11-2-2014
Zijn wij ons brein?
UP 2014 Prof. Stephan Claes
Zijn wij ons brein? 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Inleiding: historiek Verkenning van het menselijk brein Het emotionele brein Het brein onder stress Het bewuste brein Het religieuze brein
1
11-2-2014
Een bijzonder orgaan… • Ongeveer 2 % van het volume van ons lichaam • Bijzonder actief: – tienvoud aan zuurstof vergeleken met andere weefsels in het lichaam – twintig procent van het bloed stroomt voortdurend naar de hersenen – gebruiken een kwart van de totale energie
• 84 % van onze genen is betrokken bij de opbouw en de werking van de hersenen
Wat doet ons brein? • Zorgen dat ons lichaam in leven blijft: regeling van fundamentele mechanismen – Ademhaling – Bloeddruk – Eten en drinken – Slapen; dag-nacht ritme – Temperatuur – Seksuele drift
Wat doet ons brein? • Zorgen dat we dingen gewaarworden: – Vanuit het lichaam: interoceptie, proprioceptie – Vanuit de buitenwereld • Zien, horen, voelen, ruiken, smaken
– Interpreteren en associëren van al deze gewaarwordingen – Filteren van al deze gewaarwordingen: wat dringt door tot het bewustzijn, en wat niet?
• Zorgen dat we kunnen bewegen – Bewuste vrijwillige motoriek – Onbewuste motoriek – Motoriek van het maag-darm stelsel
2
11-2-2014
Wat doet ons brein? • Orchestreren van onze reacties op wat er in ons lichaam of in de buitenwereld wordt waargenomen • Emoties: – Vreugde, angst, woede, verdriet, afkeer, verbazing
• Gedrag: – Onbewust en bliksemsnel – Bewust en overwogen
• Denken: overwegen, creativiteit, redeneren, deduceren, …
Ons brein doorheen de geschiedenis • Egyptenaren: Weinig aandacht voor de hersenen • Griekse oudheid – Hippocrates gelooft dat de hersenen de zetel zijn van intelligentie – Plato stelt dat mentale processen in het brein plaatsvinden – Aristoteles: Hersenen zijn een soort warmte-regulator die de oververhitting van het lichaam moet tegengaan. Hart is zetel van de intelligentie • Romeinse tijd; Galenus – Kleine hersenen: motoriek; grote hersenen: gewaarwording – Wisselende ophoping van 4 lichaamsvochten in de holten van het brein: flegma, bloed, gele gal, zwarte gal – Drie vormen van levenskracht dragende pneumata: het psychische in de hersenen, het zoötische in hart en slagaders, het fysische in de lever
Andreas Vesalius De humani corporis fabrica libri septem (1543)
3
11-2-2014
Ons brein doorheen de geschiedenis 1649: René Descartes: Dualisme – De hersenen zijn een hydraulisch systeem dat het gedrag controleert; het gaat over een materieel, vergankelijk systeem (“res extensa”) – Hogere mentale functies zijn een product van “de geest”, een hogere spirituele entiteit, die onsterfelijk is (“res cogitans”) – Beiden zijn niet tot elkaar te herleiden, maar communiceren met elkaar via de pijnappelklier
Thomas Willis, 1664
1850: Franz Joseph Gall en de frenologie
4
11-2-2014
1862-1874 Broca en Wernicke
Paul Pierre Broca
Carl Wernicke
De Brodmann gebieden 1909: Korbinian Brodmann deelt de hersenschors op in 52 gebieden
Cellen die electriciteit maken…
• 1791: Luigi Galvani: electriciteit is de basis van zenuwactiviteit (kikkerpoten) • 1849: Hermann von Helmholtz meet de snelheid van geleiding door de zenuwen • 1873: Camillo Golgi publiceert de “zilvernitraat methode”, die het mogelijk maakt om cellen in de hersenen onder de microscoop te bekijken • 1889: Santiago Ramon y Cajal beschrijft zenuwcellen als onafhankelijke elementen en basiseenheden van de hersenen (Nobel, 1906)
5
11-2-2014
Kijken in het brein: CT scan
6
11-2-2014
Kijken in het brein: MRI scan
Kijken in het brein: functionele MRI
Kijken in het brein: Positron Emissie Tomografie
7
11-2-2014
Diffusion tensor imaging (DTI)
Transcraniële magnetische stimulatie
8
11-2-2014
Zijn wij ons brein? 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Inleiding: historiek Verkenning van het menselijk brein Het emotionele brein Het brein onder stress Het bewuste brein Het religieuze brein
9
11-2-2014
Cerebrum
Cerebrum
Cerebellum
Cerebral Cortex - The outermost layer of gray matter making up the superficial aspect of the cerebrum.
Cerebral Cortex
Cerebral
Cortex
Gyri (ridge)
Sulci (groove)
Fissure (deep groove)
10
11-2-2014
Central Sulcus Longitudinal Fissure
Sylvian/Lateral Fissure Transverse Fissure
Lobes of the Brain (4) • • • •
Frontal Parietal Occipital Temporal
Lobes of the Brain - Frontal • The Frontal Lobe of the brain is located deep to the Frontal Bone of the skull. • It plays an integral role in the following functions/actions: - Memory Formation - Emotions - Decision Making/Reasoning - Personality
11
11-2-2014
Primary Motor Cortex/ Precentral Gyrus Broca’s Area Orbitofrontal Cortex Olfactory Bulb
A: Primary Motor Cortex
* This graphic representation of the regions of the Primary Motor Cortex
12
11-2-2014
Lobes of the Brain - Parietal Lobe • The Parietal Lobe of the brain is located deep to the Parietal Bone of the skull. • It plays a major role in the following functions/actions: - Senses and integrates sensation(s) - Spatial awareness and perception (Proprioception Awareness of body/ body parts in space and in relation to each other)
Primary Somatosensory Cortex/ Postcentral Gyrus
Somatosensory Association Cortex
Primary Gustatory Cortex
Lobes of the Brain – Occipital Lobe • The Occipital Lobe of the Brain is located deep to the Occipital Bone of the Skull. Its primary function is the processing, integration, interpretation, etc. of VISION and visual stimuli. •
13
11-2-2014
Primary Visual Cortex
Visual Association Area
Lobes of the Brain – Temporal Lobe • The Temporal Lobes are located on the sides of the brain, deep to the Temporal Bones of the skull. • They play an integral role in the following functions: - Hearing -Organization / Comprehension of language - Information Retrieval (Memory and Memory Formation)
Primary Auditory Cortex
Wernike’s Area
Primary Olfactory Cortex (Deep) Conducted from Olfactory Bulb
14
11-2-2014
• Arcuate Fasciculus - A white matter tract that connects Broca’s Area and Wernicke’s Area through the Temporal, Parietal and Frontal Lobes. Allows for coordinated, comprehensible speech. Damage may result in: - Conduction Aphasia - Where auditory comprehension and speech articulation are preserved, but people find it difficult to repeat heard speech.
Drie breinen?
15
11-2-2014
Het emotionele brein
Boren in het brein…
Deep brain stimulation
16
11-2-2014
De hersenen microscopisch…
Duizelingwekkende cijfers… • • • • •
80- 100 miljard neuronen 10 keer meer “gliacellen” Elk maakt duizenden verbindingen 150000 km aan zenuwvezels Herscheppen van 3D-beeld van een stukje hersenweefsel (van een muis) ter grootte van één zoutkorrel vraagt 100 Terabyte opslagcapaciteit (ong. Gelijk aan 25.000 hd-films). • Een stukje hersenweefsel (van een muis) van 1/1000 micron (1/100.000 van een zoutkorrel) bevat ongeveer 1000 zenuwvezels en 80 “dendrieten”, die elk in dit stukje 600 verbindingen maken.
Computermodellen?
17
11-2-2014
Een neuron…
18
11-2-2014
Neurotransmitters (signaalstoffen) • • • • • •
Serotonine Noradrenaline Dopamine Glutamaat Gamma-amino-boterzuur ….
Serotonine… • Wijd verspreid in het brein, maar ook in zenuwcellen in ons lichaam • Belangrijke signaalstof in het “emotionele brein” • Serotonine doen zakken (tryprofaan depletie): stemmingsdaling • Serotonine doen stijgen helpt tegen depressie
19
11-2-2014
Noradrenaline… • Ook wijdverspreid in het brein, vertrekkend vanuit specifieke kernen in de hersenstam • Ook in het lichaam: speelt een rol in het stress-systeem (autonome sympathische zenuwstelsel) • Noradrenaline speelt blijkbaar ook een rol in het emotionele brein • Noradrenaline doen zakken: stemmingsdaling • Noradrenaline doen stijgen helpt tegen depressie
20
11-2-2014
Dopamine… • • • • •
Speelt een rol in specifieke hersengebieden Belangrijk in motoriek/beweging Belangrijk in plezier / reward Belangrijk in psychose Dopamine blokkeren: – psychose vermindert – neiging tot Parkinsonisme – neiging tot galactorree
Reward sensitivity and depression CNS/ELB/10/2011/549
Vrieze E, Biol Psychiatry 2013, 73: 639-45.
63
21
11-2-2014
Reward processing and dopamine CNS/ELB/10/2011/549
Left vmPFC
Right vmPFC
Left vmPFC
Left ACC
Right ACC
Right ACC
Left vmPFC
Left ACC
Figure 5. Scatterplot and Pearson correlation between DRB and the percent of significant voxels in the (A) left vmPFC (BA10L), (B) right vmPFC (BA10R), and (C) left dACC (BA32L). Panel (D) and (H) show the relationship between the probabilities of a rich miss immediately after a rewarded rich trial and the percentage of statistically significant voxels in the left vmPFC (BA10L) and left dACC (BA32L), respectively. Panels (E–G) show the relationship between SHAPS scores and the percentage of statistically significant voxels in the left vmPFC (BA10L), left dACC (BA32L), and right dACC (BA32R).
Vrieze E et al. Hum Brain Mapp. 2013 Mar;34(3):575-86.
64
22
