Von Economo-Neuron - Von Economo neuron

Für die sensorischen Rezeptoren im Bauch eines Muskels siehe Muskelspindel .
Von Economo-Neuron
Spindelzelle.png
Cartoon einer normalen Pyramidenzelle (links) im Vergleich zu einer von Economo-Zelle (rechts)
Einzelheiten
Standort Anteriorer cingulärer Kortex (ACC) und Fronto-insulärer Kortex (FI)
Form Einzigartiges spindelförmiges Projektionsneuron
Funktion Globale Regulierung der Feuerrate und Regulierung des emotionalen Zustands
Präsynaptische Verbindungen Lokaler Eingang zu ACC und FI
Postsynaptische Verbindungen Frontaler und temporaler Kortex
Anatomische Begriffe der Neuroanatomie
Mikroskopische Aufnahme, die ein von Economo-Neuron des Cingulums zeigt . HE - LFB Fleck .

Von Economo Neuronen ( VENS ), die auch als Spindelneuronen , ist eine spezifische Klasse von Säuger - kortikalen Neuronen gekennzeichnet durch ein großes Spindel -förmigen Soma (oder Körper) allmählich verjüngend in einen einzelnen apikalen Axon (die Verästelung dass tragen Signale) in eine Richtung, mit nur einem einzigen Dendriten (die Verzweigung, die Signale empfängt ) gegenüberliegt. Andere kortikale Neuronen neigen dazu, viele Dendriten zu haben, und die bipolare Morphologie der von Economo-Neuronen ist hier einzigartig.

Von Economo - Neuronen sind in zwei sehr begrenzten Bereichen in den gefundenen Gehirne von Hominiden ( Menschen und andere Menschenaffen das:) anterioren cingulären Cortex (ACC) und der fronto-Inselrinde (FI) (was jeder machen den salience Netzwerk ). 2008 wurden sie auch im dorsolateralen präfrontalen Kortex des Menschen gefunden. Von Economo-Neuronen werden auch im Gehirn einer Reihe von Walen , afrikanischen und asiatischen Elefanten und in geringerem Maße auch bei Makaken und Waschbären gefunden . Das Auftreten von von Economo-Neuronen in entfernt verwandten Kladen deutet darauf hin, dass sie eine konvergente Evolution darstellen  – insbesondere als Anpassung an die zunehmende Größe des Gehirns dieser entfernt verwandten Tiere.

Von Economo-Neuronen wurden 1929 vom österreichischen Psychiater und Neurologen Constantin von Economo (1876–1931) entdeckt und erstmals beschrieben .

Funktion

Von Economo - Neuronen sind relativ große Zellen , die sich über den relativ großen Gehirnen schnelle Kommunikation ermöglichen kann großen Affen , Elefanten und Walen . Obwohl sie im Vergleich zu anderen Neuronen selten sind, sind von Economo-Neuronen beim Menschen reichlich vorhanden und vergleichsweise groß; bei Walen sind sie jedoch dreimal so häufig .

Evolutionäre Bedeutung

Die Entdeckung von von Economo-Neuronen in verschiedenen Walarten hat zu der Annahme geführt, dass sie "eine mögliche obligatorische neuronale Anpassung in sehr großen Gehirnen sind, die eine schnelle Informationsverarbeitung und -übertragung entlang hochspezifischer Projektionen ermöglicht und sich in Bezug auf aufkommende soziale Verhaltensweisen entwickelt hat". Das scheinbare Vorhandensein dieser spezialisierten Neuronen nur bei hochintelligenten Säugetieren könnte ein Beispiel für konvergente Evolution sein .

Ihre Einschränkung unter den Primaten zu den großen Menschenaffen führt zu der Hypothese , dass sie entwickelt nicht früher als 15-20 Millionen Jahren, vor der Divergenz der Orang - Utans von den afrikanischen Menschenaffen. Vor kurzem wurden primitive Formen von von Economo-Neuronen auch in den Gehirnen von Makaken und Waschbären entdeckt.

Im vorderen cingulären Kortex

1999 veröffentlichten der amerikanische Neurowissenschaftler John Allman und Kollegen am California Institute of Technology erstmals einen Bericht über von Economo-Neuronen, die im anterioren cingulären Kortex (ACC) von Hominiden, aber keiner anderen Spezies gefunden wurden. Neuronale Volumina von ACC von Economo-Neuronen waren bei Menschen und Bonobos ( Pan paniscus ) größer als die von Economo-Neuronen von Schimpansen , Gorillas und Orang-Utans .

Allman und seine Kollegen sind über die Ebene der Gehirninfrastruktur hinausgegangen, um zu untersuchen, wie von Economo-Neuronen auf der überstrukturellen Ebene funktionieren, und konzentrierten sich auf ihre Rolle als "Fluglotsen für Emotionen ... im Herzen der menschlichen sozialen Emotionsschaltungen, einschließlich a moralisches Bewusstsein". Allmans Team schlägt vor, dass von Economo-Neuronen dabei helfen, neuronale Signale aus der Tiefe des Kortex zu relativ weit entfernten Teilen des Gehirns zu leiten. Insbesondere fand Allmans Team heraus, dass Signale vom ACC im Brodmann-Areal 10 empfangen werden , im frontalen polaren Kortex, wo eine Regulierung der kognitiven Dissonanz (Begriffsklärung zwischen Alternativen) vermutet wird. Laut Allman scheint dieses neuronale Relais Handlungsmotivation zu vermitteln und betrifft das Erkennen von Fehlern. Die Selbstkontrolle – und Fehlervermeidung – wird somit durch die exekutive Gatekeeping-Funktion des ACC erleichtert, da sie die Interferenzmuster neuronaler Signale zwischen diesen beiden Hirnregionen reguliert.

Beim Menschen aktivieren intensive Emotionen den anterioren cingulären Kortex, da er neuronale Signale, die von der Amygdala (einem primären Verarbeitungszentrum für Emotionen) übertragen werden, an den frontalen Kortex weiterleitet , möglicherweise indem er als eine Art Linse fungiert, um die komplexe Textur der neuronalen Signalinterferenz zu fokussieren Muster. Der ACC ist auch bei anspruchsvollen Aufgaben aktiv, die Beurteilung und Unterscheidung erfordern, und wenn Fehler von einer Person festgestellt werden. Bei schwierigen Aufgaben oder bei intensiver Liebe, Wut oder Lust nimmt die Aktivierung des ACC zu. In Studien zur Bildgebung des Gehirns hat sich gezeigt, dass ACC aktiv ist, wenn Mütter Babys weinen hören, was seine Rolle bei der Bereitstellung eines erhöhten Maßes an sozialer Sensibilität unterstreicht.

Das ACC ist eine relativ alte kortikale Region und ist an vielen autonomen Funktionen beteiligt, einschließlich motorischer und Verdauungsfunktionen, während es auch eine Rolle bei der Regulierung von Blutdruck und Herzfrequenz spielt. Bedeutende olfaktorische und gustatorische Fähigkeiten des ACC und des fronto-insulären Kortex scheinen während der jüngsten Evolution an sich gerissen worden zu sein, um verbesserte Rollen im Zusammenhang mit höherer Kognition zu erfüllen – von Planung und Selbstbewusstsein bis hin zu Rollenspielen und Täuschung. Die verminderte Geruchsfunktion des Menschen im Vergleich zu anderen Primaten kann mit der Tatsache zusammenhängen, dass von Economo-Neuronen, die sich an entscheidenden Knotenpunkten des neuronalen Netzwerks befinden, nur zwei statt viele Dendriten haben, was zu einer verringerten neurologischen Integration führt.

Im fronto-insulären Kortex

Auf einem Treffen der Society for Neuroscience im Jahr 2003 berichtete Allman über von Economo-Neuronen, die sein Team in einer anderen Hirnregion, dem fronto-insulären Kortex, gefunden hatte, einer Region, die bei der Menschheit offenbar bedeutende evolutionäre Anpassungen durchlaufen hat – vielleicht erst vor 100.000 Jahren.

Dieser fronto-insuläre Kortex ist eng mit der Insula verbunden , einer Region, die ungefähr die Größe eines Daumens in jeder Hemisphäre des menschlichen Gehirns hat. Die Insel und der fronto-insuläre Kortex sind Teil des insulären Kortex , in dem sich die ausgeklügelten Schaltkreise befinden, die mit dem räumlichen Bewusstsein verbunden sind, und wo Selbstbewusstsein und die Komplexität von Emotionen als erzeugt und erlebt werden sollen. Darüber hinaus ist dieser Bereich der rechten Hemisphäre entscheidend für die Navigation und Wahrnehmung dreidimensionaler Rotationen.

Konzentrationen

Anteriorer cingulärer Kortex

Die meisten ACC von Economo-Neuronen findet man beim Menschen, weniger bei den grazilen Menschenaffen und am wenigsten bei den robusten Menschenaffen. Sowohl beim Menschen als auch bei Bonobos werden sie häufig in Clustern von 3 bis 6 Neuronen gefunden. Sie kommen bei Menschen , Bonobos , Schimpansen , Gorillas , Orang-Utans , einigen Walen und Elefanten vor . Während die Gesamtmengen der ACC von Economo-Neuronen von Allman in seinem bahnbrechenden Forschungsbericht nicht angegeben wurden (wie in einem späteren Bericht, der ihre Anwesenheit im frontoinsulären Kortex beschreibt, unten), ergab die erste Analyse seines Teams der ACC-Schicht V bei Hominiden eine Durchschnitt von ~9 von Economo-Neuronen pro Sektion für Orang-Utans (selten, 0,6% der Sektionszellen), ~22 für Gorillas (häufig, 2,3%), ~37 für Schimpansen (häufig, 3,8%), ~68 für Bonobos (häufig/ Cluster, 4,8%), ~89 für den Menschen (häufig/Cluster, 5,6%).

Fronto-insulärer Kortex

Alle untersuchten Primaten hatten mehr von Economo-Neuronen in der Fronto-Insula der rechten Hemisphäre als in der linken. Im Gegensatz zu der höheren Anzahl von von Economo-Neuronen, die im ACC der grazilen Bonobos und Schimpansen gefunden wurden , war die Anzahl der fronto-insularen von Economo-Neuronen im Kortex robuster Gorillas viel höher (keine Daten für Orang-Utans wurden angegeben). Ein erwachsener Mensch hatte 82.855 solcher Zellen, ein Gorilla 16.710, ein Bonobo 2.159 und ein Schimpanse nur 1.808 – obwohl Schimpansen und Bonobos Menschenaffen am engsten verwandt sind.

Dorsolateraler präfrontaler Kortex

Von Economo-Neuronen wurden im dorsolateralen präfrontalen Kortex von Menschen und Elefanten lokalisiert . Beim Menschen wurden sie im Brodmann-Gebiet 9 (BA9) in höherer Konzentration beobachtet – meist isoliert oder in 2er-Clustern, während sie im Brodmann-Gebiet 24 (BA24) meist in 2–4 Clustern gefunden wurden.

Klinische Bedeutung

Eine abnorme Entwicklung von von Economo-Neuronen kann mit mehreren psychotischen Störungen in Verbindung gebracht werden, typischerweise solchen, die durch Realitätsverzerrungen, Denkstörungen, Sprachstörungen und Rückzug aus sozialen Kontakten gekennzeichnet sind. Veränderte von Economo-Neuronenzustände wurden sowohl mit Schizophrenie als auch mit Autismus in Verbindung gebracht , aber die Erforschung dieser Korrelationen befindet sich noch in einem sehr frühen Stadium. Frontotemporale Demenz beinhaltet den Verlust von hauptsächlich von Economo-Neuronen. Eine erste Studie deutete darauf hin, dass die Alzheimer-Krankheit spezifisch auf von Economo-Neuronen abzielte; Diese Studie wurde mit Alzheimer-Gehirnen im Endstadium durchgeführt, in denen die Zellzerstörung weit verbreitet war, aber später stellte sich heraus, dass die Alzheimer-Krankheit die von Economo-Neuronen nicht beeinflusst.

Verweise

Allgemeine Referenzen

Externe Links