background image

Reticular Activation System 

&Limbic System

 

 

By 

Dr. Mufeed Akram Taha 

FIBMS Neurology 

Kirkuk College of Medicine 

 


background image

Reticular Activation System 

(RAS) 

 

It is composed from collection of an area of highly 

organized and differentiated neurons(called 
Reticular formation) extending from brain stem 
to upper portion of spinal cord. 

RF receive collateral nerve ending from the spinal 

cord, eye, ears, from cortex (collateral from 
pyramidal tract), hypothalamus and cerebellum. 

 


background image

Functions of Reticular Formation 

 

The ascending & descending projections of the 

reticular formation are involved in 5 different 
types of functions:- 

1. Regulation of posture. 

2.  Control of muscle tone. 

3. Modulation of pain sensation. 

4. Coordination of autonomic functions. 

5. Control of Consciousness 


background image

Reticular Excitatory Area 

  

The central driving component of this system is an 

excitatory area located in the reticular substance 
of the pons and Mesencephalon

This area is also known by the name bulboreticular 

facilitory area

This area also sends a profusion of signals in the 

upward direction; most of these signals go first 
to the thalamus where they excite a different set 
of neurons that transmit nerve signals to all 
regions of the cerebral cortex as well as to 
multiple subcortical areas. 

 


background image

Also brain stem reticular area transmits 

facilitory signals downward to the spinal 
cord to maintain tone in the antigravity 
muscles and to control levels of activity of 
the spinal cord reflexes. 

Also there is positive feedback mechanism 

from the cerebral cortex by sending 
excitatory signals from the cerebral cortex 
back to the brain stem excitatory area. 

 


background image

Reticular Inhibitory Area 

  

This is another area that is important in 

controlling brain activity. This is the 
reticular inhibitory area, located medially 
and ventrally in the medulla.  

This area can inhibit the reticular facilitory 

area of the upper brain stem and there by 
decrease activity in the superior portions of 
the brain as well. 

 


background image

background image

The Limbic System 

• It is the entire basal system of the brain that 

mainly controls the person's emotional behavior. 
The hypothalamus is the central elements of the 
system surrounded by other cortical structures 
of the limbic system (the septal nuclei, 
paraolfactory area, epithalamus, anterior nuclei 
of the thalamus, and portions of the basal 
ganglia, hippocampus, and amygdala).  

• The hypothalamus is a major output pathway of 

the limbic system and has communicating ways 
with all levels of this system.  

 


background image

The functions of the hypothalamus

 

AThe vegetative control functions: 

 

1. Cardiovascular regulation: Hypothalamus controls 

the heart and blood pressure through its effect on 
cardiovascular control centers in the reticular 
substance of the medulla and pons. This includes the 
decrease or increases the heart-rate and the blood 
pressure. 

2. Regulation of body temperature: Certain areas in 

the hypothalamus sensitize the change in the body 
temperature and also control the mechanisms for 
adjusting the body temperature back to normal 
level. 

 

3. Regulation of body water: Hypothalamus regulates 

body water by two ways: 


background image

(A) - By creating the sensation of thirst through 

thirst center. This is achieved by: 

 (1). Increase in the plasma osmolarity: When the 

electrolytes inside the neurons of this center or 
in, the allied areas of hypothalamus become too 
concentrated, the subject develops an intense 
desire to drink water until the electrolyte 
concentration of the thirst center neurons 
return to normal. Therefore, the neurons of this 
center act as osmoreceptors, which are 
stimulated by an increased osmotic pressure of 
the body fluids to initiate thirst and drinking. 

 


background image

 (2). Decrease of the ECF volume: A decrease in 

ECF volume also stimulates thirst by a 
pathway, which is independent of the 
osmolality of the plasma. The effect of ECF 
volume depletion on thirst is mediated in part 
via renin

—angiotensin system in which 

angiotensin II  acts on a specialized receptor 
area in hypothalamus to stimulate the neural 
areas concerned with thirst. 

 


background image

 (3) Dryness of mouth and reduced salivary 

secretion: These are the most common signals. 
For example, eating a very dry food produces the 
desire to drink water because salivary secretion 
is not adequate to keep the mouth moist. 

(B). by controlling the excretion of water in the 

urine. When the body fluids become too 
concentrated, i.e. the osmotic pressure of the 
plasma is increased, the hypothalamus through 
osmoreceptor cells, stimulates the secretion of 
ADH through the posterior pituitary gland. 


background image

 This hormone is absorbed into the blood and 

acts on the collecting ducts of the kidneys to 
cause massive reabsorption of water, thereby 
decreasing the loss of water into the urine. 

4. Regulation of uterine contractility and milk 

ejection by the breast: The neurons of certain 
nuclei in hypothalamus secrete oxytocin 
through pituitary gland which causes 
increased contractility of the uterus and also 
contraction of the myoepithelial cells that 
surround the alveoli of the breasts causing the 
alveoli to empty the milk through the nipples. 

 

 


background image

5. GIT and feeding regulation: Many GIT 

activities and reflexes such as licking the lips 
and swallowing are integrated in the 
hypothalamus through mammillary bodies. 
Feeding regulation is achieved by two 
hypothalamic centers and these are hunger 
(or feeding) center 
and satiety center. The 
former evokes eating behavior (promotes 
appetite) which appears to be chronically 
active, while the latter opposes the desire for 
food (anorexia) which functions by inhibiting 
the feeding center. 

 


background image

6. Regulation of circadian rhythm (biological 

clock): Your body has more than 100 circadian 
rhythms. Each unique24 hour cycle influences an 
aspect of your body's function, including body 
temperature, hormone levels, heart rate,blood 
pressure, etc, even pain threshold. The 
suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus and 
preoptic nuclei are the dominant pacemakers for 
many circadian rhythms in the body to 24-hour 
light-dark cycle such as secretion of ACTH and 
melatonin, as well as sleep-wake cycles, and the 
body temperature rhythm. Circadian periodicities 
are changes in biological variables that occur 
daily. 

 

 


background image

It appears that the suprachiasmatic nuclei (the 

biological clock) takes the information on day length 
from the retina, interprets it, and passes it on to the 
pineal gland (a pea-like structure found on the 
epithalamus), which then secretes the hormone 
melatonin in response. Secretion of melatonin 
peaks at night and decrease during the day. 
Darkness probably stimulates melatonin secretion 
by the pineal gland, which inhibits the secretion of 
gonadotropic hormones from the anterior pituitary, 
and thus reduces sexual drive. Melatonin secretion 
decreases with age. Destruction of the biological 
clock disrupts many biological rhythms, such as 
oscillations in body temperature, other vegetative 
functions and the sleep-wake cycle. 

 


background image

B.Endocrine control functions: Stimulation of 

certain areas of the hypothalamus causes the 
anterior pituitary gland to secrete its 
hormones. As the blood courses through the 
hypothalamus before reaching the anterior 
pituitary, releasing hormones and inhibitory 
hormones are secreted into the blood by 
various hypothalamic nuclei. They are then 
transported in the blood to the anterior 
pituitary where they act, on the glandular cells 
to control the release of the anterior pituitary 
hormones. 


background image

C- Emotional and behavioral control functions: 

Reward centers: They are also called pleasant or 

satisfaction centers. Stimulation these centers 
cause pleasure, satisfaction.These centers are 
located mainly in the hypothalamus. Less 
potent centers are found in the amygdala, the 
hippocampus and other areas of the brain. 

Punishment centers: They are also called 

unpleasant or aversion centers. Stimulation of 
these centers cause terror, pain, fear, defense, 
escape reactions, rage, and all the other 
elements-of punishment.  


background image

The most potent areas for punishment have 

been found in the central gray area 
surrounding the aqueduct of Sylvius in the 
mesencephalon and extending upward into 
the hypothalamus and thalamus. Less potent  
punishment areas are found in the amygdala 
and the hippocampus. In rage (which is an 
emotional pattern due to strong stimulation of 
the punishment centers of the brain) the 
animal takes the position of attack with a 
defense posture, lift its tall, develop 
piloerection, wide open eyes, and dilated 
pupils. 

 


background image

Stimulation of the punishment centers can 

frequently inhibit the reward centers 
completely indicating that the punishment 
centers take precedence over the reward 
centers: Almost everything that We do is 
related in some way to reward and 
punishment. If we are doing something 
that is rewarding, we continue to do it, if it 
is punishing, we cease to do it. Reward 
and punishment are important in learning 
and memory 


background image

3. Sexual behavior 
4. Learning processes
Learning is a change of 

behavior caused by neural mechanisms affected by 
experience. Memory refers to neural storage 
mechanisms for experiences. The hippocampus is 
involved in learning and memory. 

D. Control of excitement and alertness in association 

with other structures of the limbic system: 
Stimulation of certain regions of the hypothalamus 
greatly excites the RAS and therefore causes 
wakefulness, alertness and excitement. In addition, 
the sympathetic NS becomes excited in general, 
causing increasing the arterial B.P, pupillary 
dilatation and enhancing other activities associated 
with sympathetic activity.  


background image

On the other hand, stimulation of some areas in the 

limbic system, hypothalamus, or in the thalamic 
portions of the RAS often inhibits the 
mesencephalic portion of the RAS, causing 
somnolence, and sometimes actual sleep. 

The functions of amygdala: Amygdala has extensive 

connections with various parts of the brain, play its 
important role on the mediation and control of 
major affective activities like friendship, love and 
affection, on the expression of mood and, mainly on 
fear, rage and aggression The amygdala, being the 
center for identification of danger, is fundamental 
for self preservation. 

 


background image

The amygdala is believed to help in choosing the 

pattern of the person's behavioral response so 
that it is appropriate for each occasion. 
Stimulation of amygdala causes almost all the 
same effects as those elicited by stimulation 
of hypothalamus plus still other effect. 

Bilateral lesions in the amygdala cause 

hyperphagia with indiscriminate ingestion of 
all kinds of food (omniphagia), loss of fear, 
decrease aggressiveness and excessive sex 
drive, forgets very rapidly, has a tendency to 
place every thing in its mouth. 


background image

The functions of hippocampus: Hippocampus 

becomes habituated to indifferent signals, but 
learns from signals that cause either reward 
(pleasure) or punishment. Hippocampus is the 
"brain librarian" (helps the cortex to store new 
signals into the long lasting long-term 
memory). Bilateral removal of the hippocampi 
in epileptic patients permanently disrupts the 
ability to learn anything new (anterograde 
amnesia). Other lesions of the hippocampi 
reduce previously learned memory material 
(retrograde amnesia). 


background image

Thanks 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام عضوان و 192 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل