RESPONSIE COLLEGE CHEMISCHE ZINTUIGEN NEUROBIOFYSICA Dr. J.A.M. van Gisbergen

VRAGEN CHEMISCHE ZINTUIGEN Wat is het onderscheid tussen een receptor en een receptorcel en wat is hun onderlinge relatie bij a) het reuksysteem en b) het smaaksysteem? In de bulbus olfactorius is sprake van een zeer geordende afbeelding van de receptorcellen in het reukslijmvlies. Beschrijf deze. In de tekst over reuk herkenning is sprake van laterale inhibitie op het niveau van de bulbus olfactorius. Leg aan de hand van een schema uit wat onder laterale inhibitie wordt verstaan en verklaar de functionele betekenis. Wat wordt verstaan onder chemotopische ordening in de bulbus olfactorius kaart? Beschrijf in globale termen hoe rozengeur wordt gecodeerd op verschillende niveaus in het systeem (receptors, receptorcellen, bulbus olfactorius, cortex).

VRAGEN CHEMISCHE ZINTUIGEN Bespreek de functionele betekenis van combinatie-codering in reukcortex cellen en leg uit hoe deze via de neurale schakeling tot stand komt. Bespreek het onderscheid tussen de detectie van stoffen en het discrimineren tussen stoffen bij het smaaksysteem. Neem als voorbeeld het bitter systeem. Het is tegenwoordig mogelijk om door genetische manipulatie een dier te verkrijgen waarbij de zoet receptoren gevoelig worden voor de synthetische stof X die normale dieren niet kunnen proeven. Welke reactie verwacht u als deze stof in het drinkwater wordt aangeboden? Wat verwacht u als de bitterreceptor voor de stof cycloheximide, die alleen bij soort A voorkomt, tot expressie gebracht wordt in de zoetreceptoren van soort B? Hoe zal soort B, normaal ongevoelig voor deze stof, na deze genetische manipulatie reageren? Vergelijk het smaaksysteem met kleurenzien.

VRAGEN CHEMISCHE ZINTUIGEN In hoeverre bent u het eens met de volgende beweringen? Er zijn aparte zones op de tong met een specifieke gevoeligheid voor zout, bitter, zoet en zure smaken. Het smaaksysteem heeft labeled lines voor zoet en bitter. Als zoetcellen geactiveerd worden levert dat het percept ‘zoet’op en wordt eetgedrag uitgelokt. Hóe de activiteit van de zoetcellen tot stand kwam (door electrische stimulatie, door echte suiker, door een kunstmatige zoetstof) is irrelevant. De totaal verschillende percepten en gedragsresponsies die worden opgewekt door de activiteit van bitter en zoetcellen worden enkel en alleen bepaald door de verschillende bijpassende centrale verbindingen. Labeled-line codering voor de vier submodaliteiten van smaak impliceert onder meer dat bittercellen géén rol spelen bij de bepaling van zoetsmaak. Dieren waarbij de expressie van bitterreceptoren langs biochemische weg specifiek is verhinderd zijn enkel deficient bij de detectie van bittere stoffen. Hun vermogen om zoete stoffen te detecteren is volledig onaangetast. Dat in bittercellen een groot aantal verschillende bitterreceptoren tot expressie komt, pleit tegen het idee dat bittercellen een labeled line voor bittersmaak vormen. Als een stof door geen enkele reukreceptor wordt gedetecteerd hoeft dat nog niet te betekenen dat deze dan dus ook niet kan worden geroken.

OVERZICHT REUKSYSTEEM

REUK RECEPTORCELLEN receptormoleculen zijn complexe eiwitten in membraan van de ciliën complexe biochemische cascade leidt tot depolarisatie elke receptorcel bevat slechts één type receptor

elke receptorcel bevat slechts één type receptor REUK RECEPTORCELLEN elke receptorcel bevat slechts één type receptor

RECEPTOR POTENTIAAL

SPECIFICITEIT RECEPTORCELLEN receptorcellen zijn niet zeer specifiek: elke geurstof activeert meerdere receptorcellen

BULBUS OLFACTORIUS identieke receptorcellen op verschillende plaatsen in neusslijmvlies convergeren naar één enkele glomerulus synapteren daar op 2e orde neuron chemotopische kaart: naburige glomeruli verwerken chemisch verwante geurstoffen laterale inhibitie tussen glomeruli verscherpt signaal verschillen

LATERALE INHIBITIE IN BULBUS OLFACTORIUS laterale inhibitie (rode cellen): verwijdert het gemeenschappelijke in beide signalen geeft opscherping van verschillen

EFFECT LATERALE INHIBITIE opscherping in bulbus olfactorius soortgelijk effect in visueel systeem

CHEMOTOPISCHE KAART IN BULBUS

PROBLEEM VAN REUKCODERING elke receptor reageert op meerdere moleculen dus activiteit van individuele receptoren zegt weinig patroon van activiteit van alle receptoren is uniek hoe kunnen de hersenen het patroon van actieve receptoren bepalen? o combinatie codering (geen labeled lines) o cortex heeft neuronen die vuren als bepaalde receptor combinaties actief zijn bbbb

COMBINATIE DETECTOREN CORTEX coding strategy used by the cortex: ”I am seeing activity in positions 1, 15, and 54 of the olfactory bulb, which corresponds to odorant receptors 1, 15, and 54, so that must be jasmine”

COÏNCIDENTIE DETECTIE odoranten receptoren bulbus olfactorius coïncidentie neuronen

SMAAK

OVERZICHT SMAAKSYSTEEM meerdere afferente zenuwen projecteren naar nucleus solitarius in hersenstam via VPM nucleus in thalamus naar corticale gebieden

SMAAKRECEPTOREN 5 submodaliteiten van smaak: • zuur • zout • bitter • zoet • umami (aminozuren, vleessmaak) elke submodaliteit wordt gecodeerd in labeled line code: • alle stoffen die de zoetreceptoren activeren smaken zoet • bij het tot stand komen van de zoetsmaak spelen andere receptoren géén rol

RECEPTOR STRUCTUUR

CODERING BITTERSMAAK