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

Chapter 8 Notes

Star Star Star Star
1 review
by: Olivia Addis

Chapter 8 Notes BIOL 3160

Olivia Addis

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 notes I've taken in class and from the text book so they are very thorough.
Human Physiology
Dr. Tamara McNutt-Scott
Class Notes
25 ?




Star Star Star Star
1 review
Star Star Star Star
Abigail Towe

Popular in Human Physiology

Popular in Biological Sciences

This 11 page Class Notes was uploaded by Olivia Addis on Friday February 19, 2016. The Class Notes belongs to BIOL 3160 at Clemson University taught by Dr. Tamara McNutt-Scott in Fall 2015. Since its upload, it has received 22 views. For similar materials see Human Physiology in Biological Sciences at Clemson University.


Reviews for Chapter 8 Notes

Star Star Star Star

-Abigail Towe


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: 02/19/16
Chapter 8: Central Nervous System The Central Nervous System is made up of the brain and spinal cord.  o CNS serves many functions: o sensory neurons brings information to the CNS o motor neurons take a decision away from the CNS and innervate muscles and glands o interneurons within the CNS associate a specific motor response to a  specific sensory stimuli in order to maintain homeostasis.  o During development the ectoderm, which is one of three embryonic tissue layers,  becomes the neural tube after a groove deepens.  o The anterior portion, the forebrain, develops into the brain, and the rest of  the neural tube will continue to become modified to become the rest of the CNS  The neural tube will remain hollow, the cavities in the tube are  then called ventricles.  cavity in spinal cord called the central  canal  Filled with cerebrospinal fluid, which is formed by the  choroid plexuses located in the ventricles. o CNS is comprised of gray and white matter o Brain  The brain is 3­3.5 lbs., and receives about 15% of the total blood  flow to the body per minute because of the large number of  metabolic functions that the brain does, requiring more blood to  perform.   It is involved with learning and memory to benefit survival by  allowing behavior to change based on past experiences.   Forms basis of consciousness through perceptions, emotions, and  self­awareness.  Holds neural stem cells that can develop into neurons and glial  cells.  Development of neural stem cells into neurons is called  neurogenesis, which occurs in two locations: the  subventricular zone in the lateral ventricles, which  includes a thin layer of ependymal cells that aids in  neurogenesis then sends them somewhere else, and the  subgranular zone of the hippocampus.   Brain creations are not a singular event, but will involve multiple  areas of the brain.  Cerebrum  Makes up about 80% of the mass of the brain and its primary tasks are higher  brain functions.  It consists of a right and left cerebral hemisphere, functionally connected by the  corpus callosum.  Comprised of 5 Lobes: o Frontal – voluntary motor control of muscles, higher intellectual processes o Parietal – somatesthetic interpretation, understanding speech and forming  words to express thoughts and emotions, interpretation of textures and  shapes o Temporal – Interpretation of auditory sensations, stores auditory and  visual experiences o Occipital – Integration of movements in focusing the eye, correlation of  images with previous experiences or stimuli, conscious perception of  vision.  o Insula – Memory; sensory (mostly pain) and visceral integration  Cerebral cortex is the outer layer of the cerebrum, which is made up of generally 2­4 mm of gray matter and underlying white matter. o The cerebral cortex is characterized by having convolutions, gyri and  sulci, which help to increase surface area without increasing the volume.  o It is the most complex integrating center of the nervous system sensory  information processed into meaningful, perceptual “image”.   Lissencephaly: smooth brain (no convolutions) leads to difficulty  swallowing and basic functions; severe mental retardation so those  with lissencephaly generally don’t live past about 10.  o Cortex is mapped to regions of the body, which is referred to as  somatotopy.   Size doesn’t determine the area of the cerebral cortex.  Highest densities represent largest areas in sensory cortex  (postcentral gyrus)  Greater motor innervation represents larger areas in motor  cortex (precentreal gyrus)  Ex: hands and face have a high density of sensory receptors and motor innervation. Electroencephalogram o Synaptic potentials released into extracellular space and can summate to create  electrical currents that can be measured by placing electrodes on the scalp, which  is an EEG. o Deviations from normal EEG patterns are used to diagnose epilepsy and  other abnormal mental states.   These are viewed as abnormal discharges of a cerebral neuron.  Electric storm within a short circuit, occurs at a small spot  within brain – focus – causes waves of electrical activity to  spread throughout the brain.  o In class video of a seizure, it showed that the  woman seizing stopped breathing, observed loss of  vocalization, and a loss of motor control.   Absence of EEG signifies brain death.  o Normally four types of EEG Patterns:  Alpha waves – in parietal and occipital regions while a person is  awake and relaxed with the eyes closed.   Beta waves – in frontal lobe; evoked activity, produced by visual  and mental activity  Theta waves – in temporal and occipital lobes; common in  newborns and sleeping adults, increase in awake during tasks that  require attention or severe emotional distress  can be a warning  for nervous breakdown  Delta waves – cerebral cortex, normal, common during sleep and  in infants. If present in an awake adult, they indicate brain damage. Sleep o The function of sleep is known; however, we know that it provides a homeostatic  function, while also consolidating dreams and providing the glymphatic system. o Glymphatic system – glial + lymphatic makes a “mental janitor” because  during sleep, the interstitial space in the brain increases in volume, and  glial cells move throughout and cleans out some space  flushing of  tissues. o Electroencephalogram (EEG) patterns change with sleep. o REM sleep – rapid eye movement; when dreams occur  EEG characterized by theta wave; number of eye movements, HR,  and respiration rate will all increase.  o Non­REM (NREM) sleep – time of sleep outside of the REM phase,  resting phase  Aids neural plasticity required for learning, which is the brain’s  ability to adapt to meet the needs of the organism. o Cycles descend through the 4 (1­4) stages of NREM, then ascend back  through the 4 stages (4­1) to get to REM sleep, followed by (1­4) stages of NREM.  This cycle lasts about 90 minutes and will typically occur 4­5  times in one night, and will usually wake up from REM sleep.  o Limbic system activated to mediate fear and anxiety, which are often emotions  involved in dreaming.  Basal Nuclei o The basal nuclei are masses of gray matter deep within the white matter of the  cerebrum. o They play an important role in movement and posture as well as complex aspects  of behavior, which is the control of voluntary behavior.  o The prominent basal nuclei is the corpus striatum, which components are:  caudate and lentiform (putamen and globus pallidus) nuclei.  o Substantia Nigra (SN) in the midbrain and the subthalamic nuclei in the  diencephalon are functionally associated with basal nuclei.  o Parkinson’s Disease is characterized by problems with movement because  of the dopamine­releasing cells in SN.  o Motor Circuit: o The motor cortex sends excitatory signals (glutamate) to basal nuclei  (primarily putamen).  o Putamen in basal nuclei sends inhibitory (GABA) signals to other basal  nuclei areas.  o Globus pallidus and substantia nigra send inhibitory signals to the  thalamus. o Thalamus then sends excitatory signals to motor cortex.   The excitation of some and inhibition of others allows for intended movements and inhibiting unintended movements.  Cerebral/Hemispheric Lateralization o Cerebral hemispheres have anatomic, chemical, and functional specializations. o The info entering the brain will decussate (cross over) at the corpus callosum so  that the right side of the brain controls the left side of the body.  o Communication through the corpus callosum allows the hemispheres to  work together for the “total” body function.   Patients with epilepsy will have the corpus callosum cut in half to  alleviate symptoms – split brain procedures. o Experimentation like split­brain procedures has found that each hemisphere is  better at some tasks than the other  cerebral dominance.  o Cerebral dominance is the handedness of an individual; therefore, if one is right handed, then they are left hemisphere dominant. o Hemispheres complement each other with their individual strengths, but  one is not subordinate to the other.   There is specialization of function in one hemisphere  cerebral  lateralization   Left: language and analytical ability, ex – recognize face  Right: visuospatial ability, ex – recognize face is unhappy  It has been speculated that creative ability may be related to  interaction of info between hemispheres.  Language o A complex code including listening, seeing, reading, and speaking with each  aspect of language dealt with by different regions, but typically located in the left  hemisphere of the brain.   o Knowledge of how language works is gained through the study of people with  aphasias, which are speech and language disorders, caused by damage to the brain from injury or stroke.  o There is potential that the development of language mechanisms can be in  either hemisphere because assignment is flexible in early years, but  plasticity decreases with age. o Broca’s Area: inferior frontal lobe, directs muscles involved with speech;  preparation to speak  Broca’s aphasia results in slow speech and poorly  articulated. Understanding is there, it is just hard to respond.  o Wernicke’s Area: superior temporal gyrus, understanding written and spoken  language  Wernicke’s aphasia observes language comprehension destroyed –  “word salad” – what comes out of their mouth does not make sense.  o Concept of words begins in Wernicke’s area  Broca’s area  motor  cortex, which controls musculature of speech   To understand words, visual cortex and auditory context send  information to Wernicke’s area.  PET Scans  Increased blood flow to specific lobes of brain during various language­based  activities.  o Ex: generating words  Broca’s; hearing words  Wernicke’s; speaking  words  motor cortex  Limbic System and Emotion  The hypothalamus and limbic system are important brain regions for neural  element of emotional  o Components of the Limbic system include: cingulate gyrus, amygdala,  hippocampus, septal nuclei.   Limbic system is the center for emotional drives, but was derived very early in the course of vertebrate evolution, for which it was mostly used for olfaction.  o Little control over emotions because there are few synaptic connections  between the cerebral cortex and the structures of the limbic system.  o Drives the limbic system plays a role in include: aggression, fear, feeding  and satiety (feeling full), goal­oriented behavior (reward/punishment), and sexual behavior/drive.  Papez Circuit: closed circuit that info flows from limbic system to the thalamus  and the hypothalamus; any memory must pass through this circuit.  o Hippocampal/mamillothalamic tract, which is also known as the fornix o Function – consolidation of memories.  Papez circuit between limbic system and hypothalamus and  thalamus shows how they cooperate together for the neural basis of emotional states.  Learning and Memory  Learning is the acquisition and storage of info as a consequence of experience.  o Likelihood of particular behavior, when presented with a specific stimulus o Rewards/punishments are important in learning because by rewarding a  behavior, the experience will enhance that behavior.  Memory is relatively­permanent storage of information learned from previous  experiences.  o Not by one structure, but many different process work together. o Memories are stored and retrieved in different ways to suit the different  needs.  Memory  Storage and retrieval of memories involves multiple different regions of the brain. o Knowledge of these areas comes from different amnesias (loss of  memory) due to damage to different areas.   This suggests that the many different systems that function in  information storage are available in the brain.   Memory can be either short­term, or working memory and long­term memory. o Short­term, working memory is retaining information for a short time, like seconds to minutes.   New information is not automatically permanent, and can be  susceptible to modification at the molecular level.  Therefore, protein synthesis and new RNA is required to  make a memory stable.  Memory consolidation requires the activation of genes, the  production of new proteins, and the formation of new  synapses.  The prefrontal lobe helps to store information differently  depending on its type.  o Long­term memory allows memories to be stored for days all the way up  to years.  It depends on the synthesis of mRNA and protein for memory  consolidation, converting short term memories to long­term,  which is a function of the hippocampus and amygdala (neural +  limbic).  Long­term memory can be classified as nondeclarative and  declarative.  Nondeclarative, or implicit memory, is memory of simple skills such as tying shoe laces.   Declarative, or explicit memory,  is the retention and  recall of conscious experiences that can be put into words. o Can be either semantic (memory of facts) or  episodic (memory of events). o People with amnesia have impaired declarative  memory.  Hippocampus is important in memory in its role in functions such as NREM sleep and how it is needed for consolidation and acquisition of new information.  Emotions effect memory formation by either strengthening or hindering – the  amygdala (component of limbic system) improves memory with emotional aspect  (especially fear).  o Stress will hinder memory formation because it will reduce the ability of  the hippocampus to form memories because the hippocampus and  amygdala have receptors for stress hormones and can be preoccupied with  stress to be used to help form memories.  Synaptic Changes in Memory  Short­term memory will involve the establishment of recurrent/reverberating  circuits, which means that the neurons will be in a circular path, synapsing with  each other.  Consolidation of memories requires permanent changes to the chemical structure  of neurons and their synapses, by means of protein synthesis.  o Long­term potentiation (LTP) is a type of synaptic learning because  with higher frequency of signals, there will be an increased excitability of  the neuron using glutamate to enhance this.   These are lasting changes that ultimately will increase sensitivity  of a neuron to a particular stimulus.   LTP induces dendritic spines to enlarge and change shape.  Summary of the process of LTP on the neurons (Image from Slide 16 is helpful):   High frequency of action potentials in presynaptic cell release glutamate into the  synaptic cleft    Glutamate will bind to both the AMPA receptor and the NMDA receptor, which  has Mg  blocking its pore  + +  When glutamate binds to AMPA, its Na  channel is opened so that Na , which  causes a depolarization of the PM   The depolarization moves Mg  out of the pore so that the pore in the NMDA  receptor is now open  2+  Ca  moves into the cell and activates second messenger systems    The long­lasting effects are an increase in glutamate release by the presynaptic  neuron and glutamate receptors in the postsynaptic neuron and thus sensitivity of  the postsynaptic neuron to stimuli. Extra Facts about LTP:  Low frequency action potentials will lead to Long­term depression (LTD),  which is the opposite effect of LTP.   Because the depolarization of the AMPA receptor is required for the NMDA  receptor to be active by moving Mg , this process is referred to as  depolarization­induced suppression of inhibition, which is because the process  is suppressing inhibition and enhancing the post­synaptic neurons ability to bind  glutamate.  o A big part of this process is the release of endocannabinoids, which are a  type of lipid NT used as retrograde messengers. In this case the post­ synaptic neuron releases nitric oxide (NO), which will promote LTP by  increasing the amount of glutamate released.   Lower calcium levels are going to lead to activation of phosphatases that  dephosphorylate AMPA receptors and it then cannot depolarize the cell; the  NMDA receptors will remain blocked and LTP will not occur.  Neural Stem Cells  Neural stem cells are found in the subgranular zone of the hippocampus. o This suggests that neurogenesis (development of neural stem cells into  neurons) may be involved in learning in memory.  Diencephalon  The diencephalon is made up of the thalamus, hypothalamus, and epithalamus  around the third ventricle and surrounded by the cerebral hemispheres.  o thalamus ­  relay center for the sensory information (except for olfaction)  that comes through the cerebrum   promotes a state of alertness and causes arousal from sleep in  response to any sufficiently strong sensory stimulus  important role in understanding where things come from (pathway)  somatopy (mapping of pathways to cerebral cortex) o epithalamus – pineal gland , which secretes melatonin and regulates  circadian rhythms o hypothalamus – collection of nuclei involved in homeostatic processes,  and is involved in the Autonomic Nervous System  Processes – emotion, biological clock, thirst, hunger, HR   Works with medulla to evoke visceral response to various  emotional states   Works with limbic system to regulate emotion.  Brainstem  Includes the midbrain, pons, and medulla, and involved in programming  automatic behaviors for survival and provide a pathway between centers higher  and lower than the brainstem.  o midbrain   cerebral peduncles – housing the ascending (sensory) and  descending (motor) tracts  corpora quadrigemina (tectal plate) – visual and auditory reflexes  red nucleus – motor coordination; works by maintaining  connections with the cerebrum and cerebellum  substantia nigra – movement, mood, reward, addiction; can release  dompamine  When the dopaminergic cells degenerate, it leads to  Parkinson’s disease.  o pons – modifies what the medulla sets  passage way for the sensory and motor tracts  several nuclei of the cranial nerves (CNs) and many originate in  the pons  house the autonomic respiratory centers that work with the medulla to regulate breathing  centers in the pons include pneumotaxic and apneustic o medulla – sets the pace  all ascending and descending tracts between spinal cord and brain  pass through this region  This is the main site of decussation, which is where the  tracts cross over because the left side of the brain controls  the right side of the body and vice versa.   the nuclei located in the medullar are important for motor control   houses vital centers – vasomotor center (for the ANS), cardiac  control center, and the respiratory center (rhythmicity center sets  the rate and depth of breathing) Cerebellum – hindbrain  The second largest brain structure behind the cerebellum.   Proprioceptors (sensory receptors found in muscle and joints) sends sensory  information to the cerebellum, and then the cerebellum will work with the basal  nuclei and motor cortex to coordinate movement.   Needed for motor learning and coordinating movement of different joints in  movement.  Required for proper timing and force required for limb movements  o It will use purkinje cells to inhibit motor areas that aren’t need to contract  what is needed and inhibit contraction of unnecessary movements.   Current research suggests that the cerebellum may have other functions besides  motor.   Ataxia refers to disorders of the cerebellum resulting in disorders of gait, balance,  eye movements, and swallowing. – lack of muscle coordination during  movements.  o Shizophrenia – individual interprets reality abnormally – cognitive  dysmetria – general discoordination of sensorimotor and mental  processes. o Autism – developmental problems that affect a child’s ability to  communicate and interact with others; individuals tend to have  smaller/abnormal areas in vermis, which is the most central part of the  cerebellum.  Reticular Formation and RAS: located in the brain stem  The reticular formation is an interconnected group of neurons that constitutes an  arousal system.  o Reticular Activating System (RAS) promotes wakefulness when activated  and sleep when inhibited. On = awake; Off = sleep  accomplished by excitatory and inhibitory neurotransmitters, that  work together to flip the switch on or off.  o Many drugs act on the RAS, promoting sleep or wakefulness.  o Narcolepsy – Lateral hypothalamic area (LHA) neurons are lost, which  function in releasing polypeptide neurotransmitters that promote arousal.   Hypothesis for Sleep Wake Cycles: o Brainstem nuclei that are part of the RAS ­ During waking, aminergic  neurons (release norepinephrine and serotonin) dominate and during REM sleep, cholinergic neurons (release acetylcholine) are dominant.  o Hypothalamus with circadian and homeostatic centers – hypothalamic  neurons project to RAS and influence sleep­wake cycles in regards to  biological clock aligned with circadian rhythm.   inc. GABA (inhibitory molecule)  dec. histamine  dec.  activation of thalamus  NREM sleep  dec. GABA  inc. histamine  inc. activation of thalamus   waking  Anti­histamines will put you to sleep.  Spinal Cord Tracts Spinal Cord: gray matter inside and white matter outside, unlike the brain.   Ascending tracts are sensory and descending tracts are motor.  o Ascending – info from cutaneous, proprioceptors, and visceral receptors.  Decussate either in the medulla or spinal cord.  o Descending arises from primary motor cortex.  Not all nerve fibers decussate in the medulla; some decussate in  the spinal cord, and some do not decussate at all.  o The initiation of a skeletal muscle event does not involve just activation of the motor area of the cerebral cortex. Ex: thalamus, cerebellum, basal  nuclei, etc. play important roles.  Cranial and Spinal Nerves  The peripheral nervous system (PNS) consists of nerves (collection of axons) and  their associated ganglia (collections of cell bodies) outside of the CNS.   A reflex arc is a neural pathway involving a sensory neuron and a motor neuron.  One or more association neurons also may be involved in some reflexes.  o Sensory receptor  Sensory neuron  Interneuron (CNS)  Motor Neuron   Reflex Contraction of a Muscle


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 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."

Jennifer McGill UCSF Med School

"Selling my MCAT study guides and notes has been a great source of side revenue while I'm in school. Some months I'm making over $500! Plus, it makes me happy knowing that I'm helping future med students with their MCAT."

Bentley McCaw University of Florida

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


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

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


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


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

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

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

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