معلومة

هل لا يزال نموذج القشرة المكونة من ست طبقات لقشرة الثدييات هو النموذج الأكثر قبولًا؟

هل لا يزال نموذج القشرة المكونة من ست طبقات لقشرة الثدييات هو النموذج الأكثر قبولًا؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد كنت أقرأ قليلاً عن الطبقات المختلفة للقشرة الدماغية ومن الواضح أنها ليست كذلك بالتأكيد كل منطقة القشرة لها نفس عدد الطبقات. وبالتالي ، فإن فكرة أن كل منطقة لها ست طبقات هي فكرة خاطئة بشكل واضح. وأعتقد أن هذه الحقيقة معروفة بالتأكيد.

هل لا يزال علماء الأعصاب ينظرون إلى نموذج الطبقات الست كنموذج دقيق؟ إذا كان الأمر كذلك ، فما هي جوانبها التي تغيرت بمرور الوقت والتي تدمج الآن حقيقة أنه ليس لكل منطقة ست طبقات؟

جانبا:

دعني أوضح سؤالي. إذا لم تكن كل منطقة بها 6 طبقات ، فلماذا لا نقول فقط أن هناك قشرة ذات طبقات ولا نحدد رقمًا؟ ولكن إذا قررنا القيام بذلك ، فما الذي يميز قشرة الثدييات "ذات الست طبقات" عن الأنواع غير الثديية التي لها ما يسمى بقشرة "ثلاثية الطبقات"

انظر مفهوم الدائرة الدقيقة المطبق على التطور القشري: من ثلاث طبقات إلى ست طبقات من اللحاء بواسطة جوردون شيبرد للمزيد.


اجابة قصيرة
يتم تحديد الطبقات الموجودة في القشرة من الناحية النسيجية والوظيفية. تم العثور على كل من القشرة المكونة من 3 و 6 طبقات في دماغ الإنسان. ومن ثم ، فإن الطبقات القشرية المختلفة ليست نماذج ، بل تصنيفات قائمة على الملاحظات التجريبية.

خلفية
تم تحديد الطبقات القشرية المختلفة بالتلوين النسيجي والفحص المجهري. عادةً ما يتم شرح التنظيم الطبقي لقشرة الثدييات في الكتب المدرسية باستخدام القشرة المخية الحديثة كمثال ، الذي يحتوي على 6 طبقات (الشكل 1):


التين. 1. طبقات القشرة. المصدر: ماذا ومتى وكيف - علم الأعصاب.

كما يمكن للمرء أن يرى في هذه الصورة ، يمكن تقسيم الطبقة السادسة تشريحياً إلى طبقتين فرعيتين ، وهما VIa ، التي تحتوي بشكل أساسي على خلايا هرمية ، و VIb مع خلايا أفقية بشكل أساسي (Prieto & Weiner ، 1999). ومن ثم ، يمكن المجادلة بقشرة دماغية ذات 7 طبقات - إنها كلها نوعًا ما ذاتية.

يوضح الشكل 2 وظائف الطبقات الست.


الشكل 2. وظائف الطبقات الست. المصدر: Free-Stock-Illustration.

ومع ذلك ، فإن القشرة الشمية الأولية للإنسان (القشرة المخية القديمة) تحتوي فقط على 3 طبقات نسيجية ، على عكس الطبقات الست المحددة في القشرة المخية الحديثة (الشكل 3). القشرة الشمية الأولية هي جزء من القشرة المخية في الإنسان.


التين. 3. القشرة المخية الحديثة مقابل القشرة المخية القديمة. المصدر: Slideshare.

تستقبل القشرة الشمية الأولية مدخلات حسية مباشرة من الخلايا التاجية في البصلة الشمية في الطبقة الخارجية Ia. تستقبل الطبقات Ib و II و III المدخلات عبر اتصالات محلية وطويلة المدى داخل القشرة. تتلاقى المدخلات الحسية وداخل القشرة في الطبقتين الثانية والثالثة. تختلف القشرة المخية القديمة ثلاثية الطبقات عن القشرة المخية الحديثة ذات الست طبقات في المناطق الحسية. في القشرة المخية الحديثة ، يتم توزيع الدوائر الدقيقة الحسية وداخل القشرة على طبقتين مختلفتين. المدخلات الحسية من الطبقة المستهدفة في المهاد 4. تبرز الطبقة 4 لاحقًا على الطبقة الثانية / الثالثة ، التي توزع وتستقبل الألياف الترابطية داخل القشرة. لاحظ أن النظام الشمي استثنائي من حيث أنه لا ينقل معلوماته عبر المهاد ، موضحًا عدم وجود الطبقة الرابعة (ويغان) وآخرون., 2011).

عادة ما يكون للزواحف والطيور قشرة ثلاثية الطبقات (Nauman وآخرون., 2015).

مراجع
- نعمان وآخرون., علم الأحياء الحالي; 25(8): R317-R21
- برييتو وينر ، J علم الأعصاب المقارن (1999); 404:332-58
- ويجاند وآخرون., ياء نيوروسسي (2011); 31(34):12149 -58


الدماغ الثلاثي

ال الدماغ الثلاثي هو نموذج لتطور الدماغ الأمامي الفقاري وسلوكه ، اقترحه الطبيب وعالم الأعصاب الأمريكي بول دي ماكلين. صاغ ماكلين نموذجه في الستينيات وطرحه مطولاً في كتابه عام 1990 الدماغ الثلاثي في ​​التطور. [1] يتكون الدماغ الثلاثي من مركب الزواحف ، ومركب الثدييات القديمة (الجهاز الحوفي) ، ومجمع الثدييات الجديدة (القشرة المخية الحديثة) ، ينظر إلى كل منها على أنها واعية بشكل مستقل ، وكبنى تضاف بالتتابع إلى الدماغ الأمامي أثناء التطور. ومع ذلك ، فقد تعرضت هذه الفرضية للنقد ، [2] ولم يعد يتبناها غالبية علماء الأعصاب المقارن في حقبة ما بعد عام 2000. [3]

أصبحت فرضية الدماغ الثلاثي مألوفة لدى جمهور واسع من خلال كتاب كارل ساجان الحائز على جائزة بوليتزر عام 1977 تنانين عدن. تم تبني هذه النظرية من قبل بعض الأطباء النفسيين وباحث واحد على الأقل من رواد علم الأعصاب العاطفي. [4]

منذ سبعينيات القرن الماضي في بعض دوائر علم الأعصاب التطوري والتنموي ، اعتُبر مفهوم الدماغ الثلاثي أسطورة. [5]


مقدمة

القشرة المخية الحديثة هي بنية شجرية مقسمة إلى مناطق فرعية متعددة وتتكون من ست طبقات من أنواع الخلايا العصبية المتميزة. على الرغم من أكثر من قرن من البحث والتكهنات المكثفة ، فإن الأصل التطوري لهذه المنطقة من الدماغ لا يزال غير واضح (Reiner، 2000 Butler et al.، 2011 Aboitiz and Zamorano، 2013 Medina et al.، 2013). حدد العمل المبكر لكارتن أنواع الخلايا العصبية في القشرة الفوقية / القشرة الظهرية والحافة البطينية الظهرية (DVR) للصوروبسيدات التي تظهر أنماطًا من الوصلات مشابهة للخلايا العصبية في القشرة المخية للثدييات (Karten، 1969، 2013 Butler، 1994). على وجه الخصوص ، تبين أن القشرة الفوقية / الظهرية تتلقى معلومات بصرية وحسية جسدية من نوى المهادية الليمفاوية ، وبالتالي قد تكون متماثلة مع القشرة البصرية والحسية الجسدية للثدييات ، بينما يتلقى DVR إسقاطات سمعية وبصرية مهادية ضمنية وقد تكون متماثلة للمناطق التي تتلقى إسقاطات مماثلة في القشرة المخية الجديدة الزمانية (Karten، 1969، 2013 Desan، 1984 Butler، 1994 Butler et al.، 2011).

ومع ذلك ، أظهر العمل اللاحق أنه خلال التطور المبكر ، يتم تقسيم أسلاف جميع رباعيات الأرجل إلى أربعة مجالات محفوظة على الأقل ، يشار إليها باسم (MP) ، الظهراني (DP) ، الجانبي (LP) ، والبطني (VP) ، والتي تؤدي إلى ظهور إلى الخلايا العصبية الغلوتاماتيكية المهاجرة شعاعيًا (Fernandez et al. ، 1998 Puelles et al. ، 2000 Brox et al. ، 2004). يتم إنشاء القشرة المخية الحديثة بواسطة أسلاف موانئ دبي التي لا تؤدي في الصنوبريات إلا إلى فرط الباليوم (في الطيور) والقشرة الظهرية (في الزواحف الشكل 1 أ). على النقيض من ذلك ، يتم إنشاء DVR بواسطة أسلاف LP و VP التي تؤدي في الثدييات إلى ظهور نوى claustro-amygdalar جنبًا إلى جنب مع المناطق المحفوظة من الناحية الهيكلية والوظيفية التي تتلقى المعلومات الشمية والفرمونية (القشرة الشمية واللوزة القشرية / الإنسي على التوالي). تشير هذه الدراسات بقوة إلى أن القشرة المخية الحديثة متماثلة ، كحقل ، فقط للقشرة المفرطة / القشرة الظهرية بينما يكون DVR متماثلًا مع اللوزة ، التي تتلقى أيضًا الإسقاطات البصرية السمعية والمهادية ، والكلوستروم والنواة الحلقية (بروس و Neary ، 1995 Striedter ، 1997 Puelles et al. ، 2000 Puelles ، 2001 Butler and Moln & # x000E1r ، 2002 Bruce ، 2007 Medina et al. ، 2013).

الشكل 1. تطور وتطور المشتقات الشاحبة الظهرية في السلى. (أ) تقسم آليات الزخرفة المكانية أسلاف الشلل الجنيني في أربعة مجالات على الأقل: الباليوم الإنسي (MP ، الأصفر) ، الباليوم الظهري (DP ، الوردي) ، الباليوم الجانبي (LP ، البنفسجي) والباليوم البطني (VP ، السماوي). تظهر مناطق الدماغ التي ينتجها كل مجال في حيوان ثديي (يسار) وزواحف (يمين) بنفس رمز اللون. (ب) تمثيل تخطيطي لتنظيم الطبقات الخلوية وإسقاطات المدخلات والمخرجات الرئيسية في القشرة المخية الحديثة (يسار) وفي القشرة الظهرية للزواحف (يمين). (ج) تطور الخلايا العصبية الغلوتاماتيكية البطنية الظهرية في الثدييات والزواحف. في القشرة المخية الحديثة ، ينتج السلف نفسه أنواعًا متعددة من الخلايا في تسلسل من الداخل إلى الخارج. في القشرة الظهرية للزواحف ، تنتج أسلاف الباليوم الظهرية عددًا أقل من الخلايا في تسلسل خارجي-داخلي. يشار إلى هجرة الخلايا العصبية غير الناضجة بواسطة أسهم حمراء متقطعة. يرجى ملاحظة أنه ، جنبًا إلى جنب مع نظريتنا ، في (قبل الميلاد) استخدمنا نفس رمز اللون للثدييات والخلايا العصبية القشرة الظهرية للزواحف. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن التطابق الدقيق بين الخلايا العصبية للطبقة الثانية والثالثة من القشرة الظهرية والطبقة الخامسة والسادسة من القشرة المخية الحديثة غير معروف. (د) نماذج لتطور الخلايا العصبية الرئيسية للقشرة المخية الحديثة. يمثل كل لون مجموعة من الوحدات الجينية التي تحدد أنواعًا عصبية معينة في القشرة المخية الحديثة (على اليمين). يتم عرض ثلاثة أنماط مختلفة ممكنة للتعبير عن هذه الوحدات الجينية في خلايا القشرة الظهرية من السلى الجذعي (على اليسار). الاختصارات: HIP ، Hippocampus MC ، القشرة الإنسي LC ، القشرة الجانبية PC ، القشرة الكمثرية.


قشرة السلحفاة الظهرية

تم تحفيز هذه الطريقة الجديدة في التفكير من خلال الدراسات التي أجريت على الدماغ الأمامي للزواحف في القشرة الظهرية ، والتي تسمى أيضًا القشرة العامة. يتلقى هذا مدخلات من المهاد ، وهو ذو أهمية خاصة لأنه يشغل منصبًا يمكن اعتباره مقدمة للقشرة المخية الحديثة ، بناءً على موضعه ، كما هو موضح في الشكل 4 (يسار) ، على السطح الظهري للدماغ الأمامي ، محاطًا بأي منهما بجانب القشرة الشمية والحصين. كانت استراتيجية استكشاف هذه القشرة صريحة في دراسة رائدة أجراها سميث وآخرون. (1980):

لقد كنا ندرس التنظيم القشري في السلحفاة البالغة لأن هذا النظام العصبي بسيط بما يكفي للتحليل الكمي ، ولكنه متشابه بدرجة كافية في اتصالاته الخارجية لتوفير نموذج لبعض ميزات القشرة المخية للثدييات.

الشكل 4. إلى اليسار أعلاه: منظر ظهري لدماغ السلحفاة. الاختصارات: DC ، القشرة الظهرية H ، الحصين P ، القشرة الكمثرية (حاسة الشم). أدناه ، المقطع العرضي للدماغ الأمامي عند مستوى السهم في الرسم التخطيطي العلوي. من كونورز وكريغشتاين (1986). إلى اليمين: نموذج دائري في القشرة الظهرية للسلاحف بناءً على دراسات انحطاط التوصيل من المهاد والحسابات الناتجة. يهيمن على الدائرة مدخلات مهادية ضخمة إلى الخلايا العصبية الداخلية المثبطة ، والتي توفر تثبيطًا ضخمًا للتغذية للخلايا العصبية الهرمية. تتلقى كل من الخلايا الهرمية والداخلية أيضًا مدخلات مثيرة من مصادر غير محددة. ملفات التعريف المفتوحة: ملفات التعريف المليئة بالعمل المشبكي الاستثاري: عمل متشابك مثبط. من سميث وآخرون. (1980).

بناءً على الدراسات السابقة التي أجريت على الثدييات باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني لمراقبة النهايات المحورية المتدهورة بعد الاستئصال أحادي الجانب للمهاد ، وجدوا وصلات متشابكة على أشواك الخلايا الهرمية والتشعبات الملساء للعصبونات النجمية الداخلية. اقترح هذا نمطًا من التنظيم حيث توجد اتصالات مثبطة تلقائية وكذلك تغذية مرتدة من الخلايا النجمية على الخلايا الهرمية (انظر الشكل 4).

حفزت هذه الدراسة التشريحية والدراسات الفسيولوجية السابقة للتنظيم القشري ، قام كونورز وكريغشتاين (1986 أيضًا Kriegstein and Connors ، 1986) بإجراء دراسة تاريخية لتوصيف الخصائص الكهربية لهذه الخلايا في إعداد شريحة من القشرة الظهرية للسلحفاة. باستخدام مجموعة من العلامات الخلوية ، والتحفيز الكهربائي البؤري ، والاستجابات للكرات المفردة ، قاموا بتمييز الوصلات المشبكية والخصائص الفسيولوجية لكل من الخلايا الهرمية والنجمية. بما يتفق مع سميث وآخرون. (1980) ، وجدوا أن الواردات المهادية تثير كلاً من التشعبات البعيدة للخلايا الهرمية والخلايا النجمية. كما حصلوا على دليل على أن الخلايا النجمية توفر كلا من تثبيط التغذية والتغذية المرتدة للخلايا الهرمية. أخيرًا ، أظهروا أيضًا إثارة ردود الفعل من الخلايا الهرمية مرة أخرى على الخلايا الهرمية.

قاموا بدمج نتائجهم من خلال البناء على مخطط الدائرة الخاصة بسميث وآخرون. (1980). كما هو موضح في الشكل 5 ، فقد أخذوا في الاعتبار أيضًا مخططات الدوائر الأساسية السابقة لأنواع أخرى من القشرة من أجل إجراء مقارنات معهم. ولخصوا استنتاجاتهم على النحو التالي (Kriegstein and Connors ، 1986):

يُظهر التنظيم المشبكي العام للقشرة العامة للسلاحف أوجه تشابه مذهلة مع تلك الموجودة في الهياكل القشرية الدماغية الأخرى ، بما في ذلك القشرة الكمثرية والحصين والقشرة المخية الحديثة للعديد من أنواع الثدييات المدروسة جيدًا (شيبرد ، 1979). تحتوي كل قشرة على نوع خلية رئيسي (أو مجموعة من الأنواع الفرعية) تتميز بالتشعبات القمية الشائكة البارزة ، ونوع واحد أو أكثر من الخلايا العصبية الشائكة المتناثرة التي تستخدم GABA. توجد أوجه تشابه لكل من الخطة العامة للدوائر المحلية وفسيولوجيا المشابك نفسها. يتم تحديد تفرد كل قشرة ، بطبيعة الحال ، من خلال العديد من الاختلافات في التنظيم. قد تؤدي مقارنة هذه الخصائص بين الأنواع وداخلها إلى تقديم أدلة حول مبادئ الوظيفة القشرية وتطورها.

الشكل 5. & # x0201C رسم تخطيطي للوصلات داخل القشرة الرئيسية للقشرة البصرية للسلحفاة بناءً على البيانات التشريحية العصبية (سميث وآخرون ، 1980) والملاحظات الفسيولوجية الواردة هنا. توفر الوصلات الهوائية القشرية الثلاثية (1) الإثارة المباشرة للتشعبات الخلوية الهرمية (أ) وأيضًا تثير بقوة الخلايا النجمية المثبطة (ب). يتم التوسط في تثبيط التغذية عن طريق التلامس الخلوي الهرمي الخلوي النجمي (2). تتوسط المسارات المحلية أيضًا الإثارة المتبادلة بين الخلايا الهرمية (3) وكذلك تثبيط التغذية المرتدة من خلال تماسك الخلية النجمية الهرمية (4). هناك أيضًا دعم فسيولوجي لتثبيط الخلايا العصبية النجمية (5) ، والتي يُفترض أنها تنشأ من ملامسة الخلايا النجمية للخلايا النجمية. توفر الخلايا الهرمية ناتجًا من القشرة (6) عن طريق محاور عصبية تتعقب بشكل أساسي في المنطقة دون الخلوية. & # x0201D Kriegstein and Connors (1986). ملفات التعريف المفتوحة: ملفات التعريف المملوءة بعمل متشابك مثير: عمل متشابك مثبط.

عمل سميث وآخرون. قام (1980) و Kriegstein and Connors (1986) بدمج العمل السابق في المناطق القشرية الأخرى لاقتراح نهج جديد لفهم التطور القشري ، وركز على تحليل تنظيم الدارات الداخلية في مناطق مختلفة مع مقارنات تفصيلية بينها من دوائر معينة من أجل العمليات الوظيفية الأساسية.


أساليب

الحيوانات

قوارض السمور المصطبغة بشكل طبيعي (موستيلا بوتوريوس فورو) من مارشال فارمز (نورث روز ، نيويورك). تم الحفاظ على Ferrets كما هو موضح سابقًا 20 ، 21 ، 22. تم احتساب يوم الولادة على أنه يوم ما بعد الولادة 0 (P0). تم تنفيذ جميع الإجراءات وفقًا للبروتوكولات المعتمدة من قبل لجنة رعاية الحيوان بجامعة كانازاوا. تم تكرار التجارب ثلاث مرات على الأقل وأعطت نتائج متسقة.

في الرحم التثقيب الكهربائي للقوارض

في الرحم تم إجراء التثقيب الكهربائي باستخدام القوارض كما هو موضح سابقًا 24 ، 25. لفترة وجيزة ، تم تخدير القوارض الحامل بعمق ، وتم الحفاظ على درجة حرارة أجسامها باستخدام وسادة تدفئة. تم الكشف عن قرون الرحم وظلت مبللة عن طريق إضافة قطرات من محلول ملحي بالفوسفات (PBS) بشكل متقطع. تم تصور موقع الأجنة من خلال نقل الضوء عبر كابل الألياف الضوئية. كانت القزحية المصطبغة مرئية ، وهذا مكننا من افتراض موقع البطين الجانبي. تم حقن ما يقرب من 2 & # x020135 & # x02009 & # x003bcl من محلول الحمض النووي في البطين الجانبي في الأعمار المحددة باستخدام ماصة زجاجية مسحوبة. تم وضع كل جنين داخل الرحم بين أقطاب كهربائية من نوع الملقط بقطر 5 & # x02009 مم (CUY650-P5 ، NEPA Gene ، اليابان). تم تمرير نبضات كهربائية مربعة (100 & # x02009V ، 50 & # x02009ms) 5 مرات بفواصل زمنية مدتها ثانية واحدة باستخدام جهاز كهربائي (ECM830 ، Harvard Apparatus ، MA). تم خياطة جدار وجلد تجويف البطن ، وتم السماح للأجنة بالنمو بشكل طبيعي.

البلازميدات

تم وصف pCAG-GFP سابقًا 55. لجعل pCAG-FGF8 ، تم استبدال GFP لـ pCAG-GFP بالماوس FGF8b. تمت تنقية البلازميدات باستخدام مجموعة Endofree Plasmid Maxi (Qiagen ، ألمانيا). قبل ذ لك في الرحم تجارب Electroporation ، تم تخفيف DNA البلازميد إلى 1 & # x020133 & # x02009mg / ml في PBS ، وأضيف محلول Fast Green بتركيز نهائي قدره 0.5٪ لمراقبة الحقن.

المناعية

تم إجراء الكيمياء الهيستولوجية المناعية كما هو موضح سابقًا مع تعديلات طفيفة 56 ، 57 ، 58. لفترة وجيزة ، تم تخدير القوارض بعمق وامتصاصها عبر القلب مع 4 ٪ بارافورمالدهيد (PFA) / PBS. بعد تشريح الدماغ ، تم تجميد الدماغ عن طريق غمره في 30 ٪ سكروز لمدة 3 أيام وإدراجه في مركب OCT.

تم عمل المقاطع الإكليلية (50 & # x02009 & # x003bcm) باستخدام ناظم البرد. تم استخدام المقاطع التي تحتوي على الجزء الأمامي من البطين الجانبي لمزيد من التحليلات. تم نفاذ المقاطع باستخدام 0.5 ٪ Triton X-100 / PBS واحتضانها طوال الليل بأجسام مضادة أولية ، والتي تضمنت الأجسام المضادة لـ Ki-67 (لايكا) ، والأجسام المضادة H3 (pH3) المضادة للفوسفو (Upstate Biotechnology) ، ومضادة pH3 الجسم المضاد (ميليبور) ، الجسم المضاد المضاد لـ pH3 المقترن بالبيوتين (ميليبور) ، الأجسام المضادة لـ Olig2 (مختبرات المناعة البيولوجية ، اليابان) ، الجسم المضاد لـ Pax6 (Abcam) ، الجسم المضاد لـ Pax6 (Covance) ، الفيمنتين المضاد للفوسفوريلات ( pVim) جسم مضاد (Medical & # x00026 Biological Laboratories ، Japan) ، مضاد لـ Tbr2 (Abcam) ، جسم مضاد لـ NeuN (Chemicon) ، جسم مضاد لـ GFAP (Sigma-Aldrich) ، جسم مضاد لـ APC (Calbiochem) ، مضاد لـ- جسم Brn2 المضاد (Santa Cruz Biotechnology) ، والأجسام المضادة لـ Ctip2 (Abcam) والأجسام المضادة لـ FOXP2 (Abcam). بعد احتضان الأجسام المضادة الثانوية و Hoechst 33342 ، تم غسل المقاطع وتركيبها. تم تكرار التجارب ثلاث مرات على الأقل وأعطت نتائج متسقة.

فى الموقع تهجين

تم معالجة المقاطع المحضرة من الأنسجة الطازجة المجمدة أو الأنسجة الثابتة بنسبة 4 ٪ بارافورمالدهيد لمدة 10 & # x02009min ، 1 & # x02009 & # x003bcg / ml proteinase K لمدة 10 & # x02009min و 0.25٪ أنهيدريد الخل لمدة 10 & # x02009 دقيقة. بعد التهجين المسبق ، تم تحضين المقاطع طوال الليل عند 58 & # x02009 & # x000b0C مع تحقيقات RNA التي تحمل علامة الديجوكسيجين المخففة في المخزن المؤقت للتهجين (50 ٪ فورماميد ، 5 & # x000d7 SSC ، 5 & # x000d7 Denhardt & # x02019s الحل ، 0.3 & # x02009mg / ، 0.1 & # x02009mg / ml herring DNA DNA، and 1 & # x02009mM DTT). تم تحضين المقاطع بعد ذلك بجسم مضاد للديجوكسيجينين المترافق مع الفوسفاتيز القلوي (روش ، إنديانابوليس ، إنديانا) وتم تصورها باستخدام NBT / BCIP كركائز. تم تكرار التجارب ثلاث مرات على الأقل في حيوانات مختلفة وأعطت نتائج متسقة.

المجهر

تم إجراء الفحص المجهري Epifluorescence باستخدام مجهر AxioImager A1 (Carl Zeiss) أو BIOREVO BZ-9000 (Keyence). تم إجراء الفحص المجهري متحد البؤر باستخدام مجهر FV10i FLUOVIEW (OLYMPUS).

عد الخلايا

تم الحصول على صور مجهرية متحد البؤر باستخدام مجهر FV10i FLUOVIEW (OLYMPUS). تم حساب أعداد خلايا Hoechst 33342 الإيجابية تلقائيًا باستخدام برنامج Metamorph. تم حساب عدد الخلايا المناعية يدويًا باستخدام وظيفة & # x0201ccell & # x0201d لبرنامج ImageJ ، وتم تقسيمها على أرقام Hoechst 33342 خلية إيجابية.

القياس الكمي للطي القشري

تم تحضير المقاطع الإكليلية التسلسلية بسمك 50 & # x02009 & # x003bcm ، واستخدمت المقاطع التي تحتوي على الجزء الأمامي من البطين الجانبي لمزيد من التحليلات. بعد التلوين باستخدام Hoechst 33342 ، تم الحصول على الصور باستخدام مجهر BZ-9000 (Keyence).

تم حساب مؤشر الدوران (GI) كما هو موضح سابقًا (الشكل التكميلي S3). باختصار ، تم قياس طول الكفاف الكامل والكفاف الخارجي للجانب المغطى بالكهرباء من نصف الكرة القشرية. تم حساب نسبة أطوال هذين الكفاف على النحو التالي.

قيمة GI & # x02009 = & # x02009 طول الكفاف الكامل / طول المحيط الخارجي

لقد حددنا مؤخرًا مؤشر رقم الدوران (GN) ، والذي يشير إلى عدد المرات التي تم فيها فصل سطح pial عن المحيط الخارجي للدماغ (الشكل التكميلي S4). ثم تم قسمة قيم GN للجانب المنقول (GNt) على تلك الموجودة في جانب التحكم الآخر (GNo). ستكون قيم GNt / GNo الناتجة هي 1 إذا كانت أعداد الطيات القشرية متساوية بين الجانب المعالج وجانب التحكم في القشرة الدماغية. ستكون قيم GNt / GNo أكبر من 1 إذا كانت أعداد الطيات القشرية في الجانب المعالج أكبر من تلك الموجودة في جانب التحكم.

التحديد الكمي لأحجام الدماغ والبطين الجانبي

تم استخدام المقاطع التاجية التي تحتوي على الجزء الأمامي من البطين الجانبي للتقدير الكمي. تم قياس المنطقة داخل الكفاف الكامل (انظر الشكل التكميلي S3 ، الخط الأخضر) للجانب المنقول أو الجانب الآخر من الدماغ باستخدام برنامج ImageJ. لتقليل تباين الحجم اعتمادًا على موضع المقاطع الإكليلية ، قمنا بحساب نسبة حجم الجانب المصاب بالعدوى والجانب الآخر. ستكون النسبة 1 إذا كان حجم الجانب المصاب بالعدوى مطابقًا لحجم الجانب الآخر ، وستكون أكبر من 1 إذا كان حجم الجانب المصاب بالعدوى أكبر من الجانب الآخر. وبالمثل ، تم قياس حجم البطين الجانبي. تم قياس منطقة البطين الجانبي من الجانب المصاب أو الجانب الآخر من الدماغ باستخدام برنامج ImageJ ، وتم حساب نسبة حجم الجانب المنقول والجانب الآخر.

القياس الكمي لمتوسط ​​سماكة الطبقات القشرية

تم استخدام المقاطع التاجية التي تحتوي على الجزء الأمامي من البطين الجانبي التي تم الحصول عليها في P36 للتقدير الكمي. لحساب متوسط ​​سمك الطبقات 2/3 و 4 و 5/6 حول التلم الإكليلي ، تم قياس مساحة كل طبقة بطول لا يقل عن 5 & # x02009 مم وتم تقسيمها لاحقًا على طول كل طبقة. تم تحديد الطبقات باستخدام التلوين المناعي Brn2 و Ctip2 و FoxP2 و Hoechst 33342.

التحديد الكمي للمنطقة الإيجابية لـ GFAP

المقاطع الإكليلية التي تحتوي على الجزء الأمامي من البطين الجانبي التي تم الحصول عليها في P36 ملطخة بجسم مضاد لـ GFAP و Hoechst 33342 ، واستخدمت للتقدير الكمي (الشكل التكميلي S7). تم اختيار منطقة نصف الكرة المخية الواقعة على ظهر الجسم الثفني ، واستبعد التحديد السطح القشري (الشكل التكميلي S7 ، الخط المكسور). تم قياس المنطقة داخل الخط المكسور والمنطقة التي تحتوي على إشارات GFAP داخل الخط المكسور باستخدام برنامج ImageJ ، وتم تقسيم الأخيرة على الأولى.

تحاليل احصائية

تم إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج Statcel3 (OMS Publishing ، اليابان). بعد F- تم إجراء الاختبار ص تم تحديد القيم باستخدام Student & # x02019s ر-test أو ويلش & # x02019s ر-اختبار. & # x0201cn & # x0201d تعني عدد الحيوانات.


مناقشة

من خلال الاستفادة من الطبيعة السريعة والقابلة للعكس للتثبيط البصري الوراثي ، تمكنا من التحقيق في دور القشرة عبر الإنترنت في مهمة ما قبل التسخين المكتسبة. على عكس الرأي القائل بأن القشرة الدماغية تشارك فقط في تحقيق البراعة (Kawai et al. ، 2015) ، وجدنا أن القشرة المخية ضرورية لبدء وتنفيذ الخطوات الحاذقة وغير الحاذقة لهذه الحركة الماهرة. تتفق ضرورة القشرة المخية للشروع والتنفيذ مع بعض تفسيرات التجارب حيث أدى التحفيز القشري إلى تأخير أو توقف الحركات الإرادية في الرئيسيات (Penfield and Jasper ، 1954 Day et al. ، 1989 Lemon et al. ، 1995 Churchland and Shenoy ، 2007). خلافات واضحة بين عملنا وتلك التي وصفها Kawai et al. قد يكون بسبب الاختلافات في السلوك و / أو منهجية الاضطراب. مهمة الضغط على الرافعة الأمامية في الدراسة التي أجراها Kawai et al. يتطلب من الحيوانات تعلم الفاصل الزمني ولكن ليس الموقع المكاني الدقيق لهدف خارجي. في المقابل ، يتطلب سلوك ما قبل التسخين الذي تمت دراسته هنا أن يتعلم الحيوان موضع الحبيبات وكيفية تنفيذ الوصول إلى هذا الموقع بدقة. يشير هذا الاختلاف إلى أن القشرة المخية ليست مطلوبة للمهام الفاصلة وإنما التفاعلات الماهرة مع الكائنات في البيئة. حيوان غريب وصفه كاواي وآخرون. يوفر دعمًا لهذه الفرضية التي كان هذا الحيوان فريدًا من حيث أنه قام بحركات دقيقة للرافعة وأظهر انخفاضًا كبيرًا في الأداء بعد الاضطراب القشري. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف التجربتان أيضًا في حدة التلاعب القشري الذي استخدمناه للتثبيط البصري الوراثي السريع أثناء استخدام Kawai et al. استخدام التلاعبات الدوائية والجراحية. قد تعيق سرعة التثبيط البصري الوراثي آليات التعويض التي تعمل على تحسين الأنماط الظاهرية الناتجة.

وجدنا أن إنهاء تنشيط الخلايا العصبية المثبطة في القشرة الحسية الحركية كافٍ لدفع تسلسل عمل كامل إلى الهدف المكتسب. أظهرت دراسات التنشيط السابقة للقشرة المخية أن الكهرباء (فيرير ، 1873 بينفيلد وبولدري ، 1937 بينفيلد ، 1954 جوتليب وآخرون ، 1993 جرازيانو وآخرون ، 2002 راماناثان وآخرون ، 2006 بونازي وآخرون ، 2013) وعلم البصريات الوراثي (هاريسون) et al.، 2012) ينتج عن التحفيز لفترات ذات صلة بالسلوك تسلسلات حركية. يختلف الضغط المسبق للارتداد عن هذه الحركات بثلاث طرق: يعد ضغط الارتداد المسبق عبارة عن سلسلة منسقة من الحركات (الوصول ، والإمساك ، والأكل) الموجهة بدقة إلى هدف خارجي بغض النظر عن وضع البداية ، ويعتمد على التدريب ، ويحمله الدافع (Ramanathan et al. ، 2006 Harrison et al. ، 2012 Bonazzi et al. ، 2013). تشير هذه الاختلافات إلى أن إنهاء التثبيط يستدعي محرك engram يحدد هدفًا / نقطة نهاية للسلوك المدرَّب (Bernstein، 1967 Todorov and Jordan، 2002). قد تكون المشابك القشرية المعدلة أثناء تعلم الإجراءات الماهرة (Rioult-Pedotti et al. ، 1998 Xu et al. ، 2009 Wang et al. ، 2011) مسؤولة عن تكوين هذه engrams الحركية. بدلاً من ذلك ، يمكن تخزين engram في مكان آخر ، ويمكن أن يؤدي تخفيف التثبيط القشري إلى تنشيطه أو السماح بتنشيطه في شبكة المصب. يجب أن تتيح القدرة على استنباط انتقال ما بعد التلاعب للحالة القشرية من السكون إلى تنشيط engram الحركي التوصيف الوظيفي للبرامج العصبية المسؤولة عن تفعيل السلوك الماهر متعدد الخطوات.


نتائج

نظرة عامة على اصطلاح التسمية المقترحة

إن مشكلة تعريف أنواع الخلايا وتسميتها لها العديد من أوجه التشابه مع تلك الموجودة في الجينات في علم الجينوم ، حيث توجد حاجة عملية لتتبع التسلسل الفردي ونتائج التجميع ككيانات متميزة ومكتفية ذاتيًا ، مع الاعتراف في نفس الوقت بالهدف من مرجع واحد هو أن يمكن للمجتمع استخدامها لتعيين بيانات التسلسل في سياق مشترك (Frankish et al.، 2019 Harrow et al.، 2012 Kitts et al.، 2016). هنا ، تم اقتراح استراتيجية مماثلة لتسميات نوع الخلية: استخدام سلسلة موحدة من المعرفات لتتبع أنواع الخلايا المشار إليها في الدراسات الفردية ، بالإضافة إلى توفير آلية لتحديد المعرفات المشتركة (الشكل 1 أ). يوجد في صميم المخطط مفهومان أساسيان: (1) أ التصنيف، يُعرَّف بأنه ناتج خوارزمية حسابية مطبقة على ملف معين مجموعة البيانات، والتي يجب إنشاؤها قبل تنفيذ هذا المخطط ، و (2) أ مجموعة الخلايا، والتي يمكن أن تمثل أي مجموعة من الخلايا ضمن تصنيف محدد (انظر الجدول 1 للتعرف على المصطلحات الرئيسية). يتم إنشاء هذه المكونات من خلال إدخال البيانات والمعلومات الناتجة عن التحليل الذي يحدد أنواع الخلايا المؤقتة (اتصلت في بعض الأحيان أنواع الخلايا للراحة). هذه مجموعات خلايا ذات صلة تحليليًا تمثل مجموعات بيانات مشتقة كميًا محددة بواسطة خوارزمية تصنيف أيًا كانت تنشئ التصنيف. يمكن تنظيم أنواع الخلايا المؤقتة كأوراق نهائية لتصنيف هرمي باستخدام ملف مخطط شجر الأسنان، باعتبارها غير هرمية هيكل المجتمع، او كلاهما. يتم تعيين التصنيفات ومجموعات الخلايا علامات تعريف فريدة ، كما هو موضح أدناه ، ويمكن تخزين البيانات الوصفية الإضافية جنبًا إلى جنب مع هذه العلامات لاستخدامها مع قاعدة البيانات المستقبلية و الأنطولوجيا أدوات. يمكن تتبع هذه الخصائص باستخدام رسم بياني علائقي أو خدمة قاعدة بيانات أخرى ، بطريقة مماثلة نوعيًا لكيفية تتبع النصوص عبر الإصدارات المختلفة لبنى جينوم GENCODE (Frankish et al.، 2019).

نظرة عامة على تسميات نوع الخلية الشائعة (CCN) والتطبيق على التلفيف الصدغي الأوسط البشري (MTG).

(أ) تخطيطي لمكونات وعملية CCN. (ب- د) مثال مخرجات من CCN. (ب) مخطط شجعي مشروح لأنواع الخلايا في MTG البشري ، جنبًا إلى جنب مع أسماء أنواع الخلايا المرتبطة ، مستنسخة من Hodge et al. ، 2019. تمثل العقد الداخلية ذات المصطلح (دوائر البط البري) مجموعات الخلايا ذات علامات الاسم المستعار المفضلة. (ج) تعليقات CCN التوضيحية لنوع خلية مفترض (محدد باللون الأزرق) وعقدة داخلية (موضحة باللون البرتقالي) من مخطط الأسنان هذا. (د) مقتطف من ملف الإخراج من CCN يعرض تعيينات مجموعة الخلايا إلى الخلايا كما هو مطبق على MTG البشري.

مسرد للمصطلحات.

المصطلحات المستخدمة مع التسميات الشائعة لنوع الخلية (CCN) ، وتعريفات للاستخدام ، وأمثلة عن كيفية تطبيق المصطلحات. تظهر المصطلحات بالخط العريض عند استخدامها لأول مرة في النص. يهدف هذا المسرد إلى توضيح الاستخدام لأغراض CCN نظرًا لأن بعض المصطلحات مفتوحة لتفسيرات متعددة ، ويتطلب التصنيف الفعال توضيحًا. تشير العلامات النجمية إلى المصطلحات التي تمثل مكونات محددة لـ CCN.

شرطتعريفمثال
التصنيفمجموعة من مجموعات البيانات المشتقة كمياً المحددة بواسطة خوارزمية حسابية محددة على مجموعة (مجموعات) بيانات محددة. تُمنح التصنيفات تصنيفًا فريدًا ويمكن وضع تعليقات توضيحية عليها ببيانات وصفية حول التصنيف ، بما في ذلك تفاصيل الخوارزميات ومعرفات الخلية والخلايا ذات الصلة.أي نتيجة تجميع في مخطوطة تصنيف نوع الخلية
مجموعة البياناتمعلومات الميزة (مثل التعبير الجيني) والبيانات الوصفية المرتبطة بها من مجموعة من الخلايا التي تم جمعها كجزء من مشروع واحد.التعبير الجيني من 6000 نواة بشرية من MOp
علم الوجودمفردات منظمة للرقابة لأنواع الخلايا.علم الوجود الخلوي
جين (جينات) العلامةالجين (مجموعة الجينات) التي ، عند التعبير عنها في خلية ، يمكن استخدامها لتعيين تلك الخلية بدقة إلى مجموعة خلايا معينة.GAD2 PVALB
شودل
معرف التصنيف *معرّف يميز تصنيفًا فريدًا للتنسيق CCN [YYYYMMDD] [#].CCN201910120
زنزانةإدخال واحد في تصنيف يمثل البيانات من خلية واحدة (أو مقصورة خلية ، مثل النواة). تحتوي الخلايا على بيانات وصفية تتضمن معرفًا فريدًا.غير متاح
مجموعة الخلاياأي مجموعة خلايا ذات علامات تمييز في التصنيف. يتضمن ذلك أنواع الخلايا ومجموعات أنواع الخلايا والتجمعات الإعلامية الأخرى المحتملة (على سبيل المثال ، جميع الخلايا من متبرع واحد أو عضو أو طبقة قشرية أو خط معدّل وراثيًا). تحتوي مجموعات الخلايا على العديد من المعرفات والواصفات (كما هو موضح أدناه) ويمكن أن تحتوي أيضًا على بيانات تعريف أخرى.تكتب الخلية مجموعة من الخلايا تصنف جميع الخلايا من الطبقة الثانية في MTG جميع الخلايا من المتبرع X
نوع الخلية المؤقتةمجموعة البيانات المشتقة كمياً المحددة ضمن التصنيف. هذا مثال محدد لمجموعة خلايا ذات أهمية عالية ، حيث أن معظم مجموعات الخلايا الأخرى عبارة عن مجموعات من نوع واحد أو أكثر من أنواع الخلايا المؤقتة. هنا ، المصطلح "نوع الخلية" مرادف لـ "نوع الخلية المؤقت".نوع خلية محدد في دراسة معينة
دندروغرامتنظيم هرمي لأنواع الخلايا المؤقتة المحددة لتصنيف معين. تحتوي Dendrograms على بنية دلالية ومرئية محددة وتتضمن عقدًا (تمثل أنواعًا متعددة من الخلايا المؤقتة) وأوراقًا (تمثل واحدًا بالضبط). لا تشتمل جميع التصنيفات على مخطط شجر (على سبيل المثال ، إذا كانت بنية مجموعات الخلايا غير هرمية).غير متاح
هيكل المجتمعالعلاقات غير الهرمية بين أنواع الخلايا المعرفة كمجموعات من أنواع الخلايا في الرسم البياني.غير متاح
معرف انضمام مجموعة الخلايا *معرّف فريد عبر جميع مجموعات البيانات والتصنيفات المتعقبة. تقوم هذه العلامة بتسمية التصنيف وأرقام كل نوع خلية. CS [معرّف التصنيف] _ [# فريد ضمن التصنيف]CS201910120_1
تسمية مجموعة الخلايا *معرّف فريد ضمن تصنيف واحد يُستخدم لتعيين الخلايا لمجموعات الخلايا المحددة على أنها مجموعة من "أنواع الخلايا المؤقتة" المتعددة.MTG 12
MTG 01–08
الاسم المستعار لمجموعة الخلايا *أي واصف مجموعة خلايا. يمكن تعريفه حسابيًا من البيانات ، أو يدويًا استنادًا إلى تجارب جديدة أو معرفة مسبقة أو مزيج من الاثنين معًا. يتم تعريف الأسماء المستعارة للخلايا التي تتجاوز "المفضل" أو "المحاذاة" على أنها "مجموعة خلايا إضافية أسماء مستعارة".(أي "اسم مستعار محاذي لمجموعة الخلايا") Interneuron 1 Rosehip
مجموعة الخلايا المفضلة الاسم المستعار *الاسم المستعار لمجموعة الخلايا الأساسية (على سبيل المثال ، ما هي أنواع الخلايا التي قد يتم استدعاؤها في المنشور). يمكن أن يتطابق هذا أحيانًا مع الاسم المستعار المحاذي ، ولكن ليس دائمًا ، ويمكن تركه بدون تعيين.ثريا Inh L1-2 PAX6 CDH12 ADARB2 (CGE) [فارغة]
الاسم المستعار المحاذاة لمجموعة الخلايا *مشابه لـ "رمز الجين". على الأكثر اسمًا واحدًا مدفوعًا بيولوجيًا لربط مجموعات الخلايا المطابقة عبر التصنيفات ومع تصنيف مرجعي.L2 / 3 IT 4 Pvalb 3 الخلايا الدبقية الصغيرة 2
هيكل مجموعة الخلايا *الموقع في الدماغ (أو الجسم) حيث تم جمع الخلايا في المجموعة المرتبطة بشكل أساسي.القشرة المخية الحديثة
علامة علم الوجود لمجموعة الخلايا *علامة من علم الوجود القياسي (على سبيل المثال ، UBERON) تتوافق مع بنية مجموعة الخلايا المدرجة.أوبيرون: 0001950
المسؤول عن الاسم المستعار لمجموعة الخلايا *الشخص المسؤول عن تعيين اسم مستعار لمجموعة خلايا معينة في تصنيف معين (على سبيل المثال ، الشخص الذي أنشأ التصنيف أو حمّل البيانات ، أو خبير ميداني).(المؤلف الأول للمخطوطة)
الاقتباس من الاسم المستعار لمجموعة الخلايا *الاقتباس أو معرّف البيانات الدائم المقابل للتصنيف حيث تم الإبلاغ عن مجموعة الخلايا في الأصل.(مخطوطة DOI) [فارغ]
التصنيف المرجعيتصنيف يعتمد على مجموعة أو مجموعة من مجموعات البيانات عالية الثقة ، لاستخدامها كخط أساس للمقارنة لمجموعات البيانات التي تم جمعها من نفس نظام الجهاز.تصنيف نوع الخلية القشرية عبر الأنواع
نوع Morpho-electric (ME)نوع خلية مؤقت محدد باستخدام مزيج من السمات المورفولوجية والكهربية.ME_Exc_7
الهيئة الإداريةمنتدى للخبراء المتخصصين لتوجيه السياسات وإدارة التغيير في شبكة CCN وما يرتبط بها من علم الوجود وجهود قواعد البيانات.غير متاح

يتمثل الهدف الرئيسي لـ CCN في تتبع التصنيفات ومجموعات الخلايا المرتبطة بها من خلال توفير مخطط سهل الفهم قابل للتطبيق على نطاق واسع على التصنيفات الجديدة والمنشورة والتي يمكن تنفيذها من خلال قاعدة تعليمات برمجية سهلة الاستخدام. تتوافق CCN مع التصنيفات التي تم إنشاؤها من طرائق فردية أو متعددة ، والتصنيفات المطبقة على الخلايا من مجموعات البيانات المتداخلة ، و التصنيفات المرجعية (نوقشت بالتفصيل أدناه). يتم تعيين فريد لكل تصنيف معرف التصنيف من التنسيق CCN [YYYYMMDD] [#] ، حيث يشير "CCN" إلى اصطلاح المصطلحات هذا ، Y و M و D يمثل العام والشهر واليوم على التوالي و # هو فهرس لتجميع العديد من التصنيفات في يوم واحد. يمكن أيضًا تعيين بيانات وصفية لكل تصنيف ، مثل الأنواع ، ولكن هذه التفاصيل تقع خارج نطاق CCN. ضمن كل تصنيف ، يتم تعيين مجموعات الخلايا (وبالتالي أنواع الخلايا المؤقتة أيضًا) علامات معرف متعددة ، والتي يتم استخدامها لأغراض مختلفة. معرفات انضمام مجموعة الخلايا تتبع مجموعات الخلايا الفريدة عبر عالم التصنيفات بأكمله ويتم تعريفها على أنها CS [YYYYMMDD] [#] _ [# فريد ضمن التصنيف] ، حيث يشير CS إلى "مجموعة الخلايا" ويتطابق التاريخ والرقم مع معرف التصنيف. تسميات مجموعة الخلايا مفيدة في إنشاء مجموعات الخلايا من مجموعات من أنواع الخلايا المؤقتة ، ولكن يمكن تجاهلها بخلاف ذلك. الأسماء المستعارة لمجموعة الخلايا تمثل الواصفات المخصصة للاستخدام العام والتواصل ، بما في ذلك المصطلحات المستندة إلى البيانات ، والأسماء التاريخية ، أو تسميات نوع الخلية الأكثر عمومية. للراحة يتم تقسيم هذه إلى واحد على الأكثر الاسم المستعار المفضل، والتي تمثل العلامة الأساسية للاستهلاك العام (على سبيل المثال ، أسماء أنواع الخلايا المستخدمة في المخطوطة) ، وأي علامة أخرى أسماء مستعارة إضافية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحتوي كل مجموعة خلايا على واحدة على الأكثر الاسم المستعار المحاذاة، وهو مصطلح مدفوع بيولوجيًا يتم اختياره من مفردات مضبوطة. يتم تعيين الأسماء المستعارة المحاذاة عمومًا لمجموعة فرعية فقط من مجموعات الخلايا عن طريق المحاذاة مع تصنيف مرجعي ، ولكن من حيث المبدأ يمكن تعيينها في أي تصنيف أو تصنيفات (على سبيل المثال ، إذا تم تحديد نوع نادر مفقود من المرجع). يتضمن CCN نظامًا محددًا لتعيين مثل هذه الأسماء المستعارة في قشرة الثدييات باستخدام الخصائص التي يُتوقع الحفاظ عليها إلى حد كبير عبر التطور ، والمنطقة التشريحية ، والأنواع ، والتي ستتم مناقشتها بالتفصيل. علاوة على ذلك ، تتضمن CCN سلسلة من علامات البيانات الوصفية التي تتبع أصل وتشريح مجموعات الخلايا. ال مجموعة الخلايا الاسم المستعار المحال إليه و مجموعة الخلايا الاقتباس المستعار الإشارة إلى الشخص ومعرف البيانات الدائم المرتبط بكل اسم مستعار لمجموعة خلايا. ال هيكل مجموعة الخلايا يشير إلى الموقع في الدماغ (أو الجسم) حيث تم جمع الخلايا المرتبطة بشكل أساسي. من الناحية المثالية ، سيتم إقران هذا بعلم الوجود الراسخ باستخدام مجموعة الخلايا علامة علم الوجود في هذه الحالة ، نستخدم UBERON نظرًا لأنه مصمم باعتباره علم تشريح متكامل للأنواع (Haendel et al. ، 2014). أخيرًا ، تتوافق CCN مع دمج بيانات وصفية أو واصفات مجموعة خلايا عالمية إضافية خاصة بالتصنيف أو مجموعة خلايا عالمية مستقبلية. يمكن أن يشمل ذلك البيانات الوصفية للمانحين (على سبيل المثال ، العمر أو الجنس) ، أو البيانات الوصفية للخلايا الملخصة (على سبيل المثال ، الطبقة القشرية أو متوسط ​​القراءات) ، أو علامات مجموعة الخلايا الإضافية. على وجه الخصوص ، غالبًا ما يكون مفهوم مستوى مجموعة الخلايا مفيدًا للتمييز بين أنواع الخلايا المؤقتة المحددة للغاية ولكنها أقل ثقة من الناحية الإحصائية من مجموعات الخلايا الأكثر عمومية والأكثر قوة من الناحية الإحصائية.

يتم استخدام CCN حاليًا بواسطة قاعدة بيانات أنواع خلايا Allen لتصنيفات النسخ (http://celltypes.brain-map.org/rnaseq/) ويتم تطبيقها على التصنيفات التي تم إنشاؤها بواسطة شبكة تعداد خلايا مبادرة BRAIN (BICCN https: / /biccn.org/) (Bakken et al.، 2020a Adkins et al.، 2020 Yao et al.، 2020a) ، مجموعة من المراكز والمختبرات التي تعمل بشكل تعاوني لتوليد وتحليل ومشاركة البيانات حول أنواع خلايا الدماغ في الإنسان ، الفأر وقرود المكاك وغيرها من الرئيسيات غير البشرية.

تطبيق CCN على أنواع الخلايا في التلفيف الصدغي الأوسط البشري

تم تقديم جولة تفصيلية حول كيفية تطبيق CCN على دراسة منشورة حول أنواع الخلايا في التلفيف الصدغي المتوسط ​​البشري (MTG) (Hodge et al. ، 2019) في المواد والأساليب. باختصار ، يلخص الشكل 1 ب أنواع الخلايا والتسلسل الهرمي المرتبط الذي تم نشره مسبقًا لـ MTG (Hodge et al. ، 2019). بعد تطبيق CCN ، يتم تعيين سلسلة من علامات مجموعة الخلايا الموضحة أعلاه لكل ورقة (نوع خلية مؤقت) وعقدة داخلية من مخطط الخلايا الموضحة أعلاه (الشكل 1 ج) ، ويتم تعيين كل خلية لكل مجموعة خلايا (الشكل 1 د). تم كل ذلك باستخدام مجموعة من البرامج النصية سهلة الاستخدام (https://github.com/AllenInstitute/nomenclature). تهدف ملفات الإخراج هذه إلى تضمينها مباشرةً كمواد تكميلية في المخطوطات التي تقوم بتصنيف نوع الخلية في أي نوع ، ويتم تقديم مثل هذا الإخراج لـ MTG البشري (و 17 تصنيفًا إضافيًا) في الملف التكميلي 1.

تسمية أنواع الخلايا في قشرة الثدييات

تعيش أنواع خلايا الدماغ في الثدييات في مشهد معقد بحدود غامضة ومراسلات معقدة بين الأنواع والطرائق ، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من الحلول المتباينة لتسمية أنواع الخلايا. وبالتالي ، فإن السؤال الصعب والمثير للجدل في تصنيف نوع الخلية هو كيف يجب تسمية أنواع الخلايا المحددة حديثًا ، أو في سياق CCN ، ما الذي يجب وضعه في معرف "الاسم المستعار لمجموعة الخلايا المحاذاة". تستخدم CCN استراتيجية لتسمية أنواع الخلايا في قشرة الثدييات التي تتضمن خصائص جوهرية للخلية ويحتمل أن تكون محفوظة جيدًا بين الأنواع (الجدول 2). يتم استخدام هذا الاصطلاح باعتباره علامة الاسم المستعار المحاذاة لمجموعة الخلايا في CCN ومن الناحية المثالية ينبغي تعيين أنواع الخلايا المحددة في الأنطولوجيا ذات الصلة (على سبيل المثال ، علم الوجود الخلوي [Diehl et al. ، 2016] أو Neuron Phenotype Ontology [Gillespie et al.، 2020]). على الرغم من التخلف المعترف به ، فقد تم تطبيق هذه الاتفاقية على دراسات متعددة للقشرة الحركية الأولية (M1 كما هو موضح أدناه) ولا تمثل سوى نقطة انطلاق للمناقشة.

الإستراتيجية المقترحة لتسمية أنواع الخلايا القشرية.
فصلصيغةمثال
الجلوتاماتيرجيك[طبقة] [عرض] #L2 / 3 IT 4
جابايرجيك[الجينات المتعارف عليها] #بفالب 3
غير عصبي[فئة الخلية] #الخلايا الدبقية الصغيرة 2
أي فئة[الاسم التاريخي] #الثريا 1

بالنسبة للخلايا العصبية الجلوتاماتيكية ، يتم تسمية أنواع الخلايا بناءً على الطبقة (الطبقات) السائدة لتوطين جسم الخلية (سوما) وأنماط الإسقاط المتوقعة. تم وصف الصفيحة القوية نسبيًا لأنواع الخلايا الجلوتاماتيكية بناءً على الهندسة المعمارية الخلوية في أنواع ثدييات متعددة لسنوات عديدة (على سبيل المثال ، Rakic ​​، 1984) ، وتم تأكيدها باستخدام تهجين RNA في الموقع (Hodge et al. ، 2019 Tasic et al. ، 2018 Zeng et al. ، 2012) ، ومزيج من تشريح الطبقة و scRNA-seq (Hodge et al. ، 2019 Tasic et al. ، 2018). في حين أن العديد من أنواع الخلايا في البشر لا تتبع حدود الطبقة المحددة بواسطة البنية الخلوية تمامًا ، إلا أن الزخرفة الرقائقية لا تزال محفوظة جيدًا بشكل عام بين المتبرعين من البشر والفئران (Hodge et al. ، 2019). في القشرة البصرية للفأر البالغ ، تم قياس أهداف الإسقاط لأنواع الخلايا بشكل صريح باستخدام مجموعة من العلامات إلى الوراء و scRNA-seq (Tasic et al. ، 2018 Tasic et al. ، 2016). من خلال محاذاة أنواع الخلايا عبر الأنواع ، يمكن افتراضياً استقراء أهداف الإسقاط في الفئران لأهداف الإسقاط المفترضة في الإنسان أو أنواع الثدييات الأخرى. على سبيل المثال ، من المرجح أن تقوم الخلايا العصبية فون إيكونومو بإسقاط تحت القشرة (Hodge et al. ، 2020). بالنسبة لـ GABAergic interneurons ، قد يحدد الأصل التطوري أنواع الخلايا من خلال ملف التعريف الجيني للعلامة المتعارف عليها والذي تم إنشاؤه في وقت مبكر من التطور ، مع بفالب و اسست وسم أنواع الخلايا المشتقة من البروز العقدي الإنسي و كبار الشخصيات, Sncg، و مصباح 5 وسم أنواع الخلايا المشتقة من البروز العقدي الذيلية (DeFelipe et al. ، 2013). لم تكن أنواع الخلايا غير العصبية محورًا للدراسات المذكورة ، ومن ثم تم تصنيفها على مستوى نوع خلية عريض فقط. ومع ذلك ، يمكن تضمين المعرفة من دراسات النسخ أحادية الخلية الأخرى على الخلايا الدبقية الصغيرة (Hammond et al. ، 2019 Li et al. ، 2019) ، والخلايا النجمية (Batiuk et al. ، 2020) ، و oligodendrocytes (Marques et al. ، 2016) في الإصدارات اللاحقة من هذه الاتفاقية. في جميع الحالات ، توجد أنواع متعددة من الخلايا داخل فئة معينة. في حين أنه قد لا يكون من الممكن ترجمة كل ميزة مباشرة إلى بنية دماغية أخرى أو أعضاء أخرى ، إلا أنه لا يزال من الممكن اتباع معظم المفاهيم المقترحة هنا.

محاذاة مجموعات الخلايا المنشأة باستخدام التصنيفات المرجعية

تقدم CCN بنية بيانات مرنة لتخزين المعلومات الأساسية حول التصنيفات ومجموعات الخلايا ، والتي يتم تنفيذها من خلال رمز قابل للتكرار مع ملفات الإخراج القياسية ، إلى جانب اصطلاح محدد لتسمية أنواع الخلايا القشرية الحديثة للثدييات. وهي قابلة للتطبيق على التصنيفات المحددة في أي نوع بيانات باستخدام أي خوارزمية تصنيف ، بما في ذلك تصنيف نوع الخلية الهرمي باستخدام scRNA-seq. في حين أنها مفيدة لهذه الأسباب وحدها ، فإن الأداة الأساسية لـ CCN هي تسهيل تكامل الدراسات الشاملة لتصنيفات نوع الخلية ، لا سيما عند تطبيقها في إطار تصنيف مرجعي. التصنيف المرجعي (أو تصنيف نوع الخلية المرجعية) هو أي تصنيف يعتمد على مجموعة أو مجموعة من مجموعات البيانات عالية الثقة ، والتي يمكن استخدامها كخط أساس للمقارنة لمجموعات البيانات الأخرى التي تم جمعها من نفس نظام الجهاز. على سبيل المثال ، يفضل العديد من الباحثين بناء تصنيف مرجعي قائم على التعبير الجيني استنادًا إلى فحوصات النسخ عالية الدقة وعالية الدقة أحادية الخلية ثم وضع طبقات على بيانات النمط الظاهري الإضافية عند توفرها (Yuste et al. ، 2020). ترتبط الخصائص الجزيئية والفسيولوجية والمورفولوجية للخلايا العصبية القشرية ارتباطًا وثيقًا استنادًا إلى القياس المتزامن في الخلايا الفردية باستخدام Patch-seq (Berg et al.، 2020 Gouwens et al.، 2020 Scala et al.، 2020) ، مما يجعل مثل هذه الاستراتيجية مجدية. . تقوم العديد من المجموعات حاليًا بإجراء تحليل تسلسل الحمض النووي الريبي في مناطق مختلفة من الدماغ ، ومن جميع أعضاء الجسم البشري (روزينبلات-روزين وآخرون ، 2017) ، ومن أنواع ثدييات متعددة (Geirsdottir et al. ، 2019) وعبر المسارات التنمية (Nowakowski et al. ، 2017) ، والشيخوخة (Tabula Muris Consortium ، 2020) ، والمرض (Mathys et al. ، 2019). سيسمح تطبيق CCN على مجموعات البيانات هذه بالتصنيفات المرجعية المستقبلية للتطور لاستيعاب هذه التعقيدات الإضافية من خلال تراكب بنية بيانات مشتركة والتسميات المرتبطة بها.

تعد التصنيفات المرجعية و CCN عنصرين من مكونات سير عمل التحليل متعدد المراحل لمواءمة تصنيفات نوع الخلية باستخدام مجموعات البيانات التي تم جمعها عبر مختبرات متعددة ، ومن منصات تجريبية متعددة ، ومن طرائق بيانات متعددة (الشكل 2). يستوعب سير العمل الاختلافات المنهجية في تعريفات نوع الخلية عبر الدراسات ويستوعب التغييرات في التصنيفات المرجعية بمرور الوقت. يمكن تقسيم سير العمل المقترح إلى أربع مراحل رئيسية:

سير عمل لتعيين أنواع لمجموعة بيانات معينة مع التصنيف.

(1) سيتم إجراء تصنيف نوع الخلية مبدئيًا بشكل منفصل على جميع التصنيفات. (2) سيتم دمج مجموعة البيانات هذه أو بعضها أو جميعها في تصنيف مرجعي عالي الثقة يمكن استخدامه كمقارن لأي مجموعات بيانات ذات صلة ، عن طريق (3) تعيين مجموعات البيانات الحالية والجديدة إلى التصنيف المرجعي. (4) سيتم تحديث المرجع بشكل دوري عند إنشاء مجموعات بيانات وتصنيفات جديدة.

أولاً ، ستعمل العديد من فرق البحث بشكل مستقل على تحديد أنواع الخلايا ، وتحديد ميزاتها المميزة ، وتسميتها باستخدام واحدة من العديد من الاستراتيجيات التجريبية والحاسوبية المتاحة. هذا يمثل الوضع الحالي للمجال. يمكن تطبيق CCN على كل مجموعة بيانات بشكل مستقل في هذه المرحلة.

ثانيًا ، سيتم تحديد تصنيف نوع الخلية المرجعية الأولي من خلال أخذ النتائج من مجموعة بيانات واحدة أو أكثر (تم التحقق من صحتها بشكل مثالي) ودمج هذه البيانات معًا في تحليل واحد ، إذا لزم الأمر. نظرًا لكون استراتيجيات النسخ عالية الأبعاد ، والإنتاجية العالية ، والتكلفة المنخفضة نسبيًا ، فهي قابلة للتطبيق على الفور على العديد من الأعضاء والأنواع ، والهدف هو تحديد أنواع الخلايا المرجعية باستخدام هذه الطريقة (Yuste et al. ، 2020). سيتم بعد ذلك تطبيق CCN على التصنيف المرجعي كما هو موضح أعلاه - تعالج CCN التصنيفات المرجعية بشكل مماثل لأي تصنيف آخر. الأهم من ذلك ، يجب تحديد الأسماء المستعارة المتوافقة في التصنيف المرجعي في هذه المرحلة باستخدام اصطلاح تسمية قياسي مثل الذي تم اقتراحه أعلاه.

يمكن الآن استخدام تصنيف نوع الخلية المرجعية هذا كمقارن لأي مجموعات بيانات ذات صلة ، مما يوفر آلية لنقل المعرفة السابقة حول أنواع الخلايا عبر مجموعات البيانات. يمكن إعادة تسمية مجموعات الخلايا من التصنيفات الحالية باستخدام واحدة من العديد من خوارزميات المحاذاة التي تم التحقق من صحتها (على سبيل المثال ، Barkas et al. ، 2018 Butler et al. ، 2018 Gala et al. ، 2019 Johansen and Quon ، 2019) من خلال دمج البيانات من هذا التصنيف مع المرجع ، ثم قم بتحديث الاسم المستعار المحاذي لمجموعة الخلايا لمطابقة المصطلحات المحددة في المرجع. بالنسبة لمجموعات البيانات الجديدة ، يمكن إنشاء التصنيفات باستخدام أي استراتيجية تجميع أو محاذاة متبوعة بنفس خطوات التعيين ونقل التعليقات التوضيحية.

أخيرًا ، يجب إنشاء إصدارات جديدة من تصنيف نوع الخلية المرجعية بشكل دوري باستخدام بيانات إضافية و / أو طرق حسابية ، وسيتم الآن استخدام هذا التصنيف الجديد كمقارن لمجموعات البيانات ذات الصلة. يمكن للخطوتين 3 و 4 تكرار بعض الإيقاع الذي سيتم تحديده.

يوفر سير العمل هذا استراتيجيتين تكميليتين للمقارنة بين التصنيفات دون الحاجة إلى إلقاء نظرة على التعبير الجيني أو الميزات الكمية الأخرى. أولاً ، يعتمد كل تصنيف على مجموعة مشتركة من مصطلحات الاسم المستعار المتوافقة ، والتي تسمح بالربط الفوري لمجموعات الخلايا المشتركة بين التصنيفات (في الحالات التي يمكن فيها تعيين هذه المعلومات بشكل موثوق). تتمثل الإستراتيجية الثانية في تضمين مجموعات البيانات الشائعة عبر تصنيفات متعددة (مرجع أو غير ذلك) إذا تم تعيين الخلايا لمجموعات الخلايا نفسها في أكثر من تصنيف واحد ، فيمكن ربط مجموعات الخلايا مباشرةً. بشكل عام ، يوفر سير العمل هذا مخططًا عامًا لتصنيف نوع الخلية التي يمكن تخصيصها حسب الحاجة للمجتمعات التي تدرس أنظمة أعضاء مختلفة والتي توفر نقطة انطلاق لتصميم تصنيف الخلايا في المستقبل وقواعد بيانات التسمية.

تحديد تصنيف مرجعي عبر الأنواع في M1

تقدم دراسة حديثة حددت ما يقرب من نصف مليون نواة في القشرة الحركية الأولية للفئران والرئيسيات (M1) تصنيفًا مناسبًا للتعريف كتصنيف مرجعي (Bakken et al. ، 2020a). تضمنت هذه الدراسة بيانات خلية مفردة من ثلاث طرائق منفصلة لـ "omics" (النسخ ، التخلق ، والميثيل) للفأر ، القرد ، والبشر. تم دمج مجموعات البيانات بطريقتين. أولاً ، تم دمج مجموعات بيانات التخلق والميثيل مع بيانات تسلسل snRNA داخل الماوس والقرد والبشر بشكل مستقل (كما هو مبين في الشكل 3 أ للإنسان) ، مما يوضح ملف تعريف جينومي متسق لأنواع الخلايا داخل الأنواع. ثانيًا ، تم محاذاة snRNA-seq من كل نوع في مرجع متكامل واحد ، والذي يحدد تماثل نوع الخلية عبر الأنواع التي يُفترض أنها كانت موجودة في سلف الثدييات إلى القوارض والقرود. يوفر هذا الافتراض القائم على الأدلة للتماثلات عبر الأنواع استراتيجية لنقل خصائص نوع الخلية من دراسات القوارض (على سبيل المثال ، أهداف الإسقاط) إلى الإنسان ، حيث لا يمكن إجراء تجارب لإجراء مثل هذه القياسات بعد. تم إنشاء ما مجموعه 11 تصنيفًا (الشكل 3 ب) ، وتم تضمينها جميعًا في نفس مخطط التسمية ، وتم تطبيق CCN على هذه المجموعة من التصنيفات كما هو موضح أعلاه (انظر الجدول التكميلي 3 في Bakken et al. ، 2020a والملف التكميلي 1). يوضح الشكل 3 ج مثالاً لهذه الأنواع المتقاطعة والمحاذاة عبر الوسائط لخلايا L6 CT ، والتي تنقسم إلى مجموعتين من الخلايا في التصنيف المتكامل (وتعيين الاسم المستعار المحاذي لعلامات L6 CT_1 و L6 CT_2) وتتضمن ما بين خلية واحدة وسبع خلايا مجموعات في تصنيفات أحادية الطريقة.

توضح سلسلة من التصنيفات متعددة الوسائط عبر الأنواع في القشرة الحركية الأولية (M1) فائدة مخطط التسمية.

(أ) تعتمد التصنيفات على النسخ النصية (أعلى "1") ، والكروماتين المفتوح ("2" الأوسط) ، ومثيل الحمض النووي ("3" أسفل) في الإنسان M1. مجموعات Epigenomic ("2" ، "3" في الصفوف) محاذاة لمجموعات RNAseq ("1") كما هو موضح بواسطة أشرطة سوداء أفقية ويتم تعيين مجموعات خلايا مطابقة أيضًا في التصنيفات ذات الصلة. مقتبس من Bakken et al.، 2020a. (ب) مخطط انسيابي يوضح جميع التصنيفات الـ 11 التي تم إنشاؤها لهذا المشروع وتوصيلاتها. تضمن التصنيف المتكامل (المرجعي) النوى التي تم جمعها باستخدام snRNA-seq من ثلاثة أنواع (الصندوق الرمادي) ، مع نوى تم جمعها من الطبقة الخامسة في قرود المكاك التي تم تعيينها لهذا الفضاء اللاحق (الخط الرمادي). بشكل منفصل ، تم محاذاة تصنيفات الوراثة اللاجينية من الإنسان ، والقشدة ، والفأر مع تصنيفات النسخ الخاصة بكل منها (الخطوط السوداء). يتم التقاط هذا الهيكل التصنيفي بالكامل بواسطة CCN (انظر الملف التكميلي 1). (ج) مثال لرسم خرائط لأنواع الخلايا المؤقتة القشرية (L6 CT) عبر التصنيفات البشرية وتصنيفات النسخ باستخدام CCN (الصندوق الأسود في أ). يتم استخدام الأسماء المستعارة المفضلة لكل تصنيف من أجل التوضيح.

يمثل هذا التصنيف المتكامل (الشكل 3 ب ، المربع الرمادي) تصنيفًا مرجعيًا مناسبًا لعدة أسباب: أولاً ، امتد إنشاء البيانات وتحليل البيانات والكتابة إلى مختبرات متعددة ممولة من BICCN كجزء من مشروع اتحاد منسق ، مما يشير إلى أن هذا التصنيف تمت الموافقة عليها من قبل مجموعة فرعية كبيرة من مجتمع تصنيف خلايا القشرة المخية الحديثة ثانيًا ، بينما تم العثور على عدد من الاختلافات بين الأنواع ، يمكن محاذاة 45 نوعًا من الخلايا المؤقتة الأساسية عبر جميع الأنواع مع النسخ الثالثة ، والتصنيفات التي تم إنشاؤها باستخدام علم التخلق والميثيل متسقة إلى حد كبير مع نتائج هذا التصنيف المتكامل (الشكل 3 أ ، اللوحات السفلية و Yao et al. ، 2020 أ) وأخيراً ، يمكن ربط هذا التصنيف بسمات كمية أخرى (مثل التشكل والفيزيولوجيا الكهربية وأهداف الإسقاط المتوقعة) من خلال المقارنة مع دراسات الماوس باستخدام تكميلية طرائق مثل Patch-seq (Gouwens et al.، 2020 Scala et al.، 2020) و Retro-seq (Tasic et al.، 2018 Tasic et al. ، 2016). باستخدام هذه الروابط ، تم تعيين الأسماء المستعارة المتوافقة للتنسيق المقترح في الجدول 2 لمجموعات الخلايا في التصنيف المتكامل جنبًا إلى جنب مع التصنيفات العشرة الأخرى الخاصة بالأنواع باستخدام مزيج من (1) علامات جينية قوية من الأدبيات ، (2) شديدة التمييز علامات الجينات في هذه البيانات ، (3) أهداف الإسقاط في الماوس ، (4) الأسماء التاريخية المستندة إلى شكل الخلية ، و (5) أسماء أنواع الخلايا واسعة أو منخفضة الدقة (التي يتم تعيينها مباشرة إلى علم الوجود) ، مما يوفر نقطة انطلاق لكيفية يمكن تسمية أنواع خلايا الدماغ. يتم عرض قائمة كاملة بالأسماء المستعارة المحاذاة المستخدمة في الملف التكميلي 2.

تطبيق CCN على مجموعات البيانات الحالية والجديدة

من أجل اعتماد اتفاقية محددة ، سواء بشكل عام أو بدلاً من الاتفاقيات الأخرى المتنافسة ، يجب أن تكون سهلة الاستخدام ومفيدة على الفور للمجتمع. على سبيل المثال ، تستخدم العديد من دراسات تصنيف نوع الخلية الآن Seurat (بتلر وآخرون ، 2018) للتجميع والمحاذاة لأنها تنتج نتائج بيولوجية قابلة للتصديق ، ويتم تنفيذها في كود R بديهي مع أدلة مستخدم شاملة لغير المتخصصين. على هذا النحو ، تظهر تصورات Seurat بشكل متكرر في المخطوطات ويتم استخدام تنسيق ملفها كمدخلات للعديد من خطوط أنابيب التحليل. بينما تم تحديد قابلية استخدام CCN أعلاه ، فإن فائدة تطبيقه على تصنيف واحد في غياب قاعدة بيانات مركزية للتصنيفات قد تكون أقل وضوحًا. هنا يتم تقديم خمس حالات استخدام لتوضيح كيف يمكن تطبيق CCN على مجموعات البيانات المنشورة باستخدام scRNA-seq والفيزيولوجيا الكهربية والتشكل في أنواع متعددة. توفر حالات الاستخدام هذه فائدة فورية وتضع أيضًا أساسًا لجهود قواعد البيانات والأنطولوجيا المستقبلية.

حالة الاستخدام 1: محاذاة تصنيف MTG البشري مع مرجع M1

يتضمن التصنيف المرجعي M1 مجموعة تم التحقق من صحتها من الأسماء المستعارة المتوافقة التي تتبع المصطلحات المقترحة لقشرة الثدييات (الجدول 2) والتي يمكن تطبيقها على أي تصنيف آخر. كجزء من التحليل الأصلي (Bakken et al. ، 2020a) ، تمت محاذاة النوى من MTG البشري (Hodge et al. ، 2019) مع مجموعة بيانات M1 البشرية. يوفر هذا التحليل حالة استخدام مثالية لنقل علامات الاسم المستعار المتوافقة مع مجموعة الخلايا من التصنيف المرجعي إلى بيانات MTG (كما حدث ، انظر المواد والأساليب). يوضح الشكل 4 تصورًا لأنواع الجلوتامات في M1 و MTG ، حيث يمثل لون كل مربع جزء الخلايا من أنواع الخلايا المؤقتة في كل منطقة دماغية تم تخصيصها لنفس مجموعة المحاذاة ، والمربعات التي تشير إلى استدعاءات الاسم المستعار المحاذاة في M1 والمكالمات المقابلة لها في MTG. في حين أن المحاذاة ليست مثالية لأنواع الخلايا المؤقتة ، فهي كافية لمطابقة الأسماء المستعارة المحاذاة بين المناطق القشرية. تتيح هذه التعيينات رؤى بيولوجية مثل وجود الخلايا العصبية الشبيهة بـ L4 في M1 ، حيث لا يظهر L4 المحدد تشريحًا. وبالمثل ، تتيح هذه المحاذاة التنبؤ بخصائص الخلية مثل الاتصال بعيد المدى (على سبيل المثال ، المدخلات المهادية) ، بالإضافة إلى قياسات الفيزيولوجيا الكهربية في القشرة الحسية الأولية أو مناطق الدماغ الأخرى التي يتعذر الوصول إليها باستخدام تقنيات مثل Patch-seq. تم إجراء محاذاة مماثلة لأنواع الخلايا العصبية الداخلية GABAergic وأنواع الخلايا غير العصبية (ملف تكميلي 1). تسمح هذه العلامات لمجموعات الخلايا في MTG البشري بمقارنتها مباشرة بمجموعات الخلايا من أي تصنيف آخر بنفس الاسم المستعار المحاذي ، على سبيل المثال لاستنتاج الخصائص المورفولوجية أو الفيزيولوجية الكهربية (انظر حالة الاستخدام 2) أو استمرار فئة الخلية عبر الأنماط الظاهرية متعددة الوسائط والمراحل التنموية ( انظر حالة الاستخدام 3) في الماوس. يمكن حتى مطابقة مجموعات الخلايا مع الأنواع البعيدة باستخدام CCN (انظر حالة الاستخدام 4) ، إلى الحد الذي يمكن أن تكون فيه هذه المحاذاة ممكنة بناءً على البيانات.

محاذاة مجموعات خلايا الجلوتامات في التلفيف الصدغي الأوسط البشري (MTG) إلى تصنيف مرجعي لقشرة المحرك الأولية (M1).

خريطة حرارية متداخلة الكتلة توضح نسبة النوى من مجموعات MTG والمجموعات المرجعية (M1) التي تتحد مع مجموعة محاذاة معينة. يتم تمييز مجموعات الخلايا المقابلة للأسماء المستعارة المحاذاة في تصنيفات MTG و M1 والإشارة إليها بواسطة مربعات زرقاء. مقتبس من Bakken et al.، 2020a.

حالة الاستخدام 2: إنشاء تصنيف كهربائي موضعي

بينما يركز الكثير من الجهد لكتابة الخلية حاليًا على التصنيفات القائمة على مجموعات بيانات scRNA-seq ، يمكن أن تنطبق CCN بشكل متساوٍ على التصنيفات غير النسخية وغير الهرمية. على سبيل المثال ، تم فحص دراسة القشرة البصرية للفأر

1800 خلية تتميز بالكهرباء من خلال تسجيلات المشبك الرقعة للخلية الكاملة ، ولمجموعة فرعية من هذه (450 خلية) ، تم أيضًا إجراء عمليات إعادة البناء المورفولوجية (Gouwens et al. ، 2019). باستخدام طريقة التجميع متعدد الوسائط غير الخاضعة للإشراف ، حدد المؤلفون 20 مثيرًا و 26 مثبطًا أنواع مورفو الكهربائية (أو أنواع لي) ، وهي أنواع من الخلايا يتم تحديدها باستخدام مجموعة من السمات المورفولوجية والكهربية. يوضح الشكل 5 تطبيق CCN على مجموعة فرعية من أنواع me المثيرة (glutamatergic) لتلك الدراسة (انظر الملف التكميلي 1 للتطبيق على أنواع me المتبقية). يُظهر الاسم المستعار المفضل وأعمدة الفئة الفرعية المستنتجة مخطط تنظيمي لأنواع الخلايا التي تم تنظيمها بواسطة أنواع الخلايا الأوسع المستمدة من الملصقات المعدلة وراثيًا ، ولكن لم يتم وضعها في شجرة تصنيف هرمية ثنائية (Gouwens et al. ، 2019). من خلال تطبيق علامة الاسم المستعار المحاذاة ، يمكن ربط أنواع الخلايا هذه مباشرة بأنواع الخلايا المحددة بناءً على النصوص.

تطبيق تسميات نوع الخلية الشائع (CCN) على أنواع أنا glutamatergic في القشرة البصرية للفأر.

أنواع أنا (glutamatergic) المثيرة من Gouwens et al. ، 2019 التي تم دمجها في مخطط التسمية. يتم عرض أحد عشر من أصل 20 نوعًا مثيرًا لي كأمثلة. تظهر الأشكال التمثيلية والاستجابات الكهربية لتوضيح الاختلافات بين الأنواع. تستدعي مكالمات `` الفئة الفرعية المستنتجة '' تعيينًا مثاليًا للأسماء المستعارة المحاذية لمجموعة الخلايا من التصنيف المرجعي M1 في الشكل 3 ، باستثناء أن L5 CF (corticofugal) هو اسم مستعار إضافي لـ L5 ET ، ومجموعات الخلايا المقابلة لـ L4 و L6 IT و L6 CT (المربعات الزرقاء) تم إضافتها إلى التصنيف.

حالة الاستخدام 3: استكشاف فئة فرعية من الخلايا العصبية الداخلية باستخدام سمات الوسائط المتعددة: يستمر فئة "Sst Chodl" عبر مطابقة التصنيف المشترك

يمكن تقسيم الخلايا العصبية الداخلية التي تعبر عن السوماتوستاتين إلى أنواع خلايا متعددة (يختلف العدد المحدد حسب التصنيف) ، وبعضها يشمل الخلايا التي تعبر عن Chodl في القشرة الدماغية للفأر (Tasic et al. ، 2018 Tasic et al. ، 2016). هذه الخلايا العصبية "Sst Chodl" نادرة ، وبناءً على التعبير عن جينات واصمة محددة ، تتوافق مع الخلايا العصبية الداخلية القشرية الوحيدة المعروفة ذات الإسقاطات بعيدة المدى (Tomioka et al. ، 2005). أكدت الدراسات الحديثة باستخدام طريقة النمط الظاهري للخلايا متعددة الوسائط Patch-seq (Gouwens et al. ، 2020) أن مجموعات الخلايا `` Sst Chodl '' التي تتميز بناءً على التشكل والفيزيولوجيا الكهربية (Gouwens et al. ، 2019) تتطابق مع تلك المحددة بواسطة ملفات تعريف النسخ (Tasic et al.، 2018 Tasic et al.، 2016). يمكن تطبيق CCN لتمثيل خلايا "Sst Chodl" (وأنواع الخلايا الأخرى) المطابقة بين جميع التصنيفات ذات الصلة ، بغض النظر عن الأنواع أو الطريقة من خلال استخدام علامات الاسم المستعار المحاذاة. على سبيل المثال ، يوضح الجدول 3 جميع مجموعات الخلايا من Bakken et al. ، 2020a (الشكل 3 ب) المرتبطة بخلايا Sst Chodl ، والتي تحتوي جميعها على "Sst Chodl" في الاسم المستعار المحاذي (مع استثناء واحد مذكور أدناه). في الماوس ، تحتوي جميع الطرائق الثلاثة على نوع خلية واحد من نوع `` Sst Chodl '' ، والذي يمكن ربطه بنوع مطابق في VISp نظرًا لنمط التعبير الجيني المتميز للغاية المحفوظ عبر مناطق الدماغ (Tasic et al. ، 2018 Yao et al. . ، 2020 ب). يرتبط نوع الخلية النسخية هذا بشكل مشابه بنوع خلية "Sst Chodl" في تصنيف النسخ (المرجعي) المتكامل ، والذي يسرد "الإسقاط بعيد المدى Sst" كاسم مستعار إضافي لإضفاء الطابع الرسمي على المراسلات متعددة الوسائط. في الإنسان ، يحتوي RNA-seq و ATAC-seq على مراسلات فردية ، ولكن بالنسبة لميثيل الحمض النووي (DNAm) ، يتماشى Inh L1-5 SST AHR مع العديد من أنواع الخلايا Sst بما في ذلك Sst Chodl (على الأرجح بسبب ندرة هذا نوع من الخلايا). تتضمن مجموعات الخلايا من التصنيفات المستندة إلى المثيلة وعلم التخلق اسمًا مستعارًا إضافيًا يسرد تسميات مجموعة الخلايا في تصنيف النسخ ، ويربط مباشرة أنواع الخلايا هذه. لذلك ، في حين أن Inh L1-5 SST AHR لا يحتوي على "Sst Chodl" كاسم مستعار محاذي ، فإن تسمية مجموعة الخلايا "RNA-seq 040 ، 046–047 ، 050–052 ، 068 في CCN201912131" تشير إلى إدراج "Sst Chodl خلايا (RNA-seq 040). في marmoset ، حيث تم جمع عدد أقل من الخلايا ، تم العثور على مجموعة خلايا "Sst Chodl" فقط مع النسخ. يوفر الربط الصريح لمجموعات الخلايا بهذه الطريقة عدة نقاط محتملة للمقارنة مع الدراسات الأخرى ، بما في ذلك دراسات المرض أو التطور. على سبيل المثال ، وجدت دراسة لتطور الخلايا العصبية الداخلية في الفئران E14 أن خلايا 'Sst Chodl' تأثرت بشدة بإزالة Sox6 أثناء هجرة الخلايا العصبية الداخلية (Munguba et al. ، 2019) ، وقد يكون لتعريفات فئة الخلية التي لوحظت في الدماغ الناضج أدوار تأسيسية في الزخرفة القشرية.

تم الاستشهاد بمجموعة خلايا "Sst Chodl" في Bakken et al.، 2020a.

كيانات التسميات الشائعة لنوع الخلية (CCN) والبيانات الوصفية للتصنيف ، بما في ذلك مجموعة الخلايا الاسم المستعار الإضافي الذي يرتبط بتسميات مجموعة الخلايا من تصنيفات النسخ ذات الصلة. تحتوي جميع مجموعات الخلايا المدرجة على بنية مجموعة خلايا من "القشرة الحركية الأولية" وعلامة علم الوجود لمجموعة الخلايا "UBERON: 0001384".

#مجموعة الخلايا المفضلة الاسم المستعارتسمية مجموعة الخلاياانضمام مجموعة الخلايامجموعة الخلايا المحاذاة الاسم المستعارتعيين الخلية الاسم المستعار الإضافي
1Inh L1-6 SST NPYRNA-seq 040CS201912131_40ست تشودل
2Inh L1-5 SST AHRDNAm 12CS202002272_12RNA-seq 040 ، 046–047 ، 050–052 ، 068 في CCN201912131
3Inh L1-6 SST NPYATAC-seq 08CS202002273_8ست تشودلRNA-seq 040 في CCN201912131
4Inh SST NPYتسلسل الحمض النووي الريبي 01CS201912132_1ست تشودل
5ست تشودلRNA-seq 028CS202002013_28ست تشودل
6ست تشودلDNAm 09CS202002276_9ست تشودلRNA-seq 028 في CCN202002013
7ست تشودلATAC-seq 10CS202002277_10ست تشودلRNA-seq 028 في CCN202002013
8ست تشودلمتكامل 14CS202002270_14ست تشودلالإسقاط بعيد المدى Sst
#تعيين اسم مستعار لمجموعة الخلاياالاقتباس من الاسم المستعار لمجموعة الخلايامعرف التصنيفصنفطريقة
1نيكولاس جورستاد10.1101/2020.03.31.016972CCN201912131بشرتسلسل الحمض النووي الريبي
2وي تيان10.1101/2020.03.31.016972CCN202002272بشرDNAm
3بحيرة زرقاء10.1101/2020.03.31.016972CCN202002273بشرATAC- تسلسل
4فينا كرينين10.1101/2020.03.31.016972CCN201912132القشة قرد أميركيتسلسل الحمض النووي الريبي
5زيزين ياو10.1101/2020.02.29.970558CCN202002013الفأرتسلسل الحمض النووي الريبي
6هانكينغ ليو10.1101/2020.02.29.970558CCN202002276الفأرDNAm
7يانغ لي10.1101/2020.02.29.970558CCN202002277الفأرATAC- تسلسل
8نيكولاس جورستاد10.1101/2020.03.31.016972CCN202002270الجميعتسلسل الحمض النووي الريبي

حالة الاستخدام 4: محاذاة أنواع الخلايا من قشرة الزواحف والثدييات باستخدام CCN

بينما تركز هذه الدراسة على قشرة الثدييات ، فإن إطار عمل CCN ينطبق على الأعضاء الأخرى والأنواع البعيدة. كمثال لحالة الاستخدام ، وجدت دراسة أحادية الخلية لنسخة السلحفاة والسحلية أن أنواع الخلايا العصبية الداخلية GABAergic وأنواع الخلايا غير العصبية متماثلة مع تلك التي تظهر في قشرة الفأر (Tosches et al. ، 2018). في كثير من الحالات ، عبرت هذه الأنواع من الخلايا عن علامات جينية مشتركة ، مما يشير إلى أصل تطوري مشترك عبر 320 مليون سنة من التطور في الفقاريات الأمنيوتي. تشمل هذه الأنواع الخلايا النجمية (GFAP) ، الخلايا قليلة التغصن (MBP) ، الخلايا الأولية قليلة التغصن (OLIG1 و PDGFRA) ، الخلايا الدبقية الصغيرة (C1QC) ، GABAergic interneurons ككل (GAD1 و GAD2) ، و Sst + interneurons (SST). تم أيضًا تحديد نظائر الزواحف لأنواع GABAergic المشتقة من CGE و MGE ، على الرغم من أنه من المثير للاهتمام أنه لا يتم التعبير عن جينات علامة VIP أو PVALB في الزواحف. يوضح تطبيق CCN على التصنيفات المقدمة للسلحفاة فائدة هذا النهج (ملف إضافي 1).

يعد تعيين الأسماء المستعارة المحاذاة للخلايا غير العصبية و GABAergic interneurons واضحًا ، حيث تم تعيين "PVALB" ومحاذاة مماثلة لأنواع أخرى. في المقابل ، فإن المراسلات بين خلايا الجلوتامات الزاحفة والثديية أكثر تعقيدًا. تحتوي الزواحف على طبقة من ثلاث طبقات ، والقشرة الظهرية الأمامية فقط (التي تمثل جزءًا صغيرًا من الباليوم) قابلة للمقارنة مع القشرة المخية الحديثة للثدييات المكونة من ست طبقات (جارفيس ، 2009 توشيس وآخرون ، 2018). حدد RNA-seq بالاشتراك مع التهجين في الموقع طبقتين فرعيتين متميزتين من طبقة السلحفاة 2: L2a سطحي (أنواع الخلايا e07 – e08) و L2b أعمق (e13 – e16) ، والتي يبدو أنها تتوافق مع الخلايا العصبية للطبقة العميقة للثدييات والطبقة العليا ، على التوالي ، مما يشير إلى احتمال وجود انعكاس للطبقات في كليد واحد. ومع ذلك ، فإن جميع أنواع الخلايا هذه تتعايش مع الجينات الموجودة في الخلايا العصبية داخل الدماغ L2 / 3 و L4 و L5a الحصرية بشكل متبادل (على سبيل المثال ، SATB2 و RORB و RFX3) جنبًا إلى جنب مع الخلايا العصبية الإسقاطية العصبية خارج الدماغ (على سبيل المثال ، BCL11B و TBR1 و SOX5) ، مما يشير إلى نقص أنواع الخلايا المتجانسة بين الكتل أو على الأقل تغيير في البرامج التنظيمية لعامل النسخ الأساسي. وبالتالي ، مع مستوى الدقة المقدم في هذه الدراسة ، لم يتم تعيين أسماء مستعارة متوافقة (أبعد من الأوسع) لأنواع glutamatergic. يشير هذا إلى أهمية وجود قياسات في طرائق أخرى ، على سبيل المثال ، الاتصال المحلي وطويل المدى ، والتي قد تساعد في إنشاء تناظرات أو تعزيز مطالبات الابتكارات الخلوية الخاصة بالكليد. بشكل عام ، يوفر CCN آلية لتعيين تسمية قياسية لأنواع الخلايا الموجودة في قشرة الزواحف وربط هذه الأنواع بمرجع القشرة المخية الحديثة للثدييات على مستوى الدقة الذي تم حله في التصنيف.

حالة الاستخدام 5: مقارنة التصنيف الجديد بالتصنيفات الحالية

تمثل حالات الاستخدام الأربعة الأولى أمثلة محددة لكيفية عرض التصنيفات من مناطق وطرائق وأنواع مختلفة في الدماغ في إطار عمل CCN لجعل الاستنتاجات المنشورة سهلة الوصول إلى القارئ الساذج. تمثل هذه أمثلة محددة لحالة استخدام أكثر عمومية للعلماء ، الذين قد يرغبون في مقارنة تصنيفهم الذي تم إنشاؤه حديثًا بما هو معروف حاليًا عن أنواع الخلايا. التطبيق المثالي لهذا السيناريو هو قاعدة بيانات مركزية للتكامل التصنيفي مع إمكانيات الأنطولوجيا والتعليقات التوضيحية المرتبطة مثل هذا الإطار خارج نطاق هذه المخطوطة ، ولكن الحلول جارية. كنقطة انطلاق لهذا الهدف ، يعرض الملف التكميلي 1 ملفات الإخراج من CCN لـ 18 تصنيفًا (بما في ذلك جميع التصنيفات التي تمت مناقشتها هنا الجدول 4) التي تم شرحها باستخدام الأسماء المستعارة المحاذاة من التصنيف المرجعي M1 المعروض في الشكل 3. المستندة إلى النصوص تم جمع التصنيفات من الرئيسيات البشرية وغير البشرية والماوس والزواحف ، وتمتد على مناطق متعددة من القشرة الحديثة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم مطابقة العديد منها مع التصنيفات التي تم جمعها باستخدام طرائق أخرى مثل علم التشكل ، والفيزيولوجيا الكهربية ، وعلم التخلق ، والميثلة. يوفر هذا الاتساع طرقًا متعددة للدخول في هذا الإطار للتعليق التوضيحي لمجموعات البيانات الجديدة ويسمح بتنفيذ أكثر مرونة لسير عمل التحليل المحدد الموضح في الشكل 2. وعلى وجه الخصوص ، بدلاً من طلب محاذاة مجموعات البيانات الجديدة مع التصنيف المرجعي ، يمكن لمجموعات البيانات الجديدة تتماشى مع أي تصنيف من الجدول 4 ، ويمكن بعد ذلك الاستدلال على المعلومات حول نوع الخلية من أي مجموعات خلايا في أي تصنيف مضمن باستخدام اسم مستعار محاذي مشترك كمجموعة خلايا متطابقة. إذا تم تطبيق هذه العملية على التصنيفات الجديدة وتم تضمين ملفات الإخراج كمواد تكميلية في أي مخطوطة ناتجة ، فيمكن عندئذٍ تضمين هذه التصنيفات في أي قاعدة بيانات مركزية مستقبلية بأقل جهد ممكن ، مما يوفر مرجعًا أكثر ثراءً لمزيد من الدراسة.

التصنيفات مع CCN المطبقة.

جدول يوضح مجموعة التصنيفات المدرجة في الملف التكميلي 1. تشتمل جميع التصنيفات على جدول المصطلحات المشروحة. تشير العلامة النجمية (*) والجزرة (^) إلى أنه تم أيضًا تضمين ملف مخطط dendrogram المحدث وخلية إلى خلية لهذا التصنيف ، على التوالي. CCN202002270 هو التصنيف المرجعي المعروض في الشكل 3 ب.

معرف التصنيفوصفالمرجعي
CCN201810310 ^ *Mouse VISp + ALM (من Tasic et al. ، 2018)Tasic وآخرون ، 2018
CCN201908210 ^ *الإنسان MTG (من Tasic وآخرون ، 2018)Hodge et al.، 2019
CCN201908211 ^ *تحليل مشترك للفأر / الإنسان (تعديل طفيف من Hodge et al. ، 2019)Hodge et al.، 2019
CCN201912130تصنيف الإنسان M1 باستخدام بيانات 10 ×Bakken et al.، 2020a
CCN201912131تصنيف M1 البشري باستخدام بيانات Smart-seq و 10xBakken et al.، 2020a
CCN201912132تصنيف Marmoset M1 باستخدام بيانات 10 ×Bakken et al.، 2020a
CCN202002013 *تصنيف الماوس BICCN باستخدام مجموعات بيانات RNAseq متعددةياو وآخرون ، 2020 أ
CCN202002270عبر الأنواع (متكامل) تصنيف النسخBakken et al.، 2020a
CCN202002271تصنيف Macaque transcriptomics ، طبقة 5/6 فقطBakken et al.، 2020a
CCN202002272تصنيف مثيلة الحمض النووي البشريBakken et al.، 2020a
CCN202002273تصنيف تسلسل أتاك البشريBakken et al.، 2020a
CCN202002274تصنيف مثيلة الحمض النووي لمارموسيتBakken et al.، 2020a
CCN202002275تصنيف Marmoset ATAC-seqBakken et al.، 2020a
CCN202002276تصنيف مثيلة الحمض النووي للفأرياو وآخرون ، 2020 أ
CCN202002277تصنيف Mouse ATAC-seqياو وآخرون ، 2020 أ
CCN202005150 ^تُعرَّف الخلايا العصبية المثبطة للفأر في VISp باستخدام الفيزيولوجيا الكهربية والتشكل والنسخجوينز وآخرون ، 2020
CCN201906170عُرِّفَت عصبونات الفأر في VISp باستخدام الفيزيولوجيا الكهربية والتشكيلجوينز وآخرون ، 2019
CCN201805250تصنيف ترانسكريبتوميكس السلحفاةTosches وآخرون ، 2018

محتويات

القشرة الدماغية هي الغطاء الخارجي لأسطح نصفي الكرة المخية ويتم طيها في قمم تسمى التلافيف ، وتسمى الأخاديد التلمية. يتراوح سمكها في دماغ الإنسان بين 2 و 3 أو 4 ملليمترات ، [7] وتشكل 40 في المائة من كتلة الدماغ. [3] 90 في المائة من القشرة المخية هي القشرة المخية ذات الست طبقات بينما الـ 10 في المائة الأخرى تتكون من القشرة المخية المخصصة. [3] يوجد ما بين 14 و 16 مليار خلية عصبية في القشرة ، [3] وهي منظمة شعاعيًا في أعمدة قشرية ، وأعمدة صغيرة ، في الطبقات المنظمة أفقيًا من القشرة. [8] [9]

يمكن فصل القشرة المخية الحديثة إلى مناطق مختلفة من القشرة المعروفة في الجمع باسم القشرة ، وتشمل القشرة الحركية والقشرة البصرية. يتم دفن حوالي ثلثي السطح القشري في التلم والقشرة المعزولة مخفية تمامًا. القشرة هي الأثخن فوق قمة التلفيف وأرفع في قاع التلم. [10]

طيات تحرير

يتم طي القشرة المخية بطريقة تسمح بمساحة كبيرة من الأنسجة العصبية لتلائم حدود قحف الأعصاب. عندما تتكشف في الإنسان ، تبلغ مساحة سطح كل قشرة نصف كروية حوالي 0.12 متر مربع (1.3 قدم مربع). [11] الطي يكون داخليًا بعيدًا عن سطح الدماغ ، وهو موجود أيضًا على السطح الإنسي لكل نصف كرة داخل الشق الطولي. تحتوي معظم الثدييات على قشرة دماغية ملتوية مع القمم المعروفة باسم التلافيف (gyri) والأحواض أو الأخاديد المعروفة باسم sulci. بعض الثدييات الصغيرة بما في ذلك بعض القوارض الصغيرة لها أسطح دماغية ملساء دون التعرق. [5]

تحرير الفصوص

يمثل التلم الكبير والتلافيف انقسامات قشرة المخ في فصوص الدماغ. [7] هناك أربعة فصوص رئيسية: الفص الجبهي والفص الجداري والفص الصدغي والفص القذالي. غالبًا ما يتم تضمين القشرة المعزولة على أنها الفص المعزول. [12] الفص الحوفي هو حافة قشرة على الجانب الإنسي من كل نصف كرة ، وغالبًا ما يتم تضمينه أيضًا. [13] وهناك أيضًا ثلاث فصيصات من الدماغ موصوفة: الفصيص المجاور للمركز ، والفصيص الجداري العلوي ، والفصيص الجداري السفلي.

تحرير السماكة

بالنسبة لأنواع الثدييات ، تميل الأدمغة الأكبر (بالمعنى المطلق ، وليس فقط فيما يتعلق بحجم الجسم) إلى امتلاك قشور أكثر سمكًا. [14] أصغر الثدييات ، مثل الزبابة ، يبلغ سمكها القشرة الحديثة حوالي 0.5 مم ، وتبلغ سماكة الثدييات ذات الأدمغة الأكبر ، مثل البشر وحيتان الزعنفة ، 2-4 مم. [3] [7] هناك علاقة لوغاريتمية تقريبًا بين وزن الدماغ وسمك القشرة. [14] التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ (MRI) يجعل من الممكن الحصول على مقياس لسمك القشرة المخية البشرية وربطها بمقاييس أخرى. يختلف سمك المناطق القشرية المختلفة ولكن بشكل عام ، تكون القشرة الحسية أرق من القشرة الحركية. [15] وجدت إحدى الدراسات بعض الارتباط الإيجابي بين سمك القشرة والذكاء. [16] وجدت دراسة أخرى أن القشرة الحسية الجسدية تكون أكثر سمكًا لدى مرضى الصداع النصفي ، على الرغم من أنه من غير المعروف ما إذا كان هذا ناتجًا عن نوبات الصداع النصفي أو سببها. [17] [18] أشارت دراسة لاحقة أجريت على عدد أكبر من المرضى إلى عدم وجود تغيير في سمك القشرة لدى مرضى الصداع النصفي. [19] اضطراب وراثي في ​​القشرة الدماغية ، حيث يؤدي انخفاض الطي في مناطق معينة إلى ظهور خيوط صغيرة ، حيث توجد أربع طبقات بدلاً من ستة ، في بعض الحالات يُنظر إليها على أنها مرتبطة بعُسر القراءة. [20]

طبقات القشرة المخية الحديثة

تتكون القشرة المخية الحديثة من ست طبقات ، مرقمة من الأول إلى السادس ، من الطبقة الخارجية الأولى - بالقرب من الأم الحنون ، إلى الطبقة الداخلية السادسة - بالقرب من المادة البيضاء الأساسية. تحتوي كل طبقة قشرية على توزيع مميز للخلايا العصبية المختلفة واتصالاتها بالمناطق القشرية وتحت القشرية الأخرى. هناك روابط مباشرة بين المناطق القشرية المختلفة والوصلات غير المباشرة عبر المهاد.

أحد أوضح الأمثلة على الطبقات القشرية هو خط جيناري في القشرة البصرية الأولية. هذه مجموعة من الأنسجة الأكثر بياضًا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة في التلم الكلسي للفص القذالي. يتكون خط جيناري من محاور تجلب المعلومات المرئية من المهاد إلى الطبقة الرابعة من القشرة البصرية.

سمح تلطيخ المقاطع العرضية للقشرة للكشف عن موضع أجسام الخلايا العصبية والمسالك المحورية داخل القشرة لعلماء التشريح العصبي في أوائل القرن العشرين بإنتاج وصف مفصل للخلية العصبية. الهيكل الصفحي للقشرة في الأنواع المختلفة. أثبت عمل Korbinian Brodmann (1909) أن القشرة المخية الحديثة للثدييات تنقسم باستمرار إلى ست طبقات.

الطبقة التي أحررها

الطبقة الأولى هي الطبقة الجزيئية، ويحتوي على عدد قليل من الخلايا العصبية المتناثرة ، بما في ذلك الخلايا العصبية الوردية GABAergic. [21] تتكون الطبقة الأولى إلى حد كبير من امتدادات من خصل شجيري قمي من الخلايا العصبية الهرمية والمحاور الأفقية ، وكذلك الخلايا الدبقية. [22] أثناء التطور ، تتواجد خلايا كاجال-ريتزيوس [23] وخلايا الطبقة الحبيبية الفرعية [24] في هذه الطبقة. أيضا ، يمكن العثور هنا على بعض الخلايا النجمية الشوكية. يُعتقد أن المدخلات في الخصل القمي حاسمة بالنسبة لـ استجابة التفاعلات في القشرة المخية تشارك في التعلم والانتباه الترابطي. [25] بينما كان يعتقد ذات مرة أن المدخلات للطبقة التي أتت من القشرة نفسها ، [26] أدرك الآن أن الطبقة الأولى عبر عباءة القشرة الدماغية تتلقى مدخلات جوهرية من مصفوفة أو خلايا المهاد من النوع M [27] (على عكس جوهر أو النوع C الذي ينتقل إلى الطبقة الرابعة). [28]

تحرير الطبقة الثانية

الطبقة الثانية ، الطبقة الحبيبية الخارجية ، تحتوي على خلايا عصبية هرمية صغيرة والعديد من الخلايا العصبية النجمية.

تحرير الطبقة الثالثة

الطبقة الثالثة ، طبقة هرمية خارجية، يحتوي في الغالب على الخلايا العصبية الهرمية الصغيرة والمتوسطة الحجم ، بالإضافة إلى الخلايا العصبية غير الهرمية ذات المحاور القشرية العمودية الموجهة عموديًا.

تحرير الطبقة الرابعة

الطبقة الرابعة ، الطبقة الحبيبية الداخلية ، تحتوي على أنواع مختلفة من الخلايا النجمية والهرمية ، وهي الهدف الرئيسي للواردات المهادية القشرية من الخلايا العصبية من النوع C المهاد (النوع الأساسي) [28] وكذلك الواردات القشرية داخل نصف الكرة الأرضية. يشار إلى الطبقات فوق الطبقة الرابعة أيضًا باسم الطبقات فوق الحبيبية (الطبقات من الأول إلى الثالث) ، بينما يشار إلى الطبقات أدناه باسم الطبقات تحت الحبيبية (الطبقتان الخامس والسادس).

تحرير الطبقة الخامسة

الطبقة الخامسة طبقة هرمية داخليةيحتوي على خلايا عصبية هرمية كبيرة. تغادر المحاور من هذه القشرة وتتصل بالهياكل تحت القشرية بما في ذلك العقد القاعدية. في القشرة الحركية الأولية للفص الجبهي ، تحتوي الطبقة الخامسة على خلايا هرمية عملاقة تسمى خلايا بيتز ، والتي تنتقل محاورها عبر الكبسولة الداخلية وجذع الدماغ والحبل الشوكي مكونة السبيل القشري ، وهو المسار الرئيسي للتحكم الحركي الطوعي .

تحرير الطبقة السادسة

الطبقة السادسة ، الطبقة متعددة الأشكال أو متعددة الأشكال ، تحتوي على عدد قليل من الخلايا العصبية الهرمية الكبيرة والعديد من الخلايا العصبية الهرمية ومتعددة الأشكال الصغيرة التي تشبه المغزل ترسل أليافًا صادرة إلى المهاد ، مما يؤدي إلى إنشاء ترابط متبادل دقيق للغاية بين القشرة والمهاد. [29] أي أن الخلايا العصبية في الطبقة السادسة من عمود قشري واحد تتصل بخلايا المهاد التي توفر مدخلات إلى نفس العمود القشري. هذه الروابط مثيرة ومثبطة. ترسل الخلايا العصبية أليافًا مثيرة إلى الخلايا العصبية في المهاد وترسل أيضًا ضمانات إلى النواة الشبكية المهادية التي تثبط هذه الخلايا العصبية في المهاد نفسها أو تلك المجاورة لها. [30] تقول إحدى النظريات أنه نظرًا لانخفاض المخرجات المثبطة عن طريق المدخلات الكولينية للقشرة الدماغية ، فإن هذا يوفر لجذع الدماغ "تحكمًا في الكسب قابل للتعديل لترحيل المدخلات اللمفية". [30]

تحرير الأعمدة

لا تتكدس الطبقات القشرية واحدة على الأخرى فحسب ، بل توجد روابط مميزة بين الطبقات المختلفة وأنواع الخلايا العصبية ، والتي تمتد على كل سمك القشرة. يتم تجميع هذه الدوائر الدقيقة القشرية في أعمدة قشرية وأعمدة صغيرة. [31] وقد تم اقتراح أن الأعمدة الصغيرة هي الوحدات الوظيفية الأساسية للقشرة. [32] في عام 1957 ، أظهر فيرنون ماونتكاسل أن الخصائص الوظيفية للقشرة الدماغية تتغير فجأة بين النقاط المتجاورة جانبًا ، ومع ذلك ، فهي مستمرة في الاتجاه العمودي على السطح. قدمت الأعمال اللاحقة دليلاً على وجود أعمدة قشرية مميزة وظيفيًا في القشرة البصرية (Hubel and Wiesel ، 1959) ، [33] القشرة السمعية ، والقشرة الترابطية.

تسمى المناطق القشرية التي تفتقر إلى الطبقة الرابعة الحبيبية. تسمى المناطق القشرية التي تحتوي على طبقة بدائية فقط بخلل الحبيبات. [34] يتم تحديد معالجة المعلومات داخل كل طبقة من خلال ديناميكيات زمنية مختلفة مع ذلك في الطبقات الثانية / الثالثة التي لها تذبذب بطيء 2 هرتز بينما في الطبقة V لها تذبذب سريع 10-15 هرتز. [35]

أنواع القشرة تحرير

بناءً على الاختلافات في التنظيم الرقائقي ، يمكن تصنيف القشرة الدماغية إلى نوعين ، المساحة الكبيرة من القشرة المخية الحديثة التي تحتوي على ست طبقات من الخلايا ، ومنطقة القشرة المخية الأصغر التي تحتوي على ثلاث أو أربع طبقات: [2]

  • تُعرف القشرة المخية الحديثة أيضًا باسم القشرة المخية أو النيوباليوم وهي جزء من القشرة المخية الناضجة بست طبقات متميزة. تتضمن أمثلة مناطق القشرة المخية الحديثة القشرة الحركية الأولية الحبيبية والقشرة البصرية الأولية المخططة. تحتوي القشرة المخية الحديثة على نوعين فرعيين ، وهما القشرة المخية الحقيقية و proisocortex وهي منطقة انتقالية بين isocortex ومناطق القشرة periallocortex.
  • القشرة المخية المخصصة هي جزء من القشرة المخية ذات ثلاث أو أربع طبقات ، ولها ثلاثة أنواع فرعية ، القشرة الباليوكورتيكية مع ثلاث صفيحة قشرية ، والقشرة القوسية التي تحتوي على أربعة أو خمسة ، ومنطقة انتقالية مجاورة للقشرة المخية ، القشرة المحيطة بقشرة الدماغ. ومن أمثلة القشرة المخية القشرة الشمية والحصين.

هناك منطقة انتقالية بين القشرة المخية الحديثة والقشرة المخصصة تسمى القشرة الحوفية ، حيث يتم دمج الطبقات 2 و 3 و 4. تتضمن هذه المنطقة القشرة الأمامية للقشرة المخية الحديثة والقشرة المحيطة بالقشرة المخية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيف القشرة الدماغية إلى أربعة فصوص: الفص الجبهي ، والفص الصدغي ، والفص الجداري ، والفص القذالي ، والذي سمي من عظامها العلوية في الجمجمة.

يعد تدفق الدم إلى القشرة الدماغية جزءًا من الدورة الدموية الدماغية. الشرايين الدماغية تزود الدم الذي يروي المخ. يحمل هذا الدم الشرياني الأكسجين والجلوكوز والمواد المغذية الأخرى إلى القشرة. الأوردة الدماغية تستنزف الدم غير المؤكسج ، والنفايات الأيضية بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون ، تعود إلى القلب.

الشرايين الرئيسية التي تغذي القشرة هي الشريان الدماغي الأمامي والشريان الدماغي الأوسط والشريان الدماغي الخلفي. يمد الشريان الدماغي الأمامي الأجزاء الأمامية من الدماغ ، بما في ذلك معظم الفص الجبهي. يوفر الشريان الدماغي الأوسط الفصوص الجدارية والفص الصدغي وأجزاء من الفص القذالي. ينقسم الشريان الدماغي الأوسط إلى فرعين لتزويد نصف الكرة الأيسر والأيمن ، حيث يتفرعان أكثر. يوفر الشريان الدماغي الخلفي الفصوص القذالية.

دائرة ويليس هي نظام الدم الرئيسي الذي يتعامل مع إمدادات الدم في المخ والقشرة الدماغية.

إن تطور القشرة الدماغية قبل الولادة هو عملية معقدة ومضبوطة بدقة تسمى التكوُّن القشري ، وتتأثر بالتفاعل بين الجينات والبيئة. [36]

تحرير الأنبوب العصبي

تتطور القشرة الدماغية من الجزء الأمامي ، منطقة الدماغ الأمامي ، من الأنبوب العصبي. [37] [38] تنثني الصفيحة العصبية وتغلق لتشكل الأنبوب العصبي. من التجويف داخل الأنبوب العصبي يطور الجهاز البطيني ، ومن الخلايا العصبية الظهارية في جدرانه ، الخلايا العصبية والدبقية في الجهاز العصبي. الجزء الأكثر الأمامي (الأمامي ، أو القحفي) من الصفيحة العصبية ، والدماغ ، والذي يظهر قبل بدء العصيبة ، يؤدي إلى نشوء نصفي الكرة المخية والقشرة اللاحقة. [39]

تحرير تطور الخلايا العصبية القشرية

يتم إنشاء الخلايا العصبية القشرية داخل منطقة البطين ، بجانب البطينين. في البداية ، تحتوي هذه المنطقة على الخلايا الجذعية العصبية ، والتي تنتقل إلى الخلايا الدبقية الشعاعية - الخلايا السلفية ، والتي تنقسم لإنتاج الخلايا الدبقية والعصبونات. [40]

شعاعي تحرير الدبقية

تتكون القشرة الدماغية من مجموعة غير متجانسة من الخلايا التي تؤدي إلى ظهور أنواع مختلفة من الخلايا. تُشتق غالبية هذه الخلايا من الهجرة الدبقية الشعاعية التي تشكل أنواعًا مختلفة من الخلايا من القشرة المخية الحديثة وهي فترة مرتبطة بزيادة في تكوين الخلايا العصبية. وبالمثل ، فإن عملية تكوين الخلايا العصبية تنظم التصفيح لتشكيل طبقات مختلفة من القشرة. خلال هذه العملية ، هناك زيادة في تقييد مصير الخلية الذي يبدأ مع الأسلاف السابقة التي تؤدي إلى ظهور أي نوع من الخلايا في القشرة الدماغية والأسلاف اللاحقة مما يؤدي إلى ظهور الخلايا العصبية ذات الطبقات السطحية فقط. يخلق مصير الخلية التفاضلية هذا تضاريس من الداخل إلى الخارج في القشرة الدماغية مع الخلايا العصبية الأصغر في الطبقات السطحية والخلايا العصبية الأقدم في الطبقات العميقة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إيقاف الخلايا العصبية الصفحية في الطور S أو G2 من أجل إعطاء تمييز دقيق بين الطبقات القشرية المختلفة. لا يكتمل التمايز الصفحي بشكل كامل إلا بعد الولادة حيث أن الخلايا العصبية الصفحية لا تزال حساسة للإشارات الخارجية والإشارات البيئية أثناء التطور. [41]

على الرغم من أن غالبية الخلايا التي تتكون منها القشرة الدماغية مشتقة محليًا من الخلايا الدبقية الشعاعية ، إلا أن هناك مجموعة فرعية من الخلايا العصبية التي تهاجر من مناطق أخرى. تنتج الخلايا الدبقية الشعاعية خلايا عصبية هرمية الشكل وتستخدم الغلوتامات كناقل عصبي ، ولكن هذه الخلايا المهاجرة تساهم في تكوين خلايا عصبية على شكل نجمي وتستخدم GABA كناقل عصبي رئيسي. يتم إنشاء هذه الخلايا العصبية GABAergic بواسطة الخلايا السلفية في البروز العقدي الإنسي (MGE) التي تهاجر بشكل عرضي إلى القشرة عبر المنطقة تحت البطينية. تعتبر هجرة الخلايا العصبية GABAergic مهمة بشكل خاص لأن مستقبلات GABA مثيرة أثناء التطور. هذه الإثارة مدفوعة في المقام الأول بتدفق أيونات الكلوريد من خلال مستقبلات GABA ، ولكن في البالغين تتحول تركيزات الكلوريد مسببة تدفقًا داخليًا للكلوريد الذي يؤدي إلى فرط استقطاب الخلايا العصبية بعد المشبكي. [42] الألياف الدبقية المنتجة في الأقسام الأولى للخلايا السلفية موجهة شعاعيًا ، وتمتد بسمك القشرة من المنطقة البطينية إلى السطح الخارجي للقصبة ، وتوفر سقالات لانتقال الخلايا العصبية للخارج من منطقة البطين. [43] [44]

عند الولادة ، يوجد عدد قليل جدًا من التشعبات الموجودة على جسم خلية العصبون القشري ، والمحور العصبي غير مكتمل النمو. خلال السنة الأولى من الحياة ، يزداد عدد التشعبات بشكل كبير ، بحيث يمكنها استيعاب ما يصل إلى مائة ألف اتصال متشابك مع الخلايا العصبية الأخرى. يمكن أن يتطور المحور العصبي ليمتد لمسافة طويلة من جسم الخلية. [45]

القسمة غير المتماثلة تحرير

تكون الانقسامات الأولى للخلايا السلفية متماثلة ، مما يضاعف العدد الإجمالي للخلايا السلفية في كل دورة انقسامية. بعد ذلك ، تبدأ بعض الخلايا السلفية في الانقسام بشكل غير متماثل ، مما ينتج عنه خلية واحدة بعد الانقسام تهاجر على طول الألياف الدبقية الشعاعية ، تاركة المنطقة البطينية ، وخلية سلف واحدة ، والتي تستمر في الانقسام حتى نهاية التطور ، عندما تتمايز إلى خلية دبقية أو خلية بطانية. نظرًا لاستطالة المرحلة G1 من الانقسام الفتيلي ، في ما يُنظر إليه على أنه إطالة انتقائية لدورة الخلية ، تهاجر الخلايا العصبية المولودة حديثًا إلى طبقات أكثر سطحية من القشرة. [46] تصبح الخلايا الوليدة المهاجرة الخلايا الهرمية للقشرة الدماغية. [٤٧] عملية التطوير مرتبة ومنظمة بواسطة مئات الجينات وآليات تنظيم الوراثة اللاجينية. [48]

منظمة طبقة تحرير

يتشكل الهيكل الطبقي للقشرة الدماغية الناضجة أثناء التطور. تهاجر الخلايا العصبية الهرمية الأولى المتولدة من المنطقة البطينية والمنطقة تحت البطينية ، جنبًا إلى جنب مع عصبونات كاجال-رتزيوس المنتجة للريلين ، من صفيحة. بعد ذلك ، مجموعة من الخلايا العصبية المهاجرة إلى منتصف الصفيحة المسبقة تقسم هذه الطبقة العابرة إلى الطبقة السطحية المنطقة الهامشية، والتي ستصبح الطبقة الأولى من القشرة المخية الحديثة الناضجة ، والصفيحة الفرعية ، [49] وتشكل طبقة وسطى تسمى الصفيحة القشرية. ستشكل هذه الخلايا الطبقات العميقة من القشرة الناضجة ، الطبقات الخامسة والسادسة. تهاجر الخلايا العصبية المولودة في وقت لاحق شعاعيًا إلى الصفيحة القشرية بعد الخلايا العصبية للطبقة العميقة ، وتصبح الطبقات العليا (من طبقتين إلى أربعة). وهكذا ، يتم إنشاء طبقات القشرة بترتيب من الداخل إلى الخارج. [50] الاستثناء الوحيد لهذا التسلسل الداخلي لتكوين الخلايا العصبية يحدث في الطبقة الأولى من الرئيسيات ، والتي ، على عكس القوارض ، يستمر تكوين الخلايا العصبية طوال فترة تكوين القشرة. [51]

تحرير الزخرفة القشرية

تنشأ خريطة المناطق القشرية الوظيفية ، والتي تشمل القشرة الحركية الأولية والقشرة البصرية ، من "خريطة أولية" ، [52] والتي تنظمها إشارات جزيئية مثل عامل نمو الأرومة الليفية FGF8 في وقت مبكر من التطور الجنيني. [53] [54] تنظم هذه الإشارات حجم وشكل وموقع المناطق القشرية على سطح البريمورديوم القشري ، جزئيًا عن طريق تنظيم تدرجات تعبير عامل النسخ ، من خلال عملية تسمى النمط القشري. تتضمن أمثلة عوامل النسخ هذه الجينات EMX2 و PAX6. [55] معًا ، يشكل كلا عاملي النسخ تدرجًا متعاكسًا للتعبير. يتم التعبير عن Pax6 بشكل كبير في القطب الجانبي المنقاري ، بينما يتم التعبير عن Emx2 بشكل كبير في القطب الذنبي. إنشاء هذا التدرج مهم للتطوير السليم. على سبيل المثال ، يمكن أن تتسبب الطفرات في Pax6 في توسيع مستويات التعبير عن Emx2 خارج مجال التعبير الطبيعي ، مما سيؤدي في النهاية إلى توسيع المناطق المشتقة عادةً من القشرة الوسطى الذيلية ، مثل القشرة البصرية. على العكس من ذلك ، إذا حدثت طفرات في Emx2 ، فقد يتسبب ذلك في توسع المجال الذي يعبر عن Pax6 مما يؤدي إلى توسيع المناطق القشرية الأمامية والحركية. لذلك ، يعتقد الباحثون أن التدرجات ومراكز الإشارات المماثلة بجوار القشرة يمكن أن تساهم في التعبير الإقليمي عن عوامل النسخ هذه. [42] اثنتان من إشارات النمذجة المدروسة جيدًا للقشرة تشمل FGF وحمض الريتينويك. إذا تم التعبير عن FGFs بشكل خاطئ في مناطق مختلفة من القشرة النامية ، فإن الزخرفة القشرية تتعطل. على وجه التحديد ، عند زيادة Fgf8 في القطب الأمامي ، يتم تقليل تنظيم Emx2 ويحدث تحول ذيلية في المنطقة القشرية. هذا يؤدي في النهاية إلى توسع مناطق المنقار. لذلك ، يلعب Fgf8 وغيره من FGFs دورًا في تنظيم التعبير عن Emx2 و Pax6 ويمثلان كيف يمكن أن تصبح القشرة الدماغية متخصصة لوظائف مختلفة. [42]

يتم تنظيم التوسع السريع في مساحة السطح القشري بمقدار التجديد الذاتي للخلايا الدبقية الشعاعية ويتم تنظيمه جزئيًا بواسطة جينات FGF و Notch. [56] خلال فترة تكوين الخلايا العصبية القشرية وتشكيل الطبقة ، تبدأ العديد من الثدييات العليا في عملية التحريف ، والتي تولد الطيات المميزة للقشرة الدماغية. [57] [58] يتم تنظيم التقرن بواسطة بروتين مرتبط بالحمض النووي Trnp1 [59] وبواسطة إشارات FGF و SHH [60] [61]

من بين جميع مناطق الدماغ المختلفة ، تُظهر القشرة الدماغية أكبر تباين تطوري وقد تطورت مؤخرًا. [5] على عكس الدوائر المحفوظة بشكل كبير في النخاع المستطيل ، على سبيل المثال ، والتي تؤدي وظائف مهمة مثل تنظيم معدل ضربات القلب والتنفس ، فإن العديد من مناطق القشرة الدماغية ليست ضرورية تمامًا للبقاء على قيد الحياة. وهكذا ، فإن تطور القشرة الدماغية قد شهد ظهور وتعديل مناطق وظيفية جديدة - خاصة مناطق الارتباط التي لا تتلقى مدخلات مباشرة من خارج القشرة. [5]

تتجسد النظرية الرئيسية للتطور القشري في فرضية الوحدة الشعاعية وفرضية الخريطة الأولية ذات الصلة ، التي اقترحها Rakic ​​لأول مرة. [62] تنص هذه النظرية على أن مناطق قشرية جديدة تتشكل عن طريق إضافة وحدات شعاعية جديدة ، وهو ما يتحقق على مستوى الخلايا الجذعية. تنص فرضية الخريطة الأولية على أن الهوية الخلوية والجزيئية وخصائص الخلايا العصبية في كل منطقة قشرية يتم تحديدها بواسطة الخلايا الجذعية القشرية ، والمعروفة باسم الخلايا الدبقية الشعاعية ، في خريطة بدائية. يتم التحكم في هذه الخريطة عن طريق بروتينات الإشارة المُفرزة وعوامل النسخ المصب. [63] [64] [65]

تحرير الاتصالات

ترتبط القشرة المخية بالعديد من الهياكل تحت القشرية مثل المهاد والعقد القاعدية ، وترسل المعلومات إليهم عبر الاتصالات الصادرة وتلقي المعلومات منهم عبر الاتصالات الواردة. يتم توجيه معظم المعلومات الحسية إلى القشرة الدماغية عبر المهاد. ومع ذلك ، فإن المعلومات الشمية تمر عبر البصلة الشمية إلى القشرة الشمية (القشرة الكمثرية). غالبية الوصلات من منطقة من القشرة إلى أخرى ، وليس من المناطق تحت القشرية ، يدعي Braitenberg و Schüz (1998) أنه في المناطق الحسية الأولية ، على المستوى القشري حيث تنتهي ألياف الإدخال ، ما يصل إلى 20 ٪ من نقاط الاشتباك العصبي التي يتم توفيرها من قبل الواصلات خارج القشرة ولكن في مناطق أخرى وطبقات أخرى من المرجح أن تكون النسبة المئوية أقل من ذلك بكثير. [66]

تحرير المناطق القشرية

تم تقسيم القشرة الدماغية بأكملها إلى 52 منطقة مختلفة في عرض مبكر قدمه كوربينيان برودمان. هذه المناطق المعروفة باسم مناطق Brodmann ، تعتمد على الهندسة المعمارية الخاصة بها ولكنها تتعلق أيضًا بوظائف مختلفة. مثال على ذلك منطقة Brodmann 17 وهي القشرة البصرية الأولية.

بعبارات أكثر عمومية ، توصف القشرة عادة بأنها تتكون من ثلاثة أجزاء: الحسية ، والحركية ، ومناطق الارتباط.

تحرير المناطق الحسية

المناطق الحسية هي المناطق القشرية التي تتلقى المعلومات من الحواس وتعالجها. تسمى أجزاء القشرة التي تتلقى مدخلات حسية من المهاد بالمناطق الحسية الأولية. يتم تقديم حواس الرؤية والسمع واللمس من خلال القشرة البصرية الأولية والقشرة السمعية الأولية والقشرة الحسية الجسدية الأولية على التوالي. بشكل عام ، يتلقى نصفي الكرة الأرضية معلومات من الجانب المقابل (المقابل) من الجسم. على سبيل المثال ، تستقبل القشرة الحسية الجسدية اليمنى المعلومات من الأطراف اليسرى ، وتتلقى القشرة البصرية اليمنى المعلومات من المجال البصري الأيسر. يعكس تنظيم الخرائط الحسية في القشرة المخية تنظيم عضو الاستشعار المقابل ، فيما يعرف بالخريطة الطبوغرافية. النقاط المجاورة في القشرة البصرية الأولية ، على سبيل المثال ، تتوافق مع النقاط المجاورة في شبكية العين. تسمى هذه الخريطة الطبوغرافية خريطة شبكية. بالطريقة نفسها ، توجد خريطة لونية في القشرة السمعية الأولية وخريطة جسدية في القشرة الحسية الأولية. تم توضيح هذه الخريطة الطبوغرافية الأخيرة للجسم على التلفيف المركزي الخلفي على أنها تمثيل بشري مشوه ، حسية جسدية ، حيث يعكس حجم أجزاء الجسم المختلفة الكثافة النسبية لتعصيبها. تتطلب المناطق التي تحتوي على الكثير من التعصيب الحسي ، مثل أطراف الأصابع والشفاه ، مزيدًا من المنطقة القشرية لمعالجة الإحساس الدقيق.

تحرير المناطق الحركية

تقع المناطق الحركية في نصفي الكرة المخية. ترتبط المناطق الحركية ارتباطًا وثيقًا بالتحكم في الحركات الإرادية ، وخاصة الحركات المجزأة الدقيقة التي تقوم بها اليد. يتحكم النصف الأيمن من منطقة المحرك في الجانب الأيسر من الجسم والعكس صحيح.

يشار إلى منطقتين من القشرة بشكل عام باسم المحرك:

بالإضافة إلى ذلك ، تم وصف الوظائف الحركية من أجل:

    ، الذي يوجه الحركات الإرادية في الفضاء ، والذي يقرر الحركات الإرادية التي يجب القيام بها وفقًا للتعليمات والقواعد والأفكار الذاتية.

يوجد تحت القشرة المخية كتل مترابطة من المادة الرمادية تسمى العقد القاعدية (أو النواة). تتلقى العقد القاعدية مدخلات من المادة السوداء للدماغ المتوسط ​​والمناطق الحركية في القشرة الدماغية ، وترسل إشارات إلى هذين الموقعين. يشاركون في التحكم في المحركات. تم العثور عليها جنبًا إلى جنب مع المهاد. المكونات الرئيسية للعقد القاعدية هي النواة المذنبة ، والبوتامين ، والكرة الشاحبة ، والمادة السوداء ، والنواة المتكئة ، والنواة تحت المهاد. يُعرف أيضًا البوتامين والشاحبة الكروية بشكل جماعي بالنواة العدسية ، لأنهما يشكلان معًا جسمًا على شكل عدسة. تسمى نواة البوتامين والنواة المذنبة بشكل جماعي الجسم المخطط بعد مظهرها المخطط. [67] [68]

مناطق الاقتران تحرير

مناطق الارتباط هي أجزاء من القشرة الدماغية التي لا تنتمي إلى المناطق الأولية. إنها تعمل على إنتاج تجربة إدراكية ذات مغزى للعالم ، وتمكننا من التفاعل بشكل فعال ، ودعم التفكير المجرد واللغة.تدمج الفصوص الجدارية والزمانية والقذالية - الموجودة جميعها في الجزء الخلفي من القشرة - المعلومات الحسية والمعلومات المخزنة في الذاكرة. يشارك الفص الجبهي أو مجمع الارتباط قبل الجبهية في تخطيط الأعمال والحركة ، بالإضافة إلى التفكير المجرد. على الصعيد العالمي ، يتم تنظيم مناطق الارتباط كشبكات موزعة. [69] تربط كل شبكة مناطق موزعة عبر مناطق متباعدة على نطاق واسع من القشرة. يتم وضع الشبكات المتميزة بجوار بعضها البعض مما ينتج عنه سلسلة معقدة من الشبكات المتشابكة. تتم مناقشة التنظيم المحدد لشبكات الارتباط بالأدلة على التفاعلات والعلاقات الهرمية والمنافسة بين الشبكات. [70]

في البشر ، تعتبر شبكات الارتباط مهمة بشكل خاص لوظيفة اللغة. في الماضي ، كان من المفترض أن يتم توطين القدرات اللغوية في منطقة بروكا في مناطق التلفيف الأمامي السفلي الأيسر ، BA44 و BA45 ، للتعبير اللغوي وفي منطقة Wernicke BA22 ، لاستقبال اللغة. ومع ذلك ، فقد ثبت أن عمليات التعبير اللغوي والاستقبال تحدث في مناطق أخرى غير تلك الهياكل الموجودة حول التلم الجانبي فقط ، بما في ذلك الفص الجبهي والعقد القاعدية والمخيخ والجسر. [71]

تظهر الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض لافورا كعلامة ، ضمور المادة الرمادية في القشرة الدماغية. [73]

يمكن أن يشمل تلف الدماغ الناجم عن المرض أو الصدمة تلفًا في فص معين كما هو الحال في اضطراب الفص الجبهي ، وستتأثر الوظائف المرتبطة به. يمكن أن يصبح الحاجز الدموي الدماغي الذي يعمل على حماية الدماغ من العدوى معرضًا للخطر مما يسمح بدخول مسببات الأمراض.

يكون الجنين النامي عرضة لمجموعة من العوامل البيئية التي يمكن أن تسبب تشوهات خلقية ومشاكل في النمو اللاحق. استهلاك الكحول من الأم على سبيل المثال يمكن أن يسبب اضطراب طيف الكحول الجنيني. [74] العوامل الأخرى التي يمكن أن تسبب اضطرابات النمو العصبي هي المواد السامة مثل الأدوية والتعرض للإشعاع مثل الأشعة السينية. يمكن أن تؤثر العدوى أيضًا على تطور القشرة. تعد العدوى الفيروسية أحد أسباب الإصابة بالتهاب الدماغ ، والذي ينتج عنه قشرة ناعمة دون حدوث تلف.

نوع من تخطيط كهربية القشرة يسمى رسم خرائط التحفيز القشري هو إجراء جراحي يتضمن وضع أقطاب كهربائية مباشرة على الدماغ المكشوف من أجل تحديد وظائف مناطق معينة من القشرة. يتم استخدامه في التطبيقات السريرية والعلاجية بما في ذلك رسم الخرائط قبل الجراحة. [75]

تحرير الجينات المرتبطة بالاضطرابات القشرية

هناك عدد من الطفرات الجينية التي يمكن أن تسبب مجموعة واسعة من الاضطرابات الوراثية في القشرة الدماغية ، بما في ذلك صغر الرأس ، وانفصام الدماغ وأنواع من صغر الدماغ. [76] يمكن أن تؤدي تشوهات الكروموسومات أيضًا إلى حدوث عدد من الاضطرابات النمائية العصبية مثل متلازمة X الهش ومتلازمة ريت.

ترتبط أكواد MCPH1 لميكروسيفالين ، والاضطرابات في هذا و ASPM بصغر الرأس. [76] الطفرات في الجين NBS1 الذي يرمز إلى النيبرين يمكن أن يسبب متلازمة كسر نيميغن ، التي تتميز بصغر الرأس. [76]

ترتبط الطفرات في EMX2 و [77] و COL4A1 بمرض انفصام الدماغ ، [78] وهي حالة تتميز بغياب أجزاء كبيرة من نصفي الكرة المخية.

في عام 1909 ، ميز كوربينيان برودمان مناطق مختلفة من القشرة المخية الحديثة بناءً على الاختلاف المعماري الخلوي وقسم القشرة الدماغية إلى 52 منطقة. [79]

حدد رافائيل لورينتي دي نو ، طالب من سانتياغو رامون واي كاجال ، أكثر من 40 نوعًا مختلفًا من الخلايا العصبية القشرية بناءً على توزيع التشعبات والمحاور. [79]

القشرة الدماغية مشتقة من الباليوم ، وهو هيكل متعدد الطبقات يوجد في الدماغ الأمامي لجميع الفقاريات. الشكل الأساسي للباليوم هو طبقة أسطوانية تحتوي على بطينين مملوءين بسائل. حول محيط الأسطوانة توجد أربع مناطق ، الباليوم الظهري ، الباليوم الإنسي ، الضلع البطني ، والباليوم الجانبي ، والتي يُعتقد أنها متماثلة مع القشرة المخية الحديثة ، والحصين ، واللوزة ، والقشرة الشمية ، على التوالي.

حتى وقت قريب ، لم يتم التعرف على أي نظير للقشرة الدماغية في اللافقاريات. ومع ذلك ، نشرت دراسة في المجلة زنزانة في عام 2010 ، بناءً على ملفات تعريف التعبير الجيني ، تم الإبلاغ عن وجود صلات قوية بين القشرة الدماغية وأجسام عيش الغراب لدودة الخنزير بلاتينيريس دوميريلي. [80] أجسام الفطر هي هياكل في أدمغة أنواع عديدة من الديدان ومفصليات الأرجل المعروف عنها أنها تلعب أدوارًا مهمة في التعلم والذاكرة ، وتشير الأدلة الجينية إلى أصل تطوري مشترك ، وبالتالي تشير إلى أن أصول أقدم أسلاف الدماغ يعود تاريخ القشرة المخية إلى أوائل عصر ما قبل الكمبري.


محتويات

تحرير التعريف

هناك ثلاث طرق ممكنة لتحديد قشرة الفص الجبهي:

  • مثل القشرة الأمامية الحبيبية
  • كمنطقة إسقاط للنواة الظهرية الإنسي للمهاد
  • مثل ذلك الجزء من القشرة الأمامية الذي لا يثير تحفيزه الكهربي حركات

تحرير القشرة الأمامية الحبيبية

تم تعريف قشرة الفص الجبهي بناءً على الهندسة الخلوية من خلال وجود الطبقة الحبيبية القشرية الرابعة. ليس من الواضح تمامًا من استخدم هذا المعيار لأول مرة. قام العديد من الباحثين في الهندسة الخلوية الأوائل بتقييد استخدام المصطلح أمام الجبهية إلى منطقة أصغر بكثير من القشرة بما في ذلك التلفيف المستقيم والتلفيف rostralis (كامبل ، 1905 جي إي سميث ، 1907 برودمان ، 1909 فون إيكونومو وكوسكيناس ، 1925). ومع ذلك ، في عام 1935 ، استخدم جاكوبسن مصطلح الفص الجبهي للتمييز بين المناطق الحبيبية قبل الجبهية من المحركات الحبيبية ومناطق ما قبل الحركة. [7] فيما يتعلق بمناطق برودمان ، تشمل قشرة الفص الجبهي تقليديًا المناطق 8 و 9 و 10 و 11 و 12 و 13 و 14 و 24 و 25 و 32 و 44 و 45 و 46 و 47 ، [1] ومع ذلك ، لا كل هذه المناطق حبيبية بدقة - 44 منها خلل الحبيبية ، والذيلية 11 والمدار 47 حبيبي. [8] تكمن المشكلة الرئيسية في هذا التعريف في أنه يعمل جيدًا فقط في الرئيسيات ولكن ليس في غير الرئيسيات ، حيث يفتقر الأخير إلى الطبقة الحبيبية IV. [9]

تحرير منطقة العرض

إن تحديد قشرة الفص الجبهي كمنطقة إسقاط للنواة المتوسطة الظهرية للمهاد يعتمد على عمل روز وولسي ، [10] الذي أظهر أن هذه النواة تتجه إلى الأجزاء الأمامية والبطنية من الدماغ في غير الرئيسيات ، ومع ذلك ، روز وولسي وصفت منطقة الإسقاط هذه بـ "orbitofrontal". يبدو أن أكيرت هو الذي اقترح ، لأول مرة في عام 1964 ، صراحة أنه يمكن استخدام هذا المعيار لتحديد متماثلات قشرة الفص الجبهي في الرئيسيات وغير الرئيسيات. [11] سمح هذا بإنشاء التماثلات على الرغم من عدم وجود قشرة أمامية حبيبية في غير الرئيسيات.

لا يزال تعريف منطقة الإسقاط مقبولًا على نطاق واسع اليوم (مثل Fuster [12]) ، على الرغم من أن فائدته قد تم التشكيك فيها. [8] [13] أظهرت دراسات تتبع السبيل الحديثة أن إسقاطات نواة المهاد الأوسط لا تقتصر على القشرة الأمامية الحبيبية في الرئيسيات. نتيجة لذلك ، تم اقتراح تعريف قشرة الفص الجبهي كمنطقة من القشرة التي لها روابط متبادلة أقوى مع نواة منتصف الظهر أكثر من أي نواة مهادية أخرى. [9] Uylings et al. [9] تقر ، مع ذلك ، أنه حتى مع تطبيق هذا المعيار ، قد يكون من الصعب تحديد قشرة الفص الجبهي بشكل لا لبس فيه.

تحرير المنطقة الصامتة كهربائيا من القشرة الأمامية

التعريف الثالث لقشرة الفص الجبهي هو منطقة القشرة الأمامية التي لا يؤدي تحفيزها الكهربائي إلى حركات يمكن ملاحظتها. على سبيل المثال ، في عام 1890 استخدم David Ferrier [14] المصطلح بهذا المعنى. أحد التعقيدات مع هذا التعريف هو أن القشرة الأمامية "الصامتة" كهربائيًا تشتمل على مناطق حبيبية وغير حبيبية. [8]

التقسيمات الفرعية تحرير

وفقًا لستريدتر [15] ، يمكن تحديد PFC للبشر في منطقتين مختلفتين وظيفيًا وشكليًا وتطوريًا: PFC البطني (vmPFC) الذي يتكون من قشرة الفص الجبهي البطني و ال قشرة الفص الجبهي الإنسي موجودة في جميع الثدييات ، وقشرة الفص الجبهي الوحشي (LPFC) ، والتي تتكون من قشرة الفص الجبهي الظهراني و ال قشرة الفص الجبهي البطني، موجود فقط في الرئيسيات.

يحتوي LPFC على مناطق Brodmann BA8 و BA9 و BA10 و BA45 و BA46 و BA47. يشمل بعض الباحثين أيضًا BA44. يحتوي vmPFC على مناطق Brodmann BA12 و BA25 و BA32 و BA33 و BA24 و BA11 و BA13 و BA14.

يوضح الجدول أدناه طرقًا مختلفة لتقسيم أجزاء من قشرة الفص الجبهي البشري بناءً على مناطق برودمان. [1]

  • تتكون قشرة الفص الجبهي الظهراني من BA8 و BA9 و BA10 و BA46. [1]
  • تتكون قشرة الفص الجبهي البطني من مناطق BA45 و BA47 و BA44. [1]
  • ال قشرة الفص الجبهي الإنسي (mPFC) يتكون من BA12 ، BA25 ، والقشرة الحزامية الأمامية: BA32 ، BA33 ، BA24. [1]
  • ال قشرة الفص الجبهي البطني يتكون من مناطق BA11 و BA13 و BA14. [1] (انظر أيضًا تعريف القشرة الأمامية المدارية.)
  • تحتوي قشرة الفص الجبهي الظهراني على BA8 ، بما في ذلك حقول العين الأمامية. [1]
  • تحتوي قشرة الفص الجبهي البطني الجانبي على BA45 وهو جزء من منطقة بروكا. [16] يشمل بعض الباحثين أيضًا BA44 الجزء الآخر من منطقة بروكا.

تحرير الترابط

ترتبط قشرة الفص الجبهي ارتباطًا وثيقًا بالكثير من أجزاء الدماغ ، بما في ذلك الوصلات الواسعة مع مواقع أخرى في القشرة الدماغية وتحت القشرية وجذع الدماغ. [17] ترتبط قشرة الفص الجبهي الظهرية بشكل خاص بمناطق الدماغ المعنية بالانتباه والإدراك والعمل ، [18] بينما تتصل قشرة الفص الجبهي البطني بمناطق الدماغ المرتبطة بالعاطفة. [19] تتلقى قشرة الفص الجبهي أيضًا مدخلات من أنظمة استثارة جذع الدماغ ، وتعتمد وظيفتها بشكل خاص على بيئتها الكيميائية العصبية. [20] وهكذا ، هناك تنسيق بين حالة اليقظة لدينا وحالتنا العقلية. [21] التفاعل بين قشرة الفص الجبهي والنظام الاجتماعي العاطفي للدماغ له صلة بنمو المراهقين ، كما اقترح نموذج الأنظمة المزدوجة.

تورطت قشرة الفص الجبهي الإنسي في توليد نوم الموجة البطيئة (SWS) ، كما تم ربط ضمور الفص الجبهي بانخفاض في SWS. [22] يحدث ضمور الجبهية بشكل طبيعي مع تقدم الأفراد في العمر ، وقد ثبت أن كبار السن يعانون من ضعف في تقوية الذاكرة حيث تتحلل قشرة الفص الجبهي الإنسي. [22] في القرود ، تم العثور على ضمور كبير نتيجة للذهان أو الأدوية النفسية المضادة للذهان. [23] عند البالغين الأكبر سنًا ، بدلاً من نقلها وتخزينها في القشرة المخية الحديثة أثناء SWS ، تبدأ الذكريات بالبقاء في الحُصين حيث تم تشفيرها ، كما يتضح من زيادة تنشيط الحُصين مقارنةً بالبالغين الأصغر سنًا أثناء مهام الاسترجاع ، عندما تعلم الأشخاص ارتباطات الكلمات ونام ، ثم طُلب منهم أن يتذكروا الكلمات التي تعلموها. [22]

قشرة الفص الجبهي البطني الجانبي (VLPFC) متورطة في جوانب مختلفة من إنتاج الكلام وفهم اللغة. يرتبط VLPFC ارتباطًا وثيقًا بمناطق مختلفة من الدماغ بما في ذلك الفص الصدغي الجانبي والوسطى والقشرة الصدغية العلوية والقشرة غير الصدغية والقشرة المحيطة بالحيوان والقشرة المجاورة للحصين. [24] تشارك مناطق الدماغ هذه في استعادة الذاكرة وتوحيدها ومعالجة اللغة وترابط العواطف. تسمح هذه الاتصالات لـ VLPFC بالتوسط في استرجاع الذاكرة الصريح والضمني ودمجها مع محفز اللغة للمساعدة في تخطيط خطاب متماسك. [25] بعبارة أخرى ، يأتي اختيار الكلمات الصحيحة والبقاء "في الموضوع" أثناء المحادثة من VLPFC.

تحرير الوظيفة التنفيذية

أكدت الدراسات الأصلية لـ Fuster و Goldman-Rakic ​​على القدرة الأساسية لقشرة الفص الجبهي لتمثيل المعلومات غير الموجودة حاليًا في البيئة ، والدور المركزي لهذه الوظيفة في إنشاء "لوحة الرسم الذهني". تحدثت جولدمان راكيتش عن كيفية استخدام هذه المعرفة التمثيلية لتوجيه الفكر والعمل والعاطفة بذكاء ، بما في ذلك منع الأفكار غير الملائمة ، والمشتتات ، والأفعال ، والمشاعر. [26] بهذه الطريقة ، يمكن اعتبار الذاكرة العاملة أساسية لتثبيط الانتباه والسلوك. يتحدث Fuster عن كيف تسمح هذه القدرة قبل الجبهية بالزفاف من الماضي إلى المستقبل ، مما يسمح لكل من الارتباطات عبر الزمانية وعبر الوسائط في إنشاء دورات تصورية وموجهة نحو الهدف. [27] هذه القدرة على التمثيل هي الأساس لجميع الوظائف التنفيذية العليا الأخرى.

اقترح شيمامورا نظرية التصفية الديناميكية لوصف دور قشرة الفص الجبهي في الوظائف التنفيذية. يُفترض أن قشرة الفص الجبهي تعمل كآلية بوابات أو ترشيح عالية المستوى تعزز عمليات التنشيط الموجهة نحو الهدف وتثبط عمليات التنشيط غير ذات الصلة. تتيح آلية التصفية هذه التحكم التنفيذي في مستويات مختلفة من المعالجة ، بما في ذلك اختيار التنشيطات وصيانتها وتحديثها وإعادة توجيهها. كما تم استخدامه لشرح التنظيم العاطفي. [28]

اقترح ميلر وكوهين نظرية تكاملية لوظيفة قشرة الفص الجبهي ، والتي تنشأ من العمل الأصلي لجولدمان-راكيتش وفوستر. تنص النظريتان على أن "التحكم المعرفي ينبع من الصيانة النشطة لأنماط النشاط في قشرة الفص الجبهي التي تمثل الأهداف والوسائل لتحقيقها. إنها توفر إشارات تحيز إلى هياكل دماغية أخرى يكون تأثيرها الصافي هو توجيه تدفق النشاط على طول المسارات العصبية التي تحدد التعيينات المناسبة بين المدخلات والحالات الداخلية والمخرجات اللازمة لأداء مهمة معينة ". [29] في جوهرها ، نظريتا أن قشرة الفص الجبهي توجه المدخلات والوصلات ، مما يسمح بالتحكم المعرفي في أفعالنا.

تعتبر قشرة الفص الجبهي ذات أهمية كبيرة عند الحاجة إلى معالجة من أعلى إلى أسفل. المعالجة التنازلية حسب التعريف هي عندما يسترشد السلوك بالحالات أو النوايا الداخلية. وفقًا للاثنين ، "تعد PFC أمرًا بالغ الأهمية في المواقف التي تكون فيها التعيينات بين المدخلات الحسية والأفكار والأفعال إما ضعيفة بالنسبة للمدخلات الحسية الأخرى أو تتغير بسرعة". [29] يمكن تصوير مثال على ذلك في اختبار فرز بطاقات ويسكونسن (WCST). يتم توجيه الموضوعات المشاركة في هذه المهمة لفرز البطاقات وفقًا للشكل أو اللون أو عدد الرموز التي تظهر عليها. الفكرة هي أن أي بطاقة معينة يمكن أن ترتبط بعدد من الإجراءات ولن يعمل أي مخطط واحد للتحفيز والاستجابة. الأشخاص المصابون بضرر PFC قادرون على فرز البطاقة في المهام الأولية البسيطة ، لكنهم غير قادرين على القيام بذلك لأن قواعد التصنيف تتغير.

استنتج ميلر وكوهين أن الآثار المترتبة على نظريتهم يمكن أن تفسر مقدار الدور الذي تلعبه PFC في توجيه التحكم في الإجراءات المعرفية. وبكلمات الباحثين الخاصة ، يزعمون أنه "اعتمادًا على هدفهم للتأثير ، يمكن أن تعمل التمثيلات في PFC بشكل مختلف كقوالب أو قواعد أو أهداف متعمدة من خلال توفير إشارات تحيز من أعلى إلى أسفل لأجزاء أخرى من الدماغ توجه تدفق النشاط على طول المسارات اللازمة لأداء مهمة ". [29]

تشير البيانات التجريبية إلى دور قشرة الفص الجبهي في التوسط في فسيولوجيا النوم الطبيعي ، وظاهرة الحلم والحرمان من النوم. [30]

عند التحليل والتفكير في سمات الأفراد الآخرين ، يتم تنشيط قشرة الفص الجبهي الإنسي ، ومع ذلك ، لا يتم تنشيطها عند التفكير في خصائص الأشياء غير الحية. [31]

أظهرت الدراسات التي أجريت باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي أن قشرة الفص الجبهي الإنسي (mPFC) ، وتحديداً قشرة الفص الجبهي الإنسي الأمامية (amPFC) ، قد تعدل سلوك التقليد. يقترح علماء الأعصاب أن التمهيدي الاجتماعي يؤثر على النشاط والمعالجة في amPFC ، وأن هذه المنطقة من قشرة الفص الجبهي تعدل استجابات المحاكاة والسلوك. [32]

في الآونة الأخيرة ، استخدم الباحثون تقنيات التصوير العصبي لإيجاد أنه إلى جانب العقد القاعدية ، تشارك قشرة الفص الجبهي في نماذج التعلم ، والتي تعد جزءًا من نظرية النموذج، إحدى الطرق الثلاث الرئيسية لتصنيف عقولنا للأشياء. تنص النظرية النموذجية على أننا نصنف الأحكام من خلال مقارنتها بتجربة سابقة مماثلة داخل ذاكرتنا المخزنة. [33]

وجد التحليل التلوي لعام 2014 من قبل البروفيسور نيكول بي يوان من جامعة أريزونا أن حجم قشرة الفص الجبهي الأكبر وسماكة قشرية PFC الأكبر كانت مرتبطة بأداء تنفيذي أفضل. [34]

الانتباه والذاكرة تحرير

من النظريات المقبولة على نطاق واسع فيما يتعلق بوظيفة قشرة الفص الجبهي في الدماغ أنها تعمل كمخزن للذاكرة قصيرة المدى. تم صياغة هذه الفكرة لأول مرة من قبل جاكوبسن ، الذي أبلغ في عام 1936 أن الضرر الذي لحق بقشرة الفص الجبهي الرئيسيات تسبب في حدوث عجز في الذاكرة على المدى القصير. [36] حدد كارل بريبرام وزملاؤه (1952) الجزء المسؤول عن هذا العجز من قشرة الفص الجبهي بالمنطقة 46 ، والمعروفة أيضًا باسم قشرة الفص الجبهي الظهراني (dlPFC). [37] في الآونة الأخيرة ، أثار Goldman-Rakic ​​وزملاؤه (1993) فقدان الذاكرة قصير المدى في مناطق محددة من الفضاء عن طريق تعطيل مؤقت لأجزاء من dlPFC. [38] بمجرد تأسيس مفهوم الذاكرة العاملة (انظر أيضًا نموذج Baddeley للذاكرة العاملة) في علم الأعصاب المعاصر بواسطة Alan Baddeley (1986) ، ساهمت هذه الاكتشافات النفسية العصبية في النظرية القائلة بأن قشرة الفص الجبهي تنفذ الذاكرة العاملة ، وفي بعض الصيغ المتطرفة ، الذاكرة العاملة فقط. [39] في التسعينيات ، طورت هذه النظرية أتباعًا واسعًا ، وأصبحت النظرية السائدة لوظيفة PF ، خاصة بالنسبة إلى الرئيسيات غير البشرية. ركز مفهوم الذاكرة العاملة الذي يستخدمه مؤيدو هذه النظرية في الغالب على الصيانة قصيرة المدى للمعلومات ، وبدلاً من ذلك على التلاعب أو مراقبة هذه المعلومات أو على استخدام تلك المعلومات لاتخاذ القرارات. تمشيا مع فكرة أن قشرة الفص الجبهي تعمل في الغالب في ذاكرة الصيانة ، غالبًا ما يتم تفسير نشاط فترة التأخير في PF على أنه تتبع للذاكرة. (تنطبق عبارة "نشاط فترة التأخير" على النشاط العصبي الذي يتبع العرض المؤقت لإشارة التعليمات ويستمر حتى إشارة "انطلاق" أو "تشغيل" لاحقة.)

لاستكشاف تفسيرات بديلة لنشاط فترة التأخير في قشرة الفص الجبهي ، Lebedev et al. قام (2004) بالتحقيق في معدلات تفريغ الخلايا العصبية قبل الجبهية المفردة حيث حضرت القردة حافزًا يميز موقعًا واحدًا بينما يتذكر موقعًا مختلفًا غير محدد. [35] كلا الموقعين بمثابة أهداف محتملة لحركة العين السكرية. على الرغم من أن المهمة تتطلب الكثير من الذاكرة قصيرة المدى ، إلا أن النسبة الأكبر من الخلايا العصبية قبل الجبهية تمثل مواقع حاضرة ، وليست في الذاكرة. أظهرت هذه النتائج أن وظائف الذاكرة قصيرة المدى لا يمكن أن تفسر كل ، أو حتى معظم ، نشاط فترة التأخير في جزء من قشرة الفص الجبهي التي تم استكشافها.اقترح المؤلفون أن نشاط الفص الجبهي خلال فترة التأخير يساهم أكثر في عملية الانتقاء المتعمد (والانتباه الانتقائي) أكثر من تخزين الذاكرة.

إنتاج الكلام وتحرير اللغة

مناطق مختلفة من قشرة الفص الجبهي متورطة في العديد من الوظائف الحاسمة المتعلقة بإنتاج الكلام وفهم اللغة وتخطيط الاستجابة قبل التحدث. [4] أظهر علم الأعصاب الإدراكي أن قشرة الفص الجبهي البطني الأيسر تعتبر حيوية في معالجة الكلمات والجمل.

تم العثور على قشرة الفص الجبهي الأيمن لتكون مسؤولة عن تنسيق استرجاع الذاكرة الصريحة لاستخدامها في الكلام ، في حين أن إلغاء تنشيط الجانب الأيسر هو المسؤول عن التوسط في استرجاع الذاكرة الضمنية لاستخدامها في توليد الفعل. [4] ضعف تذكر الأسماء (الذاكرة الصريحة) يكون ضعيفًا في بعض المرضى الذين فقدوا الذاكرة الذين يعانون من قشرة الفص الجبهي الأيسر التالفة ، لكن توليد الأفعال لا يزال سليماً بسبب اعتماده على تعطيل الفص الجبهي الأيسر. [25]

يدرج العديد من الباحثين الآن BA45 في قشرة الفص الجبهي لأنه مع BA44 تشكل منطقة من الفص الجبهي تسمى منطقة بروكا. [16] منطقة بروكا هي منطقة الإخراج لمسار إنتاج اللغة في الدماغ (على عكس منطقة Wernike في الفص الصدغي الإنسي ، والتي تُنظر إليها على أنها منطقة إدخال اللغة). ثبت أن BA45 متورط في استرداد المعرفة الدلالية ذات الصلة لاستخدامها في المحادثة / الكلام. [4] قشرة الفص الجبهي الأيمن (RLPFC) متورطة في تخطيط السلوك المعقد ، وتعمل جنبًا إلى جنب مع BA45 الثنائية للحفاظ على التركيز والتماسك أثناء إنتاج الكلام. [25] ومع ذلك ، فقد تم إثبات تنشيط BA45 الأيسر بشكل ملحوظ مع الحفاظ على تماسك الكلام لدى الشباب. لقد ثبت أن كبار السن يقومون بتجنيد BA45 المناسب أكثر من نظرائهم الأصغر سنًا. [25] يتماشى هذا مع الدليل على انخفاض الانحدار الجانبي في أنظمة الدماغ الأخرى أثناء الشيخوخة.

بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن هذه الزيادة في نشاط BA45 و RLPFC جنبًا إلى جنب مع BA47 في المرضى الأكبر سنًا تساهم في "الأقوال خارج الموضوع". منطقة BA47 في قشرة الفص الجبهي متورطة في استرجاع المعرفة الأقل بروزًا "المدفوعة بالحافز" مما هو مطلوب للمساهمة في محادثة. [25] وبعبارة أخرى ، فإن التنشيط المرتفع لـ BA47 جنبًا إلى جنب مع النشاط المتغير في BA45 و RLPFC الأوسع قد ثبت أنه يساهم في تضمين معلومات أقل صلة وأنماط الحديث العرضية غير ذات الصلة في الموضوعات الأكبر سنًا.

في العقود القليلة الماضية ، تم استخدام أنظمة تصوير الدماغ لتحديد أحجام مناطق الدماغ والروابط العصبية. أشارت العديد من الدراسات إلى أنه لوحظ انخفاض حجم وترابط الفصوص الأمامية مع مناطق الدماغ الأخرى في المرضى الذين تم تشخيصهم باضطرابات نفسية ووصف مضادات الذهان القوية لأولئك الذين تعرضوا لضغوط متكررة [40] أولئك الذين يستهلكون بشكل مفرط مواد جنسية صريحة [41] حالات انتحار [42] ] هؤلاء المجرمين المسجونين المعتلين اجتماعيًا والمتضررين من التسمم بالرصاص [43] ومتعاطي الحشيش الذكور يوميًا (تم اختبار 13 شخصًا فقط). [44] يُعتقد أن بعض القدرات البشرية على الأقل للشعور بالذنب أو الندم ، وتفسير الواقع ، تعتمد على قشرة الفص الجبهي التي تعمل بشكل جيد. [45] كما ترتبط الدارات العصبية المتقدمة ووظيفة التنظيم الذاتي لقشرة الفص الجبهي للإنسان بحس أعلى لدى البشر ، [46] حيث تحتل قشرة الفص الجبهي في البشر نسبة أكبر بكثير من الدماغ مقارنة بأي حيوان آخر. ومن المفترض أن حجم الدماغ قد تضاعف ثلاث مرات على مدى خمسة ملايين سنة من التطور البشري ، [47] وقد زاد حجم قشرة الفص الجبهي ستة أضعاف. [48]

أشارت مراجعة للوظائف التنفيذية في الأفراد الذين يمارسون الرياضة الصحية إلى أن النصفين الأيمن والأيسر من قشرة الفص الجبهي ، المقسوم على الشق الطولي الإنسي ، يبدو أنهما أصبحا أكثر ترابطًا استجابةً للتمارين الهوائية الثابتة. [49] تشير مراجعتان لأبحاث التصوير العصبي البنيوي إلى أن التحسينات الملحوظة في حجم المادة الرمادية أمام الجبهية والحصين تحدث في البالغين الأصحاء الذين يمارسون تمارين متوسطة الكثافة لعدة أشهر. [50] [51]

اقترحت مراجعة التصوير العصبي الوظيفي للممارسات القائمة على التأمل أن ممارسة اليقظة الذهنية تعزز تنشيط الفص الجبهي ، والذي لوحظ أنه مرتبط بزيادة الرفاهية وتقليل القلق [52] ، ومع ذلك ، أشارت المراجعة إلى الحاجة إلى دراسات جماعية في الأبحاث المستقبلية لتأسيس أفضل هذه. [52]

غالبًا ما تكون العلاجات بالأدوية المضادة للسرطان سامة لخلايا الدماغ ، مما يؤدي إلى فقدان الذاكرة والخلل المعرفي الذي يمكن أن يستمر لفترة طويلة بعد فترة التعرض. يشار إلى مثل هذه الحالة باسم الدماغ الكيميائي. لتحديد أساس هذه الحالة ، عولجت الفئران بعامل العلاج الكيميائي ميتوميسين سي. مثل هذا الضرر ، والتعديلات فوق الجينية.

يؤدي تناول الكحول المزمن إلى تغيرات مستمرة في وظائف المخ بما في ذلك تغيير القدرة على اتخاذ القرار. ثبت أن قشرة الفص الجبهي لمدمني الكحول المزمنين معرضة لتلف الحمض النووي المؤكسد وموت الخلايا العصبية. [54]

ربما تكون الحالة الأساسية في وظيفة قشرة الفص الجبهي هي حالة Phineas Gage ، الذي تحطم فصه الأمامي الأيسر عندما تم دفع قضيب حديدي كبير من خلال رأسه في حادث عام 1848. العرض القياسي (على سبيل المثال [55]) هو أنه على الرغم من احتفاظ Gage بالذاكرة الطبيعية والكلام والمهارات الحركية ، إلا أن شخصيته تغيرت بشكل جذري: فقد أصبح سريع الغضب وسريع الغضب ونفاد الصبر - وهي خصائص لم يعرضها من قبل - لذلك وصف الأصدقاء "لم يعد Gage" ، وبينما كان سابقًا عاملاً قادرًا وفعالًا ، لم يكن قادرًا بعد ذلك على إكمال المهام. ومع ذلك ، يُظهر التحليل الدقيق للأدلة الأولية أن أوصاف التغييرات النفسية لـ Gage عادة ما تكون مبالغًا فيها عند مقارنتها بالوصف الذي قدمه طبيب Gage ، والميزة الأكثر لفتًا للنظر هي أن التغييرات التي تم وصفها بعد سنوات من وفاة Gage كانت أكثر دراماتيكية بكثير من أي شيء تم الإبلاغ عنه أثناء وجوده على قيد الحياة. . [56] [57]

أظهرت الدراسات اللاحقة على المرضى الذين يعانون من إصابات في الفص الجبهي أن المرضى قاموا بلفظ ما ستكون عليه الاستجابات الاجتماعية الأكثر ملاءمة في ظل ظروف معينة. ومع ذلك ، عند الأداء الفعلي ، اتبعوا بدلاً من ذلك سلوكًا يهدف إلى الإشباع الفوري ، على الرغم من معرفة النتائج على المدى الطويل ستكون هزيمة ذاتية.

يشير تفسير هذه البيانات إلى أنه لا يقتصر الأمر على مهارات المقارنة وفهم النتائج النهائية الموجودة في قشرة الفص الجبهي ولكن القشرة أمام الجبهية (عندما تعمل بشكل صحيح) تتحكم في الخيار العقلي لتأخير الإشباع الفوري من أجل إشباع أفضل أو أكثر مكافأة على المدى الطويل نتيجة. هذه القدرة على انتظار المكافأة هي إحدى القطع الأساسية التي تحدد الوظيفة التنفيذية المثلى للدماغ البشري. [ بحاجة لمصدر ]

هناك الكثير من الأبحاث الحالية المكرسة لفهم دور قشرة الفص الجبهي في الاضطرابات العصبية. بدأت التجارب السريرية على بعض الأدوية التي ثبت أنها تحسن وظيفة قشرة الفص الجبهي ، بما في ذلك guanfacine ، الذي يعمل من خلال مستقبل alpha-2A adrenergic. الهدف النهائي لهذا الدواء ، قناة HCN ، هي واحدة من أحدث مجالات الاستكشاف في علم الأدوية في قشرة الفص الجبهي. [58]

تحرير أصل الكلمة

يبدو أن مصطلح "الفص الجبهي" لوصف جزء من الدماغ قد أدخله ريتشارد أوين في عام 1868. [7] بالنسبة له ، اقتصرت منطقة الفص الجبهي على الجزء الأمامي - معظم الفص الجبهي (المقابل تقريبًا للفص الجبهي) عمود). تم الافتراض بأن اختياره للمصطلح استند إلى عظم الفص الجبهي الموجود في معظم البرمائيات والزواحف. [7]


مراجع

غريفيثس ، بي دي ، ريفز ، إم ، موريس ، جيه آند لاروش ، ج. أطلس التصوير بالرنين المغناطيسي لدماغ الجنين وحديثي الولادة (موسبي ، 2010).

جيرارد ، إن آند جامباريلي ، د. دماغ الجنين الطبيعي: التصوير بالرنين المغناطيسي. أطلس مع الارتباطات التشريحية (إنتاج الملصقات ، 2001).

أرمسترونج ، إي ، سكلايشر ، أ ، عمران ، إتش ، كورتيس ، إم ، وأمبير زيلز ، ك. سيريب. اللحاء 5, 56–63 (1995).

Sun، T. & amp Hevner، R. F. نمو وطي القشرة الدماغية للثدييات: من الجزيئات إلى التشوهات. القس الطبيعة. 15, 217–232 (2014).

Lui، J.H، Hansen، D.V & amp Kriegstein، A.R. تطوير وتطور القشرة المخية الحديثة للإنسان. زنزانة 146, 18–36 (2011).

باي وآخرون. ينظم التضفير البديل الديناميكي التطوري لـ GPR56 الزخرفة القشرية الدماغية الإقليمية. علم 343, 764–768 (2014).

راش ، ب.ج ، توماسي ، س ، ليم ، إتش د ، سوه ، سي واي وأم فاكارينو ، إف إم. J. نيوروسسي. 33, 10802–10814 (2013).

Reillo، I.، de Juan Romero، C.، Garcia-Cabezas، M.A & amp Borrell، V. سيريب. اللحاء 21, 1674–1694 (2011).

ريتشمان ، دي بي ، ستيوارت ، آر إم ، هاتشينسون ، جي دبليو وأمبير كافينس ، في إس جي آر النموذج الميكانيكي للتطور الالتفافي للدماغ. علم 189, 18–21 (1975).

شو ، جي وآخرون. تسحب المحاور الدماغ ، لكن التوتر لا يؤدي إلى الطي القشري. J. Biomech. م. 132, 071013 (2010).

Toro، R. & amp Burnod، Y. نموذج مورفوجيني لتطور التلافيف القشرية. سيريب. اللحاء 15, 1900–1913 (2005).

ني ، جيه وآخرون. نموذج حسابي لطي القشرة الدماغية. J. Theor. بيول. 264, 467–478 (2010).

Budday، S.، Raybaud، C. & amp Kuhl، E. نموذج ميكانيكي يتنبأ بالتشوهات المورفولوجية في نمو الدماغ البشري. علوم. اعادة عد. 4, 5644 (2014).

Bayly ، P. V. ، Okamoto ، R.J. ، Xu ، G. ، Shi ، Y. & amp Taber ، L. فيز. بيول. 10, 016005 (2013).

Tallinen، T.، Chung، J. Y.، Biggins، J. S. & amp Mahadevan، L. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 111, 12667–12672 (2014).

أونو ، إم ، كوبيك ، إس آند أبيرناثي ، سي دي. أطلس سولسي الدماغي (جورج ثيمي فيرلاغ ، 1990).

ستريدتر ، ج. مبادئ تطور الدماغ (سيناور أسوشيتس ، 2005).

مقاييس Mota، B. & amp Herculano-Houzel، S. قابلة للطي القشرية عالميًا مع مساحة السطح والسمك ، وليس عدد الخلايا العصبية. علم 349, 74–77 (2015).

Zilles ، K. ، Palomero-Gallagher ، N. & amp Amunts ، K. تطوير الطي القشري أثناء التطور والتطور. الاتجاهات العصبية. 36, 275–284 (2013).

ويلكر ، دبليو لماذا تشق وطيات القشرة المخية: مراجعة لمحددات التلافيف والتلامس. سيريب. اللحاء 8, 3–136 (1990).

van Essen، D.C. نظرية قائمة على التوتر في التشكل والتوصيلات المدمجة في الجهاز العصبي المركزي. طبيعة سجية 385, 313–318 (1997).

رونان ، ل. وآخرون. التمدد العرضي التفاضلي كآلية للتلف القشري. سيريب. اللحاء 24, 2219–2228 (2014).

Holland، M.A، Miller، K.E & amp Kuhl، E. مورفولوجيات الدماغ الناشئة من استطالة محور عصبي. آن. بيوميد. م. 43, 1640–1653 (2015).

Striedter ، G. F. ، Srinivasan ، S. & amp Monuki ، E. S. الطي القشري: متى وأين وكيف ولماذا؟ Annu. القس نيوروسسي. 38, 291–307 (2015).

Bayly، P. V.، Taber، L.A & amp Kroenke، C.D. القوى الميكانيكية في الطي القشري الدماغي: مراجعة للقياسات والنماذج. J. Mech. Behav. بيوميد. 29, 568–581 (2013).

Todd، P. H. نموذج هندسي لنمط الطي القشري للعقول المطوية البسيطة. J. Theor. بيول. 97, 529–538 (1982).

Meng ، Y. ، Li ، G. ، Lin ، W. ، Gilmore ، J.H & amp Shen ، D. التوزيع المكاني والتطور الطولي للمعالم الدائرية القشرية العميقة عند الرضع. NeuroImage 100, 206–218 (2014).

لي ، ك وآخرون. تحليل نمط الطي الجيري عن طريق التنميط السطحي. NeuroImage 52, 1202–1214 (2010).

بيوت ، م. ميكانيكا التشوهات المتزايدة (جون وايلي ، 1965).

Hohlfeld، E. & amp Mahadevan، L. كشف التلم. فيز. القس ليت. 106, 105702 (2011).

Hohlfeld، E. & amp Mahadevan، L. مقياس وطبيعة أنماط التبلور. فيز. القس ليت. 109, 025701 (2012).

Tallinen، T.، Biggins، J. & amp Mahadevan، L. التلامس السطحي في المواد الصلبة اللينة المضغوطة. فيز. القس ليت. 110, 024302 (2013).

Toro، R. et al. حجم المخ وقشرة دماغ الإنسان قابلة للطي. سيريب. اللحاء 18, 2352–2357 (2008).

جيرمانود ، د. وآخرون. الأكبر هو الملتوي: التحليل الطيفي للتغير (SPANGY) المطبق على تعدد الأشكال لحجم الدماغ البالغ. NeuroImage 63, 1257–1272 (2012).

لوفيفر ، جيه وآخرون. هل مسارات نمو الطي القشري قابلة للمقارنة بين مجموعات البيانات المقطعية للأجنة والخدج؟ سيريب. اللحاء http://dx.doi.org/10.1093/cercor/bhv123 (2015).

Aronica، E.، Becker، A. J. & amp Spreafico، R. تشوهات التطور القشري. الدماغ باثول. 22, 380–401 (2012).

بوند ، جيه وآخرون. آلية مركزية تتضمن CDK5RAP2 و CENPJ تتحكم في حجم الدماغ. طبيعة الجينات. 37, 353–355 (2005).

هونغ ، إس إي وآخرون. يرتبط lissencephaly المتنحية الجسدية مع نقص تنسج المخيخ بطفرات RELN البشرية. طبيعة الجينات. 26, 93–96 (2000).

سراج ، إيه وآخرون. بناء أطلس مكاني-زماني متسق عالي الوضوح للدماغ النامي باستخدام انحدار النواة التكيفي. NeuroImage 59, 2255–2265 (2012).

Zilles ، K. ، Armstrong ، E. ، Scleicher ، A. & amp Kretschmann ، H. النمط البشري في التقسيم في القشرة الدماغية. عنات. امبريول. 170, 173–179 (1988).


معلومات الكاتب

ساهم هؤلاء المؤلفون بالتساوي: كريستوفر هيلان ، جيهون لي.

الانتماءات

كلية الهندسة ، جامعة براون ، بروفيدنس ، RI ، الولايات المتحدة الأمريكية

كريستوفر هيلان ، وجيهون لي ، ورونان أوشيا ، ولوري لينش ، وأمبير آرتو في نورميكو

كونيكسون سيستمز ، بروفيدنس ، ري ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الجراحة (جراحة المخ والأعصاب) ، جامعة دالهوزي ، هاليفاكس ، نوفا سكوشا ، كندا

قسم علم الأعصاب ، جامعة براون ، بروفيدنس ، RI ، الولايات المتحدة الأمريكية

معهد كارني لعلوم الدماغ ، جامعة براون ، بروفيدنس ، رود آيلاند ، الولايات المتحدة الأمريكية

ويلسون تروكولو وأرتو في نورميكو

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

أ. و JL تصور المشروع. J.L. و A.N. صمم المفهوم التجريبي العصبي. صممت JL تجارب NHP. نفذت JL و LL تجارب NHP. م. تصميم وتنفيذ تجارب التعلم الآلي لفك التشفير العصبي. م. و R.O. طورت مجموعة أدوات المعالجة العصبية. م. إجراء تحليل النتائج. قدم WT الخبرة الحوسبية العصبية و D.B. القيادة الجراحية. كتب كل من CH و A.N و JL الورقة. علق جميع المؤلفين على الورقة. م. من تأليف الأفلام التكميلية.

المؤلفون المراسلون


شاهد الفيديو: نموذج القشرة النووية (أغسطس 2022).