Фон Экономо нейрон - Von Economo neuron

О сенсорных рецепторах в брюшной части мышцы см. Мышечное веретено.
Фон Экономо нейрон
Spindle-cell.png
Мультик нормальный пирамидная ячейка (слева) по сравнению с ячейкой фон Экономо (справа)
Подробности
Место расположенияПередняя поясная кора (ACC) и Лобно-островковая кора (FI)
ФормаУникальный проекционный нейрон в форме веретена
ФункцияГлобальное регулирование темпов стрельбы и регулирование эмоционального состояния
Пресинаптические связиЛокальный ввод в ACC и FI
Постсинаптические связиФронтальный и временный кора
Анатомические термины нейроанатомии
Микрофотография показывая нейрон фон Экономо поясная извилина. ОН -LFB пятно.

Фон Экономо нейроны (ВЕН), также называемый нейроны веретена, представляют собой особый класс млекопитающее корковый нейроны характеризуется большим шпиндель -образный сома (или тело) постепенно сужаясь в единый апикальный аксон (ответвление, которое передает сигналов) в одном направлении, только с одним дендрит (ответвление, которое получает сигналы) напротив. Другие нейроны коры, как правило, имеют много дендритов, и биполярный -образная морфология нейронов фон Экономо здесь уникальна.

Нейроны фон Экономо находятся в двух очень ограниченных областях в мозги из гоминиды (люди и другие большие обезьяны ): передняя поясная кора (ACC) и лобно-островная кора (FI) (каждый из которых составляет сеть значимости ). В 2008 году они также были обнаружены в дорсолатеральная префронтальная кора людей.[1] Нейроны фон Экономо также обнаруживаются в мозге ряда китообразные,[2][3][4] Африканский и Азиатские слоны,[5] и в меньшей степени в макаки обезьяны[6] и еноты.[7] Появление нейронов фон Экономо в отдаленно связанных клады предполагает, что они представляют конвергентная эволюция - в частности, как адаптация к увеличивающимся размерам мозга этих отдаленных животных.

Нейроны фон Экономо были обнаружены и впервые описаны в 1929 году австрийским психиатром и неврологом. Константин фон Экономо (1876–1931).[8]

Функция

Нейроны фон Экономо относительно большие клетки что может обеспечить быстрое общение между относительно большими мозгами большие обезьяны, слоны, и китообразные. Хотя нейроны фон Экономо редки по сравнению с другими нейронами, у людей их много и они сравнительно большие; однако их в три раза больше китообразные.[3][9]

Эволюционное значение

Открытие нейронов фон Экономо у различных видов китов[3][4] привело к предположению, что они являются «возможной обязательной адаптацией нейронов в очень большом мозгу, позволяющей быстро обрабатывать и передавать информацию по очень специфическим проекциям, и это развивалось в связи с возникающим социальным поведением».[4]:254 Очевидное присутствие этих специализированных нейронов только у очень умных млекопитающих может быть примером конвергентная эволюция.[10]

Их ограничение среди приматов до человекообразных обезьян приводит к гипотезе, что они появились не ранее, чем 15–20 миллионов лет назад, до того, как орангутаны отделились от африканских человекообразных обезьян. Недавно примитивные формы нейронов фон Экономо были обнаружены в мозге макак.[11] и еноты.[7]

В передней поясной коре головного мозга

В 1999 году американский нейробиолог Джон Оллман и коллеги из Калифорнийский технологический институт впервые опубликовал отчет о нейронах фон Экономо, обнаруженных в передняя поясная кора (ACC) гоминидов, но не других видов. Объем нейронов нейронов ACC von Economo был больше в люди и бонобо (Пан панискус ), чем нейроны фон Экономо шимпанзе, горилла и орангутанг.[12]

Оллман и его коллеги вышли за пределы уровня инфраструктуры мозга, чтобы исследовать, как нейроны фон Экономо функционируют на суперструктурном уровне, сосредоточив внимание на их роли как «авиадиспетчеров для эмоций ... в основе схемы социальных эмоций человека, в том числе моральный смысл ».[13][14] Команда Алмана предполагает, что нейроны фон Экономо помогают направлять нейронные сигналы из глубины коры в относительно отдаленные части мозга.[13] В частности, команда Оллмана обнаружила, что сигналы от ACC поступают в Площадь Бродмана 10, во фронтальной полярной коре, где регуляция когнитивный диссонанс (устранение неоднозначности между альтернативами). По словам Оллмана, это нейронное реле, по-видимому, передает мотивацию к действию и касается распознавания ошибки. Таким образом, самоконтролю и предотвращению ошибок способствует исполнительная функция ACC, которая регулирует интерференционные паттерны нейронных сигналов между этими двумя областями мозга.[15]

У людей интенсивная эмоция активирует переднюю поясную кору, поскольку она передает нервные сигналы, передаваемые от миндалина (первичный центр обработки эмоций) в лобная кора, возможно, работая как своего рода линза, фокусирующая сложную структуру интерференционных паттернов нейронных сигналов.[нужна цитата ] ACC также активен при выполнении сложных задач, требующих суждения и распознавания, а также при обнаружении ошибок человеком. Во время сложных задач или когда вы испытываете сильную любовь, гнев или похоть, активация ACC усиливается. В исследованиях изображений головного мозга было обнаружено, что АКК активен, когда матери слышат плач младенца, что подчеркивает его роль в обеспечении повышенной степени социальной чувствительности.

ACC - это относительно древняя область коры головного мозга, которая участвует во многих автономный функции, включая двигательные и пищеварительные функции, а также играет роль в регулировании артериального давления и частоты сердечных сокращений. Существенный обонятельный и вкусовый Возможности ППК и лобно-островковой коры, по-видимому, были узурпированы в ходе недавней эволюции для выполнения расширенных функций, связанных с более высоким познанием - от планирования и самосознания до ролевых игр и обмана. Снижение обонятельной функции человека по сравнению с другими приматами может быть связано с тем фактом, что нейроны фон Экономо, расположенные в важнейших узлах нейронной сети, имеют только два дендрита, а не множество, что приводит к снижению неврологической интеграции.[нужна цитата ]

В лобно-островной коре

На Общество неврологии На встрече в 2003 году Оллман сообщил о нейронах фон Экономо, обнаруженных его командой в другой области мозга, лобно-островной коре, области, которая, по-видимому, претерпела значительные эволюционные изменения в человечестве - возможно, всего 100000 лет назад.

Эта лобно-островная кора тесно связана с островок, область размером примерно с большой палец в каждом полушарии человеческого мозга. Островок и лобно-островковая кора являются частью островковая кора, в котором сложная схема, связанная с пространственное воображение находятся, а где самосознание считается, что сложные эмоции порождаются и переживаются. Более того, эта область правого полушария имеет решающее значение для навигация и восприятие трехмерных вращений.

Концентрации

Передняя поясная кора

Наибольшее количество нейронов ACC von Economo обнаружено у людей, меньше - у изящных человекообразных обезьян и меньше всего - у здоровых человекообразных обезьян. Как у людей, так и у бонобо они часто встречаются в кластерах от 3 до 6 нейронов. Они находятся в люди, бонобо, шимпанзе, гориллы, орангутаны, немного китообразные, и слоны.[16]:245 Хотя общее количество нейронов ACC фон Экономо не было указано Аллманом в его основополагающем исследовательском отчете (как они были в более позднем отчете, описывающем их присутствие в лобно-островковой коре, ниже), первоначальный анализ его группы V слоя ACC у гоминидов выявил в среднем ~ 9 нейронов фон Экономо на секцию для орангутанов (редко, 0,6% клеток секции), ~ 22 для горилл (часто, 2,3%), ~ 37 для шимпанзе (много, 3,8%), ~ 68 для бонобо (много / кластеры, 4,8%), ~ 89 для человека (обилие / кластеры, 5,6%).[17]

Лобно-островковая кора

У всех обследованных приматов в лобной части правого полушария нейронов фон Экономо было больше, чем в левом. В отличие от большего количества нейронов фон Экономо, обнаруженных в ППК грацильных бонобо и шимпанзе количество лобно-островковых нейронов фон Экономо было намного выше в коре устойчивых гориллы (нет данных для орангутаны был дан). Взрослый человек было 82855 таких клеток, у гориллы - 16710, у бонобо - 2159, а у шимпанзе - всего 1808 - несмотря на то, что шимпанзе и бонобо - человекообразные обезьяны, наиболее близкие к людям.

Дорсолатеральная префронтальная кора

Нейроны фон Экономо были расположены в Дорсолатеральная префронтальная кора людей[1] и слоны.[5] У людей они наблюдались в более высокой концентрации в Площадь Бродмана 9 (BA9) - в основном изолированно или группами по 2, а в Площадь Бродмана 24 (BA24) они были обнаружены в основном группами по 2–4.[1]

Клиническое значение

Аномальное развитие нейрона фон Экономо может быть связано с несколькими психотическими расстройствами, обычно такими, которые характеризуются искажением реальности, расстройством мышления, нарушением языка и отказом от социальных контактов.[нужна цитата ] Измененные состояния нейронов фон Экономо были вовлечены в оба шизофрения и аутизм, но исследование этих корреляций остается на очень ранней стадии. Лобно-височная деменция включает потерю в основном нейронов фон Экономо.[18] Первоначальное исследование показало, что болезнь Альцгеймера нацелена на нейроны фон Экономо; это исследование проводилось с мозгом конечной стадии болезни Альцгеймера, в котором разрушение клеток было широко распространенным, но позже было обнаружено, что болезнь Альцгеймера не влияет на нейроны фон Экономо.[нужна цитата ]

Рекомендации

  1. ^ а б c Фахардо; Эскобар, M.I .; Buriticá, E .; Arteaga, G .; Umbarila, J .; Казанова, М.Ф .; Pimienta, H .; и другие. (4 марта 2008 г.). «Нейроны фон Экономо присутствуют в дорсолатеральной (дисгранулярной) префронтальной коре головного мозга человека». Письма о неврологии. 435 (3): 215–218. Дои:10.1016 / j.neulet.2008.02.048. PMID  18355958.
  2. ^ Коглан, А. (27 ноября 2006 г.). "Киты могут похвастаться клетками мозга, которые делают нас людьми'". Новый ученый. Архивировано из оригинал 16 апреля 2008 г.
  3. ^ а б c Hof PR, Van der Gucht E (январь 2007 г.). «Структура коры головного мозга горбатого кита, Megaptera novaeangliae (Cetacea, Mysticeti, Balaenopteridae)». Анатомическая запись. 290 (1): 1–31. Дои:10.1002 / ar.20407. PMID  17441195.
  4. ^ а б c Butti C, Sherwood CC, Hakeem AY, Allman JM, Hof PR (июль 2009 г.). «Общее количество и объем нейронов Фон Экономо в коре головного мозга китообразных». Журнал сравнительной неврологии. 515 (2): 243–259. Дои:10.1002 / cne.22055. PMID  19412956.
  5. ^ а б Hakeem, A. Y .; Sherwood, C.C .; Bonar, C.J .; Butti, C .; Hof, P. R .; Оллман, Дж. М. (2009). «Нейроны фон Экономо в мозгу слона». Анатомический рекорд (Хобокен). 292 (2): 242–248. Дои:10.1002 / ar.20829. PMID  19089889.
  6. ^ Эврард ХК, Форро Т, Логотетис НК (май 2012 г.). "Нейроны фон Экономо в передней островке обезьяны макаки". Нейрон. 74 (3): 482–489. Дои:10.1016 / j.neuron.2012.03.003. PMID  22578500.
  7. ^ а б Lambert KG, Bardi M, Landis T., Hyer MM, Rzucidlo A, Gehrt S, Anchor C, Jardim Messeder D, Herculano-Houzel S (2014). «За маской: нейробиологические показатели эмоциональной устойчивости и когнитивных функций у диких енотов (Procyon lotor)». Общество нейробиологов.
  8. ^ фон Экономо К. и Коскинас Г. Н. (1929). Цитоархитектоника коры головного мозга человека. Лондон: Издательство Оксфордского университета
  9. ^ Коглан, А. (27 ноября 2006 г.). "Киты могут похвастаться клетками мозга, которые делают нас людьми'". Новый ученый. Архивировано из оригинал 16 апреля 2008 г.
  10. ^ Хаким, Атия Й .; Sherwood, Chet C .; Бонар, Кристофер Дж .; Бутти, Камилла; Хоф, Патрик Р .; Оллман, Джон М. (16 декабря 2009 г.). "Фон Экономо Нейроны в мозгу слона". Анатомический рекорд. 292 (2): 242–248. Дои:10.1002 / ar.20829. PMID  19089889.
  11. ^ «В мозгу обезьян обнаружены редкие нейроны, связанные с эмпатией и самосознанием». ScienceDaily. Получено 2020-06-28.
  12. ^ Нимчинский Е.А.; Gilissen, E; Allman, JM; Perl, DP; Эрвин, JM; Хоф, PR (апрель 1999 г.). «Нейронально-морфологический тип, уникальный для людей и человекообразных обезьян». Proc Natl Acad Sci U S A. 96 (9): 5268–5273. Дои:10.1073 / пнас.96.9.5268. ЧВК  21853. PMID  10220455.
  13. ^ а б Allman, JM; Хаким, А; Эрвин, JM; Нимчинский, Э; Хоф, П. (май 2001 г.). «Передняя поясная корка. Эволюция интерфейса между эмоциями и познанием». Ann N Y Acad Sci. 935: 107–117. Дои:10.1111 / j.1749-6632.2001.tb03476.x. PMID  11411161.
  14. ^ Блейксли, Сандра. «Человечество? Может быть, дело в проводке» (PDF). Нью-Йорк Таймс. Нью-Йорк Таймс.
  15. ^ Allman, J; Хаким, А; Уотсон, К. (август 2002 г.). «Две филогенетические специализации человеческого мозга». Нейробиолог. 8 (4): 335–346. Дои:10.1177/107385840200800409. PMID  12194502.
  16. ^ Хаким, Атия Й .; Чет. К. Шервуд; Кристофер Дж. Бонар; Камилла Бутти; Патрик Р. Хоф; Джон М. Оллман (декабрь 2009 г.). "Фон Экономо Нейроны в мозгу слона". Анатомический рекорд. 292 (2): 242–248. Дои:10.1002 / ar.20829. PMID  19089889.
  17. ^ Оллман Дж., Хаким А., Уотсон К. (август 2002 г.). «Две филогенетические специализации человеческого мозга». Нейробиолог. 8 (4): 335–346. Дои:10.1177/107385840200800409. PMID  12194502.
  18. ^ Сили У.В., Карлин Д.А., Оллман Дж. М., Маседо Миннесота, Буш С., Миллер Б. Л., Дирмонд С. Дж. (Декабрь 2006 г.). «Ранняя лобно-височная деменция нацелена на нейроны, уникальные для человекообразных обезьян и людей». Анналы неврологии. 60 (6): 660–667. Дои:10.1002 / ana.21055. PMID  17187353.
Общие ссылки
  • Оллман Дж., Хаким А., Уотсон К. (август 2002 г.). «Две филогенетические специализации человеческого мозга». Нейробиолог. 8 (4): 335–346. Дои:10.1177/107385840200800409. PMID  12194502.

внешняя ссылка