BIBB 109 Final Exam Study Guide.docx

19 Pages
Unlock Document

Biological Basis of Behavior
BIBB 109
Felicity Paxon

Final Exam Review Synaptic Integration: • How to tell if a synapse is chemical or electrical o Directionality o Agonists or antagonist effectiveness o Speed of transmission o If there is plasticity it is chemical o Remove extracellular calcium • What determins the magnitude of an IPSP or EPSP o What kinds of receptors there are o How much neurotransmitter in each vesicle o How long NT is bound to receptor o # of receptors • Summation o Temporal  EPSPs or IPSPs from one neuron sum (if close enough in time) o Spatial  Different neurons EPSPs or IPSPs summing together (if close in  time) • Conduction of EPSPs down dendrites o Decay as they travel o Depends on:  Distance from soma  Dendritic membrane resistance  Dendritic diameter • Shunting o When an EPSP passes an inhibitory synapse (while traveling along  dendrite)  It changes the membrane potential of the inhibitory synapse  Allows Cl­ to come in  Lessens effect of EPSP  Inhibitory synapse must be downstream of EPSP to have effect Neurotransmitters: • Each neurotransmitter can bind to many types of receptors • Criteria to be a neurotransmitter o Made in neurons o Released by neurons in response to activity o Has receptors o Has a mechanism of termination  Diffusion  Degredation  Reuptake • Types of Neurotransmitters o Amino acids  Glutamate  GABA  Glycine o Amines  Acetylcholine  Dopamine  Norepinephrine  Epinephrine  Serotonin o Peptides  Much larger  Genetically encoded o Endocannabinoids o Gases (NO, CO) o ATP • Peptide NT synthesis/storage/release/elimination o Made in the cell soma o It is transported down the axon to the synapse o Released in a calcium dependent manner o Usually peptides just diffuse away o Often released at the same synapses as other small neurotransmitters o Tend to signal through metabotropic receptors • Small molecule NT synthesis/storage/release/elimination o Enzymes that synthesize the NTs are expressed in soma (along with other  machinery)  Synthesizing enzymes  Vesicular transporters  Membrane reuptake transporters  Breakdown enzymes o NTs actually made at axon terminal • Amino Acid NT synthesis/storage/release/elimination o Already synthesized in all cells o Has vesicular transporter proteins o Need to push glutamate up its concentration gradient   Need an input of energy  NT takes advantage of H+ gradient • Very concentrated in the vesicle and use the gradient to  transport glutamate in • H+ pump pumps H+ into the vesicle o Uses ATP o Glutamate is reuptaken by a transporter that uses Na+ gradient • Acetylcholine NT synthesis/storage/release/elimination o Not derived from an amino acid o Derived choline and acetyl CoA o ChAT combines these two to make acetylcholine o Transported into vesicles o Is broken back up into its components by AChE and choline is reuptaken  into the cell • Catecholamines  o Dopamine o Norepinephrine o Epinephrine o All derived from DOPA (which is derived from tyrosine) • Serotonin NT synthesis/storage/release/elimination o Derived from tryptophan o Also uses VMAT o Is reputaken into cell • Gas and Endocannabinoid NT synthesis/storage/release/elimination o Not really stored in the neurons o Made on demand o Signal from dendrites to axon o Triggered by calcium signal in post synaptic cell o Just diffuse through the membrane back to presynaptic cell o NO goes back to presynaptic cell and increases activity o Endocannabinoids go back to presynaptic cells and decrease activity • ATP NT synthesis/storage/release/elimination o Don’t have to make it o Vesicular transporter o Gets released o It is degraded Neurotransmitter Receptors: • For a particular receptor only one type of NT will bind to it • Single NT can bind to many different receptors • Ionotropic receptor o Made of 5 subunits  Each subunit is made 4 transmembrane domains • Metabotropic G­protein coupled receptors o One large protein o Has 7 transmembrane domains o Each of receptor activates 1 type of G­protein o Activation process  At rest G­protein is not bound to receptor • Is bound to GDP  Neurotransmitter binds  G­protein can bind to transmitter bound receptor  Activates G­protein  G­protein swaps GDP for GTP  G­protein subunits separate  Subunits go and activate the downstream effector proteins • Kinases  ▯phosphorylate • Phosphatases  ▯remove phosphate group • Other 2  messengers o PLC o IP3  When GTP is converted to GDP the subunit is deactivated o Allow for amplification of postsynaptic signal Studying Neurotransmitter Systems: • Electrophysiological recordings • Pharmacology • Stains o Immunocytochemistry  Label proteins (antigens) using fluorescent antibodies • The antibodies come from the immune systems of animals  and harvested to stain tissue o In situ hybridization  Label mRNA with a radioactive complementary probe  What is a probe • Is a synthesized oligonucleotide (chain of nucleotides) that  is anti­sense to an area of interested mRNA • Gain of function/Loss of function (genetic modifications) o Knockout  Eliminating a gene o Knockdown  Reducing express o Overexpression  Increase expression o Exogenous expression  Cause expression of a gene that is not usually expressed in a cell o Use to test the function of a molecule o Experimental design  Assay ­ What method do you want to use  Measure function in context in which it would occur  GOF – add more of a molecule or add molecule to cell that doesn’t  have it and see if there is a gain in function  LOF – reduce or eliminate molecule and see if there is a loss of  function Synaptic Plasticity: • NMDA dependent long term potentiation o Strengthens the synapse between two cells o Long lasting o Occurs at Glutamatergic synapses with NMDA receptor  Need AMPA and NMDA receptors  AMPA lets Na+ in and K+ out o NMDA receptor  Is permeable to Na+, K+, and Ca2+  Is voltage dependent (at rest pore is blocked by Mg2+) o Mechanism of action  Ca2+ acts like a messenger molecule  Ca2+ activate kinases which then phosphorylate AMPA receptors  (causes insertion of new receptors)  Kinases activate CREB (transcription factor) • Causes transcription of new genes • NMDA dependent long term depression o Leads to a decrease in AMPA receptors Neuroanatomy and Lateralization:  Nervous system o CNS o PNS  Somatic • voluntary  Autonomic • involuntary • Sympathetic • Parasympathetic  Brainstem o Basic functions (essential functions)  Motor cortex – in frontal lobe  Somatosensory cortex – parietal lobe  Auditory cortex – temporal lobe  PET – positron emission tomography o Records flow of radioactive glucose  fMRI o records blood flow  lateralization of function o aphasia  both of these areas are on left hemisphere  Broca’s • Can understand language but has trouble producing  language  Wernicke’s • Can produce language but not understand it • End up speaking nonsense Movement (Basal Ganglia)  Planning movements (SMA, PMA, prefrontal cortex) o Supplementary motor area o Premotor area o Active before primary motor cortex o Holds onto motor plan until ready to execute o Active when thinking about movement o When we stimulate these movements we get complex movements o Higher threshold for creating movement than primary motor cortex  Basal ganglia o Cluster of sub cortical nuclei o Help to make decisions about behavior, often based on past experiences Vision­Signal Transduction  Retina o Backwards construction o Photoreceptors are in the far back of retina  Synapse onto bipolar cells • Synapse onto retinal ganglion cells o Output neurons of the retina  Horizontal and amarcrine cells modify cell signaling in retina  Fovea o Pit in the retina in order allow light easier passage through to  photoreceptors o High resolution area  Photoreceptors o Rods  Long and cylindrical  Mostly in periphery  1000x more sensitive to light than cones  used for seeing in the dark  responds to most colors of light o Cones  Short and tapered  Mostly in fovea  More sensitive to color • 3 varieties of photopigments – one per cone o Dark Current  Photoreceptors are depolarized by dark  In dark there is a Na+ channel • Held open by cGMP  Light converts cGMP to GMP and closes the Na+ channel o Photopigments  Opsin protein in photoreceptor membrane  Contains retinal  When light hits retinal it changes conformation and activates the  opsin  Opsin activates transducin a G­protein • Transducin activates phosphodiesterase which converts  cGMP to GMP which closes Na+ channel Vision­Retinal processing:  Receptive field o The region of a sensory surface that, when stimulated, changes the  membrane potential of a neuron  Bipolar cells o Don’t fire action potentials but have a graded response o 2 Types:  Off • Depolarize in response to dark • Have AMPA receptors so are depolarized by NT from  photoreceptors  On • Depolarize in response to light • When there is light there is no more NT released from  photoreceptors and therefore mGluR turns off and cation  channel opens • Have metabotropic glutamate receptor (mGluR) o Closes cation channel that is usually open  Erev of channel = 0mV o Have center­surround receptive fields  Stimulation of center has opposite effect of surround  Center are direct inputs  Surround are indirect inputs through the horizontal cell  Ganglion cells o Also have center­surround receptive field o Color­opponent ganglion cells  Having two colors in opposition • Red­green • Blue­yellow Vision­Striate Cortex  Retinotopy o Map of the visual world  Temporal half of each visual field is processed ipsilaterally  Nasal half of each visual field is processed contralaterally  Optic nerve – before the chiasm  Optic chiasm ­ where the two optic nerves meet  Optic tract – after the chiasm  Retinal info also goes to superior colliculus and suprachiasmatic nucleus  3 types of retinal ganglion cells (processed separately but in parallel) o M­type  Large receptive fields  Very sensitive to light  Important for detection of movement o P­type  Small receptive fields  Some responds to color  Important for detection of shape o Non­M­non­P  Important for color detection  Organization of the LGN o   6 layers o Layers VI, V, IV, and III receive input from p­type cells  Alternate contralateral/ipsilateral layers  Parvocellular cells in LGN o Layers II and I receive input from M­type cells  Magnocellular cells in LGN o There are layers ventral to each principal layer that receives input from the  nonM­nonP cells (Koniocellular cells in LGN)  Have color center­surround o Inputs to striate cortex  Striate Cortex o LGN projects to layer IVC of striate cortex  Magnocellular and parvocellular not koniocellular  Has left eye right eye structure • Not perfect columns  Koniocellular cells project to blobs • Respond to color stimulus o Layer IV projects to other layers and info from each eye begins to mix  Dorsal and Ventral streams o Dorsal stream  The “where” pathway  Navigation  Directing eye movements  Development: • Ectoderm o Skin o Nervous system o Neural plate  ▯neural groove and neural folds  Neural groove = neural tube • If neural tube doesn’t close o Rostral – anencephaly o Caudal – spina bifida  Neural folds = neural crest  Neural tube  ▯CNS  Neural crest  ▯PNS • Mesoderm o muscles • endoderm o guts • Neural Tube o Forebrain  Telencephalon • Cerebrum subcortical structures  Diencephalon • Thalamus • hypothalamus  Optic cups • retina o Midbrain  Midbrain (substantia nigra and the colliculi) o Hindbrain  Metencephalon • Pons • cerebellum  myelincephalon • medulla • Differentiation o The process by which structures become more specialized & complex • Stem Cells o 2 properties  ability to self replicate  ability to differentiate o Neural Stem cells  Generate neurons and glia  Can either divide symmetrically or asymmetrically • Vertical or horizontal cleavage • If horizontal (asymmetrical)  ▯differentiation • Has to do with the concentrations 
More Less

Related notes for BIBB 109

Log In


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.