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 1 studyguide

by: Paul Wang

Exam 1 studyguide BIOL2299

Paul Wang
Northeastern University

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

These notes include the studyquestions answered, many with attached pictures.
Inquiries in Cell and Molecular Biology
Dagmar Sternad
Study Guide
neuroscience, Biology, Behavioral
50 ?




Popular in Inquiries in Cell and Molecular Biology

Popular in Biology

This 32 page Study Guide was uploaded by Paul Wang on Wednesday February 17, 2016. The Study Guide belongs to BIOL2299 at Northeastern University taught by Dagmar Sternad in Winter 2016. Since its upload, it has received 34 views. For similar materials see Inquiries in Cell and Molecular Biology in Biology at Northeastern University.

Similar to BIOL2299 at Northeastern University


Reviews for Exam 1 studyguide


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: 02/17/16
Class 1: Study Questions 1. Describe the cause and disruption in the brain when a person experiences a stroke. The two most common causes of a stroke are: blocked arteries and burst blood vessels.   Respectively, each of these is medically referred to as an ischemic stroke and a hemorrhagic  stroke.  Approximately 85% of all strokes are identified as ischemic strokes wherein there is a  blockage of an artery, leading to severely reduced blood flow.  Within ischemic strokes, there  exist two primary subcategories including thrombotic strokes, or clotting in an artery supplying  blood to the brain, and embolic strokes, when clotting occurs away from your brain.  In contrast,  the two types of hemorrhagic strokes include intracerebral and subarachnoid hemorrhages.   Intracerebral hemorrhages are within the brain while subarachnoid hemorrhages leak into the  space between the skull and the brain itself. Source: Mayo Clinic 2. What are brain regions that play an important role in motor control of movements? As its name suggest, the primary motor cortex (M1) plays a principle role in motor function.  It is found along a bump called the precentral gyrus within the frontal lobe.  When represented  visually, the resulting image is known as the homunculus and represents the tongue, hands, and  face as being disproportionately large.  Other secondary motor cortices which are involved in  movement included the supplementary motor area (SMA), the premotor cortex and the posterior  parietal cortex.  Together, the M1, SMA, and premotor cortex lead to the formation of the  corticospinal tract which is the only direct pathway found between the cortex and the spine.  The  cerebellum is also critical for fine motor movement. Source: 3. What are the different nuclei of the basal ganglia? There are four nuclei found within nuclei of the BG of rodents and higher vertebrates.  These  include the: striatum, the globus pallidus, the subthalamic nucleus (STN), and the substantia  nigra (SN). Within higher vertebrate the striatum is made up of two distinct parts, the caudate  nucleus and the putamen which are divided by a region known as the internal capsule.   Additionally, the globus pallidus consists of external (GPe) and internal (GPi) segments.  Dopaminergic neurons are found predominately in the SNc (pars compacta) and innervate the  striatum. Source:; 4. What are the cardinal symptoms of Parkinson Disease? Four symptoms within PD are considered cardinal, or symptoms by which diagnosis is made:  bradykinesia, tremor, rigidity, and postural instability.  Parkinson patients most commonly  exhibit a tremor within their behavior set.  While about thirty percent of PD patients do not show signs of a tremor at first onset, the major will develop one along disease progression.  Most  commonly the PD tremor will be defined as one with a frequency of 4­6 cycles per second.    Many times, this motion is described as ‘pill­rolling’.  Researchers describe rigidity as  unnecessary contraction of the muscle, leading to stiffness and resistance to movement in joints.  Bradykinesia is the slowness of movement, while akinesia is the absence of it.  This disabling  symptom leads to severe problems, especially within fine motor movement, notably in writing or dressing oneself.  Interestingly, this symptom varies greatly depending on emotional state or  activity, as visualized by the PD patient riding a bicycle without assistance of L­DOPA.  Lastly,  postural instability can lead to damaging falls which exacerbate the disease. 5. At which vertebrae do nerves exit into upper and lower extremities? The four regions of the spinal cord are as follows: cervical (C), thoracic (T), lumbar (L), and  sacral (S).  The thoracic spine supplies nerves to the arms, hands, heart and more while the  cervical spine sections assist the head, neck, etc to receive electrical impulses.  Towards the  nether regions, the lumbar spine L1­L5 provide input to the large intestines, the feet, lower  back, and reproductive organs.  The sacrum and coccyx provide input to the hip bones,  buttocks, and more.  Source: 6. Where do sensory and motor nerves separate? The separation of the sensory and motor nerves occurs in the vertebrate bone.  Here, the motor  neurons run predominantly downward the spine from the brain to help with motor movement and the sensory neurons run up the spinal column to provide sensory input in assistance with the  brain. Source:­the­sensory­neuron­network­ and­the­motor­neuron­network­be­considered­separa 7. What are the three planes to depict the brain or also the body? The three planes of the brain are sagittal, frontal, and transverse. By utilizing these three  depiction techniques, one can completely image the brain of the patient in question. Other  important ways of viewing the subject include terminology like dorsal and ventral (back and  front).  Additionally, distal means far from a given point while proximal means near a certain  point (e.g.­ top of head v. neck.) 8. What is the difference between MRI and fMRI? Functional MRI or fMRI looks at different parts of the brain as the brain responds to external  stimuli or passive activity than when seen in a resting state. Then, some methods associated with  statistics create a 3D model as a parametric. Basic MRIs use NMR (nuclear magnetic resonance  to allow the creation of an image utilizing the hydrogen nuclei.  A simple fMRI experiment  includes subjects alternating between a particular activity and rest every thirty seconds.  By  doing this, the researcher can better understand which parts of the brain are associated with  different movements and activities.  Source: 9. What sensors and recording systems did we demonstrate in the Action Lab? In the Action Lab, there were a variety of sensors and recording systems that made the research  possible.  First, we were introduced to a tripod and ball that allowed participants to play a game  testing their hand­eye coordination and ability to repeat the same movement.  The ball and its  target, as well as sensors along the participants arm were tracked by 12 advanced cameras which  allow for the mapping and data collection.  Additionally, a motor and resistance tracker allowed  for participants to play a similar game but with only one joint.  This was facilitated by the  implementation of a backlit projector screen which led to no shadows for the participants.   10. Why can humans not repeat the same movement reliably? It is difficult for humans to repeat the same motion over and over again because there is  constantly noise which are changed variables and thoughts which lead to changes with each  difference.  For example, while I was attempting to hit the ball on the spring, I may have been  under pressure because I was surrounded by a classroom of my peers.  This stress may have been a positive or negative stressor, affecting the way my brain signaled to my arm to move.   According to Faisal, et al., noise permeates each level of the nervous system and can make it  difficult to receive and process information. Source: Class 2: Study Questions 1. Describe the functional topology of the motor cortex – what is the “homunculus”? Topology is defined as the way that things are spatially interconnected.  Therefore, when  defining the functional topology of the motor cortex, one is examining the parts of the brain and  how they make certain parts of the body move (or how they feel sensation, etc.). The homunculus is a visual representation how sensation is produced on the somatosensory cortex.  Because of  this, the hands, lips, face, genitals, and feet have disproportionally large representations in the  homunculus because of the high concentrations of nerve endings in these regions.  In the figure  below, one can see the areas of the motor cortex and their respective places on the body in its  entirety. 2. What are “mirror neurons”? In 2012, an article in the Journal of Natural Science, Biology and Medicine asserted that in the  previous decade of neuroscience, the discovery of mirror neurons proves to be one of the most  important.  Mirror neurons are separated from other neurons as they belong to a distinct  classification of neurons that fire when the individual performs a specific motor action or while  the individual observes another performing the same or similar act.  The areas thought to  contain the mirror neurons are also important for the somatic­sensory system and the motor­ neuron zones, hence their importance in this course.  Mirror neurons were first discovered  within the cortex of monkeys, but further examination with EEG, MEG, and TMS as well as  imaging like fMRIs showed significant evidence that these specific neurons were also found  within humans.  These neurons are clearly fundamental as defects or deficiencies have been  linked to disorders such as autism. Source: 3. Describe the role of the muscle spindle in the knee jerk reflex.  The knee jerk is defined specifically as the monosynaptic stretch reflex, thus serving as a good  diagnostic tool for physicians to identify nerve damage.  The muscle spindles contain the  necessary sensory receptors for the stretch reflex to occur.  Within the muscle spindles, one will  find modified and specialized muscle fibers known as spindle or intrafusel fibers.  These fibers  are then innervated by gamma efferent fibers. Then, when the muscle is stretched, the  mechanical stretch receptors (connected to the spinal cord via a sensory afferent nerve) are  activated along with their respective sensory fibers.  The figure below illustrates the relation of  the muscle spindle with the knee­jerk reflex. Source: 4. What are some achievements of Ramon y Cajal, who is often labeled the father of  neuroscience? Check out Golgi’s method. Ramon y Cajal is perhaps best known for his great achievements within histology, the study of  the microscopic anatomy of the organismal tissues and cells.  Trained as a medical doctor,  Ramon y Cajal continued to serve as an army doctor and later as an assistant in the School of  Anatomy in the Faculty of Medicine at Saragossa.  Four years later, at his own request, he  became the Director of the Saragossa Museum.  This is pertinent, as in the following year,  Ramon y Cajal began publishing scientific papers.  Generally considered most influential are  papers like the Manual of Normal Histology and Micrographic Technique (Manual de  Histología normal y Técnica micrográfica), and New Ideas on the Fine Anatomy of the Nerve  Centres (Les nouvelles idées sur la fine anatomie des centres nerveux).  He is especially notable  for his work developing Golgi’s method, wherein potassium dichromate and silver nitrate are  used to stain a few neurons a dark black color while the remaining are transparent.  This  method is illustrated below. Furthermore, Ramon y Cajal discovered the axonal growth cone.   He also provided evidence for the neuron doctrine which states that the nervous system is  constructed of individual and discrete cells.  Overall, the scope of Cajal’s work is vast and  provided inspiration and knowledge for years to come. Source:­bio.html 5. What are advantages of 3D data acquisition? What are problems? 3D data acquisition allows for more data to be analyzed as the researcher receives data from  three different variables, x, y, and z.  This is especially useful during movement studies (like  those performed in the Action Lab, because one is able to see the positions relative to others.  For example, while observing the tether­ball game, it is important to be able to understand  which velocity and positioning is necessary for comprehensive understanding of the difference  between healthy patients and those diagnosed with Parkinson disease. However, as PhD student  Zhaoran Zhang helpfully noted, there are many possible problems with this technology.  First of  all, during 3­D data acquisition, the variables can accidently swap.  For example, within the  tether ball game, the ball thrown and the target frequently swap; this problem causes significant  work, and Ms. Zhang stated that each participant’s data takes between 10­12 hours to be sorted. Additionally, the cameras required for accurate 3­D data acquisition are financially costly and  could be seen as a barrier to entry. 6. Why do we need to filter data? Roughly describe the problem and how attenuate it. Without filtration, there is noise present which corrupts the ability of a researcher or observer to understand and interpret the data.  This noise is especially prevalent when the derivative is  calculated to determine velocity or speed.  Such a derivative leads to the amplification of small  changes which are essentially seen as roughness.  In order to smooth the graph, a process and  entire scientific field known as signal processing.  There are a variety of filters that can be  utilized to determine a smooth graph that is accurate.  For example, a Fourier transform can be  used to decompose a function of time into the frequencies similar to a musical cord. Source:­fall­07.pdf 7. Why is video recording not sufficient to describe and quantify movement? Video recording is not sufficient in the description and quantification of movement because it  only gives a 2­D image.  As discussed in question five, a three dimensional image provide many  benefits to the user such as more data points.  It very important to be able to see the relative  position of an object and this is difficult to achieve from a video. For example, while throwing  the ball in the tether ball experiment, it is important to see how the differences in joint positions  leads to differences in the flight of the ball. 8. What kind of sensor would you use for measuring joint angle? During the virtual Skittles experiment, we saw that an optical measure could be used to  determine the angle at which the ball was released.  This, in turn, would allow the researcher to  measure the joint angle of the participant.  Additionally, we saw today that the Microsoft Kinect  can be used to quickly and easily identify the human skeletal structure.  However, there are  problems with this software, sometimes recognizing multiple people as a single participant.  For  a simple, mechanical measure of the joint’s movement, I would likely utilize a goniometer which  serves a similar function to a protractor for use with humans. 9. What is the UPDRS rating scale? Give some sample items. The unified Parkinson’s disease rating scale has been utilized by researchers to follow the  longitudinal course of Parkinson’s disease and better understand how symptoms progress.   There are a total of 199 points which the patient can have, higher points indicating higher levels of disability.  There are three primary sections: Mentation, Behavior, & Mood, ADL, and Motor  sections.  Within each of these sections, there are a variety of criteria that are ranked from 0­4,  each ranking corresponding with a point value.  Below, one can see the example of changes in  speech, within the Motor category.  Source: 10. Look up Laban dance notation. During the early twentieth century, a one Rudolf Laban created a notation system for the  recording and analysis of human movement.  This is known as Labanotation. The primary joints  of the body correspond to certain symbols and the left and right are simply as seen.  Labanotation is versatile because it can show a brief overview as well as a more specific  outlines of the movements taking place.  While Labanotation is primarily used for dance records, it has been used industrially in work studies as well as physiotherapy exercises.    Source:­content/uploads/2014/10/labanotation2.jpg\ Study Questions #3 1 Name 5 different types of neurons in the cortex. How are different neurons layered in the  motor cortex? There are a variety of distinct layers that can be identified in the cortex.  These generally  are considered to be from top to bottom: the molecular layer, the external granular layer,  the external pyramidal layer, the internal granular layer, the internal pyramidal layer, the  polymorphic multiform layer.  Within the molecular layer, there are scattered neurons as  well as glial cells.  In the second layer, the external granular layer, one can find small  pyramidal neurons and a variety of stellate neurons.  In the next layer, the external  pyramidal layer, one will be able to find predominately small to medium sized pyramidal  neurons.  Also, non­pyramidal neurons and their vertically­orientated axons can be found  here.  Layer 4 consists of different types of stellate and pyramidal neurons. In layer 5, the  internal pyramidal neurons are especially large and lead to the development of axons which leave the cortex and go to subcortical structures like the basal ganglia.  Finally, in layer 6,  there are a few large pyramidal neurons and many multiform neurons which form both  excitatory and inhibitory connections.  2 Look up the structure and cell types in the cerebellum. The cerebellar cortex includes three separate layers: the granule cell layer, the molecular  cell layer, with the Purkinje cell layer sandwiched by these two.  Input to the cerebellum is  caused by glutamatergic cells known as the mossy fibers and the climbing fibers.  To  begin, the mossy fibers originate form a variety of sources, including the spinal cord and  the pons.  These mossy fibers contain rather large terminals with multiple release sites  facing granule cell dendrites.  The granule cell dendrites then receive inhibitory impules  from Golgi cell terminals.  Granule cells are the most abundant cell types within the CNS  and give rise to glutamatergic parallel fibers.  Synapses onto the Punkinje cells are onto  spines while the others act upon dendritic spines.  Finally, climbing fibers (1000x less  abundant than parallel fibers are harder to identify but typically synapse onto double spines of the Purkinje.  Source: 3 What is epilepsy? Epilepsy is a disorder of the brain which leads to seizures. There are disruptions within the nerve  cells in the brain causing seizures within these individuals.  Approximately 1 of every 26 people  in the US will develop a seizure disorder at some point.  Typically two unprovoked seizures are  required for diagnosis of epilepsy.  The cause of epilepsy is generally unknown, but epilepsy is  highly associated with brain injury, stroke, brain tumors, and disorders involving substance  abuse.  The illustration below demonstrates what an electroencephalogram of a patient with  childhood absence epilepsy having a seizure.  Source:­conditions/epilepsy/home/ovc­20117206?p=1 4 Describe the method of retrograde virus tracing to identify neuronal connectivity in the  cortex – read the paper by Dum and Strick, 2013. In this particular case involving the researchers Dum and Strick, the researchers utilized the rabies virus as a tracer.  Before explaining more in depth material as to how the rabies virus was actually used as a tracer, it was shown that the rabies virus is nearly the optimal virus  because it infects primates, including their Old World sub­species.  The virus moves  transneuronally from first­order to second order neurons and so­on.  Fortunately, it is  possible to inject the rabies virus with weak concentrations of a subunit of CTb which  serves as a retrograde tracer.  Rabies works well in this case because it replicates well in a  variety of the main types of neurons. Source: 5 What is optogenetics? Optogenetics is the study of utilizing light for the control of cells within the tissues of  living organisms. It is most commonly utilized for the activation of neurons.  These  neurons are typically modified genetically to contain light­sensitive ion channels. The  ability to spatially control neurons is derived form the usage of certain molecules called  optogenetic actuators such as channelrhodopsin, halorhodopsin, and archaerhodospin.  Optogenetics has been utilized in a variety of applications; for example, it was used to  demostratin the timing and mechanisms important for the olfactory bulb to function  correctly.  Moreover, optogenetics has been used to identify the different parts of the brain  and how they interact.  6 How does the human brain differ from the brain of the mouse, cat, and primate? Generally, the brains of these different organisms have similar structures though they are found  in different proportions and volumes.  Additionally, there is a difference between the gyri and  sulci that a researcher would find.  Overall, while earlier scientists examined brain mass in an  attempt to determine the higher function of an organism, it was found that the surface area of  cortex is a more important variable when attempting to estimate such a marker.  In the picture  below the different colors correspond to different areas. For example, green = sensorimotor area,  red= visual area, blue=auditory area. Source: 7 Where and how are muscle spindles located? Check out the details of the function of the  muscle spindle. Muscle spindle fibers are actually found within the ‘belly’ of the muscle.  There, they are able to  detect changes in the length of the muscle which then is passed to the central nervous system  through a complex system of sensory neurons which can then be passed to the brain to determine the positioning of one’s muscles. The composition of muscle spindles includes three primary  fibers: dynamic nuclear bag muscles, static nuclear bag muscles, and nuclear chain fibers.  8 What is co­contraction of muscles?  The definition of co­contraction within muscles is the simultaneous activation of antagonistic  muscles which cross a singular joint.  The purpose of this is generally agreed to be assist the  function of ligaments to help with joint stability.  The lack of co­contraction can be seen in  patients who have problems with buckling or shifting.  As to the treatment of this disorder, most  frequently a neuromuscular strategy is employed in an attempt to minimize damage to cartilage  health.  Torque development form one single unopposed agonist leads to uneven pressure  distribution on these surface. Co­activation is also important for increasing the degree to which  the bones fit together on the body. Source:,+Emily+ +The+relationship+between+Co­ contraction.pdf;jsessionid=FAA7F91B7B3EC32515967373CF49A9AA?sequence=1 9 Describe the problems we encountered when using the Kinect system for clinical practice – read the paper by Huber et al, 2015. This study found significant differences (a negative finding) between the Kinect system and  those systems currently utilized in clinical testing such as the goniometer and a 3­D magnetic  tracker. There were a variety of errors to be found.  For example, with sagittal plane viewing,  there was a difficulty estimating the position of occluded joints.  Moreover, poor results were  found testing the shoulder in the transverse plane.  Even as the researchers attempted to stop  these problems from adulterating the data, they were unable to do so after trying to max flexion  from 90* to total. 10 What features do you want of a movement assessment system in clinical practice? Within clinical practice, a variety of features are desirable when working on the implementation  of a movement assessment system.  For example, the measuring of joints can be quite helpful in  determining whether or not a person is able to move properly.  Additionally, by measuring other  things such as the velocity of a person, a researcher can start to better understand the differences  between a control patient and one who has contracted a disease.  Moreover, it is imperative that a movement assessment system is reliable within a clinical practice.  This is important because to  receive reliable results will enable patients to better understand progress within their  rehabilitation among other things.  Finally, cost and accessibility for patients are two key factors  for consideration. Study Questions #4 1 What are gyri and sulci? Name some of them. The gyri and the sulci are representative of the ridges and valleys, respectively upon the  cortex.  I personally remember this because one will usually see the gyrus first in his/her  field of vision and the first letter of ‘gyrus’ comes before the ‘s’ in ‘sulci.  Sucli and gyri  are important for highly developed organisms because it is theorized that increased cortical  surface area leads to higher function; the sulci and gyri allow for this increased surface  area.  Some notable gyri include the superior frontal gyus, the middle temporal gyrus, and  the lingual gyrus.  Similarly, some sulci of importance include the central sulcus (which  divides the primary motor cortex from the primary somatosensory cortex) and the  hippocampal sulcus. 2 What is myelin and which cells give rise to it? Name a disease related to myelin. Myelin is the fatty sheath surrounding the axons of many nerve cells.  By doing so, the  myelin offers insulation to the electrical impulse.  Myelinogenesis occurs primarily for humans  in their 14th week of fetal development.  Different cells are associated with forming the myelin  in various parts of the body.  For example, within the central nervous system, interfascicular  oligodendrocytes supply myelin while schwann cells work towards the same end within the  peripheral nervous system.   Demyelination, or the degeneration of the myelin sheath, is the central problem by which  a significant number of neurodegenerative autoimmune diseases arrive, including multiple  sclerosis, Guillain­Barre’ syndrome.  The demyelination of a nerve cell is rather catastrophic  because it leads to the loss of conductive signalling along the cell and the eventual phenomenon  of cell­withering.  Symptoms are often seen related to vision (e.g.­ double vision, blurriness, loss  of vision),  as well as heat sensitivity, motor function, and more. 3 What is an action potential? What are its typical features? An action potential is the depolarization of a nerve cell which allows for neurotransmission,  which could be considered the basis for neurological study since Ramon y Cajal formulated the  Neuron Doctrine which states that the nervous system is created from discrete, individual nerve  cells.  An action potential is stimulated by voltage­activated sodium channels which can be  found in particularly high concentrations within the axon hillock.  The figure above illustrates  the typical features found during an action potential.  In the beginning, there exists a polar  voltage across the cell membrane.  When a stimulus occurs that is influential enough to  depolarize the voltage past the threshold voltage, the action potential will continue.  The entirety  of the action potential itself lasts for a duration of approximately two milliseconds. During this  time, the voltage will repolarize, polarizing farther than the resting state during which the period  is known as a refractory period for a duration of about two milliseconds.  4 What is the role of the peripheral nervous system? The peripheral nervous system is all of the nervous system that exists outside of the spine and the brain.  Its primary function is to act as a messenger between the central nervous system and the  muscles and other organs.  Though the central nervous system is protected by both the spine and  the skull, the peripheral nervous system is relatively exposed to toxins and other, more  mechanical injuries.  In the diagram below, the nerves of the peripheral nervous system are  outlined in blue. 5 What is the blood­brain barrier? The blood­brain barrier is a very selective permeable barrier which allows for certain  molecules to pass. The BBB separates the circulating blood from the extracellular fluid.  The  construction of the blood­brain barrier is of brain epithelial cells which allows the transport of  certain nutrients and essential molecules like water, lipid­soluble molecules and some gases. The blood­brain barrier is fundamental for the nervous system to function properly because it is a  filtration system that is relatively efficient for filtering dangerous neurotoxins.  However, it is  also notable that the BBB can make it more difficult to treat diseases.  As we learned,  Parkinson’s disease results from a lack of dopamine.  However, because dopamine cannot cross  the BBB, researchers learned to provide levodopa which can cross the BBB and acts as a  precursor to dopamine. 6 What are long term retention tests and what are they used for? Why aren't there  many studies on very long term retention? Long term retention tests are used as a measure of robust learning.  It can be used to test  for a variety of things, including the ability to recreate a motor skill to accomplish a task.   Having consistent motor actions can be very important for a variety of tasks, such as surgery or  even playing basketball.  Unfortunately, it is many times prohbitive to be able to do studies on  long term retention because of basic logistical reasons.  Many times it can be difficult to contact  participants many years later because they may have moved or passed away.  Even if one were  able to successfully find a reasonable number of participants, it is difficult to have a controlled  experiment.  For example, if one were to test the ability of a participant to perform a task similar  to skiing and then the participant would ski between tests, there would be overly high retention  during the later tests. 7 What is idiosyncrasy in control of voluntary movements? How is it retained? Dr. Se­Woong Park explained how by examining the movements of participants. This is  important because it shows that each participant has a unique method of approaching the task,  and they maintain this same method over a given number of years.    8 Explain why discrete/rhythmic bi­manual movement cannot become completely  independent.  In the book Coordination: Neural, Behavioral and Social Dynamics, the coupling effect is  examined by the writers.  It is apparent that there is inherent coupling within the brain even if the other hand is not utilized within the task.  In the below graph, one can see that there is a notable  coupling among these two limbs. 9 Describe two problems associated with EEG measurements. EEGs can sometimes run into problems reading through the hair of the participant. Because it is  difficult to get a good reading without directly contacting the scalp and it is not viable for each  participant to shave his/her hair, a gel can be used to better conduct electricity. Additionally, many artifacts can arise within the electrical readings of an EEG because of  electrical impulses from the eye and neck muscle movements.  Common problems can arise from even the movement of one’s eyes to view a different part of one’s field of view.  To correct for  this, there exists a field of study known as signal processing.  Important steps include feature  extraction and classification. 10 Why can't EEG and fMRI be used to measure signals from deep parts of the  brain? As explored in the previous question, it is difficult to measure deep signals within the brain  because of the other elements which obstruct view of these signals.  Even with proper signal  processing, it is difficult to determine what portion of the brain that  electrical or magnetic  signals are originating from without actually using a sensor embedded directly into the brain  such as the one shown below. Source: Study Questions #5 1 What is the Henneman's principle and why do you think this makes good sense for  force control? Hennemen’s principle describes the activation of motor units from smallest to largest.   For example, the relatively not­forceful, slow­twitch muscle fibers reach activation prior  to higher force and faster twitch muscles.  This makes logical sense for force control  because the slow­twitch muscles are important to use for sensing and smaller actions,  such as typing on a keyboard.  Furthermore, the slow­twitch fibers are less susceptible to  fatigue than their fast­twitch counterparts.  From an evolutionary standpoint, it is  imperative for organisms to conserve energy and avoid fatigue whenever possible.  For  instance, one may want to conserve his or her fast­twitch muscles for a bear attack rather  than picking berries. 2 Describe the different types of muscles fibers with some of their main features. There are two primary groupings of muscles: slow and fast­twitch muscles.  Slow twitch  contractions are slower but continue for a longer time while fast twitch muscles have  more rapid contractions but get tired more quickly. Within more sub­categories, one will  see slow­oxidative, fast­oxidative, and fast­glycolytic muscle fibers.  As covered in  Hennemen’s principle, the slower muscle fibers are recruited more readily as they will  fatigue more slowly.  For example, the low­intensity activities such as standing will  primarily utilize slow­twitch muscles while sprinters require fast­twitch muscles. 3 What is a sarcomere? The sarcomere is the most fundamental unit of the striated muscle tissue and are made up  of many long and fibrous proteins which are enabled to slide to and fro when a muscle  contracts.  Proteins of note for the sarcomere include the myosin and the actin.  Myosin  forms the thick filament which binds to actin, a thinner filament.  Additionally, myosin  binds to ATP, providing energy for movement.  Sarcomeres are responsible for giving the striated muscles visual bands for which they are named. To see how a sarcomere actually contracts, click on this video animation: _sarcomere_contraction.html. In order to better understand scale, one muscle fiber in the bicep may contain more than  100,000 sarcomeres. 4 Describe the response of a muscle to a neural input. Each motor neuron typically innervates (or activates) a collection of muscle fibers.  Upon the activation of a motor neuron, the muscles fibers will contract.  Activation of more  than one motor neuron will lead to a stronger contraction, though it is notable that a  single motor neuron contraction will lead to a weaker, but dispersed response across the  muscle.  As per the actual mechanism of action seen when a muscle activates, an  excitatory postsynaptic potential leads to the depolarization of neurons (or activations).  This depolarization is greater within the fast­twitch muscles, leading to a higher force  applied. 5 Why is cracking a whip an extremely difficult challenge for the motor system? Cracking a whip is very difficult challenge for the motor system because it requires high  velocity of muscles coupled with high coordination.  The longer that a whip becomes, the more difficult it is to properly crack it.  Additionally, cracking a whip is a good task for  the motor system because there is a sound produced upon being successful which can  help people understand what leads to a proper crack.  As explained through physics, the  arch of a user’s arm must meet the end of the whip’s arch.  Furthermore, there is a basic  difficulty in reaching the velocity necessary to crack the whip.  Therefore, those with  muscle atrophy may find this exercise especially difficult.­reports/031/Taft.Jefferson/Report.pdf 6 What is the specific challenge for human manipulation in the cup­task?  The participant must bring a ball within a cup to a certain point at a certain point in time.  This requires coordination because the participant should not move the cup too early.   Additionally, it requires proper correction because if the ball and the cup are moved too  quickly, it will lead to the ball projecting outside of the cup, which is not allowed.  Some  variables may be manipulated by the researchers to make the task more difficult or easy.   For example, by providing resistance, the robot can make participants aware of the  movement of the ball within the cup. 7 What are the benefits of using a simple model (cart­and­pendulum) instead of the  full 3D cup with coffee?  Using a simpler model helps for data collection primarily.  For example, while it would  be rather easy to procure a standard cup of coffee, it would be very difficult to rig sensors that would reliably give equal readings when the same action would be performed.   Furthermore, it would be difficult to quantify these readings in a meaningful way.  In  contrast, the simpler model means that the researcher can examine how the participant  responds to set variables and how differences may occur in varied populations.  Finally,  the simpler model will reduce the effects of confounding variables which may not have  been taken into account by the researchers if an actual 3­D coffee cup was utilized. 8 What are safety margins and why are safety margins a good measure for assessing  performance?  In the paper, Safety Margins in Older Adults Increase with Improved Control of a  Dynamic Object, the safety margin was essentially defined as the amount of force needed to stop object slippage minus the amount of force seen within the grips.  In this study, it  was found that the younger people were more readily able to change their grip strength to coordinate with the amount of weight of the object.  The safety margin is generally a  good measure of performance because it allows the researcher to see a value for the error  of the participant, rather than a fail/pass task.  This allows for further data analysis and  understanding. This graph shows that with age, there were higher failure rates associated with a greater  age. 9 What are co­morbidities and why are they a confound in the design of a  neuroscience experiment?  Comorbidities are when two diseases or phenomenon present themselves concurrently.   This acts as a confound for neuroscience because the researcher may find it difficult to  determine whether they are treating (or exacerbating) a given disease or its comorbidity  instead.  For example, depression and anxiety are generally considered to be comorbid  and it may be difficult for researchers to isolate a disease in order to learn more about it.   In relation to our class, many times Parkinson’s is related with depression and it could be  difficult to determine which symptoms are considered to be hallmarks of Parkinson’s vs.  depression.  An effective way to combat this would be to look at a variety of  comorbidities and to learn the signature symptoms of each disease.


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

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."

Kyle Maynard Purdue

"When you're taking detailed notes and trying to help everyone else out in the class, it really helps you learn and understand the I made $280 on my first study guide!"

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."

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.