New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

PSYC 3510 Behavioral Neuroscience Exam 2 Materials

by: Erica Britton

PSYC 3510 Behavioral Neuroscience Exam 2 Materials PSYC 3510-001

Marketplace > Auburn University > Psychology (PSYC) > PSYC 3510-001 > PSYC 3510 Behavioral Neuroscience Exam 2 Materials
Erica Britton
GPA 3.5

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

Includes textbook notes and practice questions for exam 2
Behavior Neuroscience
Dr. Barker
75 ?




Popular in Behavior Neuroscience

Popular in Psychology (PSYC)

This 21 page Bundle was uploaded by Erica Britton on Thursday October 13, 2016. The Bundle belongs to PSYC 3510-001 at Auburn University taught by Dr. Barker in Fall 2015. Since its upload, it has received 4 views. For similar materials see Behavior Neuroscience in Psychology (PSYC) at Auburn University.


Reviews for PSYC 3510 Behavioral Neuroscience Exam 2 Materials


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 10/13/16
What are four similarities between human and vertebrate brains? Spinal cord, bi­lateral, front and back end, identifiable divisions How old is vertebrate brain? Human brain? 500 million years old / 200,000 years old  With what family was there an explosion in brain size? When? 2 million years ago in Hominids,  esp. homo erectus  What gene is the genetic determinant for brain size? When is it expressed? Human acceleration  region 1/1f/5. It’s expressed in the gestational period around 7­12 weeks.  Are bigger brains smarter? Not necessarily, the difference in brain size is insignificant without  taking in genetic and environmental factors.  What are some environmental factors that are related to brain size (3)? Poverty, parental  education, household income According to our wide pelvis, our birth canal and brain co­evolved. What makes us question the  future of our constraints? 1/3 births are C­sections Convolutions increase surface area without increasing size. 6 layers of neurons make up a 1/8  inch thick neocortex. What kind of problems are faced in disorders with no brain folds (gyri) or  grooves (sulci)? Lots!!!!  Our brain is bi­lateral and cephalo­caudal. What does the encephalon encompass? Everything  under the skull and the spinal cord Label the pictures with anatomical directions.  When you cut the brain horizontally, you cut it to where you can look down at the brain. When  you cut the brain from a frontal/coronal view, you can look at the brain from the front. When you cut the brain from a sagittal view, you can see left and right hemispheres.  Three­part division of the brain: forebrain, midbrain, hindbrain Five­part division of the brain: telencephalon, diencephalon, mesencephalon, metencephalon,  myelencephalon What, of the five­part division, make up the three­part division? Forebrain is tel and die,  midbrain is mes, and hindbrain is met and mye Talk about the two theories/ideas that support that vertebrates, mammals, and humans have the  same basic brain design.  1. Herricks Vertebrate Plan­ firs to show that both human and vertebrate brains have  similar design, used a tiger salamander  2. McLean’s Reptilian brain­ old reptilian brain evolved to be our brain stem, that brain  stem and the thalamus created the old mammalian brain, and the old mammalian  brain and the neocortex created our new mammalian brain.  What is corticalization? When does it occur in fetal development? Increase in growth of neurons; last period of fetal development What makes up the brain and is the smallest structural unit? neurons Neurons in cerebral hemisphere, cerebellum, and spinal cord? 12­15 billion, 70 billion, 1 billion How much of the body’s power does the brain use? 20% What is the process called that naturally makes us lose neurons? What is the only place in the  brain that can create new neurons, and what is the process called? Programmed cell death;  hippocampus What two nerve systems make up the autonomic system? Where are they located and what do  they do? Parasympthatic, top and bottom of spinal cord makes you have to move around.  Sympathetic, middle of spinal cord, relaxes What are meninges? What are three for the brain? Protective coverings of the brain. Dura mater,  subarachnoid cortex, and pia mater What makes up the subarachnoid space? CSF fluid and  What are central ventricles? Fluid filled cavities, four I the brain What produces CSF? Where is the excess fluid absorbed? Choroid plexus, subarachnoid space What does the telencephalon include? Lobes of cerebral cortex Diencephalon? Describe each part. Thalamus and hypothalamus. Thalamus involved in motor.  Hypothalamus is biological homeostasis with the pituitary gland Mesencephalon?  Tectum (inferior and superior colliculus) and tegmentum (substantia niagra,  red nucleus, and periquadectial grey) Metencephalon? Cerebellum (fine motor movement and timing) and pons Myelencephalon? Medulla, spinal cord (tracts to communication brain and body), reticular  formation (complex network of fibers) What are the general functions for each lobe of the brain? Frontal is voluntary motor movements, EF, speech production, theory of mind. Occipital is vision and visual consciousness. Temporal is  auditory. Parietal is integrative, sense of touch. What lobes are involved in paying attention? All but temportal Damage to the frontal lobe creates a loss of consciousness and predictability.  Dorsal lateral prefrontal cortex­ EF Ventromedial prefrontal cortex­ theory of mind Arculate fasciculus / when it’s developed­ good readers, K­3  grade Broca’s area­ speech production Pre­motor cortex? Motor homunculus? Central fissure? Pre is planning, motor is executing, and  central fissure separates motor and parietal lobe Difference in cats/rats and humans? Sensory and motor are different areas in humans What else is the motor cortex involved with that helps control muscle movement? Cerebellum,  basal ganglia, and thalamus Where in the body are fibers crossed? Uncrossed? Uncrossed from neck up, crossed from neck  down What area does the parietal lobe use for integration? Association cortex Where does the sense of touch derive from in the brain? How are the neurons numerically  represented? Somatosensory cortex in the parietal lobe, neurons are related to sensitivity or  amount of muscle control Upper parietal involved in? Right parietal? Lower portion? Spatial orientation,  awareness/sensory neglect, visual and auditory integration Posterior parietal lobe­  Damage to the parietal lobe can cause­ alexia, agraphia,  Artists have more grey matter in what three parts of the brain? Motor cortex, thalamus, What are the two main cortex in the temporal lobe? Primary auditory cortex and secondary  auditory cortex What is the secondary cortex referred to as? Damage to this area causes what? Wernicke’s area,  production of non­meaningful words, inability to read and understand language What is the hippocampus involved in? creating new neurons Three disruptions that stem from Kluver­Bucy syndrome? Socially innapropriate talk, hypo or  hyper sexuality, and dominance hierarchy changes Two cortex of the occipital lobe? Damage does what? Striate cortex is and extrastriate cortex The limbic system regulates the four F’s of motivation­ feeding, fighting, fleeing, fucking Limbic system is also called the emotional regulation cortex Cingulate cortex­ pain and visceral responses Cerebellum­ fine motor movement and timing Uniqueness of human consciousness results from neocortex and fibers interacting with thalamus. CHAPTER 3­ ANATOMY OF THE NERVOUS SYSTEM  3.1­ DIVISIONS OF THE NERVOUS SYSTEM The vertebrate nervous system is composed of two divisions: the CNS and the PNS 1. The central nervous system (CNS) is located within the skull and spine. It is composed  of two divisions: the brain and the spinal cord.  2. The peripheral nervous system (PNS) is the division located outside the skull and spine. It is composed of two divisions: the somatic and autonomic nervous system. a. The somatic nervous system (SNS) is the part that interacts with external  environment. It uses afferent nerves that carry sensory signal to the CNS and  efferent nerves that carry motor signals from the CNS to the muscles. b. The autonomic nervous system (ANS) is the part that regulates the body’s  internal environment. It uses afferent and efferent nerves in the same manner, but  with internal organs. The ANS has two types of efferent nerves:  i. Sympathetic nerves project from the CNS in the lumbar and thoracic  regions of the spinal cord. The sympathetic nerves are a two­stage neural  path, going only part of the way to the organ before synapsing on other  neurons at a far distance from the target organ. ii. Parasympathetic nerves project from the brain and sacral region of the  spinal cord. Parasympathetic nerves also use a two­stage neural path, but  they synapse much close to their target organ. **Appendix I Three important principles in the functions of sympathetic and parasympathetic systems. 1. Sympathetic nerves stimulate, organize, and mobilize energy in threatening situations.  Parasympathetic nerves conserve energy.  2. Each autonomic target receives opposing sympathetic and parasympathetic input and its  activity is controlled by the levels of each activity.  3. Sympathetic changes indicate psychological arousal and parasympathetic indicate  relaxation. ** Appendix II Most nerves of the peripheral system project from the spinal cord, but there are 12 exceptions.  These 12 pairs of cranial nerves project from the brain and include purely sensory nerves. The  functions are very specific so we can use them to locate tumors and other brain pathology.  **Appendix IV The brain and spinal cord are the most protected organs in the body. The are covered by three  protective members, or three meninges. The out meninx is the dura mater. Immediately inside  is the fine, arachnoid membrane. Beneath the arachnoid membrane is the subarachnoid space  which contains many large blood vessels and cerebrospinal fluid and then the delicate pia mater. The cerebrospinal fluid (CSF) fills the subarachnoid space. The central canal is a small central channel that runs the length of the spinal cord. The cerebral ventricles are the four large internal chambers of the brain. The sub. space, central canal, and ventricles are interconnected and form a single reservoir.  Cerebrospinal fluid cushions the brain. It is continuously produce by the choroid plexuses  (networks of capillaries) that protrude into the ventricles from the pia mater. Excess fluid is  absorbed from subarachnoid into dural sinuses then into large jugular veins in the neck. The blood­brain barrier impedes the passage of many toxic substances from the blood into the  brain. How? The cells of the blood vessel walls, unlike everywhere else in the body, cells are  tightly packed, forming a barrier.  3.2­ CELLS OF THE NERVOUS SYSTEM  There are two types of cells in the nervous system: neurons and glial cells. Neurons are cells  specialized for the reception, conduction, and transmission of electrochemical signals. They vary in shape and size. Pg. 55 / Figure 3.5­ know the anatomy of a neuron. The neuron cell membrane is composed of a lipid bilayer, or two layers of fat molecules.  Neurons are classified by the number of processes (projections) protruding from their cell bodies. Multipolar neurons have more than two, unipolar neurons have one, and bipolar neurons  have two. Neurons with short axons or none at all are called interneurons.  There are two kinds of gross neural structures in the nervous system­ those made up of cell  bodies and those made up of axons. In the CNS, a cluster of cell bodies are called nuclei; in the  peripheral nervous system they are called ganglia. In the CNS, bundles of axons are called  tracts; in the peripheral nervous system, they are called nerves.  There are also glial cells that make up the nervous system. Several types of glial cells are below: 1. Oligodendrocytes have extensions that wrap around the axons of some neurons in the  CNS. The extensions are rich in myelin, a fatting insulating substance, and the myelin  sheaths that they form increase the speed and efficacy of axonal conduction. 2. Schwann cells have a similar function in the PNS. Schwann cells only have one myelin  segment though, while oli. has several. Another difference is that Schwann cells can  guide axonal regeneration after damage, and oli. can’t.  3. Microglia are smaller than other glia and respond to injury/disease.  4. Astrocytes are the largest glial cells and they play a role in allowing the passage of some  chemicals from the blood into CNS neurons and in blocking others.  3.3­ NEUROANATOMICAL TECHNIQUES AND DIRECTIONS Neurons are tightly packed and intricately intertwined, making them hard to visualize. They key  to studying them is to prepare neural tissue in a variety of ways that permits a clear view of a  different aspect of neuronal structure.  Golgi stains made it possible to see individual neurons (shadows) and are used when the overall  shape of neurons is of interest. Nissl stains are used to estimate the number of cell bodies in an  area by using the dye cresyl violet.  Electron microscopy provides information about the details of neuronal structure. The nature of  light makes it impossible to reveal fine anatomic details of neurons, so to see greater detail we  obtain an electron micrograph. A scanning electron microscope shows electron micrographs in  three dimensions but doesn’t have a strong magnification.  There are two types of neuroanatomical tracing techniques: anterograde (forward) tracing  methods and retrograde (backward) tracing methods. Anterograde methods are used when we  want to trace the paths of axons projecting away from cells bodies. Retrograde methods are used  to trace the paths of axons projecting into an area.  Directions in the vertebrate nervous system are described in relation to the orientation of the  spinal cord. It has three axes: anterior­posterior, dorsal­ventral, and medial­lateral.   Anterior means toward the nose end / posterior means toward the tail end  Dorsal means toward the surface or the top of the head / ventral means toward the  surface of the chest or the bottom of the head   Medial means toward the midline of the body / lateral means away from the midline  towards the surface  Some more directional terms  Superior and inferior refer to the top and bottom of the primate head, respectively  Proximal means closer to the CNS and distal means farther from the CNS.  We can also slice the brain in three different planes: horizontal sections, frontal sections, and  sagittal sections. A section cut down the center of the brain, between two hemispheres, is called  a midsagittal section. A section cut at a right angle to any long, narrow structure like the spinal  cord or a nerve, is a cross section. 3.4­ SPINAL CORD  The spinal cord is comprised of two different areas: an inner H­shaped core of gray matter and a  surrounding area of white matter. Gray matter is composed of cell bodies and unmyelinated  interneurons, whereas white matter is composed largely of myelinated axons. The two dorsal  arms of the gray matter are called dorsal horns and the two ventral arms are called the ventral  horns. All dorsal root axons are sensory (afferent) unipolar neurons, grouping together cell bodies to  form the dorsal root ganglia. In contrast, the neurons of the ventral root are motor (efferent)  multipolar neurons with their cell bodies in the ventral horns.  3.5­ FIVE MAJOR DIVISIONS OF THE BRAIN In the vertebrate embryo, the tissue that develops into the CNS is recognizable as a fluid­filled  tube. The indications of a brain are three swellings at the end of this tube. The three swellings  develop into the forebrain, midbrain, and hindbrain. Before birth, these three become five.  The forebrain swelling grows into the telencephalon (cerebral hemispheres) and diencephalon.  The midbrain is referred to as the mesencephalon. The hindbrain swelling grows into the  metencephalon and the myelencephalon. Memorize the order by remembering that telencephalon is on the top and the other four are in alphabetical order. Figure 3.19 / Pg. 64  The telencephalon undergoes the greatest growth during development. The other four are  referred to collectively as the brain stem­ the stem on which the cerebral hemispheres sit. The  myelencephalon is called the medulla.  3.6­ MAJOR STRUCTURES OF THE BRAIN The myelencephalon/medulla is the most posterior division of the brain and is composed of  tracts carrying signals between the rest of the brain and the body. It has a reticular formation, a  complex network of nuclei. The metencephalon has many tracts and is a part of the reticular formation. The pons is on the  brain stem’s ventral surface; the other division of the metencephalon is the cerebellum, a large  convoluted structure of the brain stem’s dorsal surface. It is an important sensorimotor structure.  The mesencephalon has two divisions: the tectum and the tegmentum. In mammals, the tectum  is composed of two pairs of bumps called colliculi. The posterior pair, called the inferior  colliculi are auditory. The anterior paid called the superior colliculi are visual. The tegmentum  is ventral to the tectum. It is composed of the periaqueductal gray, the substantia nigra, and the  red nucleus. The periaqueductal gray is the gray matter around the cerebral aqueduct, which  connects the third and fourth ventricles. The substantia nigra (black substance) and the red  nucleus are important in the sensorimotor system. The diencephalon is composed of the thalamus and the hypothalamus. The thalamus is a large,  two­lobed structure that is the top of the brain stem. The lobes are joined by the massa  intermedia. The most well understood thalamic nuclei are the sensory relay nuclei that receive signals from  sensory receptors, process them, and then transmit them to sensory cortex areas. The  hypothalamus is located below the anterior thalamus. It is important in regulating motivated  behaviors like eating and sleeping by releasing hormones from the pituitary gland. The optic  chiasm and the mammillary bodies appear on the inferior surface of the thalamus as well. The  optic chiasm is where the optic nerves from each eye cross. The mammillary bodies are a pair  of spherical nuclei behind the pituitary gland. Figure 1­ thalamus, figure 2­ hypothalamus. The telencephalon is the largest division of the brain and mediates the most complex functions.  The cerebral hemispheres are covered by a layer of tissue called the cerebral cortex. The  convolutions in the cerebral cortex can increase the amount of matter without increasing the  overall volume of the brain. The large furrows in a convoluted cortex are fissures and the small ones are sulci. The ridges are called gyri. The hemispheres are completed by the largest of fissures: the longitudinal fissure.  The hemispheres are connected by a few tracts (cerebral commissures) spanning the longitudinal  fissure, these hemisphere­connecting tracts are called cerebral commissures. The largest  cerebral commissure is the corpus callosum.  Two important landmarks on the lateral surface of the brain are the central fissure and the  lateral fissure. These fissures divide each hemisphere into four lobes: the frontal, parietal,  temporal, and occipital lobe.  Occipital lobe­ visual input Parietal lobe­ sensations from the body / perceiving the location of both objects and our own  bodies and in direction our attention  Temporal lobe­ hearing and language / complex visual patterns / certain kinds of memory Frontal lobe­ motor functions / complex cognitive functions About 90% of human cerebral cortex is neocortex, a six­layered cortex of recent evolution.  There are three important characteristics of neocortical anatomy: 1. Cortical neurons are either pyramidal cells (large multipolar neurons with pyramid­ shaped cell bodies, large dendrites, and long axon) or stellate cells (small star­shaped  interneurons with a short or no axon).  2. The six layers differ from one another in terms of size and density of cell bodies and  proportion of pyramidal to stellate cell bodies they have.  3. Long axons move vertically, creating a columnar organization, neurons in a vertical  column that often form a mini­circuit that performs a single function.  The hippocampus is an important area that isn’t part of the neocortex. It looks like a sea horse,  hence the name hippocampus. It is involved in memory, particularly memory for spatial location. Aside from the neurons in the telencephalon that are projecting to and from the neocortex, there  are large groups of neurons considered to be a part of either the limbic system or the basal  ganglia system.  1. The limbic system is a circuit of midline structures that circle the thalamus. It is involved in the regulation of motivated behaviors (the four F’s)­ fleeting, feeding, fighting, and  sexual behavior. a. Major structures­ mammillary bodies, hippocampus, amygdala (involved with  emotion, esp. fear), the fornix, the cingulate cortex, and the septum. 2. The basal ganglia play a role in the performance of voluntary motor responses.  Parkinson’s disease deals with this group of structures a. Major structures­ amygdala, caudate, putamen, striatum, globus pallidus CHAPTER 4 – NEURAL CONDUCTION AND SYNAPTIC TRANSMISSION  4.1­  RESTING MEMBRANE POTENTIAL The membrane potential is the difference in electrical charge between the inside and the outside of a cell. To record the membrane potential, you position the tip of an electrode inside the neuron and the tip of another outside the neuron in the extracellular fluid. The very thin intracellular  electrodes are called microelectrodes. When both electrodes are outside the cell, the membrane potential is 0. The steady membrane  potential of about ­70mV is called the resting potential. In it’s resting state, the neuron is said to be polarized.  Why are resting neurons polarized? The salts in the neural tissue separate into positively and  negatively charged particles called ions. The resting potential results from the uneven ratio of  negative to positive charges between the inside and outside of the neuron. The unequal  distribution of charges can be explained by four interactions (two homogenizing factors and two  features that counteract these effects):  Random motion­ ions are in constant random motion and tend to become evenly  distributed because they move down concentration gradients (going from high areas of  concentration to low)  Electrostatic pressure­ an accumulation of charges in one area tends to be dispersed by  the repulsion among like charges and the attraction of opposite charges concentrated  elsewhere   Differential permeability (passive)­ K+ and CL­ ions pass readily through the membrane,  NA+ ions have difficulty, and negatively charged proteins do not pass at all.  o Ions pass through the neural membrane at specialized pores called ion channels.  Active mechanisms­ K+ ions are always being driven out and Na+ are being driven in.  The active mechanisms in the cell membrane counteract the influx of Na+ ions by  pumping them out and they counteract the efflux of K+ ions by pumping K+ in as rapidly as they pass out.  o Sodium­potassium pumps exchange three Na+ ions inside the neuron for two  K+ ions outside. Other transporters (mechanisms in the membrane that actively  transport ions across the membrane) also occur.  4.2­ GENERATION AND CONDUCTION OF POSTSYNAPTIC POTENTIALS  When neurotransmitter molecules bind to postsynaptic receptors, they typically have one of two  effects. Both are graded responses, meaning the amplitudes of them are proportional to the  intensity of the signal that elicits them (weak signals elicit small potentials and strong signals  elicit large ones).  Excitatory postsynaptic potentials (EPSPs) will depolarize the receptive membrane,  decreasing the resting potential and increase the likelihood that the neuron will fire.   Inhibitory postsynaptic potentials (IPSPs) will hyperpolarize the membrane,  increasing the membrane potential and decreasing the likelihood that the neuron will fire. EPSPs and IPSPs have two characteristics. First, they are rapid (almost instantaneous). Second,  they are decremental, meaning they decrease in amplitude as they travel through the neuron, like  a sound wave grows fainter, thus they never travel far along the axon.  4.3­ INTEGRATION OF POSTSYNAPTIC POTENTIALS AND GENERATION OF  ACTION POTENTIALS  If the sum of the depolarizations and hyperpolarizations adjacent to the axon hillock (structure at the junction between the cell body and the axon) is sufficient to depolarize the membrane  referred to as it threshold of excitation, an action potential is generated near the axon hillock.  The action potential (AP) is the reversal of the membrane potential from about ­70 to +50mV.  Unlike graded responses, their magnitude is not related to the intensity. Instead, they are all­or­ none responses; meaning they either occur to their full extent or not at all.  Multipolar neurons add together all graded (excitatory and inhibitory) potentials and decides to  fire or not on the basis of their sum. Adding a number of individual signs into one overall sign is  called integration, and neurons integrate signals in two ways (over space and over time).  Space/spatial summation­ Spatial summation occurs when local EPSPs/IPSPs are  summed to form greater EPSPs/IPSPs, or when local EPSPs and IPSPs are combined to  cancel each other out.   Time/temporal summation­ when postsynaptic potentials produced in rapid succession at  the same synapse are added together to form a great signal, that is temporal summation. 4.4­ CONDUCTION OF ACTION POTENTIALS  Ionic basis of action potentials Action potentials are produced and conducted along the axon through the action of voltage­ activated ion channels, ion channels that open or close in response to changes in the level of  membrane potential. Things suddenly change when the membrane potential of the axon is  reduced to the threshold of excitation. 1. The voltage­activated sodium channels open and Na+ ions rush in.  2. The change in potential is associated with the influx of Na+ ions and then triggers the  opening of voltage­activated potassium channels.  3. K+ ions are driven out of the cell through these channels, and then the sodium channels  close. 4. This marks the end of the rising phase and begins the repolarization by the continued  efflux of K+ ions.  5. Once repolarization is achieved the potassium channels gradually close. Because they  close gradually, too many K+ ions leave and it is left hyperpolarized for a brief period of  time.  Refractory periods There is a brief 1­2 milliseconds after initiation of an action potential during which it is  impossible to elicit a second one. This period is called the absolute refractory period. It is  followed by the relative refractory period, during which it is possible to fire the neuron again  but with higher­than­normal levels of stimulation. The end of the relative period is when the  amount of stimulation necessary to fire a neuron returns to its baseline.  The refractory period is responsible for two important characteristics of neural activity.   The fact that action potentials travel along axons in only one direction. An action  potential cannot reverse direction.   The fact that the rate of neural firing is related to the intensity of the stimulation.  Axonal conduction of action potentials  Action potentials differ from the conduction of EPSPs and IPSPs in two ways.   Action potentials are nondecremental (they don’t grow weaker as they travel along the  axonal membrane)  They are conducted more slowly than postsynaptic potentials.  The reason for these differences is that unlike EPSPs and IPSPs, the conduction is largely active.  Once an action potential is generated, it travels along the membrane and opens the voltage­ activated sodium channels, allowing another action potential to be generated. This is repeated  until a full­blown action potential is triggered in all the terminal buttons. (Remember the mouse  trap set up example, pg. 83) An action potential can travel in both directions. Either from the terminal end to the axon  (antidromic conduction), or in the natural direction from cell body to terminal buttons  (orthodromic conduction).   Conduction in myelinated axons Ions can pass through the axonal membrane only at the nodes of Ranvier, the gaps between  adjacent myelin segments. When an action potential is generated in a myelinated axon, the signal is conducted passively (instantly and decrementally). The signal diminishes when it reaches the  node, but it is strong enough to open the V­A sodium channels to generate another action  potential. This is repeated. Myelination increases the speed of axonal conduction. Because the conduction is passive, it  occurs instantly and the signal thus “jumps” along the axon from node to node. This transmission of action potentials in myelinated axons is called saltatory conduction (saltare means to skip or  jump).  The velocity of axonal conduction The speed of action potentials depends on two properties of an axon:   Conduction is faster in large­diameter axons  It is faster in axons that are myelinated.  Mammalian motor neurons are large and myelinated and conduct at speeds of 100 meters per  second.  Conduction in neurons without axons  Action potentials are the means by which axons conduct all or none signals nondecrementally  over long distances. Many neurons in mammalian brains, however, do not have axons are have  very short ones, and many of these neurons do not display action potentials. These interneurons  are typically passive and decremental.  The Hodgkin­Huxley model in perspective  The Hodgkin­Huxley model is presented as a factual account of neural conduction and its  mechanisms, rather than as a theory. It provides a simple introduction to the general ways in  which neurons conduct signals. The problem is that it does not represent the variety, complexity,  and plasticity of the neurons in the mammalian brain.  The model was based on the study of squid motor neurons, making it difficult to apply the model directly to the mammalian brain, especially cerebral neurons. Here are some properties of  cerebral neurons that are not shared by motor neurons:  Cerebral neurons fire continually even when they receive no input  Axons can actively conduct graded signals and action potentials   Action potentials of all motor neurons are the same, but they differ for cerebral neurons  Cerebral neurons have no axons and do not display action potentials   The dendrites of some cerebral neurons can actively conduct action potentials 4.5­ SYNAPTIC TRANSMISSION: CHEMICAL TRANSMISSION OF SIGNALS AMONG NEURONS Now we will look at how action potentials arriving at terminal buttons trigger the release of  neurotransmitters into synapses and how neurotransmitters carry signals to other cells.  Structure of synapses There are many types of synapses, like axodendritic synapses (synapses of axon terminal buttons on dendrites), or axosomatic synapses (synapses of axon terminal buttons on somas). These  synapses terminate on dendritic spines (nodules of various shapes that are located on the  surfaces of many dendrites).  Synapses can either be directed or non­directed.   Directed synapses are synapses at which the site of neurotransmitter release and the site  of neurotransmitter reception are in close proximity.   Non­directed synapses have distance between the release and reception.  Synthesis, packaging, and transport of neurotransmitter molecules  There are two basic categories of neurotransmitter molecules: small and large.    There are several types of small neurotransmitters. Small neurotransmitters are typically  synthesized in the cytoplasm of the terminal button and packaged in synaptic vesicles by  the golgi complex. Once filled with neurotransmitter, the vesicles are stored in clusters  next to the presynaptic membrane.  All large neurotransmitters are neuropeptides, short proteins. Large neurotransmitters,  neuropeptides, are assembled in the cytoplasm of the cell body on ribosomes, then  packaged in vesicles by the cell body’s golgi complex and transported by microtubules to the terminal buttons. The vesicles that hold neuropeptides are usually larger and more  distributed from the presynaptic membrane than small­molecule neurotransmitters. Many neurons contain two neurotransmitters (coexistence); most cases of coexistence involve  one small­molecule neurotransmitter and one neuropeptide. Release of neurotransmitter molecules  Exocytosis is the process of neurotransmitter release. Vesicles that contain small­molecule  neurotransmitters tend to congregate around the presynaptic membrane, areas particularly rich in  voltage­activated calcium channels. When stimulated by action potentials, the channels open and Ca2+ ions enter the button, causing the vesicles to fuse with the presynaptic membrane and  empty their contents into the synaptic cleft.   In most cases, one action potential causes the release from one vesicle.   Small neurotransmitters are released in a pulse each time an action potential triggers a  momentary influx of Ca2+ ions, but neuropeptides are released gradually in response to  general increases in the level of intracellular Ca2+ ions.  Activation of receptors by neurotransmitter molecules  Once released, neurotransmitter molecules produce signals in postsynaptic neurons by binding to receptors in the postsynaptic membrane. Each receptor is a protein that contains binding sites  for only particular neurotransmitters. Any molecule that binds to another is referred to as its  ligand, thus a neurotransmitter is said to be a ligand of its receptor.  Most neurotransmitters bind to several different types of receptors. These different types are  called receptor subtypes for that neurotransmitter. One advantage of these subtypes is that it  allows a neurotransmitter to transmit different kinds of messages to different parts of the brain.   The binding of a neurotransmitter to one of its receptor subtypes can influence a postsynaptic  neuron in two ways, depending on whether the receptor is ionotropic or metabotropic.   Ionotropic receptors are associated with ligand­activated ion channels. When  neurotransmitter molecules bind to an ionotropic receptor, the associated ion channels  opens or closes immediately, inducing an immediate postsynaptic potential.  Metabotropic receptors are associated with signal proteins and G proteins (guanosine­ triphosphate­sensitive proteins). These are more prevalent and their effects are slower to  develop, longer­lasting, more diffuse, and more varied. There are many kinds but each is  attached to a serpentine signal protein that winds back and forth through the cell. The  receptor is attached to a portion of the signal protein outside the neuron; the G protein is  attached to a portion of the signal protein inside the neuron.  o When a neurotransmitter binds to a metabotropic receptor, a subunit of the  associated G protein breaks away. Then, one of two things can happen.   The subunit may move along the inside surface of the membrane and bind  to a nearby ion channel, inducing an EPSP or IPSP  It may trigger the synthesis of a chemical called a second messenger  (neurotransmitters are considered to be the first). Once created, it will  diffuse through the cytoplasm and may influence the activities of a neuron  in a variety of ways.  o One type of metabotropic receptors warrants special mention­ autoreceptors.  They have two unconventional characteristics: they bind to their neuron’s own  neurotransmitter molecules and they are located on the presynaptic, rather than  postsynaptic, membrane. Their usual function is to monitor the number of  neurotransmitter molecules in the synapse and either reducing or increase the  releases depending on their levels.  Differences between small and large (neuropeptide) neurotransmitters suggest they serve  different functions.   Small­molecule transmitters tend to be released into directed synapses and active  ionotropic/metabotropic receptors that act directly on channels. Their function seems to  be the transmission of rapid, brief excitatory/inhibitory signals to adjacent cells.   Neuropeptides, or large­molecule transmitters, virtually all bind to metabotropic  receptors that act through second messengers. Their function seems to be the  transmission of slow, diffuse, long­lasting signals.  Reuptake, enzymatic degradation, and recycling  To keep a neurotransmitter molecular from remaining active in the synapse/clogging the channel  of communication, two mechanisms exist to terminate synaptic messages.   Reuptake involves the neurotransmitters almost immediately being drawn back into the  presynaptic buttons. This is the more common of the two.   Enzymatic degradation involves breaking apart the neurotransmitters in the synapse by  the use of enzymes (proteins that stimulate/inhibit biochemical reactions without being  affected by them).  Terminal buttons are very efficient. When neurotransmitter molecules or their breakdown  products are released, they are drawn back into the button and recycled. Even the vesicles are  drawn back into the neuron and are used to create new vesicles.  Glial function and synaptic transmission Gap junctions are narrow spaces between adjacent neurons that are bridged by fine tubular  channels, called connexins, that contain cytoplasm. The cytoplasm is continuous, allowing  electrical signals and small molecules to pass from one neuron to the next. Although they are less selective than synapses, gap junctions have to advantages.   Communication is very fast because it doesn’t involve active mechanisms.   They permit communication in either direction. 4.6­ NEUROTRANSMITTERS There are three classes of conventional small­molecule neurotransmitters: amino acids,  monoamines, and acetylcholine. The fourth group of various transmitters is referred to as  unconventional neurotransmitters for their unusual mechanisms of actions. In contrast, there is  only one class of large­molecule transmitters: the neuropeptides. Neurotransmitters produce  either excitation or inhabitation, but not both. The neurotransmitters in the majority of fast­acting, directed synapses in the CNS are amino  acid neurotransmitters­ building blocks of proteins. The four most widely studied are  glutamate (most prevalent excitatory neurotransmitter), aspartate, glycine, and gamma­ aminobutyric acid (GABA). The first three are common in proteins we consume, but GABA is  synthesized by a simple modification of the structure of glutamate. GABA is the most prevalent  inhibitory neurotransmitter.  Monoamines are synthesized from a single amino acid, hence the name monoamine.  Monoamine neurotransmitters are slightly larger than amino acid neurotransmitters, and their  effects tend to be more diffuse. They are released into the extracellular fluid. There are four  monoamine neurotransmitters: dopamine, epinephrine, norepinephrine, and serotonin.  Dopamine, norepinephrine, and epinephrine are catecholamines are are synthesized from the amino acid tyrosine.   Serotonin is synthesized from the amino acid tryptophan and is classified as an  indolamine.   Neurons that release norepinephrine are called noradrenergic and those that release  epinephrine are called adrenergic.  Acetylcholine is created by adding an acetyl group to a choline molecule. It is the  neurotransmitter at neuromuscular junctions, at many synapses in the ANS, and at synapses in  several parts of the CNS. Acetylcholine is broken down in the synapse by the enzyme  acetylcholinesterase. Neurons that release acetylcholine are called cholinergic.  Unconventional neurotransmitters act in ways that are different from others. One class is the  soluble­gas neurotransmitters, which includes nitric oxide and carbon monoxide. They are  produced in the neural cytoplasm and immediately diffused through the cell membrane. Soluble­ gas neurotransmitters have been shown to be involved in retrograde transmission, which seems  to regulate the activity of presynaptic neurons by transmitting signals from the postsynaptic  neuron back to the presynaptic neuron. Another class are the endocannabinoids,  neurotransmitters that are similar to the main psychoactive constituent of marijuana. The most  widely studied of the two endocannabinoids is anandamide (translates to eternal bliss). Like the  soluble­gas neurotransmitters they are produced immediately before released.  Neuropeptide transmitters and their actions depend on its amino acid sequence. It is usual to  loosely group neuropeptide transmitters into five categories:  The pituitary peptides contain neuropeptides that were identified as hormones released  by the pituitary gland   The hypothalamic peptides contain neuropeptides that were identified as hormones  released by the hypothalamus   Brain­gut peptides contain neuropeptides that were discovered in the gut.   The opioid peptides contain neuropeptides similar in structure to the active ingredients in opium.   Miscellaneous peptides is the catch­all category that contains all neuropeptide  transmitters that don’t fit into one of the other four categories.  Drugs can either facilitate synaptic transmission/neurotransmitters (agonists) or inhibit the  effects of neurotransmitters (antagonists).


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

75 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Allison Fischer University of Alabama

"I signed up to be an Elite Notetaker with 2 of my sorority sisters this semester. We just posted our notes weekly and were each making over $600 per month. I LOVE StudySoup!"

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.