Hersenstam

Hersenstam

Definitie

De hersenstam (of hersenstam) bevat drie structuren – de middenhersenen, het pons, en het medulla oblongata- die de hersenen met het ruggenmerg verbindt. Hij speelt verschillende rollen in het autonome zenuwstelsel, met stijgende banen om zintuiglijke informatie te ontvangen voor verwerking in de hersenen en dalende banen om motorische informatie terug naar het lichaam te sturen. Het is ook de plaats waar tien van de twaalf hersenzenuwen zich bevinden. Gezien deze rollen is de hersenstam het belangrijkst voor de cardiovasculaire en respiratoire controle, de pijn- en warmteregulatie, de slaapcycli, de spierbeweging en de zintuiglijke controle in de schedelgebieden.

Achtergrond

Voordat we ingaan op elk van de substructuren en hun respectieve functies binnen de hersenstam, laten we eerst de relatie van de hersenstam tot het zenuwstelsel bekijken.

Het zenuwstelsel, de neuronen en de hersenen

Het zenuwstelsel is een belangrijk systeem dat het hele lichaam omspant en een sleutelrol speelt bij overleving en regulering. Het is verantwoordelijk voor het doorgeven van zintuiglijke informatie van het lichaam naar de hersenen, waar de hersenen dan passende reacties terugsturen naar het lichaam. Deze reacties kunnen variëren – van motorisch tot fysiologisch tot opslag.

Het zenuwstelsel bestaat uit afzonderlijke zenuwcellen (of neuronen), die signalen van het lichaam en zijn omgeving herkennen. De neuronen geven deze signalen via elektrische signalen vrijwel onmiddellijk door aan hun respectieve bestemmingen in de hersenen. Wanneer een zenuw het signaal doorgeeft aan de volgende zenuw, ontstaat er een synaps. Hierbij worden elektrische signalen chemisch in de ruimte tussen twee neuronen, voordat ze bij het volgende neuron weer elektrisch worden.

Neuronen vormen het geheel van het zenuwstelsel, dat is onderverdeeld in twee fysieke subsystemen: het centrale zenuwstelsel en het perifere zenuwstelsel. Het centrale zenuwstelsel omvat de hersenen en het ruggenmerg, terwijl het perifere zenuwstelsel alle andere neuronen in het gehele lichaam omvat. De hersenen zelf bestaan uit vier gebieden: de kleine hersenen, de kleine hersenen, het diencephalon en de hersenstam. Hoewel elk gebied duidelijke verschillen en rollen heeft ten opzichte van de rest van het lichaam, zijn er veel onderling verbonden paden en neurale verbindingen die door meerdere structuren kunnen lopen.

De hersenstam

De hersenstam is een gebied van het centrale zenuwstelsel dat de hersenen rechtstreeks verbindt met het ruggenmerg. Net als alle andere structuren in de hersenen en het zenuwstelsel, bestaat de hersenstam volledig uit neuronen. Deze neuronen worden soms aangeduid en uitgesplitst als vezels, axonen of kernen, afhankelijk van het deel van het neuron dat wordt uitgelicht.

De hersenstam als geheel is niet één enkele structuur. In plaats daarvan bestaat hij uit drie hoofdstructuren: de middenhersenen, het zenuwgestel en het oblongata medulla. Elk van deze regio’s bevat prominente substructuren en rollen die gecentraliseerd zijn in elke regio, maar ook overlappen tussen regio’s. Deze gebieden zijn ook verantwoordelijk voor het bevatten van de oorsprong van verschillende hersenzenuwen.

De hersenstam – met al zijn substructuren – heeft vele belangrijke functies in het autonome zenuwstelsel (dat in het volgende hoofdstuk in detail zal worden beschreven). In het bijzonder speelt de hersenstam sleutelrollen in het cardiovasculaire, respiratoire en digestieve systeem, evenals in andere onwillekeurige functies in het hele lichaam.

De hersenstam is uiterst vitaal voor overleving, waarbij verlies van de neurale verbindingen zeer dodelijk is. Medisch gezien is hersenstamdood een “onomkeerbaar verlies” bij het terugkrijgen van het bewustzijn en het vermogen om te ademen. Bij hersenstamdood functioneert de hersenstam niet meer, maar kunnen er nog projecties in de cortex aanwezig zijn. Zodra echter zowel de corticale als de hersenstamprojecties verloren zijn gegaan, ondergaat het organisme de “biologische dood”. De echte dood treedt in wanneer ook de cardiopulmonale activiteit ophoudt. Beademingsapparatuur kan worden gebruikt om de hartslag en de zuurstofcirculatie na hersenstamdood te verlengen, maar een echte genezing bestaat niet.

Het Autonome Zenuwstelsel

Er zijn twee belangrijke functionele zenuwstelsels in het lichaam: het somatische zenuwstelsel en het autonome zenuwstelsel. Het somatisch zenuwstelsel is verantwoordelijk voor het reguleren en uitvoeren van vrijwillige reacties in het hele lichaam. Dit zijn de reacties waarvan het bewustzijn zich bewust is (zoals je arm optillen om iets te drinken te pakken of met je benen schoppen om een dansje te doen). Als gevolg hiervan richt het somatisch zenuwstelsel zich meestal op de skeletspieren.

Vrijwillige beweging is echter niet de enige actie die in het lichaam plaatsvindt. Het lichaam ondergaat ook veel onwillekeurige bewegingen, dat zijn bewegingen die niet bewust zijn. Tot deze bewegingen behoren de hartslag, die door de hartspier wordt gestuurd, en de spijsvertering, die door de gladde spieren wordt gestuurd. Deze categorie omvat ook de klierfuncties. Al deze handelingen vallen onder de controle van het autonome zenuwstelsel.

Het autonome zenuwstelsel wordt verder onderverdeeld in twee subcategorieën: het sympathische en parasympathische zenuwstelsel. Als onderdeel van het autonome zenuwstelsel besturen deze twee subsystemen ook delen van het lichaam voor onwillekeurige bewegingen. Het sympatische systeem (bijgenaamd de “vecht of vlucht reactie”) zorgt ervoor dat het lichaam zich kan voorbereiden op stressvolle situaties. Dit kan onder meer een verhoogde hartslag, een verhoogde afgifte van glucose in het bloed en een geremde spijsvertering inhouden. Het parasympathische systeem daarentegen (bijgenaamd de “rust- en spijsverteringsrespons”) zorgt ervoor dat het lichaam zijn energie kan verhogen en opslaan. Dit kan worden bereikt door de hartslag te vertragen en de spijsvertering te verhogen.

De hersenstam speelt een grote rol bij de controle van het autonome zenuwstelsel, met inbegrip van zowel het sympathische als het parasympathische zenuwstelsel.

Structuren en functies van de hersenstam

De hersenstam bevat opgaande en neergaande paden. De opgaande paden verwerken zintuiglijke informatie, terwijl de neergaande paden motorische reacties creëren op de ontvangen zintuiglijke informatie.

Zoals eerder vermeld, zijn de drie hoofdstructuren waaruit de hersenstam bestaat, de middenhersenen, het pons, en het medulla oblongata. Deze drie structuren zijn verdeeld in drie gebieden: het tectum, het tegmentum en de basis (van achter naar voor). In het algemeen bevat het tectum gespecialiseerde functies voor zintuigen en beweging. Het tegmentum daarentegen bevat de hersenkernen, de reticulaire formatie en de verbindingswegen tussen de hersenstam en andere structuren in de hersenen. Tenslotte bevat de basis vezels van de afgaande paden van de hersenschors. De volgende secties van dit artikel zullen in detail ingaan op specifieke structuren die in elk van deze drie regio’s te vinden zijn.

Middenhersenen Overzicht

De middenhersenen zijn de kleinste structuur en het bovenste gedeelte van de hersenstam. Het is gelegen tussen de kleine hersenen, de kleine hersenen, het diencephalon en het pons. Als deel van de hersenstam bestaat de algemene functie van de middenhersenen erin de sensorische en motorische banen te controleren. In het algemeen is het belangrijk voor het doorgeven van zenuwimpulsen van het ruggenmerg naar de rest van de hersenen, en vice versa. Hoewel er veel specifieke lichaamsfuncties zijn die de middenhersenen controleren of ondersteunen, zijn de meest opmerkelijke functies de visuele en auditieve verwerking, het interne beloningssysteem, en sommige spierbewegingen. Bovendien bevat de middenhersenen de oorsprong van de hersenzenuwen III en VI.

In het midden van de middenhersenen bevindt zich het cerebrale aquaduct, dat een kanaal vormt tussen het derde en vierde ventrikel waar het hersenvocht vrijkomt. Het achterste en het voorste deel van de middenhersenen worden via het cerebrale aquaduct gesplitst in respectievelijk de sectoren tectum en tegmentum.

Middenhersenen Regio’s en Functies

Het achterste deel van de middenhersenen (het tectum) bevat de corpora quadrigemina, een paar uitsteeksels op de middenhersenen. Dit paar omvat de superieure colliculi, die het visuele reflexcentrum is, en de inferieure colliculi, die het auditieve relaiscentrum is.

Het voorste gedeelte van de middenhersenen (namelijk het tegmentum) is verantwoordelijk voor vele onderdelen en rollen, waaronder de volgende:

De Reticulaire Formatie: De belangrijkste rol van de reticulaire formatie is het filteren van zintuiglijke informatie die aan de hersenen wordt doorgegeven, waardoor het bewustzijn aandacht kan besteden aan de belangrijkste aanwezige zintuigen. Als gevolg daarvan is dit gebied belangrijk voor het handhaven van de algehele aandacht en alertheid. Daarnaast is de reticulaire formatie belangrijk voor de cardiovasculaire systeembesturing, de ademhalingsregulatie en de relatie met het bewustzijn tijdens de waak- en slaapcyclus. Voorts bevat zij netwerken voor stemmings- en pijnmodulatie. Al deze netwerken beginnen bij de hersenstam in de kern en vertakken zich door de gehele hersenen, met opgaande paden naar de thalamus en de cortex en neergaande paden naar het ruggenmerg.

De rode nucleus: De rode nucleus is een subonderdeel van de reticulaire formatie en bevindt zich in de middenhersenen. Hij is belangrijk voor de motorische controle, meer bepaald voor de coördinatie van de autonome beweging tussen zwaaiende armen en lopende benen. Deze eigenschap is belangrijk voor het evenwicht.

De Periaqueductale Grijze Gebieden: De periaqueductale grijze gebieden (of PAG) is een andere structuur in de middenhersenen die werkt om pijn te beheersen. Neurotransmitters – zoals dynorfine en serotonine – van neuronen in de PAG matigen de pijnbestrijding. Dit gebied speelt ook een belangrijke rol in het algemene autonome systeem voor overleving door pijnlijke situaties te vermijden en gevaarlijk gedrag te remmen.

De Substantia Nigra: De substantia nigra bevat dopamine-producerende neuronen die helpen bij de motorische controle (naast de basale ganglia – een andere hersenstructuur). Delen van dit gebied zijn verantwoordelijk voor het remmen van de thalamische motorische activiteit. Dit gebied degradeert al vroeg bij patiënten met de ziekte van Parkinson.

Het ventrale segmentale gebied: Het ventrale segmentale gebied bevat ook dopamine producerende neuronen. In tegenstelling tot de substantia nigra is dit gebied echter verantwoordelijk voor het beloningssysteem van de hersenen. Het beloont motivatie, associatief leren en positieve emoties. Dit is ook het gebied dat actief is bij orgasmen. Ventrale segmentale gebied neuronen projecteren naar regio’s van de cortex geassocieerd met bewustzijn en slaap.

Pons Overzicht en Functies

De pons is de centrumstructuur van de hersenstam, gelegen tussen de middenhersenen en de medulla oblongata. Het bevat longitudinale vezels die in verbinding staan met hogere centra in de hersenen en het ruggenmerg, alsmede transversale en dorsale vezels die informatie sturen tussen de motorisch functionerende gebieden van de cortex en het cerebellum. Bovendien ontspringen de hersenzenuwen V, VI, VII en VIII in het centrale zenuwstelsel.

Tot de meest opmerkelijke functies van het centrale zenuwstelsel behoren functies die verband houden met de hersenzenuwen die in deze structuur ontspringen. Dit omvat het herkennen van sensaties in het hoofd en het gezicht, alsook de beweging van het gezicht, de ogen, de oren en de mond. Voorts is het zenuwvlies belangrijk voor autonome functies zoals de productie van salvia en het handhaven van het evenwicht. Net als de middenhersenen bevat het pons een deel van de reticulaire formatie en begeleidt zo functies in cardiovasculaire controle en ademhalingsritme.

Gliomen (of gliale tumoren) kunnen overal in de hersenstam voorkomen en staan daarom bekend als hersenstam gliomen. Gliomen die in de middenhersenen en de medulla oblongata voorkomen, hebben echter de neiging laaggradig te zijn. Om onbekende redenen groeien gliomen die in het zenuwgestel voorkomen snel en zijn hooggradige tumoren.

Medulla Oblongata Overzicht

De medulla oblongata (ook wel medulla genoemd) is het onderste gebied van de hersenstam. De medulla verbindt de hersenstam rechtstreeks met het ruggenmerg, en er is geen duidelijke scheiding tussen de twee structuren. Een deel van deze structuur vormt de bodem van de vierde ventrikel. Net als de andere hersenstamgebieden is de medulla belangrijk voor het doorgeven van motorische en zintuiglijke informatie. De medulla is echter het meest opmerkelijk voor zijn controle over de vitale organen van het lichaam, met inbegrip van de cardiovasculaire controle en de ademhaling. Het is ook opmerkelijk voor het stimuleren van vele reflexen, zoals braken, hoesten en niezen. Veel functies van de medulla overlappen met die van de hypothalamus, waarbij de medulla vaak de structuur is waarin de hypothalamus instructies doorgeeft. Bovendien is de medulla de oorsprong van de hersenzenuwen IX, X, XI en XII.

Net als bij de andere hersenstamstructuren wordt de medulla door het tectum, het tegmentum en de basis in drie secties verdeeld. Het tectum maakt deel uit van de vierde ventrikel, terwijl het tegmentum de nucleus olivaris inferior bevat en de hersenzenuwen van de medulla. De basis bevat de piramide decussatie.

Medulla Oblongata Regio’s en Functies

Net als bij de middenhersenen en de pons, bevat de medulla ook een deel van de reticulaire formatie. Het cardiovasculaire systeem en het ademhalingssysteem zijn binnen deze structuur van de middenhersenen met elkaar verbonden als één enkel systeem. Afferente cardiorespiratoire signalen synapsen in de medulla en reguleren de ademhaling. De ventrale ademhalingskolom, die het ademhalingsritme en het oscillerende patroon ervan controleert, is ook aanwezig in de medulla. Verder fungeert de medulla als het vasomotorisch centrum. Dit komt doordat de aanwezige neuronen aanpassingen van de diameter van de bloedvaten kunnen stimuleren, terwijl zij de arteriële basisdruk bewaken.

De nucleus van de solitaire tractus is te vinden in de medulla en is georganiseerd naar het type informatie dat wordt doorgegeven, alsmede naar geactiveerde paden in reactie op de informatie. Hij coördineert grotendeels de afferente informatie. De belangrijkste functies van de medulla vinden in deze kern plaats, met inbegrip van informatie van baroreceptoren en chemoreceptoren. Bloedvatbaroreceptoren zenden informatie naar de nucleus van het solitaire tractus om de hartslag en de bloedstroom aan te passen. De chemoreceptoren van de bloedvaten nemen het zuurstof- en kooldioxideniveau waar, waardoor de kern van het solitaire tractus de juiste ademhaling kan handhaven. Bovendien vindt de synthese van smaak eerst in deze kern plaats, voordat deze naar de thalamus en de cortex wordt gestuurd voor zintuiglijke verwerking.

Het gebied postrema: Het gebied postrema bevindt zich aan het dorsale oppervlak van de medulla. De cellen in dit braakcentrum hebben geen bloed-hersenbarrière. Daarom kunnen grote en polaire moleculen passeren. Innervatie hier kan ertoe leiden dat iemand zich misselijk voelt. Onderzoek heeft uitgewezen dat dit gebied receptoren heeft voor het humaan choriongonadotroop hormoon (hCG), dat een zwangerschapshormoon is. Dit zou een mogelijke verklaring kunnen zijn voor de verhoogde gevoeligheid voor ochtendmisselijkheid bij zwangere vrouwen.

De spinale trigeminusnucleus: De spinale trigeminus nucleus is belangrijk voor het voelen van temperatuurpijn en diepe ipsilaterale (of aan dezelfde kant) aanrakingen van het gezicht. Het is de eerste plaats waar de zenuwen voor orofaciale pijn (de algemene term voor hoofd- en nekpijn) synapsen.

De Inferior Olivary Nuclei: De inferieure olivariskernen zijn belangrijk voor het ontvangen van informatie over proprioceptie (of bewustzijn van lichaamspositie en beweging), spier- en gewrichtsspanning, en motorische intentie. Aangezien het cerebellum met name verantwoordelijk is voor skeletbeweging en evenwicht, synapsen de kernen hier rechtstreeks met het cerebellum. Bovendien zijn deze kernen verantwoordelijk voor slikken, hoesten en niezen.

De Piramidale Decussatie: De piramidale decussatie bevat een meerderheid van motorvezels van de motorische cortex, die het laterale corticospinale tractus in het ruggenmerg vormen. Hier kruisen de piramidale tracten elkaar om verbindingen te maken met de tegenoverliggende zijden van het lichaam. Dit is een gemeenschappelijk kenmerk van gewervelde dieren, maar het voordeel van deze kruising wordt door evolutiebiologen nog steeds in twijfel getrokken.

De cuneaat- en de genadenkern: De nucleus cuneate van de medulla ontvangt informatie van de bovenste ledematen, terwijl de nucleus gracieus informatie ontvangt van de onderste ledematen. Deze vezels vormen de mediale lemniscus, die een weg vormt die informatie over proprioceptie, vibratie en fijne aanraking naar de thalamus brengt.

De spinothalamische tractus: De spinothalamische tractus is een opgaande tractus waar pijn, temperatuur en ruwe aanraking zich van het ruggenmerg door de hersenen verplaatsen. Uiteindelijk eindigt de weg in de ventrale posterieure laterale kern in de thalamus. Pijn en temperatuur lopen via het anterieure kanaal, terwijl de ruwe tastzin via het laterale kanaal loopt.

Hersenzenuwen van de hersenstam

Zoals in de loop van dit artikel al is gezegd, liggen in de hersenstam de oorsprongszenuwen van tien van de twaalf hersenzenuwen. De zenuwen III en IV ontspringen aan de middenhersenen, terwijl de zenuwen V, VI, VII en VIII ontspringen aan de pons en de zenuwen IX, X, XI en XII aan de medulla. Deze zenuwen kunnen zintuiglijke functies, motorische functies, of beide hebben. In de volgende paragrafen wordt de algemene functie van elke hersenstam-schedelzenuw beschreven aan de hand van diagrammen die hun ligging aangeven.

Noot: De twee zenuwen die niet in de hersenstam ontspringen zijn de reukzenuw (I) en de oogzenuw (II). Deze zenuwen ontspringen in plaats daarvan in de kleine hersenen.

Neuzen met oorsprong in de middenhersenen:

Oculomotorische zenuw (III): De oculomotorische zenuw bevat motorische functies om pupil- en oogbewegingen te controleren.

Trochleaire Nerve (IV): De trochleaire zenuw heeft motorische functies om de superieure schuine spier te controleren. Deze spier bevindt zich in de bovenste en mediale regio van de obit (rond het oog), waardoor het oog kan abduceren, indrukken en inwendig draaien.

Nzenuwen die ontspringen in het Parus Pons:

Trigeminuszenuw (V): De nervus trigeminus bevat zowel sensorische als motorische functies voor de kaak en de omliggende kauwspieren. Bovendien bevat hij sensorische functies voor vele delen van het gezicht, waaronder de orbitale structuren, de neusholte, de huid van het voorhoofd, de wenkbrauwen, de oogleden, een deel van de neus, de lippen, het tandvlees, de tanden, de kiezen, het gehemelte, de keelholte.

Abducenszenuw (VI): De abducenszenuw bevat motorische functies naar de laterale rectusspier, die een van de zes spieren is die verantwoordelijk zijn voor de beweging van de oogbol.

Faciale Nerve (VII): De aangezichtszenuw bevat sensorische functies met betrekking tot smaak op de eerste twee derden van de tong. Bovendien bevat hij motorische functies voor spieren die leiden tot gezichtsuitdrukkingen, de lacrimale klieren (die vloeistoffen bevatten om het oog te smeren), en de submandibulaire en sublinguale speekselklieren (die twee van de drie grote klieren zijn die helpen bij de speekselproductie in de mond).

Vestibulocochleaire zenuw (VIII): De nervus vestibulocochlearis heeft speciale sensorische functies in het slakkenhuis voor het gehoor en in het voorportaal voor beweging en evenwicht.

Nerve Originating in the Medulla Oblongata:

Glossopharyngeal Nerve (IX): De glossofaryngeale zenuw bevat zintuiglijke functies voor het achterste derde deel van de tong, de keelholte en het gehemelte, bloeddrukwaarden, pH-waarden, zuurstofniveaus en kooldioxideconcentraties. Bovendien bevat hij motorische functies voor de faryngeale spieren en de parotide speekselklier (de laatste overgebleven belangrijke klier voor speekselproductie in de mond).

Vaguszenuw (X): De nervus vagus bevat sensorische functies naar de oorschelp en het uitwendig akoestisch kanaal, het middenrif, en de viscerale organen in de borstholten. Hij bevat ook motorische functies voor de palatinale en faryngeale spieren en de thoracale viscerale organen.

Accessoire zenuw (XI): De accessoire zenuw bevat motorische functies voor de skeletspieren van het gehemelte, de keelholte en het strottenhoofd , alsmede de sternocleidomastoideus- en trapeziusspieren in de hals en de wervelkolom.

Hypoglossale zenuw (XII): De hypoglossale zenuw bevat motorische functies om de tongmusculatuur te besturen.

Conclusie

De hersenstam is de verbindingsstructuur tussen de hersenen en het ruggenmerg van het centrale zenuwstelsel. Bevat de middenhersenen, pons, en medulla oblongata, de hersenstam heeft meerdere functies in het autonome zenuwstelsel, met inbegrip van in cardiovasculaire en respiratoire controle, alsmede in sensorische en motorische functies. Bovendien is de hersenstam verantwoordelijk voor het houden van de oorsprong van tien van de twaalf hersenzenuwen, waaronder de zenuwen III – XII.

Quiz

Bibliografie