Organização Estrutural do Mouse Córtex Pré-frontal

Apesar de extenso estudo, há muita confusão quanto ao que constitui o PFC. Essa confusão é devida ao fato de que o PFC mostra a grande variação entre as espécies. Esta variação torna difícil o uso de critérios anatômicos padrão, como citoarquitetura e conectividade, especialmente a presença ou ausência de uma zona granular, para definir os componentes primários do PFC. Descrições citoarquitectônicas do PFC foram documentadas pela primeira vez por Rose (Rose, 1929). Rose dividiu o córtex dorsal e rostral para os fórceps major do corpo caloso em córtex pré-Central granular e agranular (regio pré-Central granularis e agranularis). A parede medial foi dividida em duas áreas limbicas: uma área infraaradiata intermedia ventral anterior e uma área infradadialis dorsalis anterior. O aspecto ventrolateral do córtex frontal acima da fissura rinal foi identificado como córtex insular agranular. No rato albino, Krieg (1947) identificou seis regiões dentro do córtex frontal, tendo problemas com algumas das delineações de Rose (Krieg, 1947). Ele argumentou que havia diferenças citoarquitetônicas que tornavam possível distinguir um premotor e uma região polar frontal dentro do regio precoce de Rose. Ele também dividiu o córtex dorsal para a fissura do rinal em duas regiões. Muitos anos depois, Caviness (1975) reexaminou o neocórtex do rato e rejeitou algumas das subdivisões de Krieg. Caviness incluíram a maior parte do córtex frontal em uma única região que ele chamou de campo 6 sob o fundamento de que a distribuição de células e fibras foi bastante homogêneo em todo o mouse PFC. Dentro da região frontal ele distinguiu uma estreita faixa de córtex na borda dorsal do interhemispheric fissura (campo 8), outra faixa estreita entre o córtex frontal e o córtex motor (campo 4), e dois laterais áreas no córtex acima do rhinal fissura que ele chamou de campos 10 e 11 (Caviness, 1975). Tais inconsistências entre neuroanatomistas sobre as delineações da região frontal, em ratos e outras espécies, levaram ao Acordo Geral de que a parcelação do córtex frontal baseado puramente em Descrições citoarquiteturais não era confiável. Em humanos e primatas não humanos, retrógrado degeneração celular estudos revelaram uma topografia entre cytoarchitectonically distintas partes do primata mediodorsal (MD) núcleos do tálamo e restrito partes frontal granular córtex (Akert e Hartmann von Monakow, 1980). Logo se tornou evidente que as principais projeções do MD tálamo núcleos de regiões separadas do PFC na ratos e outros roedores foram uma maneira confiável de identificação pré-frontal cortical zonas (Akert e Hartmann von Monakow, 1980; Fuster, 2009; Krettek e Preço, 1977; Leonard, 1969).

Na base de Nissl preparações sozinho, os limites do MD tálamo núcleos mouse não são facilmente distinguidas, por causa de sua homogênea cytoarchitecture – embora algumas tentativas tenham sido feitas (Slotnick e Leonard, 1975; Caviness, Jr. e Geada, 1980). No entanto, usando anterógrada métodos de rastreamento em ratos, Leonard (1969) observaram que o centro e as regiões periféricas do mediodorsal tálamo núcleo (MD) pode ser feita distintos, com base em suas projeções axonais para regiões distintas do PFC. Assim, em ratos, a parte medial do MD projetos para a parede medial do PFC, que inclui o prelimbic (PrL), infralimbic (IL) e medial rostral orbital (MO) do córtex. A subdivisão central do tálamo MD projecta-se para o córtex dorsal do córtex agranular ventral (AIV) até a fissura rinal. A parte lateral do tálamo MD envia fibras para o córtex cingulado anterior (Cg1–Cg2), bem como as divisões lateral e ventral do córtex orbital (Groenewegen, 1988; Krettek and Price, 1977; Leonard, 1969). Embora as projeções MD no mouse não tenham sido mapeadas com tanto detalhe como no rato, a mesma organização geral parece estar presente (ver Guldin et al., 1981). Importante, os campos corticais pré-frontais do mouse não são fornecidos exclusivamente por fibras talâmicas do MD, mas também recebem entrada do grupo anteromedial (AM) de núcleos talâmicos (Guldin et al., 1981), como no caso da rat (Divac et al., 1978; Matsuda et al., 2001).estudos recentes centraram-se em abordagens imunocitoquímicas utilizando vários anticorpos para identificar proteínas que são expressas diferentemente em camadas corticais distintas do PFC. Por exemplo, populações particulares de células piramidais podem ser identificadas usando um anticorpo monoclonal SMI-32, que reconhece a subunidade neurofilamental H em seu estado não-fosforilado. O padrão de expressão neurofilamentos varia entre camadas corticais, o que faz do SMI-32 um marcador valioso para delinear áreas corticais do córtex frontal. A expressão SMI-32 tem sido usada com sucesso em primatas (Preuss et al., 1997), rats (Van de Werd et al., 2008) e recentemente em nosso próprio laboratório com ratos.

Figura 30.1 mostra a delimitação do córtex frontal do rato sobreposto em secções manchadas para a substância Nissl e para o SMI-32. Os auxílios às zonas insulares agranulares e à AIV revelam uma fraca coloração para a SMI-32. O lateral orbital (LO) área de manchas muito densa para SMI-32 em camadas II, V e VI do rato, como faz no rato

FIGURA 30.1. Delineações do córtex pré-frontal sobrepostas em secções coronais de um cérebro de rato do hemisfério manchado para Nissl (A E C) ou SMI-32 (B E 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.

FIGURA 30.2. Delineações do córtex pré-frontal sobrepostas em secções horizontais do cérebro de rato manchadas para Nissl (C E D) e para acetilcolinesterase (a e B). Legend as for Figure 30.1. (A–C) and (B–D) are located approximately 2,36 mm and 2,0 mm ventral to bregma respectively.

(Van de Werd et al., 2008). A fronteira entre VO e LO é muito clara na secção manchada SMI-32; a coloração na camada III desaparece em VO e as camadas profundas são menos densamente manchadas do que em LO. Mais uma vez, o rato assemelha-se muito ao rato a este respeito. No rato, alguns pesquisadores dividem o território de VO em uma região orbital ventrolateral (VLO) como distinta da região LO (Van de Werd et al., 2008; Reep et al., 1984). Esta distinção não é óbvia nas secções manchadas de Nissl ou SMI – 32 do cérebro do rato. Em seções coradas de Nissl, uma camada cluster escura II é bem distinta da camada III na parte lateral do VO e torna-se menos distinta medialmente. No entanto, a transição é gradual e não há fronteira óbvia entre a VLO e a LO. No rato, também não há limites claros em seções manchadas por uma variedade de marcadores neuroquímicos (Paxinos et al., 1996).

na parede medial, a área orbital medial (MO) é semelhante ao VO na medida em que está mal manchada para SMI-32, mas como no rato (Uylings e van Eden, 1990), as células manchadas de Nissl da camada MO ii têm uma fronteira clara com a camada III, enquanto em VO as duas camadas se misturam. A área preliminar (PrL) fica dorsal a rostral, e dorsal a infralímbico (IL) caudalmente. A camada II de PrL é mais estreita e distinta do que em MO, e manchas escuras com Nissl. Semelhante aos ratos, as células da camada III em PrL no rato estão bem separadas e a aparência mais clara da camada III marca o limite entre MO e PrL. A porção mais rostral do córtex cingulado (Cg1) é dorsal a PrL. Suas camadas profundas mostram mais manchas SMI-32 do que PrL. Em seções manchadas de Nissl é marcada pela camada II estreitando-se para quase uma única linha de células manchadas de cor escura.a coloração da acetilcolinesterase (AChE) foi utilizada para diferenciar regiões corticais frontais. A área PrL do cérebro do rato é muito óbvia em seções manchadas de AChE onde se destaca do neuropil circundante. A maioria das manchas da região PrL mais escuras do que as áreas circundantes, particularmente na camada III. além disso, há uma clara ausência de coloração da AChE na camada II que continua dorsalmente no córtex cingulado. Em Cg1, a camada VI mancha moderadamente escura com AChE, mas as gradações entre as camadas não estão bem definidas. Com a coloração de Nissl, a camada II de Cg1 é mais estreita do que na PrL. Além disso, as células da camada III do Cg1 são menores do que na LPR. Caudal to the PrL, MO shrinks ventrally and IL emerge over it. MO e LO não são distinguidos em dor como ambos mancha muito fraco para dor. VO é mais escuro, particularmente nas camadas profundas. O córtex insular agranular é marcado por coloração moderadamente densa para a AChE na camada III e mais profunda. As camadas 1 e 2 só estão ligeiramente manchadas.os marcadores da expressão genética no córtex frontal do rato recém-nascido também revelam padrões que se relacionam com a subdivisão do córtex frontal com base na citoarquitectura e marcadores neuroquímicos em ratinhos adultos. Embora marcadores específicos de regiões particulares não tenham sido observados diretamente, diferentes combinações de marcadores podem definir com sucesso subdivisões do córtex frontal. Por exemplo, o gene neurogenina 2 (Ngn2) é expressado fortemente na região de MO, mas permanece virtualmente não expressado na área IL, PrL, e Cg1, e ao longo da base do córtex orbital até a fronteira lateral de LO. Em contraste, o marcador do receptor retinóide Z (Rzrß) é expresso lateralmente a partir da borda MO/VO ao longo de todo o córtex até que se desvaneça na área motora 1 (M1). No entanto, Rzrß não se expressa na região que corresponde à DLO mostrando a seletividade destes marcadores como guias de delineação (Cholfin et al., 2007). Cholfin e colegas usaram um total de 8 marcadores para mostrar que o Fator de crescimento fibroblasto, Fgf17, desempenha um papel na regulação do desenvolvimento do córtex frontal. Assim, em ratos Fgf17-nulos, o PrL, Cg, E M1 e M2 são significativamente reduzidos em tamanho, enquanto as regiões parietais se expandem rostralmente. Em contrapartida, as regiões VO desenvolvem-se normalmente (Cholfin et al., 2007). Este estudo elegante mostra como a informação biológica molecular do rato pode ser usada para iluminar a nossa compreensão do desenvolvimento do cérebro do rato.