Dokument: Organisation der meschlichen zerebralen Neurotransmissionslandschaft
| Titel: | Organisation der meschlichen zerebralen Neurotransmissionslandschaft | |||||||
| Weiterer Titel: | Organization of the human cerebral neurotransmission landscape | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=66290 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20240702-111514-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hänisch, Benjamin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dukart, Juergen [Gutachter] PD Dr. Melzer, Nico [Gutachter] Prof. Dr. Schlagenhauf, Florian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Systematische neuroanatomische Untersuchungen sind ein wichtiger Pfeiler der Neurowissenschaften. Diese Arbeit untersucht die Chemoarchitektur - die Verteilung von Neurotransmitter-Rezeptoren und -Transportern im menschlichen Gehirn. Der Grad interregionaler chemoarchitektonischer Ähnlichkeit im Kortex und subkortikalen Kernen, wird quantifiziert und als neue Metrik „Rezeptom“ eingeführt. Hierzu wird ein frei zugänglicher Datensatz von Dichtekarten aus der Positronen-Emissions-Tomographie verwendet, der Daten von über 1200 Probanden enthält und 19 verschiedene Rezeptoren und Transporter abdeckt. Aus der hochdimensionalen Rezeptom-Matrix werden durch nichtlinearer Dimensionsreduktionsalgorhithmen sogenannte Gradienten extrahiert - räumliche Verteilungsmuster, die die Hauptachsen chemoarchitektonischer Varianz beschreiben. Drei Gradienten werden verwendet, um das Verhältnis verschiedener Hirnareale zueinander auf der Grundlage ihrer chemoarchitektonischen Ähnlichkeitsprofile zu untersuchen. Rezeptor- und Transporter-Ko-Verteilungsmuster, die für chemoarchitektonische Differenzierung ausschlaggebend sind, werden identifiziert. Funktionelle Dekodierung zeigt, dass chemoarchitektonische Gradienten Kortizes mit unimodaler und transmodaler Funktionalität differenzieren. Weiterhin zeigen sie signifikante Korrelationen zu morphologischen Veränderungen des Kortex, die mit psychiatrischen Störungen assoziiert sind. Darüber hinaus überlappen die Verteilungsmuster chemoarchitektonischer Gradienten signifikant mit denen aus funktioneller und struktureller Konnektivität sowie aus zytoarchitektonischen Differenzierungsdaten gewonnener Gradienten. Auf der Parcel-Ebene werden cytoarchitektonische Eigenschaften den vorher genannten Maße entlang eines idiotypischen-nach-paralimbischen Gradienten zytoarchitektonischer Klassen unähnlicher. Heteromodale Kortizes weisen eine größere Rezeptom-Heterogenität als paralimbische Kortizes auf. Schließlich können die Funktionsgemeinschaften subkortikaler Kerne anhand ihrer chemoarchitektonischen Merkmale unterschieden werden, wodurch im Kortex bekannte, rezeptorbasierte Struktur-Funktions-Beziehungen auch im subkortikalen Bereich nachgewiesen werden. Zusammenfassend nutzt diese Arbeit frei verfügbare in-vivo-Daten, um die neuartige neuroanatomische Perspektive des Rezeptoms zu entwickeln und zu untersuchen.The systematic study of anatomical features of the brain is a long-standing and important pillar of neuroscience. This study investigates chemoarchitecture, the distribution of neurotransmitter receptors and transporters in the human brain, in a systematic fashion. It introduces a novel neuroanatomical perspective through quantifying the degree of inter-regional chemoarchitectural similarity in the cortex and subcortical nuclei, deriving a metric it terms the “receptome”. To investigate cerebral chemoarchitecture, a large-scale, open-access dataset of Positron Emission Tomography-derived density maps is used, featuring data from over 1200 subjects and covers 19 different receptors and transporters. From the high-dimensional receptome matrix, non-linear manifold learning techniques extract principal gradients, spatial patterns that cover the main axes of chemoarchitectural variation. Three of these gradients are subsequently employed to gain a deeper understanding of the relationship between different cortices based on their chemoarchitectural similarity profiles. Receptor and transporter co-distribution patterns that drive chemoarchitectural differentiation are delineated in the cortex and in subcortical nuclei. Functional decoding reveals that chemoarchitectural similarity gradients differentiate between cortices of unimodal and transmodal functionality. The gradients also show significant correlations to cortical morphological alterations found in psychiatric disorders and share spatial characteristics that significantly overlap with gradients derived from functional connectivity, structural connectivity, and cytoarchitectural differentiation data. On the parcel level, chemoarchitectural similarity dissociates from the aforementioned measures along an idiotypic-to-paralimbic gradient of cytoarchitectural classes. Heteromodal cortices show higher receptomic heterogeneity than paralimbic cortices. Finally, functional communities of subcortical nuclei are separated by their chemoarchitectural characteristics, expanding receptor-based structure-function relationships known in the cortex to the subcortical domain. Summarized, this study uses in-vivo open-access data to generate and investigate the receptome as a novel neuroanatomical mode. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 02.07.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 02.07.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.11.2023 | |||||||
| Datum der Promotion: | 25.06.2024 |
