Understanding How Psychoactive Drugs Impact Brain Function

Introduction      - Psychoactive drugs alter brain activity     - The brain is the basis of our emotions and behavior     - Drugs can change the structure of the brain     - Must first understand how the normal brain functions to understand how drugs affect       The brain  Neuron      - Neuron    - Basic type of cell found in the brain    - Receives and transmits electrochemical information  Parts of the Neuron      - Cell body    - Command center of the cell    - Contains nucleus of the cell    - Nucleus houses genetic material     - Dendrites    - Branch-like structures    - Contain receptor sites that receive information from other neurons     - Axon    - Rope-like extension coming out of cell body    - Helps send a message on to the next neuron    - Can be thousands of times longer than the diameter of the cell body 

   - Myelin    - Layer of fatty tissue that covers axons    - Insulates the axon to protect the electrical current    - Allows electrical message to travel more rapidly  Gray Matter vs. White Matter      - White matter – contains myelinated axons     - Gray matter – no myelinated axons  Neurotransmission      - Two types of signals    - Electrical signals occur within a neuron    - The distribution of ions inside and outside of the cell determines whether the cell fires       Or not      - Resting potential      - Action potential    - Chemical signals occur between neurons to allow neurons to communicate with one      Another      - Neurotransmitters  Synapse      - Synapse    - The space between two neurons    - Neurons do not actually touch each other    - Neurons communicate chemically via neurotransmitters at the synapse 

Neurotransmission: Chemical      - In the presynaptic neuron    - Action potential reaches axon terminal    - Vesicles triggered to move toward synapse    -  Neurotransmitters released into synapse and travel via diffusion to the postsynaptic        Neuron     - In the postsynaptic neuron    - Neurotransmitters attach to specific receptors contained on dendrites and cell body of      The postsynaptic neuron    - Activity in postsynaptic neuron triggered     - Receptor binding    - Neurotransmitters fit into receptors like a key fit into a lock      - Only certain neurotransmitters fit into certain receptors    - Depending on receptor binding the postsynaptic neuron will      - Fire      - Or not fire     - Postsynaptic receptor types    - Excitatory      - Action potential likely to happen    - Inhibitory      - Action potential not likely to happen     - After receptor binding 

  - Re-uptake      - Neurotransmitter taken back by the presynaptic neuron to be used again    - Enzyme breakdown      - Enzymes deactivates the neurotransmitter  Neurotransmitters      - 50 neurotransmitters     - A neurotransmitter can have multiple subtypes     - Dopamine    - Regulation of movement, emotion, cognition, motivation, and feelings of pleasure    - Drugs used for pleasure target the brain reward pathway via dopamine    - Drugs cause twice or ten times more dopamine release than natural rewards    - Plays role in many brains’ functions     - Norepinephrine    - Emotional arousal and the regulation of hunger and alertness    - “Flight or fight” response    - Insufficient levels of norepinephrine      - Attention deficit/hyperactivity disorder and major depression     - Serotonin    - Regulation of sleep, mood, appetite, sex, and body temperature    - Major depression and other psychiatric disorders are associated with deficient       Levels of serotonin    - Antidepressants increase serotonin 

  - Hallucinogens like LSD stimulate serotonin activity     - Acetylcholine    - First neurotransmitter discovered    - Found in brain and skeletal muscles    - Acetylcholine binding causes muscle contractions in skeletal muscles    - In the brain, it important for memory, attention, and sensory processing    - Nicotine stimulates acetylcholine activity     - Endorphins    - Large molecule called peptides    - Brain’s natural killer    - Release blocks pain and feels good     - Gamma amino-butyric acid    - Abundant neurotransmitter    - Most important inhibitory neurotransmitter    - Causes feelings of relaxation and sedation    - Anti-anxiety drugs act on GABA     - Glutamate    - Abundant excitatory neurotransmitter    - Important in learning and memory    - NDMA is one type of glutamate receptor      - Important role in synaptic plasticity      - Adenosine 

  - Inhibitory neurotransmitter found in the central and peripheral nervous system    - Levels naturally rise over the course of the day and are believed to promote sleep    - Caffeine blocks adenosine receptors and increases wakefulness     - Anandamide    - Discovered in 1992    - May play an important role in appetite, sleep, and pain    - Binds to cannabinoid receptors    - The THC in marijuana binds to the same receptors  Drugs Affect Neurotransmission      - Neurotransmitters are influenced by drug use     - Agonists    - Bind to receptors, mimic neurotransmitter    - Activate neuron     - Antagonists    - Bind to receptors, block neurotransmitters from binding    - Prevent neuron from firing     - In addition to receptor binding drugs can affect how neurotransmitters are synthesized,       Transported, stored, released, and broken down.  The Brain      - Complex organ with billions of neurons     - Weighs about 3 pounds     - Three major sections 

  - Hindbrain    - Midbrain    - Forebrain