Dokument: Zytoarchitektonische Charakterisierung und funktionelle Dekodierung des lateralen orbitofrontalen Kortex im humanen Gehirn

Titel:	Zytoarchitektonische Charakterisierung und funktionelle Dekodierung des lateralen orbitofrontalen Kortex im humanen Gehirn
Weiterer Titel:	Cytoarchitectonic characterization and functional decoding of the lateral orbitofrontal cortex in the human brain
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54349
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20201012-092850-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wojtasik, Magdalena [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,67 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 01.10.2020 / geändert 01.10.2020
Beitragende:	Prof. Dr. med. Amunts, Katrin [Gutachter] Prof. Dr. med. Seitz, Rüdiger J. [Gutachter]
Stichwörter:	Orbitofronaler Kortex, Brain Mapping, JuBrain, BigBrain, Meta-Analyse, Hirnatlas, Zytoarchitektur
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Das Brodmann Areal 47 im lateralen orbitofrontalen Kortex zeigte bisher in zahlreichen Studien große makro- und mikroanatomische, sowie funktionelle Unterschiede. Einigkeit über eine mögliche interindividuelle Variabilität der Areale war bisher nicht gegeben, da Untersuchungen an einem bis wenigen Gehirnen keine Reproduzierbarkeit der Anzahl, des Volumens und der topographischen Lokalisation der Areale gewährleisten konnten. Eine kombinierte strukturelle und funktionelle Untersuchung der Areale des lateralen orbitofrontalen Kortex würde einen ersten Einblick in Interaktionen dieser Hirnregion mit anderen kortikalen und subkortikalen Strukturen als auch ihre interindividuelle Variabilität geben. Mit einem betrachterunabhängigen, statistisch reproduzierbaren und computergestützten Ansatz können die Zytoarchitektur von kortikalen Arealen und ihre Grenzen zu Nachbararealen ermittelt werden. Die hierarchische Clusteranalyse gibt Aufschluss über mögliche strukturelle Gemeinsamkeiten innerhalb der Areale des lateralen orbitofrontalen Kortex und ihrer direkten Nachbarareale. Mittels affiner, nicht-linear elastischer Transformationen in einem Multiskalierungsverfahren an das anatomische Referenzgehirn des Montreal Neurological Institute Colin27 lässt sich die interindividuelle Variabilität der anatomischen Lokalisation und des Volumens der Areale berechnen und darstellen. Die dreidimensionalen Wahrscheinlichkeitskarten ermöglichen anhand ihrer ermittelten Schwerpunktkoordinaten einen Vergleich der zytoarchitektonisch identifizierten Areale mit funktionellen Bildgebungsstudien mittels der BrainMap Datenbank. Mit Hilfe der Meta-Analytischen Konnektivitätsmodellierung können Koaktivierungen der einzelnen Areale durch ihre funktionellen Konnektivitäten zu kortikalen als auch subkortikalen Hirnregionen ermittelt werden. Vier neue Areale wurden im lateralen orbitofrontalen Kortex auf Grund ihrer zytoarchitektonischen Unterschieden identifiziert. Das Areal Fo4 wurde im Gyrus orbitalis anterior, Fo5 im vordersten Teil des Gyrus frontalis inferior, Fo6 im Gyrus orbitalis lateralis und Fo7 im Sulcus orbitalis lateralis lokalisiert. Strukturelle Gemeinsamkeiten zeigten sich aufgrund der Zellverteilung und -dichte einzelner kortikaler Schichten zwischen den Arealen Fo4 und Fo6 sowie Fo5 und Fo7. Die jeweiligen Wahrscheinlichkeitskarten der vier neuen Areale sind im JuBrain Cytoarchitectonic Atlas als auch im BigBrain integriert sowie öffentlich zugänglich. Funktionell konnte unter anderem eine Lateralisierung in eine Gedächtnis-orientierte und sprachverarbeitende linke Hemisphäre und eine Schmerz- und emotionsverarbeitende rechte Hemisphäre identifiziert werden. Die Areale des lateralen orbitofrontalen Kortex zeigten statistisch relevante Koaktivierungen mit den Arealen der Broca-Region, dem intraparietalen Sulcus, dem dorsolateralen Präfrontalkortex, der Insula, dem Hippocampus sowie der Amygdala. Innerhalb des lateralen orbitofrontalen Kortex konnte ein starkes Netzwerk aus interarealen Verbindungen festgestellt werden. Die Resultate der funktionellen Dekodierung über die funktionelle Einordnung der Areale des lateralen orbitofrontalen Kortex um ihre Koaktivierungen basieren auf ihren Konnektivitäten und erlauben funktionelle Zusammenhänge mit weiteren Hirnregionen. Die Karten der Areale Fo4, Fo5, Fo6 und Fo7 können nun als anatomische Referenz für weitere funktionelle Untersuchungen des lateralen OFC genutzt werden. Zukünftige Forschungsvorhaben können nun auf konkrete, strukturell charakteristische und lokal eingrenzbare Areale mit unterschiedlichen Funktionen zurückgreifen. The Brodmann area 47 in the lateral orbitofrontal cortex has shown large macro- and microanatomical as well as functional differences in numerous studies. There has not been consensus on a possible inter-individual variability of the areas since studies on one to a few brains could not ensure any reproducibility regarding number, volume, and topographic localization of the respective areas. A combined structural and functional study of the lateral orbitofrontal cortex would give a first insight into interactions of this brain region with other cortical and subcortical structures as well as its interindividual variability. With an observer-independent, statistically reproducible, and computer-assisted approach, the cytoarchitecture of cortical areas and their borders to neighbouring areas can be determined. The hierarchical cluster analysis provides information on potential structural similarities within the areas of the lateral orbitofrontal cortex and their direct neighboring areas. By means of affine, non-linear elastic transformations in a multiscaling procedure to the anatomical reference brain of the Montreal Neurological Institute Colin27 the interindividual variability in the anatomical localization and volume of the areas can be calculated and visualized. The three-dimensional probability maps allow a comparison of the cytoarchitectonically identified areas with functional imaging studies using the BrainMap database. Meta-analytical connectivity modelling allows the determination of coactivations of individual areas by their functional connectivity to cortical as well as subcortical brain regions. Four new areas were identified in the lateral orbitofrontal cortex due to their cytoarchitectonic differences. The area Fo4 was localized in the anterior orbital gyrus, Fo5 in the anterior inferior frontal gyrus, Fo6 in the lateral orbital gyrus and Fo7 in the lateral orbital sulcus. Structural similarities were observed due to the cell distribution and density of individual cortical layers between the areas Fo4 and Fo6 as well as Fo5 and Fo7. The respective probability maps of the four new areas are integrated in the JuBrain Cytoarchitectonic Atlas as well as in the BigBrain and are publicly available. Functionally among other features, a lateralization into a memory oriented and speech processing left hemisphere and a pain and emotion processing right hemisphere could be identified. The areas of the lateral orbitofrontal cortex showed statistically relevant coactivations with the Broca's region, the intraparietal sulcus, the dorsolateral prefrontal cortex, the insula, the hippocampus, and the amygdala. Furthermore, within the lateral orbitofrontal cortex a strong network of interareal connections has been determined. The functional decoding data broaden the knowledge about the functional classification of the areas of the lateral orbitofrontal cortex by their coactivations based on their connectivity and allow functional relationships with other brain regions. The maps of the areas Fo4, Fo5, Fo6, and Fo7 can now be used as an anatomical reference for further functional studies of the lateral OFC. Future research projects can now use concrete structurally characteristic and locally confineable areas with distinct functions.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » C. u. O. Vogt-Institut für Hirnforschung
Dokument erstellt am:	12.10.2020
Dateien geändert am:	12.10.2020
Promotionsantrag am:	09.07.2020
Datum der Promotion:	29.09.2020