Textbook Notes (368,326)
Canada (161,799)
York University (12,828)
Psychology (3,584)
PSYC 1010 (1,086)
Chapter 3

Chapter 3 Notes.docx

35 Pages
Unlock Document

PSYC 1010
Jennifer Steeves

Chapter 3 Notes ­ Behavior depends on rapid information processing ­ Ones nervous system is a complex communication network in which signals are  constantly being transmitted, received and integrated ­ The nervous system is living tissue composed of cells ­ The cells in the nervous system fall into 2 major categories: glia and neurons ­ Neurons – are individual cells in the nervous system that receive, integrate and  transmit information ­ They are the basic links that permit communication within the nervous system ­ The vast majority of them communicate only with other neurons ­ A small minority receive signals from outside the nervous system (from sensory  organs) or carry messages from the nervous system to the muscles that move the  body ­ Soma, or Cell Body – contains the cell nucleus and much of the chemical  machinery common to most cells (soma is Greek for body) ­ The rest of the neuron is devoted exclusively to handling information ­ Neurons have a number of branched, feeler­like structures called dendritic trees ­ Each individual branch is a dendrite ­ Dendrites – are the parts of a neuron that are specialized to receive information ­ Most neurons receive information from many other cells – sometimes thousands  of others – and so have extensive dendritic trees ­ From the many dendrites, information flows into the cell body and then travels  away from the soma along the axon ­ The Axon – is a long, thin fibre that transmits signals away from the soma to  other neurons or to muscles or glands ­ Axons may be quite long (sometimes over 1m) and they may branch off to  communicate with a number of other cells ­ In humans, many axons are wrapped in cells with a high concentration of a white,  fatty substance called myelin ­ The Myelin Sheath – is insulating material, derived from glial cells, that encases  some axons ­ The myelin sheath speeds up transmission of signals that move along axons ­ If an axon’s myelin sheath deteriorates, its signals may not be transmitted  effectively ­ The loss of muscle control seen with the disease multiple sclerosis is due to a  degeneration of myelin sheaths ­ The axon ends in a cluster of Terminal Buttons – which are small knobs that  secrete chemicals called neurotransmitters ­ These chemicals serve as messengers that may activate neighboring neurons ­ The points at which neurons interconnect are called Synapses – a junction where  information is transmitted from one neuron to another ­ In summary, information is received at the dendrites, is passed through the soma  and along the axon, and is transmitted to the dendrites of other cells at meeting  points called synapses ­ Glia – are cells found throughout the nervous system that provide various types of  support for neurons ­ Glia (literally, glue) tend to be much smaller than neurons but they outnumber  neurons by about 10:1 ­ They appear to account for over 50% of the brain’s volume ­ Among other things, glial cells supply nourishment to neurons, help remove  neurons’ waste products, and provide insulation around many axons ­ The myelin sheaths that encase some axons are derived from special types of glial  cells ­ They also play a complicated role in orchestrating the development of the nervous  system in the human embryo ­ Glial cells are essentially the unsung heroes of the nervous system ­ New research suggests that glia may also send and receive signals (along with  neurons) ­ They may be implicated in diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS)  and Parkinson’s disease ­ Research finding also suggest that glial cells may play an important role in  memory formation and that gradual deterioration of glial tissue might contribute  to the emergence of Alzheimer’s disease ­ Other research suggest that glial cells play a crucial role in the experience of  chronic pain and that impaired neural­glial communication might contribute to  psychological disorder such as schizophrenia and mood disorders ­ Although glial cells may contribute to information processing in the nervous  system, the bulk of this crucial work is handled by the neurons ­ Hodgkin and Huxley (52) learned that the neural impulse is a complex  electrochemical reaction ­ Both inside and outside the neuron are fluids containing electrically charged  atoms and molecules called ions ­ The cell membrane is semipermeable, permitting movement of some ions ­ +ve charged Na and K ions and –ve Cl ions flow back and forth across the cell  membrane, but they do not cross at the same rate ­ The difference in flow rates leads to a slightly higher concentration of negatively  charged ions inside the cell ­ The resulting voltage means that the neuron at rest is a tiny battery, a store of  potential energy ­ The Resting Potential of a Neuron – is its stable, ­ve charge when the cell is  inactive ­ This charge is about ­70 millivolts, roughly 1/20  of the voltage of a flashlight  battery ­ As long as the voltage of the neuron remains constant, the cell is quiet and no  messages are being sent ­ When the neuron is stimulated, channels in its cell membrane open, briefly  allowing positively charged Na ions to rush in ­ For an instant, the neuron’s charge is less negative, or even positive, creating an  action potential ­ An Action Potential – is a very brief shift in a neuron’s electrical charge that  travels along an axon ­ Like a spark travelling along a trail of gunpowder, the voltage change races down  the axon ­ After the firing of an action potential, the channels in the cell membrane that  opened to let in Na close up ­ Some time is needed before they are ready to open again, and until that time, the  neuron cannot fire ­ The Absolute Refractory Period – is the minimum length of time after an action  potential during which another action potential cannot begin ­ This “downtime” isn’t very long, only one or two milliseconds ­ This is followed by a brief relative refractory period – during this period, the  neuron can fire, but its threshold for firing is elevated, so more intense stimulation  is required to initiate an action potential ­ The neural impulse is an all­or­none proposition – like firing a gun ­ Either the neuron fires or it doesn’t, and its action potentials are all the same size ­ Weaker stimuli do not produce smaller action potentials ­ Even though the action potential is an all­or­nothing event, neurons can convey  information about the strength of a stimulus ­ They do so by varying the rate at which they fire action potentials ­ In general, a stronger stimulus will cause a cell to fire a more rapid volley of  neural impulses than a weaker stimulus will ­ Ex. A dim light might trigger 5 action potentials/second in a visual cell whereas  brighter lights might trigger 100­200 impulses/second ­ Various neurons transmit neural impulses at different speeds ­ Thicker axons transmit neural impulses more rapidly than thinner ones do ­ Neural impulses are very fast, moving at up to 100m/second, which is equivalent  to more than 300km/hour ­ The entire, complicated process of a neural transmission takes only a few  thousandths of a second ­ In the nervous system, the neural impulse functions as a signal ­ For that signal to have any meaning for the system as a whole, it must be  transmitted from the neuron to other cells ­ This transmission takes place at special junctions called synapses, which depend  on chemical messengers ­ In a synapse, the two neurons don’t actually touch ­ They are separated by the Synaptic Cleft – a microscopic gap between the  terminal button of one neuron and the cell membrane of another neuron ­ Signals have to cross this gap to permit neurons to communicate ­ In this situation, the neuron that sends a signal across the gap is called the  presynaptic neuron and the neuron that receives the signal is called the  postsynaptic neuron ­ The arrival of an action potential at an axon’s terminal buttons triggers the release  of Neurotransmitters – chemicals that transmit information from one neuron to  another ­ Within the buttons, most of these chemicals are stored in small sacs, called  synaptic vesicles ­ The neurotransmitters are released when a vesicle fuses with the membrane of the  presynaptic cell and its contents spill into the synaptic cleft ­ After their release, neurotransmitters diffuse across the synaptic cleft to the  membrane of the receiving cell ­ There they may bind with special molecules in the postsynaptic cell membrane at  various receptor sites ­ These sites are specifically “tuned” to recognize and respond to some  neurotransmitters but not to others ­ When a neurotransmitter and a receptor molecule combine, reactions in the cell  membrane cause a Postsynaptic Potential (PSP) – a voltage change at a receptor  site on a postsynaptic cell membrane ­ Postsynaptic potentials do not follow the all­or none law as action potentials do ­ Instead, postsynaptic potentials are graded ­ That is, they very in size and they increase or decrease the probability of a neural  impulse in the receiving cell in proportion to the amount of voltage change ­ 2 types of messages can be sent from cell to cell excitatory or inhibitory ­ An Excitatory PSP – is a positive voltage shift that increases the likelihood that  the postsynaptic neuron will fire action potentials ­ An Inhibitory PSP – is a negative voltage shift that decreases the likelihood that  the postsynaptic neuron will fire action potentials ­ The direction of the voltage shift, and thus the nature of the PSP (excitatory or  inhibitory) depends on which receptor sites are activated in the postsynaptic  neuron ­ The excitatory or inhibitory effects produced at the synapse last only a fraction of  a second ­ Then neurotransmitters drift away from receptor sites or are inactivated by  enzymes that metabolize (convert) them into inactive forms ­ Most are reabsorbed into the presynaptic neuron through Reuptake – a process in  which neurotransmitters are sponged up from the synaptic cleft by the presynaptic  membrane ­ Reuptake allows synapses to recycle their materials ­ A neuron may receive many signals from thousands of other neurons ­ That same neuron may pass its messages along to thousands of neurons as well ­ It must do a great deal more than simply relay messages it receives ­ It must integrate signals arriving at many synapses before “decides” whether to  fire a neural impulse  ­ If enough excitatory PSP’s occur in a neuron, the electrical currents can add up,  causing the cell’s voltage to reach the threshold at which an action potential will  be fired ­ However, if many inhibitory PSP’s also occur, they will tend to cancel the effects  of excitatory PSP’s ­ Thus, the state of the neuron is a weighted balance between excitatory and  inhibitory influences ­ Most neurons are interlinked in complex chains, pathways, circuits and networks ­ Our perceptions, thoughts, and actions depend on patterns of neural activity in  elaborate neural networks ­ These networks consist of interconnected neurons that frequently fire together or  sequentially to perform certain functions ­ The links in these networks are fluid, as new synaptic connections may be made  while some old connections wither away ­ The elimination of old synapses appears to play a larger role in the sculpting of  neural networks than the creation of new synapses ­ The nervous system normally forms more synapses than needed and then  gradually eliminates the less­active synapses ­ The elimination of old or less­active synapses is called synaptic pruning, and it is  a key process in the formation of the neural networks that are crucial to  communication in the nervous system ­ Donald Hebb felt that understanding the brain and its processes was fundamental  to understanding behavior ­ He realized that neurons do not act alone in influencing behavior but that they are  linked in complex networks or cell assemblies ­ One of his important contributions was the Hebbian Learning Rule specifying  how these linkages might operate and come about ­ He said, “When an axon of cell A is near enough to excite a cell B and repeatedly  or persistently takes part in firing it, some growth process or metabolic change  takes place in one or both cells such that A’s efficiency, as one of the cells firing  B, is increased” ­ Thus, one neuron stimulating another neuron repeatedly produces changes in the  synapse; learning has taken place ­ Although Hebb could not specify the exact character of the changes, he did  speculate about their metabolic nature ­ His ideas are often referred to as the Hebb Synapse and continue to influence  work today ­ Neurotransmitters are fundamental to behavior, playing a key role in everything  from muscle movements to moods and mental health ­ In reality, there are 9 well established, classic (small­molecule) transmitters, about  40 additional neuropeptide chemicals that function, at least part­time, as  neurotransmitters, and a handful of recently recognized “novel” neurotransmitters ­ Specific neurotransmitters work at specific kinds of synapses ­ The binding process operates much like a lock and key ­ Such specialization reduces cross talk between densely packed neurons, making  the nervous system’s communication more precise ­ The discovery that cells communicate by releasing chemicals was first made in  connection with the transmitter acetylcholine (ACh) ­ It has been found throughout the nervous system ­ It is the only transmitter between motor neurons and voluntary muscles ­ Every move you make – typing, walking, talking, breathing – depends on Ach  released to your muscles by motor neurons ­ ACh also appears to contribute to attention, arousal, and memory ­ An inadequate supply of ACh in certain areas of the brain is associated with the  memory losses seen in Alzheimer’s disease ­ Although the depletion of ACh does not appear to be the crucial causal factor for  Alzheimer’s, the drug treatments currently available, which can slow the progress  of the disease (slightly), work by amplifying ACh activity ­ The activity of ACh (and other neurotransmitters) may be influenced by other  chemicals in the brain ­ Although synaptic receptor sites are sensitive to specific neurotransmitters,  sometimes they can be “fooled” by other chemical substances ­ Ex. If you smoke tobacco, some of your ACh synapses will be stimulated by the  nicotine that arrives in your brain ­ At these synapses, the nicotine acts like ACh ­ It binds to receptor sites for ACh, causing PSP’s ­ Basically, nicotine is an ACh agonist ­ An Agonist – is a chemical that mimics the action of a neurotransmitter ­ Not all chemicals that fool synaptic receptors are agonists ­ Some chemicals bind to receptors but fail to produce a PSP (they key slides into  the lock, but doesn’t work) ­ In effect, they temporarily block the action of the natural transmitter by occupying  the receptor sites, rendering them unusable ­ Thus, they act as antagonists ­ An Antagonist – is a chemical that opposes the action of a neurotransmitter ­ Ex. The drug curare is an ACh antagonist ­ It blocks action at the same ACh synapses that are fooled by nicotine ­ As a result, muscles are unable to move ­ The monoamines include 3 neurotransmitters: dopamine, norepinephrine, and  serotonin ­ Neurons using these transmitters regulate many aspects of everyday behavior ­ Dopamine (DA) is used by neurons that control voluntary movements ­ The degeneration of such neurons in a specific area of the brain causes  Parkinsonism, a disease marked by tremors, muscular rigidity, and reduced  control over voluntary movements ­ The drug that is used to treat Parkinsonism (L­dopa) is converted to dopamine in  the brain to partially compensate for diminished dopamine activity ­ Although other neurotransmitters are also involved, serotonin­releasing neurons  appear to play a prominent role in the regulation of sleep and wakefulness and  eating behavior ­ Considerable evidence also suggests that neural circuits using serotonin modulate  aggressive behavior in animals, and some preliminary evidence relates serotonin  activity to aggression in humans ­ Abnormal levels of monoamines in the brain have been related to the  development of certain psychological disorders ­ Ex. People who suffer from depressive disorders appear to have lowered levels of  activation at norepinephrine (NE) and serotonin synapses ­ Although other biochemical changes may also contribute to depression,  abnormalities at NE and serotonin synapses seem to play a central role, as most  antidepressant drugs exert their main effects at these synapses ­ Abnormalities in serotonin circuits has also been implicated as a factor in eating  disorders and in obsessive­compulsive disorders ­ In a similar fashion, the dopamine hypothesis asserts that abnormalities in activity  at dopamine synapses play a crucial role in the development of schizophrenia ­ This severe mental illness is marked by irrational thought, hallucinations, poor  contact with reality and deterioration of routine adaptive behavior ­ Affects 1% of population and requires hospitalization more often than any other  psychological disorder ­ Studies, albeit with many complications, suggest that overactivity in dopamine  circuits constitutes the neurochemical basis for schizophrenia ­ Therapeutic drugs that tame schizophrenic symptoms are known to be DA  antagonists that reduce the neurotransmitter’s activity ­ Temporary alterations at monoamine synapses also appear to account for the  powerful effects of amphetamines and cocaine ­ These stimulants seem to exert most of their effects by creating a storm of  increased activity at dopamine and NE synapses ­ Some theorists believe that the rewarding effects of most abused drugs depend on  increased activity in a particular dopamine pathway ­ Dysregulation in this dopamine pathway appears to be the chief factor underlying  drug craving and addiction ­ Another group of transmitters consists of amino acids ­ Two of these, gamma­aminobutyric acid (GABA) and glycine, are notable in that  they seem to produce only inhibitory postsynaptic potentials ­ Some transmitters such as ACh and NE are versatile – meaning that can produce  either excitatory or inhibitory PSP’s, depending on the synaptic receptors they  bind to ­ GABA and glycine appear to have inhibitory effects at virtually all synapses  where either is present ­ GABA receptors are widely distributed in the brain and may be present at 40% of  all synapses ­ It seems to be responsible for much of the inhibition in the central nervous system ­ Studies suggest that it is involved in the regulation of anxiety in humans and that  disturbances in GABA circuits may contribute to some types of anxiety disorders ­ Glutamate is another amino acid neurotransmitter that is widely distributed in the  brain ­ Glutamate always had excitatory effects ­ It’s best known for its contribution to learning and memory ­ In recent decades, disturbances in glutamate circuits have been implicated as  factors that might contribute to certain features of schizophrenic disorders that are  not easily explained by the dopamine hypothesis ­ Endorphins – internally produced chemicals that resemble opiates in structure  and effects ­ A number of endogenous, opiate­like substances were identified ­ Subsequent studies revealed that endorphins and their receptors are widely  distributed in the human body and that they clearly contribute to the modulation  of pain ­ Subsequent research has suggested that the endogenous opioids also contribute to  the modulation of eating behavior and the body’s response to stress ­ In addition to their painkilling effects, opiate drugs such as morphine and heroin  produce highly pleasurable feelings of euphoria ­ This explains why heroin is so widely abused ­ Researchers suspect that the body’s natural endorphins may also be capable of  producing feelings of pleasure ­ This capacity might explain why joggers sometimes experience a “runner’s high” ­ The pain caused by a long run may trigger the release of endorphins, which  neutralize some of the pain and create a feeling of exhilaration ­ Experts estimate that there are roughly 100 billion neurons in the human brain ­ The multitudes of neurons in your nervous system have to work together to keep  information flowing effectively ­ The first and most important division separates the central nervous system (the  brain and spinal cord) from the peripheral nervous system ­ Peripheral Nervous System – is made up of all those nerves that lie outside the  brain and spinal cord ­ Nerves – are bundles of neuron fibres (axons) that are routed together in the  peripheral nervous system ­ The peripheral nervous system can be subdivided into the somatic nervous system  and the autonomic nervous system ­ Somatic Nervous System – is made up of nerves that connect to voluntary skeletal  muscles and to sensory receptors ­ These nerves are the cables that carry information from receptors in the skin,  muscles, and joints to the central nervous system and that carry commands from  the CNS to the muscles ­ These functions require two kinds of nerve fibres ­ Afferent Nerve Fibres – are axons that carry information inward to the central  nervous system from the periphery of the body ­ Efferent Nerve Fibres – are axons that carry information outward from the  central nervous system to the periphery of the body ­ Each body nerve contains many axons of each type ­ Thus, somatic nerves are “two­way streets” with incoming (afferent) and outgoing  (efferent) lanes ­ The somatic nervous system lets you feel the world and move around in it ­ Autonomic Nervous System (ANS) – is made up of nerves that connect to the  heart, blood vessels, smooth muscles and glands ­ The autonomic nervous system is a separate (autonomous) system, although it is  ultimately governed by the central nervous system ­ The autonomic nervous system controls automatic, involuntary, visceral functions  that people don’t normally think about, such as heart rate, digestion and  perspiration ­ The autonomic nervous system mediates much of the physiological arousal that  occurs when people experience emotions ­ Difficult­to­control reactions are aspects of autonomic arousal ­ Walter Cannon (32), one of the first psychologists to study this reaction, called it  the fight­or­flight response  ­ He carefully monitored this response in cats – after confronting them with dogs ­ He concluded that organisms generally respond to threat by preparing  physiologically for attacking (fight) or fleeing (flight) from the enemy ­ The autonomic nervous system can be subdivided into 2 branches: the  sympathetic division and the parasympathetic division ­ Sympathetic Division – is the branch of the autonomic nervous system that  mobilizes the body’s resources for emergencies ­ It creates the fight­or­flight response ­ Activation of the sympathetic division slows digestive processes and drains blood  from the periphery, lessening bleeding in the case of an injury ­ Key sympathetic nerves send signals to the adrenal glands, triggering the release  of hormones that ready the body for exertion ­ Parasympathetic Division – is the branch of the autonomic nervous system that  generally conserves bodily resources ­ It activates processes that allow the body to save and store energy ­ Ex. Actions by the parasympathetic nerves slow heart rate, reduce bloody pressure  and promotes digestion ­ The central nervous system is the portion of the nervous system that lies within  the skull and spinal column ­ Central Nervous System (CNS) – consists of the brain and the spinal cord ­ It is protected by enclosing sheaths called the meninges ­ Meningitis – is the disease in which the meninges become inflamed ­ In addition, the central nervous system is bathed in its own special nutritive  “soup”, the cerebrospinal fluid ­ Cerebrospinal Fluid – nourishes the brain and provides a protective cushion for it ­ The hollow cavities in the brain that are filled with CSF are called ventricles ­ The spinal cord connects the brain to the rest of the body through the peripheral  nervous system ­ Although the spinal cord looks like a cable from which the somatic nerves branch,  it is part of the central nervous system ­ Like the brain, it is enclosed by meninges and bathed in CSF ­ In short, the spinal cord is an extension of the brain ­ The spinal cord runs from the base of the brain to just below the level of the waist ­ It houses bundles of axons that carry the brain’s commands to peripheral nerves  and that relay sensations from the periphery of the body to the brain ­ Many forms of paralysis result from spinal cord damage, a fact that underscores  the critical role the spinal cord plays in transmitting signals from the brain to the  motor neurons that move the body’s muscles ­ The crowning glory of the central nervous system is, of course, the brain ­ Anatomically, the brain is the part of the central nervous system that fills the  upper portion of the skull ­ The brain contains billions of interacting cells that integrate information from  inside and outside the body, coordinate the body’s actions, and enable human  beings to talk, think, remember, plan, create, and dream ­ Mapping of brain function, requires a working brain ­ Neuroscientists – investigators who conduct research on the brain or other parts of  the nervous system ­ Often, brain research involves collaboration by neuroscientists from several  disciplines, including anatomy, physiology, biology, pharmacology, neurology,  neurosurgery, psychiatry, and psychology ­ In 1929, a German psychiatrist named Hans Berger invented a machine that could  record broad patterns of brain electrical activity from intact skulls ­ Electroencephalograph (EEG) – is a device that monitors the electrical activity  of the brain over time by means of recording electrodes attached to the surface of  the scalp ­ An EEG electrode sums and amplifies electrical potentials occurring in many  thousands of brain cells ­ His work laid the groundwork for many subsequent developments in experimental  psychology and our understanding of many aspects of human behavior, including  information processing, sleep, consciousness and the operation of the brain ­ Usually, many recording electrodes are attached (with paste) at various places on  the skull ­ The resulting EEG recordings are translated into line tracings, commonly called  brain waves ­ These brain­wave recordings provide a useful overview of the electrical activity  in the brain ­ Different brain­wave patterns are associated with different states of mental  activity ­ The EEG is often used in the clinical diagnosis of brain damage and neurological  disorders ­ In research applications, the EEG can be used to identify patterns of brain activity  that occur when participants engage in specific behaviors or experience specific  emotions ­ Overall, EEG technology has contributed greatly to our understanding of brain­ behavior relationships ­ Brain tumors, strokes, head injuries and other misfortunes often produce brain  damage in people ­ Many major insights about brain­behavior relationships have resulted from  observations of behavioral changes in people who have suffered damage in  specific brain areas ­ This type of research approach, is referred to as the case study method ­ One of the most famous case studies of an individual suffering from specific brain  damage was conducted by Brenda Milner ­ She was a Ph. D. student of Webb at McGill and studied some of Wilder  Penfield’s patients ­ The patient she studied is referred to as “H.M” ­ He proved to be a very significant person in the development of our knowledge of  the brain and its connections to behavior, in our understanding of the brain and  memory ­ His brain has referred to popularly as “the brain that changed everything” ­ His name (Henry Molaison) was finally revealed when he died in 2008 ­ Researchers who worked with in in his over 55 years in science thought of him as  much more than just a research participant – he was like a member of their  families ­ He suffered from epilepsy as a child, a condition that was attributed by some to a  childhood biking accident ­ As part of his treatment, he had portions of his brain removed, including his  medial temporal lobe, involving substantial portions of his hippocampus and  amygdala ­ His surgery did help reduce his convulsions, but it had some negative effects ­ After his surgery he suffered from a particular form of amnesia, referred to as  anterograde amnesia ­ He had good memory for events that occurred in the years before the surgery, but  he could not form new long­term memories ­ He did, however, have a normal short­term memory ­ Short­term memory is a limited­capacity memory store that can maintain  unrehearsed information for about 20 seconds ­ Milner’s work with patients such as H.M. and her other research was pivotal in  establishing the role of the medial structures of the temporal lobes in memory and  the existence of multiple memory systems ­ From work with patients such as H.M., scientists were able to generate and  examine many ideas about the connection between brain structures such as the  hippocampus and memory and the existence of multiple memory stems ­ Doing research with patients who have suffered brain damage has its limitations ­ Subjects aren’t plentiful and neuroscientists can’t control the location or severity  of their subjects’ brain damage ­ Furthermore, variations in the participants’ histories create a host of extraneous  variables that make it difficult to isolate cause­and­effect relationships between  brain damage and behavior ­ The modern brain­imaging methods have improved neuroscientists’ ability to  pinpoint the location of subjects’ brain damage, but this approach remains an  inexact science ­ To study the relationship between brain and behavior more precisely, scientists  sometimes observe what happens when specific brain structures in animals are  purposely disabled ­ Lesioning – involves destroying a piece of the brain ­ It is typically done by inserting an electrode into a brain structure and passing a  high­frequency electric current through it to burn the tissue and disable the  structure ­ This requires researchers to get an electrode to a particular place buried deep  inside the brain ­ They do so with a stereotaxic instrument, a device used to implant electrodes at  precise locations in the brain ­ Of course, appropriate anesthetics are used to minimize pain and discomfort for  the animals ­ The Lesioning of the brain structures in animals has proven invaluable in  neuroscientists’ research on brain functioning ­ Electrical Stimulation of the Brain (ESB) – involves sending a weak electric  current into a brain structure to stimulate (activate) it ­ The current is delivered through an electrode, but the current is different from that  used in Lesioning ­ This sort of electrical stimulation does not exactly duplicate normal signals in the  brain ­ However, it is usually a close enough approximation to activate the brain  structures in which the electrodes are lodged ­ If areas deep within the brain are to be stimulated, the electrodes are implanted  with the same stereotaxic techniques used in Lesioning procedures ­ Most ESB research is conducted with animals ­ However, it is occasionally used on humans in the context of brain surgery  required for medical purposes ­ After a patient’s skull is opened, the surgeons may stimulate areas to map the  individual patient’s brain (to some extent, each of us is unique), so that they don’t  slice though critical areas ­ This research has led to advances in the understanding of many aspects of brain­ behavior relationships ­ Wilder Penfield was a gifted neurosurgeon and pioneer in neuroscience and the  mapping of the functions of the brain ­ One of his many accomplishments was the founding of the world­famous  Montreal Neurological Institute and Hospital ­ One of his specialties was the surgical treatment of epilepsy ­ During neurosurgery, the patient would remain conscious and alert ­ He was able to stimulate portions of the brain with a mild electrical probe ­ By carefully recording and categorizing his patients’ responses and making  reports of memories, sounds, and so on as a result of the stimulation, he was able  to systematically map out many of the functions of the brain ­ Transcranial Magnetic Stimulation – is a new technique that permits scientists to  temporarily enhance or depress activity in a specific area of the brain ­ In TMS, a magnetic coil mounted on a small paddle is held over a specific area of  a subject’s head ­ The coil creates a magnetic field that penetrates to a depth of 2 cm ­ By varying the timing and duration of the magnetic pulses, a researcher can either  increase or decrease the excitability of neurons in the local tissue ­ Thus far, researchers have primarily been interested in temporarily deactivating  discrete areas of the brain to learn more about their functions ­ In essence, this technology allows scientists to create “virtual lesions” in human  subjects for short periods of time, using a painless, noninvasive method ­ Moreover, this approach circumvents the host of uncontrolled variables that  plague the study of natural lesions in humans who have experienced brain damage ­ In using TMS to investigate brain function, researchers typically suppress activity  in a discrete area of the brain and then put subjects to work on a specific type of  perceptual or cognitive task to see if the virtual lesion interferes with performance  of the task ­ The chief limitation of TMS is that it cannot be used to study areas deep within  the brain ­ In recent decades, the invention of new brain­imaging devices has led to  spectacular advances in science’s ability to look into the brain ­ The CT (computerized tomography) scan is a computer­enhanced X­ray of brain  structure ­ Multiple X­rays are shot from many angles, and the computer combines the  readings to create a vivid image of a horizontal slice of the brain ­ The entire brain can be visualized by assembling a series of images representing  successive slices of the brain ­ Of the new brain­imaging techniques, the CT scan is the least expensive, and it  has been widely used in research ­ This research has uncovered an interesting association between schizophrenic  disturbance and enlargement of the brain’s ventricles ­ In research on how brain and behavior are related, PET (position emission  tomography) scanning is proving especially valuable ­ Whereas CT scans can portray only brain structure, PET scans can examine brain  function, mapping actual activity in the brain over time ­ In PET scans, radioactively tagged chemicals are introduced into the brain ­ They serve as markers of blood flow or metabolic activity in the brain, which can  be monitored with X­rays ­ Thus, a PET scan can provide a colour­coded map indicating which areas of the  brain become active when subjects clench a fist, sing or contemplate the mysteries  of the universe ­ In this way, neuroscientists are using PET scans to better pinpoint the brain areas  that handle various types of mental activities ­ Because these scans monitor chemical processes, they can also be used to study  the activity of specific neurotransmitters ­ It has helped researchers determine how cocaine affects activity in dopamine  circuits in the human brain ­ The MRI (magnetic resonance imaging) scan uses magnetic fields, radio waves  and computerized enhancement to map out brain structure ­ MRI scans provide much better images of brain structure than CT scans,  producing 3D pictures of the brain that have remarkably high resolution ­ MRI scans have provided useful insights about depressive disorders ­ They were critical in determining that depression is associated with shrinkage of  the hippocampus ­ Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) is a new variation of MRI  technology that monitors blood flow and oxygen consumption in the brain to  identify areas of high activity ­ This technology is exciting, because like PET scans, it can map actual activity in  the brain over time, but with vastly greater precision ­ Using this technology, researchers have identified patterns of brain activity  associated with cocaine craving in cocaine addicts, the contemplation of a loved  one, the visual recognition of shapes and textures, and the decision making  required by risky gambles ­ This research has given neuroscientists a new appreciation of the complexity and  interdependence of brain organization ­ Even simple, routine mental operations depend on coordination activation of  several or more areas of the brain ­ fMRI imaging is proving useful even in assessing the state of locked­in patients’  brains ­ Adrian Owen and his colleagues asked their “locked­in” patient to imagine doing  routine activities such as playing tennis or moving around her home ­ They were able to show that their patient’s brain was indistinguishable on these  tasks from those of healthy volunteers and concluded that they were able to  demonstrate conscious awareness in the patient ­ The brain can be divided into 3 major regions: the hindbrain, the midbrain, and  the forebrain ­ They can easily be found in relation to the brainstem ­ It looks like its name – it appears to be a stem from which the rest of the brain  “flowers”, like a head of a cauliflower ­ At its lower end, it is contiguous with the spinal cord ­ At its higher end, it lies deep within the brain ­ The Hindbrain – includes the cerebellum and two structures found in the lower  part of the brainstem: the medulla and the pons ­ The medulla, which attaches to the spinal cord, is in charge of largely unconscious  but vital functions, including circulating blood, breathing, maintaining muscle  tone and regulating reflexes such as sneezing, coughing, and salivating ­ The pons (literally “bridge”) includes a bridge of fibres that connects that  connects the brainstem with the cerebellum  ­ The pons also contains several clusters of cell bodies involved with sleep and  arousal ­ The cerebellum (literally “little brain”) is a relatively large and deeply folded  structure located adjacent to the back surface of the brainstem ­ The cerebellum is critical to the coordination of movement and to the sense of  equilibrium, or physical balance ­ Although the actual commands for muscular movements come from higher brain  centers, the cerebellum plays a key role in organizing the sensory information that  guides these movements ­ It is your cerebellum that allows you to hold your hand out to the side and then  smoothly bring your finger to a stop on your nose ­ This is a useful roadside test for drunken driving because the cerebellum is one of  the structures first depressed by alcohol ­ Damage to the cerebellum disrupts fine motor skills, such as those involved in  writing, typing or playing a musical instrument ­ Recent research has shown that the cerebellum contributes to the control of other  functions besides motor skills ­ Brain circuits running from the cerebellum to the prefrontal cortex appear to be  involved in surprisingly higher­order functions – including attention, planning,  and visual perception ­ The Midbrain – is the segment of the brainstem that lies between the hindbrain  and the forebrain ­ The midbrain contains an area that is concerned with integrating sensory  processes, such as vision and hearing ­ An important system of dopamine­releasing neurons that projects into various  higher brain centres originates in the midbrain ­ This dopamine system is involved in the performance of voluntary movements ­ The decline in dopamine synthesis that causes Parkinson’s disease is due to  degeneration of a structure located in the midbrain ­ Running through both the hindbrain and the midbrain is the reticular formation ­ It contributes to the modulation of muscle reflexes, breathing, and pain perception ­ It is best known, however, for its role in the regulation of sleep and arousal ­ Activity in the ascending fibres of the reticular formation contributes to arousal ­ The forebrain – is the largest and most complex region of the brain,  encompassing a variety of structures, including the thalamus, hypothalamus,  limbic system and cerebrum ­ The thalamus, hypothalamus, and limbic system form the core of the forebrain ­ All 3 structures are located near the top of the brainstem ­ Above them is the cerebrum – the seat of complex thought ­ The wrinkled surface of the cerebrum is the cerebral cortex – the outer layer of  the brain, which looks like a cauliflower ­ The thalamus – is a structure in the forebrain through which all sensory  information (except smell) must pass to get to the cerebral cortex ­ This way station is made up of clusters of cell bodies or somas ­ Each cluster is concerned with relaying sensory information to a particular part of  the cortex ­ It would be a mistake to characterize the thalamus as nothing more than a passive  relay station ­ The thalamus also appears to play an active role in integrating information from  various senses ­ The Hypothalamus – is a structure found near the base of the forebrain that is  involved in the regulation of basic biological needs ­ It lies beneath the thalamus (hypo means under, making the hypothalamus the  area under the thalamus) ­ Although no larger than a kidney bean, the hypothalamus contains various  clusters of cells that have many key functions ­ One such function is to control the autonomic nervous system ­ It also serves as a vital link between the brain and the endocrine system (a  network of hormone­producing glands) ­ It plays a major role in the regulation of basic biological drives related to survival,  including the so­called “four F’s”: fighting, fleeing, feeding and mating ­ Ex. When researchers lesion the lateral areas (the sides) of the hypothalamus,  animals lose interest in eating ­ In contrast, when ESB is used to activate the lateral hypothalamus, animals eat  constantly and gain weight rapidly ­ Although this is the case, the lateral hypothalamus is not necessarily the “hunger  centre” of the brain ­ Regulation of hunger is complex and multifaceted ­ Nonetheless, the hypothalamus clearly contributes to the control of hunger and  other basic biological processes, including thirst and temperature regulation ­ The Limbic System – is a loosely connected network of structures located roughly  along the border between the cerebral cortex and deeper subcortical areas (hence,  the term limbic, which means edge) ­ The limbic system is not a well­defined anatomical system with clear boundaries ­ Scientists disagree about which structures should be included in the limbic system ­ Broadly defined, it includes parts of the thalamus and hypothalamus, the  hippocampus, the amygdala and other structures ­ It is involved in the regulation of emotion, memory and motivation and recently it  has been linked to the tendency of some people to be optimistic in their approach  of life ­ The hippocampus and adjacent structures clearly play a role in memory processes ­ Some theories believe that the hippocampal region is responsible for the  consolidation of memories for factual information ­ Consolidation involves the conversion of information into a durable code ­ It has also been suggested that it plays a role in prediction and imagination ­ Results suggest that it is active when people imagine future events and that certain  types of hippocampal d
More Less

Related notes for PSYC 1010

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.