Ρεβέκκα Αγρότου ΑΜ: 4799 Βιοτεχνολογία 2 ο ετος Υπεύθυνη Καθηγήτρια: κ. Μαρία Φράγκου.

Παρουσίαση με θέμα: "Ρεβέκκα Αγρότου ΑΜ: 4799 Βιοτεχνολογία 2 ο ετος Υπεύθυνη Καθηγήτρια: κ. Μαρία Φράγκου."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ρεβέκκα Αγρότου ΑΜ: 4799 Βιοτεχνολογία 2 ο ετος Υπεύθυνη Καθηγήτρια: κ. Μαρία Φράγκου

2  Υπάρχει μια σημαντική αντίθεση μεταξύ των διάφορων λειτουργιών που θα ανατεθούν στην περιοχή του Broca και την σχετικά απλή υποδιαίρεση του σε δύο κυτταροαρχιτεκτονικές περιοχές(44 και 45). Δεδομένου ότι η περιφερειακή κατανομή των υποδοχέων μεταβίβασης στον εγκεφαλικό φλοιό έχει αποδεχθεί μια ισχυρή ένδειξη της λειτουργικής ποικιλομορφίας, η υποδιαίρεση της περιοχής του Broca αναλύθηκε χρησιμοποιώντας πολλαπλούς υποδοχείς. Τα πρότυπα κατανομής των έξι τύπων υποδοχέων που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτοραδιογραφία in vitro, αποκάλυψε περιοχές οι οποίες μέχρι πρόσφατα ήταν άγνωστες: κοιλιακή προκεντρική μεταβατική περιοχή φλοιού 6r1, ραχιαία και κοιλιακή περιοχή 44d και 44v, πρόσθιες και οπίσθιες περιοχές 45α και 45p, και τις περιοχές op8 και op9 στο μετωπιαίο λοβό.

3  Η πλαγίωση των υποδοχέων αποδείχθηκε όσον αφορά την χολινεργική Μ 2 υποδοχέων, ιδιαίτερα στην περιοχή 44v+d. Προτείνουμε μια νέα αντίληψη για τη πρόσθια περιοχή, η οποία αποσαφηνίζει τη σχέση μεταξύ του προκινητικού φλοιού, προμετωπιαίου φλοιού, και την περιοχή του Broca. Πρόσφατα περιγράφηκε η υποδιαίρεση της περιοχής 45 στον ανθρώπινο εγκέφαλο και ο διαχωρισμός του κοιλιακού προκινητικού φλοιού με την βοήθεια του εγκεφάλου ενός είδος πιθήκου (macaque). Τα αποτελέσματα παρέχουν μια νέα κατασκευαστική βάση για την οργάνωση των περιοχών στον εγκέφαλο.

4  Σύμφωνα με τον χάρτη Brodmann, το οπίσθιο τμήμα της κάτω μετωπιαίας έλικας αντιπροσωπεύει την ομιλία, την περιοχή Broca. Περιοχές 44 και 45 στη καλύπτρα και τα τριγωνικά μέρη στη κάτω μετωπιαία έλικα είναι πιθανοί κυτταροαρχιτεκτονικοί συσχετισμοί. Γειτονικές περιοχές που περιλαμβάνουν τη προκινητική περιοχή 6 στην κοιλιακή προκεντρική έλικα, ραχιαία-πλάγια προμετωπιαίες περιοχές 9 και 46, περιοχή 47 στο τροχιακό τμήμα της κάτω μετωπιαίας έλικας, και την πρόσθια νήσος.

5  Ο στόχος ήταν, επομένως, να καθοριστεί ένας υποδοχέας με βάση τον αρχιτεκτονικό διαχωρισμό του οπίσθιου κατώτερου μετωπιαίου φλοιού, με επίκεντρο την περιοχή του Broca, που υπάρχει στο ομόλογο ημισφαίριο του, στις γειτονικές περιοχές στο πρόσθιο λοβό, καθώς και στον κοιλιακό προκινητικό φλοιό. Μελετήσαμε τα πρότυπα κατανομής των έξι διαφορετικών θέσεων δέσμευσης τω`ν υποδοχέων από τα τέσσερα συστήματα νευροδιαβιβαστών: γλουταμινεργικής AMPA και υποδοχείς καϊνίτης, GABAergic GABA Α υποδοχείς, τους χολινεργικούς μουσκαρινικούς M 1 και M 2 υποδοχείς, και νοραδρενεργικού υποδοχείς α 1 στις αυτοραδιογραφίες σε οκτώ ανθρώπινους εγκεφάλους.

6 Η περιοχή περιλαμβάνει περιοχές 44 και 45 καθώς και τμήματα των γειτονικών περιοχών 4, 6, και 47. Σημειώστε ότι o χάρτης Brodmann, δεν δείχνει την κοιλιακή περιοχή των συνόρων 44, 45, και 6, στο βάθος της πλευρικής σχισμής. ab, ανερχόμενος κλάδος της πλάγιας σχισμής, cs, κεντρική αύλακα, hb, οριζόντιος κλάδος της πλάγιας σχισμής, ifs, κάτω μετωπιαία αύλακα, if, πλάγια σχισμή, prcs, προκεντρική αύλακα. Κυτταροαρχιτεκτονική της πλευρικής επιφάνειας του ανθρώπινου φλοιού προσαρμόστηκε στο Brodmann

7  Γειτονικά τμήματα σημάνθηκαν για τους φορείς των κυττάρων, προκειμένου να προσδιορίσουν την κυτταροαρχιτεκτονική σε αυτήν την περιοχή. Παρατηρητής (ανεξάρτητος υποδοχέας) και κυτταροαρχιτεκτονικές μέθοδοι χαρτογράφησης σε συνδυασμό με την πολυδιάστατη στατιστική εφαρμόστηκαν για την ανάλυση της ομοιότητας και ανομοιότητας των προτύπων των υποδοχέων μεταξύ των περιοχών του φλοιού. Ως αποτέλεσμα, τρεις άγνωστες μέχρι τώρα περιοχές βρέθηκαν και έγινε περαιτέρω διαχωρισμός των κλασικών περιοχών Broca 44 και 45. Η μελέτη οδηγεί σε μια νέα οργανωτική αντίληψη των περιοχών του φλοιού στην περιοχή του Broca. Αποδεικνύει ότι ο κινητικός φλοιός, στην περιοχή του Broca, και οι προμετωπιαίες περιοχές διαφέρουν σε συγκεκριμένα μοτίβα έκφρασης των υποδοχέων τους που βρίσκονται περιφερειακά, και ως εκ τούτου στις ιδιότητες επεξεργασίας σημάτων τους.

8 Στο μετωπιαίο λοβό οι περιοχές op8 και op9 είναι μεταβατικές, μεταξύ του ακοκκιώδη φλοιού της προκεντρικής έλικας και του κοκκώδη μετωπιαίου φλοιού (δηλαδή, λεπτό έλασμα IV). Το κύτταρο στην περιοχή op8 ήταν ελαφρώς μεγαλύτερο σε έκταση από ό, τι στην περιοχή op9. Η περιοχή 6r1 έχει ακόμη λεπτότερο στρώμα IV, είναι σχεδόν ακοκκιώδη. Σε αντίθεση με την κοιλιακή περιοχή 6 και περιοχή Broca 44 περιέχει μικρότερα πυραμιδικά κύτταρα στο έλασμα III. Φωτογραφίες από μικροσκόπιο, τμήματα των κυττάρων με χρώση των περιοχών op8 (a), op9 (b), και 6r1 (c).

9

10 (a, e) θέση του λοβού (pop) και τριγωνικά τμήματα (Pt) σε οριζόντιες τομές. Τα σύνορα μεταξύ των περιοχών 44 και op8 χαρακτηρίζονται από μείωση της πυκνότητας των υποδοχέων AMPA και GABA A υποδοχείς κυρίως στα πιο επιφανειακά στρώματα, καθώς και τη μείωση της πυκνότητα των Μ 2 υποδοχέων, τόσο πιο επιφανειακά και βαθύτερα στρώματα του φλοιού (b-d). Η κατανομή των υποδοχέων των χολινεργικών Μ 2, γλουταμινεργικής καϊνίτης, και νοραδρενεργικών υποδοχέων α 1 στο τριγωνικό τμήμα φαίνεται στο (f-h). Τα κοιλιακά σύνορα της περιοχής 45 και op9 ήταν διακριτή η μείωση καϊνίτη και Μ 2 υποδοχέων και την αύξηση των α1 υποδοχέων. Τα επιφανειακά σύνορα υποδεικνύονται από μια συνεπή εμφάνιση σημαντικών μεγίστων (κόκκινο πλαίσιο). Διακεκομμένες λευκές γραμμές δείχνουν την αρχιτεκτονική του υποδοχέα να υποδιαιρεί τη περιοχή 44 σε ραχιαία (d) και κοιλιακά (v) μέρη. Cis, κυκλική αύλακα της νήσος του Reil, IFS, κάτω μετωπιαία αύλακα, SFS, ανώτερη μετωπική αύλακα, if, πλευρική σχισμή.

11

12 Τα σύνορα μεταξύ των περιοχών 44 και 45, χαρακτηρίζονται από μείωση της πυκνότητας των Μ 1 και AMPA υποδοχέων στα πιο επιφανειακά στρώματα της περιοχής σε σύγκριση με 45 έως 44, και την αύξηση της πυκνότητας των υποδοχέων καϊνίτης στην περιοχή 45. Η υποδιαίρεση της περιοχής 45 χωρίζεται σε ένα πρόσθιο (a) και ένα οπίσθιο (p) μέρος. Η υποδιαίρεση δείχνει από τις διαφορές μεταξύ των δύο περιοχών M 1 υποδοχέων και AMPA πυκνότητες με πιο επιφανειακά στρώματα. Διακεκομμένες λευκές γραμμές δείχνουν την αρχιτεκτονική του υποδοχέα να υποδιαιρεί την περιοχή 45. ab, ανερχόμενος κλάδος της πλάγιας σχισμής, cs, κεντρική αύλακα, prcs, προκεντρική αύλακα, tr, τριγωνικό τμήμα της κάτω μετωπιαίας έλικας.

13 Επίδειξη των συνόρων (*) σε ένα οριζόντιο τμήμα του οπισθίου τοιχώματος από τη προκεντρική αύλακα και τη θέση του ROI ( Region Of Interest). Τα σύνορα μεταξύ 6v1 περιοχή και 6r1 περιοχή χαρακτηρίζεται από μείωση της πυκνότητα των Μ 2 υποδοχέων. prcs, προκεντρική αύλακα, wm, λευκή ουσία. Οι γραφικές παραστάσεις δείχνουν την ποσοτικοποίηση των συνόρων.

14 Κατανομή των χολινεργικών μουσκαρινικών Μ 1 και Μ 2 υποδοχέων, της γλουταμινεργικής καϊνίτης, GABA ergic και GABA Α υποδοχείς σε γειτονικές οριζόντιες τομές ενός πλήρες ανθρώπινου ημισφαίριου. Οι συγκεντρώσεις των υποδοχέων που αναφέρονται στο fmol / mg πρωτεΐνης και χρωματική κωδικοποίηση, ανάλογα με το χρώμα στα δεξιά του κάθε τμήματος.

15 Επιφανειακή πυκνότητα για κάθε περιοχή και υποδοχέων. Οι περιοχές 44 και 45 δεν χωρίστηκαν σε 44d και 44v, ή 45α και 45p, επειδή όλες αυτές οι περιοχές δεν ήταν παρόντες σε όλα τα μυαλά που μελετήθηκαν.

16

17 Αυτός ο τύπος υποδοχέα διαφέρει σημαντικά μεταξύ αριστερού και δεξιού ημισφαιρίου με υψηλότερες τιμές για την αριστερά από ό, τι στα δεξιά (p <0,05). Μέσα σε fmol / mg πρωτεΐνης και τυπικά σφάλματα των αριθμητικών μέσων.

18 Πυκνότητα των υποδοχέων και τυπικές αποκλίσεις (κατά μέσο όρο σε όλες τις περιοχές) για κάθε τύπο υποδοχέα σε κάθε ημισφαίριο.

19  Οι εγκέφαλοι ενηλίκων είχαν αφαιρεθεί από το κρανίο δωρητών μέσα σε λιγότερο από 24 ώρες μετά το θάνατο τους, σύμφωνα με τις νομικές απαιτήσεις. Κανένα από τα άτομα δεν είχε κλινικές καταγραφές νευρολογικών ή ψυχιατρικών διαταραχών. Έξι ημισφαίρια είχαν διαμελισθεί σε στεφανιαίες πλάκες πάχους περίπου 30 mm. Περιείχαν το οπίσθιο μέρος του κατώτερου-μετωπιαίου φλοιού, είχαν διαμελισθεί από έξι ημισφαίρια τριών εγκεφάλων με οριζόντια διατομή. Ο ιστός καταψύχτηκε και αποθηκεύτηκε στους -70 ° C. Τμήματα πάχους 20 μm παρασκευάστηκαν στους -20 ° C χρησιμοποιώντας ένα μικροτόμο-κρυοστάτη μεγάλης κλίμακας. Τα τμήματα αποψύχτηκαν και τοποθετήθηκαν σε γυάλινες διαφάνειες.

20  Μελετήθηκαν τα ακόλουθα σημεία δέσμευσης υποδοχέων: γλουταμινεργικής AMPA και υποδοχείς καϊνίτης, GABAergic GABA A υποδοχείς, χολινεργικοί μουσκαρινικοί Μ 1 και Μ 2 υποδοχείς, και νοραδρενεργικοί υποδοχείς α1. Επεξεργάστηκαν οι πιο πάνω υποδοχείς ώστε να μπορούν να απεικονιστούν σε β-ευαίσθητο φιλμ. Οι ταινίες εμφανίστηκαν μετά από 10-12 εβδομάδες έκθεσης, ανάλογα με τον τύπο του υποδοχέα, και ψηφιοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα ανάλυσης εικόνας (Zeiss). Η γκρίζα κατανομή αξίας των αυτοραδιογράφων συσχετίζεται μη-γραμμικα με τις τοπικές συγκεντρώσεις ραδιενέργειας, που αντιπροσωπεύουν την περιφερειακή και στρωτή κατανομή των σημείων δέσμευσης υποδοχέων. Ως εκ τούτου, η γνωστή συγκέντρωση ραδιενέργειας των προτύπων επιτρέπει την μη γραμμική μετατροπή των τιμών του γκρι σε συγκεντρώσεις σημείου δέσμευσης υποδοχέα σε fmol / mg πρωτεΐνης (γραμμικοποιημένες εικόνες). Για βελτιωμένη απεικόνιση των περιφερειακά διαφορετικών συγκεντρώσεων των υποδοχέων, οι γραμμικοποιημένες εικόνες ήταν ενισχυμένες με σκιαγραφικό.

21  Σημάνθηκαν γειτονικά τμήματα για κυτταρικά σώματα για να αποδειχτεί η αρχιτεκτονική του κυττάρου. Ορίστηκαν ορθογώνιες περιοχές ενδιαφέροντος (ROIs) που περιέχουν τις περιοχές 44 και 45 του Broca και γειτονικές περιοχές. Εικόνες των ROIs αποκτήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο εξοπλισμένο με μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή (Zeiss) και μια προεργασία σάρωσης. Μια υψηλής ανάλυσης εικόνα του συνολικού ROI συναρμολογήθηκε στη συνέχεια από τα μεμονωμένα πλακίδια απασχολώντας το σύστημα (Zeiss). Εικόνες δείκτη γκρι επίπεδου (GLI) των ROIs υπολογίστηκαν μέσω προσαρμοστικών ορίων με χωρική ανάλυση των 16 × 16 μm. Η τελική GLI εικόνα αντιπροσωπεύει σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel) το τοπικό κλάσμα όγκου των κυτταρικών σωμάτων.

22  Για κάθε υποδοχέα, η πυκνότητα κατά μέσο όρο υπολογίζεται σε ένα σύνολο τμημάτων / αυτοραδιογραφία κάθε ημισφαιρίου ξεχωριστά. Έτσι υπολογίστηκε μια μέση επιφανειακή τιμή της πυκνότητας για κάθε είδος χώρου και του υποδοχέα. Οι τιμές όλων των πυκνοτήτων των έξι υποδοχέων μελετήθηκαν και συνδυάστηκαν τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των υποδοχέων για κάθε περιοχή. Μια ιεραρχική ανάλυση πυκνοτήτων έγινε με σκοπό την ανάλυση των υποδοχέων αρχιτεκτονικά για τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ των διαφόρων περιοχών.

23  Για να εντοπιστούν οι διαφορές μεταξύ των ημισφαιρίων της πυκνότητας των υποδοχέων σε όλες τις περιοχές και τους υποδοχείς μαζί έγινε η ανάλυση ANOVA. Η ανάλυση της διακύμανσης (ANalysis Of VAriance – ANOVA) είναι μία στατιστική μεθόδος με την οποία η μεταβλητότητα που υπάρχει σ’ ένα σύνολο δεδομένων διασπάται στις επιμέρους συνιστώσες της με στόχο την κατανόηση της σημαντικότητας των διαφορετικών πηγών προέλευσής της. Η ανάπτυξη της μεθοδολογίας οφείλεται στον θεμελιωτή της σύγχρονης στατιστικής επιστήμης. Στην πραγματικότητα η ANOVA περιλαμβάνει μία ομάδα στατιστικών μεθόδων καταλλήλων για την ανάλυση δεδομένων που προκύπτουν από πειραματικούς σχεδιασμούς.

24  Οκτώ αρχιτεκτονικές περιοχές του φλοιού εντοπίστηκαν στο οπίσθιο κάτω-μετωπιαίο και προκεντρικό φλοιό. Εκτός από τις περιοχές Brodmann 44, 45, 4, 6, και 47, τρεις νέες περιοχές, οι op8, op9 στο μετωπιαίο λοβό και 6r1 περιοχή στο κοιλιακό τμήμα της προκεντρικής αύλακας. Οι περιοχές Brodmann 44 και 45 θα μπορούσαν να υποδιαιρεθούν σε 44d και 44v, καθώς και 45α και 45p. Επιπλέον, πέντε νέες περιοχές που γειτνιάζουν με την περιοχή που μας ενδιαφέρει, εντοπίστηκαν αλλά δεν οριοθετήθηκαν πλήρως στην παρούσα μελέτη: περιοχές 6v1 και 6v2 ως μέρη της προκινητικής περιοχής 6, περιοχή ifs1 βρίσκεται στη κάτω μετωπιαία αύλακα, και περιοχές ifj1 και ifj2 βρίσκεται στη διασταύρωση της κάτω πρόσθιας και προκεντρικής αύλακας.

25  http://www.plosbiology.org/article/info%3Ad oi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1000489 http://www.plosbiology.org/article/info%3Ad oi%2F10.1371%2Fjournal.pbio.1000489  infoman.teikav.edu.gr/education/118/files/A NOVA.doc