Dokument: Zytoarchitektonische Kartierung und funktionelle Dekodierung des parieto-okzipitalen Überganges im menschlichen Gehirn

Titel:Zytoarchitektonische Kartierung und funktionelle Dekodierung des parieto-okzipitalen Überganges im menschlichen Gehirn
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20180504-110550-0
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Richter, Monika K. [Autor]
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Dateien vom 24.04.2018 / geändert 24.04.2018
Beitragende:Prof. Dr.med. Dr.rer.pol. Caspers, Svenja [Betreuer/Doktorvater]
Prof. Dr. Schnitzler, Alfons [Gutachter]
Stichwörter:Zytoarchitektonische Kartierung, Sulcus intraparietalis, Sulcus parietooccipitalis
Dewey Dezimal-Klassifikation:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:In der vorliegenden Arbeit wurde die strukturelle, funktionelle und Netzwerk-Organisation des posterioren Sulcus intraparietalis (pIPS) und der posterioren Wand des Sulcus parieto-occipitalis (pPOS) im menschlichen Gehirn untersucht. Insbesondere galt es, ein mikrostrukturelles Korrelat für die funktionelle Heterogenität des menschlichen pIPS und pPOS zu finden, wie sie aus funktionellen Bildgebungsstudien bekannt ist.
Mithilfe eines Untersucher-unabhängigen Kartierungsalgorithmus und statistischer Tests wurde die erste reproduzierbare zytoarchitektonische Hirnkarte des menschlichen pIPS und pPOS anhand von zehn post-mortem Gehirnen erzeugt, die erstmalig die zytoarchitektonische und anatomische interindividuelle Variabilität dieser Hirnregion berücksichtigt. Insgesamt sieben bisher nicht bekannte Areale konnten zytoarchitektonisch im pIPS (laterale Wand: hIP4-6, mediale Wand: hIP7-8) und pPOS (hPO1, hOc6) identifiziert werden. Anhand ihrer zytoarchitektonischen Eigenschaften wurden die sieben Areale mithilfe einer hierarchischen Cluster-Analyse in drei Cluster (mediokaudal, rostral und lateral) gruppiert. Durch die Generierung von 3D Wahrscheinlichkeitskarten in einem internationalen Standard-Referenzraum konnten die Areale ferner direkt mit Ergebnissen funktioneller Bildgebungsstudien verglichen werden. Die Dekodierung der Arealfunktionen wurde mittels einer auf der BrainMap Datenbank basierenden funktionellen Meta-Analyse durchgeführt. Neben visuomotorischen und kognitiven Funktionen, in die alle pIPS und pPOS Areale (außer hOc6) involviert waren, wurde ein diagonaler Funktionsgradient im menschlichen pIPS und pPOS aufgedeckt. Die Verarbeitung visueller Informationen und funktionelle Beteiligung an Augenbewegungen (mediokaudal: hIP7, hPO1) wurde im pIPS nach rostral und lateral von der Involvierung in höhere kognitive Funktionen (hIP5-6) abgelöst. Alle pIPS und pPOS Areale (außer hOc6) partizipierten an einem gemeinsamen neuronalen Netzwerk, welches sowohl (prä)frontale, parietale und temporo-okzipitale Kortexareale, als auch subkortikale Areale umfasste. Von rostral nach kaudal wurden zudem unterschiedliche funktionelle Konnektivitätsmuster im pIPS und pPOS identifiziert: während rostrale pIPS Areale eher mit motorischen und (prä)frontalen Arealen assoziiert waren, zeigten kaudale pIPS Areale und hPO1 stärkere funktionelle Konnektivitäten mit temporo-okzipitalen Arealen.
Durch die multimodale Betrachtung des menschlichen pIPS und pPOS konnten wertvolle Erkenntnisse zur funktionellen Relevanz, zur Struktur-Funktions-Beziehung und zu neuronalen Netzwerken der pIPS und pPOS Areale gewonnen werden. Diese Erkenntnisse fließen als neue Informationsquelle in die fortwährende Homologie-Debatte zwischen Mensch und Affe ein. Das zytoarchitektonische Mosaik innerhalb des pIPS und pPOS kann fortan als anatomische Referenz für weitere funktionelle Untersuchungen verwendet werden, um die Beziehungen zwischen Struktur und spezifischen Funktionen dieser Areale besser verstehen zu können.

In the present study the structural, functional and connectional organization of the posterior intraparietal sulcus (pIPS) and posterior wall of the parietooccipital sulcus (pPOS) in the human brain was investigated. Particularly, the microstructural correlate for the functional heterogeneity within the human pIPS and pPOS, as known from functional imaging studies, should be found.
Using an observer-independent mapping algorithm and statistical tests, the first reproducible cytoarchitectonic brain map of the human pIPS and pPOS was generated on the basis of ten post-mortem brains. For the first time, cytoarchitectonical and anatomical interindividual variability of this brain region was considered. Seven, yet unknown, areas were identified cytoarchitectonically within the pIPS (lateral wall: hIP4-6, medial wall: hIP7-8) and pPOS (hPO1, hOc6). Using a hierarchical cluster analysis, these seven areas were grouped into three clusters (mediocaudal, rostral and lateral) on the basis of their cytoarchitectonic features. By generating 3D probability maps in an international standard reference space these areas were directly compared with results from functional imaging studies. The functional decoding of these areas was performed using a functional meta-analysis based on the BrainMap database. Beside visuomotor and cognitive functions, in which all pIPS and pPOS areas (except hOc6) were involved, a diagonal functional shift within the human pIPS and pPOS was revealed. The processing of visual information and functional participation in eye movements (mediocaudal: hIP7, hPO1) was replaced by the involvement in higher cognitive functions (hIP5-6) in rostral and lateral pIPS. All pIPS and pPOS areas (except hOc6) were involved in a common neuronal network, which included (pre)frontal, parietal and temporo-occipital areas, as well as subcortical regions. From rostral to caudal, different functional connectivity patterns were additionally identified in the pIPS and pPOS: rostral pIPS areas were stronger associated with motoric and (pre)frontal areas, whereas caudal pIPS areas and hPO1 showed stronger functional connectivity with temporo-occipital areas.
Taking a multimodal perspective on the organization of the human pIPS and pPOS valuable insights into the functional relevance, the structure-function-relationship and neuronal networks of the pIPS and pPOS areas could be gained. As a new source of information, these findings feed into the debate on homology between human and monkey parieto-occipital cortex. Henceforth, the cytoarchitectonic mosaic within the human pIPS and pPOS can be used as an anatomical reference for further functional research, to further decode the relation between structure and specific functions of these brain areas.
Fachbereich / Einrichtung:Medizinische Fakultät » Institute » C. u. O. Vogt-Institut für Hirnforschung
Dokument erstellt am:04.05.2018
Dateien geändert am:04.05.2018
Promotionsantrag am:25.04.2017
Datum der Promotion:20.03.2018
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