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Introduction to Brain and Behavior [NOTES] Part 7 -- I got a 92% in the course

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PSB 2000
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Development, Plasticity, and Brain Damage   Development of the brain • Our brain is not fully developed at birth • Different parts of the brain develop at different tmes • There is no significant brain growth during childhood  • Environment modulates this development • Differentiation of the major regions of the brain; huge expansion of the forebrain  (especially  the cortex); followed by much more brain growth; development is genetically controlled but  heavily modulated by the environment  → What do neurons do in brain development? ⇒ Proliferation ⇒ Differentiation­ you either get neuroblast or glioblast  ⇒ Migration – follow chemical cues to get where they need to be ⇒ Myelination – forming of myelin ⇒ Synapse formation – synapse sending its axons to form terminals with the synapses  it’s targeting ⇒ Pruning­ occurs through programmed cell death called apoptosis: necessary for  proper development; requires certain genes to be turned on; it’s so we can “weed out”  those not making good connections → Malformations caused by defective migration or defective proliferation and migration  → Apoptosis: necessary non­proper development; requires for certain genes to be turned on;  weeds out neurons not making good connections → Neurotrophin: a chemical that promotes the survival and growth of a neuron; exchanged  in both directions at the synapse • Fetal alcohol syndrome → Can occur when mom’s drink alcohol drink heavily during pregnancy → Hyperactivity, impulsiveness, difficulty maintaining attention, mental impairment, motor  problems, heart defects, facial abnormalities → As adults, high risk of alcoholism → Why? ⇒ Probably involves too much apoptosis; alcohol decreases glutamate transmission and  increases GABA transmission; less excitation  ▯less synaptic activity; less  neurotrophins • Nature vs. Nurture → Postnatal environmental stimuli are critical for normal development ⇒ Visual system ⇒ Olfactory system ⇒ Language ⇒ Social interaction → In an enriched environment, you have a thicker cortex, more dendritic branching, and  more improved performance on tests of learning • Plasticity → The ability of the brain to change ⇒ Organization and location of information processing ⇒ Experience is essential ⇒ Production of new neurons → Plasticity decreases with age  Brain Damage  Traumatic brain injury • The unseen injury, the silent epidemic • Why are males 15­24 more high risk? → They  play sports, they start driving, etc.   Epidural hematoma: • (Dura = outermost layer of meninges; tough, thick, adheres directly to the skull); blood  between dura and the skull • Occurs with injury such as direct skull pressure; falling off your bike and hitting your head;  could hit one of your arteries; bleeding would occur more quickly; the blood will create a  space between the dura mater and the brain, pushing the brain away • If it gets big enough, it can rip away from the skull and the brain stem can get pushed down  into the skull; this is fatal; must be treated quickly   Subdural hematoma • (Dura – outermost layer of meninges; tough thick, adheres directly to the skull); blood  underneath the skull • Can happen in shaken baby syndrome; brain is moving around rapidly; deceleration in a car  accident; could lead to the veins ripping and shearing • There is a little more room for it; it will happen slower;   Stoke: disrupt blood flow to the brain • Ischemic stroke: occur when a blood vessel is blocked (by a clot or other matter); area of the  brain is starved of blood • Hemorrhagic stroke: arteries or veins burst  • In either case, same event occur; BBB is disrupted in that region, swelling begins to form;  sodium potassium pump slows down (if that stops working, there will be a massive  accumulation of sodium inside the cell; action potential will occur; lots of active cells;  glutamate release) – Ellen Sax; Lots of overstimulation; cell death in particular region • Diaschisis: to shock without; a stroke in one part of the brain could have effects in other parts  of the brain down the road; the decreased activity of surviving neurons after other neurons  are damaged; neurons provide information to other neurons in different areas of the brain and  then, in effect, those neurons are at risk to later face death; cycle  Axon regrowth: CNS • They don’t regrow well; scar tissue  forms and chemicals are secreted that block regrowth;  researchers are trying to build a protein bridge • Axon sprouting → Axons that are still healthy and forming can come in and synapse with a dendrite; can  cause some confusion; phantom sensations (in people who have lost a limb): dendrites  link up with axons that it didn’t use to account for, there are certain parts of cortex that  are processing info for different parts of the body, when those cells are activated, the  feeling is there, because you’re hand cortexes become active when they link up even  though they’re not there   Plasticity after damage in the PNS • Axons regrow much better in PNS compared to CNS → Schwann cells remain as guides → Chemical secretions can assist → If they can regrow in the right place, great! If not, the regrowth can actually be more  harmful than helpful  SENSORY SYSTEMS  Commonalities between sensory systems  • Begins with a stimulus (chemicals, sound waves, etc.) • Impacts a sensory organ (skin, nose, eyes, ears, tongue, etc.)  • Sensory receptors; responds to the stimulus and lead to something else • Transduction: starting with physical energy and responding to that with neural impulses  • Pathway to brain, including coding (we’re trying to understand something about the nature of  the stimulus) → Law of specific nerve energies: each receptor is sending sensory information to the brain  that originated in a certain, physical way; when you hear something, it’s because axons  send information to your brain that started out as sound; eyes – sight, visual image; ears –  sound → Rate law: decode that information (^); weak stimuli lead to weaker less action potential’s  per second; stronger stimuli leads to more action potentials per second • Pathway through and processing within brain → Highly organized (homunculus, organizing sound by frequency) → Primary sensory cortex  ▯secondary cortex  Cones • Abundant in the fovea • Best for bright light • See color • Good for visual acuity • Not great sensitivity  Rods • Abundant in the periphery • Best for dim light •  black/white • Good sensitivity •  great for visual acuity    Hair cells in cochlea • Respond to stimulus that originated as a sound wave and turn that into action potentials  Transduction • Transforming physical energy in the world into electrical energy in our bodies → Photons to action potentials • Job of the receptor cells • We can’t transduce ALL energy • Transduction using a touch receptor → Force: neuron’s membrane i
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