STRUCTURAL BASIS FOR THE INHIBITORY FUNCTION OF THE PARIETAL CORTEX EFFERENT SYSTEMS



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Relative quantitative distribution of all the associative and descending efferent fibers and the ultrastructural organization of the terminals of the parietal cortex areas 5 and 7 in the caudate (NC) and red nucleus (NR) in the cat were analyzed after a local, pointed destruction of the cortex of these areas. The maximal numbers of the associative fibers were found to project to the fundus areas of the motor cortex and to the area of Clare-Bishop; moderate projections were detected to the areas 31, 19 and single degenerating fibers were registered in the areas 1, 2, 3a, 3b, 30, and 23. The descending efferents were maximally projecting to NC, NR, reticular nuclei of the thalamus, midbrain, and pons, in all of which, according to the immunocytochemical studies, GABA-ergic terminals are prevalent. On the basis on the electron microscopical studies, it was suggested that the influence of the parietal cortex is mediated by the axo-spinal synapses of the medium shortaxonal spiny cells of the dorsolateral part of NC caput and by the axo-dendritic synapses of Golgi II cells of the parvocellular part of NR. On the basis of the maximal involvement of the fundus areas of the motor cortex, as well as of the inhibitory subcortical (NC) and stem nuclei (NR, reticular nuclei of the thalamus, midbrain, and nuclei pontis), it is suggested that these structures serve as the morphological substrates for the realization of the inhibitory, integrative function of the parietal cortex.

References

  1. Адрианов О.С. О принципах организации интегративной деятельности мозга. М., Медицина, 1976.
  2. Аматуни А.С. Функциональная организация и участие центральных ядер в интегративной деятельности мозжечка. Ереван, Республика Армения, 1987.
  3. Арушанян Э.Б. и Отеллин В.А. Хвостатое ядро. Л., Наука, 1976.
  4. Батуев А.С. Эволюция функций теменных долей мозга. Л., Наука, 1973.
  5. Батуев А.С. Высшие интегративные системы мозга. Л., Наука, 1981.
  6. Бехтерев В.М. Основы учения о функциях мозга. СПб., Брокгауз и Ефрон, 1906-1907, т. 6-7.
  7. Бородкин Ю.С. и Шабанов П.Д. Нейрохимические механизмы извлечения следов памяти. Л., Наука, 1986.
  8. Брагина Т.А. Дегенерация афферентов в ретикулярном ядре таламуса кошки после инъекции каиновой кислоты в теменную кору. В кн.: Ассоциативные системы мозга. Л., Наука, 1985, с. 59-61.
  9. Вулридж Д. Механизмы мозга. М., Мир, 1965.
  10. Гуревич М.О., Хачатурян А.А. и Хачатуров А. Методика цитоархитектонических карт и измерения полей. К цитоархитектонике коры большого мозга фелидов. В кн.: Высшая нервная деятельность. М., Биомедгиз., 1929, т. I, с. 171-184.
  11. Ипекчян Н.М. Проекция теменной коры в зрительную. Биолог. журн. Армении, 1990, т. 43, № 10-11, с. 918-922.
  12. Ипекчян Н.М. Особенности организации теменной коры. Корково-корковые связи кошки: Материалы конференции «Электронная микроскопия». Ереван, изд. Армянского общества электронных микроскопистов Ин-та молекулярной биологии НАН РА, РАЕН, 1995.
  13. Ипекчян Н.М. Сравнительный анализ корково-тектальных проекций моторной и теменной областей мозга: Материалы конференции: Структурно-функциональные, нейрохимические, иммунохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга. М., изд. РАМН и НИИ мозга, 2007, с. 268-272.
  14. Ипекчян Н.М. Сравнительный анализ количественных характеристик корково-таламических проекций полей 5 и 7 теменной коры. Морфология, 2010, т. 137, вып. 1, с. 14-16.
  15. Ипекчян Н.М. и Авакян Л.А. Связи различных полей теменной коры с хвостатым ядром мозга кошки. Арх. анат., 1988, т. 95, вып. 7, с. 18-24.
  16. Ипекчян Н.М. и Авакян Л.А. Особенности структурной организации аксонных терминалей теменной коры в хвостатом ядре: Материалы симпозиума: Стриатная система в норме и патологии. Л., Наука, 1988, с. 41-42.
  17. Ипекчян Н.М. и Авакян Л.А. Ультраструктурные изменения красного ядра, вызванные разрушением теменной коры. В кн.: Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга. М., изд. РАМН и НИИ мозга, 2005, с. 137-140.
  18. Ипекчян Н.М. и Баклаваджян О.Г. Проекции полей 5 и 7 в подразделения сенсомоторной области коры мозга. Нейрофизиология, 1988, т. 20, № 3, с. 319-326.
  19. Ипекчян Н.М. и Баклаваджян О.Г. Распределение эфферентов теменной коры в поясной извилине. Биол. журн. Армении, 1989, т. 42, № 9-10, с. 942-945.
  20. Ипекчян Н.М. и Баклаваджян О.Г. Связи теменной коры с латеральной супрасильвиевой извилиной (поле Клер - Бишопа) и слуховой корой. Нейрофизиология, 1990, т. 22, № 6, с. 739-745.
  21. Ипекчян Н.М. и Баклаваджян О.Г. Сравнительный анализ нисходящих проекций полей 5 и 7 теменной коры на ствол мозга кошки. Морфология, 2000, т. 117, вып. 2, с. 29-32.
  22. Конорски И.И. Интегративная деятельность мозга. М., Мир, 1970.
  23. Коренюк И.И. Нейронные механизмы афферентной и эфферентной функций теменной ассоциативной области коры мозга: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. Л., 1990.
  24. Леонтович Т.А. Нейронная организация подкорковых образований переднего мозга. М., Медицина, 1978.
  25. Майский В.А. и Серков Ф.Н. Структура и связи неостриатума как интегративного центра подкорки. Ретроградный аксонный транспорт люминесцентных красителей и пероксидазы хрена. В кн.: Ассоциативные системы мозга. Л., Наука, 1885, с. 70-74.
  26. Маунткастл В. Организующий принцип функций мозга - элементарный модуль и распределительная система. В кн.: Разумный мозг. М., Мир, 1981, с. 15-67.
  27. Отеллин В.А. и Байковская М.Н. Функциональноморфологический анализ некоторых кортико-каудальных связей. Физиол. журн. СССР, 1979, т. 65, № 1, с. 15-21.
  28. Поляков Г.И. Некоторые итоги исследования по развитию нейронного строения корковых концов анализаторов у человека. В кн.: Структура и функция анализаторов человека в онтогенезе. М., Медгиз, 1961, с. 5-24.
  29. Поляков Г.И. О принципах нейронной организации мозга. М., Изд-во МГУ, 1965.
  30. Трауготт Н.Н., Кайданова С.И. и Меерсон Я.А. Функции таламо-париетальной ассоциативной системы у человека. В кн.: Эволюция функций теменных долей мозга. Л., Наука, 1973, с. 118-188.
  31. Ухтомский А.А. Избранные труды. Л., Наука, 1978.
  32. Фанарджян В.В. и Саркисян Дж.С. Нейронные механизмы красного ядра. М., Наука, 1993.
  33. Allen G.I. and Tsukahara N. Cerebrocerebellar communication system. Physiol. Rev. 1974, v. 54, № 4, p. 957-1006.
  34. Andersen R.A. and Buneo C.A. Intentional maps in posterior parietal cortex. Annu. Rev. Neurosci., 2002, v. 25, p. 189-220.
  35. Border B.G. and Michailoff G.A. GABAergic neural elements in the rat basilar pons: electron microscopic immunochemistry. J. Comp. Neurol., 1990, v. 295, № 1, p. 123-135.
  36. Brodal P. The corticopontine projection in the rhesus monkey. Origin and principles of organization. Brain, 1978, v. 101, № 2, p. 251-283.
  37. Brodal P. The cerebropontocerebellar pathway: salient features of its organization. Exp. Brain Res., 1982, 6 supp., p. 108-133.
  38. Brodal P. Principles of organization of the corticopontocerebellar projections to crus II in the cat with particular reference to the parietal cortical areas. Neuroscience, 1983, v. 10, № 3, p. 621-638.
  39. Brodal P., Mihailoff G., Border B. et al. GABA-containing neurons in the pontine nuclei of the rat, cat and monkey. An immunocytochemical study. Neuroscience, 1988, v. 25, № 1, p. 27-45.
  40. Cavada C. and Goldman-Rakic P.S. Posterior parietal cortex in rhesus monkey. I. Parcellation of areas based on distinctive limbic and sensory corticocortical connections. J. Comp. Neurol., 1989, v. 287, № 4, p. 393-421.
  41. Cohen Y.E. and Andersen R.A. A common reference frame for movement plans in the posterior parietal cortex. Nat. Rev. Neurosci., 2002, v. 3, p. 553-562.
  42. Conde E. and Conde H. Study of morphology of the cells red nucleus of the cat with Golgi-Cox method. Brain Res., 1973, v. 53, № 2, p. 249-271.
  43. Darian-Smith I. Cortical projections of thalamic neurons excited by mechanical stimulation of the face of the cat. J. Physiol., 1964, v. 171, № 2, p. 339-360.
  44. Freund H.-J. Premotor area in man. In.: Motor system in neurobiology. Amsterdam, New-York, Oxford. Elsevier Biomedical Press, 1985, p. 332-335.
  45. Hasband U. and Passigkam R. The role of premotor and parietal cortex in the direction of action. Brain Res., 1982, v. 240, № 2, p. 368-372.
  46. Hassler R., Chung J.W., Rinne U. and Wagner A. Selective degeneration of two out of the nine types of synapses in cat caudate nucleus after cortical lesions. Exp. Brain Res., 1978, v. 31, № 1, p. 67-80.
  47. Hassler R. und Muhs-Clement K. Architektonischer Aufbau des sensomotorischen und parietalen Cortex der Katze. J. Hirnforsch., 1964, Bd. 6, № 6, S. 377-421.
  48. Houser C.R., Vaughn I.E., Barber R.P. and Roberts E. GABA neurons are the nucleus reticularis thalami. Brain Res., 1980, v. 200, № 2, p. 341-354.
  49. Humphrey D.R., Bulyalert D. and Reed D.J. Organization of the cortical projections to the parvocellular red nucleus (pRN) in the monkey. In: Horology and Function of the Red Nucleus. Marseille, CNRS, 1986, p. 35.
  50. Humphrey D.R., Gold R. and Reed D.J. Sizes, laminar and topographic origins of cortical projections to the motor divisions of the red nucleus in the monkey. J. Comp. Neurol., 1984, v. 225, № 1, p. 75-94.
  51. Jeneskog T. and Padel Y. Cerebral cortical areas of origin of excitation and inhibition of rubrospinal cells in the cat. Exp. Brain Res., 1983, v. 50, № 2/3, p. 309-320.
  52. Jones E.G., Coulter J.D., Burton H. and Porter R. Cells of origin and terminal distribution of corticostriatal fibers arising in the sensory-motor cortex of monkeys. J. Comp. Neurol., 1977, v. 173, № 1, p. 53-80.
  53. Jones E.G., Coulter J.D. and Hendry S.H.C. Intracortical connectivity of architectonic fields in the somatic sensory, motor and parietal cortex of monkeys. J. Comp. Neurol., 1978, v. 181, № 2, p. 291-348.
  54. Jones E.G. and Powell T.P.S. Connexions of the somatic sensory cortex of the rhesus monkey. I. Ipsilateral connexions. Brain, 1969, v. 92, № 4, p. 477-502.
  55. Jones E.G. and Powell T.S. An anatomical study of converging sensory pathways within the cerebral cortex of the monkey. Brain, 1970, v. 93, № 4, p. 793-820.
  56. Jonson P.B., Angelucci A., Zipara R.M., Minchaechi D., Bentivoglio M., Caminiti R. Segregation and overlap of callosal and association neurons in frontal and parietal cortices of primates: A spectral and coherency analysis. J. Neurosci., 1989, v. 9, № 7, p. 2313-2326.
  57. Kalaska J.F., Caminiti R. and Georgopoulos A. Cortical mechanisms related to the direction of two-dimensional arm movement: Relations in parietal area 5 and comparison with motor cortex. Exp. Brain Res., 1983, v. 51, № 2, p. 247-260.
  58. Kang Y., Endo K., Araki T. and Mitani A. Dual mode of projections from the parietal to motor cortex in the cat. Exp. Brain Res., 1986, v. 62, № 2, p. 281-292.
  59. Kawamura K. and Chiba M. Cortical neurons projecting to the pontine nuclei in the cat. An experimental study with the horseradish peroxidase technique. Exp. Brain Res., 1979, v. 35, № 2, p. 269-285.
  60. Kemp J.M. and Powel T.P.S. The corticostriate projection in the monkey. Brain, 1970, v. 93, № 3, p. 525-546.
  61. Kemp J.M. and Powel T.P.S. The site of termination of afferent fibers in the caudate nucleus. Philos. Trans. R. Soc., Lond. B, Biol. Sci., 1971, v. 262, p. 413-427.
  62. Knight R.T., Singh J. and Wood D.L. Pre-movement parietal lobe input to human sensorimotor cortex. Brain Res., 1989, v. 498, № 1, p. 190-194.
  63. Koch G., Fernandez Del Olmo M., Cheeran B. et al. Focal stimulation of the posterior parietal cortex increases the excitability of the ipsilateral motor cortex. J. Neurosci., 2007, v. 27, p. 6815-6822.
  64. Koch G., Fernandez Del Olmo M., Cheeran B. et al. Functional interplay between posterior parietal and ipsilateal motor cortex revealed by twin-coil transcranial magnetic stimulation during reach planning toward contralateral space. J. Neurosci., 2008, v. 28, p. 5944-5953.
  65. Koch G., Ruge D., Cheeran B. et al. TMS activation of interhemispheric pathways between the posterior parietal cortex and contralateral motor cortex. J. Physiol., 2009, v. 587, № 17, p. 4281-4292.
  66. Kuypers H.G.J.M. Corticobulbar connections to the pons and lower brain-stem in man. An anatomical study. Brain, 1958, v. 81, № 3, p. 364-388.
  67. Kuypers H.G.J.M. and Lawrence D.G. Cortical projection to the brain stem. Brain Res., 1967, v. 4, № 2/3, p. 151-188.
  68. Lehman J. and Lancer S.Z. The striatal cholinergic interneurons: synaptic target of dopaminergic terminals. Neuroscience, 1983, v. 10, № 4, p. 1105-1120.
  69. Machdonalds R.L., Kang J.-O. and Gallagher M.J. Mutation in GABA receptor subunits associated with genetic epilepsies. J. Physiol., 2010, v. 588, № 11, p. 1861-1869.
  70. Massion J. and Sasaki K. Cerebro-cerebellar interactions: Solved and unsolved problems. In: Cerebello-cerebellar interactions. Amsterdam, Elsevier, 1979, p. 261-287.
  71. Mechelse K. The localization of the thalamo-cortical and corticothalamic fibers in the internal capsule and thalamus of the cat. J. Hirnforsch., 1962, v. 2, № 4, p. 408-453.
  72. Mihailoff G.A., Border B.G. and Azizi S.A. Electron microscopic, immunochemical and electrophysiological studies of the basilar pontine nuclei in the rat and monkey. Anat. Rec., 1989, v. 223, p. 79.
  73. Mouncastle V.B. The parietal system and some higher brain functions. Cereb. Cortex, 1995, v. 5, p. 377-390.
  74. Murakami E., Katsumary H., Saito K. and Tsukahara N. A quantitative study of synaptic reorganization in red nucleus neurons after lesion of the nucleus interpositus of the cat: an electron microscopic study involving intracellular injection of horseradish peroxidase. Brain Res., 1982, v. 242, № 1, p. 41-53.
  75. Neal J.N., Pearson R.C.A. and Powell T.P.S. The cortico-cortical connections of area 7b, PF in the parietal lobe of the monkey. Brain Res., 1987, v. 419, № 1/2, p. 341-346.
  76. Nieoullon A. and Dustricier N. Increased glutamate decarboxylase activity in red nucleus of the adult cat after cerebellar lesion. Brain Res., 1981, v. 224, № 1, p. 129-139.
  77. Nieoullon A., Vuillon-Cacciuttolo C., Andre D. and Bosler O. Postlesional plasticity of GABA neurons in the red nucleus. In: Hodology and Function of the Red Nucleus. Marseille, CNRS, 1986, p. 36.
  78. Oka H. and Jinnai K. Cerebrocerebellar connections thought the parvocellular part of the red nucleus. In: Integrative Control Function of the Brain. Amsterdam, Elsevier, 1978, v. 1, p. 184- 186.
  79. Olson C.R. and Jeffers I. Organization of cortical and subcortical projections to the area 6m of the cat. J. Comp. Neurol., 1987, v. 266, № 1, p. 73-94.
  80. Oshima T. Corticospinal collateral actions on pontine nuclei of the cat. In: Integrative Control Functions of the Brain. Amsterdam, Elsevier, 1978, v. 1, p. 180-181.
  81. Oshima T. The microphysiology of pontine nuclei in the cat concerning the concept of internal feedback. Dev. Neurosci., 1979, v. 6, p. 125-139.
  82. Otsuka K. und Hassler R. Über Aufbau und Gleiberung der corticalen Sehsphärebei der Katze. Arch. Psychiat. Nervenkr., 1962, Bd. 203, S. 212-234.
  83. Pandya D.N. and Seltzer B. Intrinsic connection and architectonics of posterior parietal cortex in the rhesus monkey. J. Comp. Neurol., 1982, v. 204, № 2, p. 196-210.
  84. Pearson R.C.A., Brodal P. and Powell T.P.S. The projection of the thalamus upon the parietal lobe in monkey. Brain Res., 1978, v. 144, № 1, p. 143-148.
  85. Pizzini G., Tredici G. and Miani A. Corticorubral projection in the cat. An experimental electron microscopic study. J. Submicroscop. Cytol., 1975, v. 7, p. 231-238.
  86. Ribak C.B., Vaughn J.E. and Roberts E. The GABA neurons and their axon terminalis in rat corpus striatum demonstrated by GAD immunocytochemistry. J. Comp. Neurol., 1979, v. 187, № 2, p. 261-284.
  87. Rinvik E. Thalamic commissural connection in the cat. Neurosci. Lett., 1984, v. 44, № 3, p. 311-316.
  88. Robertson R.T. and Cunningham T.J. Organization of corticothalamic projections from parietal cortex in cat. J. Comp. Neurol., 1981, v. 199, № 4, p. 569-585.
  89. Robertson R.T. and Rinvik E. The corticothalamic projections from parietal region of the cerebral cortex. Experimental degeneration studies in the cat. Brain Res., 1973, v. 51, p. 61-79.
  90. Sadun A. Differential distribution of cortical terminations in the cat red nucleus. Brain Res., 1975, v. 99, № 1, p. 145-151.
  91. Sakata H., Takaoka J., Kawarasaki A. and Shibutani A. Somatosensory properties of neurons in the superior parietal cortex (area 5) of the rhesus monkey. Brain Res., 1973, v. 64, № 1, p. 85-102.
  92. Sanides F. and Hoffman J. Cyto- and myeloarchitecture of the visual cortex of the cat and surrounding integration cortices. J. Hirnforsch., 1969, v. 11, № 1/2, p. 79-104.
  93. Singh J. and Knight R.T. Effects of posterior association cortex lesions on brain potentials preceding self-initiated movements. J. Neurosci., 1993, v. 13, № 15, p. 1820-1829.
  94. Smith K.R. and Kittler J.T. The cell biology of synaptic inhibition in health and disease. Cur. Opin. Neurobiol., 2010, v. 20, p. 550-556.
  95. Taira M., Mine S., Georgopoulus A. et al. Parietal cortex neurons of the monkey related to the visual guidance of hand movement. Exp. Brain Res., 1990, v. 83, № 1, p. 29-36.
  96. Tsukahara N. and Fuller D.G. Conductance changes during pyramidally induced postsynaptic potentials in red nucleus neurons. J. Neurophysiol., 1969, v. 32, № 1, p. 35-42.
  97. Tyagarajan Sh.K. and Fritschy J-M. GABA receptors, gephyrin and homeostatic synaptic plasticity. J. Physiol., 2010, v. 588, № 1, p. 101-106.
  98. Vuillon-Cacciuttolo G., Bosler O. and Nieoullon A. GABA neurons in the cat red nucleus: a biochemical and immunohistochemical demonstration. Neurosci. Lett., 1984, v. 52, № 1, p. 129-134.
  99. Wang D.D. and Kriegstein A.R. Defining the role GABA in cortical development. J. Physiol., 2009, v. 587, № 9, p. 1873-1879.
  100. Waters R.S. and Asanuma H. Movement of facial muscles following intra-cortical microstimulation (ICMS) along the lateral branch of the posterior bank of the ansate sulcus, area 5a and 5b in the cat. Exp. Brain Res., 1983, v. 50, № 2/3, p. 459-463.
  101. Weber J.T. and Yin T.C.T. Subcortical projections of the inferior parietal cortex (area 7) in the stumtailed monkey. J. Comp. Neurol., 1984, v. 224, № 2, p. 206-230.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2011 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: № 0110212 от 08.02.1993.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies