background image

Neurophysiology 

Lecture 3

Dr. Noor


background image

Brain stem


background image

Brain stem

O

The brainstem is the posterior part of 
the

brain

adjoining and structurally 

continuous with the

spinal cord

In 

the

human brain

the brainstem 

includes: 

O

midbrain

,

O

the

pons

and 

O

the

medulla oblongata


background image

The brain stem is a tube-shaped mass of 

nervous tissue a little over 3 inches (8 

cm) long. It is located at the base of the 

brain, superior to the spinal cord and 

inferior to the cerebrum


background image

background image

• Superiorly

continuous with 

forebrain.

• Inferiorly

continuous with spinal 

cord .

• Posteriorly

pons and medulla is 

separated by forth venricle. 


background image

The medulla is the inferior-most region of the 

brain stem that connects the brain to the spinal 

cord. It is a tube very similar structurally to the 

spinal cord, but is wider and contains several 

masses of gray matter internally.

Superior to the medulla is the pons, which is 

larger and structurally more complex than the 

medulla.


background image

Function 

There are three main functions of the 

brainstem:

1. The brainstem plays a role in conduction. 

That is, all information relayed from the 

body to the cerebrum and cerebellum and 

vice versa must traverse the brainstem. 


background image

O

2. The cranial nerves III-XII emerge from 

the brainstem. These cranial nerves supply 

the face, head, and viscera. (The first two 

pairs of cranial nerves arise from the 

cerebrum).

O


background image

O

3. The brainstem has integrative functions 

being involved in cardiovascular system 

control, respiratory control, pain 

sensitivity control, alertness, awareness, 

and consciousness. Thus, brainstem 

damage is a very serious and often life-

threatening problem


background image

basal ganglia

O

The basal ganglia (or basal nuclei) is a 

group of subcortical

nuclei

of varied origin, 

inthe

brains

of

vertebrates

including

humans

which are situated at the base of 

the

forebrain


background image

The basal ganglia, like the cerebellum, 

constitute another accessory motor system 

that functions usually not by itself but in 

close association with the cerebral cortex and 

corticospinal motor control system. 


background image

In fact, the basal ganglia receive most of 

their input signals from the cerebral cortex 

and also return almost all their output 

signals back to the cortex. 


background image

background image

Main components of basal 

ganglia

O

Basal   ganglia consist of :

O

The  caudate nucleus, 

O

putamen,

O

globus pallidus, 

O

substantia nigra, and 

O

subthalamic nucleus.


background image

They are located mainly lateral to and 

surrounding the thalamus, occupying a 

large portion of the interior regions of both 

cerebral hemispheres. 


background image

Almost all motor and sensory nerve fibers 

connecting the cerebral cortex and spinal cord pass 

through the space that lies between the major masses 

of the basal ganglia, the caudate nucleus and the 

putamen. This space is called the internal capsule of 

the brain. It is important for our current discussion 

because of the intimate association between the 

basal ganglia and the corticospinal system for motor 

control 


background image

FUNCTION OF THE BASAL GANGLIA 

IN EXECUTING PATTERNS OF MOTOR 

ACTIVITY 

O

One of the principal roles of the basal 

ganglia in motor control is to function 

in association with the corticospinal

system to control complex patterns of 

motor activity. 


background image

An example is the writing of letters of the 

alphabet. When the basal ganglia sustain 

serious damage, the cortical system of motor 

control can no longer provide these patterns. 

Instead, one’s writing becomes crude, as if 

one were learning how to write for the first 

time. 


background image

Other patterns that require the basal ganglia 

are cutting paper with scissors, hammering 

nails, shooting a basketball through a hoop, 

passing a football, throwing a baseball, most 

aspects of vocalization, controlled 

movements of the eyes, and virtually any 

other of our skilled movements, most of them 

performed subconsciously


background image

ROLE OF THE BASAL GANGLIA FOR 
COGNITIVE CONTROL OF             
SEQUENCES OF MOTOR PATTERNS

O

The term cognition means the thinking 

processes of the brain, using both sensory 

input to the brain plus information 

already stored in memory. 


background image

O

Most of our motor actions occur as a 

consequence of thoughts generated in the 

mind, a process called cognitive control of 

motor activity. The caudate nucleus plays 

a major role in this cognitive control of 

motor activity. 


background image

O

Instead, the returning signals go to the 

accessory motor regions in the premotor and 

supplementary motor areas that are 

concerned with putting together sequential 

patterns of movement lasting 5 or more 

seconds instead of exciting individual 

muscle movements. 


background image

FUNCTION OF THE BASAL GANGLIA 
TO CHANGE THE TIMING AND TO 
SCALE THE INTENSITY OF 
MOVEMENTS 

O

Two important capabilities of the brain in 

controlling movement are to (1) determine 

how rapidly the movement is to be 

performed and (2) control how large the 

movement will be. 


background image

For instance, a person may write the letter 

“a” slowly or rapidly. Also, he or she may 

write a small “a” on a piece of paper or a 

large “A” on a chalkboard. Regardless of the 

choice, the proportional characteristics of the 

letter remain nearly the same. 


background image

BASAL GANGLIA FUNCTION

O

The basal ganglia and related nuclei are 

characterized as one of three types of 

nuclei. Input nuclei receive signals from 

various sources in the brain. Output 

nuclei send signals from the basal ganglia to 

the

thalamus

.


background image

Intrinsic nuclei relay nerve signals and 

information between the input nuclei and 

output nuclei The basal ganglia 

receive information from the

cerebral 

cortex

and thalamus through input nuclei. 


background image

O

After the information has been processed, 

it is passed along to intrinsic nuclei and 

sent to output nuclei. From the output 

nuclei, the information is sent to the 

thalamus. The thalamus passes the 

information on to the cerebral cortex.


background image

CORPUS STRATIUM

O

The corpus stratium is the largest group of 
basal ganglia nuclei.

O

It consists of the caudate nucleus, putamen 
and the globus pallidus. The caudate 
nucleus, putamen are input nuclei, while the 
globus pallidus is considered output nuclei. 
The corpus stratium uses and stores the 
neurotransmitter dopamine and is involved 
in the reward circuit of the brain


background image

O

Caudate Nucleus - these C-shaped paired 

nuclei (one in each hemisphere) are located 

primarily in the

frontal lobe

region of the 

brain. The caudate nucleus is involved in 

motor processing and planning. 


background image

O

It is also involved in memory storage 

(unconscious and long-term), 

associative and procedural learning, 

inhibitory control, decision making, 

and planning


background image

background image

Putamen

O

- these large rounded nuclei (one in each 

hemisphere) are located in the

forebrain

and 

along with the caudate nucleus form 

the dorsal stratium


background image

O

The putamen is connected to the caudate 

nucleus at the head region of the caudate. 

The putamen is involved in voluntary 

and involuntary motor control.


background image

Globus Pallidus

O

- these paired nuclei (one in each 

hemisphere) are located near the caudate 

nucleus and putamen. The globus

pallidus is divided into internal and 

external segments and acts as one of the 

major output nuclei of the basal ganglia. 


background image

It sends information from basal ganglia 

nuclei to the

thalamus

. The internal segments 

of the pallidus send the majority of output to 

the thalamus via the neurotransmitter 

gamma-aminobutyric acid (GABA). GABA 

has an inhibitory effect on motor function. 

The globus pallidus is involved in the 

regulation of voluntary movement.


background image

background image

Subthalamic Nucleus

O

- these small paired nuclei located just 

below the thalamus. Subthalamic nuclei 

receive excitatory inputs from the cerebral 

cortex and have excitatory connections to 

the globus pallidus and substantia nigra


background image

Subthalamic nuclei have both input and 

output connections to the caudate nucleus, 

putamen, and substantia nigra. The 

subthalamic nucleus plays a major role in 

voluntary and involuntary movement. 


background image

Substantia Nigra

O

- this large mass of nuclei is located in 

the

midbrain

and is also a component of 

the

brainstem

The substantia nigra serves 

numerous functions including controlling 

voluntary movement, regulating mood, 

learning, and activity related to the brain's 

reward circuit


background image

background image

The basal ganglia include all of the 
following except the

a. globus pallidus.
b. putamen.
c. caudate nucleus.
d. thalamus..
e. subthalamic nucleus
f. substantia nigra


background image

The thalamus receives major and direct 
input from which basal gangiia structure?

a. internal segment of globus pallidus.
b. putamen.
c. compact part of substantia nigra.
d. nucleus accumbens.


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 125 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