×
Log in to StudySoup
Get Full Access to UW - Psychology 202 - Class Notes - Week 10
Join StudySoup for FREE
Get Full Access to UW - Psychology 202 - Class Notes - Week 10

Already have an account? Login here
×
Reset your password

UW / Engineering / PSYCH 202 / What is the process involved in turning the genes on and off?

What is the process involved in turning the genes on and off?

What is the process involved in turning the genes on and off?

Description

School: University of Wisconsin - Madison
Department: Engineering
Course: Introduction to Psychology
Professor: Caton roberts
Term: Fall 2016
Tags: biopsychology
Cost: 25
Name: 7 Biopsychology
Description: One week of notes on biopsychology
Uploaded: 12/12/2016
15 Pages 161 Views 1 Unlocks
Reviews



How Are Neural Messages Integrated into Communication Systems?




Development: why does one cell turn into one type and another a different type?




– What is “Genetics”?



Biological Psychology I: Genetics, the Nervous System and Neurotransmitter Processes Overview of Today’s Lecture – Introduction to the role of genetics  – Structure of the Nervous System – Review of elementary Neuronal Structure and Physiology – Neurotransmitters and Their Neuronal and PsychologicalWe also discuss several other topics like cse 311 uw
We also discuss several other topics like What is an oligopoly with only two members?
If you want to learn more check out Who is Sam Gordon?
We also discuss several other topics like Illustrate position vectors.
If you want to learn more check out What is the fundamental of database concept?
Don't forget about the age old question of Discuss the Rescorla­-Wagner model.
 Functions – A Few Practical Illustrations/Applications Some Orienting Concepts on Genetics in Psychology: 1* Every cell in our body contains chromosomes which contain DNA  which contain the genes. Human body – Cell – Chromosomes – DNA ­ Genes – What is “Genetics”?  2* A) Heredity of specific characteristics:  – e.g. Mendel’s peas: A monk, he developed projects known as  Mendelian genetics. Basis for calculating specific probability of a  particular train showing up in the next generation based on the  previous generation – Recessive and Dominant Genes – Precise mathematical rules – Conditions under which the characteristics show up (hair color, eye color,  balding...) Depression, schizophrenia are also genetic but we do not understand  those combinations as well – Very, very limited in predicting complicated traits (heart disease, cancer,  genetic model of learning?) – Only good when there are single genes in control (often untrue) Fig. 3.2 – Peas and the color of their flowers 3* B) Processes involved in turning genes on and off: Genetic switching,  operate in complicated ways in response to environmental conditions. Genes do not operate separate from their environments. Development: why does one cell turn into one type and another a different type? 4* C) polygenic effects:  Most illness processes influence us through the  simultaneous operation of genes – Chromosomes: 23 pairs in every cell.  – What Genes are: Segments of DNA, designed to code for specific  proteins.  – What Genes do: Regulate the expression of protein (how we think,  dream, imagine, hate, create, love….) – Gene Expression: Coding for specific protein product. A segment that  gene is momentarily exposed (unwrapped) to its surrounding  environment and expression is allowed. RNA polymerase When methyl chemical groups (chemical packages) attach to the DNA there is reduced  accessibility to genes Genes not expressed, but repressed. Repression of gene expression can occur through  DNA methylation. Methyl groups prevent DNA from unwinding and being exposed,  therefore cannot be expressed.  “Epigenetic” modifications of genes and the impact for human health  (cancer, stress­reactivity, etc):  Above genome. Events that affect genes but  don’t change them. No change of DNA but expression is altered. Comes  through experiences (food, toxins, other substances, behavioral effects) All of our cells have the same genes but they’re all different DNA is wrapped around a cluster of proteins called histones. Underlying cancer and stress reactions are epigenetic effects. Tumor suppressing cells are constantly fighting cancer – Can be turned off by an  epigenetic modification of the genome. If they’re methylated they are unexpressed (can’t  prevent cancer)– Genes are silenced/repressed – Environmental origin – HPA axis – need a health stress­response to be a healthy person. Healthy stress  response genes can be silenced by environmental consequences.  – Studies have shown that stressed rat mothers ON EXAM o Rats that don’t get the “rat love” experience have reduced glucocorticoid  receptors o Epigenetic modification of the healthy stress response (turned off, cannot  handle stress) Genes Affect Behavior – Behavioral Genetics Methods: Differences between identical and  nonidentical twins 5* Twin Studies Compare MZ(identical, monozygotic) and DZ(not  identical, dizygotic) Twins:  6* Adoption Studies: MZ and DZ adopted in different environments.  When some kinds of traits are looked at – the adopted children are  much more like their biological parents than their adoptive parents  (personality traits, etc.) – Heritability: The degree to which an underlying genetic characteristic  in a population accounts for differences in the expression of that trait  (don’t tell us anything at all about individuals) only tell us about that  trait in a group – Ex. IQ, weight, etc) are hereditable – in a group (population) genetic differences  account for differences in the variable Gene Expression Can Be Modified – Manipulating Genes:  7* Pick your Mouse (or person?) You can make them the way you want  them to be.  8* Alcohol preferences video: – Manipulating Environments: 9* “Mother Nurture” article: Two groups of mice, calm vs anxious.  Cross­fostered – Changed to a different mother of different group.  Took the pups and switched them after birth. Dip the pups in alcohol  to take their smell away so that the mother doesn’t kill the pups that  aren’t hers. The pups were more like the mother they were raised by  than the one they were biologically related to. Genetically calm pups with anxious mothers became anxious. Environment trumps genetics? IQ, FADS 2 Breastfeeding increases IQ? 10* “epigenetics” again, stress­reactivity: A genetic tendency is not  expressed because of an environmental effect. How Are Neural Messages Integrated into Communication Systems? – Three systems are coordinated: 11* 1)The Central Nervous System (CNS) Brain and spinal cord12* 2) The Peripheral Nervous System (PNS) 13* 3) The Endocrine System Structure of the Nervous System: The Central Nervous System (CNS) Consists of the Brain and Spinal Cord The Peripheral Nervous System (PNS) connects the CNS to the rest of the body through subdivisions:  – 1) The Somatic Nervous System, which acts on skeletal muscles (the  muscles attached to bone) Sensory and motor – 2) The Autonomic Nervous System, which acts on visceral muscles  (e.g., heart, arteries, gastrointestinal tract) and glands (e.g., salivary,  sweat)  In the Somatic Nervous System:  1) Sensory Neurons (Afferent Neurons) transmit somatosensory (Bodily  information) information from peripheral sensory organs to CNS; and  2) Motor Neurons (Efferent Neurons) bring motor informational commands  from CNS to the muscles: Take information and send it to the muscles. Output from brain/spinal cord Sensory Afferent Motor Efferent Fig. 3.8 Touch something – afferent message to spinal cord – reflex (efferent) (don’t need the  brain to know it hurts) In the Autonomic Nervous System:All of the organ systems 1) The Sympathetic Nervous System is activating (“Fight or Flight”) Activated under stress, activation of HPA axis 2) The Parasympathetic Nervous System is deactivating (“Rest and Digest”) Calms you down Cannot digest when energy is needed for other things (example: zebra running from lion) Activation – calming – activation – calming… The Endocrine System Communicates Through Hormones Actions of the Nervous System and Endocrine System Are Coordinated – The hypothalamus is a critical integrating structure, as will be  explored in the next lecture on brain structure and function. – Central and peripheral systems have to be coordinated with the  endocrine system Hypothalamus(Brain) – CRF ­ Anterior Pituitary Gland (Endocrine system) – ACTH –  Adrenal Glands – Glucocorticoids (Stress hormone) “Stress” and The HPA­Axis – HPA stands for:  – Example of Stress­Response: – The consequences of dysregulation in the human stress response: 1. Increased visceral fat 2. Lowering of immune system functions 3. Increased arterial plaque (fat in blood vessels) 4. Decreased hippocampal neurogenesis (less likely to produce new hippocampal  brain cells, memory function) Neurons, Nerves, and “Tracts”: – Neuron: A cell that’s specialized for communication within the  nervous system.  – 3 general parts: 1. Input­ dendrites 2. Cell body 3. Axon – Nerve: Bundles of axons in the peripheral nervous system – Tract: Bundle of axons within the brain in the central nervous system Peripheral Nervous System consists of entire set of “nerves” (cranial and  spinal) 12 Cranial Nerves Spinal Nerves  Neurons are specialized for communication: What happens at the: – Dendrites? Information coming in – Cell Body? Information is integrated – Axons? Information is communicated further. Axon Hillock: Junction  of ?? the Information is gathered and integrated to make a  physiological decision if an action potential is generated. If it is, the  membrane depolarizes and the action potential is sent downstream All­or­none principle Hyperpolarized resting state Some neurons have “myelin sheaths” Insulating globs of fat. and “nodes of ranvier”: What are those?    A “node of ranvier” is the space between two myelin sheaths on an axon  where depolarization and action potentials occur Spaces in between (nodes of Ranvier)Brief alteration of the resting potential of the membrane (Online tutorial) Normal resting state: outside is hyperpolarized resting state, when a neuron  is at rest, it is more negative on the inside ionically.  When an action potential is generated, the charge briefly reverses.  A Myelin sheath: Protect axons Opportunity for info to be transferred much more quickly   Is made from glial cells   Provides insulation for axons  Speeds up neural transmission by causing action potentials to “jump”  across the “nodes of ranvier” (called “saltatory conduction”) (To jump in Spanish is saltar) From the axon hillock to synapsis Action potentials move much more rapidly   Saltatory conduction produces faster neural speed and thereby  increases how quickly effects at the synapse can occur Myelin sheaths are made from glial cells Neurons are supported by glial cells, but are different Glial Cells – Called Glia – Outnumber Neurons 10:1 in CNS They are the most numerous cell in  the nervous system. Outnumber neurons a lot – Form Myelin Sheaths, Blood/Brain Barrier(Filtering out poisons),  Help Supply Nutrients to Neurons, etc. – Different Varieties, Different Functions There are more than these 3 types Illustration:  3 Types of glial cells and their structures and functions: – Oligodendrocytes: Myilate neurons (CNS) Asymmetrical; forms  myelin around axons in brain and spinal cord– Schwann Cells: Myilate neurons (PNS) Asymmetrical; wraps  – Astrocytes: Star shaped; symmetrical, nutritive and support  function. Fill up a lot of space. Attach to the blood flow, take  sugar and oxygen and bring it to neurons The other half image: Different types of neurons serve different purposes 3 Classes of Neurons: – Motor Neurons Efferent nerves CNS – muscles/glands (movement) – Sensory Neurons Afferent nerves CNS – (perceive) – Interneurons Within CNS transmission – 1) Motor Neurons ( also called efferent nerves):   CNS ­­> muscles/glands (enable us to move, e.g.) – 2) Sensory Neurons (also called afferent nerves) :   Sensory Organs ­­> CNS (enable us to perceive sensory inputs, like  touch) – 3) Interneurons:  Within CNS Transmission 14* perform integration and organization functions 15* vastly outnumber Motor and Sensory Neurons (several millions of each compared to 100 billion interneurons) Most numerous neuron but not most numerous cell Tracks, highways of informationAnimation of Neurotransmitters in Brain Review of Handout (Roberts’ “Elementary Lesson in Neurophysiology”) Monoamine Oxidase Inhibitors and SSRI’s both are agonists of Serotonin, but have different mechanisms of action: See figure 3.15 for review  Neurotransmitters are synthesized in cell body: how far south would we have to go to  find the cell body? Very far away. It’s a miracle the way things work. Neurotransmitters are critical molecules. Synthesized by genetic regulatory processes.  Coding by genes. Synaptic vesicles are filled with neurotransmitters Action potentials are generated at the axon hillock when the summed electrical potentials  at the site of the axon hillock exceeds a threshold (Hyperpolarized: more Na+ ions on the  outside) Resting state = ­70 mJ Brief depolarization of the membrane: (Lecture available on course website) More  positive on the inside for a brief moment (action potential, ends quickly because the Na+  gates close and K­ gates open up) Sodium/potassium pump pumps 3 sodium ions out and 2 potassium ions get pumped in Action potentials get propagated and wind up at the end of the axon at the synaptic knob  (terminal button) then there’s a set of process that co­occur  Calcium ions come into the cell : Exocytosis – synaptic vesicles move to the membrane,  bind, open up, and dump neurotransmitters into the synaptic space (trillions) MAGIC Synaptic Space 3 Processes: –     Make it to post­synaptic receptors, bind to them briefly, change electrical  potentials. Neurotransmitters are like keys that fit in locks (receptors, binding)  Either an excitatory change or inhibitory change. Neurotransmitter stays a key,  does not become one with the lock/receptor. Releases –    Reuptake: Recycling, energy management. It takes energy to transport a  neurotransmitter. NT get taken back up into the terminal button and repackaged in vesicles  –    Catabolism: Breaking stuff down into its parts through the use of enzymes.  Enzyme break down NT then the NT are now NT parts (enzymatic deactivation)Drugs Two main classes: Agonists and Antagonists Agonists: Increases NT effects ∙ A. ON EXAM L­Dopa: molecule that is natural synthesized in the body.  Precursor molecule for the development of dopamine. Works in the cell body  affecting the synthesis of dopamine itself.  o Parkinson’s Disease: patients with PD have a group of neurons that are  dopamine containing and they are dying slowly. Not producing sufficient  dopamine to have control of their motor processes. Basal Ganglia  (Substancia nigra is rapidly deteriorating). Symptoms: trouble initiating  and seizing movement. L­Dopa, in the early stages of PD, increases the  production of dopamine for a while.  ∙    B. Amphetamines, Cocaine release massive amounts of dopamine. Increase the  rates of exocytosis massively ∙    C. Antidepressants influence monoamine NT processes o 1. Tricyclic antidepressants – inhibit reuptake of norepinephrine (and  serotonin but not as much) Blocking NT from being taken back, more of  the NT in the synaptic space so there can be more effect postsynaptically o 2. SSRI’s Selective Serotonergic Reuptake Inhibitors inhibit 5­HT  (serotonin) reuptake (also norepinephrine but stronger on serotonin) o 3. Mono­amine oxidase­ inhibitors (MAO­I’s) slow “enzymatic  deactivation” ∙    D. Ecstasy releases massive amounts of serotonin Antagonists: Decreases NT effects A. Curare (competes with Ach at junction motor nerve and muscle) B. Antipsychotic medications (block post­synaptic DA receptors) Neurotransmitters and Psychological Function STUDY NEUROTRANSMITTERS IN THE BOOK TOO An Unquiet Mind What is a neuron and how does it operate? It is a specialized cell for communication within the nervous system. It has three parts  that work together to send information from the brain and for information to arrive from  the environment to the brain. Neurotransmitters:  Acetylcholine (Ach) – Links Motor Neurons and Muscles (synapse at muscle) Slide 35 Allows us to move our muscles. PNS and CNS – PNS Curare is Ach antagonist, leading to temporary muscle paralysis – CNS Ach is involved in Learning and Memory in CNS – Monoamine oxidase MAO Monoamine deficiency theory  states that a deficiency of the monoamine NT are broken  down. There is a drug that inhibits this breaking down.  (norepinephrine/serotonin/dopamine) – Alzheimer’s Patients Have Low Levels of Ach Video Example:   – This Experiment by Joseph Martinez’ explores the causal  relationships between CNS Acetylcholine Processes and Learning and Memory Processes (“consolidation” of learning) Role of acetylcholine in learning and memory Scopolamine: Antagonistic, causes “experimental amnesia” – Be sure to take detailed notes to be able to reconstruct the specific  details of the experiment: Analysis/Reconstrtuction of Martinez’ Experiment From Video Inject drugs that they know have specific consequences – What is the operational IV? The drug – A:  Scopolomine (action:  Ach Antagonist) vs. Saline (Question:   Why the saline injection?) Saline injection is the control. Without  saline injection there may be a confound of sticking the animal with a  needle, which is stressful and painful – Implied Physostygmine (Ach Agonist  Acetylcholinesteraste   inhibitor) – It increases NT in the synapsis. Mechanism: blocks the enzyme that  breaks down Acetylcholine. Enzyme: Acetylcholinesteraste ) Could be Another Level of IV – How might subjects and experimenters have been blind? They didn’t know which drug it was Analysis of Martinez’ (continued) – What is the operational DV?  16* (A:  “Time” to find food) Because amnesia cannot be measured quantitatively – What is the theoretical DV?  17* (A:  “Memory” as a function of biochemical variables) – Results and Conclusions:   18* Scopolomine Caused blockage of post synaptic acetylcholine  receptors, leading to an antagonistic effect of CNS acetylcholine,  animals took longer to find food (evidence of amnesia) 19* Physostygmine Caused an agonistic affect, the inhibition of  Acetylcholinesterase, leading to more NT in synapsis, find food more  quickly (evidence of memory enhancement) Neurotransmitters:  Dopamine (DA)  Involved in muscular activity Motor movement, pleasure and reward,   In Parkinson’s Disease, tracts of DA neurons degenerate in Basal  Ganglia, (Substantia nigra) leading to abnormally low levels in brain L­Dopa creates more synthesis in healthy neurons  Excesses involved in Schizophrenia? Too much dopamine  Antipsychotic Medications are DA antagonists, interfering with DA at post­synaptic receptors Could cause Parkinsonian­like side effects  DA Tracts “project” widely through areas of brain (limbic system and  cortical structures) dealing with emotion/motivation and  thinking/planning/judgment/language Can alter more than motor pathwaysNeurotransmitters:  Norephinephrine (NE) – Increases Arousal – Increased levels may be involved in Mania – Decreased levels may be involved in Depression Monoamine deficiency theory states that low levels of NE and serotonin cause depression – Tricyclic antidepressant medications inhibit reuptake, thus functioning as NE agonists Neurotransmitters:  Serotonin (5­HT)  Involved in sleep­wakefulness rhythms  Massively depleted by Ecstacy (terminal buttons often destroyed) Lots of serotonin is released when you take the drug but serotonin terminal buttons are  being destroyed  Decreased Levels may lead to depression Increase vulnerability to depression  Reuptake Inhibited by Prozac (Fluoxetine)  Prozac is in a class of drugs called SSRI’s (Selective Serotonergic  Reuptake Inhibitors), all of which are 5­HT agonists Neurotransmitters:  Gamma Aminobutyric Acid (GABA) – Lowers arousal – Reduces anxiety So does alcohol. Anti­anxiety drugs are addictive – GABA is the main inhibitory NT in nervous system Decrease the likely hood of transmission downstream What is the main excitatory NT in the nervous system? ON EXAM Glutamate Conclusion:  All Psychological Functions (behavioral­motor activation, attention,  anxiety, mood, thought, speech, consciousness, intentionality and  impulsivity, etc.) are supported and regulated by complex interactions  between the CNS and PSN, with diverse types of CNS  neurotransmitters playing a central and critical role in our psychological existence, identity, and experience of the world  The machinery of mind underlies psychological realities

Page Expired
5off
It looks like your free minutes have expired! Lucky for you we have all the content you need, just sign up here