CogniFit - Het Menselijk Brein

Wat is het brein?

De hersenen zijn een complex orgaan dat zich bevindt in de schedel en ze beheren de activiteiten van ons zenuwstelsel. Ze zijn een onderdeel van ons centrale zenuwstelsel (CNS). Ze liggen in de voorste en superieure regio van de schedelholte, en zijn aanwezig in alle wervels. In de schedel zweven de hersenen in een transparante vloeistof, genaamd cerebrospinale vloeistof, die de hersenen zowel fysiek als immunologisch beschermen.

Zijn de hersenen een spier? Hoewel vaak gezegd wordt dat de hersenen getraind moet worden net als spieren, zodat ze niet atrofiëren, moeten we er duidelijk over zijn dat de hersenen geen spier zijn. De hersenen zijn niet gemaakt van myocyten, de cellen waaruit spieren bestaan, maar uit miljoenen neuronen die onderling verbonden zijn door axonen en dendrieten. Zij regelen alle functies van onze hersenen en ons lichaam. Van ademhaling tot eten of hardlopen, het vermogen om te redeneren, om verliefd te worden, enz.

Wat doet ons brein? Functies van het brein

Als een fundamenteel onderdeel van het centrale zenuwstelsel, kunnen de hersenen gedefinieerd worden als de "manager" die de meerderheid van de hersen- en lichaamsfuncties controleert en reguleert. Van vitale functies zoals ademhaling tot andere functies zoals honger of dorst, en ten slotte tot superieure functies zoals redeneren, aandacht en geheugen (Corbetta &Shulman, 2002), zijn de hersenen verantwoordelijk voor de uitvoering van al deze bewuste en onbewuste functies.

Alles wat er gebeurt in ons leven, als we wakker zijn of slapen, of het nou ademen, slikken, zien, horen, voelen, lezen of schrijven, zingen of dansen, in stilte nadenken of praten hardop, liefhebben of haten, wandelen of hardlopen, plannen of spontaan optreden, verbeelden of creëren, enz., is te danken aan onze hersenen. Om het op een rijtje te zetten, sommige functies van onze hersenen zijn verantwoordelijk voor:

• Controle van vitale functies: Zoals controle van lichaamstemperatuur, bloeddruk, hartslag, ademhaling, slapen, eten, enz.
• Ontvangen, verwerken, integreren en interpreteren van alle informatie die wij via onze zintuigen ontvangen: Zicht, horen, proeven, voelen, ruiken.
• Controle van bewegingen en onze houding: wandelen, hardlopen, praten, staan.
• Het is verantwoordelijk voor onze emoties en gedrag.
• Het stelt ons in staat om te denken, redeneren, voelen, zijn, enz.
• Controle van superieure cognitieve of hersenfuncties: Geheugen, leren, perceptie, uitvoerende functies, enz. (Miller, 2000; Miller & Cohen, 2001)

"Men zou moeten weten dat vanuit de hersenen en niets anders vreugde, verrukkingen, gelach en sport, en verdriet, zorgen, wanhoop en klaagzangen komen. En zo, op een bijzondere wijze, verwerven we wijsheid en kennis, en zien en horen we, en weten we wat fout is en wat eerlijk is, wat slecht is en wat goed, wat zoet is en wat onsmakelijk... en door hetzelfde orgaan worden we gek en ijlen we en overvallen ons angsten en verschrikkingen ... Al deze dingen die we moeten ondergaan als de hersenen niet gezond zijn... ik ben van mening dat de hersenen de grootste kracht op de mens uitoefenen" Hippocrates (s.IV aC) Over de Heilige Ziekte.

Hippocrates wist het toen, dat het menselijk brein een van de meest complexe, raadselachtige, en tegelijkertijd perfecte creaties in het heelal is. Dankzij de technologische vooruitgang in neuroimaging, geneeskunde, biologie, psychologie en neurowetenschappen, zijn we erin geslaagd om grote mysteries over de anatomie te ontdekken en over hoe wij functioneren. Er zijn echter veel vragen die nog moeten worden beantwoord.

Delen van het brein

Alle gewervelde dieren (dieren met botten) hebben een brein dat is samengesteld uit de volgende onderdelen:

• De Hersenstam: deze bestaat uit het ruggenmerg, de pons en de middenhersenen. De hersenstam bestuurt automatische functies, zoals bloeddruk en hartslag, limbische bewegingen en viscerale functies, zoals de spijsvertering of urineren.
• De kleine hersenen: Dit is het tweede grootste orgaan in het encephalon en vooral betrokken bij het controleren van houding en beweging.
• Hypothalamus en hypofyse, deze zijn verantwoordelijk voor de viscerale functies, zoals het regelen van de lichaamstemperatuur en fundamenteel gedrag, zoals eten, seksuele respons, plezier, agressie ...
• Het Brein, dit bestaat uit de cerebrale cortex (hemisferen en hersenkwabben) en enkele diepe structuren, zoals de basale ganglia, amygdala en hippocampus. Het is verantwoordelijk voor het integreren van alle door onze zintuigen verzamelde informatie en het kunnen organiseren van een reactie. Het controleert motorische functies, emoties en alle superieure cognitieve functies: redeneren, emotionele expressie, geheugen, leren ...

Kenmerken van het menselijk brein

Hoeveel wegen de menselijke hersenen? Hoe groot zijn ze? Hoeveel neuronen zitten er in de hersenen?

• De cerebrale cortex bij de mens is een van de meest uitgebreide en complexe van alle diersoorten. Deze is niet alleen groter, maar is ook gerold en terug over zichzelf gevouwen, wat groeven en plooien vormt die de kenmerkende gerimpelde uitstraling geven.
• De menselijke encephalon weegt ongeveer 1,4-1,5 kg en heeft een volume van ongeveer 1130 cc (69 ci) bij vrouwen en 1260 cc (77 ci) bij mannen.
• De hersenen zijn omgeven door membranen genaamd hersenvliezen, die de schedel beschermen wanneer deze wordt geraakt.
• Voor nog meer bescherming, "zweeft" het brein in cerebrospinale vloeistof.
• Er wordt geschat dat het menselijk brein is opgebouwd uit meer dan 100 miljard zenuwcellen, vooral gliacellen en neuronen.

NEURONEN: Zijn de cellen die gespecialiseerd zijn in het ontvangen, verwerken en verzenden van informatie tussen intercelullaire en intracelullaire niveaus. Dit wordt gedaan door middel van elektrochemische signalen (zenuwpulsen), genoemd actiepotentiaal. Structureel hebben neuronen dezelfde cytoplasmatische elementen en dezelfde genetische informatie als de rest van de cellen in het organisme. Neuronen zijn opgebouwd uit drie delen:

• Mobiele lichaam of soma: dit is het belangrijkste deel van de cel dat de kern (met DNA) bevat, het endoplasmatisch reticulum en ribosomen (de productie van eiwitten) en mitochondriën (het genereren van energie). De soma is waar de meerderheid van de metabolische functies van de cel plaatsvindt. Als de soma sterft, sterft de cel.
• Axons: een verlengstuk dat vanaf de cellulaire soma komt. Het is een soort "kabel" die een soort terminale knoppen (varicositeiten) heeft aan het einde, dit zijn de synaptische contactpunten, langs welke zenuw impulsen worden overgedragen (presynaptische element). De lengte van de axonen kan variëren van neuron tot neuron: er zijn enkele zeer korte (minder dan 1 mm), en anderen zijn lang (meer dan een meter, wat meestal perifere zenuwen zijn zoals motorneuronen). Sommige axons (vooral motorische en sensorische neuronen) zijn bedekt met een laag van mylein dat het versnelt en vergemakkelijkt om informatie te verzenden. Hoe meer myeline een axon heeft, des te sterker zal deze aankomen op de impuls zenuw. De neuronen die het meeste myeline hebben zijn de perifere neuronen (sensorische en motorische), waar de informatie het verst moet reizen.
• Dendrieten: dit zijn enkele zenuwuiteinden die van de cellulaire soma afkomen en die vertakken in de vorm van een boom.
• Dendrieten: zijn enige zenuwuiteinden die uit de cellulaire soma komen and vertakken in de vorm van een boom. Dendrieten vormen de belangrijkste component voor informatie ontvangst (post-synaptische element), en zij maken het mogelijk om te communiceren tussen twee neuronen.

GLIACELLEN: zijn het meest voorkomende type cel in het centrale zenuwstelsel. Ze hebben het vermogen om zich te verdelen in de volwassen hersenen (neurogenese), en hun aanwezigheid is noodzakelijk om de hersenen te laten functioneren. Deze cellen vormen de structurele steun voor neuronen, de axonen met mylein voor een betere synaptische transmissie (Schwann cellen), ze spelen een rol in de voeding van de cel, ze nemen deel aan regeneratie mechanismen en zenuw reparatie, in de immunisatie mechanismen, het handhaven van de bloedhersenbarrière, etc. Er zijn verschillende soorten gliacellen, waaronder astrocyten, oligodendrocyten en microglia. In het perifere zenuwstelsel Schwann-cellen, satelliet-cellen en macrofagen.

Hoe werkt het brein?

De hersenen werken door het verzenden van informatie tussen neuronen (of andere receptor of effectorcellen) met elektrochemische pulsen. Deze overdracht van informatie wordt geproduceerd tijdens synapsis. Tijdens synapsis verbinden neuronen en cellen zich en door chemische ladingen en elektrische pulsen worden neurotransmitters uitgewisseld, die belast zijn met het activeren of remmen van de werking van de andere cel. De terminale knoppen van de axon zijn de presynaptische elementen van neuronale communicatie, waardoor het neuron zorgt voor communicatie met de dendrieten, de soma of zelfs een andere axon.

Al deze overdracht van informatie door de neuronen gebeurt in slechts milliseconden. Honderden van de verbindingen die ons in staat stellen om waar te nemen, te begrijpen en op passende wijze te reageren, worden gecoördineerd. We ontvangen duizenden inputs en genereren duizenden outputs in een kwestie van seconden, en alles werkt met de precisie van een Zwitsers uurwerk. We kunnen ons het brein voorstellen als een grote kabel die ons hele lichaam verbindt met de hersenen.

Hoe ontwikkelen de menselijke hersenen zich?

De ontwikkeling van het menselijk brein begint in de embryonale fase en eindigt bij de jeugd. Slechts 4 weken na de conceptie beginnen de hersenen met het vormen van een neurale buis die de hersenstam wordt. Het duizelingwekkende proces begint daarna, waarbij de proliferatie, migratie en celdifferentiatie processen starten, waarbij de vorming en ontwikkeling van de hersenen plaatsvindt. Neuronen worden in de neurale buis gemaakt en migreren vervolgens om de belangrijke delen van de hersenen te vormen. Ten slotte worden ze gedifferentieerd en gespecialiseerd in de functie die zij zullen hebben.

Er is berekend dat in de prenatale fase tot 250.000 hersencellen per minuut kunnen worden geproduceerd. In feite heeft een baby bij de geboorte reeds alle zenuwcellen die nodig zijn, maar deze moeten nog worden verbonden. Gedurende de eerste twee jaar beginnen deze verbindingen zich te vormen, gemedieerd door een genetische component, maar vooral door interactie met de omgeving en de stimuli die zij ontvangen. De mylenisatie processen (proces waarbij de neurale vezels bedekt worden met een isolerende laag vet dat gegevens overdraagt) maakt het gemakkelijker om dit sneller te doen, en ze zijn verantwoordelijk voor het vergroten van de encephalon.

Van 0-12 maanden: Baby's hebben geen ruggenmerg ontwikkeld, waardoor ze alleen reageren op reflex stimuli en primaire overlevingsfuncties zoals slapen, eten, of huilen. Als zij reageren op hun omgeving, worden nieuwe verbindingen gemaakt, en leren ze snel dingen zoals hun ogen richten, geluiden herhalen, taal begrijpen...

Met 3 jaar: de hersenen hebben nu al bijna 80% van de volwassen grootte, en het limbisch systeem en de cerebrale cortex zijn behoorlijk ontwikkeld. Dit zorgt ervoor dat kinderen zich uiten en emoties tonen, spelen en beginnen te tellen en te praten. Daarom wordt aangenomen dat op deze leeftijd de hersenen hun maximale hersenplasticiteit of neuroplasticiteit krijgen, waar zelfs als een gebied beschadigd is, dit zijn functies weer zal terugkrijgen (omdat dit nog niet volledig gespecialiseerd is).

De hersenen stoppen niet met hun ontwikkelen tot na de jeugd : Het gebied dat het langst duurt om volwassen te worden, zijn de frontale kwabben, die gespecialiseerd zijn in gedrag, redeneren, het oplossen van problemen, enz.

Maar zelfs wanneer de rijping van de hersenen eindigt in de jeugd, gaan de hersenen door met neurogenese processen (creatie van nieuwe neuronen), en ze kunnen nieuwe hersenverbindingen maken via training en versterking. Dit is de basis van de hersenplasticiteit.

Is het mogelijk om de hersenen te trainen en te verbeteren? Hoe CogniFit helpt

Dankzij de plasticiteit van het brein en het vermogen van onze hersenen om nieuwe verbindingen te creëren en oude te versterken, kunnen we onze cognitieve capaciteit verbeteren.

References

Corbetta, M. y Shulman, G. L. (2002). Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nat Rev Neurosci, 3 (3), 201-215.

Miller, E. K. (2000). The prefrontal cortex and cognitive control. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.

Miller, E. K. y Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu Rev Neurosci, 24, 167-202.

Squire, L.R. (1992) Memory, and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys and humans. Psychol Rev, 99, pp.195-231.