Brian’s Neuro Block 3 Notes (based off Dr. Glassers Spring 2008 lecture recordings) 

Lecture1: Taste 

Sweet  tips tend to be at the tip of the tongue, sour edges, posterior salt into edges. But entire tongue is sensory. Ok, now, taste is not flavor, most of what we call taste is really olfactory. Taste is sweet, sour bitter and salt. When we chew on something, the material percolates up the back door of the olfactory mucosa, so most of what we call taste is smell. Can’t appreciate flavors if have problem with olfactory mucosa. Also, there is in taste, spiciness, temp, that aint sweet sour bitter or salt.  

Gustatory receptors—they are epithelial cells, turn over every 1‐2 wks. As they are replaced, new ones are reinervated. 3 cranial nerves for taste: 7 (ant 2/3), 9 (post 1/3 tongue and pharynx), 10 (epiglottis, esophagus). The receptors respond to multiple taste calls. What does he mean given receptor may respond to sweet, sour and salt. So how do we know it’s sweet, sour or salt? By a population code, pattern activation. Alright, let’s say you have 10 different nerve fibers innervating receptors for sweet, sour and salt. And he’s making this up, if you have something sweet, you have activity in fibers 1‐3‐5‐7‐9, sour 2‐4‐6‐8‐10, salt 1‐2‐3‐7‐9‐10, so that’s how you know which it is, different pattern. Even though one given ace receptor may be sensitive to more than one of the submodalities. All input for 7, 9 and 10 ends up going to the solitary tract. <he’s drawing something, see Matts Notes>.  And they end at the nucleus of the solitary tract.  But, let me give you the Latin name, solitary tract was originally called tractus solitarus and it ended at N. of tractus solitarius so we call this the NTS (nucleus of tractus solitaries).  So turns out, this is in the medulla, also input from CN V comes in and ends at the NTS. What’s that for? It’s to the following: remember taste, sweet, sour bitter and salt, 7, 9, 10 correct? Input from 5 to NTS for temp, spiciness, and texture of the food. Free nerve endings from 5 end in tongue and that allows us to input the texture of food, spiciness of food and temperature of food. NTS is very important for general chemoreception. NTS has a lot of respiratory input.   

NTS also has other inputs that he is not gonna worry about but we should know it. NTS gets general chemoreceptor input like baroreceptors, the way that the CNS regulates oxygenation and CO2 and stuff like that is via input to the NTS and out to respiratory regulatory center.  

<drawing>Alright, now, the dashed line is always the midline, we project via central tegmental tract to the VPM VC. That is not the politically correct part of VPM, part of VPM that doesn’t have a lot of cells. Specifically where central tegmental tract ends is VPM VC. Notice, relay is purely ipsilateral, from VPM we know we relay to operculum but 3, 1 and 2 don’t. Ok, what’s the main taste relay? Ok we’re here, primary gustatory cortex, frontal parietal operculum and maybe insula. They relay from there to frontal lobe, anterior olfaction, input from medulla and limbic system who cares.  

Ok from the NTS may also get output to CN motor neuron for swallowing, output from NTS may go to reticular formation, dorsal motor nucleus of vagus for visceral response and salivation(? 12:46). As we all know, salivation isn’t only due to food in mouth, can be cortical as well. You can think about eating gourmet food. Gag Reflex, one side of pharynx, in on 9 to the NTS thru spinal nucleus of 5 and then out on 10 and 12 bilaterally.  

Ok, olfaction:  Can recognize about 10k different odors, they say we have 1000 odor receptors but only 1 receptor type per receptor. Ok this is important, receptor is a dendrite of a bipolar neuron of the CNS. It is replaced by mitosis every 1‐2 months. <he gives drawing now, see Matts notes> 

There is the olfactory receptor, dendrite of the olfactory N. it’s found in the olfactory mucosa, its bipolar. The axon of the bipolar N. is found in the olfactory N. and the olfactory N. is made up of olfactory N. rootlets. Those rootlets as you know, run thru cribiform plate. Those rootlets are very fragile, those tiny little axons are non‐myelinated. So, what happens if you’re driving your car down friar’s hill rd to Epicurean and a whole pack of cows cross road, you slam on brakes too hard, bounce off dashboard and back. You hit dashboard, head stops but brain keeps moving, then bounce back and brain bounces back. So you can shear off olfactory nerve roots but they can regenerate. Takes about a month or 2 to regenerate. Somebody gets rear ended, bounce head off dashboard, go to court 6 months later and they say, I lost my sense of smell forever b/c of accident and want 1 million dollar. Attorney asks if they can’t smell a thing, give them coffee/onion but claim they can’t—lying. Even though they are telencephalic, they can regenerate. These axons end on mitral cells in olfactory bulb. There are millions of olfactory N. rootlets, there are thousands of mitral cells, enormous convergence. You have 100s to thousands of fibers ending on a single mitral cell—such a large synaptic contact region called Glomerulus. There is also a very small cell in olfactory bulb called Granule cell tiny little neuron, has dendrites but no axon. Not gonna talk about how it works, suffice it to say that the granule cell does its thing via dendordendtritic synapses.  

Ok now, olfactory tract: The mitral cell gives rise to olfactory tract (OT), there are collaterals given off in olfactory bulb (OB), these collaterals end at ant olfactory N. (AON). There are 3 parts of OT, called olfactory stria: Medial, intermediate and lateral. Medial olfactory stria comes from the AON like its shown there.  

1. Alright, lets follow (MOS), comes from AON, crosses over at ant. Commisure, and comes back into olfactory bulb on other side. So, the MOS comes from either side, crosses the ant. Commisure and goes backwards into olfactory bulb on other side (go backwards). What’s it for? Backward fibers coming in centrifugal fibers (coming in backwards), they come from AON but also turns out fibers coming into OB from locus cerelius (LC) get noradrenergic and seronergic input into olfactory bulb…what the hell for? Also get limbic input. So, you’re emotional state can affect how you smell. So that’s the medial olfactory stria. 

2. Intermediate olfactory stria (IOS) ends at ant. Perforated substances (APS). You can literally see perforations. What causes perforations? Penetrating BVs, BVs coming in from surface provide blood to deeper structures. In terms of APS, we supply blood to basal ganglia which is deep in there. Alright so, APS where IOS goes, what’s it for? Olfactory reflex. You arrive on other campus, take deep breath and smell papis and walk the other way olfactory reflex.  

3. Lateral olfactory stria (LOS) projects to primary olfactory cortex (POC). <he drew schematic> This is the base of the temporal lobe as we’re looking up.  This is pyroform cortex, he calls this (A). Alright, this bulge at base of temporal lobe is called uncus. Why does uncus bulge out? Large accumulation of gray matter the amygdala. So first primary olfactory 

cortex is the pyroform. Then we have this area around the amgydala called periamygdyloid. Then we have input the amygdala itself and then lastly this Is the enterrhinal cortex (E) and this input going into enterrhinal cortex he will call (D). So there’s our primary olfactory cortex all found at base of temporal lobe.  

Problem: Goes into primary cortex w/out thalamic relay nucleus! There’s two types of cortex, allocortex and neocortex. Neo means thalamic relay. This is allocortex, diff is allocortex has 3 layers and neo has 6 and is evolutionarily new and develops w/thalamus. Allocortex, 3 layers, no thalamus. Primary olfactory cortex at base of temporal lobe is all allocortex. Olfacotry association cortex up in prefrontal lobe may have to go dorsal medial nucleus of thalamus, to go primary you don’t need it but if you go further you get into neo  you may need dorsal medial nucleus. 

LIMBIC SYSTEM AND HYPOTHALAMUS receiving olfactory input. We gotta get an emotional response and it’s gonna involve limbic system. We gotta have olfaction get into limbic and hypothalamus. Anosmia is lack of smell, in order to have it must have bilateral problem and is often recovered as he described. Uncinate hallcuination, jacksoninan seizure, this is another name for uncinate fit.  The base of the temporal lobe is very commonly the site of an epileptic focus. You have abnormal discharge spountaneously in an epileptic focus. If you have such an occurrence, it can give you olfactory responses. Such a seizure called a Jacksonian seizure or an Uncinate Fit. These are often associated uncinate hallucinations. It’s an olfactory hallucination usually of unpleasant smell. People having a Jacksonian seizure often talk of first having an olfactory aura before the seizure, they experience an unpleasant smell like burning tires, they then know seizure is about to occur.  

Limbic lobe vs limbic system: Limbic lobe is one of the 6 lobes of the telencephalon. It’s a C shaped structure, above corpus collosum down into the base of the temporal lobe. The limbic system is the limbic lobe and other associated structures—like maybe hypothalamus (doesn’t have to be telencephalic). Could be amygdala (not part of limbic lobe).Functions of limbic system at the role of olfaction: Function of limbic system is 2 fold: 1. Learning and memory involves hippocampus (saw it yesterday) and associated structures. 2. Emotional behavior amygdala and associated structures. Role of olfaction amygdala is very imp in the limbic system and olfaction walks right into it. Olfaction is very imp for limbic function.   

END LECTURE 1.  

 

LECTURE 2: 

We’re going to discuss sex and violence today. Limbic system is bridge between thoughts and emotions blah blah blah. Two major subdivisions: 1. Learning and memory hippocampus and associated structures. 2. Emotional behavior Amygdala and associated structures. Going to do them one at a time.  

1. Hippocampus and associated structures: Also called hippocampal formation, divided into 3 subsections: looks like horn of Egyptian ram headed god so they called it armans horn or in latin corneu armans (CA 1,2,3).  

a. Dentate gyrus b. Hippocampus proper  c. Subiculum  

Hippocampus divided into 3 regions: CA‐1, CA‐2, CA‐3. GET HANDOUT, he references picture: 

This is a slice through the base of the temporal lobe, the hippocampus proper sits in dentate gyrus and then continues as subiculum. Hippocampal formation is allocortex (means 3 layers) and parahippocampal gyrus is neocortex (6 layers). The hippocampus is important for learning and memory. The output of the hippocampus comes from the subiculum and CA‐3. There is very important input from CA‐3 to CA‐1 called Schaeffer collateral. 

Leading cause of dementia in West is Alzheimers disease. You’d expect some link between Alzheimers and hippocampus, it’s been shown that 2 yrs before symptoms of Alzheimers, there is degeneration of neurons in CA‐1.  Organic problem of Alzheimers decreased acetylcholine due to destruction of Nucleus Basalis. Concentration of acetylcholine in the CNS is a little nucleus in the base of telencephalon called Nucelus Basalis of something who cares. Alzheimers disease due to degeneration of Nucleus basalis and loss of cholinergic input to neocortex. Nucleus basalis is found at the base of the forebrain, base of the telencephalon. Nucelus basalis=basal forebrain=basal telencephalon.  

Hippocampus CA‐1 extremely important for learning and memory. Stress, ACTH (stress hormone), interferes with the function of CA‐1 neurons. Remember : dopamine (midbrain tegmentum), norepinephrine (locus cerelius) serotonin 5‐HT(midbrain raphe).  

Papez circuit (see matts for drawing), we will start at entorhinal cortex found at base of temporal lobe. Entorhinal projects to hippocampus, hippocampus projects to mammilary body via the fornix.  Mammilary body is hypothalamic and is found near optic chiasm. Mammilary body projects via mammilothalamic tract to the anterior nucleus of the thalamus projects via ant. Lumen of internal capsule to cingulate gyrus projects via cingulum back to the entorhinal cortex. If you have bilateral interruption of the Papez circuit, you cannot acquire new memories. <see Matts notes for drawing>.  

Principal output of hippocampus is the fornix and he’s described how the fornix projects to the mammilary body. Fornix projects out, right over here is the anterior commisure and it splits the fornix. Fornix runs up over the thalamus. Anterior commisure breaks fornix into post commissural fornix and pre‐commisural fornix. As you can see, post commissural fornix goes to mammilary body, the pre‐commisural fornix goes to the septal area to the nucleus accumbins to the nucleus basalis to the hypothalamus. The septal area, the septal nuclei he will talk about shortly which is considered to be the reward area of the brain. Nucleus accumbins, also called the ventral striatum, responsible for emotionally driven motor behavior at the basal ganglia. Limbic system has wonderful names old name is substantia aminata (substance with no name).   

Antegrade memory loss: no new memory incorporation forward. Retrograde (past) memory is ok. If you have bilateral interruption of the Papez circuit, you have no antegrade memory (new new memory).        

   Declarative vs. Procedural:   

    Procedural memory requires striatum/cerebellum. 

    Declarative memory requires Papez circuit.  

He has pt. that has bilateral loss of Papez circuit leading cause is chronic alcoholism. They don’t eat well and have a lot of glucose from alcohol and develop a thymine deficiency causes little hemorrhagic lesions throughout CNS. It causes hemorrhagic lesions in the mammilary body bilateral destruction of mammilary body, bilateral destruction of the Papez circuit. Pt. develops antegrade declarative memory loss. Two illustrations:  

1. Pt. comes to neurologist with chronic alcoholism and memory loss. Comes the first tiem and says she’ never met the neurologist before. She’s given a jig saw puzzle to do and it takes her 20 mins. On her 5th trip to neurologist, she swears she’s never met him before. Takes her 10 mins to do jig saw puzzle and swears she’s never seen it before. On 10th trip to neurologist, she claims she never met him before, she does the jig saw puzzle in 5 minutes. Procedural memory is intact, declarative memory is shot 

Patients with chronic alcoholism develop Werneke‐ Kirsakoff Syndrome – (aka Korosakoff’s pyschosis = amnestic confabulatory syndrome—means they make up stories to cover up their memory deficiency). Video of woman with chronic alcoholism, comes into clinic, doctor introduces himself, talks to her for 5 mins and asks her who am I and where are you. She says oh you’re Joe the butcher and I’m at Joe the butcher shop. Why? Well because you’re wearing your butcher coat. He introduces himself and 5 mins later she forgets again. Same woman lost her brother who she was very close to after she had a memory loss and the doctor says to her, I’m sorry to tell you this but your brother Joe has passed away. She got hysterical, crying, screaming, throwing herself on the floor. 5 minutes later, he tells her again and she goes hysterical again. She’s got bilateral disruption of the mamillary body. Procedural memory is intact.  

Amygdala: For emotional behavior. There’s 2 parts, corticomedial (olfaction) vs. ventrolateral (limbic). Amygdala is common to both olfaction and emotional behavior. That’s why J. Lo’s making so much cash. Get inputs to Amygdala from everywhere, esp. high level sensory association.  

Septal area: reward area of the brain, near the periaqueductal gray (analgesia) is for avoidance. It means that if you implant stimulating electrodes into septal area of a rat, the rat will stop eating, drinking. The rat will cross electrical shock grid to get to button that will stimulate the septal area. If you put a stimulating microelectrode in septal area of human, when the person stimulates the septal area, they state they have a diffuse feeling of well‐being, everything is right with the world. Who cares about the biochem exam, the world is great and wonderful. Obviously going to have a lot of limbic input to the septal area, around the perihippocampal gray is the avoidance area, if you stimulate there in a human, the person states the feeling of anxiety, they’re afraid, they’re anxious that’s the avoidance area of the 

brain and obviously lots of limbic input to that too. So the amygdala gives input for fear, anxiety, rage, aggression. The hippocampus tells us that an event happened. Almost all memories have some emotional context. The amygdala adds emotional context to memory and behavior.  

Klover bucy syndrome: Bilateral ablation of the base of the temporal lobe. Now it’s done as surgery in humans with temporal lobe seizure (bilateral ablation of temporal lobe). The animal/person who’s had this procedure is fearless and placid (they don’t have an amygdala, they don’t have fear). Seen in male and female humans, they are hypersexual and indiscriminate. When did procedure in monkeys, they’d try to mate with stuffed animals. Obvious role of limbic system is to make sure we have sex with someone of the same species. Peoples and cows don’t work, people and goats don’t work as much as it’s tried in the Caribbean. When you destroy the base of the temporal lobe, sex is indiscriminate. Lastly, in klover‐bucy, you don’t recognize objects seen. You put them in your mouth (excessive orality), psychic blindness (visual agnosia) to the loss of visual association cortex in the inferior surface of the temporal lobe. <show’s picture> It’s considered parieto occipital temporal association complex because this is where parietal lobe, occipital lobe and temporal lobe come together (POT). Psychic blindness can see object but can’t recognize what it is. So people/animals will put object in mouth to try to figure out what it is orally. So people with bilateral abalasia of temporal lobe..sexual indiscriminate, psychically blind and oral lol.   

END LECTURE 2 

 

BEGIN LECTURE 3: 

Going to talk about implicit memory, requires temporal lobe, hippocampus, papez circuits and all that good stuff.  

Long term memory is stored throughout the cerebral cortex. Memory has components, auditory and visual. The components are stored in the cortex near the relevant association cortex.  For example, if you have memory that has visual and auditory component, visual component stored somewhere near area 19, auditory component is stored probably near Wernickes by the association cortex. And memory is stored throughout cortex in both hemispheres, must involve changes in membrane structure and if they’re going to involve changes in membrane structure then they must involve protein synthesis. You train an animal in a 1 task learning situation and show the animal can learn in one task. Now take other animals and give them the same training and anywhere from right after the task of the training, up to about 2 hrs, you do something to block protein synthesis (chemical or electrical shock) the animal won’t learn the task. So learning involves protein synthesis.  

Also, memories can be stored anywhere in the cortex and so you have to have the ability to transfer info from one hemisphere to the other. If you cut corpus callosum, you interfere with intercortical transfer of information and block the ability to access memory. Molecular basis of memory requires protein synthesis. 

Difference between short and long term memory pre and post synaptic calcium. We have a typical synapse, we do a control by stimulating here and recording there and get a post synaptic response. Now, stimulate here a lot (100 times in 30 secs or 500 times in 30 secs or whatever), wait a short period of time and stimulate one time again and get this kind of response (he’s drawing). We get a large response cuz we had more neurotransmitter and reason we had that is b/c we had more pre‐synaptic calcium. Reason we have a lot of pre‐synaptic Ca++ is because that when we gave this burst of stimulus, a lot of Ca++ came in and took awhile to pump it out. When we stimulated it one time again, little Ca++ that came in added to residual and you had greater neurotransmitter release. That proves not all synapses are created equal and some synapses that are constantly active gave a larger post synaptic response than those that were only casually active and this is the basis for short term memory post tetanic potentiation or pre‐synaptic calcium. You essentially had a reverberating circuit, new info came in and this kept reverberating around and around and kept the synapses active. So Pre‐synaptic calcium short term memory. 

Long term memory: involves long term potentiation (LTP) and it involves post synaptic calcium. We see this in CA‐1 neurons in the hippocampus (critical for long term memory involving papez circuit). CA‐1 neurons are stimulated and they remained polarized and fire for long periods of time. So they have long term potentiation. And LTP involves glutamate, there are 3 glutamate receptors, each one named the specific agonist at that receptor. For example with acetylcholine, there are 2 diff kinds of receptors, muscarinic and nicotinic named for their agonist. In case of the glutmate or the CNS, there are 3 different receptors named for the agonist: 

1. Kainate: Kainic acid mimics the effect of glutamate. Kainate comes from seaweed and mimics effect of glutamate at the kainite receptor. 

2. AMPA: synthesized compound that mimics effects of glutamate at AMPA receptor.  

Both of above receptors are typical neurotransmitter receptors. If glutamate acts on either of these receptors, it causes an EPSP. 

3. NMDA: It’s a little bit different (see drawing), if this was a kainite or AMPA and glutamate acted on the receptor and caused depolarization, you’d get Na+ influx. This is completely different, first of all glutamate and NMDA are agonists and act on this receptor. NMDA is a synthesized compound and is an agonist to glutamate at that receptor. When glutamate acts at the NMDA receptor, nothing happens under normal circumstances. Why? B/c Mg2+ clogs the channel. The membrane has to be depolarized about 5‐8 mV to blow Mg2+out of the channel. So in order for glutamate to have an effect at NMDA receptor, there has to be enough glutamate around to stimulate the membrane via the first 2 (above), this will cause sufficient depolarization to blow Mg2+ out of the channel.  

Glutumate acts on above receptors to increase PNA and depolarize the membrane (EPSP). Glutumate acting on NMDA receptor doesn’t do a thing at first because Mg2+ clogs the channel. Now if glutamate acted on kainite and AMPA to polarize membrane sufficiently (5‐8 mV), it drives Mg2+ out of channel and allows the influx of Ca2+ (further depolarizing the membrane). This depolarization of the membrane 

also causes retrograde stimulation via nitric oxide NO is a retrograde neurotransmitter, released from the post synaptic membrane and stimulates the pre‐synaptic terminal. So: 

1. Release of glutamate acting on kainite and ampa receptor depolarizes the membrane. Once membrane is depolarized about 8mV, it drives Mg2+ out of channel associated with NMDA receptor. Now glutamate acting on NMDA receptor causes Ca2+ influx further depolarizing the membrane causes release of NO from post synaptic membrane, stimulates pre‐synaptic terminal to release more glutamate and so it goes so it goes keeping this neuron depolarized for long periods of time. Control post synaptic influx of Ca2+ for long term memory.   Now, glutumate and nmda receptor is important for LTP and long term memory. But where as this is a good thing, these happen in CA‐1 neurons and allow for long term memory. The NMDA receptor can also cause problems. Totally related but has to do with NMDA receptor. If you have CVA or stroke, you interrupt blood supply to small region in CNS. You have an area where you have essentially anoxia and those neurons die never to be seen again. That’s it, you’ve lost those neurons. But there’s a large surrounding area, called panumbra, where the neurons are not killed but there is hypoxia. In hypoxia, there’s oxygen but not enough oxygen. In this panumbra (shadow region around the necrosis), there is oxygen in this area but not enough oxygen to power neuronal pulse. Most of the reason we have oxygen delivered to CNS is to power neuronal pumps, Na/K pump and glutamate pump. Glutumate released to synaptic cleft is eliminated by reuptake by astrocytes (critical to know this). In this panumbra, there is not enough oxygen to power the glutamate  reuptake pump in astrocytes. Because we don’t have these pumps working, glutamate accumulates in this area. So, glutmate accumulating is sufficient to stimulate kainite and ampa receptors, to depolarize the membrane about 8mV to allow glutmate working on ndma receptor to cause Ca2+ influx. In this case, it is an uncontrolled calcium influx, so much calcium comes in, it acts as a free radical and kills the neurons. As a result of a CVA, you have anoxia (which wants to kill these cells) and you have hypoxia in the surrounding area which kills cells secondarily due to glutamate accumulation. Can prevent cell death in panumbra by treating patients with NMDA receptor blockers.   

Alzheimers disease, senile dementia most common cause of senile dementia is alzheimers (=loss of cholinergic neurons following destruction of nucleus basalis aka basal telencephalon aka basal forebrain all the same thing).  If you look at a pt with Alzheimer’s disease, see brain in autopsy, sulci are huge and gyri are narrow to almost nothing (enormous cell death in neocortex and loss of cholinergic input). What causes Alzheimer’s is unknown. You cannot diagnose it definitively until pt is dead and you perform autopsy and see brain. What you must see in the cortex is the following 3 hallmarks: 

1. Intracellular neurofibrillary tangles made up of tau protein. Tau protein is protein of microtubules.  

2. Extracellular you see senile plaques surrounding accumulations of Beta‐amyloid protein.  3. Senile plaques include reactive glial cells, a tangled mess of axons and aluminum. 

In Alzheimer’s disease, you lose memory and have personality changes. 

There is a very rare form of dementia called Picks Disease, you have personality changes before you start to lose memory. The way you diagnose Pick’s disease is by the presence of Intracellular Pick bodies.  Alzheimer’s tangles, plaques and beta amyloid. Picks disease Pick bodies and the difference of how it presents. Now, there are a couple diseases where you may see 2 out of the 3 hallmarks, you may see for example Beta amyloid and plaques and these can progress into Alzheimer’s. Down syndrome and Parkinsons may have 2 out of the 3 and may progress to Alzheimer’s disease. You won’t see both of them but you will see one or the other, they have 2 but not 3.  

Alright, now we move to our hero Phineas T. Gage and the role of the pre‐frontal and orbital cortices: First let me discuss what the pre‐frontal and orbital cortices are. Phineas Gage unwittingly taught us function of these cortices. He was a railroad foreman around 1860 and was supervising of the tamponing of gun powder (using a long rod to tamp down gun powder). Whoever was doing it, was doing it too hard so it blew and it took the tamponing rod and smashed it through Phineas’s skull. Phineas was blown back, was unconscious for a few seconds, stood up and walked away with apparently no problem. But after awhile, it became clear there was a problem. He was highly organized, he was a railroad foreman, he was meticulous, on time, hard working, planned for the future the whole nine yards. After he totally changed, didn’t give a shit about anything and came to work when he felt, did what he felt like. If he was at work and decided he needed to take a shit, he did it right there, no rules or compulsions. Now we know the roles of the pre‐frontal and orbital frontal cortex is what makes us uniquely human. It makes us follow schedules and follow rules and plan for the future. Even though phineas lived a long life after, he was no longer the same person.  

Pre‐frontal lobotomy: Back in 1950s, surgical technique developed to severe pre‐frontal and orbital cortices from rest of brain. Go in on either side of orbit and slice all the connections from the rest of the brain. This was done on unruly psychiatric patients. From Phineas we have learned that the pre‐frontal cortex is for working memory, working for delayed reward. Orbital frontal allows the expression of the appropriate behavioral response at the right time. You can survive without these cortices, but do not behave like a human as expected. 

END LECTURE 3 

 

BEGIN LECTURE 4 (neuro 40 recording): 

VENTRICLES:  

Lateral ventricle talks to the 3rd ventricle via the interventricular foramen of Monroe. The direction of flow of CSF is toward the interventricular foramen in the lateral. CSF is made in most of the lateral ventricles (says a bunch of horns). 3rd ventricle at the level of the diencephalon, most of the lateral wall of the 3rd ventricle is thalamus. Aqueduct mesencephalon, 4th metencephalon and myelencephalon.  

3rd ventricle: lamina terminalis, bunch of recesses and interthalamic adhesion. Massa intamedia or interthalamic adhesion in most humans the thalami grow so big that they actually at some point about each other and they are like crazy glued together. When you look down on it, it looks like a commisure going across but it’s not, it’s just the two thalami being so big that they butt up against each other and that’s called the massa intamedia or interthalamic adhesion.  

Choroid plexus: Makes CSF. The choroid plexus hangs from the Telechoroidian. There are 3 layers of cells in choroid plexus. So CSF comes from the capillaries. CSF is NOT an ultra filtrate, it is actively secreted by choroid plexus. If you look at relative proportion of various ions, it’s not in the same proportion as plasma. CSF is for mechanical support of brain and spinal cord. Brain and spinal cord float in CSF. CSF in the subarachnoid space. It also gives the brain support because CSF is in the middle of the brain in the ventricles. Remember living brain and spinal cord is the consistency of jello. CSF controls excitability, regulates ionic composition, carries away metabolic wastes it’s like lymph in the CNS. Secreted by choroid plexus, it’s low in proteins. If protein is high in CSF you have Guillen Barret. pH is about that of plasma, specific gravity like water, little bit of glucose. If you have meningeal infection and it’s bacterial, you will have literally zero glucose in CSF because bacterial chew on it. On the other hand if it’s viral, virus infection doesn’t use glucose so glucose normal. So if you have a sick pt with some sort of infection and WBC is high and glucose is near zero, he’s got bacterial meningitis. If WBC is high and glucose normal, he’s got viral meningitis. Little bit of protein in CSF. About 125‐130mL of circulating CSF, 100 in the subarachnoid space and 25 mL in the ventricles. 400‐500mL made a day so it has to circulate pretty good otherwise you get hydrocephalus  

Noncommunicating or obstructive hydrocephalus, there’s an obstruction somewhere in the ventricular system. The obstruction where there is normally some stenosis, where? IVF, aqueduct, lucshka, normally AQUEDUCT.  

Non‐obstructive or communicating usually secondary to meningitis, you clog up arachnoid granulations. 

Meninges: pain usually perceived as headache. Free nerve endings in meninges give us pain. No free nerve endings in CNS. Alright, we know that the meninges are the dura, arachnoid and the pia. We know that subdural and epidural spaces are potential spaces (should have nothing in them).  

We know that an epidural bleed is extremely dangerous (it’s arterial), high pressure, nothing is done to relieve the intracranial pressure you DIE. Remember the scenario, guy gets hit in the head with a baseball bat or baseball, loses consciousness, regains consciousness an hr later, loses consciousness and dies=EPIDURAL high pressure arterial bleed.  

Subdural bleed low pressure venous bleed. Bridging vein. You’re in an automobile, stop quickly avoiding cow on way to Epicurean, bounce head on dashboard and back. Subdural is very self limiting because of low pressure, you get some headaches or nausea from intracranial pressure but it won’t kill you. 

Arachnoid: 

  Subarachnoid space: CSF lives there. A subarachnoid bleed, usually from an aneurysm. Worse headache of her life, she goes to ER and we find blood in the CSF Subarachnoid.  

  Subarachnoid cisterns are dilations in the subarachnoid space. Now, most stuff we don’t even need to give a shit about. The one we care about is the lumbar cistern which is where we sample CSF.  

Dura: Dural sinuses, lets show a picture (check wiki or something). Wants to talk about extensions of dura, the falx cerebri and tentorium cerebellum. Tentorium separates occipital lobe from cerebellum.  

o Dura – look at handout and be able to locate  Falx cerebri  Tentorium cerebelli  Incisura tentorii—where the brainstem is passing  Intradural sinsuses  Subdural/epidural potential spaces  Arachnoid 

• Arachnoid trabeculae • Arachnoid granulations • Subarachnoid space • Subarachnoid cisterns   expansions of subarachnoid space 

o Pia   innermost of the membranes surrounding the brain   Filum terminale – anchors in conus medularis 

• Increased protein in the CSF (Guillane Bare) demylenination of dorsal and ventral roots 

 

Brain Herniation: 

o Subfalcal‐Notice the falx, notice the tentorium. And the incisura is where the brainstem is bleeding. Now if you have a bleed or a tumor, it forces brain parenchyma (tissue) under the falx and that is falcal herniation. Usually no serious neurological consequences (see pic to understand this). 

o Transtentorial which is   Uncal: Tumor lower down or it could be a bleed lower down. It forces tissue 

parenchyma under the tentorium. Now, we press this tissue, usually temporal lobe tissue, that’s why it’s called uncal herniation or transtentorial, around the tentorium  or using lower temporal lobe like uncus under the tentorium which presses against the mid brainstem. This usually results in unconsciousness often death. But what it will do is press against CN 3 causing ipsilateral CN3 problem. So if it happens on the right for example, right eye will be abducted and dilated due to parasympathetic being compromised and sympathetic overriding.   

Coning:  A tumor perhaps in the cerebellum and it pushes cerebellar tissue, usually cerebellar tonsil (on underside of cerebellum), it pushes the cerebellar tonsile into the foramen magnum. You will affect medullary function, putting pressure on the medulla (lower brain stem), the medulla at that point has important cardiovascular and respiratory regulatory centers. Not too concerned about CV for the following reason…CV system, the heart can beat 

without regulation. Can pull an Indiana jones II, pull the heart out and it will still beat and rate will be 100 bpm (para usually slows the heart) but it will still beat in a regular rhythm. On the other hand, respiration cannot be accomplished without regulatory centers in medulla. In order to inspire, I must have an intact pathway to medulla regulatory centers down to the spinal cord and out through cervical 3, 4 and 5.  If you have a brain transaction above C5, you can’t inspire. Moral of the story is, if you have a cerebellar tonsil pressing against medullary respiratory regulatory centers, you compromise respiration and die. So coning is very critical and usually results in death. 

- Meningeal Arteries: Main one is middle comes from Maxillary. MENINGEAL ARTERIES (epidural bleed, high pressure)  

o Main one is Middle meningeal and it comes from Maxillary  Most important & it comes off of maxillary & it supplies the lateral aspect of the 

dura o Lumbar cistern – where you take the lumbar puncture 

  Blood Brain Barrier (BBB) main one we always talk about is b/w blood and CNS and that’s due to tight junctions of endothelial cells. We also have a blood cerebrospinal fluid barrier. When we make CSF, the capillary is not leaky (tight junctions in endothelial cells). Didn’t want anything leaking into the brain parenchyma from subarachnoid space there is a tight junction.  

The blood brain barrier is absent in certain places. Ependymal cells line the ventricle. The barrier is leaky between the brain parenchyma and the CSF of the ventricular system. CSF is lymph, want to have an exchange between brain parenchyma and CSF of the ventricular system because that’s leaky. The barrier is also absent at Basal hypothalamus (read median eminence). We don’t want a barrier because we want to be able to secrete hormones into capillaries. Median eminience secretes hypothalamic hormones to capillaries. Mostly in terms of hypothalamic releasing factors right. Blood and hypothalamic regulatory hormone is not a releasing factor, it is an inhibiting factor. What anterior pituitary hormone is regulated by inhibition?‐‐>prolactin. And what is PIS? Prolactin inhibitory substance. So we don’t want a blood brain barrier in the median eminence, we want hypothalamic releasing inhibitory hormones to be able to go into capillaries.  

We don’t want a blood brain barrier at the posterior pituitary we want oxytocin and ACTH to be released into capillaries there.  

We don’t want a BBB at the anterior pituitary, we want all the anterior pituitary hormones to be released into capillaries. 

Lastly we don’t want BBB at the pineal gland where hormones are released into capillaries (regulates the day night cycle via hormones). 

Area Postrema  The back end of the 4th ventricle, this is towards spinal cord. The tip is called the obex, in the walls you find the area postrema. The area postrema is the vomiting center of the brain. If you have toxins in the body, usually by ingestion, as the toxins are absorbed and go into the capillaries and are distributed, you want somewhere in the brain that has no BBB so the toxins can leak out and be 

identified as toxins and cause vomiting to get rid of toxins that’s the area postrema, no BBB so it can be accumulated by circulatory toxins.  When a pt has chemotherapy, they often vomit a lot because the chemicals of chemotherapy stimulate the vomiting center of area postrema. Having ingested a gourmet meal at Papis and 15 mins later you start vomiting, you stimulated area postrema.  

The Circumventricular organs include a lot of what we’re talking about. These are a bunch of organs around the ventricles where there is no BBB. Also include these 3 which are not considered circumventricular but will talk about them anyway: posterior pituitary median eminence, area postrema, organum vasculosum of lamina terminalis (OVLT) and subfornical organ. We’ve already talked about pineal and anterior pituitary. Organum vasculosum of lamina terminalis (OVLT) no BBB it may be so that angiotensin II can leak out (very powerful regulator of BP), it may be powerful because it directly affects the hypothalamus. As a peptide, how can it get out of capillary system?  Because OVLT is leaking, no BBB so it can leak out at the OVLT.  

END LECTURE 4 

BEGIN LECTURE 5 (recording 41): 

Cerebral cortex and lateralization 

Neocortex: 2 basic cell types in the 6 layers. We have large pyramidal cells  which use glutumate as transmitter. And small cells which are called non‐pyramidal which use GABA.  We have six layers of cells, on one hand we can have almost exclusively pyramidal cells which is called agranular cortex. On the other hand we can almost exclusively granular cells which is called granular cortex. In the four we can have combinations in between. We can have 1 layer more prominent than another, 2 layers more prominent..blah blah blah..that’s cytoarchitecture. So that’s the cytoarchitecture of the neocortex, is it mostly pyramidal, is it mostly granular, is it a mix of both.  

Cortical afferents could have input coming from an area of cortex, could be coming from an another area of cortex. Association fibers, those end in neurons in laminas (layers) II and III of neocortex. Commisural afferents into the cortex (like from the thalamus, thalamocortical fibers) end in lamina IV. 

Cortical efferents corticocortical—in other words association fibers, come from lamina III. Corticostriate and descending from lamina V. Remember we said that corticospinals, corticobulbars come from lamina V, area 4 (was a long time ago). 

Cytoarchitecture: Broadmann 

We’ve been through this, broadmann described primary sensory, primary motor, limbic and association cortex. An association can be unimodal (one type of sensory) or heteromodal (multimodal). That’s pretty straightforward. Area 17 is primary visual, area 18 is visual association (purely visual) so is area 19. Higher level like maybe area 20 has vision as well as olfacation so that’s hertomodal (multimodal—more than one sensory). 

We want to talk about language and hemispheric dominance. Language lives in one hemisphere, unless you’re told otherwise, it’s the left hemisphere. In almost all right handed individuals, language lives in the left hemisphere. And in about 70% of all left handed individuals, language lives in the left hemisphere. Most people are right handed in the world, so about 90‐95% of individuals, language lives in the left hemisphere. Language lives in the dominant hemisphere. So language dominant hemisphere, no language non‐dominant hemisphere. Unless you were told otherwise, the dominant hemisphere is the left hemisphere. The dominant hemisphere is where language lives, that simple. The dominant hemisphere is analytical, the non‐dominant hemisphere is artsy fartsy, its spatial its artistic. Language consists of 3 areas: Wernickes area, Broca’s area, and the arcuate fasiculus which connects them. In order to accommodate these structures in the dominant hemisphere, there must be an enlargement in this region of the dominant hemisphere. Where language lives in the dominant hemisphere causing the enlargement to house these structures is called the Planum Temporale and is found ONLY in the dominant hemisphere and its exactly where language structures live. Can look at a human brain and say this person had right or left sphere of dominance because it’s an enlargement that houses the language area.  

Dysarthia vs Aphasia: Dysarthia is a D‐word, D‐words are brainstem problems. Dysarthia, Dipolopia, brain stem problems. Aphasia is an A‐word, A‐words are cortical problems. Now what is Dysarthia a problem with speech. A difficulty with the motor apparatus of speech, could be muscle, CN or brainstem. Aphasia’s are problems with language, they are cortical problems. There is an area called Wernickes area, an area called Broca’s area and a tract connecting Wernickes to Broca’s called arcuate fasciculus—those are the language areas in the dominant hemisphere.  

Lets say have a lesion involving Broca’s area (its going to be a CVA will talk about shortly), that will give Broca’s aphasia aka anterior nonfluent or expressive aphasias Only the most meaningful words are used in speaking and writing. And when the pt tries to speak, they have great frustration because they can’t express themselves because everything but the most meaningful words are left out. On the other hand they have very good comprehension. An example of a pt with Broca’s aphasia: Me Tarzan You Jane. Only the most meaningful words, all the words are left out. This is speaking and writing, they comprehend very well. Broca’s area is in the inferior frontal gyrus, 6 and 4 are right next to it. So if you have a Broca’s aphasia, you have interrupted blood supply to this region of the brain, so what motor deficit with a Broca’s aphasia? A right sided spastic paresis, arm greater than leg. Remember the motor homunculus? Down on the motor homunculus is the head and upper limb (find a picture of the motor homunculus). So going to have a contralateral spastic paralysis arm greater than leg.  We know it’s left hemisphere so contralateral is going to be the right side. So he maintains that a motor deficit associated with Broca’s aphasia is a right sided spastic paresia, arm greater than leg.  

Wernickes is made up of part of the superior temporal gyrus, that’s broadmann area 22. It’s made up of part of supramarginal gyrus and part of the angular gyrus which is 40. Remember Wernicke is auditory association. Wernicke decides if the sound being heard can be comprehended as language. A Wernicke’s aphasia (lesion), called posterior aphasia, fluent or sensory or receptive aphasia  Comprehension is very badly impaired.  The patient babbles nonsense, they’re fluent, they babble nonsense. They’re just babbling like idiots and patients with a Wernickes aphasia are often 

misdiagnosed as being psychotic. Of course they don’t know they’re babbling nonsense because they can’t comprehend. Deep to the gray matter of Wernickes area are the optic radiations. So when you have a CVA affecting Wernickes area, you are going to affect the optic radiation as well. If you knock out the superior radiation in the parietal lobe, what will you see? A right sided inferior quadratenopia. If you knock out the inferior radiation in the temporal lobe  see a right sided superior quadratenopia…do you see macular sparing ..NO (it’s occipital lobe). If you knock out both radiations a contralateral or a right sided hemonomous heminopia.  

You can have a global aphasia a global aphasia is a major major CVA involving everything. The whole shoot and match. You knock out Wernickes, comprehension is bad. You knock out Broca’s, they’re nonfluent. Can be due to internal carotid. 

Conductive aphasia very rare, you just knock out the arcuate fasciulus (connects Wernickes to broca) only. Wernickes is intact, but the connection between Wernickes and Broca’s is not so the patient babbles nonsensically. The patient has no control over what they say. They know they’re babbling nonsensically but can’t do anything about it.  

Table:  

Aphasia  Fluent (means babbling I think) 

Comprehends  Lesion 

Brocas (Inferior frontal, ahead of 4) 

Normal:  make the words 

No  Yes  Brocas area (left hemisphere) assoc w/ R sided spastic paresis, arm greater than leg (no Babinski) 

Wernickes ‐ Parietal‐Ocipital (22, 39, 40) 

 

Normal:  formulation of language, know what you want to say 

Yes  No  Wernicke’s Area, may see:

1. R sided hemonymous hemianopia 

2. R superior quadrantenopia 

3. R inferior quad 

Global – major CVA  No  No  1. Wernicke’s area 2. Broca’s area 3. Arcuate fasciculus 

Conductive ‐ loss influence of Wernicke’s on Broca’s 

- Pt. is babbling non sensically and he knows it and can’t do anything about it 

Yes  Yes  Arcuate Fasciculus 

 

Anomic Aphasia Can’t name objects. That’s a lesion involving angular gyrus (motor cortex). 

Agraphia you can’t write. Can be due to Wernickes could be due to Broca’s because you only write the important words. Could be due to a motor cortex problem. Could be due to a lot of things. 

Prosody Is the rhythm of speech. The same words can have a totally different meaning if the words have a different rhythm. Ex: You do something really silly with your friends and a friend may come up and slap you on the back and say you’re a stupid son of a bitch. Tony Soprano could come up to you and say, “you are a stupid son of a bitch” tony means you’re going to be swimming with the fish. Same words, totally different meaning. The words are the same, but how they are said is very different. Generating an understanding rhythmic speech is from the NON‐dominant hemisphere or right hemisphere. Directly across from Broca’s area in the non‐dominant hemisphere is the area that generates rhythmic speech. Directly across from Wernickes in the non‐dominant hemisphere is the area that understands rhythmic speech. So we can have what are called aprosodias, we can have a motor aprosodia cannot generate rhythmic speech. That involves the non‐dominant hemisphere right across from brocas. Or a sensory aprosodia where you can’t comprehend rhythmic speech, that’s in the non‐dominant hemisphere right across from Wernickes.  

Alexia an inability to read. Could be Wernickes, could be visual, could be a bunch of things. Alexia with agraphia you can’t read and you can’t write,that’s a lesion of the dominant angular gyrus. Alexia without agraphia you can write something but you can’t read what you just wrote. Write hello how are you today, ask them to read it and they can’t.  

Agnosia inability to recognize an object even though sensation is intact. Remember Klover‐Bucy syndrome, bilateral lesions to the base of the temporal lobe patient can look at something and not recognize what it is so they have excess orality and try to put it in their mouth to recognize what it is.  

Apraxia An inability to perform an action even though the muscles are intact. Patient wakes up in the morning and brushes their teeth. An hr later they go to neurologist and he hands them a toothbrush and says what do you do with this? They have no clue. He asks them to show how to brush their teeth, they have no clue. They wake up in the morning and go through the rhythm of getting up and brushing their teeth (habit) but you hand them a toothbrush and they have no idea what to do with it. Called idiomotor apraxia can’t perform the function even though the muscles are intact. 

Neglect and agnosic agnosia due to a lesion the non‐dominant parietal lobe. Neglect dominant is left, non‐dominant is right. You have a parietal lobe lesion on the right, the patient neglects their left. They wake up in the morning, the shave to the right side of their face. They dress the right side of their body. They bump into things on the left. They neglect their entire left world. Show them snapping fingers on the left side, they claim they don’t’ see any snapping fingers. Show them right snapping fingers and they can point out snapping fingers. They see “parking space” as “space”.  Ask them to draw a clock, they will draw all the numbers on the right side. Deniability  Deny any illness – “do you have a problem  moving your left arm – no that’s what people tell me – can you move your write arm for me? – uses right arm to move left arm” even though left arm is paralyzed. Sensory is still usually intact.  

Gerstmann syndrome Is very very rare, due to a lesion in dominant angular gyrus. Have tetrad of symptoms, very rare: 1. Right, left disorientation. Don’t know right from left, that’s a lot of people. 2. Finger agnosia, they can’t recognize their own fingers, “ah doctor, what’s my wedding band doing on your finger?” 3. Acalculia: Impaired calculation. Problem with calculating. That’s where counting by 7’s comes in, start with 100 and count back by 7..100‐93‐86‐89‐82‐etc. 1+1=1. 4. Impaired writing: tell them, “write it’s a hot day today” and they write, “it’s a long day today”. They also include, because this is angular gyrus, anomic aphasia and alexia. Mnemonic: “Gerstmann’s Right Finger Calculates Writing” 

Ok, lets jump to neurotransmission. We’ve done most of it already. Alright neurotransmission in general, we’ve got fast vs slow, ionic vs metabotropic. Remember, fast you have neurotransmitter bind to a receptor and open an ion channel ionic. Slow neurotransmitter binds to a receptor, causes 2nd messenger changes in membrane, adenylate cyclase and all that shit. And you have opening of a channel. Start with metabotropic, takes a while to cause the channel to open and once open, it stays open for long periods of time. Metabotropic for things like presynaptic inhibition and presynaptic facilitation, we talked about that earlier.  

Neuromodulation: A substance binds to the membrane other than the synapse and modifies or alters synaptic function. Binds to a membrane somewhere else besides the synapse and alters or modifies synaptic function.  

Small vs. large molecule nerve transmitters: small molecule are amino acids (AA) or derived from AA. Large molecules are peptides. Alright let’s start really quick with small molecules Acetylcholine (Ach), we’ve talked about muscarinic vs nicotinic receptors, all cholinergic of the CNS are muscarinic. The major source of Ach is nucleus basalis. The loss of nucleus basalis and loss of Ach Alzheimer’s disease leading to dementia. 

Ok, Biogenic amines which include norepinephrine, epinephrine, dopamine and serotonin. Essentially no epinephrine in CNS so don’t even worry about it, it’s only for sympathetic. Norepinephrine, we know about it, it comes from locus cerelus. Dopamine, it’s all over the place, dopamine is PIS (prolacting inhibitory substance) in the tuberoinfundibular system or hypothalamic hypophaseal..same thing. Dopamine is niagostriatal, need it or we have Parkinsons (D1/D1 niagostriatal) disease. Dopamine is involved in mesolimbic or mesocoritical projections, too much Dopamine gives us Schizophrenia (D2/D4) Remember with schizophrenia we treat with D2 receptor blockers which gives us acute Parkinsons followed by chronic drug induced chorea tardive dyskineasia.  

Addiction, we all know what addictive behavior is. It’s what we do continuously even though we know it’s not good for us. It turns out the reward in addiction involves dopamine in the nucleus accumbuns, which is basal ganglia. You gotta know, addiction is expressed as dopaminergic receptors in the nucleus accumbuns. 

Serotonin know that 5‐HT comes from midbrain raphe. We know chronic depression is due to serotonin depression and treat it with SSRI (selective serotonin reuptake inhibitors). It keeps the serotonin in the cleft longer and interferes with its absorption. What’s the prototype? PROZAC give it in milligram doses, there’s tons of it prescribed per year.  Give it in milligram doses, must be the whole fucking world is depressed. Ok, turns out neuroactive drugs affects brains, serotonin. There are a lot of hallucinogenic drugs Mescaline, comes from mescal cactus. Psiloscin which comes from the mushroom. These act as serotonin agonists. LSD, the famous lithsergic acid D, it’s a very powerful hallucinogenic, turns out LSD is not a pure serotonin agonist. In some place LSD acts as a serotonin agonists and in some place it acts as a serotonin antagonist so LSD is a partial agonist of serotonin. In matching, things will be serotonin antagonist and the answer is LSD (it’s on shelf).  

Ok, adenosine, it causes CNS depression, a defined neuromodulator, it binds to a place other than synapse which increases GABA affect at the synapse, and it’s a CNS depressant. Adenosine is a neuromodulator, acts as a CNS depressant. It’s inhibited by caffeine and theophylline (chocolate). 

Excitatory amino acids Glutumate, we remember glutamate, we remember NMDA receptors. NMDA receptors are important in LTP for memory, CA‐1 neurons and also panumbra which ain’t very good, it’s in the notes. Aspartate is also an excitatory neurotransmitter, seen mostly in spinal cord. 

Inhibitory amino acid GABA. Now if you look at the GABA receptor, you find binding sites for GABA and a chloride channel. GABA binds opens Cl‐ channel, Cl‐ comes in and hyperpolarizes the membrane. But, what’s interesting about the GABA receptor is at the receptor itself, there are separate binding sites for ethanol (ETOH), barbiturate and benzodiazepine. These are CNS depressants..alcohol, ethanol, barbiturate and benzodiazepine. What’s a prototype of benzodiazepine? VALIUM CNS depressant, it’s very important so know this. If any or all 3 bind to the GABA receptor, when GABA binds, it has a greater than normal effect because they potentiate GABA effects, they make them greater. They will show you a picture of a GABA receptor, how do you know it’s a GABA receptor? See a Cl‐ channel down the middle, see binding sites for benzodiazepine, ethanol and barbiturate and they will ask you what receptor is this? It’s the GABA‐A receptor.  

Glycine is another inhibitor. Strychnine is a glycine antagonist. They use strychnine in rat poisoning, stick the strychnine in the barn, the rat eats it, it’s a glycine antagonist, you lose inhibition in the CNS and you convulse to death.  

Large molecule neurotransmitters Peptides, you will recognize some. Substance P. The Opiod receptors, endorphins and enkephalins. Other peptide neurotransmitters, Somatostatin, NPY, CCK, VIP, CRF (regulates ACTH release), Angiotension II.  

Gaseous neurotransmitters Nitric oxide, remember NO in LTP, it’s a retrograde gaseous NT released from post synaptic membrane to the pre‐synaptic terminal.   Cotransmitters, once upon a time you saw a synapse and you saw the vesicles and you said, a‐ha! There’s one neurotransmitter in there, maybe it’s Ach, dopamine, serotonin etc. Well now, they have found up to 27 different neurotransmitters in a presynaptic terminal. There are 27! (factorial) ombinations released. Lets say we have a presynaptic terminal with a large and small molecule NT, if we just release the small molecule NT that’s done in low frequency stimulation. At a high frequency, you release both small molecule and the peptide neurotransmitter. The combination of the two gives a much greater response post synaptically than would be expected from the small alone.   

LECTURE 6: BLOOD SUPPLY (recording 42) 

<see circle of Willis picture> Want to talk about blood supply to Spinal Cord: 

Blood supply to SC comes off vertebrals. There is a single anterior spinal and there are paired posterior spinals.  Cross section of spinal cord photo (see high yield book or atlas), notice there is a single anterior spinal and a pair of posterior spinal showing only one. Now, let’s start with the posterior spinal artery, what does it supply? Right here, dorsal funiculus (dorsal white). What’s carried here? Ipsilateral epicritics. If have lesion of posterior spinal, what am I gonna lose? Ipsilateral epicritics. Ipsilateral vibration and conscious proprioception. If lose both posterior spinals, have bilateral loss.  

Next, anterior spinal artery, there is a single ant spinal, supplies most of the cord. If you have interruption of blood supply to ant spinal you’re in deep shit, you knock EVERYTHING out except epicritics. He’s showing picture with cross section where tracts run..coritcospinals, lateral corticospinals, rubrospinals, dorsal/ventral spinal cerebellars, MLF etc. if you look at diameter of posterior and anterior spinals, they are very small diameter BVs—they don’t carry much blood. As a matter of fact, there is enough blood in anterior/posterior spinals essentially to oxygenate ONLY the cervical cord. Where do we get oxygen carrying capability to supply entire cord? Anastamosing blood supply, carry into intercostals BV. The intercostals give off branches to supply dorsal and ventral root. They also give off branches which anastomose with anterior and posterior spinals to supply the extra blood needed to supply the entire cord. IF it weren’t for that we’d be in deep shit cuz don’t have enough oxygen carrying capability in ant/post spinals to supply the cord.  

Artery of Adamkiewicz: It comes off an IC at about T6/T7 and it supplies virtually all the blood for the lower part of the cord (anterior spinals)—mid thoracic and down. Clamp to cause blilateral paralysis of mid thoracic and down by surgeons. 

Brain Stem 

Let’s look at blood supply to brain stem, start with medulla. Two different BV for medulla, one that supplies medial medulla and one that supplies the lateral medulla.  Medulla is supplied by branches off the vertebrals. 

Medial medulla: is from penetrating branches coming off vertebral artery.  Pyramid in wedge of tissue and the 12th CN. Pyramid and 12th CN, if we have an occlusion of BV supplying pyramid and 12th CN, what do we see? If pyramid knocked out, we see contralateral spastic hemiparesis, if we knock out CN12, a tongue that deviates ipsilaterally. So if have a left sided lesion of medial medulla, have a right spastic hemiparesis and a tongue that deviates to the left—didn’t we call that an alternating hemipalegia of the medulla—YES we did, see old notes. If have wedge of tissue supplied by this BV, that includes the pyramid and 12th CN and the last thing we have to add is the medial leminiscus. What does ML carry? Contralateral epicritic from the body. ML, contralateral loss of vibration and conscious proprioception. Structure: Pyramid, bingo contralateral spastic hemiparesis. ML: contralateral loss of vibration and conscious proprioception. Fibers to 12, tongue deviates ipsilaterally, holy shit we learned something. 

Lateral Medulla: Is supplied by PICA (posterior inferior cerebellar artery). PICA supplies the lateral medulla. If have lesion/occlusion of PICA, you have laterally medullary syndrome or Wallenberg Syndrome, this is very very very common. It’s a BV that often occludes. What structures are knocked out and what do we lose? Knock out the ICP (inferior cerebellar peduncle), so you have an ipsilateral ataxia. Knock out spinal nucleus and tract of V, ipsilateral loss of pin and temperature to face (see old notes). Spinal thalamic contralateral loss of pin and temperature to body. Vestibular nuclei  Vomiting, Vertigo, nystagmus. You knock it out, pt will go through hell, whole world is spinning and vomit like crazy. Descending hypothalamics knock them out and have ipsilateral Horner’s (ptosis, meiosis, anhydrosis). Nucleus Ambiguous it’s for speaking and swallowing, the pt sounds hoarse (CNs IX, X) and have difficulty swallowing, especially liquids, they try to drink and spit it back up, that’s the clue. There will be a question on the SHELF for this. It may show a picture and wants to know the pt has a problem speaking and swallowing or pin and temp on face, at what level is the lesion, ipsilateral or lateral medulla? Recognize it and the characteristics. They used to ask the the artery (PICA).  

Pons: The two vertebrals join to form the single basal artery. Want to worry about midline pons and lateral pons. Midline pons supplied by penetrating branches off the basal and lateral pons will be provided by AICA (anterior inferior cerebellar artery).  

  Midline pons: by penetrating branches of basilary. If you have an occlusion, corticospinals and midline CN VI get knocked out, get alternating hemipalegia of pons. Contralateral spastic hemiparesis and an ipsilateral eye that is adducted and can’t abduct (did this before). Also have medial leminsicus here so lose contralateral epicritics to body. Knock out the corticospinal tract contralateral spastic hemiparesis, ML contralateral loss of conscious proprioception and vibration, CN 6 medial strabismus (eye is deviated medially, adducted and cannot abduct) Ipsi Eye, Spastic Hemi, Contra Epi 

  Lateral pons: This is going to be déjà vu all over, very similar to PICA. Now we’re doing AICA.  

o ICP   ipsilateral limb ataxia o Spinal V   ipsilateral pain & temperature loss (protopathic) 

loss in face. o Spinothalamic   contralateral pain & temperature loss 

(protopathetic) loss in body 

o Vestribular nuclei    vomiting, vertigo, nystagums‐away from lesion side 

o Descending hypothalamics   Horner’s syndrome (ipsilateral) o Here’s the difference, PICA had ambiguous, this has fibers of 8 

and 7: o Fibers VII – ipsilateral facial paralysis, flaccid paralysis of face, 

upper and lower   Bell’s Palsy o Fibers VIII – auditory problems now as well   Sensoryneural 

hearing loss Never going to see AICA. AICA is like PICA except PICA has ambiguous and AICA has 7 and 8.  

  Vertebral basilar circuit, ends with 2 branches, superior cerebellar (not gonna discuss) and posterior cerebrum. It’s important to note, CN3 comes off between superior cerebellar and posterior cerebrum. 

Mesencephalon—midline mes supplied by small penetrating branches off the posterior cerebrum. As they dive in, you get little holes called Posterior Perforated Substance. Not too long ago, when we were discussing olfaction, talked about anterior perforated substance. This is the posterior perforated substance. What happens if have occlusion to midline mesencephalon: 

1. You knock out the corticospinal tract, knock out CN3, what do you think will see? Contralateral spastic hemiparesis + ipsilateral eye that is abducted and cannot adduct. Holy shit we know this stuff! It’s also that the same eye is dilated because it loses para information. This sounds like an alternating hemipalegia of the mesencephalon! We also knock out the corticobulbars have a problem with contralateral lower half face of patients with spastic paresis.  

Some of these penetrating branches supply blood to the posterior thalamus. Now if there is an occlusion, what’s especially affected is a major nucleus in the posterior thalmamus. It’s a nucleus that is located ventral, posterior laterally (VPL). What’s VPL do? Somatosensory relay. If you knock out VPL, you have thalamic syndrome the patients are in intractable nauseating pain, resistant to stuff like morphine so it’s really horrible pain. So in summary thalamic syndrome due to an occlusion of penetrating branch of posterior cerebral that supplies the posterior thalamus. 

Cerebral Cortex‐‐The last branch of vertebralar basal system is the posterior cerebrum. There are 3 BV’s that supply the Cerebral Cortex. 2 come off the internal carotid anterior and middle cerebrum. One comes off the vertebral basilar posterior cerebrum. Those 3 BV’s supply the cerebral cortex. 

  Internal Carotid:  

1. Anterior cerebrals is the first branch. It runs obliquely forward and then turns at about right angles to run between the two hemispheres. AC on one side connects to AC on other side via this little thing called the Anterior communicating. Now entering realm of circle of willis, it’s not a circle, it’s a pentagon look at it. Pentagon of willis never caught on I guess. So, lets call the circle of willis, start at internal carotid, anterior cererbral, anterior communicating, 

anterior cerebral on other side, internal carotid on the other side, posterior communicating, posterior cerebral, posterior cerebral on the original side, posterior communicating and back to the internal carotid where we began.  Why do we have circle of willis? Anastamosing circulation—both internal carotids and both posterior cerebrals interconnect. IF there is a disruption of blood supply, the other side can fill in—you know that from Anatomy.  

2. Anterior cerebral circulation: comes up between hemispheres and follows hemispheres around the midline. It supplies most of the corpus collosum. Not only does it supply most of the midline structures like cingulated gyrus, it also comes up over the top of the hemisphere. What does that mean as far as an anterior cerebral CVA? Major problem is that you’re going to hit the top part of the pre and post central gyrus. The motor and sensory homunculi. If I have an occlusion of the anterior cerebral, knock out the midline and upper laterally aspect of the hemisphere. So if have an anterior cerebral stroke going to see a contralateral paralysis leg greater than arm. And a contralateral anesthesia (post central gyrus) leg greater than arm.  

3. Lenticulostriates: tiny little BVs that perforate to supply deeper structures. They supply basal ganglia. Striatum and lentiform, those names familiar? The lenticulostriate perforate the tissue as they enter to supply deep structures. There are holes there as they perforate and that’s where your anterior perforate substance is (found by the olfactory stria). Lenticulostriate supply basal ganglia, why is it important to discuss lenticulostriate? Because they are the thinnest walled BVs in the CNS. And they will rupture with hypertension. If the hemorrhage is severe, goodbye but if not all that severe, will lose basal ganglia function contralaterally.  

4. Middle Cerebral Artery: Comes out of the sylvian fissure that supplies most of the lateral aspect of the hemisphere. A middle cerebral lesion (a CVA involving it) will have contralateral paralysis, arm greater than leg (remember the homunculus) and a contralateral anesthesia (arm greater than leg). You can tell by the picture that this is right hemisphere (see high yield drawing). If this was left hemisphere, dominant hemisphere, and got stroke, you’d get Wernike’s, Broca’s. global or conductive aphasia. 

Posterior cerebral circulation: comes off posterior vertebral basilar. Connects with the internal carotid via posterior communicating. It supplies the base of the temporal lobe and supplies the occipital lobe. If have posterior cerebral stroke (knock out occipital lobe), can have contralateral homonomous hemianopia with macular sparing.  If knock out upper occipital you have a controlateral inferior quadratenopia with macular sparing or if you knock out the inferior occipital you have contralateral superior quadratenopia with macular superior.  

Let’s talk about Transcortical apraxia. I say to you, lift your right arm, that is decoded as language in Wernickes and communicated to the left motor cortex for movement. Lift your right arm, lift your left arm, Wernickes to motor cortex on my right. What if you have an anterior cerebral stroke that knocks out most of the corpus collosum? Remember anterior cerebral supplies almost all of the corpus collosum.  You cannot move your left arm in response to a verbal command because connection 

between Wernickes and the right motor cortex is knocked out with the corpus collosum—anterior cerebrum supplies most of corpus collosum. 

Alright, middle cerebrum, contralateral spastic paralysis and anastehsia of the body, mostly upperlimb. Dominant cortex, aphasias, where you hit the middle cerebrum. Can also get Gertsmann (see previous stuff).  Alright if it’s on non‐dominant hemisphere parietal lobe lesion, middle cerebral neglect and remember, the non dominant hemisphere is artsy fartsy so you get spatial deficits. 

If you have a posterior cerebral occlusion on the left, you will get Alexia without Agraphia.You could write but can’t read what you wrote. Lets figure out how you read what you wrote. Say to somebody write down hello how are you today. Wernickes, if you’re right handed, comes over to motor cortex on left and you write it and vice versa if left handed. To read what you wrote, you need Wernickes again. Visual info must go to Wernickes for comprehension to read. Now you have a left posterior cerebral occlusion. Posterior cerebral supplies occipital lobe and the splenium of the corpus callosum. So have had a posterior cerebral stroke on the left side knocking out the left occipital and splenium. Ask patient to write hello how are you today. Now let’s read it, the information cannot go across to the Wernickes cuz the splenium is knocked out. You can write it but can’t read what you just wrote. You see that there’s something there but can’t make out what it says Alexia without agraphia.  Cerebrovascular Disease From lack of anastomosing vessels. Beyond the circle of willis you have very little anastomosis, which means if you interrupt blood supply in a cerebral artery, beyond the pt of interruption you will have ischemia and cell death. As a result of the infarct, you will get necrosis. This is called a stroke or CVA (cerebrovascular accident). If you have a CVA and you have this tissue necrosis, it will not be apparent immediately on scan. You can have a pt with a CVA and rush them into ER and everything looks normal on scan. Takes several days for necrotic tissue to be visible on a scan.   Different types of CVAs: Thrombic you have crap building up in walls of BV and BV over year’s narrows until there is not until lumen to supply sufficient oxygen to the tissue beyond the narrowing and it dies, so it’s a slow build up of plaque in the walls as they narrow. Embolic stroke an embolism, the heart can throw a clot and it can travel along the circulation as the vessel diameter gets narrower and narrower and finally gets wedged. No blood supply beyond there, the tissue becomes ischemic and dies. What’s embolic stroke associated with? When you have atrial fib, irregularly irregular rhythm, you are showering emboli into the blood supply and that is often associated with embolic stroke.  A transient ischemic attack (TIA) you have symptoms of a CVA which clear up. What’s thought to happen is that you have an embolic CVA but then the embolus is broken down and blood supply returns so it’s transient.  Hemorrhagic stroke you can have a rupture of a small perforated blood vessel or a rupture of an aneurysm. Aneurysms first act like a tumor, because as they get larger and larger they press on nearby tissue interfering with their function and then they rupture causing ischemia (lack of oxygen to tissue) and necrosis. Let’s say you have a Berry Aneurysm, it will rupture into subarachnoid space, worst headache of her life presents to ER. How do you know it’s a rupture of BA because you have erythrocytes in the subarachnoid space which don’t belong there. Therefore when you do an analysis of the CSF, you find erythrocytes.   END BLOOD SUPPLY LECTURE AND NEURO MATERIAL FOR THE SEMSTER (PHEW!)