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Midterm 2 Textbook Notes

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University of Ottawa
Anatomy and Physiology
Doug Johnson

Chapter 8: Joints joints/articulations= the sites where two or more bones meet Functions: 1) give skeleton mobility 2) protective role  ▯hold it together ­ weakest parts of the skeleton Classification of Joints Structural classification ▯   1)fibrous (generally immovable) 2) cartilaginous (both rigid & slightly movable)  3) synovial (freely movable) Functional classification ▯ 1)  synarthroses= immovable joints (largely in axial) 2) amphiarthroses= slightly movable joints (largely in axial) 3) diarthroses= freely movable joints (predominate limbs) Fibrous Joints ­ joined by fibrous tissue, namely dense CT ­ no joint cavity present ­ most are immovable Three types: 1) sutures 2) syndesmoses 3) gomphoses Sutures ­ occur between bones of the skull ­ connected by a minimal amount of CT ­ synostoses= middle age  ▯when the fibrous tissue ossifies & the skull bones fuse  into a single unit; protective adaptation Syndesmoses ­ bones connected by ligaments ­ slight to considerable movement possible Gomphoses ­ peg­in­socket fibrous joint ­ tooth in alveolar socket ­ fibrous connection  ▯ periodontal ligament Cartilaginous Joints ­ articulating bones united by cartilage ­ lack a joint cavity ­ not highly movable Two types: 1) synchondroses  2) symphyses Synchondroses ­ hyaline cartilage ­ synarthrotic ­ epiphyseal plates in children  ▯temporary joints that eventually become synostoses Symphyses ­ articular surfaces of bones are covered with hyaline cartilage  ▯fused to a plate of  fibrous cartilage ­ shock absorber ­ limited movement at the joint ­ intervertebral joints & pubic symphysis CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHAT TERM IS A SYNONYM FOR “JOINT”? Joint and articulation are synonyms. 2. WHAT FUNCTIONAL JOINT CLASS CONTAINS THE LEAST MOVABLE  JOINTS? The synarthroses are the least mobile of the joint types. 3. OF SUTURES, SYMPHYSES, AND SYNCHONDROSES, WHICH ARE  CARTILAGINOUS JOINTS? Symphyses and synchrondroses are cartilaginous joints. 4. HOW ARE JOINT MOBILITY AND STABILITY RELATED? In general, the more stable a joint, the less mobile it is. Synovial Joints Six distinguishing features: 1. Articular cartilage  ▯ hyaline cartilage covering the opposing bone surfaces ­ absorb compression; keep bone ends from being crushed 2. Joint (synovial) cavity  ▯joint cavity=  potential space that contains a small amount of  synovial fluid 3. Articular capsule  ▯ encloses joint cavity ­ external layer= fibrous capsule  ▯composed of dense CT ­ inner layer= synovial membrane  ▯ loose CT; covers all internal joint surfaces that are  not hyaline cartilage 4. Synovial fluid  ▯ occupies all free spaces w/in the joint capsule ­ derived largely by filtration from blood flowing through the capillaries in the synovial  membrane ­ also found w/in the articular cartilages  ▯reduces friction ­ forced from the cartilages when a joint is compressed  ▯ weeping lubrication  ­ contains phagocytic cells that rid the joint cavity of microbes & cellular debris 5. Reinforcing ligaments  ▯capsular or intrinsic  ▯ thickened parts of the fibrous capsule 6. Nerves and blood vessels  ▯ sensory nerves that innervate the capsule ­ most of the blood vessels supply the synovial membrane Other features: 1) fatty pads  ▯ between the fibrous capsule & synovial membrane or bone 2) discs or wedges  ▯ articular discs/menisci  ▯ extend inward from the articular capsule &  partially or completely divide the synovial cavity in two  ­ improve the fit between articulating bone ends  ▯make the joint more stable & minimize  wear & tear on the joint surfaces  Bursae and Tendon Sheaths  ­ not strictly part of synovial joints but closely associated w/ them ­ bags of lubricant  ▯reduce friction between adjacent structures bursae= flattened fibrous sacs lined w/ synovial membrane & containing a thin film  of synovial fluid tendon sheath= elongated bursa that wraps completely around a tendon subjected to  friction; common where several tendons are crowded together w/in narrow canals Factors Influencing the Stability of Synovial Joints 1. Articular Surfaces  ▯ shapes determine what movements are possible at a joint  ▯only a   minor role in joint stability ­ large or deep articular surfaces= better stability  ▯ball & deep socket of hip 2. Ligaments  ▯ more ligaments a joint has, the more stable ­ can only stretch about 6% before it snaps 3. Muscle Tone  ▯ muscle tendons that cross the joint are the more important stabilizing  factor  CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHAT ARE THE TWO LAYERS OF THE ARTICULAR CAPSULE? The fibrous capsule and the synovial membrane make up the wall of the articular capsule. 2. HOW DO BURSAE AND TENDON SHEATHS IMPROVE JOINT FUNCTION? Bursae and tendon sheaths help reduce friction during joint movement. 3. GENERALLY SPEAKING, WHAT FACTOR IS MOST IMPORTANT IN  STABILIZING SYNOVIAL JOINTS? The muscle tendons that cross the joint are typically the most important factor in  stabilizing synovial joints. 4. WHAT IS THE IMPORTANCE OF WEEPING LUBRICATION? Weeping lubrication helps keep the joint cartilages nourished and “lubricates” the joint  surfaces.  Movements Allowed by Synovial Joints ­ the muscle’s origin is attached to the immovable bone ­ its other end, the insertion, is attached to the movable bone ­ body movement  ▯when muscles contract across joints & their insertion moves  toward the origin ­ motion varies from nonaxial movement to uniaxial movement to biaxial  movement Three types of movements: 1) gliding 2) angular 3) rotation Gliding Movements­ simplest ­ occurs when one flat bone surface glides over another ­ occurs at the intercarpal & intertarsal joints ­ between the flat articular processes of the vertebrae Angular Movements ­ increase or decrease the angle between two bones ­ include: flexion, extension, hyperextension, abduction, adduction &  circumduction Flexion  ▯ usually along the sagittal plane ­ decreases the angle of the joint & brings the articulating bones closer together ­ bending the head forward on the chest Extension ▯  reverse of flexion & occurs at the same joints ­ along the sagittal plane; increases the angle; straightens a body part hyperextension= excessive extension beyond anatomical position Abduction  ▯ movement of a limb AWAY from the midline of the body, along the  frontal plane ­ raising the arm or thigh laterally, spreading fingers or toes apart Adduction  ▯ opposite of abduction; movement of a limb TOWARD the body midline Circumduction  ▯ moving a limb so that it describes a cone in space ­ pitcher winding up ­ consists of flexion, abduction, adduction, & extension ­ quickest way to exercise the many muscles that move the hip & shoulders Rotation = the turning of a bone around its own long axis ­ the only movement allowed between the first two cervical vertebrae & is common  at the hip & shoulder joints Special Movements Supination and Pronation = the movements of the radius around the ulna ­ rotating the forearm laterally so that the palm faces anteriorly or superiorly  ▯ supination ­ pronation  ▯forearm rotates medially & the palm faces posteriorly or inferiorly;  moves the distal end of the radius across the ulna so that the 2 bones form an X;  much weaker than supination Dorsiflexion and Plantar Flexion of the Foot ­ lifting the foot  ▯dorsiflexion ­ depressing the foot (pointing the toes)  ▯plantar flexion Inversion and Eversion ­ inversion  ▯sole of the foot turns medially ­ eversion  ▯sole faces laterally Protraction and Retraction ­ nonangular anterior & posterior movements in a transverse plane ­ mandible  ▯protracted when you jut jaw ­ mandible  ▯retracted when you bring it back Elevation and Depression ­ lifting a body part superiorly  ▯elevation ­ moving the elevated part inferiorly  ▯depression Opposition ­ when you touch your thumb to the tips of the other fingers on the same hand Types of Synovial Joints Plane Joints ­ articular surfaces= flat ­ allow only short nonaxial gliding movements Hinge Joints ­ cylindrical end of one bone conforms to a trough­shaped surface on another ­ permit flexion & extension ONLY ­ bending elbow Pivot Joints ­ rounded end of one bone conforms to a “sleeve” or ring composed of bone of  another ­ only movement allowed= uniaxial rotation of one bone around its own long axis ­ “no” Condyloid Joints/ ellipsoidal joints ­ oval articular surface of one bone fits into a complementary depression in another ­ BOTH articulating surfaces are oval ­ permit ALL angular motions ­ wrist & knuckle= typical Saddle Joints ­ allow greater movements than condyloid ­ BOTH concave & convex areas ­ carpometacarpal joints of the thumbs Ball­and­Socket Joints ­ multiaxial & the most freely moving of synovial joints ­ shoulder & hip= only examples CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. JOHN BENT OVER TO PICK UP A DIME. WHAT MOVEMENT WAS  OCCURRING AT HIS HIP JOINT, AT HIS KNEES, AND BETWEEN HIS INDEX  FINGER AND THUMB? John’s hip joint was flexed and his knees extended and his thumb was in opposition (to  his index finger).  2. ON THE BASIS OF MOVEMENT ALLOWED, WHICH OF THE FOLLOWING  JOINTS ARE UNIAXIAL? HINGE, CONDYLOID, SADDLE, PIVOT. The hinge and pivot joints are uniaxial joints.  Selected Synovial Joints Knee Joint ­ largest, most complex joint in the body ­ three joints in one: intermediate one between the patella & the lower end of femur  & lateral & medial joints (tibiofemoral joint) ­ menisci deepen the shallow tibial articular surfaces, prevent side­to­side rocking  of the femur & absorb shock; attached only at their outer margins & are  frequently torn ­ tibiofemoral joint acts primarily as a hinge; structurally  ▯bicondylar joint ­ femoropatellar joint  ▯plane joint ­ joint cavity only partially enclosed by a capsule ­ patellar ligament, medial & lateral retinacula 1. The extracapsular fibular & tibial collateral ligaments  ▯ prevent lateral or medial  rotation when the knee is extended 2. The oblique popliteal ligament  ▯ part of the tendon of the semimebranous muscle  that fuses w/ the joint capsule & helps stabilize the posterior aspect of the knee joint 3. The arcuate popliteal ligament  ▯ arcs superiorly from the head of the fibula over  the popliteus muscle & reinforces the joint capsule posteriorly intracapsular ligaments ▯  cruciate ligaments  ▯cross each other ­ act as restraining straps & secure articulating bones when we stand anterior cruciate ligament  ▯ attaches to the anterior intercondylar area of the tibia ­ prevents forward sliding of the tibia on the femur & checks hyperextension of the  knee posterior cruciate ligament  ▯ stronger; attached to the posterior intercondylar area of  the tibia ­ prevents backward displacement of the tibia or forward sliding of the femur • knee capsule heavily reinforced by muscle tendons • most important= quadriceps of the anterior thigh & the tendon of the  semimembranous muscle posteriorly  • the femur spins medially on the tibia until the cruciate & collateral ligaments of  the knee are twisted & taut & the menisci are compressed Shoulder (Glenohumeral) Joint ­ most freely moving joint of the body ­ ball­and­socket joint ­ articular capsule= thin & loose ­ few ligaments on its anterior aspect ­ coracohumeral ligament  ▯ provides the only strong thickening of the capsule &  helps support the weight of the upper limb ­ glenohumeral ligament  ▯ strengthen the front of the capsule somewhat but are  weak & may even be absent ­ “superstabilizer”  ▯tendon of the long head  of the biceps brachii muscle of the  arm; secures the head of the humerus against the glenoid cavity ­ four other tendons make up the rotator cuff  ▯ encircles the shoulder joint &  blends w/ the articular capsule; scapularis, supraspinatus, infraspinatus, teres  minor Elbow Joint ­ hinge that allows only flexion & extension ­ anular ligament  ▯ surrounds the head of the radius ­ articular capsule= thin  ­ side­to­side movements restricted by ulnar collateral ligament & radial  collateral ligament Hip (Coxal) Joint ­ ball­and­socket joint ­ movements in all planes but limited by strong ligaments ­ thick articular capsule completely encloses the joint ­ iliofemoral ligament, pubofemoral ligament & ischiofemoral ligament ­ ligaments of the head of the femur/ligamentum teres  ▯ flat intracapsular band ;  not an important stabilizing joint; contains an artery that helps supply the head of  the femur ­ stability comes chiefly from the deep socket Temporomandibular Joint ­ jaw joint ­ lateral aspect of the loose articular capsule that encloses the joint is thickened into  a lateral ligament ­ inferior disc  ▯hingelike movement of depressing & elevating the mandible while  opening & closing the mouth ­ superior disc  ▯glides anteriorly along w/ the mandibular condyle when the mouth  is wide open; also allows the joint to glide from side to side  ▯ lateral excursion  CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. OF THE FIVE JOINTS STUDIED IN DETAIL—HIP, SHOULDER, ELBOW,  KNEE, AND TEMPOROMANDIBULAR—WHICH TWO HAVE MENISCI?  WHICH ACT MAINLY AS A UNIAXIAL HINGE? WHICH DEPEND MAINLY  ON MUSCLES AND THEIR TENDONS FOR STABILITY? The knee and temporomandibular joints have menisci. The elbow and knee act mainly  as a uniaxial hinge. The shoulder depends largely on muscle tendons for stability.  Common Joint Injuries Cartilage Tears ­ typically occur when a meniscus is subjected to compression & shed stress at the  same time ­ cartilage is avascular so it usually stays torn  ▯ arthroscopic surgery Sprains ­ the ligaments reinforcing the joint are stretched or torn ­ lumbar region of the spine, ankle & knee= common ­ partially torn  ▯repair themselves ­ completely torn  ▯require surgery Dislocations ­ occurs when bones are forced out of alignment  ­ jaw, shoulder, fingers & thumbs= common ­ subluxation  ▯ partial dislocation of a joint ­ repeat dislocations= common b/c initial dislocation stretches the joint capsule &  ligaments Chapter 10: The Muscular System Interactions of Skeletal Muscles in the Body ­ as a muscle shortens, its insertion (attachment on the movable bone) moves  towards its origin (its fixed or immovable point of attachment) Four Functional Groups: 1) Prime movers= a muscle that has the major responsibility for producing a  specific movement (I.e.: biceps brachii muscle  ▯prime mover of elbow) 2) Antagonists= muscles that oppose, or reverse, a particular movement; help to  regulate the action of a prime mover by contracting slightly to provide some  resistance 3) Synergists= help prime movers by (1) adding a little extra force to the same  movement or (2) reducing undesirable or unnecessary movements that might  occur as the prime mover contracts 4) Fixators= when synergists immobilize a bone, or a muscle’s origin so that the  prime mover has a stable base on which to act; muscles that help to maintain  upright posture Naming Skeletal Muscles 1. Location of the muscle  ▯ some muscle names indicate the bone or body region  with which the muscle is associated 2. Shape of the muscle  ▯ I.e.  ▯Deltoid muscle= roughly triangular 3. Relative size of the muscle  ▯ maximus, minimus, longus, brevus 4. Direction of muscle fibers  ▯ some muscles reveal the direction in which their  fibers run in reference to some imaginary line I.e.: transversus & oblique indicate that the muscle fibres run respectively at right  angles & obliquely to that line 5. Number of origins  ▯ biceps, triceps, quadriceps 6. Location of the attachments  ▯ some muscles are named according to their  points of origin & insertion; origin= always named first I.e.: sternocleidomastoid  ▯2 origins  ▯sternum & clavicle & inserts on the  mastoid  process 7. Action  ▯ when muscles are named for the movement they produce, action  words such as flexor, extensor, or adductor appear in the muscle’s name  ▯I.e.:  adductor longus on the medial thigh CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. THE TERM “PRIME MOVER” IS USED IN THE BUSINESS WORLD TO  INDICATE PEOPLE THAT GET THINGS DONE—THE MOVERS AND SHAKERS.  WHAT IS ITS PHYSIOLOGICAL MEANING? The term “prime mover” refers to the muscle that bears the most responsibility for  causing a particular movement. 2. WHAT CRITERIA ARE USED IN NAMING EACH OF THE FOLLOWING  MUSCLES: ILIACUS, ADDUCTOR BREVIS, QUADRICEPS FEMORIS? The iliacus overlies the iliac bone; the adductor brevis is a small (size) muscle that  adducts (movement caused) the thigh; and the quadriceps (4 heads) femoris muscle  follows the course of the femur. Muscle Mechanics: Importance of Fascicle Arrangement and Leverage Arrangement of Fascicles ­ all skeletal muscles consist of fascicles (bundles of fibers) ­ the most common patterns of fascicle arrangement are circular, convergent,  parallel, and pennate ­ circular  ▯ arranged in concentric rings  ▯surround external body openings, which  they close by contracting; sphincters ­ convergent  ▯broad origin; fascicles converge toward a single tendon or insertion;   triangular or fan shaped ­ parallel  ▯ long axes of the fascicles run parallel to the long axis of the muscle;  either straplike or spindle shaped or fusiform muscles ­ pennate  ▯ fascicles= short & attach obliquely to a central tendon that runs the  length of the muscle; unipennate, bipennate, multipennate ­ muscles w/ parallel fascicle arrangement shorten the most, but are not usually  very powerful CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. OF THE MUSCLES ILLUSTRATED IN FIGURE 10.1, WHICH COULD SHORTEN  THE MOST? WHICH TWO WOULD LIKELY BE MOST POWERFUL? WHY? The one with the parallel arrangement (Sartorius) could shorten to the greatest degree.  The stocky bipennate (rectus femoris) and multipennate (deltoid) muscles would be the  most powerful because they pack in the most fibers. Major Skeletal Muscles of the Body Chapter 11: Fundamentals of the Nervous System and Nervous Tissue (386­395) Functions and Divisions of the Nervous System 1. Sensory input  ▯ monitors changes inside & outside the body 2. Integration  ▯ processes & interprets sensory input & decides what should be done  at each moment 3. Motor output  ▯ causes a response by activating effector organs—the muscles &  the glands central nervous system (CNS)  ▯ consists of the brain & spinal cord ­ the integrating & command center of the CNS ­ interprets sensory input & dictates motor responses based on reflexes, current  conditions & past experiences peripheral nervous system (PNS)  ▯ OUTSIDE the CNS; consists mainly of the  nerves that extend from the brain & spinal cord Two functional subdivisions: 1) sensory/afferent division  ▯ consists of nerve fibers that convey impulses to the  CNS from sensory receptors located throughout the body ­ convey impulses from the skin, skeletal muscles, & joints  ▯ somatic afferent fibers ­ transmit impulses from the visceral organs  ▯ visceral afferent fibers 2) motor/efferent division ▯  transmits impulses from the CNS to the effector organs ▯   muscles or glands Two parts: 1) somatic/voluntary nervous system  ▯ composed of somatic motor nerve fibers that  conduct impulses from the CNS to skeletal muscles 2) autonomic/involuntary nervous system  ▯ consists of visceral motor nerve fibers  that regulate the activity of smooth muscles, cardiac muscles & glands Two divisions: 1) sympathetic division 2) parasympathetic division CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHAT IS MEANT BY INTEGRATION, AND DOES IT PRIMARILY OCCUR  IN THE CNS OR THE PNS? Integration involves processing and interpreting sensory information, and making a  decision about motor output. Integration occurs primarily in the CNS. 2. WHICH SUBDIVISION OF THE PNS IS INVOLVED IN (A) RELAYING THE  FEELING OF A “FULL STOMACH” AFTER A MEAL, (B) CONTRACTING THE  MUSCLES TO LIFT YOUR ARM, AND (C) INCREASING YOUR HEART RATE a) This “full stomach” feeling would be relayed by the sensory (afferent) division of  the PNS (via its visceral afferent fibers). b) The somatic nervous system, which is part  of the motor (efferent) division of the PNS, controls movement of skeletal muscle. c)  The autonomic nervous system, which is part of the motor (efferent) division of the  PNS, controls the heart rate.  Histology of Nervous Tissue Nervous tissue is made up of two types of cells: 1) Supporting cells  ▯ neuroglia 2) Neurons Neuroglia/glial cells Six types—four in the CNS & two in the PNS ­ provide a supportive scaffolding for neurons Neuroglia in the CNS ­ astrocytes, microglia, ependymal cells, oligodendrocytes ­ most have branching processes (extensions) & a central cell body ­ can be distinguished by their much smaller size & darker­staining nuclei ­ outnumber neurons in the CNS 10:1 & make up half the mass of the brain astrocytes  ▯ most abundant & versatile ­ their processes cling to neurons & their synaptic endings & cover nearby  capillaries  ▯support neurons & anchor them to their nutrient supply lines  ▯blood  capillaries ­ make exchanges between capillaries & neurons  ▯help determine capillary  permeability  ­ control the chemical environment around neurons  ▯mop up leaked potassium ions   & recapture released NTs ­ respond to nearby nerve impulses & released NTs ­ connected by gap junctions & signal each other by taking in calcium  ▯create  slow­paced intracellular calcium pulses microglia  ▯ small ovoid cells w/ relatively long “thorny” processes ­ processes touch nearby neurons, monitoring their health; when injured  ▯move  towards them  ▯transform into a special type of macrophage that phagocytizes the  microorganisms  ependymal cells  ▯ line the central cavities of the brain & spinal cord  ▯form a fairly  permeable barrier between the cerebrospinal fluid that fills those cavities & the tissue  fluid bathing the cells of the CNS oligodendrocytes  ▯ line up along the thicker neuron fibers in the CNS & wrap their  processes tightly around the fibers  ▯produce  myelin sheaths Neuroglia in the PNS ­ satellite cells & Schwann cells satellite cells  ▯ surround neuron cell bodies located in the PNS & are thought to have  many of the same function in the PNS as astrocytes in the CNS ­ names come from resemblance to the moons around a planet Schwann cells  ▯ surround & form myelin sheaths around the larger nerve fibers in the  PNS ­ functionally similar to oligodendrocytes ­ vital to regeneration of damaged peripheral nerve fibers CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHICH TYPE OF NEUROGLIA CONTROLS THE EXTRACELLULAR FLUID  ENVIRONMENT AROUND NEURON CELL BODIES IN THE CNS? IN THE  PNS? Astrocytes control the extracellular environment around neuron cell bodies in the  CNS, whereas satellite cells perform this function in the PNS. 2.WHICH TWO TYPES OF NEUROGLIA FORM INSULATING COVERINGS  CALLED MYELIN SHEATHS?  Oligodendrocytes and Schwann cells form myelin sheaths in the CNS and PNS,  respectively.  Neurons = the structural units of the NS 1. Have extreme longevity  2. Are amitotic  ▯ lose their ability to divide 3. Have an exceptionally high metabolic rate & require continuous & abundant  supplies of oxygen & glucose Cell Body ­ consists of a spherical nucleus w/ a conspicuous nucleolus surrounded by  cytoplasm  ­ perikaryon/soma= cell body ­ major biosynthetic center of a neuron ­ protein & membrane­making machinery consist of clustered free ribosomes &  rough ER ­ rough ER= Nissl bodies/chromatophilic substance ­ microtubules & neurofibrils (bundles of intermediate filaments)  ▯important in  maintaining cell shape & integrity  ▯form a network throughout the cell body ­ some contain pigment ­ focal point for the outgrowth of neuron processes during embryonic development ­ most located in the CNS  ­ clusters of cell bodies in the CNS= nuclei ­ those that lie along the nerves in the PNS= ganglia Processes ­ extend from the cell body of all neurons ­ the PNS mostly consists of neuron processes ­ bundles of neuron processes= tracts in the CNS & nerves in the PNS Dendrites  ▯ (of motor neurons)short, branching extensions ­ main receptive/input regions ­ provide an enormous surface area for receiving signals from other neurons ­ have dendritic spines which represent points of close contact w/ other neurons ­ convey incoming messages toward the cell body ­ usually short­distance signals  ▯ graded potentials The Axon ▯  initial region arises from an axon hillock & then narrows to form a  slender process ­ any long axon= nerve fibre ­ each neuron has only ONE axon but may have occasional branches along their  length= axon collaterals ­ the conducting region of the neuron  ▯generates nerve impulses & transmits them  AWAY from the cell body along the PM or axolemma ­ depends on (1) its cell body to renew the necessary proteins & membrane  components & (2) efficient transport mechanisms to distribute them ­ anterograde movement  ▯ movement toward the axon terminal  ▯mitochondria,  cytoskeletal elements, membrane components used to renew the axolemma,  enzymes for synthesis of NTs ­ retrograde movement  ▯ in the opposite direction  ▯mostly organelles being  returned to the cell body for degradation or recycling Myelin Sheath and Neuilemma  ▯ myelin protects & electrically insulates fibers &  increases the speed of transmission of nerve impulses ­ dendrites are ALWAYS unmyelinated ­ myelin sheaths in the PNS are formed by Schwann cells  ▯indent to receive an  axon & then wrap themselves around it in a jelly roll fashion ­ channel & carrier proteins= absent  ▯good insulator ­ adjacent Schwann cells do not touch each other  ▯ nodes of Ranvier ­ a single Schwann cell can partially enclose 15+ axons ­ oligodendrocytes  ▯form myelin sheaths in the NCS ­ myelinated  ▯ white matter ­ unmyelinated  ▯ gray matter CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHICH PART OF THE NEURON IS ITS FIBRE? HOW DO NERVE FIBERS  DIFFER FROM THE FIBERS OF CONNECTIVE TISSUE? A nerve fibre is a long axon, an extension of the cell. In connective tissue, fibers are  extracellular proteins that provide support. In muscle tissue, a muscle fibre is a  muscle cell. 2. HOW IS A NUCLEUS WITHIN THE BRAIN DIFFERENT FROM A NUCLEUS  WITHIN A NEURON A nucleus within the brain is a cluster of cell bodies, whereas the nucleus within each  neuron is a large organelle that acts as the control center of the cell. 3. HOW IS A MYELIN SHEATH FORMED IN THE CNS, AND WHAT IS ITS  FUNCTION? In the CNS, a myelin sheath is formed by oligodendrocytes that wrap their plasma  membranes around the axon. The myelin sheath protects and electrically insulates  fibers and increases the speed of transmission of nerve impulses. Classification of Neurons Structural Classification  ▯ grouped according to their # of processes extending from  their cell body: 1) Multipolar: 3+ processes—one axon & the rest dendrites; most common neuron  type in humans  ▯major neuron type in the CNS 2) Bipolar: 2 processes—an axon & a dendrite—that extend from opposite sides of  the cell body; rare, found in some of the special sense glands 3) Unipolar: single short process that emerges from the cell body & divides T­like  into proximal & distal branches ­ pseudounipolar neurons  ▯ originate as bipolar neurons then during embryonic  development, converge & partially fuse to form the single process  ­ found chiefly in the ganglia in the PNS  ▯function as sensory neurons ­ central process= axon ­ peripheral process: 1) generates & conducts an umpulse 2) when large, it is heavily myelinated 3) has a uniform diameter & is indistinguishable microscopically from an axon ­ in place of dendrites they have receptive endings ▯  at the end of peripheral processes Functional Classification  ▯ according to the direction in which the nerve impulse  travels relative to the CNS 1) Sensory/afferent neurons: transmit impulses from sensory receptors in the skin or  internal organs TOWARD or INTO the CNS; virtually all are unipolar & their cell  bodies are located in sensory ganglia OUTSIDE the CNS 2) Motor/efferent neurons: carry impulses AWAY from the CNS to the effector  organs of the body periphery  ▯multipolar; most cell bodies located in the CNS 3) Interneurons/association neurons: lie between motor & sensory neurons in  neural pathways & shuttle signals through CNS pathways where integration occurs;  most confined the CNS; mostly multipolar CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHICH STRUCTURAL AND FUNCTIONAL TYPE OF NEURON IS  ACTIVATED FIRST WHEN YOUR BURN YOUR FINGER? WHICH TYPE IS  ACTIVATED LAST TO MOVE YOUR FINGER AWAY FROM THE SOURCE OF  HEAT? Burning a finger will first activate unipolar (pseudounipolar) neurons that are sensory  (afferent) neurons. The impulse to move your finger away from the heat will be  carried by multipolar neurons that are motor (efferent) neurons. Chapter 12: The Central Nervous System The Brain Regions and Organization 1) Cerebral hemispheres 2) Diencephalon 3) Brain stem (midbrain, pons, and medulla) 4) Cerebellum ­ basic pattern of the CNS consists of a central cavity surrounded by gray matter,  external to which is white matter ­ has additional regions of gray matter not present in the spinal cord ­ both the cerebral hemispheres & the cerebellum have an outer layer of gray matter  called the cortex Ventricles ­ arise from expansions of the lumen (cavity) of the embryonic neural tube ­ continuous w/ one another & w/ the central canal of the spinal cord ­ filled w/ cerebrospinal fluid & lined by ependymal cells   ▯neuroglia lateral ventricles (paired)  ▯ large C­shaped chambers that reflect the pattern of  cerebral growth ­ anteriorly they lie close together, separated only by a thin median membrane  ▯ septum pellucidum ­ each lateral ventricle communicates w/ the narrow third ventricle in the  diencephalon via the interventricular foramen ­ the 4  ventricle is continuous w/ the fourth ventricle via the cerebral aqueduct  that runs through the midbrain CHECK YOUR UNDERSTANDING 1. WHICH VENTRICLE IS SURROUNDED BY THE DIENCEPHALON? The third ventricle is surrounded by the diencephalon 2. WHICH TWO AREAS OF THE ADULT BRAIN HAVE AN OUTSIDE LAYER  OF GRAY MATTER IN ADDITION TO CENTRAL GRAY MATTER AND  SURROUNDING WHITE MATTER? The cerebral hemispheres and the cerebellum have an outside layer of gray matter in  addition to central gray matter and its surrounding white matter. 3. WHAT IS THE FUNCTION OF CONVOLUTIONS OF THE BRAIN? Convolutions increase surface area of the cortex, which allows more neurons to  occupy the limited space within the skull. Cerebral Hemispheres ­ form the superior part of the brain  ­ account for about 83% of total brain mass & are the most conspicuous parts of an  intact brain ­ nearly the entire surface of the cerebral hemispheres is marked by elevated ridges  of tissue  ▯ gyri separated by shallow grooves  ▯ sulci Deeper grooves= fissures  ▯ separate large regions of the brain ­ median longitudinal fissure  ▯ separates the cerebral hemispheres ­ transverse cerebral fissure  ▯ separates the cerebral hemispheres from the  cerebellum ­ sulci divide each hemisphere into five lobes—frontal, temporal, parietal, occipital,  and insula central sulcus  ▯ separates the frontal lobe from the parietal lobe lateral sulcus  ▯ outlines the temporal lobe & separates it from the parietal &  frontal lobes Three basic regions: 1) Cortex  ▯ composed of gray matter 2) Internal white matter 3) Basal nuclei Cerebral Cortex ­ where our CONSCIOUS mind is found ­ enables us to be aware of ourselves & our sensations, communicate, remember,  understand & initiate VOLUNTARY movements ­ composed of gray matter ­ billions of neurons arranged in six layers ­ only 2­4 mm thick  ▯accounts for 40% of brain mass; convolutions triple SA ­ Brodmann areas  ▯ mapped 52 cortical areas Three functional areas: 1) Motor 2) Sensory 3) Association ­ all neurons in the cortex are INTERNEURONS ­ each hemisphere is concerned w/ the sensory & motor functions of the opposite  side of the body ­ specialization of cortical functions on each side ­ no functional area of the cortex acts alone Motor Areas  ▯ control voluntary movement; lie in the posterior part of the frontal  lobes: Primary motor cortex, Premotor cortex, Broca’s area, frontal eye field 1. Primary motor cortex  ▯ located in the precentral gyrus of the frontal lobe of  each hemisphere ­ pyramidal cells= large neurons; allow us to consciously control the  precise/skilled voluntary movements of our skeletal muscles ­ a given muscle is controlled by multiple spots on the cortex & individual cortical  neurons send impulses to more than one muscle; synergy 2. Premotor cortex  ▯ anterior to the precentral gyrus; controls learned motor  skills of a repetitious or patterned nature ­ coordinates the movement of several muscle groups by sending activating  impulses to the primary motor cortex ­ supplies about 15% of pyramidal tract fibers ­ involved in planning movements; control voluntary actions that depend on  sensory feedback 3. Broca’s area  ▯ anterior to the inferior region of the premotor area; present in  one hemisphere only (usually left) & is a special motor speech area  ­ also becomes active when we prepare to speak or plan other voluntary motor  atcivities 4. Frontal eye field  ▯ partially in & anterior to the premotor cortex & superior to  Broca’s area ­ controls voluntary movement of the eyes Sensory Areas ▯  concerned w/ conscious awareness of sensation; occur in the  parietal, insular, temporal & occipital lobes 1. Primary somatosensory cortex  ▯ in the postcentral gyrus of the parietal lobe ­ receive info from the general sensory receptors in the skin from proprioceptors  in skeletal muscles, joints, and tendons ­ spatial discrimination= the neurons identify the body region being
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