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

Psych/MCB C61 Exam 1 Study Guide

by: Johanna Gur

Psych/MCB C61 Exam 1 Study Guide PSYCH/MCB C61

Marketplace > University of California Berkeley > Psychlogy > PSYCH/MCB C61 > Psych MCB C61 Exam 1 Study Guide
Johanna Gur

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

This is for the first midterm, it is based off the book "Foundational Concepts in Neuroscience - A Brain-Mind Odyssey" by David Presti
Mind, Brain, and Behavior
David Presti
Study Guide
psych, MCB, Brain Mind and Behavior
50 ?




Popular in Mind, Brain, and Behavior

Popular in Psychlogy

This 14 page Study Guide was uploaded by Johanna Gur on Saturday February 20, 2016. The Study Guide belongs to PSYCH/MCB C61 at University of California Berkeley taught by David Presti in Spring 2016. Since its upload, it has received 79 views. For similar materials see Mind, Brain, and Behavior in Psychlogy at University of California Berkeley.


Reviews for Psych/MCB C61 Exam 1 Study Guide


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: 02/20/16
MCB/Psych C61: Mind, Brain, and Behavior   Exam 1    Chapter 1: Origins  ­ Paleolithic cave ​ome may represent shamanic connections between the ancient humans and  the local animals   ­ These drawings show that ancient humans may have had mental worlds of significant  complexity   ­ Shaman: ​ealers in their communities that are believed by some to communicate with animals,  plants and other elements of nature in ways not explicable within the worldview of contemporary  science   ­ They are said to be particularly skilled in accessing states of mind that are sources of  knowledge and power. Which then can be used in service of others in the community   ­ 2001: A Space Odyss Hominins find femur bone & use it as a weapon   ­ Hominin:​Group of primates that includes modern humans and the ancestors of modern humans   ­ Goes back perhaps 5 million years   ­ Hominin genera​primary group Ardipithecu​.4 mya Australopithe​­1 mya ​nd​Homo  2.3 mya­present   ­ Evolution of Brain/ Skull ​art of this substantial increase over time can be partially  attributed to an increase in body size   ­ Ardipithec​ 350 cubic centimeters (cc)   ­ Australopithec 500 cc  ­ Homo habili​ 650 cc  ­ Homo erectu​ 1200 cc  ­ Homo neanderthalens​ 1400 cc  ­ Homo sapiens 1400 cc  ­ Over the last 2 million years of evolution our brain sizes have increased rapidly.  Accompanying the expansion of brain size is the development of ever  sophisticated behaviors: tool use, nuanced social interaction, language,  mathematical skills, complex problem­solving abilities, and a capacity to  construct elaborate explanatory frameworks to aid in understanding our world   ­ Violence​he ability to understand the world through physical and mathematical reasoning, has  formed a deadly connection with our primal capacity for fear and violence   ­ We also have tremendous capacit​ompassion ​nd​ove   ­ Perhaps the strongest and most natural of our behavioral tendencies   ­ Mind:​The collection of mental experiences   ­ Subjective experiences, including thoughts, feelings, perceptions, mental images, and  sense of self  ­ Consciousness​he capacity to be aware of these mental experiences  ­ Mind­body Problem:​hat is the relationship between our mental experience and the  physiology of our body and brain     Chapter 2: Nervous Systems and Brain   ­ William James (1842­1910): First official professor of psychology.   ­ He studied behavior (psychology) and its biological underpinnings (Neuroscience)  ­ Wrote ​he Principles of Psychology   ­ If the nervous communication be cut off between the brain and other  parts, the experiences of those other parts are non­existent for the mind.  The eye is blind, the ear deaf, the hand insensible and motionless.  Conversely if the brain is injured, consciousness is abolished or altered  even though every other organ in the body be ready to play its part  ­ Nerve Cell (Neuron):​ellular units of single transmission  ­ There are about 100 billion (10^11)neurons in our brains   ­ Glial Cells (Glia):   ­ Nervous System Complexity Across Species:   ­ Sponges: no nervous system  ­ Hydra: Simple nervous system ­ loosely connected network of a small number of cells  allowing for simple communication   ­ Jellyfish: Simple neural network   ­ C. elegan​nematodes): 302 neurons that researchers have been able to map out  accurately   ­ Planaria (flatworms): Extended network of interconnected neurons & two clusters of  neurons at the head end of the worm  ­ Some neurobiologists think they could be a primitive brain   ­ Vertebrate Brain Structure​ orebrain (cerebrum), midbrain (optic tectum, thalamus), and  hindbrain (medulla and cerebellum)   ­ Cerebrum: ​ erebral Cortex  ­ Cerebral Lobes:​Frontal, Parietal, Occipital, Temporal  ­ Cerebellum: ​alance and coordination  ­ Brain Stem:Medulla, Pons, and midbrain   ­ Cerebral Cortex:​Outer layer of the brain, it’s folded up a lot and if it were stretched out all the  way it would be about the size of an unfolded newspaper (2.5 sq feet)   ­ Gyri:​Bumps on cerebral cortex  ­ Sulci​ rooves are cerebral cortex between gyri   ­ Central Sulcus separates frontal & parietal lobes   ­ Lateral Fissure separates temporal from frontal and parietal lobes  ­ Longitudinal Fissure separates left and right hemispheres   ­ Corpus Callosum: ​ undle of approximately 200 million nerve fiber that connects the right and  left hemispheres of the brain   ­ Andreas Vesalius​1514­1564):​On the Fabric of the Human Body   ­ Dissected human bodies and had professional artists draw many detailed drawings of the  nervous system   ­ Meninges: ​ura, arachnoid, & pia  ­ Dura Mater: ​f one removes the skull bone, this is what they see. Skin­like sheet of  tissue covering the brain  ­ Arachnoid: ​eneath the Dura Mater   ­ Pia Mater:​Beneath the arachnoid, most delicate layer, closest to brain   ­ Between arachnoid and pia layers ​ubarachnoid space contain  cerebrospinal fluid  ­ Cerebrospinal Fluid (CSF​iquid that cushions the brain inside the skull and transports soluble  substances throughout the CNS  ­ Meningitis​ ondition that occurs as a result of an infection ­ meninges become inflamed  ­ René Descartes1596­1650)​​hilosopher & biologist who was interested in connecting the mind  with body processes   ­ Eyes and perceptual awareness  ­ Mind, body pluralism   ­ Luigi Galvan​1737­1798) ​tudied the effects of electrical stimulation on animal muscles   ­ He found that dead frog legs twitch when electrically stimulated and he hypothesized that  muscles move as a result of internal electrical forces that can be triggered by external  electrical stimulation   ­ Camillo Golg​1843­1926) &​antiago Ramón y Cajal​1852­1934​ Created a technique for  staining neurons to make them eminently visible under the microscope   ­ Golgi Stains​he dark crystals of the silver chromatic stain neurons and leave them and  all their extra parts completely visible. It only stains about 1% of neurons which actually  makes them easier to study because you’re not overwhelmed by seeing 100% of the  billions of connections in the brain   ­ They disagreed about how the nervous system worked   ­ Ramon y Cajal: Focused on individual neurons   ­ He dominated the way people have thought about neuroscience   ­ Golgi: Things were only understandable in terms of global networks. Must look  at a large group of neurons    Chapter 3: Chemistry and Life  ­ Chemistry:​s concerned with the nature of matter and its transformations   ­ Investigates the conditions of how these elemental constituents (atoms) interact to form  molecules  ­ Alchemy: ​imilar to chemistry, but older, and had an esoteric or occult aspect that was concerned  with investigation of the psyche and with transformation of one’s self and the human  psychological condition   ­ Dmitri Mendeleev​1834­1907): Came up with a way of organizing the known chemical  elements into what we now call the periodic table   ­ Periodic Table​ he identity of an element is determined by the number of protons in the  nucleus and this is expressed as a number on the table along with the elements  abbreviated name   ­ Elemental Composition of the Human Body​ xygen, carbon, hydrogen, nitrogen, calcium,  phosphorous, potassium, sulfur, sodium, chlorine   ­ By weight, top 5 elements are Oxygen (65%), Carbon (18.5%), Hydrogen (9.5%),  Nitrogen (3.4%), Calcium (1.5%)  ­ Human body is about 65% water   ­ Ions:​harged atoms that are formed when atoms either gain or lose one or more electrons.   ­ Cations:Atoms likely to give up electrons and become positively charged ions  ­ Elements on far left side of table will easily give up electrons and become cations  ­ Anions: ​toms likely to take on electrons and become negatively charged ions   ­ Elements on the far right side of the table will easily take on electrons and  become anions   ­ Molecules:​table configuration of atoms held together in a particular geometric shape by the  sharing of electrons between atoms   ­ Covalent Chemical Bonds: ​ he sharing of electrons between atoms, this acts as a glue  holding atoms together   ­ Organic Molecules:​olecules produced by life are composed largely of carbon and hydrogen &  are made of lots of atoms   ­ Hydrocarbons: ​ rganic molecules made solely of carbon and hydrogen   ­ Polarity​ eparation of charge between different parts of molecules   ­ Water has more of a negative charge at the oxygen and more of a positive charge at the  hydrogens   ­ Hydrogen Bonds: S​lightly negative oxygen molecule of one water molecule is attracted to the  slightly positive hydrogen atom of another. Noncovalent because it does not involve sharing of  electrons   ­ Results in a matrix of water molecules held together loosely by hydrogen bonds, the  water molecules can move around easily   ­ ​ydrophobic/ Lipophilic: ​ubstances that don’t like to be around water and don’t dissolve in  water   ­ Hydrophilic/ Lipophobic:​ubstances that like water and dissolve in it   ­ Lipids/ Fats​edium­sized molecules that are composed primarily of carbon and hydrogen  atoms in long chains   ­ Fatty Acid: kind of lipid molecule consisting of a hydrocarbon chain with a carboxylic  acid group (­COOH) at one end  ­ Phospholipids:​Composed of 2 carbon­hydrogen chains joined together at one end by a  group of atoms containing phosphorous and perhaps nitrogen   ­ They have a highly hydrophilic part (head) and a highly hydrophobic part (tail)  ­ Phospholipid Bilayer Membrane: ​ hospholipids form sheets in three dimensions that can fold  to form enclosed surfaces separating two aqueous environments   ­ The hydrophobic/philic parts of phospholipids align with each other and create this  bilayer   ­ Quaternary Amine: In the head of a phospholipid, there is a phosphorous atom, oxygen atoms,  and a nitrogen atom that carries a positive charge. The positive charge comes from its electron  deficit arising from the nitrogen having four bonds with other atoms, rather than its normal 3  ­ Amino Acids: ​reate proteins by linking together by covalent chemical bonds called peptide  bonds  ­ Contains an amine group (­N2​ and a carboxylic acid group (­COOH)   ­ Polypeptides:​ chain of amino acids join together by peptide bonds  ­ Only happens under specific catalytic conditions found within the ribosomes of cells   ­ Levels of Description for Protein Structure:   ­ Primary: ​inear sequence of amino acids forming the protein ­ a list of the component  amino acids in the order they occur in the polypeptide chain   ­ Secondary: ​nteractions of nearby amino acids to produce patterns of local folding  within the protein   ­ Alpha Helix: common secondary structure of proteins and is a right hand­coiled  or spiral conformation  ­ Tertiary:​Overall shape of the entire protein molecule, created by all the electrical and  geometric properties of the constituent amino acids guiding the folding of the chain of  amino acids into a unique 3D form   ­ Fold into 3D form  ­ Quaternary: ​any functional proteins are composed of a complex of more than one  polypeptide subunit, with each subunit consisting of hundreds of amino acids   ­ Put 3D forms together   ­ Carbohydrates: ​ade of carbon hydrogen and oxygen joined by covalent bonds  ­ Nucleic Acids:​argest molecules in living organisms, contain info required for constructing a  living cell (genetic info)   ­ Deoxyribonucleic Acid (DNA): Double helix composed of 2 long chains of nucleotides   ­ adenine (A), cytosine (C ), guanine (G), thymine (T)   ­ A forms with T, G forms with C   ­ Ribonucleic Acid (RNA)    Chapter 4: Genes and the History of Molecular Biology   ­ Charles Darwin ​1809­1882)​The great diversity of living organisms can be understood as  resulting from processes of variation and selection ­ Evolution   ­ Darwinian Evolution says that there must be some underlying source of variation  producing variant organisms that can be selected by natural (or domestic) processes   ­ Gregor Mendel (​1822­1884) Did experiments on inheritance in pea plants   ­ He observed that various traits in pea plants parceled out in an orderly fashion during  breeding, from one generation to the next. This led to the idea that info that is needed to  build an organism is packaged into units associated with specific traits   ­ Provided a mechanism to explain Darwin’s phenomena   ­ Gene: ​he fundamental unit of heredity   ­ Niels Bohr​1885­1962)​Claimed that the acts of observation place fundamental limits on what  we are able to know about the universe, and this will necessarily limit the capacity of any  physical theory to describe what kind of reality might exist independent of our observations.   ­ This is quantum mechanics   ­ He said that in order to study the structure and function of living organisms at the  subcellular level, it would be necessary to probe the cell with measuring instruments, and  that such probing actions would necessarily perturb and disrupt the molecular  components of the cell in profound ways   ­ Max Delbrück (​1906­1981) Investigated how to study the molecular infrastructure of organisms   ­ Proposed that genes are molecules, and the atomic configurations can be rearranged when  impacted by high energy electromagnetic radiation, like x­rays   ­ Presti was his grad student   ­ Used ​. col​nd bacteriophages (viruses) as a way to investigate the physical properties  of heredity   ­ Erwin Schrödinger 1887­1961): Wrote ​hat is Life​nd was impressed with the notion that  pursuing the investigation of life at the most fundamental molecular and atomic levels might lead  to the discovery of new physical laws   ­ Oswald Avery: ​emonstrated that DNA can carry genetic information from one cell to another.  He said that his evidence supports the belief that a nucleic acid of the deoxyribose type is the  fundamental unit of the transforming principle  ­ No one believed them that genes were composed of DNA, because everyone thought that  DNA was too stupid of a molecule to carry genetic information   ­ Hershey­Chase Experiment: ​howed that it was viral DNA (containing phosphorus) not viral  protein (containing sulfur) that was transferred from from virus to bacteria during infection,  proving that genes are made of DNA   ­ They used a bacterial virus (phage T2). They grew it on two different things: one with  radioactive sulfur atoms and one with radioactive phosphorous atoms. Proteins contain  sulfur and DNA doesn’t. DNA contains phosphorus and proteins do not. Therefore, the  phages that grew on radioactive sulfur would have radioactive protein and the phages  grown with radioactive phosphorous would have radioactive DNA. They then allowed  the phages to inf​. colbacteria. Then, they agitated the cells enough to dislodge the  virus particles from the from the surface of the bacteria. The resulting solution would be  E. colbacterial cells with viral genes inside and whatever remained of the bacteriophage  after they transferred their genes to the bacteria   ­ They found that the infections w/phages containing radioactive phosphorous led to the  radioactivity being in the pellet, and thus it must have been transferred to the bacteria  during the infection. Viral DNA carries genes!!   ­ Francis Crick & James Watson: ​roposed the famous double­helical structure of DNA  ­ DNA Structure and Function:   ­ Structure: 2 long strands of DNA. Each strand consists of a sequence of nucleotide bases  (A,T,G,C) joined by covalent bonds to a very long backbone of sugar molecules and  phosphates. The two strands wrap around one another and are held together by hydrogen  bonds between the nucleotides.   ­ Function: Molecular basis of the gene and the physical basis for inheritance  ­ Nucleotide Codons:​ nucleotides = 1 codon   ­ Genetic Code:​he relationship between codons and corresponding amino acids   ­ Gene Transcription:​NA → RNA   ­ DNA unwinds and one strand is used as a template for synthesis of RNA that is  complementary to the DNA (except T is now U ­ uracil)   ­ The RNA molecule is a copy of the exact genetic information in the DNA but now  represented in a slightly different form   ­ Gene Translation:​NA → Protein   ­ mRNA moves from the cell nucleus to regions of the cell where protein synthesis takes  place ­ ribosomes  ­ In ribosomes, molecules of tRNA match nucleotide triplets in mRNA with their  corresponding amino acids, according to the genetic code. Amino acids are then  enzymatically joined into a linear chain by way of peptide bonds ­ a protein is born     Chapter 5: How Neurons Generate Signals  ­ Diffusion:​Particles move apart and distribute uniformly over whatever volume of fluid is  available ­ From high concentration to lower concentration   ­ Ion Channels: ​ roteins in the phospholipid bilayer membrane that open and close, allowing  specific ions to pass through & cross the membrane when the channels are open.   ­ Ion Pumps: U​ se energy to move specific ions from one side of the membrane to the other  ­ One really important one is the sodium­potassium pump that transports Na+ ions out of  the neuron and K+ ions into the cell to restore resting state of the cell after action  potential ­ This needs energy bc it’s pushing Na+ out of the cell to a place where there is  already a lot of Na+   ­ For the Na/K pump, one molecule of ATP will power one cycle of the pump, in  which 3 Na+ ions are pumped out of the cell and 2 K+ ions are pumped into the  cell  ­ ATP (​adenosine triphosphat​ The phosphorous­oxygen bonds in ATP contain a lot of energy  that is released when they are broken by enzymatic reactions in a cell. That energy is then  available to other cellular processes. ATP is the primary currency for powering cellular processes  ­ Energy Consumption by human Brain: ~ ​ 25% (360 calories per day), 60% of that is used to  run the Na/K pump    ­ Major Ions for Neural Function: ​ a+, K+, Cl­, Ca++   ­ Ion Concentration Differences Inside & Outside a Neuron: ​ore Na+, Cl­, Ca++, outside  More K+ inside   ­ Membrane Potential/Resting Potential: ​65 mV (inside is more negative than the outside)  ­ The voltage across the neuronal membrane will be used to power the transmission of a  signal along the cell’s axon   ­ Hyperpolarization: Greater separation of charge across a cell membrane (more negative).  Opening K+ or Cl­ channels in a neuron at rest produces a hyperpolarizing effect on the cell  ­ Depolarization: ​ecrease in separation of charge across a cell membrane (more positive).  Opening Na+ or Ca++ in a neuron produces a depolarizing effect   ­ Alan Hodgkin & Andrew Huxley: S ​tudied the axons of squids and recorded action potentials  from inside a nerve fiber. They predicted that there were ion channels that were gated by different  voltages and that was what caused the channels to open and close.   ­ Action Potential:​hen a signal passes along a nerve cell’s axon, a striking change in membrane  voltage occurs, this is action potential. This is the result of electrically charged particles moving  across the membrane.   ­ Action potential occurs when there is a large enough depolarization of the cell.  Membrane potential goes from resting potential of ­65 mV to +30 mV and then returns  back to resting potential. This all occurs in 4 milliseconds  ­ Voltage­gated Ion Channels: ​ pen and close based on membrane voltage   ­ Voltage­gated Na+ channels open when membrane potential reaches about ­50 mV. Thus  positive charge (Na+) flows into the cell, making the membrane voltage more and more  positive. When the voltage reaches +30 mV, the Na+ channels close & K+ channels  open, letting potassium flow rapidly out of the cell (bringing positive charge with it). The  outflow of K+ causes the membrane voltage to become less positive. Enough K+ flows  out to return the cell to resting potential of ­65 mV, this is when the K+ channels close.   ­ The Na/K pumps then turn on and reestablish the inside/outside concentration differences  ­ Action Potential Propagation along Axon: ​nce an action potential gets started and  voltage­gated sodium channels open, sodium rushes into the axon, making that location in the  axon more positive. The Na+ ions rapidly drift away from where they flow in and make the  nearby regions more positive as well. This local depolarization triggers the voltage­gated Na+  channels in the adjacent region of the axon to open. This process is repeated over and over again  along the whole length of the axon.   ­ This is like thousands of people doing the wave at a sporting event  ­ Axon Hillock: ​ he place where the axon emerges from the soma of the cell. There is a high  density of voltage­gated sodium and potassium channels here. This is where the action potential is  initiated  ­ Refractory Period: ​fter the voltage­gated Na+ and K+ open and close, they require several  milliseconds to return to a state that can be triggered again to open.   ­ Myelin: ​yelin is formed when particular kinds of glial cells develop large, flattened bodies and  wrap around and around the axon. It is largely composed of layers of lipid bilayer membrane,  70% is lipid, the rest is protein to link the layers together, so the myelin doesn’t unravel from the  axon.  ­ Oligodendrocytes: Glial cells in CNS  ­ Schwann Cells: G​lial cells in PNS  ­ Nodes of Ranvier: ​mall gaps in the myelin, all of the voltage­gated channel proteins and Na/K  pump proteins are jammed together at the nodes  ­ When sodium diffuses into the cell there is no voltage gated sodium channels right next  to it because of myelin, so it just diffuses until the next one which is in the next Node of  Ranvier where it activates the next voltage gated sodium channel  ­ Saltatory Conduction: ​ropagation of action potential from one node of Ranvier to the next   ­ The action potential leaps from one node to the next, making the neural signal travel  much faster down the ion   ­ It is like traveling on an express bus vs. a normal bus     Chapter 6: Synapses, Neurotransmitters, and Receptors  ­ Electrical Synapse (Gap Junction):​Built from clusters of proteins that form channels in the  membranes of two adjacent cells. A single channel is cal​onnexon, ​nd each connexon is  made of several proteins call​onnexins.An electrical synapse forms when one or more  connexon pairs join together, allowing ions to pass directly from one cell to the next.   ­ Communication of ion concentration or membrane potential changes from one cell to  another  ­ Chemical Synapse:​rovides opportunities for additional kinds of regulations, like changes in  strength, feedback, and varied effects on different target cells  ­ Synaptic Clef​:arrow gap that separates presynaptic axon terminal and postsynaptic  cell filled with H2O & ions  ­ Dendritic Spine​ bulge on a dendrite that increases the surface area available for  receiving signals   ­ Synaptic Vesicl​mall spheres formed of lipid bilayer membrane, each filled with  several thousa​eurotransmittemolecules. They bind to specific proteins in the  boundary membrane of the axon terminal and then the neurotransmitters are released into  the synaptic cleft. (These proteins are called the SNARE complex)When  neurotransmitters are released into the synaptic cleft, they bounce around until they bump  into all kinds of things. One of ​eurotransmitter receptoin postsynaptic  neurons. If the appropriate neurotransmitter makes contact with the appropriate receptor  protein, it binds to it (like a key in a lock). The interaction of the neurotransmitter with its  corresponding receptor protein changes the shape of the receptor protein, which then  passes a signal to the postsynaptic neuron.   ­ As soon as the neurotransmitter is released from the presynaptic neuron, processes take  place to try to remove it from the synaptic cleft. There are 2 ways this happens, one of  which is v​euptake transporte​roteins in the membrane of the axon terminal. When  a neurotransmitter bangs into its corresponding reuptake transport protein, it will bind to  it and be moved from the exterior of the cell, back into it.   ­ Otto Loewi​1873­1961) Got the idea for an experiment in a dream. He had already been  studying th​agus nerv​n the hearts of frogs and had found that when it was stimulated, the  heart slowed down. In his new experiment, he allows fluid, released when the vagus nerves slows  down the heart, to go into another container with another beating frog heart, and he found that the  mere movement of the fluid from on jar to another was enough to slow down the other heart. He  concluded that some chemical substance must be released when the vagus nerve is stimulated,  and it’s this chemical substance that mediates the signal from the vagus nerve to the heart to slow  its beating. He called this su​agusstof​nd it is known recogniz​cetylcholine   ­ Ionotropic Recepto​ligand­gated channel rec​ One major type of neurotransmitter  receptor on the postsynaptic neuron. They are channel proteins that let specific ions across the  cell membrane when they are open. They open by the binding of a specific neurotransmitter  molecule to a particular location on the receptor protein. This causes the receptor protein to shift  shape, opening the channel and letting neurotransmitter in.   ­ Glutamate: ​ost abundant neurotransmitter in the human brain. It isxcitatory ry e neurotransmitter in the human brain. (aka glutamic acid)   ­ How does glutamate communicate an excitatory signal between neurons?   ­ Large numbers of glutamate receptors are on ionotropic receptors that are Ca++  and Na+ channels. Thus, the binding of glutamate to ionotropic receptors initiates  a flow of Na+ and Ca++ from outside the cell to inside the cell. This produces a  depolarization which gets the cell closer to the threshold for triggering the  opening of voltage­gated Na+ channels and the resulting generation of an action  potential & a neural signal.   ­ GABA: T​he majornhibitor​eurotransmitter in the human brain  ­ Large numbers of GABA receptors in the brain are ionotropic GABA receptors that are  Cl­ channels. The binding of GABA to ionotropic GABA receptors allows Cl­ to flow  from outside the cell to inside the cell. This produces a hyperpolarization. The membrane  potential moves further away from the threshold for triggering the opening of  voltage­gated Na+ channels and the resulting generation of an action potential  ­ EPSP: ​xcitatory postsynaptic potential. If there is enough EPSPs, there will be a depolarization  in the cell & it will initiate an action potential   ­ Produced by Na+ or Ca++ flowing into cell  ­ IPSP:​nhibitory postsynaptic potential. If there is more IPSPs, there will be a hyperpolarization  in the cell   ­ Produced by Cl­ flowing into cell or K+ flowing out of the cell   ­ Glutamic Acid Decarboxylase (GAD)​ nzyme that makes GABA from glutamic acid  ­ Spatial and Temporal Summation of Neuronal Input:   ­ Metabotropic Receptor (GPCR):​ffect the chemistry inside the cell. Binding of a  neurotransmitter to a metabotropic receptor does not directly open an ion channel but can cause a  variety of different things to happen: ion channels could open and close, enzymes may be  activated or inactivated, gene transcription may be turned on or off, etc.   ­ GPCR Signaling: ​ eurotransmitter binds to metabotropic receptors. This causes the  receptor to shift shape and make it able to bind another pr​­protein.​he  G G­protein attaches to the receptor and becomes activated. The G­protein interacts with the  effector enzymeadenylate cyclase). This causes the intracellular cAMP concentration to  change. The cAMP molecules move around inside the cell and interact with various  proteins, altering their enzymatic activities. Some of these proteins that are altered are  protein kinases​his change in protein kinases causes channels to open or close, or  genes are turned on or off, and so forth.     Chapter 7: Neuroanatomy and Excitability   ­ Acetylcholine acts on both ionotropic receptors and GPCRs  ­ Neuromuscular Junction:onotropic AChRs mediate communication between nerves and  skeletal muscles in humans and other vertebrate animals. This is called the neuromuscular  junction.   ­ CNS: ​rain and spinal cord  ­ PNS: ​utonomic nervous system, neuromuscular nervous system, sensory nervous system,  enteric nervous system (digestive systems)   ­ Cranial Nerves​ onnections between CNS/PNS enter and exit the brain at several points in the  brainstem   ­ Autonomic Nervous System:​Regulates various body organs and internal functions like heart  rate, blood pressure, respiration, and digestion. Most of this is outside of our awareness.   ­ Sympathetic: ​eural fibers of the sympathetic nervous system emerge from the spinal  cord & form connections with clusters of nerve cells just outside the spinal cord all along  its length (sympathetic ganglia)   ­ Increases heart rate, dilates lung airways, dilates pupils, inhibits salivation,  inhibits bladder from voiding, decreases intestinal motility  ­ Fight or flight   ­ Parasympathetic: ​or the upper and middle body, neural fibers connect with CNS via  cranial nerves 3, 7, & 10. For the lower body the connections are via the lower end of the  spinal cord. These fibers connect with clusters of neurons called parasympathetic ganglia.  ­ Decreases heart rate, constricts lung airways, constricts pupils of eyes, stimulates  salivation, stimulates bladder to void, stimulates intestinal motility   ­ Rest and digest   ­ Autonomic Neurotransmitters:   ­ Norepinephrine: ​eurotransmitter in sympathetic nervous system.   ­ Acetylcholine:​eurotransmitter in parasympathetic nervous system. Slows heart rate.   ­ The receptors for both of these are GPCRs   ­ Sympathomimetic: S​timulating effects on the sympathetic nervous system   ­ Sympatholytic: ​ecrease the effects of the sympathetic nervous system  ­ Parasympathomimetic: S​timulating effects on the parasympathetic nervous system  ­ Parasympatholytic: ​ecrease the effects of the parasympathetic nervous system  ­ Agonist: ​ctivates a neurotransmitter receptor when it binds to it. Like the wrong key opening a  lock.   ­ Antagonist:​Binds to a neurotransmitter molecule and blocks action of the neurotransmitter at the  receptor. Like blocking the right key from opening the lock.    ­ A neurotransmitter is an agonist at its own receptor   ­ Acetylcholine:Is produced and released by a relatively small number of neurons clustered into  several regions deep in the brain’s interior ​asal forebrain nucl​nd themidbrain  pontine nucleiThese are cholinergic neurons. The molecular precursors to ACh are acetate and  choline. Only nerve cells that use ACh as a neurotransmitter have the capacity to make ACh from  these precursors.   ­ Choline acetyltransferas​:nzyme that catalyzes the synthesis of ACh from acetate and  choline. The gene coding for this enzyme is expressed only in cholinergic neurons   ­ Acetylcholinesterase (AChE)​ nzyme responsible for the rapid cleavage of ACh back  to acetate and choline after its release at axon terminals. Only cholinergic neurons  express the gene to make AChE. This is how acetylcholine is removed from the synaptic  cleft, rather than reuptake transporters  ­ Another group of neurotransmitters in the brain​onoamines. ​ hey possess an amine  (nitrogen containing) group located at the end of a short chain of carbon atoms. They include:  serotonin, dopamine, norepinephrine, epinephrin​nd​istamine.   ­ They are involved in feelings of alertness and arousal, wakefulness and sleep, attention  and memory, and selection and initiation of behavioral actions.   ­ Serotonin:​s biosynthesized in two steps from the aminryptophan In the 1940s serotonin  was found to have effects on constriction and dilation of blood vessels. Serotonin receptors are  located on blood vessels throughout the body. Later it was also found to be a neurotransmitter in  the brain.   ­ Serotonergic neurons in vertebrate animals are loc​aphe nuclei​ hich is on  the brainstem   ­ Biosynthesis of Monoamine Neurotransmitter​:opamine, norepinephrine (noradrenaline),  and epinephrine (adrenaline) are made from the essential ​henylalanin  ​ ­ Phenylalanine → tyrosine → DOPA → dopamine → norepinephrine → epinephrine   ­ Dopamine: ​ opaminergic brainstem nuclei ar​entral tegmentum​nd theubstantia nigra  ­ Norepinephrine:​early all the norepinephrine­producing (noradrenergic) cells in the brainstem  are located in ​cus coeruleu​n the pons. The epinephrine­producing cells are located here  as well, although there are very few of them.   ­ Peptide Neurotransmitters​ndorphins ​omposed of polypeptides. These are the opioids,  collectively called the endorphins.   ­ So basically, there are several categories of neurotransmitters:   ­ Amino acid neurotransmitters: glutamate and glycine and GABA   ­ Neurotransmitters made directly from amino acids: serotonin, dopamine, norepinephrine,  epinephrine, histamine  ­ Acetylcholine  ­ Polypeptide neurotransmitters: neuropeptides, endorphins  ­ There are 2 kinds of neurotransmitter reonotropic receptor​nd ​PCRs  ­ Ionotropic Receptors: glutamate, GABA, and acetylcholine (and glycine)   ­ There is one serotonin receptor that is ionotropic (5HT3)  ­ GPCRs: All other neurotransmitter receptors (there GPCRs that interact with glutamate,  GABA, and acetylcholine)  ­ Seizure:​oo much excitation and not enough inhibition may set off a kind of explosive chain  reaction called excitation. One manifestation of this is runaway neural activity in the brain called  a seizure  ­ Idiopathic seizur​ave not been associated with any identified causes  ­ Causes of Seizures:   ­ Tumor could produce unbalanced excitation, brain infections, high fevers,  traumatic head injuries, drugs that increase brain neuronal excitability (stimulant  drugs), etc  ­ Epilepsy:​ondition of recurrent seizures   ­ About 2.7 million people in the U.S. suffer from it. Of those, 30% still have seizures  while on medication   ­ Antiseizure Medication​:omething that reduces the amount of excitation, or enhances the  amount of inhibition in the brain.   ­ They interfere with voltage­gated sodium, potassium, and calcium channels; facilitate the  inhibitory action of GABA; and reduce the excitatory action of glutamate  ­ You want to blunt excitability enough so that seizures are prevented, but not so much that  the normal functioning of the brain is impaired.  ­ Excitotoxicit​:verexcitation of neurons by glutamate is a toxic phenomenon that can cause  death.     Charged particles (ions, acetylcholine) are hydrophilic   Things that have OH groups are HIGHLY polar ­ will not cross blood brain barrier too hydrophilic     Chapter 8: Poison, Medicine, and Pharmacology   ­ Drug: C​hemical that in small amounts has a significant effect on body function  ­ Pharmacology: S​ cientific study of drugs: their origins, compositions, and effects on the body   ­ Paracelsus ​1493­1541)​Swiss physician and alchemist that said: “Everything is a poison. The  difference between a poison and a medicine depends on the dose”  ­ Tetrodotoxin (TTX): B​locks voltage­gated sodium channels so that sodium can’t get into the  cell when the channel opens. This prevents the neurons from sending signals. Numbness occurs  bc signals from sensory neurons in the skin don’t reach the brain, and signals from the brain don’t  reach the muscles, there is muscle weakness, difficulty moving, and paralysis (including the  muscles controlling breathing). So if someone dies from TTX poisoning, it is because of  respiratory paralysis.   ­ Heart doesn’t stop beating and the brain is not affected ­ because TTX doesn’t actually  enter the brain (blood­brain barrier) because it is not hydrophobic enough   ­ Comes from puffer fish, blowfish, fugu  ­ Blood­brain Barrier: ​efers to how the blood vessels are constructed within the CNS to regulate  the passage of materials from the blood, into the brain, and vice versa. The cells forming the walls  of the blood vessels are tightly joined together, with no gaps, no pore, no holes between the cells.   ­ There are two ways that molecules can cross the blood­brain barrier  1. Via transporter proteins that shuttle specific molecules across the membranes of  the cells forming the barrier.   a. This is how glucose and some amino acids get across  2. By dissolving right through the blood vessel cell walls  a. A molecule must be highly hydrophobic (lipophilic) to do this  b. This is how oxygen, other small gaseous, and all drug molecules known  to have an effect on brain functions get across  ­ TTX Resistance: M​ay result from mutations that change only a single amino acid in the  voltage­gated Na+ channel. This happens in animals harboring TTX.   ­ Saxitoxin (PSP): ​aralytic shellfish poisoning ­ Does all the same things as TTX it is just more  common because it occurs in shellfish with STX  ­ Batrachotoxins: ​ TXs also mess with voltage­gated sodium channels, but in different ways than  TTX & STX. They interact with the channels and prevent them from closing. This also prevents  action potentials from firing because Na+ never stops flowing into the cell. Nerve signaling  doesn’t work and the same things result as with TTX and STX   ­ Local Anesthetics:​Chemicals that produce a loss of sensation only in the region of the body near  where they have been applied. When the chemical drifts around, enters the bloodstream, and  reaches other parts of the body, its concentration is too low to have any effects  ­ Cocaine: ​irst local anesthetic to be appreciated by modern medicine   ­ They work by binding to voltage­gated Na+ channels and disrupt the ability to open and  close in a normal voltage­dependant fashion. They do not block the channel, they just  interfere enough to alter the generation of action potentials, resulting in a reduction in  signals from neurons sending sensory info to the brain   ­ Nicotinic AChRs:​ChR activated by binding nicotine. This AChR is blocked (antagonized) by  the moleculubocurarine This is the neurotransmitter receptor at the neuromuscular junction,  and is also present in the brain   ­ Now recognized as an ionotropic receptor   ­ Muscarinic AChRs: ​ChR activated by the molecule muscarine, from mushrooms. This AChR  is antagonized ​tropin This is found in the parasympathetic neural connections with target  organs as well as in the brain   ­ Now recognized as a GPCR   ­ Atropine ​tropa belladonn​ The deadly nightshade plant. It is a parasympatholytic and will  therefore slow intestinal motility. This makes it a useful medicine to treat diarrhea, spastic colon,  and other gastrointestinal problems    ­ Psychoactive Drugs: Top 5   1. Caffeine   2. Ethyl Alcohol (ethanol)   3. Nicotine  4. Areca nut (Betel nut)   5. Cannabis    Neuromorphic Engineering  


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."

Anthony Lee UC Santa Barbara

"I bought an awesome study guide, which helped me get an A in my Math 34B class this quarter!"

Jim McGreen Ohio University

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

Parker Thompson 500 Startups

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

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


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


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

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

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

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