Hirnrinde: Zytoarchitektur und funktionelle Areale

Die Hirnrinde ist die äußere Schicht der grauen Substanz, die die Großhirnhemisphären bedeckt, wobei die Neuronen in Schichten und Säulen angeordnet sind. Ihre regionalen Unterschiede in der Zellschichtung (Zytoarchitektur) entsprechen weitgehend funktionell unterschiedlichen Arealen und bilden die strukturelle Grundlage für sensorische, motorische und Assoziationsfunktionen.

Definition

Die Hirnrinde ist der geschichtete Mantel der grauen Substanz der Großhirnhemisphären, in dem Neuronen in horizontalen Schichten und vertikalen Säulen organisiert sind, wobei regionale Variationen in der Zytoarchitektur unterschiedliche kortikale Areale definieren.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die laminare (geschichtete) und säulenartige Organisation des Kortex, die zytoarchitektonische Kartierung kortikaler Areale sowie die hierarchischen und verteilten Verbindungen zwischen ihnen. Es handelt sich um eine anatomische und histologische Referenz und gibt keine klinischen Anleitungen.

Core questions

• Wie ist der Neokortex in Schichten und Säulen organisiert?
• Wie hängt die Zytoarchitektur mit funktionellen kortikalen Arealen zusammen?
• Wie sind kortikale Areale zu hierarchischen, verteilten Netzwerken verbunden?

Key concepts

• Sechs-schichtiger Neokortex
• Kortikale Säulen und die Säulenhypothese
• Zytoarchitektonik und Brodmann-Areale
• Primäre, sekundäre und Assoziationsareale
• Hierarchische und verteilte Verarbeitung
• Allokortex versus Neokortex

Mechanisms

Der größte Teil des Kortex (Neokortex) weist sechs horizontale Schichten auf, und Brodmanns Karten aus dem frühen 20. Jahrhundert nutzten regionale Unterschiede in dieser Schichtung, um den Kortex in nummerierte Areale zu unterteilen, die mit funktionellen Unterteilungen übereinstimmen (brodmann-1909). Mountcastle schlug vor, dass der Kortex auch vertikal in Säulen organisiert ist, sich wiederholende Verarbeitungseinheiten, in denen Neuronen funktionelle Eigenschaften teilen (mountcastle-1997). Felleman und Van Essen kartierten die dichten Verbindungen zwischen visuellen und anderen Arealen von Primaten und zeigten, dass die Verarbeitung sowohl hierarchisch, durch aufeinanderfolgende Areale aufsteigend, als auch über parallele Pfade verteilt ist (felleman-1991). Die Entwicklungsbiologie erklärt, wie der geschichtete, säulenartige Kortex entsteht und wie er sich im Laufe der Evolution ausgedehnt hat (rakic-2009).

Clinical relevance

Zytoarchitektonische Karten und die Anordnung funktioneller Areale untermauern die Läsionslokalisation und die Interpretation der funktionellen und strukturellen Neurobildgebung. Dieser Eintrag beschreibt die kortikale Organisation als Referenz und ist keine Grundlage für eine individuelle Diagnose oder Behandlung.

History

Die Zytoarchitektonik begann mit Studien aus dem frühen 20. Jahrhundert, die regionale Unterschiede in der kortikalen Schichtung kartierten, am einflussreichsten Brodmanns Atlas von 1909 (brodmann-1909). Arbeiten aus der Mitte und dem späten 20. Jahrhundert fügten die Säulenhypothese (mountcastle-1997) und eine Konnektivitätskarte hinzu, die eine verteilte hierarchische Verarbeitung zeigte (felleman-1991), während entwicklungsgeschichtliche und evolutionäre Erklärungen, wie der Kortex aufgebaut ist (rakic-2009), ein geschichtetes, säulenartiges und vernetztes Bild vervollständigten.

Debates

Ist die kortikale Säule eine universelle Organisationseinheit?

Die Säulenhypothese war sehr einflussreich, aber wie streng und universell der Kortex in diskrete Säulen organisiert ist, im Gegensatz zu kontinuierlicheren oder arealspezifischeren Anordnungen, bleibt ein Diskussionspunkt.

Key figures

• Korbinian Brodmann
• Vernon Mountcastle
• David Van Essen
• Daniel Felleman
• Pasko Rakic

Seminal works

• brodmann-1909
• mountcastle-1997
• felleman-1991

Frequently asked questions

Was sind die Schichten des Neokortex?

Der Neokortex wird klassisch als sechs horizontale Schichten beschrieben, von der Oberfläche nach innen nummeriert, die sich in ihren Zelltypen und Verbindungen unterscheiden; diese Schichtung variiert in Dicke und Detail über die kortikalen Areale hinweg.

Was sind Brodmann-Areale?

Es sind Regionen der Hirnrinde, die sich durch ihre Zytoarchitektur unterscheiden, 1909 von Korbinian Brodmann kartiert und nummeriert, und die immer noch weit verbreitet sind, um kortikale Areale zu bezeichnen, die oft funktionellen Unterteilungen entsprechen.