Elektriciteit in het lichaam

Prikkels worden in het lichaam doorgegeven met elektrische pulsen

In de natuur is elektriciteit een bekend verschijnsel. Maar ook in je lichaam spelen elektrische processen een rol. Bijvoorbeeld bij het overdragen van impulsen vanuit je hersenen die je spieren laten samentrekken.

Je zintuigen staan via zenuwen met je hersenen in verbinding. Het doorgeven van prikkels naar de hersenen is een elektrisch proces. Een voordeel van deze elektrische prikkelverwerking is de hoge snelheid waarmee het kan plaatsvinden. Vooral als je snel moet reageren bij gevaar.

Biologisch opgewekte elektriciteit

Dieren kunnen elektriciteit opwekken om zich te oriënteren of om een prooi te verlammen.
In het lichaam van de mensen bestaan op verschillende plaatsen ladingverschillen. Zij kunnen korte, zwakke stroompulsen veroorzaken.
De biologische energiebron is ATP.
Als ATP wordt afgebroken tot ADP komt er energie vrij.
Omgekeerd kost het energie om van ADP + P weer ATP te maken.

Ionen en water

Zouten lossen op in water en splitsen in ionen. Er is geen ladingsverschil in de oplossing.
Door het celmembraan van een neuron kunnen bepaalde ionen worden tegengehouden.
Hierdoor heeft de binnenkant van het celmembraan een negatieve elektrische lading ten opzichte van de buitenkant.
Het handhaven van het ladingsverschil kost energie: de ionenpomp werkt hier.

Neuronen

Het doorgeven van signalen in een zenuwcel (neuron) berust op het verstoren van het potentiaalverschil.
Eerst wordt een zenuwcel geprikkeld: De prikkel moet een bepaalde drempelwaarde hebben.
Vervolgens is er een actiefase: het ladingsverschil wordt opgeheven en de binnenkant krijgt zelfs een korte tijd een positieve elektrische lading ten opzichte van de buitenkant.
Tenslotte is er de herstelfase waarbij het oorspronkelijke potentiaalverschil tussen binnen- en buitenkant wordt hersteld.
Hierna is de zenuwcel weer gevoelig voor prikkels.

Impulsoverdracht

Bij impulsoverdracht verplaatst de potentiaalverandering (pulse) zich langs de lange uitloper van het neuron. Insnoeringen van Ranvier, versnellen de overdracht.
Doordat er zich in een zenuwbundel meerdere zenuwuitlopers bevinden, wordt het hersencentrum voorzien van verschillende elektrische ontladingen door de prikkeling van een zintuig.
Zenuwen zijn van elkaar geïsoleerd door een myelineschede die gevormd worden door de cellen van Schwann.

Impuls

Je kunt onderscheid maken tussen 2 kenmerken van impulsen:

Impulssterkte: Afhankelijk van het ladingsverschil binnen en buiten het celmembraan (rustpotentiaal). Bij de mens is deze bijna overal hetzelfde.
Impulsfrequentie: Het aantal impulsen dat door een zenuwceluitloper per seconde wordt 'vervoerd'.

Centrale zenuwstelsel

In het centrale zenuwstelsel liggen zeer veel cellichamen van neuronen.
De uitlopers van de sensorische neuronen dragen hun impuls over aan andere zenuwcellen via een verdikt uitloperuiteinde: de synapsknop.
De synapsknop ligt tegen een zenuwcellichaam.
De synapsknop bevat veel mitochondriën en synapsblaasjes die een transmitterstof bevatten.
Tussen de synapsknop en het cellichaam bevindt zich de synapsspleet.
Bij (voldoende) prikkeling van de synapsknop barsten blaasjes met de transmitterstof open.
De transmitterstof komt in de ruimte terecht tussen de synaps en het zenuwcellichaam. De stof werkt maar een korte tijd.
De transmitterstof kan het cellichaam prikkelen waardoor deze zenuwcel de prikkel langs haar uitlopers doorstuurt naar andere neuronen.
De transmitterstof kan het celmembraan ook minder gevoelig maken voor prikkels. Als een andere synapsknop het cellichaam prikkelt, zal er geen prikkel worden doorgegeven (=inhiberende transmitterstof).

Effectoren

Zenuwuitlopers staan in verbinding met spier en kliercellen. Die noemen we effectoren.
In de spieren vertakken de zenuwen zich in een zogenaamde motorische eindplaat. Deze zorgt ervoor dat als zenuwen geprikkeld worden, de spieren gezamenlijk samentrekken.
Het hart heeft een autonome prikkel: de sinusknoop. Deze zorgt voor prikkeling van de hartspier waardoor deze samentrekt.

Receptoren

Speciale cellen van een zintuig (de receptoren) zorgen ervoor dat de sensorische zenuwen geprikkeld worden.
Elk zintuig heeft eigen typen receptoren.
Het oor is gevoelig voor geluid. Dat wordt via de gehoorbeentjes overgedragen op het slakkenhuis. Hier liggen de receptoren.
Het oog is gevoelig voor licht. De lichtreceptoren liggen in het netvlies.

EEG

De werking van de hersenen kan onderzocht worden met behulp van medische apparatuur die gevoelig is voor de kleine ontladingen in de hersenen.
Voor de meting krijg je een aantal elektroden op je hoofd geplakt.
De grafiek die je krijgt van de hersenenactiviteit heet een Elektro-encefalogram of EEG.