Textbook Notes (367,876)
Canada (161,461)
Psychology (1,951)
PS263 (140)

Module 1.1 - 4.1

15 Pages
Unlock Document

Bruce Mc Kay

BIOPSYCHOLOGY  Biological Psychology – James W. Kalat (11  edition) Module 1.1 – The Biological Approach to Behaviour • Our universe contains protons, neutrons and electrons, energy, and “dark matter”  or “dark energy”  • The universe has four fundamental forces o Gravity  o Electromagnetism  o Strong nuclear force o Weak nuclear force  • 1980 String Theory findings suggest that this is the only possible way our  universe could be  • Research found that the universe could have taken many other forms with  different laws of physics • Hard Problem – given this universe composed of matter and energy, why is there  such a thing as consciousness? o Mind – Brain/Body Problem How did brain activity become conscious? • Consciousness isn’t a fundamental property like mass or electronic charge which  occur all the time • Biological Psychology – the study or physiological evolutionary, and  developmental mechanisms of behaviour and experience  • Neuroscience – includes much that is relevant to behaviour but also includes more  detail about anatomy and chemistry  • Biological psychology holds that we think and act as we do because of certain  brain mechanisms, which evolved because ancient animals with these  mechanisms survived and reproduced better than animals with other mechanisms  • Dorsal view – top of brain • Ventral view – bottom • At the microscopic level we find two kinds of cells  o Neurons – convey messages to one another and to muscles and glands,  vary enormously in size, shape and function  o Glial – smaller than neurons, have many functions but do not convey  information over great distances  Biological Explanations of Behaviour  • Biological explanations fall into four categories o Physiological explanation – relates a behaviour to the activity of the  brain and other organs  Deals with the machinery of the body for example the chemical  reactions that enable hormones to influence brain activity and the  routes by which brain activity controls muscle contractions  o Ontogenetic explanation – how a structure or behaviour develops  including the influences of genes, nutrition, experiences, and their  interactions  For example the ability to inhibit impulses develops gradually  from infancy through the teenage years, reflecting gradual  maturation of the frontal parts of the brain o Evolutionary explanation – reconstructs the evolutionary history of a  structure or behaviour   The characteristic features of an animal are almost always  modifications of something found in ancestral species   For example monkeys use tools occasionally and humans evolved  elaborations on those abilities that enable us to use tools even  better   Also calls to attention leftovers from ancestors that serve little or  no function in the descendants   E.g. Goosebumps are useless to humans because or clothing but  not animals  o Functional explanation – describes why a structure or behaviour evolved  as it did   a gene can spread by accident through a process called genetic drift   for example a dominant male with many offspring spreads all of  his genes, including some that helped him become dominant and  other genes that were neutral or possibly disadvantageous  Module 2.1 – The Cells of the Nervous System Anatomy of Neurons and Glia  • Neurons – receive information and transmit it to other cells  o Adult human brain consists of about 100 billion neurons and varies o 1900’s scientists could not see if the fibres merged into the next cell or  stopped before it  o Cajal used the staining method to show small gaps separating the tips of  one neurons fibres from the surface of the next neuron The Structures of an Animal Cell • Membrane – surface of a cell, a structure that separates the inside of the cell from  the outside environment (also known as plasma membrane) o It is composed of two layers of fat molecules that are free to flow around  one another o Most chemicals cannot cross membrane but specific protein channels  permit a controlled flow of water, oxygen, sodium, potassium, and  calcium chloride • Nucleus – the structure that contains the chromosomes  o All animals with the exception of mammalian red blood cells have a  nucleus  • Mitochondrion – the structure that performs metabolic activities, providing  energy that cell requires for all other activities  o Require fuel and oxygen to function  • Ribosomes – sites at which the cell synthesizes new protein molecules  o Proteins provide building materials for the cell and facilitate various  chemical reactions  o Some float freely within the cell • Endoplasmic Reticulum – a network of thin tubes that transport newly  synthesized proteins to other locations  The Structure of a Neuron  • Most distinctive by their shape which varies from one neuron to another  • Have long branching extensions • Larger neurons have dendrites, a soma (cell body), an axon, and presynaptic  terminals  • Small neurons lack axons and some dendrites • Motor Neuron – Receives excitation from other neurons through its dendrites  and conducts impulses along its axon to a muscle  o Has its soma in the spinal cord  • Sensory Neuron – specialized at one end to be highly sensitive to a particular  type of stimulation such as light sound or touch  o Is a neuron conducting touch information from the skin to the spinal cord  o Tiny branches lead directly from the receptors into the axon and the cells  soma is located on a little stalk off the main trunk  • Dendrites – branching fibres that get narrower near their ends  o Surface is lined with specialized synaptic receptors at which the dendrite  receives information from other neurons the greater surface area of a  dendrite, the more information it can receive o Dendritic Spines – the short out­growths that increase the surface area  available for synapses  • Cell Body/Soma – most of the metabolic work of the neurons occurs here  o Contains the nucleus, ribosomes, and mitochondria  o Range in diameter from 0.005mm to 0.1mm in mammals and a full mm in  invertebrate  o Like dendrites cell body is covered with synapses on its surface in many  neurons • Axon – the neurons information sender, conveying an impulse toward other  neurons or an organ or muscle  o a thin fiber of constant diameter, in most cases longer than the dendrites  • Myelin Sheath – many vertebrate axons are covered with this insulating material  with interruptions known as Nodes of Renvier  o Invertebrate axons do not have myelin sheaths o An axon has many branches, each of which swells at its tip forming  presynaptic terminal • Presynaptic Terminal – the point from which the axon releases chemicals that  cross through the junction between one neuron and the next o Known as an end bulb or bouton  • Afferent Axon – bring information into a structure  o Every sensory neuron is an afferent to the rest of the nervous system • Efferent Axon – carries information away from a structure  o Within the nervous system, a given neuron is an efferent from one  structure and an afferent to another  • Interneuron/Intrinsic Neuron – a cell that's dendrites and axon are entirely  contained within a single structure  o For example, an intrinsic neuron of the thalamus has its axon and all its  dendrites within the thalamus  Variations Among Neurons  • Widely branching dendrites of the Purkinje cell of the cerebellum enable it to  receive a huge number of inputs – up to 200,000 • By contrast certain cells in the retina have only short branches on their dendrites  and therefor pool input from only a few sources Glia • Glia – do not transmit information over long distances as neurons do o Smaller but more numerous than neurons • Astrocytes – wrap around the presynaptic terminals of a group of functionally  related axons o By taking up ions released by axons and then releasing them back to  axons, an astrocyte helps synchronize the activity of the axons enabling  them to send messages in waves o Astrocytes remove waste material created when neurons die and control  the amount of blood flow to each brain area  o An additional function is that during periods of heightened activity in  some brain areas, astrocytes dilate the blood vessels to bring more  nutrients into that area  • Neurons communicate by releasing certain transmitters such as glutamate, after  releasing glutamate nearby glial cells absorb some of the excess  • Glial convert most into a related chemical glutamine then pass it back to the  neuron which convert it back to glutamate  • Microglia – very small cells, also remove waste material as well as viruses, fungi,  and function like part of the immune system • Oligodendrocytes – are in the brain, spinal cord and Schwann Cells in the  periphery of the body are specialized types of glia that build the myelin sheath  that surround and insulate vertebrate axons • Radial Glia – guide the migration of neurons and their axons and dendrites  during embryonic development  o When embryonic development finishes, most radial glia differentiate into  neurons, and a smaller number differentiate into astrocytes and  oligodedrocytes  Blood­Brain Barrier  • Blood­Brain Barrier – Many chemicals cannot cross from the blood to the brain o When a virus invades a cell, mechanisms within the cell extrude virus  particles through the membrane so that the immune system can find them  o When the immune system cells identify a virus, they kill it and the cell  that contains it  o With few exceptions, the vertebrate brain does not replace damaged  neurons  o The body builds a wall along the sides of the brains blood vessels  • Endothelial cells form in the walls of the capillaries  • Outside the brain, these cells are separated by small gaps, but in the brain they are  joined so tightly that virtually nothing passes between them • Small charges, uncharged molecules including oxygen and carbon dioxide cross  freely   o Water crosses through special protein channels in the wall of the  endolethial cells  • Molecules that dissolve in the fats of the membrane also cross passively e.g.  vitamins a and d and drugs that affect the brain like antidepressants, heroine • Active Transport – a protein­mediated process that expends energy to pump  chemicals from the blood into the brain  Nourishment in Vertebrate • Glucose – a sugar vertebrate neurons depend on for nutrition  o To use glucose neurons need a steady supply of oxygen  o One of the only nutrients excluding ketones that cross the blood­brain  barrier after infancy  • Thiamine – to use glucose, the body needs vitamin B1(thiamine), prolonged  thiamine deficiency, common in chronic alcoholism, leads to death of neurons  and a conditions called korsakoff’s syndrome marked by memory impairments  Module 2.2 – The Nerve Impulse • Instead of conducting electrical impulse, the axon regenerates an impulse at each  point  (e.g. people holding hands, doesn't get weaker) • Axons transmit information at only moderate speeds (varying from less than 1  meter/second to about 100 m/s, a touch on your shoulder will reach your brain  fast than will a touch on your toes • Difference is small • In visions brain does need to know which occurred first  o visual system compensates for the fact that some parts of the retina are  slightly closer to the brain than other parts  o without simultaneous flashes of light would reach your brain at different  times and you might perceive a movement inaccurately  The Resting Potential of the Neuron  • messages in a neuron develop from disturbances of resting potential • all parts of the neuron are covered by a membrane 8 nanometers thick, composed  of two layers o inner layer and an outer layer composed of phospholipid molecules –  chains of fatty acids and a phosphate group o cylindrical protein molecules are embedded among phospholipid  molecules through which chemicals can pass o controls that flow of molecules • Electrical Gradient – absence of any outside disturbance  • Polarization – another word for EG, a difference in electrical charge between the  inside and outside of a cell o Neuron inside has slightly more negative charge because of negatively  charged protons o Resting Potential – the difference in voltage in a resting neuron Forces Acting on Sodium and Potassium Ions • If charged ions could flow freely across the membrane, it would be depolarized • Selectively Permeable – some chemicals can pass through it more freely than  others o Oxygen, carbon dioxide, urea and water • When the membrane is at rest, sodium channels are closed preventing almost all  sodium flow  • Potassium channels are almost closed stimulation opens them more widely  • Sodium­Potassium Pump – a protein complex repeatedly transports three  sodium ions out of the cell while drawing two potassium ions into it  o sodium ions are more than 10 times more concentrated outside the  membrane than inside  o the permeability of the membrane, which prevents the sodium ions that  were pumped out of the neuron from leaking right back in again o when sodium ions are pumped out, they stay out  o however some of the potassium ions pumped into the neuron slowly leak  out carrying a positive charge with them o the leakage increases the electrical gradient across the membrane • when the neuron is at rest, two forces act on sodium  o sodium is positively charged and inside is negatively charged o opposite electrical charges attract so the electrical gradient tends to pull  sodium into the cell o Concentration Gradient – the difference in distribution of ions across the  membrane   Sodium is more concentrated outside than inside so sodium is more  likely to enter a cell than leave it  o Potassium is positively charged and inside of the cell is negatively charged  Electrical gradient pull potassium in  Potassium is more concentrated on the inside to concentration  gradient drives them out  Sodium­potassium pump pulls more potassium into the cell as fast  as is flows out of the cell so they cannot be completely balanced  o Cell has negative ions – negative proteins inside the cell are responsible  for the membranes polarization  o When at rest the concentration and electrical gradient balance so opening  chloride channels produces little effect The Action Potential  • Action Potentials – messages sent by the axons are called action potentials  o We can measure a neurons potential with an electrode  o Hyperpolarization – increased polarization  when stimulation ends the charge returns to original resting level o Depolarization – the neuron’s polarization is reduced to zero o Threshold of Excitation – produces a massive depolarization of the  membrane   When the potential reaches the threshold, the membrane opens its  sodium channels and permits sodium ions to flow into the cell  Potential shoots up far beyond the strength of the stimulus  Molecular Basis of the Action Potential  1. At the start, sodium ions are mostly outside the neuron and potassium ions are  mostly inside 2. When the membrane is depolarized, sodium and potassium channels in the  membrane open 3. At the peak of the action potential, the sodium channels close • Neurons membrane contains cylindrical proteins which can open or close  • When one of the proteins is open it allows some ions to cross the membrane  • Voltage­Gated Channels – the channels regulating sodium and potassium  o Permeability depends on voltage difference across membrane • Local Anesthetic – drugs such as Novocain attach to the sodium channels of the  membrane, preventing sodium ions from entering, and thereby stopping action  potentials  The All­or­None Law • All­Or­None Law – the amplitude of the action potential are independent of the  intensity of the stimulus than initiated it  The Refractory Period  • The Refractory Period – after an action potential the cell enters a refractory  period during which it resists the production of further action potentials  • Absolute Refractory Period – the first part of this period, the membrane cannot  produce an action potential, regardless of stimulation  • Relative Refractory Period – a stronger than usual stimulus is necessary to  initiate an action potential  • The refractory period has two mechanisms o The sodium channels are closed  o Potassium is flowing out of the cell at a faster than usual rate  Propagation of the Action Potential • Axon Hillock – in a motor neuron it is a swelling where the axon exits the soma  • Propagation of the Action Potential – the transmission of an action potential  down an axon  o Animal propagation is production of offspring – the action potential gives  birth to a new action potential at each point along the axon  The Myelin Sheath and S
More Less

Related notes for PS263

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.