Dokument: Zytoarchitektonische Kartierung, funktionelle Koaktivierung und Dekodierung der ventralen anterioren Inselrinde des Menschen

Titel:	Zytoarchitektonische Kartierung, funktionelle Koaktivierung und Dekodierung der ventralen anterioren Inselrinde des Menschen
Weiterer Titel:	Cytoarchitectonic map, functional co-activation, and decoding of the human ventral anterior insula
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70838
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20251008-104455-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Hein, Marten Jörg Benedikt [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,02 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 24.09.2025 / geändert 24.09.2025
Beitragende:	Prof. Dr. med. Amunts, Katrin [Gutachter] Prof. Dr. med. Eickhoff, Simon [Gutachter]
Stichwörter:	Inselrinde, Zytoarchitektur, Koaktivierung, Funktion, maximale Wahrscheinlichkeitskarten
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die ventrale anteriore Insula des Menschen wurde von Wissenschaftlern mit verschiedenen Verfahren untersucht, um deren Struktur und Funktionsweise besser zu verstehen (z. B. Zytoarchitektur, Myeloarchitektur, Konnektivität und funktioneller Bildgebung). Die sich daraus ergeben den Parzellierungen zeigen Überschneidungen und Unterschiede. Anerkannt und wissenschaftlich belegt sind der granuläre Shift innerhalb der Insula, die Beteiligung der ventralen anterioren Insula an sozio-emotionalen Funktionen und als Knotenpunktregion im salience network, ihre Konnektivität mit subcortikalen Strukturen wie der Amygdala und cortikalen Strukturen wie dem anterioren cingulären Cortex, aber auch dem temporalen, parietalen und frontalen Cortex. Unsere kombinierte strukturelle und funktionelle Analyse gibt einen multimodalen Einblick in diese vielseitige Hirnregion. Die erzeugten Karten zeigen fünf neue Areale und deren Lage im stereotaktischen Raum unter Berücksichtigung interindividueller Variabilität. Mein Forschungsansatz besteht darin die ventrale anteriore Insula mit Hilfe eines untersucherunabhängigen, statistisch reproduzierbaren Ansatzes für kortikale Grenzen auf der Grundlage ihrer Zytoarchitektur zu analysieren. Mittels linearer und nichtlinearer Transformation wurden die abgegrenzten Areale als (Maximum-)Wahrscheinlichkeitskarten unter anderem auf das dreidimensionale individuelle Referenzhirn des Montreal Neurological Institute Colin 27 und das sogenannte asymmetrische Template übertragen. Die hierarchische Clusteranalyse der ventralen anterioren Insula zeigt die strukturellen Gemeinsamkeiten der einzelnen Areale innerhalb der Hemisphären und zwischen den Arealen. Eine mehrdimensionale Skalierung stellte Cluster innerhalb des gesamten menschlichen Insula dar, wobei frühere Arbeiten von Kurth et al. 2010, Grodzinsky et al. 2020 und Quabs et al. 2022 einbezogen wurden. Die schwerpunktkoordinaten der dreidimensionalen Karten wurden für den Abgleich der analysierten Areale mit funktionellen Bildgebungsstudien in der BrainMap-Datenbank verwendet und eine meta-analytische Konnektivitätsmodel lierung stellte für jedes einzelne Areal koaktivierte Regionen während ihrer funktionellen Aktivierung dar. Auf der Grundlage zytoarchitektonischer Unterschiede wurden fünf neue Areale in der ventralen anterioren Insula identifiziert. Betrachtet man beide Hemisphären, so bilden die Areale Ia2, Ia3 und Id9 in der ventralen anterioren Insula ein zytoarchitektonisches Cluster und die Areale Id8 und Id10 im frontoinsulären Cortex. Unter Einbeziehung weiterer elf Areale unserer Forschungsgruppe, zeigen sich insgesamt sechs insuläre Cluster mit einem linearen posterior-anterioren Gradienten von granulär bis dysgranulär im dorsalen Teil des insulären Cortex und einem diagonalen posterior-anterioren Gradienten von granulär über dysgranulär bis agranulär im ventralen Teil des insulären Cortex. Bei der funktionellen Dekodierung sind drei Domänen zu erkennen. Eine kognitive Domäne in den Arealen Ia2 und Ia3, eine perzeptuelle Domäne im Areal Id9 und eine emotionale Domäne in den Arealen Id8 und Id10. Für alle Areale wurde eine teilweise funktionelle Lateralisierung festgestellt. Die metaanalytische Konnektivitätsmodellierung zeigt die größten Koaktivierungen mit der linken und rechten Amygdala für das linke Areal Ia2 und den rechten superioren temporalen Gyrus für das rechte Areal Ia2. Beide Ia3-Areale sind mit der linken Amygdala koaktiviert. Das größte Koaktivierungscluster für beide Id9-Areale wird durch linken und rechten anterioren cingulären Cortex gebildet. Beide Id8-Areale zeigen starke Koaktivierungen mit dem paracingulären Cortex und dem linken oberen Parietallappen. Die Karten der Areale Ia2, Ia3, Id8, Id9 und Id10 sind im Sinne von FAIR-Daten veröffentlicht und können nun als anatomische Referenz für weitere Untersuchungen der Insula verwendet werden. The human ventral anterior insula has been studied by many scientists in a multimodal manner (e.g., cytoarchitecture, myeloarchitecture, connectivity, and function). The resulting parcellations show overlaps and differences. Recognized scientific evidence is the granular shift within the insular cortex and the involvement of the ventral anterior insular cortex in socio-emotional functions and as a hub region in the salience network, its connectivity with subcortical structures, such as the amygdala, and cortical structures, such as anterior cingulate cortex, but also temporal, parietal, and frontal cortex. Our combined structural and functional analysis, as well as insular co-activity with other regions of the brain, will provide a multimodal insight into this multifaceted brain region and account for interindividual variability. Our approach was to identify the ventral anterior insula using an observer-independent, statistically reproducible approach to cortical boundaries and areas based on their unique cytoarchitecture. Using linear and non-linear transformation, the demarked areas were transferred as (maximum) probability maps to the Montreal Neurological Institute Colin 27 three-dimensional reference brain and the so called asymmetric template. The hierarchical cluster analysis of the ventral anterior insula reproduces structural commonalities of each area within hemispheres and between the areas. Multidimensional scaling represented clusters within the entire human insular cortex by incorporating previous work by Kurth et al. 2010, Grodzinsky et al. 2020, and Quabs et al, 2022. The centroid coordinates of the three-dimensional probability maps were used to perform matching of the analyzed areas with functional imaging studies using the BrainMap-database. Meta-analytic connectivity modeling represented coactivated regions for each individual area during their functional activation. Five new areas were identified in the ventral anterior insula based on their cytoarchitectonic differences. Considering both hemispheres, areas Ia2, Ia3, and Id9 in the ventral anterior insula are a cytoarchitectonic cluster and areas Id8 and Id10 in the frontoinsular cortex. Compared with the previously mentioned other eleven areas of our research group, a total of six insular clusters are revealed based on cytoarchitectonic analysis with a linear posterior-anterior gradient from granular to dysgranular in the dorsal portion of the insular cortex and a diagonal posterior-anterior gradient from granular to dysgranular to agranular in the ventral portion of the insular cortex. Three domains are evident in functional decoding. A cognitive one in Area Ia2 and Ia3, a perceptual one in area Id9, and an emotional one in areas Id8 and Id10. A partial functional lateralization was found for all areas. Meta-analytic connectivity modeling shows the largest coactivations for right and left amygdala for left area Ia2 and right superior temporal gyrus for right area Ia2, respectively. Both areas Ia3 are co-activated with the left amygdala. The largest coactivation cluster for both areas of Id9 is formed by the left and right anterior cingulate cortex. Both Id8 areas show large coactivations with the paracingulate cortex and the left superior parietal lobule. The maps of areas Ia2, Ia3, Id8, Id9, and Id10 are available as FAIR-data and can now be used as an anatomical reference for further studies of the ventral anterior insula.
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:	08.10.2025
Dateien geändert am:	08.10.2025
Promotionsantrag am:	10.04.2025
Datum der Promotion:	16.09.2025