Nervous System
Marieb 11.1
29-2
Classification
Anatomically
CNS
Brain
Spinal cord
PNS
Peripheral nerves
Functionally
Somatic nervous system (SNS)
Skeletal or voluntary muscles
Autonomic nervous system (ANS)
Automatic functions
Nervous system                 Computer
Sensory receptors and nerves
Effectors and motor nerves
Spinal cord
Brain and spinal cord
Control mechanisms in lower brain
Input circuit
Output circuit
Simple computers (output directlycontrolled by input)
Complex computers (input and previousmemory)
CPU (sequence of informationprocessing)
29-4
CNS: Brain and SpinalCord
27_spinal_cord
PNS: Cranial Nerves (12)
Marieb 13.5a
PNS: Spinal Nerves (31)
Marieb 13.6
Spinal cord : Slender structurecontinuous with the brain
Descends into the vertebral canaland ends around the level of the firstor second lumbar vertebra
31 spinal segments:
8 cervical segments
12 thoracic segments
5 lumbar segments
5 sacral segments
1 coccygeal segment  
eMac HD:Users:wfhanna:Documents:Courses:Anat & Phys:Martini (6) Figures:ch13_fap6_ir:
Martini 13-11
Comparison of Somatic and Autonomic Systems
Marieb 14.2
Freeman 45-20
Meninges
Marieb 12.24a
29-11
CNS: Brain
Four sections and  three levels
Cerebrum (higher brain):Thoughts and memory
Diencephalons (subcortical or lowerbrain):subconcious activities like arterial pressure,emotions, feeding reflexes
Brain stem (lower and mid brain): respiration,visual and auditory reflexes
Cerebellum (lower brain) :Coordination inmovement
Space Restriction and Brain Development
Marieb 12.3
29-13
CNS: Brain – Cerebrum
Largest section
Two cerebral hemispheres
Connected by a thick bundle of nerve fiberscalled the corpus callosum
Longitudinal fissure between hemispheres
Sulci – grooves on surface
Gyri or convolutions – bumps of brain matterbetween sulci
Marieb 12.6ab
IM_Marieb7e12-06a-bLobeFissur_L
C:\Users\ABCD\Desktop\b-plane19.jpg
C:\Users\ABCD\Desktop\Brain_directions_planes_sections__directions_-_small.gif
29-17
brain
brain
Previous slide
29-18
Cortex
Outer layer  graymatter
Contains about 75%of all neurons
Inner layer – white matter
Functions
Interpret sensory information
Initiate body movements
Stores memories and creates emotions
Ventricles
Interconnectedcavities within thebrain
Filled with CSF
CNS: Brain – Cerebrum (cont.)
Ventricles of the Brain
Marieb 12.5
Diencephalon: Thalamus and Hypothalamus
Marieb 12.12
29-21
Between the cerebral hemispheres superior to thebrain stem
Thalamus
Relay station for sensory information going to thecerebral cortex for interpretation
Hypothalamus
Maintains homeostasis by regulating vital activities
CNS: Brain – Diencephalon
29-22
Connects the cerebrum to the spinal cord
Midbrain (mesencephalon, amygdala)
Just beneathdiencephalon
Controls both visualand auditory reflexes, eg.feeding reflexes
Pons
Rounded bulge onunderside of brain stem
Between midbrain andmedulla oblongata
Regulates respiration
Medulla oblongata
Inferior portion of brainstem
Directly connected tospinal cord
Controls many vitalactivities, such as heartrate, blood pressure,and breathing
CNS: Brain – Brain Stem
29-23
Location
Inferior to the occipital lobes of the cerebrum
Posterior to the pons and medulla oblongata
Coordinates
Complex skeletal muscle contractions that areneeded for body movements
Fine movements
Brain
CNS: Brain – Cerebellum
29-24
Lobes
Frontal
Motor areas for voluntary bodymovements
Parietal
Somatosensory – interpretssensations
Temporal
Auditory – interprets sounds
Occipital
Interprets what a person sees
hm00302_
Frontal
Parietal
Occipital
Temporal
CNS: Brain – Cerebrum (cont.)
Spinal Cord
Marieb 12.29a
Gray Matter and Spinal Roots
Marieb 12.31b
Cross-Sectional Anatomy of the Spinal Cord
Anterior median fissure – separates anterior funiculi
Posterior median sulcus – divides posterior funiculi
Marieb 12.31a
Gray Matter: Organization
Marieb 12.32
18_26_nerve_lymphoc.jpg
18_26_nerve_lymphoc
Alberts 18-26
USB DRIVE:Anat & Phys 1 (day):Powerpoint Slides:
Marieb 11.4
29-31
Neuron Structure (cont.)
White matter – axons withmyelin sheath
Schwann cells – neurological cells
Wrap around some axons
Cell membranes contain myelin
Myelin insulates axons and enablesaxons to send nerve impulses morequickly
Gray matter – axons withoutmyelin sheath
schwann cells - wikipedia
Schwanncells
Axon
Dendrites
Marieb 11.3
IM_Marieb7e11-03Neuroglia_L
Image result for neuroglial cells histology, cerebrum
http://www.ouhsc.edu/histology/Glass%20slides/7_04.jpg
Myelin Sheath and Neurilemma: Formation
Marieb 11.5abc
Freeman2e45_F12a_02
Freeman 45-12a
Comparison of Structural Classes of Neurons
Marieb T11.1.1
Martini6e12-04ad_1
Martini 12-4
Saltatory Conduction
Marieb 11.16
Dendrites
Cell body
Nucleus
Axon hillock
Axon
Signaldirection
Synapse
Myelin sheath
Axonterminals
Presynaptic cell
Postsynaptic cell
Campbell 48.5
Structure of a Nerve
Marieb 13.3b
29-41
Nerve Impulse
Impulse travels down axon to synaptic knob
Vesicles or small sacs in synaptic knob
Produce chemicals called neurotransmitters
Neurotransmitters are released by synaptic knob
Allow impulse transmission to postsynapticstructures
Dendrites
Cell bodies
Axons of other neurons
29-42
Nerve Impulse
Functions of neurotransmitters
Cause muscles to contract or relax
Cause glands to secrete products
Activate or inhibit neurons
29-43
Nerve Impulse
Membrane potential
Neuron cell membrane at rest is in a polarized state
Inside of cell membrane is negative (-90 mV)
Outside of cell membrane is positive due to more Naand K+
As Naand Kmove into the cell, the membrane becomesdepolarized
Inside becomes more positive (+ 45 mV)
Action potential (nerve impulse) is created
Repolarization occurs when K+ and later Na+ move to theoutside of the cell membrane
Return of the cell to polarized (resting) state
Synaptic Cleft: Information Transfer
Marieb 11.18
Type of Synapses
Chemical , Electrical
In electrical synapses, ionic current spreads directly from one cell to anotherthrough tubular structures called connexons. A cluster of 100 or so connexonsforms a pathway (connection) called a GAP JUNCTION between adjacentcells.  Gap junctions are common between cardiac muscle cells (shown below,left) and between smooth muscle cells
Excitatory , inhibitory
GABA, glycine- inhibitory, to lower anxiety
Acetyl choline, serotonin, glutamine- Excitatory
Epenepherin, Norepinepherin, dopamine are both excitatory and inhibitory
Postsynapticneuron
Synapticterminalsof presynapticneurons
5 µm
Campbell 48.16
Freeman2e45_F17a
Freeman 45-17a
CSF
Cerebrospinal fluid (CSF) is a clear, colorless body fluid found inthe brain and spine. It is produced in the choroid plexuses of the ventricles ofthe brain. It acts as a cushion or buffer for the brain's cortex, providing basicmechanical and immunological protection to the brain inside the skull. TheCSF also serves a vital function in cerebral autoregulation of cerebral bloodflow.
The CSF occupies the subarachnoid space (between the arachnoid mater andthe pia mater) and the ventricular system around and inside the brain and spinalcord. It constitutes the content of the ventricles, cisterns, and sulci of the brain,as well as the central canal of the spinal cord.
http://massagemag.com/massage-blog/craniosacral-therapy/files/2008/11/csf-blogedit1.jpg
Normal anatomy
The CSF has two major pumps thathelp to establish healthy flow.   Thepump at the top of the spine is theocciput bone which makes up thelower portion of the skull.  Flexionand extension motions of theoccipital bone upon the atlas helpto pump CSF through the brain andspinal cord
The other pump is at the bottom ofthe spine in the sacrum.  Flexionand extension of the sacrum is alsocritical to help pump the CSF
https://classconnection.s3.amazonaws.com/679/flashcards/1187679/jpg/dural_sinuses1329186010315.jpg
CSFflow
1. Lateral ventricle
2. Interventricular foramen
3. Third ventricle
4. Cerebral aqueduct
5. Fourth ventricle
6a. Median aperture
6b. Lateral aperture
6c. Central canal (spinal cord)
7. Subarachnoid space
8. Arachnoid villi
9. Dural sinuses
Marieb 12.26b
http://www.apsubiology.org/anatomy/2010/2010_Exam_Reviews/Exam_4_Review/CSF.fig.12.22b.jpg
Composition
CSF composition is similar to serum composition, besidesprotein, calcium and protein concentrations which are lower
CSF is normally as clear as water and does not contain any bloodcell (leukocytes, aka white blood cells and erythrocytes, aka redblood cells).
However, in infections such as meningitis, leukocytes may passinto the CSF and after hemorrhage, red blood cells may be foundin CSF.
Protein concentration in the CSF, usually very low, is increased incase of infection and if CSF reabsorption at the level of thearachnoïd villi is impaired.
In a reverse way, glucose concentration is decreased in somepathological conditions (tumor, acute bacterial infection, fungalinfections...)
Substance
Cerebrospinal Fluid
Serum
Water Content (%)
99
93
Protein (mg/dL)
35
7000
Glucose (mg/dL)
60
90
Osmolarity(mOsm/L)
295
295
Sodium (mEq/L)
138
138
Potassium (mEq/L)
2.8
4.5
Calcium (mEq/L)
2.1
4.8
Magnesium (mEq/L)
0.3
1.7
Chloride (mEq/L)
119
102
pH
7.33
7.41
Comparison of Average Serum and CerebrospinalFluid [7]
Function of CSF
Buoyancy: The actual mass of the human brain is about 1400 grams; however, thenet weight of the brain suspended in the CSF is equivalent to a mass of25 grams.[18] The brain therefore exists in neutral buoyancy, which allows the brain tomaintain itsdensity without being impaired by its own weight, which would cut offblood supply and kill neurons in the lower sections without CSF.[19]
Protection: CSF protects the brain tissue from injury when jolted or hit. In certainsituations such as auto accidents or sportsinjuries, the CSF cannot protect the brain fromforced contact with the skull case, causing hemorrhagingbrain damage, and sometimesdeath.
Chemical stability: CSF flows throughout the inner ventricular system in the brain andis absorbed back into the bloodstream, rinsing the metabolic waste from the centralnervous system through the blood–brain barrier. This allows for homeostatic regulationof the distribution of neuroendocrine factors, to which slight changes can causeproblems or damage to the nervous system. For example,high glycine concentration disrupts temperature and blood pressure control, and highCSF pH causes dizziness andsyncope.[19]
Blood Brain Barrier
Because the brain is so specialized many of the chemicals found in the bloodare actually toxic to the neurons in the brain. With such a specialized job onewould think that the brain itself should actually have its own separatecirculatory system.
Unlike other parts of the body where the arteries and veins and capillaries bringnutrients to cells and move waste out of cells, the neurons in the brain arecreated with specialized capillaries made of protein fibers called “astrocytes”.These specialized capillaries essentially filter out harmful toxins and onlyallow through to the specialized brain cells healthy nutrients the brain needs.
Alcohol too passes the Blood Brain Barrier as easily as water and that can bevery bad for brain tissue. Prescription drugs however, because they are mostlysynthetic have great difficulty in passing through this Blood Brain Barrier.The body recognizes the synthetic material as foreign and won’t let it passthrough.
http://1.bp.blogspot.com/-d4wWJuap1Uk/VAk68JwbPCI/AAAAAAAAEG4/wqZB9f64hyA/s1600/blood%2Bbrain%2Bbarrier%2Bastrocytes.jpg
http://medcell.med.yale.edu/systems_cell_biology_old/nervous/images/myelin_cartoon.jpg
C) Myelination process
D) Unmelinated neuron