Neokortex - Neocortex

Neokortex
Bezeichner
Gittergewebe D019579
NeuroNames 757
NeuroLex- ID birnlex_2547
TA98 A14.1.09.304
A14.1.09.307
TA2 5532
FMA 62429
Anatomische Begriffe der Neuroanatomie
Eine repräsentative Säule des Neokortex. Zellkörperschichten sind links beschriftet und Faserschichten sind rechts beschriftet.

Der Neocortex , auch Neopallium , Isocortex oder der sechsschichtige Cortex genannt , ist eine Reihe von Schichten der Großhirnrinde von Säugetieren , die an Gehirnfunktionen höherer Ordnung wie Sinneswahrnehmung , Kognition, Generierung motorischer Befehle , räumliches Denken und Sprache beteiligt sind . Der Neokortex wird weiter in den wahren Isokortex und den Proisokortex unterteilt .

Im menschlichen Gehirn ist der Neocortex der größte Teil der Großhirnrinde , der äußeren Schicht des Großhirns , während der Allocortex den Rest ausmacht . Der Neocortex besteht aus sechs Schichten, die von außen nach innen mit I bis VI beschriftet sind. Von allen bisher untersuchten Säugetieren (einschließlich des Menschen) hat eine Art von ozeanischen Delfinen, die als Langflossen-Grindwal bekannt ist, die meisten neokortikalen Neuronen.

Etymologie

Der Begriff kommt von cortex , lateinisch , „ Rinde “ oder „Rinde“, kombiniert mit neo- , griechisch , „neu“. Neopallium ist eine ähnliche Hybride, von lateinisch pallium , „Mantel“. Isocortex und Allocortex sind Hybriden mit griechischen isos , „gleich“ und allos , „andere“.

Anatomie

Der Neocortex ist in seiner Organisation und Anzahl der Schichten des Hirngewebes am weitesten entwickelt. Der Neocortex besteht aus der grauen Substanz , oder neuronalen Zellkörpern und unmyelinated Faser, die tiefere umgebende weiße Substanz ( myelinisierten Axone ) im Großhirn . Dies ist jedoch eine sehr dünne Schicht, etwa 2–4 ​​mm dick. Es gibt zwei Arten von Kortex im Neokortex, den Proisokortex und den echten Isokortex. Der Pro-Isocortex ist ein Übergangsbereich zwischen dem echten Isocortex und dem Periallocortex (Teil des Allocortex ). Es findet sich im cingulären Kortex (Teil des limbischen Systems ), in den Brodmann-Arealen 24 , 25 , 30 und 32 , der Insula und dem parahippocampalen Gyrus .

Geometrie

Der Neocortex ist bei Nagetieren und anderen kleinen Säugetieren glatt , während er bei Primaten und anderen größeren Säugetieren tiefe Rillen ( Sulci ) und Rippen ( Gyri ) aufweist. Durch diese Falten kann die Oberfläche des Neocortex stark vergrößert werden. Alle menschlichen Gehirne haben das gleiche Gesamtmuster von Hauptgyri und Sulci, obwohl sie sich von Person zu Person im Detail unterscheiden. Der Mechanismus, durch den sich die Gyri während der Embryogenese bilden, ist nicht ganz klar, und es gibt mehrere konkurrierende Hypothesen, die die Gyrifizierung erklären, wie z.

Schichten

Der Neocortex enthält sowohl erregende (~80 %) als auch hemmende (~20 %) Neuronen , die nach ihrer Wirkung auf andere Neuronen benannt sind. Die Struktur des Neocortex ist relativ einheitlich (daher die alternativen Namen "iso-" und "homotypischer" Cortex), bestehend aus sechs horizontalen Schichten, die hauptsächlich durch Zelltyp und neuronale Verbindungen getrennt sind. Es gibt jedoch viele Ausnahmen von dieser Einheitlichkeit; zum Beispiel ist Schicht IV klein oder fehlt im primären motorischen Kortex . Es gibt einige kanonische Schaltkreise innerhalb des Kortex; zum Beispiel projizieren Pyramidenneuronen in den oberen Schichten II und III ihre Axone auf andere Bereiche des Neocortex, während diejenigen in den tieferen Schichten V und VI oft aus dem Kortex herausragen, z. B. zum Thalamus , Hirnstamm und Rückenmark . Neuronen in Schicht IV erhalten die Mehrheit der synaptischen Verbindungen von außerhalb des Kortex (meist vom Thalamus) und stellen selbst kurze lokale Verbindungen zu anderen kortikalen Schichten her. Somit ist Schicht IV der Hauptempfänger der eingehenden sensorischen Informationen und verteilt diese an die anderen Schichten zur weiteren Verarbeitung.

Kortikale Säulen

Der Neokortex wird oft als in vertikalen Strukturen angeordnet beschrieben, die als kortikale Säulen bezeichnet werden , Neokortex-Patches mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm (und einer Tiefe von 2 mm, dh alle sechs Schichten überspannend). Diese Säulen werden oft als die grundlegenden sich wiederholenden Funktionseinheiten des Neokortex angesehen, aber ihre vielen Definitionen in Bezug auf Anatomie, Größe oder Funktion stimmen im Allgemeinen nicht miteinander überein, was zu einem Mangel an Konsens über ihre Struktur oder Funktion führt oder ob es sinnvoll ist, den Neocortex in Spalten zu verstehen.

Funktion

Der Neocortex wird embryonal aus dem dorsalen Telencephalon , dem rostralen Teil des Vorderhirns, abgeleitet . Der Neokortex ist in Regionen, die durch die Schädelnähte im oberen Schädel begrenzt sind, in Frontal- , Parietal- , Okzipital- und Temporallappen unterteilt, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Zum Beispiel enthält der Okzipitallappen den primären visuellen Kortex , und der Temporallappen enthält den primären auditiven Kortex . Weitere Unterteilungen oder Bereiche des Neocortex sind für spezifischere kognitive Prozesse verantwortlich. Beim Menschen enthält der Frontallappen Bereiche, die Fähigkeiten gewidmet sind, die in unserer Spezies verbessert oder einzigartig sind, wie zum Beispiel die komplexe Sprachverarbeitung, die im ventrolateralen präfrontalen Kortex ( Broca-Areal ) lokalisiert ist . Bei Menschen und anderen Primaten ist die soziale und emotionale Verarbeitung im orbitofrontalen Kortex lokalisiert . (Siehe Großhirnrinde und Großhirn .)

Es wurde auch gezeigt, dass der Neocortex eine einflussreiche Rolle bei Schlaf-, Gedächtnis- und Lernprozessen spielt. Semantische Erinnerungen scheinen im Neokortex gespeichert zu sein, insbesondere im anterolateralen Temporallappen des Neokortex. Es ist auch an der instrumentellen Konditionierung beteiligt ; verantwortlich für die Übermittlung sensorischer Informationen und Informationen über Bewegungspläne an die Basalganglien . Die Feuerrate von Neuronen im Neocortex hat auch einen Einfluss auf den Slow-Wave-Schlaf . Wenn sich die Neuronen in Ruhe befinden und hyperpolarisieren , tritt während einer langsamen Schwingung eine Phase der Hemmung auf , die als Down-Zustand bezeichnet wird. Wenn sich die Neuronen des Neokortex in der exzitatorischen depolarisierenden Phase befinden und kurzzeitig mit hoher Geschwindigkeit feuern, tritt während einer langsamen Schwingung eine Erregungsperiode auf, die als Aufwärtszustand bezeichnet wird.

Klinische Bedeutung

Läsionen, die sich bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit entwickeln , unterbrechen die Informationsübertragung vom sensorischen Neokortex zum präfrontalen Neokortex. Diese Störung der sensorischen Informationen trägt zu den fortschreitenden Symptomen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Persönlichkeitsveränderungen, Abnahme der kognitiven Fähigkeiten und Demenz bei . Eine Schädigung des Neocortex des anterolateralen Temporallappens führt zu einer semantischen Demenz , also dem Verlust des Gedächtnisses an Sachinformationen ( semantische Erinnerungen ). Diese Symptome können auch durch transkranielle Magnetstimulation dieses Bereichs repliziert werden . Wenn dieser Bereich geschädigt wird, entwickeln die Patienten keine anterograde Amnesie und können sich an episodische Informationen erinnern .

Evolution

Der Neocortex ist der neueste Teil der Großhirnrinde , der sich entwickelt hat (daher bedeutet das Präfix neo neu); der andere Teil der Großhirnrinde ist der Allocortex . Die zelluläre Organisation des Allocortex unterscheidet sich vom sechsschichtigen Neocortex. Beim Menschen sind 90 % der Großhirnrinde und 76 % des gesamten Gehirns Neokortex.

Damit eine Spezies einen größeren Neocortex entwickeln kann, muss sich das Gehirn so entwickeln, dass es groß genug ist, um die Region zu unterstützen. Körpergröße, basale Stoffwechselrate und Lebensgeschichte sind Faktoren , die Gehirnentwicklung und die Koevolution von Neokortex Größe und Gruppengröße. Der Neokortex nahm als Reaktion auf den Druck nach mehr Kooperation und Konkurrenz bei frühen Vorfahren zu. Mit der Zunahme der Größe gab es eine stärkere freiwillige hemmende Kontrolle des Sozialverhaltens, was zu einer erhöhten sozialen Harmonie führte.

Der sechsschichtige Kortex scheint ein charakteristisches Merkmal von Säugetieren zu sein; es wurde in den Gehirnen aller Säugetiere gefunden, aber nicht in anderen Tieren. Es gibt einige Diskussionen, aber in Bezug auf die grenzüberschreit Spezies Nomenklatur Neocortex . Bei Vögeln gibt es zum Beispiel klare Beispiele für kognitive Prozesse, von denen angenommen wird, dass sie ihrer Natur nach neokortikal sind, trotz des Fehlens der charakteristischen sechsschichtigen neokortikalen Struktur. In ähnlicher Weise haben Reptilien wie Schildkröten primäre sensorische Cortices. Ein einheitlicher, alternativer Name muss noch vereinbart werden.

Neocortex-Verhältnis

Das Neocortex-Verhältnis einer Spezies ist das Verhältnis der Größe des Neocortex zum Rest des Gehirns. Es wird angenommen, dass ein hohes Neokortex-Verhältnis mit einer Reihe von sozialen Variablen wie der Gruppengröße und der Komplexität des sozialen Paarungsverhaltens korreliert. (Siehe Dunbars Zahl ) Menschen haben im Vergleich zu anderen Säugetieren einen großen Neocortex als Prozentsatz der gesamten Hirnsubstanz. Zum Beispiel gibt es im Hirnstamm von Schimpansen nur ein Verhältnis von 30:1 der neokortikalen grauen Substanz zur Größe der Medulla, während das Verhältnis beim Menschen 60:1 beträgt.

Siehe auch

Verweise

Externe Links