Dokument: Zytoarchitektonische Kartierung und Analyse der menschlichen posterioren und dorsal anterioren Inselrinde
| Titel: | Zytoarchitektonische Kartierung und Analyse der menschlichen posterioren und dorsal anterioren Inselrinde | |||||||
| Weiterer Titel: | Cytoarchitectonic mapping and analysis of the human posterior and dorsal anterior insular cortex | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=60973 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20221031-080806-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Quabs, Julian [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr.med. Dr.rer.pol. Caspers, Svenja [Gutachter] Prof. Dr. med. Eickhoff, Simon B. [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die menschliche Inselrinde wurde erstmals 1809 von Johann Christian Reil in der Tiefe des Sulcus lateralis beschrieben und ist seit jeher Gegenstand neurowissenschaftlicher Untersuchungen. Besonders die komplexe Funktionalität dieser Hirnregion erweckte in den letzten Dekaden großes Interesse. Moderne Bildgebungsstudien konnten zeigen, dass sie nicht nur in die Verarbeitung aller sensorischer Entitäten und insbesondere in der Interozeption involviert ist, sondern auch in die sozio-emotionale Integration von Informationen und höheren kognitiven Prozessen wie Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung. Es wird angenommen, dass die zytoarchitektonische Organisation einer Hirnregion das biologische Substrat für solche Funktionen darstellt. Das wirft die Frage auf, wie genau sich die komplexe Multifunktionalität der Insel in ihrem mikrostrukturellen Aufbau widerspiegelt. In der Vergangenheit wurden für die Inselrinde verschiedene mikrostrukturelle Parzellierungen beschrieben, welche sich aber nicht ohne Weiteres mit der funktionellen Modalität vergleichen lassen. Grund dafür ist zum einen, dass die vorhandenen mikrostrukturellen Karten der Insel bislang nicht in einem 3D-Referenzraum für Vergleichsstudien zur Verfügung stehen und zum anderen unterschiedliche Ergebnisse liefern. Es ist nicht klar, ob diese Unterschiede auf einer feineren Parzellierung beruhen oder auf subjektiven histologischen Kriterien und der interindividuellen Variabilität der untersuchten Gehirne. Daher ist es Ziel dieser Doktorarbeit, eine neue Kartierung der Insula zu erstellen, welche auf statistischer Evidenz basiert, in einem 3D-Referenzraum verfügbar ist und die interindividuelle Variabilität des menschlichen Gehirns berücksichtigt. Die resultierende Parzellierung soll eine quantifizierbare Grundlage bereitstellen, um zukünftig Vergleiche zwischen der Zytoarchitektur und anderen Modalitäten wie der Funktion in der menschlichen Inselrinde zu ermöglichen. Zu diesem Zweck untersuchten wir histologische Hirnschnitte aus vierzehn post mortem Gehirnen. Zunächst wurden die Schnitte digitalisiert und die Grenzen der mikrostrukturellen Areale mittels Bildanalyse in zehn Gehirnen statistisch nachgewiesen. Vier weitere Gehirne wurden ergänzend lichtmikroskopisch kartiert. Die so entdeckten Areale analysierten wir hinsichtlich ihrer topografischen Lage, der zytoarchitektonischen Zusammensetzung, ihres Volumens und geschlechter- sowie hemisphärenspezifischer Unterschiede. Jedes Areal wurde zudem in einem 3D-Referenzraum als Wahrscheinlichkeitskarte rekonstruiert. Zusätzlich nutzten wir eine Clusteranalyse, um übergeordnete strukturelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede der neuen Areale sowie bekannter insulärer Areale aus früheren Studien zu untersuchen. Fünf neue Areale von granulärer (Ig3), dysgranulärer (Id4-Id6) und agranulärer (Ia1) Zytoarchitektur wurden in der mittleren posterioren und dorsal anterioren Inselrinde identifiziert und die bereits kartierten Areale Id2 und Id3 entsprechend der neuen Informationen der angrenzenden Gebiete aktualisiert. Die Clusteranalyse zeigte eine strukturell übergeordnete Dreiteilung der posterioren und dorsal anterioren Insel in einen i) granulären-dysgranulären, posterioren Sektor, ii) dysgranulären-agranulären, posterioren Sektor und iii) dysgranulären, dorsalen anterioren Sektor. Auf Grundlage der Ergebnisse können wir konstatieren, dass die mikrostrukturelle Organisation der Insula durch einen hohen Grad an Diversität mit vielen unterschiedlichen Arealen gekennzeichnet ist und gleichzeitig auf einem übergeordneten strukturellen Organisationsprinzip beruht. Insbesondere der Sulcus centralis insulae stellt eine wichtige mikrostrukturelle Trennlinie dar. Sowohl die spezifischen Areale als auch die Cluster werden durch mikrostrukturelle Eigenschaften über alle sechs Schichten hinweg charakterisiert und reflektieren möglicherweise die komplexe Multifunktionalität der Insula. Da alle Areale in einem 3D-Standardreferenzraum verfügbar sind, liefert diese Studie eine umfassende mikroanatomische Datenbasis für die Entwicklung integrativer, multimodaler Konzepte in dieser hochkomplexen und multifunktionalen Region des menschlichen Neokortex.First described by Johann Christian Reil in the depth of the lateral sulcus in 1809, the human insular cortex has been subjected to neuroscientific investigation ever since. In particular, the functional modality was the focus of considerable research attention over the last few decades. Neuroimaging studies reported that functions include not only the processing of all sensory entities and especially interoception, but also socio-emotional integration of information and higher cognitive functions such as attention and decision-making. Considering the long-held assumption that cytoarchitectonic areas provide the biological substrate for specific functions, how does the microstructural organization of the insula reflect its functional diversity? In the past, the insular cortex has been divided into various microstructural parcellation schemes, which are, however, difficult to compare to the functional modality. On the one hand, this is because mainly atlases in a 3D-reference space are used as a basis for such a comparison, which are not yet available for the human insular cortex. On the other hand, the existing maps provide a large variety of different results. It is not clear whether these differences are due to more detailed or less fine-grained parcellation, subjective mapping criteria, or interindividual variability of the brains used in the respective study. Therefore, this study aims to provide a new parcellation of the insular cortex that is based on statistical evidence, is available in a 3D-reference space, and considers the interindividual variability of the human brain. Consequently, the resulting map provides a quantitative cytoarchitectonic basis for comparing structure and other modalities in the human insular cortex. For this purpose, we investigated histological sections from fourteen post mortem brains. The sections were digitized and the boundaries of the microstructural areas were statistically proven by means of image analysis in ten brains. Subsequently, four additional brains were mapped using light microscopy. The identified areas were further analyzed according to their topography, cytoarchitectonic composition, volume, as well as gender- and hemisphere-specific differences. Additionally, each area was reconstructed as a probability map in a 3D-reference space. We also used cluster analyses to assess structural similarities and differences between the new areas, as well as already mapped insular areas from previous studies of our research group. Five new areas with granular (Ig3), dysgranular (Id4-Id6) and agranular (Ia1) cytoarchitecture were identified in the middle posterior and dorsal anterior insular cortex. The already mapped areas Id2 and Id3 have been revised in this study in accordance with the new information from surrounding areas. Cluster analysis revealed a structural tripartition of the posterior and dorsal anterior insula into a i) granular-dysgranular, posterior sector, ii) dysgranular-agranular, posterior sector, and iii) dysgranular, dorsal anterior sector. Based on our findings, we can state that the microstructural organization of the insula on the one hand is characterized by a high degree of diversity and numerous different areas, while on the other hand is also based on a superordinate structural organization principle. A particularly important microstructural landmark for differentiation was the sulcus centralis insulae. The specific areas and the clusters are distinguished by microstructural features across all six layers, possibly reflecting the complex multifunctionality of the insular cortex. With all areas available in a standard 3D-reference space, this study provides a comprehensive microanatomical foundation for the development of integrative, multimodal concepts in this highly complex and multifunctional region of the human neocortex. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Anatomie I | |||||||
| Dokument erstellt am: | 31.10.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 31.10.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 31.05.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 13.10.2022 |
