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Structure and Activity of Neurons.docx

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Ayesha Khan

January 30 , 2014 Psych 2NF3: Basic and Clinical Psychology Structure and Activity of Neurons Neurons ­ Basic unit of the nervous system ­ Communication ­ How do they differ from other cells ­ Three main functions: • Reception • Conduction • Transmission Anatomy of Neurons ­ Glial cells also found in the peripheral ­ 15 billion neurons in the cerebral cortex and even more glial cells ­ 70 billion neurons in the cerebellum: relating the cerebellum to cognitive functions  with the way we organize incoming information ­ 1 billion neurons in the spinal cord ­ In the late 100s, Santiago Ramon y Cajal was the first to demonstrate that the  individual cells comprising the nervous system remained separate ­ He showed that they did not grow into each other as previously believed: not one  shared cytoplasm ­ Like other cells in the body; neurons contain the following structures: • Membrane: control • Nucleus: contain the code to produce proteins, which are fundamental to  the way neurons u▯ ction • Mitochondria: involved in metabolic activities that provide energy • Ribosomes: site of protein synthesis • Endoplasmic reticulum: series of interconnected tubes that move the  proteins to their specific location ­ Electron micrograph to increase magnification to 20,000 times in order to visualize  the cells ­ Plasma membrane: helps understand how the cell functions within the context of  communication • Protein structures = receptors and which receptor is it? • Phospholipid bilayer: made of phosphate heads and fatty tails • What comes in and out of the cell? • What are the characteristics of the chemical structure which allow for  certain molecules to come in and others to come out Selective Permeability ­ Not all molecules get in ­ Permeability: how easily is it to move in and out ­ Boundary between internal and external part ­ Phospholipids bi­layer: • Center is lipid based cell and fat is not soluble in water = hydrophobic and  do not allow entry of different chemicals as they have their own repellent  properties • Phosphate heads and hydrophilic ­ Ion channels (passive diffusion): open and close based on external environmental  conditions • Charged particles can make their way through the cell • Don’t have access by passive diffusion and rely on these protein structures • Allow passive diffusion through the channels ­ Voltage­dependent channels (require electrical changes) • Sensitive to charge maintained across the membrane ­ Ligand­gated channels (require a ligand) • Neurochemical that binds to the receptor to open or close the channel ­ Sodium­potassium pumps (require energy): potassium outside, sodium inside ­ Calcium pumps (require energy) Anatomy of Neurons ­ Neuron synapse with muscle = motor neuron and is an efferent pathway ­ All neurons have the following major componentsL • Dendrites • Soma/cell body • Axon • Presynaptic terminals ­ But look of each neuron can be distinguished ­ Dendrties are branching fibers with a surface lined with synaptic receptors  responsible for bringing information into the neuron ­ Some dendrites also contain dendritic spines that further branch out and increase  the surface area of the dendrite ­ The greater the surface area of the dendrite the more information it can receive January 31 , 2014 Quiz 3 1. Damage to the dorsal root fibers of the spinal cord would result in impaired: • Sensation 2. The thalamus, hypothalamus, and pineal body are components of the • Diencephalon 3. Which of the following is not part of the limbic system? • Putamen 4. Capillary blood vessels and neuronal cell bodies are characteristic of • Gray matter 5. The spinal cord sits inside ta vertebral column categorized into five regions from  top to bottom. For example, the cervical and thoracic segments are followed by: • Lumbar segments th February 4 , 2014 Anatomy of Neurons ­ Dendrites are branching fibers with a surface lined with synaptic receptors  responsible for bringing information into theneuron ­ Some dendrites also contain dendritic spines that further branch out and increase  the surface area of the dendrite ­ The greater the surface area of the dendrite, the more information it can receive ­ Increase the probability of action potentials Three Fiber Types Compose the Cytoskeleton of Neurons ­ Tubules are larger and have the capacity to hold or give more support to the  structure of the neuron ­ Microtubules are involved in transport of materials: moving between axons and the  cell body ­ Can be neurotransmitters or building blocks of the neurotransmitters ­ Can also be organelles moving through the microtubules ­ If there are materials being passed = anterograde transport ­ Movement back to the cell body = retrograde transport Alzheimer’s Disease ­ Most common form of dementia ­ Dementia: loss of memory, judgment and reasoning, and changes in mood,  behaviour, physical and communicative abilities ­ Loss of neurons (neurons begin to degenerate) and synapses in the cerebral cortex ­ Cortical gyri shrink ­ Ventricles become enlarged ­ Plaques ­ Amyloid precursor protein – β­amyloid protein build­up (conversion product of  amyloid precursor protein) Tau Phosphorylation Leads to Cell Death ­ When we have a healthy brain there is a protein (tau) that is important in making  the microtubules stick together ­ When you have certain actions that occur as a consequence of Alzheimer’s disease  the tau levels become elevated ­ Increasing tau in the structure of a neuron: amount of phosphates that start to occur  also increase ­ In response the neuron will start to add more molecules of phosphate ­ Adding more phosphate causes the microtubules to disconnect ­ Disconnected proteins form tangles ­ This leads to neuronal death as there is a decrease in microfilaments to hold the  structure together ­ Researchers are trying to figure out how there is the protein increase and how can  we decrease the amount of tau and therefore decrease the amount of  phosphorylation Anatomy of Neurons ­ Important as it gives us information about how efficiently is the neuron  functioning ­ Terms used to describe the neuron include the following: • Afferent axon • Efferent axon • Interneurons or intrinsic neurons ­ An axon from A to B is an efferent axon from A and an afferent axon to B ­ Neurons vary in size, shape, and function ­ The shape of a neuron determines its connection with other neurons and  contribution to the nervous system ­ The function is closely related to the shape of a neuron • Example: purkinje cells of the cerebellum are very extensively branched  and are involved in taking in afferent information • Cell bodies of the neurons are off to the side and instead we have a really  long axon • Pyramidal cell: found in the motor cortex (frontal lobes) has dendrites that  are extending even at the level of the cell body  Apical and basilar dendrites coordinate  Synchronizes the way the neuron functions • Bipolar cells: found in the eye and does not need to carry information over  a distance but communicates with neighbours • Kenyon cell, form honeybee: hardly see any cell bodies and are  responsible of collecting information Glial Cells ­ Glia (or neuroglia) are the other major components of the nervous system ­ Types of glia in the brain: • Astrocytes help synchronize the activity of the axon by wrapping around  the presynaptic terminal and taking up chemicals released by the axon  Also synapse with the capillary  Capability to turn into neurons • Microglia remove waste material and other microorganisms that could  prove harmful to the neuron  Increase in number when there is some kind of damage that occurs  in the brain • Glial cells synapse and have the capability of releasing and taking up  neurotransmitters from the synapse • Oligodendrocytes (in the brain and spinal cord) and Schwann cells (in the  peripheral of the body) build the myelin sheath that surrounds and  insulates certain vertebrate axons • Radial glia guide the migration of neurons and the growth of their axons  and dendrites during embryonic development  Rods  Migrating neurons on the rod The Blood­Brain Barrier ­ The blood­brain barrier is a mechanism: how something is done ­ The immune system destroys damaged or infected cells throughout the body ­ Because neurons in the brain generally do not regenerate, it is vitally important for  th
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