Het centraal zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg) is afgesloten van de bloedstroom aan het endothelium (binnenwand) van de capillaire bloedvaten. Deze hebben een doormeter van zowat 0,1 mm (10-300 µ) en liggen verspreid over het hele centraal zenuwstelsel, op een afstand van elkaar van zowat 0,1 mm. Daarenboven vormen ze een bijzonder dicht net in de choroid plexus van de vier hersenkamers.
Het centraal zenuwstelsel is omhuld door het hersenvlies (meninges). Dat bestaat uit:
1. de dura, een stevig steunweefsel dat de binnenkant van de schedel en de wervelkolom bekleedt en waarvan de binnenlaag ook neerdaalt in de falx cerebri die de twee hersenhelften scheidt en opstijgt langs het tentorium dat het cerebrum scheidt van het cerebellum en langs het diafragma van het wiggebeen,
2. het spinnenwebvlies (arachnoidea) dat de dura volgt en volledig gesloten is,
3. de pia die het oppervlak van de hersenen en het ruggenmerg volgt in al zijn kronkels en die de vertakkingen van de aders volgt waar deze binnendringen in hersenen en ruggenmerg.

Het vocht dat zich tussen de cellen binnen de pia bevindt, noemt men het interstitieel hersenvocht (interstitial fluid). Het vocht dat zich tussen de pia en het spinnenwebvlies bevindt, noemt men het hersenvocht. De pia is niet dicht en dus lopen de twee vochten door elkaar. De totale hoeveelheid bedraagt 0,150 lit.

De choroid plexus van de hersenkamers produceert 70 % terwijl de endothelium cellen van de capillairen binnen de pia 30 % van het hersenvocht produceren. De cellen van het endothelium zijn volumetrische pompen en metabole filters die, onder toezicht van een regelsysteem in de hersenen, een bepaald debiet water (0,5 liter/dag) van het bloed naar het hersenvocht overbrengen. Dat debiet verandert praktisch niet bij matige verhoging of verlaging van de bloeddruk.

De endothelium cellen laten geen grote moleculen door, wel kleine vetoplosbare moleculen als alcohol en barbituraten. Het regelsysteem brengt in dat water een welbepaald gehalte aan kleine deeltjes, vooral zuurstof, benevens glucose, vitaminen, nucleotiden, purinen en aminozuren voor de voeding van de hersenen. De totale molariteit van bloed en hersenvocht is ongeveer gelijk, al is bloedplasma 93 % en hersenvocht 99 % water. Natrium (sodium Na+) gehalte in beide vochten is ongeveer gelijk. Kalium (potassium K+) is lager, magnesium (Mg+) is hoger, chloor (Cl-) is hoger en bicarbonaat (HCO3-) is lager in het hersenvocht. Er is een lichte alkaliniteit.

Er zijn geen lymfevaten in het centraal zenuwstelsel en het hersenvocht wordt niet heropgenomen door de capillaire bloedvaten. Deze absorberen uit het hersenvocht alleen de koolstofdioxyde (CO2 ) en zekere schadelijke producten.
De druk in het hersenvocht (15 cm H2O ttz 1/10 van de bloeddruk) drijft dat hersenvocht buiten het spinnenwebvlies van schedel en wervelkanaal. Het spinnenwebvlies biedt een zekere weerstand tegen dat uitstromen. Als die weerstand vergroot (vb door ontsteking van het spinnenwebvlies) dan verhoogt de druk in het hersenvocht.
In dit boekje bekijken we de uitstroming van het hersenvocht uit het spinnenwebvlies en de opname ervan door bloedvaten en lymfevaten.
In een later boekje wordt de weerstand tegen die uitstroming onderzocht, alsook de middelen om die te vergroten of verkleinen.

Naast de uitstroming van het hersenvocht zijn er, in het hersenvocht en het ruggenmerg, ook circulatiestromingen die tientallen keren intenser zijn. De circulatie stromingen zijn voldoende intens om met NMR waargenomen te worden. De uitstroming is te zwak daarvoor. In wetenschappelijk onderzoek naar de uitstroming gebruikt men tracers.
In een later boekje bekijken we de circulatiestromingen en hun invloed op het mechanisme van enkele ziekten.

Bij proefdieren meet men dat ¾ van het hersenvocht afgevoerd wordt vanuit de hersenen en ¼ vanuit het ruggenmerg. Een deel daarvan wordt opgenomen door de lymfevaten en een ander deel stroomt direct vanuit de subarachnoidale ruimte naar de afvoeraders van het bloed (sinussen): bij proefdieren is dat voor elk deel zowat 50%. Die verhouding is afhankelijk van de druk van het hersenvocht (IntraCranial Pressure = ICP). Bij lage druk gaat het grootste deel langs de lymfevaten. Naarmate de druk stijgt, wordt de afvoer langs de bloedvaten belangrijker.

De lymfevaten pompen het verder naar de afvoeraders van het bloed. Het komt terecht in het hart dat het opnieuw rondpompt in het lichaam tot het in de weefsels geabsorbeerd wordt ofwel gemetaboliseerd en uit het lichaam afgevoerd wordt.

Het kennen van deze laatste tocht door het lichaam is alleen belangrijk bij het zoeken naar mechanismen van ziekten en het volgen van tracers in wetenschappelijke proeven.

In alle wetenschappelijke onderzoeken hieromtrent komt steeds de naam van Professor Johnston MG van de Universiteit van Toronto in Canada terug.

1. Am J Physiol 2002 Jun; 282(6): R1593-9 MOLLANJI R Department of Laboratory Medicine and Pathobiology, University of Toronto, Ontario M4N 3M5, Canada

2. Am J Physiol 2001 Sep; 281(3): R909-16 BOZANOVIC-SOSIC R
idem 1.

3. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2001 May; 280(5): R1573-81 MOLLANJI R idem 1.

Bij injectie van radioactief iodium ( I125 gebonden aan menselijk serum albumine) in de hersenkamers gaat dit met het hersenvocht deels naar de lymfe, en deels naar het bloed. Zet men na enkele uren de radioactiviteit van 1 gram weefsel van de verschillende lymfeknopen uit, dan bekomt men onderstaand verloop:

De radioactiviteit van 1 gram weefsel staat in delen van de geïnjecteerde hoeveelheid radioactiviteit.
Het deel in de lymfeknopen is afkomstig van de radioactiviteit van het bloed en de lymfe die door de lymfeknopen stromen. Dat deel in de lymfeknopen van lenden, nek, hals en kaak is hoger. Deze krijgen hetzelfde bloed als de andere lymfeknopen maar een deel van de lymfe die ze krijgen, komt van weefsels die in de omgeving van het centraal zenuwstelsel liggen.
Dat doet vermoeden dat het hoger deel van hun radioactiviteit langs dat deel van de lymfe komt, wat wil zeggen dat er hersenvocht in die lymfe terechtgekomen is.

1. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 1999 Mar; 276(3):R818-23 BOULTON M idem 1.

2. Am J Physiol 1998 Jan; 274(1): R88-96 BOULTON M Department of Pathology, University of Toronto, Ontario M4N 3M5, Canada

3. Am J Physiol 1981 Apr; 240(4): F329-36 BRADBURY MW Department of Physiology, King’s College London

4. J Physiol 1980 Feb; 299(1): 353-65 BRADBURY MW idem 2.

5. J Physiol 1978 Mar; 276:67P-68P BRADBURY MW idem 2.

6. Med Radiol (Mosk) 1975 Nov;20(11):55-63 BARON MA

7. Z Anat Entwicklungsgesch 1972;135(3):307 STOBER B

Het reukorgaan is het oudste zintuig in de ontwikkeling van het levend wezen. Het heeft enkele specifieke eigenschappen.
1. Het is het meest gevoelig zintuig. Een mens kan duizenden geuren, theoretisch 16 miljoen, onderscheiden in geringe concentraties. Veel dieren kunnen geuren herkennen in concentraties die nog duizend maal geringer zijn. De andere zintuigen hebben een veel engere opname capaciteit. Van het licht en het geluid kunnen ogen en oren slechts een beperkt frequentie gebied opnemen.
2. Signalen gaan van het reukorgaan direct naar de hersenen en vandaar naar de verschillende klieren van het lichaam. Er is geen tussenstation waarin de signalen verwerkt worden zoals dat voor elke andere zenuw wel bestaat. Geuren werken direct en wekken gevoelens op: eetlust, geslachtsprikkels… Het primitieve wezen reageerde gevoelsmatig. Signalen vanuit de ogen en de oren daarentegen geraken voor het grootste deel niet verder dan hun verwerkingscentrum in de hersenen. Daar vergt het dikwijls heel wat hersenarbeid vooraleer men weet wat men met de verkregen informatie zal aanvangen. Op een geur reageert het lichaam instinctmatig, zonder nadenken.

3. Verder zullen we het hebben over één bijzonder punt van dat oudste zintuig, namelijk het feit dat het behoort tot het centrale zenuwstelsel. Dat is een feit bij de proefdieren van het laboratorium en zeer waarschijnlijk ook nog altijd bij de mens. Dat is althans een van de speerpunten van het medisch wetenschappelijk onderzoek. In het primitieve wezen zaten alle zenuwen in een zak, het hersenvlies (meninges).

Doorheen het hersenvlies zijn er, in de loop van de ontwikkeling van het wezen, perifere zenuwen gegroeid. Wat zich binnenin het hersenvlies bevindt, noemt men het centrale zenuwstelsel: hersenen en ruggenmerg. Daartoe behoort ook het reukorgaan. Wat door het hersenvlies steekt, behoort tot het perifere zenuwstelsel.
Het hersenvlies was oorspronkelijk onderaan en bovenaan aangesloten aan de lymfevaten. In het verbindingskanaal tussen hersenen en lymfevaten heeft het eerste zintuig, het reukorgaan, zich ontwikkeld en dat is daar tot heden ten dage gebleven. Rond de reukzenuw vormen hersenvlies en lymfevaten een doorlopend kanaal.
Bij de mens zijn er 12 paar hersenzenuwen. De oudste hersenzenuw, de reukzenuw, is de Ie hersenzenuw en deze is dus omhuld door het hersenvlies. Tot op een beperkte afstand zijn ook de andere, de perifere hersenzenuwen, omhuld door het hersenvlies maar bij geen enkele is er een directe aansluiting van het hersenvlies op de lymfevaten. Het spinnenwebvlies eindigt en is afgesloten rond de zenuw. Een klein debiet hersenvocht lekt uit deze aansluiting in het omringend weefsel en wordt daar opgenomen door de lymfevaten.

De hoeveelheid hersenvocht die tussen het hersenvlies en deze perifere zenuwen doorsijpelt, is gering. Door het open kanaal gevormd door het hersenvlies rond de reukzenuw echter stroomt naar de lymfevaten zowat de helft van het geproduceerde hersenvocht. Lymfevaten pompen daarna hun vloeistof verder doorheen de lymfeknopen.

De reukzenuw vertrekt van de olfactory bulb binnen de schedel en gaat door het zeefbeen (cribriform plate) om te eindigen in de opperhuid (epithelium) van het reukorgaan. Ook het hersenvlies rond de reukzenuw gaat mee door het zeefbeen en eindigt aan het epitheel van het reukorgaan. Hier gaat het over in lymfevaten die het hersenvocht door de lymfeknopen pompen naar de deep cervical (retropharingeal) lymphatics in de keel en van daaruit naar de jugular lymph trunk in de holte boven het borstbeen. Vandaar stroomt het naar de afvoeraders van het bloed.

1. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, accepted on June 18, 2002, PAPAICONOMOU C Department of Laboratory Medicine and Pathobiology, University of Toronto, Ontario M4N 3M5, Canada

2. Neuropathol Appl Neurobiol 1993 Dec; 19(6): 480-8 KIDA S Neuropathology, Faculty of Medicine, University of Southampton, UK

3. J Neurosurg 1986 Mar;64(3): 466-73 ERLICH SS Department of Neurological Surgery, University of Southern California School of Medicine, Los Angeles, USA

4. Acta Otolaryngol 1985 Nov-Dec; 100(5-6): 429-36 GOMEZ DG Department of Radiology, Cornell University Medical College, New York

5. Am J Neuroradiol 1984 Sep-Oct; 5(5):539-45 PILE-SPELLMAN JM Department of Ophtalmology, New York University Medical Center, USA

6. Am J Physiol 1981 Apr; 240(4):F329-36 BRADBURY MW Department of Physiology, King’s College London, UK

Een vierde van het hersenvocht stroomt door het foramen magnum: dat is de opening in de schedel waardoor het verlengde merg gaat die de hersenstam verbindt met het ruggenmerg. Ook de meninges (het hersenvlies/ruggenmergvlies) is continu in die opening.
Tussen het spinnenwebvlies (arachnoidea) en het verlengde merg stroomt dus het hersenvocht onbelemmerd van de subarachnoidale ruimte in de schedel naar de subarachnoidale ruimte in het ruggenmerg kanaal.

Dat hersenvocht wordt afgevoerd langs de zenuwwortels. Aan iedere wervel vertrekt links en rechts een dorsale zenuw (gevoel) en een ventrale zenuw (beweging) naar een segment van het lichaam.

De meninges volgt de zenuwwortel in het wervelkanaal tot voorbij het foramen, de plaats waar deze zenuwwortel naar buiten treedt.

Daar is de afsluiting van het spinnenwebvlies rond de zenuw gebrekkig zodat het hersenvocht eruit lekt. Rond de zenuwwortel loopt de dura iets verder dan het spinnenwebvlies en in dat verlengsel is er een dicht netwerk van lymfevaten, die het lekkende hersenvocht opnemen en naar de lymfeknopen voeren. Dat netwerk van lymfevaten is bijzonder dicht bij de laatste nekwervels en de eerste borstwervels zodat men de tracers van het lymfevocht vooral terug vindt in de lymfeknopen van borst en lenden.

1. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2001 Sep; 281(3):R909-16 BOZANOVIC-SOSIC R Department of Laboratory Medicine and Pathobiology, University of Toronto, Ontario M4N 3M5, Canada

2. Arch Histol Cytol 1998 Aug; 61(3):277-86 MIURA M Department of Anatomy, Oita Medical University, Japan

3. Neuropathol Appl Neurobiol 1996 Aug; 22(4): 325-33 BOULTON M Trauma Research Program, University of Toronto, Ontario, Canada

4. J Neurosurg 1975 Nov;43(5):523-34 MARMAROU A

5. Brain 1970; 93:665-678 DAVSON H Sherrington School of Physiology, St Thomas Hospital, University of London, UK

Bij volwassenen wordt de helft van het hersenvocht afgevoerd naar de bloedvaten buiten de hersenen, voornamelijk naar de bovenste sagittale sinus. Bij de geboorte is dat niet zo: dan wordt het hersenvocht afgevoerd naar de lymfe.

Het deel van het hersenvocht dat in het bloed komt, is grotendeels afgevoerd langs de arachnoid villi (granulaties van Pacchioni = arachnoid granulations = Pacchionian bodies). Die zijn er niet bij de geboorte en ontwikkelen zich tussen 3 en 7 jaar. Daarna groeit hun aantal steeds gedurende het ganse leven. Dat is gekend sedert decennia. Arachnoid villi zijn uitstulpingen van het spinnenwebvlies doorheen de dura tot in de aders.

Ze liggen boven in de hersenen in groepjes in de sagittale sinus.

Kanaaltjes doorheen de arachnoid villi waarlangs het hersenvocht zou kunnen wegstromen, heeft men nog nooit gevonden. Het spinnenwebvlies zelf is blijkbaar niet dicht op die plaats. Het hersenvocht stroomt ofwel doorheen de arachnoid cel of langs het oppervlak van die cel.

In het endotheel van de aders vindt men wel openingen (lumen) op de plaats van de arachnoid villi.

1. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2002 Oct; 283(4): R869-76 PAPAICONOMOU C Department of Laboratory Medicine and Pathobiology, University of Toronto, Ontario, M4N 3M5, Canada

2. No To Shinkei 1994 Jun; 46(6): 549-54 Yoshida S Department of Neurosurgery, School of Medicine, Fukuoka University, Japan

3. Arq Neuropsiquiatr 1990 Jun; 48(2): 151-5 Departamento de Biologia, Universidade Estadual de Maringa, Brasil

4. Neurosurgery 1988 Apr; 22(4): 633-41 YAMASHIMA T Department of Neurosurgery, University of Kanazawa School of Medicine, Japan

5. J Neurosurgery 1988 Sep; 69(3): 429-35 KIDA S Department of Neurosurgery, University of Kanazawa School of Medicine, Japan

6. Brain Res 1986 Oct 1; 384(1): 68-76 YAMASHIMA T

7. J Neurosurgery 1985 Dec; 63(6): 867-75 UPTON ML University of Southampton Medical School, UK

8. J Neurosurg 1983 Oct; 59(4): 620-6 D’AVELLA D

9. Brain Res 1982 Jun 3;241(1): 31-41 LEVINE JE

Ook hier geldt alles wat hierboven staat over de rechtstreekse afvoer naar het bloed in de hersenen.

De arachnoid villi liggen vooral in de sinussen van de borst- en lendenwervels. De rechtstreekse afvoer naar het bloed ligt iets lager dan de afvoer naar de lymfe. Het aantal wetenschappelijke publicaties over deze materie is tot nu toe eerder gering.

1. J Neuroradiol 1991; 18(1): 18-31 MAILLOT C Institut d’Anatomie Normale, Faculté de Médicine, Strasbourg

2. Neuroradiology 1976 Sep ; 11(5) : 221-8 KIDO DK