loopt vanuit het
uiteinde van de dendrieten naar de nucleus en vandaar naar het uiteinde van het axon aan een
snelheid van ongeveer 10 m/s. Het uiteinde van een axon maakt contact met een volgend neuron ter
hoogte van een synaps. In die synaps komen de celmembranen van beide neuronen dicht tegen
elkaar zonder elkaar te raken. Wanneer de elektrische stroom in het aanvoerende axon de synaps
bereikt, worden bepaalde chemische substanties vrijgezet. Deze neurotransmitters bewegen zich
naar het membraan van het neuron aan de andere kant van de synaps, maken daar contact met een
receptor waardoor er in het tweede neuron ook een influx van Na+-ionen optreedt, en ook hier een
actiepotentiaal ontstaat. Andere neurotransmitters hebben een omgekeerd effect en zorgen er voor
dat het tweede neuron juist minder actief wordt. Op die manier ontstaan er in een netwerk van
neuronen activerende en remmende/inhiberende effecten die toelaten om de activiteiten in het
netwerk te regelen.
Het grootste deel van de celkernen van het cerebrum bevindt zich aan de buitenkant (in de
hersenschors of cortex) en vormt de zogenaamde grijze stof. De axonen van die neuronen vormen de
witte stof. Het cerebrum bestaat uit twee hersenhelften die elk worden onderverdeeld in vier
hersenkwabben. De frontale kwab is bij lagere diersoorten weinig ontwikkeld, maar bij de mens de
grootste kwab. Achteraan in de frontale kwab ligt de motorische cortex, waar de neuronen liggen die
instaan voor de beweging van de spieren van de ledematen. Het voorste deel van de frontale kwab is
verantwoordelijk voor ons typisch menselijk gedrag dat aangepast is aan de omstandigheden. Een
derde belangrijke functie van de frontale kwab is het genereren van spraak. De parietale kwab bevat
de sensorische cortex waar het gevoel aankomt. Als we een voorwerp betasten komt die informatie
in de parietale kwab terecht zodat we kunnen vaststellen om welk voorwerp het gaat. De occipitale
kwab ligt achteraan in de hersenen en krijgt informatie van ons visueel systeem, daar “zien” we wat
wordt geprojecteerd door de ooglens op het netvlies van ons oog. Tot slot is er de temporale kwab
die onder de frontale kwab is gelegen. Hier komt de auditieve informatie terecht, hier “horen” we de
betekenis van de drukgolven die via onze oren worden opgevangen. Het achterste deel van onze
temporale kwab is belangrijk om taal te begrijpen, en het deel aan de binnenkant speelt een
belangrijke rol voor het geheugen. Al die verschillende delen van de hersenschors staan met elkaar in
verbinding, en de verschillende soorten informatie worden samengebracht. Zo zien en horen we
tegelijkertijd, of kijken we ook naar een voorwerp terwijl we het betasten. Die geïntegreerde
informatie wordt dan ook nog eens getoetst aan wat we hebben opgeslagen in ons geheugen,
waarna de motorische cortex wordt geactiveerd zodat we kunnen reageren op wat er rondom ons
gebeurt.
Los van deze praktische activiteiten, is het menselijk brein in staat tot nadenken, beredeneren,
overwegen en filosoferen, niet alleen over wat er rondom ons gebeurt, maar ook over wat er in het
brein zelf gebeurt. Die mogelijkheid tot introspectie maakt van het menselijk brein het meest
complexe orgaan dat we kennen.