\TNU \b,111, 1)eparlment ol Neuroscience EKSAMEN NEVR2010 Innføring i nevrovitenskap 15. desember 2010, kl. 09:00-15:00. ECTS credits: 15 Antall ark (inkludert framside): 11 Tillatte hjelpemidler: ordbok Sensurfrist: 10. januar 2011 Sensuren kunngjøres på internett: htt ://studweb.ntnu.no
BOKMÅL 15. desember 2010 Eksamen i NEVR2010 Du vil få to ulike typer oppgaver. KORTSVARSSPØRSMÅL og SANT eller USANT. Hvert kortsvarsspørsmål krever kun et kort svar og etter hvert spørsmål er det oppgitt hvor mange poeng riktig svar gir. Enkle sporsmål gir 1 poeng og et hoyere antall poeng indikerer at et mer komplekst ogieller utfyllende svar kreves. Riktig svar på sant eller usant gir alltid 1 poeng. Det riktige alternativet skal angis tydelig ved å skrive enten Sant eller Usant på svararket. Ikke legg til noe til svaret, da det kan påvirke poengsummen din. Hele eksamen består av 74 oppgaver (100 poeng) på 5 sider (inkludert denne forsiden). Du vil få 6 timer til å fullføre eksamen. Bruk av ordbøker og andre hjelpemidler. Det er tillatt med EN ordbok som oversetter vanlig språk fra ditt morsmål til engelsk, feks. fransk-engelsk, tysk-engelsk ete. INGEN SPESIALISERTE ORDBØKER ER TILLATT, slik som engelsk-engelsk-ordboker som oppgir definisjoner, eller medisinske ordbøker av noe slag. Det er ikke tillatt med ordbok for de som har engelsk og norsk som morsmål. Page 1 of 5
KORTSVARSSPØRSMÅL 1. Hva er den funksjonelle forskjellen på ytre og indre håreeller? (1) 2 Hva mener vi med at hørselens nevrale system er "tonotopisk organisert"? (1) Gi et kort eksempel på hvordan læring kan studeres i sjøsneglen Aplysia. (1) Er plastisitet som vi ser ved korttids sensitisering en presynaptisk eller postsynaptisk hendelse? (1) Beskriv kort (max 2 linjer) den underliggende mekanismen for plastisitet ved korttids sensitisering. (1) Hvilke stimuleringsmonstre kan indusere langtidsdepresjon (LTD) og hvilke kan indusere langtidspotensiering (LTP)? (1) Hva er de tre viktigste sensoriske systernene for balansekontroll? (2) Hvilken del av sentralnervesystemet er karakteristisk påvirket ved Parkinsons sykdom? (1) Hvilken rolle har lillehjernen (cerebellum) ved kontroll av bevegelser? (2) Beskriv kort den funksjonelle forskjellen mellom den anteromediale (ventrale) og laterale kortikospinale trakt. (2) Nevn to hovedbaner i det somatosensoriske systemet og beskriv de viktigste forskjellene når det delder hvilken type inforrnasjon som blir sendt i disse banene. (2) Hvor finner vi cellekroppene til de sensoriske nevronene som utgjor den somat ske delen av det perifere nervesystemet? (1) Gi en kort forklaring av fenomenet referert smerte. (2) Hva heter den hjernenerven som sender informasjon om beroring fra ansiktet til sentralnervesystemet? (1) Hva heter de tre hjernenervene som er relevante for oyebevegelser? (2) 16 Navngi tre modulatoriske systemer og deres opprinnelse i hjernen. (2) 17 Beskriv kort den funksjonelle relevansen til muskelspolen. (2) 18. Det er tre typer lyssensitive elementer i netthinnen (retina). Beskriv kort deres viktigste funksjonelle og organisatoriske forskjeller. (2) Beskriv banene som sender informasjon om temperatur fra hånden ti I primær somatosensorisk cortex. (3) Hva blir faktisk malt med BOLD IMR I? (1) Page 2 of 5
Hvorfor beveger et aksjonspotens ale seg normalt bare i en retning som er bort fra soma? (1) Hvilken konduktans er ansvarlig for å gjenopprette" nevronet etter det har avfyrt et akjsonspotensiale? (1) Beskriv hovedmekanismene som er ansvarlige for hvilemembranpotensialet (ca. - 65mV) i nevroner. (2) Gi en kort beskrivelse av de tre ulike nivåene i Marrs komputasjonelle kognisjonsteori. (3) Hva er (mental) representasjon? (2) Hva heter den kjernen i thalamus som mottar afferente projeksjoner fra den gustatoriske delen av nucleus tractus solitari? (1) Smakssystemet kan detektere fern perseptuelt distinkte kategorier av smaksstoffer. Oppgi navnet på smaken av glutamat og andre aminosyrer. (1) 28 Nevn alle vesiklene på 5-vesikkel-stadiet av utvikling. (2) 29. Nevralrøret består av tre lag. Hvilket lag resulterer i grå substans, og hvilket i hvit substans? (1) 30 Nevn to enzyrner som er tilstcde i astrocytter, men ikke i nevroner. (1) Hvilken aminosyre blir skilt ut fra astrocytter, som nevroncr kan ta opp og konvertere til glutamat og GABA? (1) Nevn hovedkategoriene av nevroner som danner glomcruli-nettvcrket i luktelappen (olfactory bulb). (2) Forklar transduksjonsmekanismen i sensoriske luktenevroner, dvs hvordan nevronene kan omforme kjemisk energi til elektriske signaler. (3) Hva heter den primære thalamuskjernen som formidler hørselsinformasjon til cortex? (1) Hva heter thalamuskjernen som defmerer prefrontal cortex? (1) Nevn den suhkortikale strukturen i hjernen som er sterkest assosiert med persepsjon av frykt. (1) Beskriv kort de viktigste karakteristika ved visuell persepsjon som foregår i pfimær visuell cortex. (2) Hvilken struktur i hjernen er viktigst for prosedural læring? (1) Beskriv forskjellen mellom semantisk olt episodisk hukommelse. (2) Page 3 of 5
Basert på hva du vet om hukommelses-systemene i hjernen, utled hvor det er mest sannsynlig at semantiske minner er lagret og oppgi argumentene. (3) Hva er hovedbanen som amygdala interagerer med det autonome nervesystemet gjennom? (1) Nevn tre metaller som kan gi nevrodegenerative effekter. (2) Nevn tre mulige tegn på nevrotoksisitet. (2) På maksimum tre setninger, forklar en viktig grunn til at noen stoffer er nevrotoksiske i fosteret og ikke i moren. (2) Totalt 70 poeng SANT/USANT I. Induksjon av LTP er normait avhengig av NMDA-reseptorer. Sant/usant Hvis du mister en finger tar de andre fingrene over det området i somatosensorisk cortex som representerer den fingeren. Sant/usant Balanse kontrolleres på ryggmargsnivå. Sant/usant Premotorisk cortex er nødvendig for å planlegge bevegelser. Sant/usant Lillehjernen har en viktig rolle ved motorisk læring. Sant/usant Sote stoffer bindes spesifikt til T2R-reseptoren. Sant/usant Papillae circumvallate befinner seg på den bakerste delen av tungen. Sant/usant 8, Den G-protein-koblede reseptoren gustduein finnes bare i smaksceller som detekterer salte og søte stoffer. Sant/usant Notokorden inneholder signalet som induserer folding av nevralroret. Sant/usant I 6-lags eortex er nevronene i lag 2 de eidste nevronene (ytterst i migrasjon). Sant/usant De sensoriske luktenevroner projiserer direkte til hjernen. Sant/usant Det vomeronasale system prosesserer i hovedsak luktinformasjon om mat. Sant/usant Orienteringen av den somatotopiske representasjonen I primær somatosensorisk cortex er 180 grader forskjellig fra den som ses i den primære motoriske representasjonen. Sant/usant Muskelspindelen består kun av nervevev. Sant/usant Page 4 of 5
Den viktigste cirkadianske klokken i hjemen er lokalisert i retikulærsubstansen i rnesencephalon. Sant/usant Colliculus superior er relevant for vestibulo-okulære reflekser. Sant/usant Inntak av mat er sterkt regulert av kjerner i hypothalarnus. Sant/usant Sensoriske nevroner i de dorsale rotgangliene er nevroner som migrerte ut av det dorsale hornet av ryggmargen under utvikling. Sant/usant Farge oppfattes i primær visuell cortex. Sant/usant Amygdala er essensiell for episodisk hukommelse. Sant/usant Deler av insular cortex hos mennesket er involvert i motivasjonell hukommelse. Sant/usant Ansiktsmusklene på venstre side er innervert av nevroner i den høyre acialis-kjernen. Sant/usant Cerebral cortex i hjemen er definert som den ytre delen som er dekket med meningeale lag. Sant/usant Depolariseringsthsen av et aksjonspotensiale er karakterisert ved åpning av Nat-kanaler i membranen. Sant/usant Acetylcholin er en nevrotransmitter. Sant/usant Mernbranen til et presynaptisk element av en kjem sk synapse inneholder reseptormolekyler. Sant/usant Lesjoner av horsels-cortex forstyrrer klassisk tone-basert fryktbetinging. Sant/usant De to indre halsarteriene (arteria earotis interna) er hovedblodtilførselen til forhjernen. Sant/usant Energi er nødvendig tbr å opprettholde hvilemembranpotensialet. Sant/usant Ketarnin er et anestesimiddel som selektivt inhiberer NMDA-reseptorer. Sant/usant Totalt 30 poeng Page 5 of 5
ENGLISH Date 15 December 2010 Examination NEVR2010 There are two types of questions. SHORT ANSWER QUESTIONS and TRUE or FALSE questions. Each short answer question requires only a short answer and behind each question is indicated how many points you will get in case of a correct answer. Simple questions will yield 1 point and a higher number of points indicate that a more complex and/or elaborate answer is requi red. True or false questions always score 1 point. You are required to clearly indicate the right answer by writing either True or False on your answer document. Do not add to the answer in any way, because that may influence the mark you will get. The exam comprises a total of 74 questions (100 points) on 5 pages (including this cover pagc). You have 6 hours to complete the exam. Use of dictionaries and other tools of assistance. You are allowed ONE dictionary that translates standard language from your mother tongue to English, i.e. French-English, German-English etc. NO SPECIALIZED DICTIONARIES WILL BE ALLOWED, such as English-English dictionaries that provide definitions, or medical dictionaries of any description. Native English or Norwegian speakers are not allowed any dictionary. Page 1 of 5
SHORT ANSWER QUEST1ONS 1. What is tlw funetional differenee between euter and inner hair edls? (1) 7. The auditory neural system is "tonotopical organized". What does this mean? (1) Give one brief example of how learning can be studied in the sca slug Aplysia. (1) 1s plasticity as seen in short term sensitization a presynaptie or a postsynaptie event? (1) Deseribe brietly (2 lines max) the mechanism that underlies plasticity in short tcrm sensitization. (1) Which stimulation patterns can induee long term depression (LTD) and which ean induce long term potentiation (LTP)? (1) What are the three most important sensory systems for balanee control? (2) Whieh part of the central nervous system is characteristically affected in Parkinson's disease? (1) Which role has the eerebellum in controlling movements? (2) Describe brietly the functional difference between the anteromedial (ventral) and lateral corticospinal tracts. (2) I 1 Name two major pathways of the somatosensory system and describe their main differences with respect to the type of information carried by them. (2) Where do we find the cefl bodies of the sensory neurons that constitute the somatie division of the peripheral nervous system? (1) Give a short explanation of the phenomenon of referred pain. (2) What is the name of the cranial nerve that carries touch information from the face into the central nervous system? (1) What are the names of the three eranial nerves relevant fbr eye movement? (2) Give the name and origin in the brain of three modulatory systems. (2) Describe brietly the functional rekvanee of the musele spindle. (2) There are three light sensitive dements in the retina. Brietly describe their main functional and organizational differences. (2) Describe the pathways that mediate temperature information from the hand to the primary somatosensory cortex. (3) Page 2 of 5
20. What is actually measured with BOLD fmr1? (I) 21. Why does an axon potential normally travel only in one direction that is away from the sorna? (1) 22. What conductance is responsible for resetting the neuron after firing an action potential? (1) 23. Describe the main mechanisms that are responsible for the resting mernbrane potential (ca. 65 mv) in neurons. (2) 24. Give a short description of the three different levels of Marr's computational theory of cognition. (3) 25. What is (mental) representation? (2) 26. What is the narne of the thalamic nucicus that receives afferent projections from the gustatory portion of the nucleus of the solitary tract? (1) 27. The taste system detects five perceptually distinct categories of tastants. Provide the name of the taste of glutarnate and other amino acids. (1) 28. Narne each of the brain vesicles at the 5 vesicle stage of development. (2) 29. The neural tubc is comprised of three layers. Which layer results in grey matter, and which results in white matter? (1) 30. Name two enzymes that are present in astrocytes, but not in neurons.(1) 31 Which amino acid is released by astrocytes that neurons can take up and convert to glutamate and GABA?(1) 32 List the main neuron categories making up the glomerular network of the olfactory bulb. (2) 33 Explain the transduction mechanism of the olfactory sensory neurons, i.e. how the neurons transform chemical energy to electric signals. (3) What is the name of the primary thalamic nueleus that conveys auditory information to the cortex? (1) What is the name of the thalamie nueleus that delines the prefrontal cortex? (1) Name the subcortical structure in the brain most strongly associated with fear perception. (1) Describe briefly the main features of visual pereeption oecurring in the primary visual cortex. (2) Page 3 of 5
Which structure in the brain is most important for procedural learning? (1) Describe the difference between semantic and episodic memory. (2) Based on what you know about the memory systems in the brain, derive the most likely place where sernantic memories are stored and provide the arguments. (3) What is the major pathway by which the amygdala interacts with the autonomic nervous system. (1) Name three metals which may cause neurodegenerative effects. (2) List three possible signs of neurotoxicity (2) [n maximum three sentences explain one major reason why some compounds are neurotoxic in the foetus and not in the mother (2) Total 70 po nis TRUE/FALSE QUESTIONS LTP induction normally depends on NMDA receptors. True/false If you lose a finger, the other fingers take over the space in the somatosensory cortex representing that finger. True/false Balance is controlled at the level of the spinal cord. True/false Pre-motor cortex is necessary to plan movements. True/false The cerebellum plays an important role in motor learning. True/false Sweet substances bind specifically to the T2R receptor. True/false The circumvallate papillae are situated at the most posterior portion of the tongue. True/false The G-protein coupled receptor gustducin is found only in taste cells that detect salt and sour substanees. True/false The notochord contains the signal to induce the folding of the neural tube. True/false 1n the 6 layered cortex, neurons in layer 2 are the oldest neurons (outside in migration). True/false The olfactory sensory neurons project directly to the brain. Tme/false Page 4 of 5
The vomeronasal system is mainly devoted to processing odor infonnation about food. True/false The orientation of the somatotopic representation in the primary somatosensory cortex differs 180 degrees from that seen in the primary motor representation. True/false The muscle spindle is solely composed of nerve tissue. True/false The major circadian elock in the brain is localized in the reticular formation of the rnesencephalon. True/false The superior colliculus is relevant for vestibulo-ocular reflexes. True/false Food intake is strongly regulated by nuclei in the hypothalamus. True/false Sensory neurons in the dorsal root ganglia are neurons that migrated out of the dorsal horn of the spinal cord during development. True/false Color is perceived in the primary visual cortex. True/false The amygdala is essential for episodie rnemory. True/false Parts of the insular eortex in hurnans are involved in motivational memory. True/false The facial muscles on the left side are innervated by neurons in the right facial nucleus. True/false The cerebral cortex of the brain is defined as the outer portion that is covered by meningeal layers. True/false The depolarization phase of an action potential is characterized by the opening of Na+ channels in the membrane. True/false Acetylcholine is a neurotransmitter. True/false The membrane of a presynaptic element of a chemical synapse does contain receptor molecules. True/false Lesion of the auditory cortex disrupts classical tone-based fear conditioning. True/false The two internal earotid arteries are thc main blood supply of the forebrain. True/false Energy is needed to maintain the resting membrane potential. True/false Ketamine is an anaesthetic that selective inhibits NMDA receptors. Truelfalse Total 30 points Page 5 of 5