Grijze stof vs. Witte stof

De hersenen zijn een immens complexe structuur, maar er zijn manieren waarop we de anatomische structuur ervan kunnen opdelen in meer afzonderlijke delen; de linker- en rechterhersenhelft, pariëtale, temporale, occipitale en frontale kwabben. Een andere gebruikelijke indeling is het scheiden van de grijze en witte stof in de hersenen. Maar wat zijn deze twee structuren? Hoe verschillend zijn ze van elkaar? Hoe belangrijk, en fysiologisch relevant, is deze tweedeling? Lees verder om erachter te komen!

Verschillen tussen grijze en witte stof

Wat is grijze stof?

Grijze stof bestaat voornamelijk uit neuronale cellichamen, of soma. Dit is een bolvormige structuur waarin zich de kern van het neuron bevindt.

Wat is witte stof?

De witte stof in de hersenen bestaat voornamelijk uit gemyeliniseerde axonen, dit zijn lange relais die zich uitstrekken vanuit het soma, en die witachtig van kleur zijn door het relatief hoge vetgehalte van het myeline-eiwit dat ze omhult. Deze vormen verbindingen tussen hersencellen, en witte stof is typisch verdeeld in bundels die tracten worden genoemd.

Is het echt zo eenvoudig?

Niet helemaal. Hoewel de bovenstaande verdeling fysiologisch accuraat is op systeemniveau, is er een mix van celtypen aanwezig in zowel grijze als witte stof.
Grijze stof bevat ook:

• Axon tracten
• Gliacellen
• Capillaire bloedvaten
• Neuropil – een mix van dendrieten, ongemyeliniseerde axonen, en glia

Witte stof bevat ook:

• Oligodendrocyten – gliacellen die myeline produceren
• Astrocyten

Hoe zijn grijze stof en witte stof geordend in het CZS?

Grijze en witte stof zijn verspreid over het centrale zenuwstelsel van de mens – de hersenen en het ruggenmerg

Figuur 1: De verdeling van witte en grijze stof in de hersenen.

Grijze stof

Neuronale cellichamen zijn overvloedig aanwezig in de kleine hersenen, de hersenstam en het cerebellum. Deze laatste structuur, die slechts 10% van het hersenvolume uitmaakt, bevat meer neuronen dan de rest van de hersenen bij elkaar. In het ruggenmerg vormt de grijze stof een “vlinder”-structuur, die hieronder in figuur 2 kan worden gevisualiseerd.

Dus welke regio’s van het centrale zenuwstelsel hebben een buitenste laag grijze stof?

We kunnen de kleine hersenen en het cerebellum beschouwen als de hersengebieden die een buitenste laag grijze stof hebben (zie figuur 1). De grijze stof van de hersenstam bevindt zich in groepen neuronen, kernen genaamd, die zijn ingebed in kanalen van de witte stof.

Locatie van de witte stof

Zoals eerder vermeld, is de witte stof georganiseerd in kanalen van axonen. In de kleine hersenen en het cerebellum wordt witte stof voornamelijk gevonden in de diepere gebieden – met grijze stof die de witte stof bedekt – zie figuur 1. Andere structuren van de grijze stof, zoals de basale ganglia, zijn ingebed in deze kern van witte stof. De met vloeistof gevulde ventrikels van de hersenen bevinden zich ook in de witte stof.
In het ruggenmerg is de situatie grotendeels omgekeerd – de witte stof is verdeeld rond de centrale grijze stof “vlinder”.

Figuur 2: De indeling van witte en grijze stof in het ruggenmerg.

Grijze stof en witte stof: functie

Wat is de functie van grijze stof?

Grijze stofrijke hersengebieden zijn onder andere de gebieden die de spier- en zintuigactiviteit regelen.

• Cerebrale cortex – De buitenste laag van de hersenen, de cerebrale cortex, bestaat uit kolommen van neuronen in de grijze stof, met daaronder de witte stof. Dit gebied is essentieel voor veel facetten van hoger leren, waaronder aandacht, geheugen en denken.

• Herebellum – Het cerebellum is essentieel voor motorische controle, coördinatie en precisie.

Wat is de functie van witte stof?

Hersengebieden met veel neuronen zouden niet veel voorstellen zonder de rijke aderen van axonale verbindingen die zich in de witte stof bevinden om ze met elkaar te verbinden.

Ziekten van grijze en witte stof

Ziekten van grijze stof

Ziekten die het verlies veroorzaken van de neuronen die de grijze stof vormen, worden in de eerste plaats neurodegeneratieve ziekten genoemd. Deze ziekten, waaronder dementie zoals de ziekte van Alzheimer en frontotemporale dementie, treffen miljoenen mensen over de hele wereld. Veranderingen in de witte stof zijn vaak aanwezig bij deze ziekten, maar fysiologische kenmerken zoals amyloïde plaques en tau neurofibrillaire kluwens bevinden zich in de grijze stof. Zoals te verwachten is, dicteert het gebied waar neuronen verloren gaan grotendeels het ziekteverloop – de motorische symptomen van de ziekte van Parkinson zijn direct gerelateerd aan het verlies van dopamine-producerende neuronen in de substantia nigra.

Ziekte van de witte stof

Zoals James Balm het formuleert in zijn artikel voor de BMC, zijn de witte stof banen de subways van de hersenen, vitale verbindingen die zorgen voor de soepele werking van ons zenuwstelsel. Als zodanig kan een ziekte die onze witte stof aantast, deze doorvoer van zenuwsignalen verstoren en een ernstig probleem vormen.

• Multipele sclerose – Bij multiple sclerose (MS) wordt de witte vettige myelinelaag rond de axonen vernietigd, wat leidt tot motorische of sensorische stoornissen. Bij relapsing-remitting multiple sclerose kan deze myeline meerdere malen worden hersteld en weer verloren gaan. Bij progressieve multiple sclerose wordt axonale schade gevolgd door neurondood, die onomkeerbaar is.
• Wittestofaandoeningen – verantwoordelijk voor ruwweg een vijfde van alle beroertes wereldwijd, tast wittestofaandoeningen de bloedvaten aan die in de witte stof begraven liggen. Deze verharden, waardoor zuurstof en andere voedingsstoffen de witte stof niet kunnen bereiken.
• Letsel aan het ruggenmerg – Wanneer de axonbundels in het ruggenmerg beschadigd raken, gaat de verbinding tussen de hersenen en de grijze stof in het ruggenmerg verloren. Dit kan verlamming en gevoelsstoornissen veroorzaken, die vaak blijvend zijn als de neuronale lichaampjes beschadigd zijn.