Dokument: Multimodale Kartierung der Area 2: Synthese von Struktur und Funktion im Gehirn des Menschen
| Titel: | Multimodale Kartierung der Area 2: Synthese von Struktur und Funktion im Gehirn des Menschen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3161 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20050714-001161-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Grefkes, Christian [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Zilles, Karl [Gutachter] Prof. Dr. Schnitzler, Alfons [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Kartierung, Zytoarchitektonik, Rezeptorarchitektonik, funktionelle Magnetresonanztomographie, fMRT, somatosensorisch, Motorik, kortikale Hierarchie, Bildgebung, Mappingmapping, cytoarchitecture, receptor architecture, functional imaging, fMRI, somatosensory, motor, cortical hierachy | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | In der vorliegenden Arbeit wird die Beziehung von Struktur und Funktion im somatosensorischen Kortex des menschlichen Gehirns untersucht. Hierbei steht insbesondere das Brodmann Areal 2 im Vordergrund, da beim Menschen weder seine genaue Lokalisation noch seine spezifische Funktion für die Verarbeitung taktiler Stimuli bekannt ist. Im ersten Teil werden die zytoarchitektonischen Grenzen von Area 2 in der Hinterwand des Gyrus postcentralis mit einem Untersucher-unabhängigen Verfahren in zehn post-mortem Gehirnen identifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Grenzen von Area 2 sehr variabel verlaufen und nur grob anhand makroanatomischer Landmarken auszumachen sind, sich aber nicht auf den Kortex im Sulcus intraparietalis oder mesial im Interhemisphärenspalt ausdehnen. Die aus den Gehirnen der Stichprobe berechnete digitale Wahrscheinlichkeitskarte von Area 2 beinhaltet Informationen über Topographie und biologische Variabilität dieses Areals und kann für die Interpretation von funktionellen Bildgebungsexperimenten verwendet werden. In der zweiten Studie werden in fünf unfixierten post-mortem Gehirnen mit Hilfe der Rezeptor-Autoradiographie die Verteilung von 12 verschiedenen Transmitter-Rezeptoren in Area 2 und 11 weiterer Areale im somatosensorischen, motorischen, visuellen und akustischen Kortex gemessen. Dabei werden Tritium-markierte Liganden für glutamaterge (AMPA, Kainat, NMDA), GABAerge (GABAA und GABAB), cholinerge (muskarinische M2 und nikotinische Rezeptoren), adrenerge (alpha-1 und alpha-2), serotoninerge (5-HT1A und 5-HT2) und dopaminerge (D1) Rezeptoren verwendet. Es zeigt sich, dass die Rezeptorarchitektonik der Area 2 mit hohen Dichten bei GABAB, alpha-1, 5-HT1A und glutamatergen Rezeptor-bindungsstellen und mit niedrigen Dichten bei alpha-2 und M2-Bindungsstellen nicht dem eines primär somatosensorischen Areals entspricht, sondern dem eines parietalen Assoziationsareals ähnelt. Auch bestehen rezeptorarchitektonische Ähnlichkeiten zum sekundär akustischen Kortex (Area 42). Die dritte Studie wird durchgeführt, um funktionelle Aspekte von Area 2 zu beleuchten. Dabei wird die Hypothese getestet, ob Area 2 wie für Makaken-Affen beschrieben bevorzugt komplexe taktile Stimuli verarbeitet. Mittels fMRT und der Area 2-Wahrscheinlichkeitskarte kann gezeigt werden, dass die Area 2 vor allem bei der taktilen Prozessierung dreidimensionaler Formen aktiv wird. Dabei wird Area 2 verstärkt beim taktilen Wiedererkennen eines zuvor visuell eingeprägten Objekts rekrutiert. Das Aktivierungsmuster legt nahe, dass die Aktivität von Area 2 durch Aufmerksamkeitsprozesse moduliert werden kann und daher Eigenschaften eines funktionell höherstehenden Areals aufweist. Somit zeigt die vorliegende Arbeit durch die Verknüpfung verschiedener experimenteller Methoden, dass Area 2 des Menschen ein somatosensorisches Areal höherer Ordnung darstellt und nicht zum primär somatosensorischen Kortex gezählt werden sollte.The main goal of the study was to examine the relationship between structure and function in the human somatosensory cortex. Especially area 2 was of particular interest since neither its exact anatomical position nor its specific functions for tactile information processing were known. In the first experiment, the cytoarchitectonic topography of area 2 was identified by means of an observer-independent algorithm that tested for significant changes in laminar cell distribution pattern. Accordingly, area 2 was found in the posterior wall of the postcentral gyrus. In contrast to the maps of Brodmann and von Economo, area 2 was not found on the mesial cortical surface nor within the intraparietal cortex. Across the sample of 10 postmortem brains, the borders of area 2 varied significantly, and there was no anatomical landmark which predicted the borders of that area. Finally, a probability map of area 2 was calculated from the spatially normalised brains which can be used for the interpretation of functional imaging experiments such as experiment 3. In the second experiment, the distribution of 12 different transmitter receptors was analysed in five unfixed human postmortem brains by means of in-vitro receptor autoradiography. Tritium-labeled ligands were used to demonstrate receptor binding sites of the following receptors: glutamateric (AMPA, kainate, NMDA), cholinergic (nicotinic, muscarinic M2), GABAergic (GabaA and GabaB), adrenergic (alpha-1 and alpha-2), serotonergic (5-HT1A and 5-HT2), and dopaminergic (D1) receptors. Area 2 and 11 other areas were delineated on adjacent cell-stained sections. The autoradiographs showed that area 2 had high receptor densities for GabaB, alpha-1, 5-HT1A and glutamatergic receptors whereas the mean densities for M2 and alpha-2 were significantly lower compared to the other areas analysed. Hence, the receptor pattern of area 2 resembled more association areas than the other areas of the postcentral gyrus (areas 3a, 3b and 1) implying that area 2 might already have a specialised function for tactile information processing. In the third experiment, the hypothesis was tested whether area 2 has a preferential role for processing of complex tactile stimuli such as 3-D shapes of objects. fMRI and cytoarchitectonic probability maps were used to interpret functional activations on a structural level. The results showed that activity in area 2 was significantly enhanced when subjects had to recognized (and to discriminate) a previously encoded object. The context specific modulation of area 2 during shape processing implies that this area is involved in complex tactile information processing. Therefore, the structural and functional experiments of the study showed that area 2 renders a higher order somatosensory area in the human cerebral cortex. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 14.07.2005 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 13.07.2005 | |||||||
| Datum der Promotion: | 13.07.2005 |
