hiiren etuotsalohkon Rakenneorganisaatio

laajasta tutkimuksesta huolimatta on paljon epäselvyyttä siitä, mikä muodostaa PFC: n. tämä sekaannus johtuu siitä, että PFC: ssä esiintyy valtavaa vaihtelua eri lajien välillä. Tämän vaihtelun vuoksi PFC: n pääkomponenttien määrittelyssä on vaikea käyttää tavanomaisia anatomisia kriteerejä, kuten sytoarkkitehtuuria ja liitettävyyttä, erityisesti rakeisen vyöhykkeen esiintymistä tai puuttumista. Sytoarkkitehtuurisia kuvauksia hiirenpystykorvasta dokumentoi ensimmäisenä Rose (Rose, 1929). Rose jakoi aivokuoren dorsaalin ja rostraalin pihtikallosumin päälaelle rakeiseen ja agranulaariseen precentraaliseen aivokuoreen (”regio precentralis granularis” ja ”agranularis”). Mediaalinen muuri jaettiin kahteen limbiseen alueeseen: an area infraradiata intermedia ventralis anterior ja an area infradadialis dorsalis anterior. Otsalohkon ventrolateraalinen osa rhinal fissuren yläpuolella tunnistettiin agranulaariseksi saaristolaisaivokuoreksi. Albiinorotassa Krieg (1947) tunnisti kuusi aluetta otsalohkon sisällä, ottaen huomioon joitakin Rosen rajauksia (Krieg, 1947). Hän väitti, että oli olemassa sytoarkkitehtonisia eroja, joiden avulla oli mahdollista erottaa Premotorinen ja edestä napainen alue Rosen regio precentralis. Hän jakoi myös rhinal halkeaman dorsaalisen aivokuoren kahteen alueeseen. Monta vuotta myöhemmin, Caviness (1975) uudelleen tutkittu hiiren neokortex ja hylkäsi joitakin Krieg n subdivision. Caviness mukana suurin osa frontal cortex yhdellä alueella, jota hän kutsui kentän 6 sillä perusteella, että jakelu solujen ja kuitujen oli melko homogeeninen koko hiiren PFC. sisällä frontal alueella hän erottaa kapea kaistale cortex dorsal reunalla interhemispheric halkeama (kenttä 8), toinen kapea kaistale välillä frontal cortex ja motor cortex (kenttä 4), ja kaksi sivusuunnassa alueilla cortex yläpuolella rhinal halkeama, jota hän kutsui kentät 10 ja 11 (Caviness, 1975). Tällaiset neuroanatomistien väliset epäjohdonmukaisuudet otsalohkon rajauksissa hiirillä ja muilla lajeilla johtivat yleiseen yksimielisyyteen siitä, että puhtaasti sytoarkkitehtuurisiin kuvauksiin perustuva otsalohkon parcellation oli epäluotettava. Ihmisillä ja kädellisillä retrogradiset solurappeumatutkimukset paljastivat topografian talamuksen Primate mediodorsal (MD)-tuman sytoarkkitehtuurisesti erillisten osien ja frontaalisen rakeisen aivokuoren rajoitettujen osien välillä (Akert and Hartmann-von Monakow, 1980). Pian kävi ilmi, että MD: n talamiytimien suuret ennusteet erottelemaan hiiren ja muiden jyrsijöiden PFC: n alueita olivat luotettava tapa tunnistaa etuotsalohkon vyöhykkeitä (Akert and Hartmann-von Monakow, 1980; Fuster, 2009; Krettek and Price, 1977; Leonard, 1969).

pelkästään Nissl – valmisteiden perusteella hiiren MD-talamiytimien rajoja ei ole helppo erottaa niiden homogeenisen sytoarkkitehtuurin vuoksi-vaikka joitakin yrityksiä onkin tehty (Slotnick and Leonard, 1975; Caviness, Jr.ja Frost, 1980). Leonard (1969) totesi kuitenkin rotan anterogradisten seurantamenetelmien avulla, että mediodorsal-talamiytimen (MD) Keski-ja reuna-alueet voitaisiin erottaa aksonaalisten projektioidensa perusteella PFC: n erillisiin alueisiin. näin ollen rotassa MD: n mediaalinen osa projisoituu PFC: n mediaaliseen seinämään, johon kuuluvat prelimbinen (PrL), infralimbinen (Il) ja rostraalinen mediaalinen orbitaali (MO) aivokuori. MD: n talamuksen keskimmäinen osa-alue projisoituu ventraaliseen agranulaariseen saarekkeeseen (AIV), joka on selkäpuolella rhinal-halkeamaan. MD-talamuksen lateraalinen osa lähettää kuituja anterioriseen cingulate cortexiin (Cg1-Cg2) sekä orbitaalikorteksin lateraalisiin ja ventraalisiin jakoihin (Groenewegen, 1988; Krettek ja Price, 1977; Leonard, 1969). Vaikka hiiren MD-ennusteita ei ole kartoitettu yhtä yksityiskohtaisesti kuin Rotalla, sama yleinen organisaatio näyttää olevan läsnä (KS.Guldin et al., 1981). Tärkeää on, että hiiren etuotsalohkon aivokentät eivät ole yksinomaan MD: n talamikuitujen toimittamia, vaan saavat myös syötteen talamiytimien anteromediaaliryhmästä (AM) (Guldin et al., 1981)kuten rotassa (Divac et al., 1978; Matsuda et al., 2001).

viimeaikaiset tutkimukset ovat keskittyneet immunosytokemiallisiin lähestymistapoihin, joissa käytetään erilaisia vasta-aineita sellaisten proteiinien tunnistamiseksi, jotka ilmenevät PFC: n erillisinä aivokuoren kerroksina. Esimerkiksi pyramidisolupopulaatiot voidaan tunnistaa käyttämällä monoklonaalista vasta-ainetta SMI-32, joka tunnistaa neurofilamenttialayksikön H sen fosforyloimattomassa tilassa. Neurofilamentin ilmentymäkuvio vaihtelee aivokuoren kerrosten välillä, mikä tekee SMI-32: sta arvokkaan merkkiaineen frontaalikuoren aivokuoren alueiden rajaamiseen. SMI-32 lauseketta on käytetty menestyksekkäästi kädellisillä (Preuss et al., 1997), rotat (Van De Werd et al., 2008) ja äskettäin omassa laboratoriossamme hiirillä.

kuva 30.1 osoittaa rajaus hiiren frontal cortex päällekkäin osien värjätään Nissl aine ja SMI-32. Agranulaarisen saarialueen alueilla AID ja AIV on Heikkoa värjäytymistä SMI-32: n osalta. SMI-32: n lateraalinen orbitaalialue (LO) tahriintuu hiirellä erittäin tiheästi kerroksissa II, V ja VI, samoin kuin Rotalla

kuva 30.1. Prefrontaalisen aivokuoren rajaukset päällekkäin yhden pallonpuoliskon hiiren aivojen koronaaliosien kanssa, jotka on värjätty Nissl: lle (A ja C) tai SMI-32: lle (B ja D). (A–B) and (C–D) are located approximately 2.3 mm and 1.94 mm anterior to bregma respectively.

Abbreviations: AcbSh, nucleus accumbens shell; AID, dorsal agranular insular cortex; AIV, ventral agranular insular cortex; Cg1, dorsal cingulate cortex; DI, dysgranular insular cortex; fmi, forceps major of the corpus callosum; Fr3, frontal area 3; IL, infralimbic cortex; LO, lateral orbital cortex; M1, primary motor cortex; M2, secondary motor cortex; MO, medial orbital cortex; Pir, piriform cortex; PrL, prelimbic cortex; S1, primary somatosensory cortex; VO, ventral orbital cortex.

kuva 30.2. Prefrontaalisen aivokuoren rajaukset, jotka on asetettu hiiren aivojen vaakasuuntaisiin osiin, jotka on värjätty Nissl: lle (C ja D) ja asetyylikoliiniesteraasille (A ja B). Selitykset Kuvan 30.1 osalta. (A–C) ja (B-D) sijaitsevat bregmaan nähden noin 2,36 mm ja 2,0 mm ventraalisina.

(Van De Werd et al., 2008). VO: n ja LO: n välinen raja on hyvin selkeä SMI-32: n värjätyssä osassa; kerroksen III värjäys häviää VO: ssa ja syvät kerrokset värjäytyvät harvemmin kuin LO: ssa. Hiiri muistuttaa tässäkin suhteessa läheisesti rottaa. Rotalla jotkut tutkijat jakavat VO: n alueen ventrolateraaliseen kiertoratavyöhykkeeseen (VLO) erotuksena LO: n alueesta (Van De Werd et al., 2008; Reep et al., 1984). Tämä ero ei ole ilmeinen nissl – tai SMI-32 – värjätyissä hiiren aivojen osissa. Nissl-värjätyissä osissa tumma ryhmitelty kerros II erottuu hyvin kerroksesta III VO: n sivuosassa ja muuttuu vähemmän erottuvaksi mediaalisesti. Siirtyminen on kuitenkin asteittaista, eikä VLO: n ja LO: n välillä ole selvää rajaa. Rotalla ei myöskään ole selvää rajaa eri neurokemiallisten merkkiaineiden (Paxinos et al., 1996).

mediaalisella seinämällä mediaalinen orbitaalialue (Mo) muistuttaa vo: ta siinä, että se värjäytyy huonosti SMI-32: lle, mutta kuten rotassa (Uylings ja van Eden, 1990), Mo layer II: n Nissl-värjätyillä soluilla on selkeä raja layer III: n kanssa, kun taas VO: ssa kaksi kerrosta sekoittuvat toisiinsa. Prebic alue (PrL) sijaitsee selkä MO rostrally, ja selkä infralimbic (IL) caudally. PRL: n kerros II on kapeampi ja erillisempi kuin MO: ssa, ja tahrat tummat Nissl: llä. Rotan tapaan hiiren PRL: n kerroksen III solut ovat hyvin erillään toisistaan ja kerroksen III kevyempi ulkonäkö merkitsee rajaa MO: n ja PrL: n välillä. Cingulate Cortexin (Cg1) rostraalisin osa on dorsaalinen PrL: ään. Sen syvissä kerroksissa näkyy enemmän SMI-32-värjäystä kuin PrL: ssä. Nissl-värjätyissä osissa sitä leimaa kerros II, joka kapenee lähes yhdeksi riviksi tummasti värjättyjä soluja.

asetyylikoliiniesteraasi (AChE) – värjäystä on käytetty frontaalisen aivokuoren alueiden erottamiseen. Hiiren aivojen PrL-alue on hyvin ilmeinen särkyvissä kohdissa, joissa se erottuu ympäröivästä neuropiilistä. Useimmat PRL-alueen tahrat tummempia kuin ympäröivillä alueilla, erityisesti kerros III. lisäksi on olemassa selvä puuttuminen särkee värjäystä kerros II, joka jatkuu dorsally osaksi cingulate cortex. CG1: ssä kerros VI värjäytyy kohtalaisen tummaksi särkyn kanssa, mutta kerrosten välisiä porrastuksia ei ole tarkkaan määritelty. Nissl-tahralla CG1: n kerros II on kapeampi kuin PrL: ssä. Lisäksi CG1-kerroksen III solut ovat pienempiä kuin PrL: ssä. Mo kutistuu ventraalisesti ja IL ilmestyy sen yli. MO ja LO eivät erotu AChE koska molemmat tahra hyvin heikko AChE. VO on tummempi etenkin syvissä kerroksissa. Agranulaarisen saaristolaisaivokuoren on merkitty kohtalaisen tiheä värjäytyminen AChE kerros III ja syvemmälle. Kerrokset 1 ja 2 värjätään vain kevyesti.

vastasyntyneen hiiren etuotsalohkon geeniekspression markkerit paljastavat myös kuvioita, jotka korreloivat aikuisten hiirten sytoarkkitehtuuriin ja neurokemiallisiin markkereihin perustuvan otsalohkon jakautumisen kanssa. Vaikka tietyille alueille ominaisia merkkiaineita ei ole havaittu suoraan, eri merkkiaineiden yhdistelmillä voidaan onnistuneesti määritellä otsalohkon osastoja. Esimerkiksi neurogeniini 2 (Ngn2) – geeni ilmenee voimakkaasti MO-alueella, mutta jää käytännössä esiintymättömäksi IL -, PrL-ja Cg1-alueella sekä orbitaalikuoren tyveä pitkin Lo: n lateraalirajalle. Sen sijaan retinoidi Z-reseptorin (rzrß) merkkiaine ilmaistaan lateraalisesti MO/VO-rajalta aina aivokuoren ympäri, kunnes se haalistuu motorisella alueella 1 (M1). Rzrß ei kuitenkaan ilmaise alueella, joka vastaa DLO: ta osoittaen näiden merkkiaineiden selektiivisyyden ohjeina rajaamiseen (Cholfin et al., 2007). Cholfin ja kollegat käyttivät yhteensä 8 merkkiainetta osoittaakseen, että fibroblastin kasvutekijällä Fgf17 on rooli frontaalisen aivokuoren kehityksen säätelyssä. Niinpä Fgf17-null-hiirillä PRL, Cg sekä M1 ja M2 pienenevät merkittävästi kooltaan, kun taas parietaalialueet laajenevat rostraalisesti. Sen sijaan VO-alueet kehittyvät normaalisti (Cholfin et al., 2007). Tämä tyylikäs tutkimus osoittaa, miten hiiren molekyylibiologista tietoa voidaan käyttää valaisemaan käsitystämme hiiren aivojen kehityksestä.