H15 Waarnemen

15.1 Zintuigcellen

Evenwichtszintuig Inwendig oor Registreert stand hoofd t.o.v. Zwaartekracht Bestaat uit met vloeistof (endolymfe, traag bewegende vloeistof) gevulde: Centraal deel = vestibulum. Bevat maculae: zintuigorgaantjes die met lange zintuigharen in een gelei laag steken met daarop kalksteentjes. Reageren op verandering in snelheid Drie halfcirkelvormige kanalen Draaibeweging hoofd Staan in drie vlakken loodrecht op elkaar Haren steken in geleimassa = cupulae. Kan meebewegen met endolymfe.

Verwerking zintuigelijke info Evenwichtscentrum hersenen ontvangt info uit: Halfcirkelvormige kanalen (stand hoofd) Maculae (beweging) Ogen (plaats in omgeving) Gewrichten Pezen Spieren (welke beweging/welke houding) huis

Kleine hersenen zorgen voor bijsturing Misselijkheid op kermis: Alle info samen maakt het mogelijk te kijken naar een voorwerp terwijl we bewegen en dat we ons evenwicht bewaren en niet duizelig worden. Kleine hersenen zorgen voor bijsturing Misselijkheid op kermis: Info uit diverse zintuigen niet goed gecombineerd. Vooral bij begin (endolymfe staat nog stil, maar ogen en spieren registreren draaien) en aan het eind (endolymfe draait nog, ogen en spieren geven door dat je stil staat)

Zintuigcellen Receptorcellen (ontvangen prikkels) In maculae en cupulae zitten mechanoreceptoren (gevoelig voor mechanische prikkels) Je hebt ook o.a.: Thermoreceptoren (huid) Chemoreceptoren (tong) Fotoreceptoren (oog) Elke type receptor cel is gevoelig voor zijn eigen type prikkel = adequate prikkel

Bij mechanoreceptoren door vormverandering Ook receptorcellen hebben een rustpotentiaal. Adequate prikkel leidt tot actiepotentiaal Bij mechanoreceptoren door vormverandering Bij thermoreceptoren door warmtegevoelig eiwit Bij chemoreceptoren door binding met stof Pijnreceptoren zijn zenuwuiteinden die schadelijke prikkels kunnen waarnemen. Bij fotoreceptoren door verandering van lichtgevoelig pigment Bij zowel foto- als chemoreceptoren komt er een cascade van reacties G-eiwit werkt als schakelaar GTP (Guanosine TriPhosfaat)levert energie Secundaire boodschapperstof bindt aan doelwitmoleculen op de natriumpoorten. Die gaan dan open

Hoe sterker de prikkel bij de receptorcel, hoe meer neurotransmitter er vrij komt in de synaps naar het sensorisch neuron  hogere frequentie van impulsen. De hersenen vertalen de frequentie van impulsen naar de sterkte van de prikkel

Adaptatie Door langdurig prikkelen boven de drempelwaarde kan deze drempelwaarde omhoog gaan  receptorcel reageert minder op adequate prikkel = gewenning of adaptatie Bij het ene type receptorcel treedt sneller gewenning op dan bij het andere. Tastzintuigjes aan de oppervlakte van de huid wennen snel. Diepere zintuigen bijna niet. Hierdoor blijven verwondingen zeer doen. Bij veel geluid (b.v. concert) treedt adaptatie in het gehoor op. Dat merk je pas als je in een rustige omgeving komt, dan ruisen je oren.

Kun je geluiden wegfilteren? 15.2 Het gehoorzintuig Kun je geluiden wegfilteren?

Menselijke oor – adequate prikkel tussen 20 en 20.000 Hz Spraak vooral tussen 200-2800 Hz Buitenoor: Oorschelp (kun je vergroten door je hand achter je oor te doen, zo leidt je meer geluid de gehoorgang in) Gehoorgang: leidt het geluid naar het trommelvlies Trommelvlies: trilt mee met de luchttrillingen (als de luchtdruk aan beide zijden trommelvlies gelijk is)

Middenoor (van gehoorgang afgesloten door trommelvlies) Buis van Eustachius zorgt voor opvangen drukverschil tussen middenoor en buiten. Gehoorbeentjes (hamer, aambeeld, stijgbeugel), versterken trillengen van trommelvlies. Hamer is verbonden met ovale venster Een deel van het geluid gaat via de schedelbeenderen

Binnenoor: Ovale venster, kleiner dan trommelvlies, zodat de trillingen nogmaals versterkt worden. Dat moet wel, om de vloeistof erachter in trilling te brengen Slakkenhuis, bevat 3 opgerolde kanalen. De twee grootste kanalen (voorhofstrap en trommelholtetrap) vormen 1 doorlopend kanaal en bevatten perilymfe. Loopt van ovale ventster naar midden slakkenhuis en dan naar het ronde venster. Door deze twee vensters kan het oor de trillingen opvangen Het derde kanaal (slakkenhuisgang) bevat endolymfe

Slakkenhuis doorsnede

Voorhoftrap en trommelholtetrap zijn met elkaar verbonden

Trilling van ovale venster via perilymfe naar het centrum van het slakkenhuis. Afhankelijk van frequentie (aantal trillingen per minuut) gaat er ergens in slakkenhuis een membraan meetrillen (zie twee dia’s verder) Hierdoor gaat endolymfe in het kleine kanaal meetrillen (zie volgende dia) Trilling wordt ook doorgegeven aan de perilymfe in het andere grote kanaal dat trilling afvoert naar ronde venster

Door trilling van de endolymfe gaat het basilair membraan in het kleine kanaal trillen. Hierover loopt het orgaan van Corti, een strook mechanoreceptoren met zintuigharen (de haarcellen) Zie bron 6 blz 212 De zintuigharen drukken tegen dakmembraan dat stug is. De haren gaan buigen en de K+ kanalen van de mechanoreceptoren gaan open  depolarisatie  afgifte neurotransmitter aan sensorisch neuron  signaal wordt naar primair gehoorcentrum in hersenen gestuurd je hoort geluid

Basilair membraan soepel bij ovale venster, steeds stugger richting top slakkenhuis. Elk stukje basilair membraan heeft een eigen verbinding met de hersenen. De hersenen ‘weten’ wat de toonhoogte was die je hoorde. Hoe hard het geluid wordt waargenomen (dB) komt door de sterkte van de geluidsgolven. Bij grote amplitude beweegt de basilair membraan sterker dan bij kleine amplitude

Geluidsterkte Decibel schaal is logaritmische schaal  10 dB meer geluid geeft 10x zoveel energie, bij 20 dB meer 100x zoveel energie, bij 130 dB 1013x zoveel energie. Pijngrens ligt bij 120 dB. Geeft gehoorschade, ook bij kortdurende blootstelling Langdurige blootstelling aan 80-90 dB geeft ook gehoorschade (BINAS 15D, 27C) Muziekparty’s leveren rond 110 dB.

Gehoorbeschadiging Zintuighaartjes van de mechanoreceptoren in het slakkenhuis gaan kapot. Vaak alleen bepaalde toonhoogtes Lichte beschadiging kan herstellen, zware niet Bij zware beschadiging geen of verkeerde info doorgegeven  dat laatste leidt tot oorsuizen/fluiten 9% van de jongeren heeft gehoorbeschadiging Ook spiertjes van gehoorbeentjes kunnen beschadigen. Bij schrik trekken deze spiertjes samen, waardoor je oor minder snel kapot gaat. Als deze beschadigen hoor je niks meer

Thalamus in hersenen laat achtergrondruis niet doordringen tot je auditieve schors. Hoe regelmatiger het geluid, hoe beter dit lukt Onder invloed van hersenen verzwakt het basilair membraan bepaalde frequenties

15.3 Gezichtszintuig

Lichtbreking Grootste lichtbreking bij hoornvlies. Lichtstralen convergeren (buigen naar elkaar toe) door de overgang tussen lucht en vloeistof en omdat het hoornvlies gebogen is. Ooglens is bol, nog meer convergentie Het kamervocht (tussen hoornvlies en lens) en het glasachtig lichaam breken het licht minder sterk.

Het Oog Beschermd door: wenkbrauw die zorgt dat het zweet niet in je ogen loopt Oogleden met knipperreflex, tegen uitdroging (verspreiden traanvocht over het oog), invallende stofdeeltjes en sterk licht Traanvocht (geproduceerd door traanklieren boven oogbol): spoelt stof weg en beschermt tegen uitdroging

Oog bestaat uit: Oogbol Spieren zenuw

Oogbol Harde ooglies (wit bindweefsel), geeft stevigheid en bescherming. Gaat aan de voorkant over in het hoornvlies (doorzichtig) Vaatvlies (bevat bloedvaten die het oog voeden, ziet daardoor rood) gaat aan de voorkant over in de iris Netvlies: bevat de fotoreceptorcellen. Hier valt het beeld op Glasachtig lichaam, geeft vorm aan het oog en drukt het netvlies tegen het vaatvlies

Hoeveel licht Spieren in pupil regelen de hoeveelheid licht die het oog in gaat. Straalsgewijs lopende spieren in de iris maken de pupil groter Kringspier in de iris maakt de pupil kleiner bij veel licht = pupilreflex (autonome zs). Hierdoor wordt het oog beschermd tegen fel licht Pigmentcellen in netvlies beschermen ook tegen teveel licht, door licht weg te vangen. Pigmentaanpassing aan veel licht gaat langzaam  als je van donker naar licht gaat zie je eventjes niks. Albino’s hebben geen pigmentcellen.

Scherp stellen Ooglens zit met lensbandjes vast in het straalvormig lichaam (spier). Straalvormig lichaam ontspannen, grote opening, lensbandjes staan strak, lens wordt plat getrokken  brekingsindex van de lens wordt kleiner  je ziet scherp in de verte Straalvormig lichaam samengetrokken, opening klein, lensbandjes ‘slap’, lens is bol brekingsindex wordt groter  je ziet scherp dichtbij Dit boller worden van de vorm van de lens heet accommoderen

Beeld op netvlies is in spiegelbeeld en op z’n kop. In netvlies zitten fotoreceptoren, gevoelig voor licht Gele vlek – recht achter pupil- bevat heel veel kegeltjes (150 000 per mm2)  scherp beeld. Slechts 2° van het gezichtsveld (totaal kun je 140° zien) Rondom gele vlek veel minder fotoreceptoren (voornamelijk staafjes), tot 50 000 per mm2 aan de rand van het netvlies

6 oogspieren die vastzitten aan harde oogrok/harde oogvlies. Nekspieren helpen ook met het richten van het oog. Blinde vlek: verlaat de oogzenuw het oog. Hier zitten geen receptorcellen

Lenzen en brillen Zie bron 13 blz 217. Verziende ogen breken lichtstralen te weinig. Het beeld valt achter het netvlies. Een bril met een bolle lens verhelpt dit. Bijziende ogen breken lichtstralen te sterk. Hierdoor valt het beeld voor het netvlies. Een holle lens als bril helpt.

Afstand bepalen 2 manieren: Stereoscopie Grootte vergelijking Bewegingsparalax. Je kijkt naar de verschillen in hoekverplaatsing als je beweegt met je hoofd. Overlapping. Als voorwerpen elkaar afdekken is het voorste groter dan het achterste. Vergelijken van de beelden van de twee ogen Grootte vergelijking

Beelden van het rechterdeel van het gezichtsveld komen op het linker deel van het netvlies van beide ogen terecht. Beelden van linkerdeel van het gezichtsveld komen op het rechter deel van het netvlies van beide ogen terecht. Info gaat via eigen gezichtszenuwen naar primair gezichtscentrum. Oogzenuwen kruisen in Chiasma opticum. Hier wisselen de neuskanten van zenuwbaan  info rechtergezichtsveld komt in rechterhersendeel info linkergezichtsveld komt in linkerhersendeel. Door verschillend beeld van beide ogen kun je afstand schatten.

15.4 Netvlies en receptieve velden Hoe verwerk je informatie uit de receptorcellen in je ogen?

Staafjes Netvlies bevat ook Staafjes Stompe punt (zie bron 15) Liggen buiten gele vlek Aantal staafjes gecombineerd geeft info door aangezichtszenuwcellen  geen scherp beeld, wel lage drempelwaarde Info van staafjes wordt als grijstinten, vormen en bewegingen geïnterpreteerd door het gezichtscentrum Geven constante stroom neurotransmitter af bij GEEN licht Bevatten fotopigment rhodopsine, dat al bij zwak licht (kleur maakt niet uit) uit elkaar valt in retinal en opsine  natriumpoorten sluiten, staafje hyperpolariseert, hoeveelheid neurotransmitter neemt af. Bij veel licht valt al het rhodopsine uit elkaar, dan duurt het een tijdje voor er voldoende terug is teruggevormd. Bij nachtblindheid heb je problemen met deze terugvorming

Kegeltjes Hebben spits uiteinde (Zie bron 15) Liggen vooral in de gele vlek Bevatten fotopigment photopsine Prikkeling van kegeltjes levert kleur op in gezichtscentrum. Geven ook neurotransmitter af als er geen licht op valt. Bij prikkel boven drempelwaarde verandert photopsine  hyperpolarisatie minder neurotransmitter. Elke kegeltje geeft zijn impulsen apart af aan de gezichtszenuwcellen  scherp beeld Prikkeldrempel hoger dan voor staafjes  bij schemer zie je geen kleuren 3 typen (rood (565 nm), groen(535 nm) en blauw(420nm)) zie binas tabel 27A2. Met combinaties van deze typen cellen kun je zo’n 10 miljoen verschillende kleuren waarnemen

Netvlies 125 miljoen staafjes 7 miljoen kegeltjes Ruim 1 miljoen axonen naar oogzenuw Bipolaire cellen: verbinden staafjes en kegeltjes met ganglioncellen Horizontale cellen en Amacriende cellen leggen dwarsverbindingen Staafjes en kegeltjes staan in groepen geschakeld die elkaar overlappen = receptieve velden

Receptieve velden in gele vlek zijn het kleinst Receptieve velden in gele vlek zijn het kleinst. 1 kegeltje + 1 bipolaire cel + 1 ganglioncel  scheidend vermogen is hoog Naar rand netvlies kan receptief veld wel 1000 receptorcellen bevatten die bij 1 ganglioncel terecht komt  scheidend vermogen is laag

Contrast zien Als receptoren in een receptief veld licht van een wit gedeelte ontvangen  stimuleren verbonden horizontale cellen  die remmen naastgelegen receptieve velden  die geven minder info af  op de grens van licht en donker wordt het contrast vergroot. Dit heet laterale inhibitie

Gezichtsbedrog Visuele schors heeft aantal lagen Elke laag heeft eigen specialisatie B.v. Logische geheel maken van het beeld. Je kunt verbanden zien die er helemaal niet zijn B.v. Vormen herkennen als iets beweegt, ook als die er niet zijn Samenwerking met andere hersengebieden zorgt voor herkenning

Overeenkomsten en verschillen tussen de zintuigen van mensen en dieren Toepassen 6e zintuig Overeenkomsten en verschillen tussen de zintuigen van mensen en dieren

Warmte: sommige slangen kunnen lichaamswarmte waarnemen. Druk: zijlijn orgaan bij vissen neemt verandering in waterdruk waar, hierdoor kunnen ze de turbulentie die andere zwemmers veroorzaken waarnemen. Geluid : Ultrasoon, boven 20 000 Hz (dolfijn, vleermuis kunnen hiermee ‘beelden’ creëren) of Infrasoon onder 20 Hz (olifant voor communicatie over grote afstand) Elektriciteit: haaien kunnen de elektriciteit van motorische zenuwen van prooidieren waarnemen als die bewegen met behulp van hun Ampullen van Lorenzini Magnetisme: honingbijen gebruiken aardmagnetische veld om zich te oriënteren

Hoe kan je lichaam zoveel tegelijk 15.5 Zintuigen en Regeling Hoe kan je lichaam zoveel tegelijk

Zintuigen in de bloedbaan Homeostase gaat altijd door Door adrenaline gaat je hartslag en bloeddruk omhoog drukreceptoren (uiteinden van sensorische neuronen in de aortaboog registreren dit  depolarisatie  hartslagregelcentrum in hersenen krijgt de impulsen binnen  negatieve terugkoppeling  slagaders verwijden, hartslag vertraagd, bloeddruk daalt. Meer zuurstof verbruikt, meer CO2 komt vrij  Ph bloed verlaagt. Chemoreceptoren (in aortaboog en halsslagaders) meten concentratie O2 en CO2 in het bloed

Zintuigen in spieren Spierspoeltjes registreren spanning in de spieren Dik middendeel met sensorische zenuwuiteinden erom heen Dunnere uiteindes zijn spiervezels verbonden met motorische neuron dat ze kan laten samentrekken, waardoor er spanning ontstaat in het middendeel Uitrekken depolarisatie Verkorting  hyperpolarisatie Door deze info kunnen de hersenen of bij reflexen de spieren extra laten samentrekken of juist ontspannen, als fixatiezintuig handhaaft het je lichaamshouding, stuurt de antagonisten aan

Rek in je pezen Peeslichaampjes (uiteinden van sensorische neuronen) geven info over de totale spanning van je spieren. Beschermt de spier tegen overbelasting, zoals scheuring van pees Stemt bewegingen op elkaar af. Werken dan samen met spierspoeltjes Wordt de pees te veel uitgerekt  reflex via ruggenmerg spier verslapt en antagonist trekt samen.

Toepassing miljoenen kleuren Hoe nuttig is het om zoveel kleuren te kunnen onderscheiden

Kleuren zien 10 miljoen kleuren 1000 helderheid 100 niveaus van rood naar groen 100 niveaus van geel naar blauw 1000*100*100 8% mannen is kleurenblind. Vaak rood/groen. Ligt op X-chromosoom. 0,5% van vrouwen is rood/groen kleurenblind bij homozygoot recessief voor allelen op X-chromosoom Geel/blauw kleurenblind is zeldzaam. Autosomaal op chromosoom 7

Meer kegeltjes, meer kleur? Monochromaat = maar 1 type kegeltjes, b.v. Zeehonden, zeeleeuwen, dolfijnen en walvissen. Dichromomaat: twee type kegeltjes. Meeste landzoogdieren Trichomaat: 3 typen kegeltjes. Primaten (ook mensen) Bijen zijn ook trichomaat, maar andere kleuren; uv, blauw, groen Tetrachromaat: 4 typen kegeltjes. Vogels Pentachtomaat: 5 typen kegeltjes, vlinders en duiven. Sommige vlinders hebben 12 verschillende photopsines, maar vanwege hun simpele hersenen zien ze waarschijnlijk niet meer kleuren.

Evolutie van Kleurenzien Verre voorouder mens was waarschijnlijk dichromaat met autosomaal en X-chromosomaal gen voor kleurenzien Na splitsen continenten : 2 groepen primaten Nieuwe wereld apen (breedneusapen of Platyrrhini) Oude wereld apen (smalneusapen of Catarrhini). Verdubbelde X-chromosomaalgen. Door mutatie week dit gen af verschillende photopsines voor verschillende kleuren. Trichromaat kleuren zien is belangrijk om de rijpheid van vruchten te beoordelen die in groene bomen hangen. Dit is gunstig voor de aap en voor de boom  co-evolutie