zusammengestellt von András Csillag

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1 zusammengestellt von András Csillag
Basalganglien zusammengestellt von András Csillag

2 Anatomische Gliederung
Horizontalschnitt

3 Anatomische Gliederung
Frontalschnitte

4 Schaltplan

5 Innere Faserverbindungen

6 Äussere Faserverbindungen

7 Bestandteile des lokomotorischen Systems
Inhibit Excit Inh/exc

8 Überlappende kortikostriatale Kreise
Striato-pallidale/striato-nigrale Projektionsneuronen Indirekte Bahn direkte Bahn

9 Schematische Darstellung von direkten und indirekten striopallidalen Faserbahnen

10 Center-surround arrangement
Ein lokomotorisches Programm wird mit Drosselung eines ungewünschten Muster durchgeführt Center-surround arrangement

11 Lokomotorische Steuerungskreise der Basalganglien
normaler Zustand pathologischer Zustand (Parkinsonismus)

12 Prefrontale – subkortikale Kreise
anterior cingulate cortex dorsolateral prefrontal cortex orbitofrontal lateral cortex impairments: poor card tests, reduced flexibility of learning, lack of constructivity impairments: impulsive behaviour, recklessness impairments: reduced attention, memory deficit, affective disorders

13 Reinforcement learning or behaviour (Lernen durch Bestärkung)
Rollen von Dopamin: error correction signal (Fehlerkorrektion) reward prediction (Voraussicht einer Belohnung) Nigrostriatal projection (SNc > caudate-putamen) – Aktivierung von Antworten auf endogene Reizen (z.B. Antizipation lokomotorischer Antworten) Mesolimbische Projektion (VTA > ventral striatum/accumbens) – Aktivierung von Antworten auf exogene Reizen, Motivation und Initiative

14 Typisches neuron im Striatum: medium spiny neuron

15 Synaptic organization of striatum
convergence of cortical and tegmental (dopaminerg) terminals on the dendritic spines of monkey striatum The cortical bouton (ctx) is anterogradely labelled with (DAB) biocytin, whilst TH label (benzidin-HCl development) represents a dopaminerg bouton medium spiny neuron Golgi impregnation from rat striatum J. P. Bolam et al. J. Anat. (2000) 196, pp. 527±542,

16 zentrales Steuer- und Integratormolekül in den Basalganglien
DARPP-32: zentrales Steuer- und Integratormolekül in den Basalganglien Wirkung: glutamaterge und dopaminerge Transmissionsmechanismen

17 Multisite phosphorylation of DARPP-32
Schwarze Pfeile – positive Wirkung Rote Pfeile – negative Wirkung Svenningsson et al. Annu.Rev.Pharmacol. Toxicol. 2004, 44, 269

18 Faserbahnverbindungen zwischen den Kerne der Basalganglien
Signalisierungstrakte übertragende die Wirkung von Mediatorsubstanzen und Medikamente durch DARPP-32 phosphorylation beim Locus Thr34 in einem Projektionsneuron des Striatum Faserbahnverbindungen zwischen den Kerne der Basalganglien Blau – erregende Bahnen; Rot – hemmende Bahnen; Dunkelgrün – modulatorische dopaminerge Bahnen; Hellgrün - modulatorische serotoninerge Bahnen Svenningsson et al. Annu.Rev.Pharmacol. Toxicol. 2004, 44, 269

19 Integrativer Mechanismus in dopaminerger und glutamaterger Signalübertragung durch Kinase/Phosphate Kaskade Schraffiertes Feld – PKA/PP-2A/Thr75-DARPP-32/PKA/Thr34-DARPP-32 Kaskade Blaue Pfeile – prodopaminerge Phasen Rote Pfeile – antidopaminerge Phasen der Steuerung Svenningsson et al. Annu.Rev.Pharmacol. Toxicol. 2004, 44, 269

20 DARPP-32 im Vogelhirn (Küken, MSt)
rote Fluoreszenz – DARPP-32 grüne Fluoreszenz – TH blaue Fluoreszenz – unspezifische Kernfärbung mit DAPI striatale Zellen mit retrograder Tracer-markierung (FB) aus der Substantia nigra Balint et al. 2004, J. Chem. Neuroanat. 28, 27

21 Glutamaterge Synapsen an den DARPP-32+ Dendriten im Striatum
Glu+ axon terminal synapsing with a DARPP-32 containing dendrite in MSt Glu- axon terminal synapsing with a DARPP-32 containing dendrite in MSt Csillag et al., 2008, Brain Res. Bull. in press

22 Glutamaterge Synapsen an den DARPP-32-negativen Dendriten im Striatum
Glu+ axon terminals synapsing with unlabelled dendrites in MSt Csillag et al., 2008, Brain Res. Bull. in press

23 Squire et al. Fundamental Neuroscience, 2003
Principal cortico – limbic – striatal – pallidal – brainstem systems instrumental in motivation and emotion mPFC – cortex praefrontalis med. Ant Cing – cortex cinguli ant. BLA – nucleus basolateralis amygdalae CeN – nucleus centralis amygdalae Nacc – nucleus accumbens MD – nucleus mediodorsalis thalami VP – pallidum ventrale SNr – Substantia nigra, pars reticulata SNc – Substantia nigra, pars compacta MLR – midbrain locomotor region STN – nucleus subthalamicus Schematic of cortico-limbic-striatal-pallidal-brain stem circuitry. Processing of motivational and emotional information occurs in limbic and cortical regions of the brain such as the medial prefrontal cortex (mPFC), anterior cingulate cortex (Ant Cing), hippocampus (not shown), and basolateral amygdala (BLA). This interacts with dopamine-dependent functions of the nucleus accumbens (NAcc). The cortico-striatal-cortical "loop" is completed via a relay in the mediodorsal (MD) thalamic nucleus. Dopamine pathways originate in the ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra, pars compacta (SNc). The shell and core of this structure act as interfaces with motor (behavioral), endocrine, and autonomic outputs to the hypothalamus (not shown) and brain stem, e.g., midbrain locomotor region (MLR) via the ventral pallidum (VP) and substantia nigra, pars reticulata (SNr). Outflow from the central nucleus, in contrast to the BLA, is also routed to brain stem behavioral and physiological effector mechanisms, as well as to origins of the ascending neuromodulatory influences, of the noradrenergic system (from the locus coeruleus), the basal forebrain cholinergic system (nucleus basalis), and the midbrain serotoninergic system (raphe nucleus), as well as to the dopamine cells of the VTA and SNc. Mesolimbisches System Squire et al. Fundamental Neuroscience, 2003

24 Nucleus accumbens (Ac)
Caudal Ac: core (AcC) shell (AcS) Rostral Ac: rostral pole (AcR) AcS AcC calbindin low high neuropeptid-Y Input from nucleus of solitary tract yes no Az accumbens a ventralis striatalis rendszer tagja, így a limbikus rendszer része. Az accumbenst limbikus-motor interfázisként aposztrofálták, mivel afferentációja a limbikus előagyból ered, efferensei pedig elérik a ventralis pallidumot. Rostralis polus elég homogén, bár egyesek shell és core szerű struktúrákat véltek felfedezni. A calbindinfestés különböző emlősfajok között is változatos képet mutat. Rhesusmajomban pont az ellenkezője a helyzet, mint egyéb vizsgált emlősökben. A Nissl-festés is mutat eltéréseket a környező területekhez képest. Core: a dorsalis striatumhoz hasonlo Shell: a pallidumhoz hasonló

25 Two functional subsystems of amygdala in Amniotes
based on pallio-subpallial connections Pallio-subpallial connections delineate two functional subsystems in the amygdala of amniotes. (A) Tracer injections confined to the Ce of mice (inset) render retrograde labelling in the pallial amygdala that, at caudal levels, is restricted to deep lateropallial structures (Bp and APir). (B) In a similar manner, tracer injections in the posterior, deep lateropallial amygdala of the lizard P. hispanica (DLA) result in anterograde labelling in the central EA, including the BSTl (not shown) and SAT. (C) In contrast, after tracer injections in the medial amygdala of mammals (inset), retrograde labelling is restricted to ventropallial structures of the posterior amygdala. (D) Similarly, after tracer injections in the ventropallial amygdala of lizards (NS and VPA) labelled fibres are present in the medial extended amygdala (MA and BSTm). Calibration bars: 500 μm for (A) and (C), 250 μm for (B) and (D). (E) A functional view of the amygdala, derived from of mammals and fragmentary data from non-mammalian species. Mammal Reptile Martínez-García F, 2008, Brain Res Bull 75,

26 Extended (subpallial) amygdala (‚Erweiterte’ Amygdala)
Zwei funktionellen Bestandteile : Zentrales-basolaterales System Einflussbahnen: Geschmacks- und viszerosensible (subpalliale Ebene) und andere nicht-chemosensorische (palliale Ebene) Ausflussbahnen: extended (erweiterte) amygdala > Hirnstammzentren Hauptfunktionen: Emotion, Furcht (nicht spezies-spezifisch) 2. Mediales System: Einflussbahnen: chemosensorische (palliale sowie subpalliale Ebenen) ausgenommen mikrosmatische Tiere (Vögel) Ausflussbahnen: stria terminalis > hypothalamus Hauptfunktionen: spezies-spezifischer Schutz, Abwehr, und reproduktive (sozio-sexuelle) Verhaltung, Betreuung von Abkömmlinge, Agonismus, Paarungsverhaltung (mating display) Projektionen der pallialen Amygdala auf (haupts. ventrales) Striatum – Belohnungssystem