Dokument: Zytoarchitektonische Charakterisierung des humanen anterioren dorsolateralen präfrontalen Cortex

Titel:	Zytoarchitektonische Charakterisierung des humanen anterioren dorsolateralen präfrontalen Cortex
Weiterer Titel:	Cytoarchitectonic characterization of human anterior dorsolateral prefrontal cortex
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62884
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230615-141315-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Bruno, Ariane [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 13,62 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 13.06.2023 / geändert 13.06.2023
Beitragende:	Prof. Dr. med. Amunts, Katrin [Gutachter] Prof. Dr. Eickhoff, Simon [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Der dorsolaterale präfrontale Cortex (DLPFC) ist an der Wertekodierung, dem Arbeitsgedächtnis, der Entscheidungsfindung, der Aufmerksamkeit, der Kontrolle und der Überwachung von Verhaltensstrategien beteiligt. Er spielt daher eine zentrale Rolle bei den Exekutivfunktionen und der kognitiven Kontrolle. Es ist jedoch immer noch unklar, wie genau diese vielfältigen Funktionen mit den zugrundeliegenden kortikalen Arealen des DLPFC in Verbindung stehen. Bisherige mikrostrukturelle Hirnkarten spiegeln die funktionelle Heterogenität dieser Hirnregion nicht adäquat wider und unterscheiden sich deutlich voneinander. Der Vergleich mit funktionellen Bildgebungsstudien wird zudem durch das komplexe Sulcusmuster des DLPFC erschwert, das neben der Mikrostruktur eine erhebliche Variabilität zwischen den einzelnen Gehirnen aufweist. Ziel dieser Arbeit war die Erstellung von dreidimensionalen zytoarchitektonischen Karten des menschlichen DLPFC. Dazu wurden zellkörpergefärbte, serielle Hirnschnitte von zehn postmortalen Gehirnen analysiert und die Arealgrenzen mit Hilfe eines multivariaten, statistisch verlässlichen Bildanalyseverfahrens kartiert. Hierbei spiegeln Grauwertindex-Profile Veränderungen im Zellkörpervolumenanteil von der Hirnoberfläche bis zur Rindenmarkgrenze wider und erfassen damit zytoarchitektonische Unterschiede zwischen den Arealen. Vier neue Areale (sfs1, sfs2, mfg1 und mfg2) konnten identifiziert werden. Sie liegen in den anterioren Anteilen des Sulcus frontalis superior und des Gyrus frontalis medius, das heißt in einer Region zwischen den zuvor definierten Brodmann Arealen 9 und 46. Eine hierarchische Clusteranalyse der GLI-Profile zeigte, dass die Areale des anterioren DLPFC ein eigenes Cluster bildeten, das sich strukturell von den angrenzenden Arealen des Frontalpols (Fp1 und Fp2), der Broca-Region (44 und 45) und des posterioren DLPFC (8d1, 8d2, 8v1 und 8v2) unterschied. Die Arealvolumina wiesen geschlechtsspezifische Unterschiede auf. Die interindividuelle Variabilität der Areale im stereotaktischen Raum wurde in 3D-Wahrscheinlichkeitskarten in den bekannten Referenzräumen MNI Colin27 und ICBM152casym erfasst. Zusätzlich wurden 3D-Karten der neuen Areale im ultrahochaufgelösten BigBrain-Raum mit Hilfe eines Deep Learning Tools rekonstruiert. Die neuen Karten sind in dem frei zugänglichen Julich-Brain Atlas integriert und bieten eine detaillierte, zytoarchitektonische Referenz für zukünftige Auswertungen funktioneller Bildgebungsdaten, um zur Aufklärung der Korrelation zwischen Struktur und Funktion, sowie des Organisationsprinzips des DLPFC beizutragen. The dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) is involved in value encoding, working memory, decision-making, attention, control and monitoring of behavioral strategies. It thus plays a key role in executive functions and cognitive control. However, there is still a lack of understanding of how these functions are related to the underlying cortical areas within the DLPFC. Previous cytoarchitectonic maps do not adequately represent the functional heterogeneity of this brain region and differ significantly from each other. In addition, the DLPFC has a complex sulcal pattern, and microstructure varies considerably between individuals, making comparisons with in vivo neuroimaging studies difficult. The present study aimed to generate microstructural, cytoarchitectural three-dimensional (3D) maps of the human DLPFC. To accomplish this, cell body-stained, serial brain sections from ten post-mortem human brains were analyzed, and area boundaries were mapped using a multivariate, statistically reliable image analysis approach. Grey level index (GLI) profiles reflect variations in the volume fraction of cell bodies from the cortical surface to the white matter boundary and capture cytoarchitectural differences between areas. Four new areas (i.e., sfs1, sfs2, mfg1, and mfg2) were identified. The new areas occupied the anterior parts of the superior frontal sulcus and middle frontal gyrus, a region previously thought to lie inbetween Brodmann areas 9 and 46. Hierarchical cluster analysis of the GLI profiles revealed that areas of the anterior DLPFC formed a distinct cluster that was structurally different from adjacent areas of the frontal pole (areas Fp1 and Fp2), Broca’s region (areas 44 and 45), and the posterior DLPFC (8d1, 8d2, 8v1, and 8v2). Area volumes showed area-specific sex differences favoring female brains. Interindividual variability of the areas in stereotaxic space was captured in 3D probability maps in the reference spaces ICBM152casym and MNI Colin27. In addition, 3D maps in the ultra-high resolution BigBrain model were reconstructed with the help of a deep learning tool. The new maps, incorporated in the freely available Julich-Brain, provide a new detailed cytoarchitectonic reference for future functional neuroimaging studies to help clarify the correlation between structure and function, as well as the organizational principles of the human DLPFC.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » C. u. O. Vogt-Institut für Hirnforschung
Dokument erstellt am:	15.06.2023
Dateien geändert am:	15.06.2023
Promotionsantrag am:	10.02.2023
Datum der Promotion:	12.06.2023