Нейрон фон Экономо
| Нейрон фон Экономо | |
|---|---|
 Карикатура нормальной пирамидной клетки (слева) в сравнении с клеткой фон Экономо (справа) | |
| Подробности | |
| Расположение | Передняя поясная извилина (ACC) и лобно-инсулярная кора (FI) |
| Форма | Уникальный проекционный нейрон веретенообразной формы |
| Функция | Глобальная регуляция скорострельности и регуляция эмоционального состояния |
| Пресинаптические связи | Локальный вход в ACC и FI |
| Постсинаптические связи | Фронтальная и височная кора |
| Анатомические термины нейроанатомии | |
Нейроны фон Экономо , также называемые веретенообразными нейронами , представляют собой особый класс млекопитающих, корковых нейронов характеризующийся большой веретенообразной сигналы) в одном сомой (или телом), постепенно сужающейся в один апикальный аксон ( разветвление , передающее направлении, с только одиночный дендрит (разветвление, принимающее сигналы), обращенный противоположно. Другие кортикальные нейроны, как правило, имеют много дендритов, и биполярная морфология нейронов фон Экономо здесь уникальна.
Нейроны фон Экономо обнаружены в двух очень ограниченных областях мозга гоминид ( человека лобно - и других человекообразных обезьян ): передней поясной извилине (ACC) и островковой коре (FI) (каждая из которых образует сеть значимости ). В 2008 году они также были обнаружены в дорсолатеральной префронтальной коре человека. [1] Нейроны фон Экономо также обнаружены в мозге ряда китообразных . [2] [3] [4] Африканские и азиатские слоны , [5] и в меньшей степени у макак [6] и еноты . [7] Появление нейронов фон Экономо в отдаленно родственных кладах предполагает, что они представляют собой конвергентную эволюцию – в частности, как адаптацию к увеличению размера мозга этих отдаленно родственных животных.
Нейроны фон Экономо были открыты и впервые описаны в 1925 году австрийским психиатром и неврологом Константином фон Экономо (1876–1931). [8] [9]
Функция
[ редактировать ]Нейроны фон Экономо представляют собой относительно большие клетки , которые могут обеспечивать быструю связь в относительно большом мозге человекообразных обезьян , слонов и китообразных . Нейроны фон Экономо, хотя и редки по сравнению с другими нейронами, у людей многочисленны и сравнительно велики; однако их в три раза больше, чем у китообразных . [3] [10]
Эволюционное значение
[ редактировать ]Открытие нейронов фон Экономо у различных видов китов [3] [4] привело к предположению, что они являются «возможной обязательной адаптацией нейронов в очень большом мозге, обеспечивающей быструю обработку и передачу информации по весьма специфическим проекциям и развивающейся в связи с возникающим социальным поведением». [4] : 254 Очевидное присутствие этих специализированных нейронов только у высокоинтеллектуальных млекопитающих может быть примером конвергентной эволюции . [11]
Их ограничение среди приматов человекообразными обезьянами позволяет предположить, что они возникли не ранее 15–20 миллионов лет назад, до отделения орангутанов от африканских человекообразных обезьян. Недавно примитивные формы нейронов фон Экономо были обнаружены и в мозге макак. [12] и еноты. [7]
В передней поясной извилине
[ редактировать ]В 1999 году американский нейробиолог Джон Оллман и его коллеги из Калифорнийского технологического института впервые опубликовали отчет о нейронах фон Экономо, обнаруженных в передней поясной извилине (ACC) гоминид, но не каких-либо других видов. Нейронные объемы нейронов ACC фон Экономо были больше у людей и бонобо, чем нейроны фон Экономо шимпанзе , гориллы и орангутанга . [13]
Оллман и его коллеги вышли за пределы инфраструктуры мозга, чтобы исследовать, как нейроны фон Экономо функционируют на надструктурном уровне, сосредоточив внимание на их роли «диспетчеров воздушного движения для эмоций… в самом сердце схемы человеческих социальных эмоций, включая нравственное чувство». [14] [15] Команда Оллмана предполагает, что нейроны фон Экономо помогают направлять нервные сигналы из глубины коры в относительно отдаленные части мозга. [14] В частности, команда Оллмана обнаружила, что сигналы от АКК принимаются в области Бродмана 10 , в лобной полярной коре, где, регуляция когнитивного диссонанса как полагают, происходит (устранение неоднозначности между альтернативами). По мнению Оллмана, это нейронное реле передает мотивацию к действию и касается распознавания ошибок. Таким образом, самоконтроль – и избежание ошибок – облегчается исполнительной функцией контроля доступа АКК, поскольку она регулирует интерференционные паттерны нейронных сигналов между этими двумя областями мозга. [16]
У людей сильные эмоции активируют переднюю поясную извилину, поскольку она передает нервные сигналы, передаваемые из миндалевидного тела (первичного центра обработки эмоций) в лобную кору , возможно, действуя как своего рода линза, фокусирующая сложную текстуру интерференции нервных сигналов. узоры. [ нужна ссылка ] ACC также активен при выполнении сложных задач, требующих рассудительности и различения, а также при обнаружении ошибок человеком. Во время выполнения сложных задач или при сильной любви, гневе или похоти активация АКК увеличивается. В исследованиях по визуализации мозга было обнаружено, что АСС активен, когда матери слышат плач младенцев, что подчеркивает его роль в повышении степени социальной чувствительности.
АКК представляет собой относительно древнюю область коры головного мозга и участвует во многих вегетативных функциях, включая двигательные и пищеварительные функции, а также играет роль в регуляции артериального давления и частоты сердечных сокращений. Значительные обонятельные и вкусовые возможности АКК и лобно-островной коры, по-видимому, были узурпированы в ходе недавней эволюции для выполнения расширенных функций, связанных с высшим 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 много, что приводит к снижению неврологической интеграции. [ нужна ссылка ]
В лобно-островковой коре
[ редактировать ] |
На собрании Общества нейронаук в 2003 году Оллман сообщил о нейронах фон Экономо, обнаруженных его командой в другой области мозга, лобно-островковой коре, области, которая, по-видимому, претерпела значительные эволюционные адаптации в человечестве – возможно, совсем недавно, всего 100 000 лет назад.
Эта лобно-островковая кора тесно связана с островком — областью размером примерно с большой палец в каждом полушарии человеческого мозга. Островковая и лобно-островковая кора являются частью островковой коры сложные схемы, связанные с пространственным восприятием , в которой находятся , и где, как считается, генерируются и переживаются самосознание и сложные эмоции. Более того, эта область правого полушария имеет решающее значение для навигации и восприятия трехмерных вращений.
Концентрации
[ редактировать ]Передняя поясная извилина
[ редактировать ]Наибольшее количество нейронов ACC фон Экономо обнаружено у людей, меньшее — у изящных человекообразных обезьян и наименьшее — у крепких человекообразных обезьян. И у людей, и у бонобо они часто встречаются в кластерах от 3 до 6 нейронов. Они встречаются у людей, шимпанзе , горилл , орангутанов , некоторых китообразных и слонов . [17] : 245 Хотя Оллман не сообщил об общем количестве нейронов ACC фон Экономо в своем плодотворном исследовательском отчете (как это было в более позднем отчете, описывающем их присутствие в лобноинсулярной коре, ниже), первоначальный анализ его командой слоя V ACC у гоминидов выявил в среднем ~9 нейронов фон Экономо на секцию у орангутанов (редко, 0,6% клеток секции), ~22 у горилл (часто, 2,3%), ~37 у шимпанзе (многочисленно, 3,8%), ~68 у бонобо (многочисленно/ кластеры, 4,8%), ~89 для человека (многочисленные/кластеры, 5,6%). [18]
Фронто-инсулярная кора
[ редактировать ] |
У всех исследованных приматов в лобно-островковой доле правого полушария было больше нейронов фон Экономо, чем в левом. В отличие от большего числа нейронов фон Экономо, обнаруженного в АКК изящных бонобо и шимпанзе , количество лобно-инсулярных нейронов фон Экономо было значительно выше в коре робастных горилл (данные для орангутанов не приведены). У взрослого человека было 82 855 таких клеток, у гориллы — 16 710, у бонобо — 2159, а у шимпанзе — всего 1808 — несмотря на то, что шимпанзе и бонобо — человекообразные обезьяны, наиболее тесно связанные с человеком.
Дорсолатеральная префронтальная кора
[ редактировать ]Нейроны фон Экономо расположены в дорсолатеральной префронтальной коре человека. [1] и слоны. [5] У людей они наблюдались в более высокой концентрации в зоне Бродмана 9 (BA9) – в основном изолированно или в группах по 2 человека, тогда как в зоне Бродмана 24 (BA24) они обнаруживались в основном в группах по 2–4 человека. [1]
Клиническое значение
[ редактировать ]Аномальное развитие нейронов фон Экономо может быть связано с несколькими психотическими расстройствами, обычно характеризующимися искажениями реальности, нарушениями мышления, нарушениями речи и отказом от социальных контактов. [ нужна ссылка ] Измененные состояния нейронов фон Экономо связаны как с шизофренией , так и с аутизмом , но исследования этих корреляций остаются на очень ранней стадии. [ нужна ссылка ] Лобно-височная деменция включает потерю преимущественно нейронов фон Экономо. [19] Первоначальное исследование показало, что болезнь Альцгеймера конкретно поражает нейроны фон Экономо; это исследование было проведено с мозгом на конечной стадии болезни Альцгеймера, в котором разрушение клеток было широко распространено, но позже было обнаружено, что болезнь Альцгеймера не влияет на нейроны фон Экономо. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Фахардо; Эскобар, Мичиган; Буритика, Э.; Артеага, Г.; Умбарила, Дж.; Казанова, МФ; Пеппер, Х.; и др. (4 марта 2008 г.). «Нейроны фон Экономо присутствуют в дорсолатеральной (дисгранулярной) префронтальной коре человека». Письма по неврологии . 435 (3): 215–218. дои : 10.1016/j.neulet.2008.02.048 . ПМИД 18355958 . S2CID 8454354 .
- ^ Коглан, А. (27 ноября 2006 г.). «Киты могут похвастаться клетками мозга, которые «делают нас людьми» » . Новый учёный . Архивировано из оригинала 16 апреля 2008 года.
- ^ Перейти обратно: а б с Хоф П.Р., Ван дер Гухт Э. (январь 2007 г.). «Строение коры головного мозга горбатого кита, Megaptera novaeangliae (Cetacea, Mysticeti, Balaenopteridae)» . Анатомическая запись . 290 (1): 1–31. дои : 10.1002/ar.20407 . ПМИД 17441195 .
- ^ Перейти обратно: а б с Бутти С., Шервуд CC, Хаким А.Ю., Оллман Дж.М., Хоф 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 . ПМИД 19412956 . S2CID 6876656 .
- ^ Перейти обратно: а б Хаким, AY; Шервуд, CC; Бонар, CJ; Бутти, К.; Хоф, PR; Оллман, Дж. М. (2009). «Нейроны фон Экономо в мозгу слона» . Анатомическая запись . 292 (2): 242–248. дои : 10.1002/ar.20829 . ПМИД 19089889 .
- ^ Эврард ХК, Форро Т, Логотетис НК (май 2012 г.). «Нейроны фон Экономо в передней островковой оболочке макаки» . Нейрон . 74 (3): 482–489. дои : 10.1016/j.neuron.2012.03.003 . ПМИД 22578500 .
- ^ Перейти обратно: а б Ламберт К.Г., Барди М., Лэндис Т., Хайер М.М., Рзуцидло А., Герт С., Анкор С., Жардим Месседер Д., Эркулано-Хаузель С. (2014). «За маской: нейробиологические показатели эмоциональной устойчивости и когнитивных функций диких енотов (Procyonlotor)» . Общество нейробиологии.
- ^ фон Экономо, К., и Коскинас, Г.Н. (1929). Цитоархитектоника коры головного мозга человека . Лондон: Издательство Оксфордского университета.
- ^ Триарху, LC (2006). «Важный вклад Константина фон Экономо в фундаментальную, клиническую и эволюционную нейробиологию». Бюллетень исследований мозга . 69 (3): 223–43. дои : 10.1016/j.brainresbull.2006.02.001 . ПМИД 16564418 . S2CID 21477302 .
- ^ Коглан, А. (27 ноября 2006 г.). «Киты могут похвастаться клетками мозга, которые «делают нас людьми» » . Новый учёный . Архивировано из оригинала 16 апреля 2008 года.
- ^ Хаким, Атия Ю.; Шервуд, Чет К.; Бонар, Кристофер Дж.; Бутти, Камилла; Хоф, Патрик Р.; Оллман, Джон М. (16 декабря 2009 г.). «Нейроны фон Экономо в мозге слона» . Анатомическая запись . 292 (2): 242–248. дои : 10.1002/ar.20829 . ПМИД 19089889 .
- ^ «В мозгу обезьян обнаружены редкие нейроны, связанные с эмпатией и самосознанием» . ScienceDaily . Проверено 28 июня 2020 г.
- ^ Нимчинский Е.А.; Гилиссен, Э; Оллман, Дж. М.; Перл, ДП; Эрвин, Дж. М.; Хоф, PR (апрель 1999 г.). «Нейрономорфологический тип, уникальный для человека и человекообразных обезьян» . Proc Natl Acad Sci США . 96 (9): 5268–5273. Бибкод : 1999PNAS...96.5268N . дои : 10.1073/pnas.96.9.5268 . ПМК 21853 . ПМИД 10220455 .
- ^ Перейти обратно: а б Оллман, Дж. М.; Хаким, А; Эрвин, Дж. М.; Нимчинский, Э; Хоф, П. (май 2001 г.). «Передняя поясная извилина. Эволюция интерфейса между эмоциями и познанием». Энн, Нью-Йоркская академия наук . 935 : 107–117. дои : 10.1111/j.1749-6632.2001.tb03476.x . ПМИД 11411161 . S2CID 10507342 .
- ^ Блейксли, Сандра. «Человечество? Может быть, дело в проводке» (PDF) . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Оллман, Дж; Хаким, А; Уотсон, К. (август 2002 г.). «Две филогенетические специализации человеческого мозга». Нейробиолог . 8 (4): 335–346. дои : 10.1177/107385840200800409 . ПМИД 12194502 . S2CID 2427631 .
- ^ Хаким, Атия Ю.; Чет. К. Шервуд; Кристофер Дж. Бонар; Камилла Бутти; Патрик Р. Хоф; Джон М. Оллман (декабрь 2009 г.). «Нейроны фон Экономо в мозге слона» . Анатомическая запись . 292 (2): 242–248. дои : 10.1002/ar.20829 . ПМИД 19089889 .
- ^ Оллман Дж., Хаким А., Уотсон К. (август 2002 г.). «Две филогенетические специализации человеческого мозга». Нейробиолог . 8 (4): 335–346. дои : 10.1177/107385840200800409 . ПМИД 12194502 . S2CID 2427631 .
- ^ Сили В.В., Карлин Д.А., Оллман Дж.М., Маседо М.Н., Буш С., Миллер Б.Л., Дирмонд С.Дж. (декабрь 2006 г.). «Ранняя лобно-височная деменция поражает нейроны, уникальные для обезьян и людей». Анналы неврологии . 60 (6): 660–667. дои : 10.1002/ana.21055 . ПМИД 17187353 . S2CID 7976979 .
- 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 . ПМИД 12194502 . S2CID 2427631 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- TaipeiTimes.com – Познай себя и других
- «Киты с хорошей структурой» Майкл Балтер (2006) ScienceNOW Daily News. 27 ноября
- «Клетки мозга для общения» , Смитсоновский институт , июнь 2009 г.