Class Notes (806,875)
Canada (492,494)
Psychology (3,452)
PSY396H1 (20)
Ljubojevic (19)
Lecture 9

PSY396H1 Lecture 9 March 20

11 Pages
Unlock Document

University of Toronto St. George

PSY396H1S L9 March 20, 2014 o Child appears to be in a huge distress however the children  usually don’t rmbr he experience Disorders of sleep and wakefulness o Causes not well understood • Highly prevalent in modern societies o No treatments given since these usually go away on their  o Less time to sleep own o Changes in our envts that can lead to various problem• Sleep apnea o Ex. in USA, approx. 20% of people are suffering from a  o Considered a disorder of sleep & wakefulness but doesn’t  sleep disorder at any given time quite fit as well • Caused by: o Problem of multitasking: o Neurological stress, physiological problems   problem sleeping & breathing at same time (pain/discomfort), drugs, lifestyle, urban pollutants (ex. o Airways tend to close light, noise à circadian rhythm vulnerable to other   à buildup of CO2 influences since constantly in low level of stress), etc.  à detected by chemoreceptors •  When acute usualy unpleasant but not horrible consequences   à wakeup •  Chronic à cognitive impairments   o Cause ppl to not sleep but isn’t insomnia sicne these ppl  o Chronic sleep disturbance à cognitive dysfunction,  aren’t aroused problems concentrating, irritability o Can be accompanied by excessive daytime sleeping o Can lead to significant distress or impairment in soc•al,Disorders of REM sleep bhvr  occupational, or other important areas of functioning o Is a vital sign o Many dreams, muscle paralysis o Caused by muscle paralysis not working properly à act out  dreams curing REM phase Some of these can be classified as disorder; some are symptoms; some o Dif than cataplexy (muscle paralysis occurring when it  are both  shouldn’t)  • Insomnia  = lack of slack = excessive arousal hat may spread into  night time and prevent a person from sleeping  or maintaining  Nocturia (not bed­wetting) sleep o Disturbance in sleep o Physiological problem causes person to keep waking up  o à problems concentrating, sustaining attention for a time on  (like sleep apnea) à sleep less  given task, increased irritability o Can be a disorder: Primary insomnia – if you have this  Periodic limb movement disorder sleep disturbance for a month o Most ppl seem to be afflicted occasionally  o More often we talk about it as a symptom  o Periodic movement of limbs during sleep which can cause  a person to wake up and is correlated w reduced quality of  • Excessive daytime sleepiness sleep (even though you sleep for enough time) o Primarily seen as a symptom o à associated w excessive daytime sleepiness o Multiple causes o Narcolepsy: neurodegenerative disorder o Causes:  shift work  involves a very strong urge to fall asleep at   irregular sleep patterns associated w shift work inappropriate times  urges last 5m  excessive intake of caffeine  may be accompanied by cataplexy: temporary and   neurological disorders such as Parkinsons  reversible muscle paralysis that often accompanies a  Disorders of sleep and wakefulness  narcoleptic attack • A lot not know about them, so mechanism of treatments not well  • Sleep phase syndromes o Related to problems w sleep phase: a person may be  understood – stumbled upon instead of theorized affected by one of these syndromes if they get tired too High comorbidity w other psychiatric disorders early in day, too late in day o Ex. depression o Many teens & young adults have a delayed sleep phase  o Can be a side effect accompanying anti­depressant  syndrome: don’t feel like falling asleep before midnight;  treatment quite normal • Also, sleep disturbances are common side effects of  o Advanced sleep phase syndrome, seen in older adults: starantidepressants & antipsychotics (esp old generation – multiple  feeling sleepy earlier, wake up earlier side actions à side effects) o Evoke sleep when not appropriate, but not harmful for the  o Esp ability of conventional antipsychotics to bind to  person if they can organize their life around the syndrome  histmaine recs  (ex. retired ppl) • Sleep is considered to be a ‘vital sign’ o Dif drugs can be used to shift these phases o Strong influence on overall fn’ing  • Night terror o Important treatment consideration o Experienced by many, esp during childhood o Dif than nightmares o Occur during slow wave sleep o Acting out nightmares o Usually during childhood Neural circuits controlling sleep/wakefulness  (presented as being independent of each other, but communicate w  each other)  • Contribute to homeostasis, to having an appropriate level of  • Longitudinal section arousal  at right time • Ret formation: Collection of nuclei run thru brainstem going from  1. Reticular activating system o Sensory filtering, arousal medulla thru pons up into anterior part of brainsteam  2. Thalamic filter o Sources of NT systems, ex locus coerulus, vta, lateral  3. Hypothalamic ON/OFF switch tegmental, raphe nuclei, etc Arousal Spectrum of Sleep & Wakefulness 1. Reticular activating system • Very broad term • Dif NT systems act in a coordianted action to modulate state of  consciousness and state of arousal • Name comes from anatomical distribution of the nuclei in this  system – cluster in brainstem • NE, histamine (HA), ACh, DA, 5­HT • Brain stem nuclei 2 branches • Ascending branch projects into higher brain centers (neocortex,  thalamus, hypothalamus); controls the state of arousal, cognition o Arousal spectrum o ~ dial on a brain to activate & deactivate brain w/o  contributing to any specific cognitive process o Just changes underlying state of arousal which can affect  other cognitive processes o Activation mechanism • Descending branch projects into other parts of the brain stem,  cerebellum, spinal cord; contributes to vital functions, motor  output, modulates sensory input • Fine tuning of arousal levels over course of day o Projects to lower centres • Extremes: o Sleep vs. Panic/fear, Hallucinations, state of psychosis o Controlling cranial nerves o Vital fns • Optimal performance: o Motor output – very important o in the middle on continuum; at peak performance in   Deficient in REM sleep disorder cognitive ability, creativity, problem solving • Hyperarousedà hypervigilant, insomnia o Hypersimulation: overstimulation o … à panic, psychosis • Other side: o Less arousal à innattentive, cognitive problems  (understimulation), excessive daytime sleepiness à sleep;  Narcolepsy (quick switch, involuntary, at inappropriate  times) • Contributed by all ascending NT systems o If stimulation from TMN to VLPO insufficient à VLPO  • Many are targets for dif drugs à change state of arousal sends GABA to TMN à sleep  • Problems w old drugs for arousal: shift to much to other side of OFF’ ­ sleep promoter o Ventrolateral preoptic nucleus (VLPO)  spectrum o GABA projections; inhibits the ON switch o Ex. drugs treating insomnia à fall asleep, but due to  kinetics of drug: don’t readily wake up or wake up groggy  (~hangover) à could produce toxicity The Switch is modulated by: • Important to consider what state/level of arousal the person starts ral nucleus (LAT) of hypothal  o Stabilizes wakefulness at on the spectrum (it’s on a continuum)  o Orexin (hypocretin) neurons projecting to TMN & VLPO 2. Thalamic filter o Loss of LAT neurons in narcolepsy à wakefulness unstable • Controls the input of (sensory) info into the cortex  Gradual degeneration o Mediates many ascending afferent projections to   CSF can show 9/10 narcoleptic patients had  decrease in orexin levels neocortex, including many sensory inputs • Part of the cortico­striatal­thalamic­cortical loop  Cause is partially genetic o Lead to higher or lower activation of cortex ­> higher or Suprachiasmatic nucleus (SCN) lower levels of arousal o Most important in whole set up o Sits just superior to optic chiasm • Possibly fault in schizophrenia: innappropriate sensory gating à  hallucinations, delusions   Very small – grain of rice • Dysregulation of the thalamic filter can lead to variety of  o Internal clock that runs on melatonin & light; has its own  symptoms: rhythm?  o Excessive daytime sleepiness (thal overactive)  Melatonin input from pineal gland o Hyperarousal, insomnia (thal underactive) • released when dark (release inhibited by  light) • à says time to sleep • à keeps us on 24hr rhythm since sensitive to  light o Dorsomedial area has 24hr cycle of its own – allows us to  stay on daylong circadian rhythm even in total absence of  light  Ex. ppl who live at extreme north & south – have  more darkness; brain able to maintain rhythm due to  this dorsomedial part  o So Controls sleep & wakefulness; but also other circadian  rhythms  locomotor activity, metabolic rates, body temp… • tend to oscillate in the 24hr rhythm • Thal can attenuate inputs o Releases multiple NTs o But if too much input à cortex overly active  arginine vasopressin, transforming growth factor α,  o Issue if you want to sleep prokineticins o Otherwise relevant stimuli will reach you & you’ll be  o Tiny, performs important fn, but doesn’t have many target  awake areas • If thal overactive  Exerts its effects thru helper/mediator brain areas  o à overfilters instead o à cortex not sufficiently activated o à lower levels of arousal o Desirable at end of the day but not during the day (would  get excessive daytime sleepiness)  3. Hypothalamic ON/OFF switch • Involves several hypothalamic nuclei that are all part of a network • Network output acts as on/off switch instead of a fine tuning dial • Involves several dif NTS – many targeted by drugs to regulate  sleep & wakefulness • ‘ON’ ­ wake promoter o Tuberomammillary nucleus (TMN) acts as ON switch à  arousal, wakefulness  o histamine projections to the OFF switch • There is NO histamine reuptake – tends to diffuse from it’s own  synapses o Volume transmission o Like dopamine (affects large areas of PFC), ACh (specific  layers of neocortex don’t have much Acetyl Cholinesterase  à volume transmission influence à attention  modulation/syncronization of networks of neurons while  processing info)  ON switch: Receptors (metabotropic) • SCN (receives signals or decides on its own) sends signals to  TMN activating it  • H1 – postsynaptic; GPCR • à TMN active, VLPO supressed  o Binding starts the G­protein­mediated signalling cascade  that activates cFOS à promotes alertness/wakefulness • TMN projects his to VLPO à deactivates VLPO • H2 – postsynaptic • LAT hypothal stabilizes the system • Histaminergic output o GPCR mechanism/cascade that activates CREB  Involves prot kinase A, transcription factors • Output of whole system promotes wakefulness o Involved in gastric acid secretion, but does not play a role  in wakefulness • H3 – presynaptic autoreceptor  o (­) feedback o Potential novel drug target  Block H3 recs à inhibitory mechanism stopped à  awake  Or inject H3 agonists à reduced his released à sleep  (treatment for insomnia)  Insomnia  • 25% experience insomnia periodically o 9% struggle w chronic insomnia  • Defined by: o excessive arousal at innapproriate times o hyperarousal leading to less sleep OFF Switch • 1 or more of the following • SCN signals it’s time to sleep à inhibits TMN, activates VLPO o Difficulty initiating sleep o Difficulty maintaining sleep • VLPO activated à sends GABAergic projection to TMN à on  switch inhibited o Waking up too early • ON switch turned off o Poor quality of sleep even though appropriate quantity • Daytime impairments • Lateral hypothal stabilizes the state • Multiple causes • Output of system: no histamine­mediated activation, cortex in  state of decreased arousal  o Underlying psychiatric or psychological disorder (ex.  depression) or side effect of drug (ex. AntiD) o Conseq of sleep apnea, pain disorders (stay in high level of  Histamine  arousal), snoring partner (legit medical cause) • Common target of wake­promoting (agonists) or sleep­promoting  drugs (antagonists (antihistamines)/inverse agonists)  Insomnia is defined by excessive arousal and is therefore treated by  • Synthesis: hypnotics (sleep­promoting drugs):  o histidine –(histidine decarboxylase)à histamine • GABA­A positive allosteric modulators (PAMs) • Regulation: o GABA­A is ionotropic, ligand gated Cl  channel  à hyperpolarization  à inhibition  o Increase inhibition throughout brain  à sleep­promoting effects  o à GABAergic neurons projecting from thal to striatum less  • Histamine H1 antagonists active o Antihistamines à promote sleep  • High level of arousal in neocortex o à GABAergic interneurons in neocortex also less active??? • Melatonin agonists à promote sleep  o à one of main causes of cognitive dysfunction since GABA  • 5­HT 2A/2C antagonists o à change or improve quality of sleep  interneurons coordinate activity of neurons o we now have a lack of coordination that hinders normal  GABA & sleep (one target):  processing of stimuli Right: Enhancing GABA at Night Reduces Arousal & Improves  Insomnia • Facilitate activity of GABA in neocortex at synapse & in thalamus  (input from striatum) • à Strengthening of thalamic filter o à afferent inputs don’t reach neocortex w as great intensity o à reduced activity of glutamatergic inputs into striatum o à GABAergic projections into thal facilitated o à thalamic filter strengthened  GABA­A PAMs  • Traditional PAMs (ex. benzodiazepines) • Used for insomnia o Problems w long half­life o Toxicity • Increased GABAergic activation from the VLPO (ventrolateral  preoptic nucleus) initiates the OFF switch • Problems w chronic use à almost always present in system  o GABA agonist will have a sleep­promoting effects o Tolerance o Withdrawal effects: most notably rebound insomnia o Cause on switch to shut off  GABA & sleep (another target): • GABA also modulates cortical activity o GABAergic activation strengthens thalamic filter  • Input to thal from striatum is mediated by GABA Left: Insomnia Circuits & Excessive Night­time Arousal • reduced activation of thalamic filter o à cortex active o à excessive night time arousal – state of insomnia • This system is part of a loop Grey = night • Increased activity of neocortex White = day o à increased glutamatergic inputs into striatum • Long half­life o à interneurons o Takes a while to metabolize Top: Ultralong half­life • After a week, drug reaches toxic levels • If taken just before sleep, blood plasma level increases than  decreases during the day Bottom: Moderately long half­life: • If drug taken every day just before night o àconc in blood raises o à helps to sleep & stay asleep • By morning, the drug is not fully metabolized o à excessive daytime sleepiness or low arousal during day,  grogginess, hangover • Good to make preparations: o controlled release preparations – drug released not all at  once, multiple times instead; works well for small half­life • Same process repeated every evening  GABA­A PAMs  • New generation PAMs: •  ‘Z’ drugs  (ex. Zolpidem) o Still facilitate GABA action o Short half­life  So less risk of toxicity  o Immediate­ and controlled­release formulations  o Do not produce tolerance w prolonged use  So no withdrawal effects  Unsure why  Perhaps Selective to α1 subtype of GABA­A  subunit? Top: Ultra short half life • has problems:  Older generation nonselective (bind to alpha  o helps person fall asleep but then wears off during night à  1,2,3,4)  wake up • Administered & disappears very quickly • Good to use to controlled­release preparations so that more of it is  released during the night o outer active part, then inner inert part that needs to be  digested, then inside active part • If release of drug is timed, always keep conc at effective level,  allows drug to wear off in morning w/o grogginess Bottom: Optimized half­life • Remains at optimal levels during night • Wears off in time for morning à no grogginess GABA­A PAMs  • New generation PAMs:
More Less

Related notes for PSY396H1

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.