Instuderingsfrågor Flashcards
Name the main statements illustrating the paradigm shift in neuroscience (och kunna berätta vad de innebär)****
❏ Hjärnan är inte en digital dator
❏ Alla mentala fenomen är produkter av neural aktivitet
❏ “Thoughts are reflexes without the end” (Neurala kretsar är den enda underliggande mekanismen för vilken som helst beteende från reflex till tänkande??)
❏ “Neurons that fire together wire together”
❏ “We don’t do what we want, but we want what we do.” (Fri vilja är en illusion)
“❏ We are the slaves of our neural circuits” (Medvetandet genereras för sent för att vara orsaken till beteendet.)
What is meant by the term folk psychology in neuroscience?
När man använt eller utgått från den intuitiva känslan av något som förklaring på ett fenomen. Kunskap som erhållits genom icke-vetenskapliga självobservationer som blev allas starka tro (uppfattning som numera övergivits)
What is meant by the term “Reason”? Give the definition
Förmågan för människan att medvetet tänka logiskt och rationellt, dra slutsatser och ta fram kunskap
Explain the quotation “NOTHING IN BIOLOGY MAKES SENSE EXCEPT IN THE LIGHT OF EVOLUTION”.
Att alla biologiska fenomen måste ha en biologisk fördel för att ha överlevt under evolutionen genom det naturliga urvalet
Explain the statement “The machinery of the brain is Neural Networks”.
Alla mentala fenomen som berör kroppen (tex alla tankar, känslor och minnen) och motoriska rörelser är resultat av neurala nätverk i hjärnan.
**Define Fixed action pattern. What is the message of this phenomenon?
Vissa rörelser har starka synapskopplingar som gör att man snabbt kan utföra en rörelse, **tex ta bort handen från en varm platta.
❏ innate mechanism
❏ “hard wired” neural network
What is the difference between reflexive and voluntary control?
Reflexive control →
❏ Klassisk teori: En reflex är ett impulstartat motoriska mönster som ryggmärgen eller förlängda märgen utlöser vid ett specifikt sensorisk stimulus. (Signalen går till ryggmärgen och inte alltid hela vägen till hjärnan, för snabb reaktion, inte medveten)
❏ Modern teori: Beteende som är producerat av en definierad input (stimuli) - output (response) bana.
Tex input: en varm platta. Output: Rycka ifrån handen
Voluntary control →
❏ Klassisk teori:
Exempel: Att fånga en boll eller att träffa en fluga, måste vi ta hänsyn till målets rörelse och planera en handrörelse som styr handen mot den framtida positionen av målet
❏ Modern teori: Beteende producerat av en mer komplex (hittills) odefinierad input-output bana
There is an ongoing discussion if there actually is a difference.
❏ The classic view: reflexive control is movements that are pre-programmed so the movements goes faster than the conscious awareness of the stimuli.
For example, you would take the hand of burning water before you would notice it was hot. The voluntary control is when it is a conscious decision to move. ❏ modern view: voluntary and reflexive control goes hand in hand with a big gray area in between.
For example, when you walk in a direction it often feels like a conscious decision but you do not think of every step you take.
How does the brain acquire new behavioural mechanisms (new networks)?
❏ Då: Neokortex är ansvarig för tänkande och problemlösning
❏ Modern insikt: Neokortex är ett plastiskt och kontinuerligt modifierbart system som skapar nya närverk
- Prakitsk erfarenhet inducerar neural plasticitet – neurala nätverkens förmåga att förändras genom tillväxt och omorganisering
I neocortex, som är ett modifierbart system i hjärnan, finns många viktiga plastiska nervkretsar för tänkande och problemlösning. När ett stimuli är mottaget kan hjärnan, då den är plastisk, kunna skapa starkare kopplingar (genom synapskopplingar) mellan vissa neuroner i hjärnan. Detta sker genom LTP (långtidspotentiering), där synapser har ökad aktivitet. Den kan också försvaga andra kopplingar genom LTD (långtidsdepression), där synapser har en minskad aktivitet. Ökad LTP ger ett nytt eller omorganiserat neuralt nätverk baserat på upplevelser och inlärning.
Why is the brain not like a digital computer?
Klassiska teorin: hjärnan är förprogrammerad till att bete sig på ett visst sätt
Moderna teorin (aktuell idag):
❏ hjärnan är plastisk, mer anpassningsbar och flexibel än en dator. Beror på att den kontinuerligt kan ändras genom det neurala nätverket (som är mycket mer avancerat än vad tex en ANN är) och kan utföra automatisk koordinerade rörelser utan förprogrammering.
❏ Hjärnan kan processa saker parallellt på högre nivå än en dator
Hjärnan:
- Parallell bearbetning - flera uppgifter kan utföras samtidigt
- Anpassningsbar - lära sig genom erfarenhet
- Effektiv på att hantera komplexa och oklara uppgifter
Digitala datorer:
- Snabb på att utföra sekventiella beräkningar - följa förprogrammerade instruktioner
- Utföra uppgifter utan trötthet eller känslor
- Svårt att hantera osäkerhet och oklarhet
- Inte lika bra som hjärnan att lära sig från erfarenhet
- Struntar i information som inte är intressant för beteende
❏ Hjärnan använder ett nätverk av neuroner och synapser för att bearbeta och lagra information. Denna parallella bearbetning möjliggör att flera uppgifter kan utföras samtidigt och att olika delar av hjärnan kan samarbeta för att lösa problem. Dessutom är hjärnan extremt anpassningsbar och kan lära sig genom erfarenhet, vilket gör den mycket effektiv på att hantera komplexa och oklara uppgifter.
❏ Å andra sidan är digitala datorer mycket snabba på att utföra sekventiella beräkningar och kan exakt följa förprogrammerade instruktioner. De är också mycket pålitliga och kan utföra uppgifter utan trötthet eller känslor. Men de har svårt att hantera osäkerhet och oklarhet, och de är inte lika bra som hjärnan att lära sig från erfarenhet.
❏ Grader av medvetenhet
Explain the statement “Brain computes by making connections”
Uttalandet syftar till att hjärnans informationsbearbetning och beteendemekanismer bygger på ett plastiskt neuralt nätverk som regleras genom LTP och LTD. Där desto starkare de synaptiska kopplingarna är, desto mer sannolikt är det att synapsen kommer att aktiveras igen.
Under varje synaps skickas transmittorer med till exempel hormoner. Hjärnan är därför mer komplex än datorer som är binära (och funkar inte som en on och off knapp) genom att de i sina kopplingar kan skicka fler och olika mängder av signaler genom kroppen.
What is the statement that “The brain is the biological machine that automatically (i.e. without consciousness) generates smart behavior”?
Vi är styrda av våra synapser / neurala nätverk. Det gör att alla våra beteenden endast styrs av signalerna i kroppen. De är inte beroende av en fri vilja eller ett aktivt medvetet val.
Vilka är (ungefär) de intra- och extracellulära koncentrationerna av natrium, kalium, klorid och kalcium, och hur upprätthålls dessa koncentrationsskillnader?
Extracellulära vätskan
Na+ ca 145 mM
K+ ca 4 mM
Cl- ca 110 mM
Ca2+ ca 1 mM
Intracellulära vätskan
Na+ ca 15 mM
K+ ca 150 mM
Cl- ca 10 mM
Ca2+ ca 100nM
Koncentrationskillnaderna upprätthålls genom jonkanaler och Na-K-pumpar. De finjusterar nivåerna av joner så att membranpotentialen ligger kring -70 mV vid vila.
När neurotransmittorer placeras på receptorer öppnas de jonkanalerna som släpper in vissa joner från intracellulära vätskan. Denna process antingen depolariserar eller repolariserar membranpotentialens viloläge. Samtidigt när joner flödar in släpper extracellulära vätskan andra joner ut t ex K och aminosyror för att återgå till membranpotentialens viloläge.
Hur kan dessa koncentrationsskillnader ge upphov till en potentialskillnad över cellmembranet?
De finns två relevanta krafter som styrs av koncentrationskillnaderna, nämligen den elektriska gradienten (membranpotentialen) och den kemiska gradienten. Dessa två krafters kombinerade effekt kallas den elektrokemiska gradienten.
Den kemiska gradienten beror på att jonerna aktivt rör sig för att uppnå en balans mellan koncentrationsskillnader över båda sidor av cellmembranet, medan membranpotentialen beror på skillnader i laddning över membranet.
Genom vissa jonkanaler och jonpumpar kan vissa typer av joner transporteras över cellmembranet. Finns det till exempel ett underskott av kaliumjoner i den extracellulära vätskan kommer de genom en/flera öppna na-k-jonkanaler föras över joner från den intracellulära vätskan.
Den förändrade jonuppdelningen resulterar i membranpotentialen, där det uppstår en potentialskillnad (laddningskillnad) mellan de cellulära sidorna eftersom den ena sidan är mer negativt laddad än den andra. I tidigare exempel skulle den extracellulära sidan vara mer negativt laddad efter att kaliumjoner förflyttats dit för att jämna ut koncentrationskillnaderna. När membranpotentialen är i viloläge är det runt -70 mV.
Vad menas med begreppen elektrokemisk jämvikt och jämviktspotential för en jon?
Elektrokemisk jämvikt - koncentrationsskillnaderna för en jontyp (mängden av en typ av jon) över membranet är lika stor som potentialskillnaden (den elektriska skillnaden) för samma jontyp.
Jämviktspotential - potentialskillnaden mellan en jontyps elektrokemiska jämvikt och cellens membranpotential. Det uppstår när det slutat ske en nettotransport av joner över membranet.
- (alltså när en jon befinner sig i elektrokemisk jämvikt)
Hur kan jonkanaler indelas med avseende på selektivitet och reglering?
❏ Selektivitet (jonsorts) : Alla joner i cellvätskan, dvs Na+ kanaler, K+ kanaler, Cl- kanaler och Ca2+ kanaler
❏ Reglering (kanalers egenskaper): spänningskänsliga jonkanaler (påverkas av membranpotentialen), ligand-känsliga jonkanaler (påverkas av transmittorers bindning till jonotropa receptorer), trp-kanaler (typ av mekanisk jonkanal som styrs av temperatursignaler).
Exempel på kombination: spänningskänsliga Na+ kanaler
På vilket sätt skiljer sig olika spänningskänsliga kanaler för en given jon från varandra?
❏ Potentialskillnad (hur mycket spänning) som krävs för att öppna kanalerna
❏ Hur snabbt de öppnar / stänger sig
❏ Vissa spänningskänsliga har en deaktiveringsperiod (propp)
Vad menas med att aktionspotentialen har en tröskel och har ett ”allt-eller-inget” beteende?
Om membranpotentialen överstiger ett visst värde kommer det att göra att neuronen kommer avfyra transmittorer genom aktionspotentialen. Denna tröskelgränsen ligger vanligtvis på -55mV. Med ett ”allt-eller-inget” beteende menas att antingen sker en fullständig aktionspotential eller ingen alls.
Aktionspotentialen har alltid samma storlek och varaktighet; det finns inga “starkare” eller “svagare” aktionspotentialer. Om membranpotentialen inte når tröskelvärdet, sker ingen aktionspotential alls, och membranpotentialen återgår till vilopotentialen utan att några jonkanaler för aktionspotentialen öppnas.
- När membranpotentialen överstiger -55mV så öppnas Na+ kanaler som gör att fler öppnas så att “allt” flödar in. Om membranpotentialen inte överstiger -55mV öppnas inga kanaler och potentialen går tillbaka till vilopotentialen.
Vad ligger bakom fenomenet refraktäritet och vilka funktionella konsekvenser har denna refraktäritet?
Refraktäritet - fysiologiskt fenomen hos neuroner där det kommer vara svårare att bilda en ny aktionspotential efter att en aktionspotential redan uppstått.
❏ Absolut refraktäritet (inledande fasen) - tidpunkten där aktionspotentialen har nått sitt högsta spänningsvärde. Då är det inte möjligt att skapa en ny aktionspotential. Detta beror på att Natriumkanalerna inte kan öppnas
❏ Relativ refraktäritet - Tiden efter aktionspotentialen fram tills att membranpotentialen återgår till sin vilopotential. Under denna tidsperiod har tröskelvärdet för att utlösa en ny aktionspotential ökat för membranpotentialen.
Vilka faktorer påverkar fortledningen av aktionspotentialen, och varför?
Myelin (isolator) och diameter (resistans)
De två viktigaste faktorerna är mängden myelin och hur stor diameter som axonet har. Myelin fungerar som en isolator runt axonet. Den hindrar läckage av elektriska signaler. Desto större diameter axonet har desto lägre resistans, vilket gör att de elektriska signalerna kan färdas snabbare.
Varför är det enklare att med elektrisk stimulering av en nerv aktivera tjocka axon än tunna axon?
För att tjocka axon har lägre resistans på grund av dess större diameter och för att de generellt sätt omges av mer myelin än tunna axon vilket isolerar de elektriska signalerna genom axonet.
Hur skiljer sig metabotrop synaptisk transmission från jonotrop synaptisk transmission?
❏ Jonotrop - Transmittorn binder sig till receptor/jonkanalen, ofta är en lågaffinitetsreceptor (har låg bindningsförmåga med transmittorn)
En jonotrop synaptisk transmission sker när en transmittor kan genom att binda sig öppna jonkanaler. De är så kallade lågaffientsreceptrorer. eftersom dessa typer av receptorer ger snabba men kortvariga effekter då de kan påverka aktionspotentialen pga jonkanalers förmåga att ändra de cellulära jonkoncentrationerna. De kan däremot inte ändra cellen.
❏ Metabotrop - Transmittorn binder sig till antingen G-proteinkopplade receptorer eller enzymkopplade receptorer, oftast är en högaffinitetsreceptor (har hög bindningsförmåga med transmittorn). Det kan också ske en volymtransmission.
En metabotrop synaptisk transmission sker när en transmittor binder sig till en metabotropisk receptor. Transmittorn aktiverar sedan till en g-proteinreceptor eller en enzymkopplad receptor. Därefter kan de öppna jonkanaler eller binda till andra molekyler i cellen. Metabotropiska receptorer kallas högaffientsrecpetorer, eftersom de ger mer långvariga effekter, då de kan påverka cellen. men de tar lång tid på sig. Vid en metabotropisk synaptisk transmission kan det ske en så kallad volymtransmission vilket innebär att med en aktionspotential kan en neuron skicka transmittorer till flertalet andra neuroner.
Vilken sekvens av händelser äger rum i en glutamat synaps för att det skall uppstå en excitatorisk postsynaptisk potential (EPSP)
AP → kalciumkanal → vesikel → transmittor (glutamat) → receptor → natriumkanal
En aktionspotential i den presynaptiska cellen leder till en depolarisering som öppnar upp spänningskänsliga kalciumkanaler till vesikelblåsorna. genom exocytos skickas glutamatstransmittorer ut från den aktiva zonen av cellen till synapsklyftan. De binder sig till receptorer i den postsynaptiska cellen som öppnar upp natriumjonkanaler. Frisättningssannolikheten ökar i den postsynaptiska cellen eftersom det sker en lokal depolarisering (EPSP) där transmittorerna från synapsen ökade membranpotentialen.
**?På vilket sätt kan frisättningssannolikheten för en presynaptisk vesikel styras
När en neuron tar emot transmittorer från andra neuroner, i sina receptorer, kommer neuronens frisättningssannolikhet förändras. Jonotropa receptorer kommer öka frisättningen medan metabotropa receptorer minskar frisättningen. Detta beror på om receptorerna är Ca2+-permeabla eller inte (om de tillåter Ca2+ passera genom cellmembranet)
- Koncentrationsmängden av kalcium in till den presynaptiska terminalen är avgörande för frisättningssannolikheten. Ökar koncentrationsmängden, ökar även mängden transmissioner.
- Dessutom beror det på mängden vesiklar i synapsen. Mängden tillgängliga vesiklar i den presynaptiska terminalen påverkar frisättningssannolikheten. Ju fler vesiklar vid den aktiva zonen, desto högre är sannolikheten för frisättning vid varje aktionspotential.
På vilket sätt skiljer sig glutamatreceptorer av AMPA- och NMDA-typ från varandra?
AMPA skickar kortvariga signaler och NMDA påverkar cellens LTP och LTD
AMPA skapar en lokal depolarisering som påverkar cellens excitabilitet genom inflöde av natrium- och kaliumjoner när glutamat binder sig till receptorn. NMDA påverkar cellens LTP och LTD genom inflöde av bland annat kalcium. Den är även spänningskänslig och öppnar endast när AMPA receptorer är aktiverade och sänker membranpotentialen. Då blockeras inte längre kanalen av en magnesiumjon.
När glutamat binder sig till NMDA öppnas och stänger kanalerna snabbt när magnesiumjoner blockerar kanalerna. Membranpotentialen måste bli depolariserad för att magnesiumblockaden ska försvinna. Deras förmåga att öppnas beror på membranpotentialen. Vi BEHÖVER depolarisering epsp för att kanalen ska kunna öppnas. → börjar den synaptiska plasticiteten vilket är avgörande för LTP och för inlärning och minne.