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

Exam 2 outline

by: Paige Notetaker

Exam 2 outline BISC276010

Paige Notetaker

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

Chapters: 9 - The Central Nervous System 10 - Sensory Physiology 7 - Introduction to the Endocrine System
Human Physiology
Victor Fomin
Study Guide
50 ?




Popular in Human Physiology

Popular in Biosystem Engineering

This 16 page Study Guide was uploaded by Paige Notetaker on Tuesday January 26, 2016. The Study Guide belongs to BISC276010 at University of Delaware taught by Victor Fomin in Winter 2016. Since its upload, it has received 30 views. For similar materials see Human Physiology in Biosystem Engineering at University of Delaware.

Similar to BISC276010 at UD

Popular in Biosystem Engineering


Reviews for Exam 2 outline


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: 01/26/16
Chapter 9 Combinations of neurons linked together into chains or networks collectively possess emergent properties not found in any single neuron Artificial intelligence – computer programs written that attempt to mimic the thought processes of  humans Computers lack plasticity – the ability to change circuit connections and function in response to sensory  input and past experience Affective behaviors – related to feeling and emotion Cognitive behaviors – related to thinking All animals have the ability to sense and respond to changes in their environment  Basic life tasks – finding food, avoiding becoming food, finding a mate  Unicellular organisms have no brain or integrating center; they use resting membrane potential  that exists in living cells and many of the same ion channels as more complex animals to  coordinate their daily activities  Jellyfish and sea anemones – first multicellular animals to develop neurons; nerve net composed  of sensory neurons, connective interneurons, and motor neurons that innervate muscles and  glands o Electrical signals in the form of action potentials, and chemical signals passing across  synapses, are the same in all animals  Only number and organization of neurons that species differ  Flatworm – beginnings of nervous system; distinction between PNS and CNS is not clear; have  rudimentary brain consisting of a cluster of nerve cell bodies concentrated in cephalic region o Nerve cords – 2 large nerves come off brain and lead to nerve network that innervates  distal regions of the body  Segmented worm (annelids/earthworm) – more advanced CNS; clusters of cell bodies also occur  in fused pairs called ganglia along a nerve cord o Simple reflexes can be integrated within a segment without input from the  brain/integration; called spinal reflexes in humans and vertebrates  Advantage to cephalic brains – the head is the part of the body that first contacts the environment  as the animal moves  Most dramatic change in brain evolution is seen in forebrain region; includes cerebrum  Fish – forebrain is a small bulge to process olfactory information about odors in the environment  Cerebrum – region of forebrain; largest and most distinctive part of the brain; deep grooves and  folds; allows reasoning and cognition  Cerebellum – region of hindbrain; coordinating movement and balance; grooves and folds Anatomy of CNS  Neural plate – flattened region of cells that will become the nervous system  Day 20 – neural plate cells along the edge migrate toward midline; neural crest cells migrate with  neural plate cells  Day 23 – neural plate cells have fused with each other, creating a neural tube; neural crest cells  from lateral edges of neural plate now lie dorsal to neural tube; lumen of neural tube will remain  hollow and become central cavity of CNS o Neural crest becomes PNS o Cells lining neural tube – epithelial or remain undifferentiated neural stem cells o Outer cell layers of neural tube – neurons and glia of CNS  Week 4 – anterior portion of neural tube begins to specialize into regions of the brain; forebrain,  midbrain, hindbrain; tube posterior to hindbrain becomes spinal cord; cerebrum is not much  larger than other regions  Week 6 – cerebrum begins to outspace other regions o CNS formed 7 major divisions present at birth: cerebrum, diencephalon, midbrain,  cerebellum, pons, medulla oblongata, spinal cord o Forebrain – cerebrum and diencephalon o Hindbrain – cerebellum, pons, medulla oblongata o Central cavity (lumen) of neural tube has begun to enlarge into hollow ventricles of the  brain  2 lateral ventricles (1  and 2 ) and 2 descending ventricles (3  and 4 ) th  4  ventricle runs through interior of brain stem and connects to the  central canal of spinal cord o Central cavity of neural tube becomes central canal of spinal cord  Week 11 – cerebrum is noticeably enlarged o Fully developed cerebrum surrounds diencephalon, midbrain, and pons, leaving  cerebellum and medulla oblongata visible below it  Interneurons – neurons completely contained within CNS  Sensory (afferent) and efferent neurons – link interneurons to peripheral receptors and effectors  Tissues of CNS – gray and white matter  Gray matter – unmyelinated nerve cell bodies, dendrites, and axon terminals o Consists of sensory and motor nuclei  Nuclei – clusters of cell bodies in brain and spinal cord  White matter – mostly myelinated axons; very few cell bodies o Pale color comes from myelin sheaths that surround axons o In spinal cord, consists of tracts of axons carrying information to and from the brain  Ascending tracts – carry sensory information to the brain; dorsal and external  lateral portions of spinal cord  Descending tracts – carry efferent (motor) signals from brain to the cord; ventral  and interior portions of white matter  Propriospinal tracts – remain within the cord  Tracts – bundles of axons that connect different regions of CNS o Equivalent to nerves in PNS  Consistency – soft and jellylike  Neural tissue – minimal extracellular matrix; must rely of external support for protection from  trauma o Support comes from bone, 3 layers of connective tissue membrane, and fluid between the membranes  CNS bone and connective tissue support o Brain is encased in bony skull (cranium) o Spinal cord runs through canal in vertebral column o Vertebrae – stacked on top of one another and separated by disks of connective tissue  Nerves of PNS enter and leave spinal cord by passing through notches between  the stacks o Meninges – 3 layers of membrane lie between the bones and tissues of CNS; help  stabilize neural tissue and protect from bruising against the bones of the skeleton; starting from bones and moving toward neural tissue:  Dura mater – thickest; veins that drain blood from the brain through vessels or  cavities called sinuses  Arachnoid membrane – loosely tied to the inner membrane; subarachnoid space  between the two layers  Pia mater – inner membrane; thin that adheres to surface of brain and spinal cord; arteries that supply blood to the brain o Extracellular fluid – helps cushion delicate neural tissue; blood (100­150mL) and  cerebrospinal fluid and interstitial fluid (250­300mL)  Cerebrospinal and interstitial fluid form extracellular environment for neurons  Interstitial fluid – lie inside pia matter  Cerebrospinal fluid (CSF) – found in ventricles and in space between pia  mater and arachnoid membrane  Communicate with each other across the leaky junctions of the pial membrane  and ependymal cell layer lining the ventricles  CSF – salty solution continuously secreted by choroid plexus (a specialized region on walls of  ventricles o Choroid plexus – similar to kidney tissue and consists of capillaries and transporting  epithelium derived from ependyma; selectively pump Na and other solutes from plasma  into the ventricles, creating osmotic gradient that draws water along with the solutes o From the ventricles – CSF flows into subarachnoid space between pia mater and  arachnoid membrane; surrounds entire brain and spinal cord o CSF flows around neural tissue and is reabsorbed into the blood at fingerlike projections  of arachnoid membrane called villi o 2 purposes – physical and chemical protection; buoyancy of CSF reduces weight of brain  which translates into less pressure on blood vessels and nerves attached to CNS; CSF  must be compressed before brain can hit the inside of the cranium  Water helps CSF cushion the brain  CSF creates a closely regulated extracellular environment for the neurons;  choroid plexus is selective about which substances it transports into the  ventricles; as a result, composition of CSF is different from plasma; K ion  concentration is lower in CSF, H ion concentration is higher than in plasma, Na  ion concentration is similar to in blood o Contains little protein and no blood cells o Exchanges solutes with interstitial fluid of CNS and provides a route by which wastes can be removed o A sample is an indicator of chemical environment in brain – spinal tap – protein or blood  cells indicates an infection  Blood­brain barrier – protection for the brain; necessary to isolate main control center from  blood­borne pathogens such as bacteria o In most capillaries, leaky cell­cell junctions and pores allow free exchange of solutes  between the plasma and interstitial fluid; brain capillaries, endothelial cells form tight  junctions  Tight junction formation – induced by paracrine signals from adjacent astrocytes  whose foot processes surround the capillary  The brain tissue itself creates the barrier  Parkinson’s disease  CNS – specialized metabolism  Neurons require constant supply of oxygen and glucose to make ATP for active transport of ions  and neurotransmitters  Oxygen passes freely across blood­brain barrier; brain receives 15% of blood pumped by heart  Membrane transporters move glucose from plasma to brain’s interstitial fluid; only energy source  for neurons; brain consumes 50% glucose o Hypoglycemia – leads to confusion, unconsciousness, and eventually death Spinal Cord  4 regions – cervical, thoracic, lumbar, sacral o Subdivided into segments o Each segment gives rise to bilateral pair of spinal nerves o Just before a spinal nerve joins the spinal cord, it divides into 2 branches called roots o Dorsal root of each spinal nerve is specialized to carry incoming sensory information  Dorsal root ganglia – swelling found on the dorsal roots just before they enter the cord; contain cell bodies of sensory neurons  Ventral root – carries information from CNS to muscles and glands  Sensory fibers from the dorsal roots synapse with interneurons in the dorsal horns of gray matter  Dorsal horn cell bodies are organized into 2 distinct nuclei, one for  somatic information and one for visceral information  Ventral horns of gray matter – contain cell bodies of motor neurons that carry  efferent signals to muscles and glands; organized into somatic motor and  autonomic nuclei  Efferent fibers leave spinal cord via ventral root  White and gray matter  Spinal cord can function as a self­contained integrating center for simple spinal reflexes, with  signals passing from a sensory neuron through gray matter to an efferent neuron o Spinal reflex – sensory information entering spinal cord is acted on without input from  the brain; sensory information about the stimulus may be sent to the brain Brain  Brain function may be the ultimate emergent property  Of the 6 major divisions of the brain present at birth, only the medulla, cerebellum, and cerebrum  are visible; diencephalon, midbrain, and pons are covered by the cerebrum  Brain stem – oldest part of the brain; can be divided into white and gray matter o Pairs of peripheral nerves branch off the brain stem, similar to spinal nerves along spinal  cord o 11 of the 12 cranial nerves originate along the brain stem  1  cranial nerve – olfactory nerve; enters the forebrain  Cranial nerves include sensory fibers, efferent fibers, or both (mixed nerves)  Vagus nerve is a mixed nerve that carries both sensory and motor fibers  for many internal organs o Contains numerous discrete groups of nerve cell bodies (nuclei); many nuclei are  associated with reticular formation  Reticular formation – a diffuse collection of neurons that extends throughout  brain stem o Nuclei in brain stem are involved in many basic processes – sleep, arousal, muscle tone,  stretch reflexes, coordination of breathing, blood pressure regulation, and modulation of  pain  Brain stem consists of medulla oblongata, pons, and midbrain o Medulla – transition from spinal cord into brain proper; its white matter includes  ascending somatosensory tracts (bring information to brain) and descending corticospinal tracts (convey information from cerebrum to spinal cord)  Pyramids – region of medulla where corticospinal tracts cross the midline to the  opposite side of the body  Each side of the brain controls the opposite side of the body  Gray matter includes nuclei that control involuntary functions o Pons – bulbous protrusion on ventral side of the brain stem above medulla and below  midbrain; function is to act as a relay station for information transfer between cerebellum  and cerebrum; often grouped with cerebellum; coordinates control of breathing o Midbrain – mesencephalon; lies between lower brain stem and diencephalon; control eye  movement, relays signals for auditory and visual reflexes  Cerebellum – 2  largest; inside the base of the skull; “little brain”; most nerve cells in brain are  found here; process sensory information, coordinate movement; sensory input comes from  somatic receptors in periphery of the body and from receptors for equilibrium and balance located in inner ear; receives motor input from neurons in cerebrum  Diencephalon – “between­brain”; between brain stem and cerebrum; thalamus and hypothalamus, 2 endocrine structures, pituitary and pineal glands o Thalamus – receives sensory fibers from optic tract, ears, and spinal cord; receives motor  information from cerebellum  Projects fibers to cerebrum  Relay station/integrating center (can modify) o Hypothalamus – beneath thalamus; less than 1% total brain volume; center for  homeostasis; contains centers for behavioral drives (thirst and hunger)  Output influences functions of autonomic division of nervous system and  endocrine functions  Output first goes to thalamus  Activates sympathetic nervous system, maintains body temperature, controls  body osmolarity, controls reproductive functions, controls food intake, interacts  with limbic system to influence behavior and emotions, influences cardiovascular control center in medulla, secretes trophic hormones that control release of  hormones from anterior pituitary gland  Pituitary gland – posterior pituitary: down­growth of hypothalamus, secretes  neurohormones that are synthesized in hypothalamic nuclei; anterior pituitary:  true endocrine gland, hormones regulated by hypothalamic neurohormones  secreted into the hypothalamic­hypophyseal portal system  Pineal gland – secretes melatonin  Corpus callosum – distinct structure formed by axons passing from one side of the brain;  connection ensures communication and cooperation  Each hemisphere is divided into 4 lobes – frontal, parietal, temporal, occipital  Sulci – grooves  Gyri – convolutions  Degree of folding is directly related to level of processing of which the brain is capable  Cerebral gray matter – 3 regions o Cerebral cortex – outer layer of cerebrum; neurons are arranged in anatomically distinct  vertical columns and horizontal layers  Higher brain functions arise within these layers o Basal ganglia – are involved in the control of movement o Limbic system – surrounds brain stem; acts as a link between higher cognitive functions  (reasoning) and primitive emotional responses (fear)  Amygdala and cingulate gyrus – linked to emotion and memory  Hippocampus – associated with learning and memory  White matter in cerebrum is found mostly in the interior o Bundles of fibers allow different regions of cortex to communicate with one another and  transfer information from one hemisphere to the other through corpus callosum Brain Function  3 systems that influence output by the motor systems of the body 1. Sensory system – monitors internal and external environments and initiates reflex responses 2. Cognitive system – resides in cerebral cortex and is able to initiate voluntary responses 3. Behavioral state system – resides in brain and governs sleep­wake cycles and other intrinsic  behaviors  Cerebral cortex – serves as integrating center for sensory information and a decision­making  region for many types of motor output 1. Sensory areas – receive sensory input and translate it into perception (awareness) 2. Motor areas – direct skeletal muscle movement 3. Association areas – integrate information from sensory and motor areas and can direct  voluntary behaviors o Information passing along a pathway is usually processed in more than one of these areas o Functional areas of cerebral cortex do not necessarily correspond to anatomical lobes of  the brain  Cerebral lateralization – left brain­right brain dominance  Left side – language and verbal skills; dominant hemisphere for right­ handed people  Right side – spatial skills; dominant hemisphere for left­handed people  Simplest reflexes – can be integrated in spinal cord, without input from higher brain centers  Primary somatic sensory cortex – in parietal lobe; termination point of pathways from the skin,  musculoskeletal system, and viscera o Somatosensory pathways – touch, temperature, pain, itch, body position o Damage to this part of the brain leads to reduced sensitivity of the skin on opposite side  of the body because sensory fibers cross to the opposite side of the midline as the ascend  through the spine or medulla  Visual cortex – receives information from the eyes  Auditory cortex – receives information from the ears  Olfactory cortex – receives input from chemoreceptors in the nose  Gustatory cortex – receives information from taste buds  Neural pathways extend from sensory areas to appropriate association areas, which integrate  somatic, visual, auditory, and other stimuli into perception  Motor output o Skeletal muscle movement – somatic motor division o Neuroendocrine signals – hypothalamus and adrenal medulla o Visceral responses – autonomic division of nervous system  Voluntary movements – initiated by cognitive system; originate in primary motor cortex and  motor association area o These regions receive input from sensory areas as well as from the cerebellum and basal  ganglia o Long output neurons called pyramidal cells project axons from motor areas through brain stem to spinal cord  Behavioral state – modulator of sensory and cognitive processing o Neurons in behavioral state system are found in regions of the brain outside the cerebral  cortex, including parts of the reticular formation in the brain stem, hypothalamus, and  limbic system o Diffuse modulatory systems – neurons that originate in the reticular formation in the  brain stem and project their axons to large areas of the brain o 4 modulatory systems 1. Noradrenergic – secretes norepinephrine; attention, arousal, sleep­wake cycles,  learning, memory, anxiety, pain, mood 2. Serotonergic – secretes serotonin; pain, locomotion, sleep­wake cycle, mood and  emotional behaviors 3. Dopaminergic – secretes dopamine; motor control, “reward” centers linked to  addictive behaviors 4. Cholinergic – secretes acetylcholine; sleep­wake cycles, arousal, learning,  memory, sensory information passing through thalamus o Function of behavioral state system – control levels of consciousness and sleep­wake  cycles o Reticular activating system – controls consciousness  Electroencephalogram (EEG) – measures brain activity  Deep sleep – high amplitude, low frequency  Sleep – easily reversible state of inactivity characterized by lack of interaction with the external  environment o Slow­wave sleep – delta waves, high amplitude, low frequency of long duration; adjust  body position without conscious commands from the brain o REM sleep – low amplitude, high frequency; brain activity inhibits motor neurons to  skeletal muscles, paralyzing them; dreaming takes place  Circadian rhythms – cued by internal clock which resides in networks of neurons located in  suprachiasmatic nucleus of hypothalamus  Amygdala of limbic system is the center of emotion  Motivation – internal signals that shape voluntary behaviors o Linked to survival o Linked to emotions o Some motivational states are drives – create an increased state of CNS arousal or  alertness, create goal­oriented behavior, and are capable of coordinating disparate  behaviors to achieve that goal o Work with autonomic and endocrine responses o Motivated behaviors stop when a person reaches a level of satiety  Moods – similar to emotions but longer­lasting o Mood disorders  4  leading cause of illness worldwide today  Depression – sleep and appetite disturbances, alterations of mood and libido, may affect function at school or work or in personal relationships, antidepressant  drugs alter synaptic transmission  Learning and memory o Associative learning o Nonassociative learning – habituation and sensitization o Memory has several types  Short­term and long­term – working memory and consolidation  Reflexive and declarative – implicit (recall is automatic) and explicit (recall  requires conscious attention)  Stored in memory traces  Anterograde amnesia – inability to remember new information  Language – integration of spoken language involves 2 regions o Damage to Wernicke’s area causes receptive aphasia o Damage to Broca’s area causes expressive aphasia  Personality – combination of experience and inheritance o Schizophrenia – both genetic and environmental basis Chapter 10 Special senses – vision, hearing, taste, smell, equilibrium Somatic senses – touch, temperature, pain, itch, proprioception (awareness of body movement and  position in space, mediated by proprioceptors and may be unconscious or conscious) General properties of sensory systems  Stimulus – physical energy that acts on a sensory receptor  Receptor – transducer; converts stimulus into an intracellular signal, usually a change in  membrane potential o Simple receptors – neuron with naked nerve ending (axon may or may not be myelinated) o Complex receptors – nerve ending are encased in connective tissue capsules (axon may  or may not be myelinated) o Special senses receptors – non­neural (except for the nose); cells that release a  neurotransmitter onto sensory neurons, initiating action potential  Accessory structures enhance the information­gathering capability of sensory  system  If a stimulus is above threshold, action potentials pass along a sensory neuron to CNS where  incoming signals are integrated  Integration – cerebral cortex (conscious perception) or subconsciously  Chemoreceptors – respond to chemical ligands (taste and smell)  Mechanoreceptors – respond to mechanical energy; pressure, vibration, gravity, acceleration, and  sound  Thermoreceptors – respond to temperature  Photoreceptors – respond to light  Each sensory receptor has an adequate stimulus – a particular form of energy to which it is most  responsive  Threshold – minimum depolarization required to trigger an action potential  The stimulus opens or closes ion channels in receptor membrane, directly or indirectly (through  2  messenger) o Channel opening results in net influx of Na ions, depolarizing the membrane; in few  cases, K ions leave cell, hyperpolarization  Receptor potential – change in sensory receptor membrane potential is a graded potential  Sensory neurons may exhibit convergence – multiple presynaptic neurons provide input to a  smaller number of post­synaptic neurons; allows multiple simultaneous subthreshold stimuli to  sum at the postsynaptic (secondary) neuron o When multiple primary sensory neurons converge on a single secondary sensory neuron,  their individual receptive fields merge into a single, large secondary receptive field  Size of this field determines how sensitive a given area is to a stimulus  Two­point discrimination test  Sensory information enters spinal cord and travels through ascending pathways to the brain  Visceral reflexes – integrated in brain stem or spinal cord; usually does not reach conscious  perception o Control of blood pressure  Midbrain – receives visual information  Medulla – receives input for sound and taste  Cerebellum – information about balance and equilibrium o These pathways carry somatosensory information and project to the thalamus, which acts  as a relay and processing station before passing the information on to the cerebrum  Odor information travels through the first cranial nerve and olfactory bulb to the olfactory cortex  in cerebrum  Perceptual threshold – the level of stimulus intensity necessary for you to be aware of a particular sensation o Zone out during a lecture – noise is adequate to stimulate sensory neurons in the ear, but  neurons higher in the pathway dampen the perceived signal so that it does not reach the  conscious brain  Decreased perception of a stimulus – habituation; accomplished by inhibitory modulation which  diminishes a suprathreshold stimulus until it is below the perceptual threshold  CNS must distinguish 4 properties of stimulus: nature/modality, location, intensity, and duration  Modality – indicated by which sensory neurons are activated and by where the pathways of  activated neurons terminate in the brain o Each receptor type is most sensitive to a particular modality of stimulus o Labeled line coding – 1:1 association of a receptor with a sensation  Location – also coded according to which receptive fields are activated o Auditory information is an exception to localization rule  Neurons in ears are sensitive to different frequencies of sound, but they have no  receptive fields  Activation provides no information about the location of the sound  The brain uses the timing of receptor activation to compute location o Lateral inhibition – increases the contrast between activated receptive fields and their  inactive neighbors; a way of isolating the location of a stimulus o Population coding – the way multiple receptors function together to send the CNS more  information than would be possible from a single receptor  Intensity and duration – intensity is coded by the number of receptors activated and the frequency of action potentials coming from those receptors called frequency coding o As a stimulus increases intensity, additional receptors are activated; CNS translates the  number of active receptors into a measure of stimulus intensity o Duration is coded by the duration of action potentials in the sensory neuron; longer  stimulus generates a longer series of action potentials in primary sensory neuron o Some receptors adapt if a stimulus persists o Tonic receptors – slowly adapting receptors that fire rapidly when first activated, then  slow and maintain their firing as long as the stimulus is present; these stimuli are  parameters that must be monitored continuously by the body o Phasic receptors – rapidly adapting receptors that fire when they first receive a stimulus  but cease firing if the strength of the stimulus remains constant; attuned specifically to  changes in a parameter  Once a stimulus reaches a steady intensity, they adapt to the new steady state and turn off  Sense of smell Somatic senses 4 somatosensory modalities: touch, proprioception, temperature, and nociception (pain and itch)  Receptors are found in the skin and in the viscera  Secondary neurons for nociception, temperature, and coarse touch cross the midline in the spinal  cord, then ascend to the brain  Fine touch, vibration, and proprioceptive neurons cross the midline in the medulla  In thalamus – all secondary sensory neurons synapse onto tertiary sensory neurons, which project  to the somatosensory region of cerebral cortex  Somatosensory cortex – part of the brain that recognizes where ascending sensory tracts originate  Free nerve endings – respond to temperature, noxious stimuli, hair movement o Temperature – terminate in subcutaneous layers; cold receptors activated when lower  than body temperature; warm receptors activate when above body temperature; pain  receptors activated above 45 degrees C o Nociceptors – respond to strong noxious stimuli (chemical, mechanical, or thermal) that  cause tissue damage; activation initiates protective responses (reflexive withdrawal); pain and itch sensations  Nociceptive pain  Substance P – secreted by primary sensory neurons; mediate inflammatory  response; increased sensitivity to pain at sites of tissue damage is called  inflammatory pain o Nociceptor pathways  Reflexive protective responses that are integrated at the level of the spinal cord;  withdrawal reflex  Ascending pathways to the cerebral cortex that become conscious sensation (pain or itch)  Meissner’s corpuscles – respond to flutter, stroking  Pacinian corpuscles – respond to vibration; some of the largest receptors in the body  Ruffini corpuscles – respond to stretch of skin  Merkel receptors – respond to steady pressure, texture  2 types of primary sensory fibers (nociceptors): A­delta and C fibers o Mostly carries pain o Histamine activates C fibers – itch; comes from nociceptors in the skin; rashes o Pain – subjective; fast pain is sharp and localized, rapidly transmitted to CNS by  myelinated A­delta fibers; slow pain is duller and more diffuse, carried by unmyelinated  C fibers o Pain can be suppressed in emergencies – descending pathways that travel through  thalamus inhibit nociceptor neurons in the spinal cord o Can also be suppressed – in dorsal horn of spinal cord, before stimuli are sent to  ascending spinal tracts; normally, tonicallly active inhibitory interneurons in spinal cord  inhibit ascending pathways for pain; C fibers synapse on inhibitory interneurons; C fibers excite ascending path and block tonic inhibition; allows pain signal to travel unimpeded  to the brain o Gate control theory – A­beta fibers help block pain transmission o Ischemia – lack of adequate blood flow that reduces oxygen supply o Referred pain – occurs because multiple primary sensory neurons converge on a single  ascending tract; brain is unable to distinguish visceral signals from the more common  signals arising from somatic receptors o Pathological pain – chronic pain; neuropathic pain o Analgesic drugs – aspirin to potent opioids like morphine o Aspirin – inhibits prostaglandins, decreases inflammation, and slows transmission of pain signals from the site of injury o Opioid drugs – blocks pain perception by decreasing neurotransmitter release from  primary sensory neurons and by postsynaptic inhibition of secondary sensory neurons  Endorphins  Enkephalins – secreted by neurons associated with pain pathways  Dynorphins – secreted by neurons associated with pain pathways Chemoreception: smell and taste Olfaction Olfactory bulb – extension of the forebrain that receives input from primary olfactory neurons Olfactory sensory neurons – primary sensory neurons in olfactory system; axons form olfactory nerve  which synapses with secondary sensory neurons in bulb which processes incoming information; olfactory  epithelium in nasal cavity; have very short lives Secondary sensory neurons – project from bulb through olfactory tract (which bypasses thalamus) to  olfactory cortex Link between smell, memory, and emotion  Processing through limbic system  Vomeronasal organ (VNO) – involved in behavioral responses to sex pheromones  Odorant receptors – G protein­linked membrane receptors; odorant molecules bind Gustation – linked to olfaction; sense of taste  Five sensations – sweet, sour, salty, bitter, and umami  Receptors are located on taste buds; one taste bud is made of 50­150 taste cells  Taste cell – non­neural polarized epithelial cell  For substance to be tasted – dissolve in saliva and mucus of mouth, dissolved taste ligands  interact with apical membrane protein (receptor or channel) on a taste cell  Taste buds – type I, II (receptor cells), III (presynaptic cells), and basal cells o Type III – release neurotransmitter serotonin; respond to sour tastes o Type II – respond to sweet, bitter, and umami sensations; release ATP through gap  junction­like channels  Gustducin – special G protein; taste transduction  Specific hunger – lacking particular nutrient, develop a craving for that substance; salt appetite The ear: hearing Hearing and equilibrium  External ear – consists of outer ear (pinna) and ear canal o Ear canal is sealed at its internal end by a thin membranous sheet of tissue: tympanic  membrane (eardrum) o Tympanic membrane separates external ear from middle ear  Middle ear – air­filled cavity that connects with pharynx through Eustachian tube o Eustachian tube – normally collapsed, sealing off middle ear; opens transiently to allow  middle ear pressure to equilibrate with atmospheric pressure during chewing, swallowing, yawning o Malleus, incus, stapes – 3 bones of middle ear that conduct sound from external  environment to inner ear  Inner ear – cochlea contains sensory receptors for hearing o Cochlea – membranous coiled tube o Oval window (attached to stapes) and round window separate liquid­filled cochlea from  air­filled middle ear  Hearing – perception of energy carried by sound waves o Sound waves – pressure waves with alternating peaks of compressed air and valleys in  which the air molecules are farther apart  Sound – brain’s interpretation of frequency, amplitude, and duration of sound waves o Frequency – pitch; measured in Hz o Loudness – sound intensity; sensitivity of an individual’s ear; intensity is a function of  amplitude measured in dB Sound transduction: 1. Energy from sound waves becomes mechanical vibration (when they hit tympanic membrane)  then fluid waves in cochlea 2. Fluid waves open ion channels in hair cells (sensory receptors for hearing) 3. Ion flow creates electrical signals that release neurotransmitter with triggers action potentials in  primary auditory neurons  The cochlea – composed of vestibular duct, cochlear duct, and tympanic duct o Vestibular and tympanic ducts are continuous with each other and connect at helicotrema; fluid in these ducts is called perilymph (similar to plasma) o Cochlear duct – filled with endolymph secreted by epithelial cells in the duct; more like  ICF than ECF; high concentration of K ions; contains organ of Corti composed of hair  cell receptors  Organ of Corti – sits on basilar membrane and is partially covered by tectorial  membrane (bends stereocilia on non­neural hair cell), both flexible tissues that  move in response to fluid waves  Initial processing for pitch and loudness takes place in cochlea  Basilar membrane – stiff and narrow near its attachment between round and oval windows but  widens and becomes more flexible near its distal end  Cochlea transforms sound waves into electrical signals  Primary auditory neurons project from the cochlea to cochlear nuclei in medulla  Secondary sensory neurons project to nuclei o Synapse in nuclei in midbrain and thalamus before projecting to auditory cortex  Hearing loss o Conductive hearing loss – sound cannot be transmitted through either the external ear or  middle ear o Central hearing loss – results from damage to neural pathways between the ear and  cerebral cortex or from damage to the cortex itself o Sensorineural hearing loss – results from damage to the structures of the inner ear,  including death of hair cells as a result of loud noises; loss of hair cells is irreversible in  mammals  Equilibrium in the ear  Vestibular apparatus – series of interconnected fluid­filled chambers; filled with high K ions, low  Na ions o Consists of 2 saclike otolith organs (saccule and utricle) with 3 semicircular canals that  connect to the utricle at their bases  Otolith – tells us linear acceleration and head position  3 semicircular canals – sense rotational acceleration in various directions; filled  with endolymph; at one end is the ampulla which contains sensory structure  called crista  Crista – consists of hair cells and gelatinous mass, the cupula, that  stretches from floor to ceiling of ampulla, closing it off  In the ampullae, drag of endolymph bends the capula and its hair cells in  the direction opposite to the direction in which the head it turning  (paintbrush) o Otolith organs – sensory structures (maculae) consist of hair cells, a gelatinous mass  know as otolith membrane, and calcium carbonate and protein particles called otoliths;  crystals that move in response to gravitational forces The eye and vision Vision – process through which light reflected from objects in our environment is translated into a mental  image 1. Light enters the eye; lens focuses the light on the retina 2. Photoreceptors of retina transduce light energy into an electrical signal 3. Neural pathways from retina to brain process electrical signals into visual images  Eyes are protected by bony cavity – orbit  Six extrinsic eye muscles – control eye movements  Lacrimal gland – secretes tears  Nasolacrimal duct – drains tears into nasal cavity  Pupil – opening through which light can pass into the interior of the eye; pupillary muscle  Iris – colored ring of pigment around pupil  Lens – suspended by ligaments called zonules; transparent disk that focuses light o Anterior chamber – filled with aqueous humor, secreted by ciliary epithelium supporting  the lens o Behind the lens – much larger chamber; vitreous chamber filled with vitreous body; helps maintain shape  Sclera – outer wall of eyeball; composed of connective tissue  Light enters through cornea – transparent disk of tissue, continuation of sclera o After passing through pupil, light strikes the lens which has 2 convex surfaces o Cornea and lens bend light rays so that they focus on retina (contains photoreceptors) o The retina is crisscrossed with small arteries and veins that radiate out from optic disk  (the location where neurons of visual pathway from optic nerve and exit the eye)  Pupil – light enters; size of pupil modulates light that reaches photoreceptors; light is focused by  changes in shape of lens o Pupillary reflex – standard part of neurological examination; consensual reflex, mediated  by parasympathetic fibers o Pupils create depth of field  Lens – optics describes behavior and properties of light o Light entering eye bends/refracts twice: cornea and lens o Angle of refraction is influenced by difference in density and the angle at which light  rays meet the surface of the medium into which it is passing o Parallel rays striking concave lens – refracted into wider beam o Parallel rays striking convex lens – converge light waves; single point where rays  converge is focal point; distance from center of lens to focal point is focal length o Parallel rays strike flat lens – focal point is on retina o When an object is closer than 20 ft to the lens – light rays are not parallel and strike the  lens at an oblique angle that changes distance from lens to object’s image; focal point is  behind the retina  Accommodation – process by which the eye adjusts the shape of the lens to keep object in focus o Near point of accommodation – closest distance at which it can focus an object o Presbyopia – loss of accommodation; wear reading glasses o Myopia – near­sightedness; focal point falls in front of retina o Hyperopia – far­sightedness; focal point falls behind retina  These vision problems are caused by abnormally curved or flattened corneas or  by eyeballs that are too long or too short o Astigmatism – caused by a cornea that is not a perfectly shaped dome, resulting in  distorted images  Phototransduction – process by which animals convert light energy into electrical signals; takes  place when light hits retina o 5 types of neurons in retinal layers – photoreceptors, bipolar cells, ganglion cells,  amacrine cells, and horizontal cells o Photoreceptors – neurons that convert light energy into electrical signals; rods and cones;  bottom layer  Rods – function well in low light, used in night vision  Cones – high­acuity vision and color vision during the daytime; fovea has high  density of cones; color­blindness  Rods and cones have outer, inner, and basal segments  Fovea – area of free neurons and blood vessels that would block light reception,  so photoreceptors receive light directly  Fovea and macula are the areas of most acute vision; form the center of the visual field  Visual pigment – bound to the disk membranes in outer segments of  photoreceptors; convert light energy into a change in membrane potential; rods  have rhodopsin; cones have 3 different pigments o Axons of ganglion cells form optic nerve which leaves the eye at the optic disk o Optic disk has no photoreceptors – images projected onto this region cannot be seen –  blind spot  Phototransduction for rods – when activated by light, rhodopsin separates into opsin and retinal;  activated retinal released from pigment in process known as bleaching  Signal processing in retina – convergence; multiple neurons synapse onto a single postsynaptic  cell o Multiple bipolar neurons converge onto one ganglion cell  Most ganglion cells are M cells and P cells o Horizontal cells synapse with photoreceptors and bipolar cells o Amacrine cells – modulate information flowing between bipolar cells and ganglion cells  Binocular zone (3D) and monocular zone (2D) Chapter 7 Hormones act on their target by: controlling rates of enzymatic reactions, controlling transport of ions or  molecules across cell membranes, or controlling gene expression and synthesis of proteins  Once a gland was suspected of secreting hormones, the steps for identifying an endocrine gland  became: remove suspected gland, replace hormone, create a state of hormone excess  Hormone – chemical secreted by a cell or group of cells into the blood for transport to a distant  target, where it exerts its effect at very low concentrations; cell­to­cell communication molecules  Ectohormone – signal molecules secreted into the external environment o Pheromones – act on other organisms of the same species to elicit a physiological or  behavioral response  All hormones bind to target cell receptors and initiate biochemical responses which are the  cellular mechanism of action of the hormone  The rate of hormone breakdown is indicated by a hormone’s half­life in the circulation – the  amount of time required to reduce the concentration of hormone by one­half  Hormones are classified into: peptide/protein hormones, steroid hormones, and amino acid­ derived (amine) hormones  Peptides or proteins – if a hormone is not a steroid hormone and not an amino­acid derivative,  then it must be a peptide or protein o Preprohormones – large, inactive precursor o Prohormone – smaller, inactive; packaged into secretory vesicles along with proteolytic  enzymes that chop the prohormone into active hormone and other fragments – post­ translational modification  Steroid  o Cholesterol­derived – lipophilic and easily cross membranes o Bind carrier proteins in blood – longer half life o Cytoplasmic or nuclear receptors – genomic effect to activate or repress genes for protein synthesis; slower acting o Cell membrane receptors – nongenomic responses  Amine – derived from one of two amino acids: tryptophan and tyrosine o Ring structure o Melatonin o Catecholamines – epinephrine, norepinephrine, dopamine o Thyroid hormones  Endocrine reflex pathways o Stimulus, sensor, input signal, integration, output (efferent signal (hormone in blood),  targets, response physiological action, negative feedback  Neurohormones – chemical signals released into the blood by a neuron; 3 major groups:  catecholamines made by modified neurons in adrenal medulla, hypothalamic neurohormones  secreted from posterior pituitary (neural tissue), and hypothalamic neurohormones that control  hormone release from the anterior pituitary (endocrine tissue)  Posterior pituitary – extension of the brain; the storage and release site for 2 neurohormones:  oxytocin and vasopressin (ADH), both made in hypothalamus  Anterior pituitary – true endocrine gland; secretes 6 hormones: prolactin, growth hormone,  follicle­stimulating hormone, luteinizing hormone, thyroid­stimulating hormone, and  adrenocorticotrophic hormone  Trophic hormone – controls the secretion of another hormone  Hypothalamic releasing hormones and inhibiting hormones control the secretion of anterior  pituitary hormones  The hypothalamic trophic hormones reach the pituitary through the hypothalamic­hypophyseal  portal system o 3 integrating centers:  Hypothalamic stimulation – from CNS  Anterior pituitary stimulation – from hypothalamic trophic hormones  Endocrine gland stimulation – from anterior pituitary trophic hormones (except  prolactin)  In complex endocrine reflexes, hormones of the pathway act as negative feedback signals  Synergism – if the combination of 2 or more hormones yields a result that is greater than additive  If one hormone cannot exert its effect fully unless a second hormone is present, the second  hormone is permissive to the first  If one hormone opposes the action of another, the 2 are antagonistic to each other o Competitive inhibitors vs functional antagonism o Glucagons oppose insulin  Diseases of hormone excess are due to hypersecretion – caused by tumors or exogenous  iatrogenic treatment; negative feedback  Hyposecretion – deficient hormone; caused by decreased synthesis materials or atrophy; absence  of negative feedback o Abnormal tissue responsiveness – may result from problems with hormone receptors or  signal transduction pathways  Down­regulation – decreased number of receptors; hyperinsulinemia  Receptor and signal transduction abnormalities – testicular feminization syndrome;  pseudohypothyroidism  Hormone evolution – proteomics: calcitonin gene­related peptide; vestigial: melanocyte­ stimulating hormone; comparative endocrinology: pineal gland and melatonin


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

50 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

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"

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!"

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

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.