Zschau, Christine L. (2012)
Vergleichende Studien zu interhemisphärischen zellulären Asymmetrien in sprach-assoziierten Kortexarealen von Primaten.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Ziel dieser Studie war es, strukturelle Unterschiede in den neuronalen Verschaltungsmustern des Broca-Zentrums (Brodmann-Areale (BA) 44 und 45) und des Wernicke-Zentrums (posteriores BA 22) im Seitenvergleich zu untersuchen. So sollte ein besseres Verständnis der neuronalen Struktur, die dem Sprachvermögen zugrunde liegt, erlangt werden. Außerdem sollte untersucht werden, inwiefern sich neuronale Asymmetrien bei verschiedenen Primatenspezies unterscheiden. Dazu wurden die Dichte und Struktur von verschiedenen neuronalen Subpopulationen zwischen homologen Arealen beider Hemisphären verglichen. Es wurden an menschlichen Hirnen, an Schimpansen- und Makakenhirnen immunhistochemische Untersuchungen mit Antikörpern gegen Parvalbumin (PV), Calbindin (CB) und Calretinin (CR) durchgeführt. Daneben wurden Pyramidenzellen in Schicht III Golgi-imprägniert. Die Neurondichte der inhibitorischen Neurone des Menschen war deutlich asymmetrisch. Bei den PV+ Neuronen herrschte in beiden Sprachzentren und bei den CB+ und CR+ Neuronen im Wernicke-Zentrum eine Linksdominanz vor. Auch die Größe und Komplexität der Dendritenbäume zeigte vor allem bei den Menschen eine deutliche Linksdominanz, die im Wernicke-Zentrum stärker als im Broca-Zentrum ausgeprägt war. Während sich bei den menschlichen Neuronen in der Dendritenausdehnung deutliche Linksdominanzen zeigten, traten in der Kolumnendichte und der Kortexdicke keine signifikanten Unterschiede auf. Neurone der linken Hemisphäre können so über einen größeren Kortexbereich als Neurone in der rechten integrieren. PV+ Neurone sind an der Bildung transkolumnärer Netzwerke beteiligt und ihre größeren horizontalen Dendritenausdehnungen in der linken Hemisphäre können eine stärkere Verknüpfung zwischen Neuronen verschiedener Kolumnen zur Folge haben. Unterschiede in der Verzweigungskomplexität von Dendritenbäumen können verschiedene Stufen der Untergliederung bei der Verarbeitung von dendritischen Eingängen ermöglichen. Außerdem kann eine größere Dendritenlänge eine größere Anzahl an exzitatorischen und inhibitorischen synaptischen Eingängen am Dendritenschaft ermöglichen. In einem zweiten methodischen Ansatz wurden intraareale Axonsysteme und ihre interhemisphärische Asymmetrie im Broca-Zentrum an Menschenhirnen mit Hilfe der postmortem Tracer DiI und DiA charakterisiert. Dabei zeigte sich in beiden Hemisphären eine ähnliche Verteilung der gefärbten Neurone über die Kortexschichten. Neurone mit weitreichenden horizontalen Verbindungen von bis zu 7500 µm waren hauptsächlich in Schicht III vorhanden. Diese intrinsischen Verbindungen, die im Wesentlichen von Pyramidenzellen in den Schichten II und III ausgehen, zeigten eine deutliche moduläre Organisation in sogenannte Patches, wobei deren Zentren zu über 95% in Schicht III lagen. Die Patchdurchmesser unterschieden sich nicht signifikant zwischen den Hemisphären. Die Inter-Patch-Distanz zeigte allerdings tendenziell in BA 45 eine Rechtsdominanz, während in BA 44 keine signifikanten Unterschiede auftraten. Somit fanden sich auch bei den exzitatorischen axonalen Verbindungen im menschlichen Frontalkortex Asymmetrien, die allerdings im Vergleich zu früheren Studien im Temporalkortex deutlich weniger konsistent waren. Da die gefundenen interhemisphärischen Asymmetrien bei den Menschen am stärksten ausgeprägt waren, könnten sie eine wichtige neuronale Grundlage für Sprachfähigkeit darstellen. Vor allem waren Asymmetrien in der Dendritengröße und –komplexität auffällig, das kann eine Spezialisierung der Mikrostruktur darstellen, die die neuronale Informationsverarbeitung hinsichtlich der Fähigkeit, Sprache zu generieren und zu verstehen, maßgeblich beeinflusst.

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