Dokument: Cytoarchitectonic mapping of five new areas in the anterior lateral prefrontal cortex

Titel:	Cytoarchitectonic mapping of five new areas in the anterior lateral prefrontal cortex
Weiterer Titel:	Zytoarchitektonische Kartierung von fünf neuen Bereichen im anterioren lateralen präfrontalen Kortex
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=71340
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20251120-164602-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Zhang, Zien [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,51 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 13.11.2025 / geändert 13.11.2025
Beitragende:	Prof. Dr. med. Amunts, Katrin [Gutachter] Prof. Dr. med. Sabel, Michael [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	In the present study, five new cytoarchitectonic areas (IMFS1, IMFS2, MFG3, IFG1 and IFG2) were identified within the lateral prefrontal cortex of the human brain. Digitized histological sections of ten postmortem brains, stained for cell bodies, were studied. A quantitative and reproducible observer-independent cytoarchitectonic mapping approach was applied, utilizing the grey level index (GLI) as a metric for cell packing density. GLI profiles spanning the cortical ribbon facilitated the identification of borders between cytoarchitectonic areas through image analysis and multivariate statistical tests, enabling a quantitative characterization of these areas. Probability maps were generated in stereotaxic space based on the localization of these five newly identified areas in the ten individual brains, revealing their inter-subject variability. Additionally, the maximum probability map (MPM) was computed to visualize the spatial extent of these areas and reduce complexity. The five new areas were located in the anterior lateral prefrontal cortex. Specifically, area IMFS1 and IMFS2 were primarily located in the depth of intermediate frontal sulcus, while area MFG3 was predominantly situated on the anterior part of the middle frontal gyrus. Areas IFG1 and IFG2 were mainly positioned on the anterior part of inferior frontal gyrus. These areas followed a dorsal-to-ventral as well as a rostral-to-caudal arrangement. Each of the five areas can be differentiated based on its cytoarchitectonic characteristics. All areas were classified as granular isocortical areas, exhibiting six cortical layers with a developed inner granular layer IV. Cluster analysis revealed that areas IMFS1, IMFS1 and IFG2 were cytoarchitectonically more similar to the lateral orbitofrontal cortex (Fo5, Fo6), while areas MFG3 and IFG1 exhibited greater similarity to the dorsolateral prefrontal cortex areas mfg5. Notably, all five areas were distinct from anteriorly located prefrontal cortex areas (mfg1, mfg2, and mfg4), Broca’s region and the frontal pole area Fp1. In addition, a meta-analytic connectivity modelling (MACM) was performed to investigate the functional involvement of the five newly identified areas. They were associated with various cognitive functions, including language processing, working memory, reasoning, emotional processing, as well as perceptual and interoceptive functions. Area IMFS1 and MFG3 were primarily linked to working memory, perceptual pain, and behavioural inhibition, while area IMFS2 demonstrated a statistically significant association with perceptual pain. Importantly, areas IFG1 and IFG2 exhibited the most pronounced functional lateralization. Specifically, the left hemispheric IFG1 and IFG2 were involved in language processing, whereas their right hemispheric counterparts were associated with emotional functions. The newly generated cytoarchitectonic maps of areas IMFS1, IMFS2, MFG3, IFG1 and IFG2 will serve as a neuroanatomical framework for future neuroimaging studies aimed at elucidating structure-function relationships in complex cognitive processes. In der vorliegenden Studie wurden fünf neue cytoarchitektonische Areale (IMFS1, IMFS2, MFG3, IFG1 und IFG2) im lateralen präfrontalen Kortex des menschlichen Gehirns identifiziert. Digitalisierte, zellkörpergefärbte histologische Schnitte von zehn postmortem Gehirnen wurden dazu untersucht. Eine quantitative und reproduzierbare, beobachterunabhängige zytoarchitektonische Kartierungsmethode wurde angewandt, bei der der Grey Level Index (GLI) als Maß für die Zelldichte verwendet wurde. GLI-Profile, die über den Kortex liefen, erlaubten in Kombination von Bildanalyse und multivariaten statistischen Tests die Abgrenzung zytoarchitektonischer Areale sowie deren quantitative Charakterisierung. Auf Basis der unterschiedlichen räumlichen Lage der fünf neu kartierten Areale in den zehn Gehirnen wurden Wahrscheinlichkeitskarten im stereotaktischen Raum erstellt, die deren interindividuelle Variabilität widerspiegeln. Darüber hinaus wurde eine maximale Wahrscheinlichkeitskarte berechnet, um die räumliche Ausdehnung der Areale zu visualisieren und die Komplexität zu reduzieren. Die fünf neuen Areale befinden sich im anterioren lateralen präfrontalen Kortex. Die Areale IMFS1 und IMFS2 waren hauptsächlich in der Tiefe des Sulcus frontalis intermedius lokalisiert, während sich das Areal MFG3 überwiegend auf dem rostralen Teil des Gyrus frontales medius befand. Die Areale IFG1 und IFG2 lagen auf dem rostralen Teil des Gyrus frontalis inferior. Diese Areale folgen einer dorso-ventralen sowie einer rostro-kaudalen Anordnung. Die fünf Areale konnten aufgrund ihrer zytoarchitektonischen Merkmale eindeutig unterschieden werden. Alle Areale sind granuläre isokortikale Areale und wiesen sechs kortikale Schichten mit einer ausgeprägten inneren granulären Schicht IV auf. Eine Clusteranalysen ergab, dass die Areale IMFS1, IMFS2 und IFG2 zytoarchitektonische Ähnlichkeiten mit dem lateralen orbitofrontalen Kortex (Fo5, Fo6) aufwiesen, während die Areale MFG3 und IFG1 eine stärkere Ähnlichkeit mit dem präfrontalen Kortexareal mfg5 zeigten. Alle fünf Areale unterscheiden sich deutlich von anderen präfrontalen Kortexarealen (mfg1, mfg2 und mfg4), der Broca-Region und dem frontalen Polareal Fp1. Darüber hinaus wurde eine meta-analytische Konnektivitätsmodellierung durchgeführt, um zu untersuchen, an welchen Funktionen die neu kartierten Areale beteiligt sind. Diese waren mit verschiedenen kognitiven Funktionen assoziiert, darunter Sprachverarbeitung, Arbeitsgedächtnis, logisches Denken, emotionale Verarbeitung sowie perzeptive und interozeptive Funktionen. Die Areale IMFS1 und MFG3 wurden primär mit dem Arbeitsgedächtnis, perzeptivem Schmerz und Verhaltensinhibition in Verbindung gebracht, während das Areal IMFS2 eine statistisch signifikante Assoziation mit perzeptivem Schmerz zeigte. Die Areale IFG1 und IFG2 wiesen eine funktionelle Lateralisation auf. Konkret waren die Areale der linken Hemisphäre an der Sprachverarbeitung beteiligt, während die rechten Areale mit emotionalen Funktionen assoziiert waren. Die neu erstellten zytoarchitektonischen Karten der Areale IMFS1, IMFS2, MFG3, IFG1 und IFG2 werden als neuroanatomische Grundlage zukünftigen bildgebenden Studien dienen, die darauf abzielen, Struktur-Funktions-Beziehungen in komplexen kognitiven Prozessen zu entschlüsseln.
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:	20.11.2025
Dateien geändert am:	20.11.2025
Promotionsantrag am:	15.04.2025
Datum der Promotion:	04.11.2025