INTERHEMISPHERIC ASYMMETRY OF MALE BRAIN HIPPOCAMPUS STRUCTURE



如何引用文章

全文:

详细

Objective. To study the cytoarchitectonic structure of hippocampus in left and right hemisphere of male brain. Materials and methods. Serial total frontal sections of the hemispheres of the brain of 4 men aged 19-30 years were studied. The sections were stained with cresyl violet according to the Nissl method and were studied using the image analysis program. Results. The peculiarities of profile field of pyramidal neurons in CA1 area, as well as density of neurons and glia in the left and right hemispheres of male brain were detected. The size of profile field of pyramidal neurons in hippocampus CA1area was larger, and their density was less in the right hemisphere than in the left one. CA1 area in right hemisphere was characterized by larger density of total glia and higher satellite glia to total gliocyte number ratio. Conclusions. Gender-related differences of structural organization in hippocampus of male brain may be associated with the peculiarities of memory in males.

全文:

Проблема памяти в нейробиологии является одной из основных, так как увеличивается продолжительность жизни и число пожилых и старых людей возрастает. В связи с этим повышается распространенность таких заболеваний, как старческое слабоумие, болезнь Альцгеймера, сосудистая деменция, при которых происходят нарушения памяти [8-10]. Это приводит к необходимости изучения структурной организации гиппокампа мозга человека, который является основной цитоархитектонической формацией, с которой связаны кратковременная и долговременная память [4], а также воспоминания и информация о прошедших событиях. Гиппокамп играет большую роль в способности человека ориентироваться в пространстве, определять свое местонахождение, путь к намеченной цели, запоминать информацию о топографии местности, окружающем пространстве [15, 16]. Гиппокамп имеет сложное цитоархитектоническое строение. В нем выделяют 5 цитоархитектонических полей CA1, CA2, CA3, CA4 и CA5 и зубчатую фасцию. Основным в гиппокампе является пирамидный слой, состоящий из эфферентных пирамидных нейронов [1, 3, 11, 25]. Данные о межполушарной асимметрии, цитоархитектонической организации гиппокампа мозга человека в литературе отсутствуют. Цель настоящего исследования - изучение цитоархитектоники поля CA1 гиппокампа мозга у мужчин. Материал и методы. Исследованы фронтальные срезы 8 полушарий головного мозга мужчин в возрасте 19-30 лет, умерших от причин, не связанных с патологией головного мозга. Все мужчины были правшами. Исследование одобрено этическим комитетом ФГБНУ НЦН (протокол № 6/15 от 10.06.2015 г.). Мозг, извлеченный из черепа, помещали в емкость с 10% формалином на 3 сут, после чего с него снимали сосудистую оболочку. Ствол с мозжечком отрезали на границе ножки мозга и варолиева моста, каждое полушарие разрезали на макротоме (Sartorius Werke, Германия) на 5 равных блоков толщиной приблизительно 3,5 см и помещали в банку с 10% формалином на 7-10 сут, после чего мозг промывали в проточной воде и обезвоживали в этаноле возрастающей концентрации (таблица). На микротоме изготавливали фронтальные срезы толщиной 20 мкм. Из каждого полушария получалось 8000-10 000 срезов. Оставляли каждый 19-, 20-йи 21-й (39-, 40-, 41-й; 59-, 60-, 61-йит. д.) срезы (1500 срезов) и переносили их в емкость с водой (с температурой 34-35 °C), где они расправлялись; далее помещали на предметные стекла, смазанные смесью белка и глицерина в равных пропорциях с добавлением камфары. Затем стекло со срезом переносили на сушильную печь при температуре 35-40 °C; разглаживали и растягивали срезы кисточкой. Готовые препараты помещали на сушильную печь на 25-30 мин. Каждый 40-й срез (250 с одного полушария) окрашивали крезиловым фиолетовым. Препараты изучали под микроскопом Leica DM 2500 (Leica, Германия) при помощи программного обеспечения анализа изображений ImageScope Color (РФ) (об. 40, ок. 10). Измеряли площади профильного поля пирамидных нейронов пирамидного слоя поля CA1. Измеряли только те нейроны, у которых отчетливо были видны ядро и ядрышко (n=100-130). Определение плотности расположения всех глиоцитов и сателлитных проводили в поле зрения (об. 40, ок. 10) площадью 41 500 мкм2, проводили пересчет на 1 мм2. Всего изучено по 10 полей зрения в каждом исследованном полушарии мозга. Подсчитывали только те глиоциты, которые имели четкий контур ядра. Сателлитными глиоцитами считали те, которые располагались на расстоянии диаметра их ядра от тела нейрона. Для определения статистической значимости различий средних величин использовали t-критерий Стьюдента. Критическим уровнем значимости считали p<0,05. Результаты исследования. Цитоархитектонические и морфометрические исследования поля CA1 гиппокампа у мужчин показали, что строение пирамидного слоя различается в левом и правом (рис. 1) полушариях мозга. Площадь профильного поля пирамидных нейронов поля CA1 гиппокампа в левом и правом полушариях мозга различна. В правом полушарии она больше, чем в левом (156,6±2,1 и 149,1±1,9 мкм2 соответственно) (рис. 2). Изучение пирамидных нейронов в слое поля CA1 гиппокампа мозга мужчин выявило тенденцию к уменьшению их плотности расположения в правом полушарии по сравнению с таковой в левом полушарии. Так, показатель плотности пирамидных нейронов в поле CA1 в правом полушарии равняется 575±19 в 1 мм2, а в левом полушарии - 657,2±38,1 в 1 мм2 (рис. 3). Глиальные клетки играют большую роль в формировании когнитивной деятельности мозга человека [2, 7]. Морфометрические исследования глии поля CA1 гиппокампа мозга у мужчин в левом и правом полушарии также показали определенные гендерные различия его глиоархитектоники. Так, для правого полушария типичным является большее число общей глии в поле CA1 по сравнению с их количеством в том же поле левого полушария мозга. Показатель плотности расположения глиоцитов в поле CA1 в правом полушарии равняется 973±18 в 1 мм2, а в левом полушарии - только 887±11 в 1 мм2. Аналогичная закономерность была установлена при исследовании сателлитных глиоцитов в поле CA1 в левом и правом полушариях мозга. Так, в правом полушарии мозга доля сателлитных глиоцитов от их общего в поле CA1 достигает 63,7±2,0%, а в том же поле в левом полушарии - только 51,6±1,4%. Обсуждение полученных данных. В результате настоящего исследования были установлены особенности цитоархитектонической организации поля CA1 гиппокампа мозга мужчин и межполушарная асимметрия цитоархитектоники поля CA1. Это выражается, в первую очередь, в особенности строения пирамидного слоя поля CA1 гиппокампа, в правополушарной асимметрии поля CA1 гиппокампа мозга мужчин. Имеются сведения о правополушарной асимметрии объема гиппокампа. Показано, что объем гиппокампа в правом полушарии значимо больше, чем в левом полушарии [17, 19, 20, 22, 26]. Нами получены данные о локализации более крупных пирамидных нейронов в пирамидном слое поля CA1 правого полушария. В ряде исследований [21] также отмечено, что в поле CA1 гиппокампа в правом и левом полушариях локализуется разное число крупных нейронов. Можно предположить, что поле CA1 правого полушария за счет локализации более крупных нейронов в пирамидном слое обладает большим числом связей с другими формациями мозга, так как аксоны пирамидных нейронов поля CA1 направляются в субикулюм и энторинальную кору, отдавая по ходу своего пути длинные коллатерали. В результате проведенного исследования была выявлена межполушарная асимметрия плотности расположения нейронов в пирамидном слое поля CA1 гиппокампа мозга мужчин. Полученные данные, возможно, коррелируют с особенностями дендритного строения пирамидных нейронов в левом и правом полушариях мозга. По данным некоторых исследователей [14], апикальный дендрит пирамидных клеток разделяется на большое число ветвей, особенно вблизи их отхождения от тела клеток, образуя многочисленные связи с другими клетками. По данным M. J. Sa и соавт. [18], строение дендритов пирамидных нейронов поля CA1 в разных полушариях мозга неодинаково. Средняя длина концевых сегментов апикальных дендритов пирамидных нейронов поля CA1 значительно больше в правом полушарии, чем в левом, что может быть одной из причин более редкого расположения там тел нейронов. Все это в целом определяет, по-видимому, особенности нейронного и волокнистого строения поля CA1 гиппокампа левого и правого полушария мозга мужчин и связано с формированием большего числа связей в поле поля CA1 в правом полушарии, чем в левом. Нами установлена большая плотность расположения как всех глиоцитов, так и сателлитных в поле CA1 гиппокампа правого полушария, чем в левом, что является одним из морфологических признаков, указывающих на большую активность правого гиппокампа мозга мужчин. Известно, что нейроны поля CA1 участвуют в обработке воспоминаний, запоминании новых впечатлений и событий, при освоении новых навыков [6]. Существуют исследования, которые показывают большую степень участия ряда цитоархитектонических формаций мозга мужчин в правом полушарии при выполнении различных задач, связанных с рабочей памятью, а также задачами на виртуальное вращение предметов [21]. При клинических, психологических и физиологических исследованиях было обращено внимание на то, что мужчины характеризуются лучшей визуальнопространственной памятью [12, 13, 23]. У мужчин хорошая топографическая память, они лучше запоминают дорогу, расположение предметов и экспериментально установлено, что мужчины быстрее, чем женщины, находят выход из лабиринта [24]. Показано, что при сканировании мозга водителей такси г. Лондона объем гиппокампа изменялся в зависимости от стажа таксиста и знания города [5]. Эти данные свидетельствуют о способности мозга и особенно гиппокампа к перепрограммированию, и о влиянии деятельности человека на структурную организацию гиппокампа. Можно предположить, что эти выявленные принципы строения поля CA1 гиппокампа мозга мужчин связаны с особенностями когнитивной деятельности мужчин, их пространственной памяти и способностью как вспоминать, так и запоминать события и новые навыки профессиональной деятельности. Исследование поддержано грантом РФФИ 15-0407882А. Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: И.Н.Б., С. Н. И. Сбор и обработка материала: И. Н. Б, А.В.С., А. О. Л. Статистическая обработка данных: А.В.С., А.О. Л. Анализ и интерпретация данных: И.Н.Б., А. В.С. Написание текста: И.Н.Б., А.В.С. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.
×

作者简介

I. Bogolepova

Scientific Center of Neurology

Email: bogolepovaira@gmail.com
Laboratory of Brain Anatomy and Architectonics, Department of Brain Research 80 Volokolamskoye Highway, Moscow 125367

S. Illarioshkin

Scientific Center of Neurology

Laboratory of Brain Anatomy and Architectonics, Department of Brain Research 80 Volokolamskoye Highway, Moscow 125367

A. Sveshnikov

Scientific Center of Neurology

Laboratory of Brain Anatomy and Architectonics, Department of Brain Research 80 Volokolamskoye Highway, Moscow 125367

A. Lovchitskaya

Scientific Center of Neurology

Laboratory of Brain Anatomy and Architectonics, Department of Brain Research 80 Volokolamskoye Highway, Moscow 125367

参考

  1. Боголепова И. Н. Строение и развитие гиппокампа в пренатальном онтогенезе // Журн. неврологии и психиатрии им С. С.Корсакова. 1970. Т. 70, № 6. С. 16-20.
  2. Боголепова И. Н. Нейроглиальные взаимоотношения как один из показателей индивидуальной вариабельности мозга человека // Морфология. 1993. Т. 105, вып. 7-8. С. 21-25.
  3. Боголепова И. Н. Сравнительный онтогенез корковых формаций мозга человека и обезьян. М.: Изд-во РУДН, 2005. 361 с.
  4. Виноградова О. С. Гиппокамп и память. М.: Наука, 1975. 336 с.
  5. Дойдж Н. Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга. М.: Эксмо, 2010. 544 с.
  6. Каку М. Будущее разума. М.: Изд-во Альпина-Нон-фикшен, 2015. 500 с.
  7. Николс Дж.Г., Мартин А. Р., Валлас Б. Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу М.: УРСС, 2009. 671 с.
  8. Пизова Н.В., Вербицкая Е.И., Пережигина Н. В., Пизов А. В. Память, внимание, индивидуальный профиль межполушарной асимметрии у пациентов с системными ревматическими заболеваниями // Анналы клин. и экспер. неврол. 2008. Т. 2, № 3. С. 52-54.
  9. Сергеев А. В., Медведева А. В., Вознесенская Т.Г Количественные характеристики ЭЭГ при болезни Альцгеймера на фоне когнитивной нагрузки // Анналы клин. и экспер. неврол. 2011. Т. 5, № 2. С. 24-28.
  10. Тишкова И. Г., Преображенская И. С. Деменция с тельцами Леви и вегетативная регуляция сердечной деятельности // Анналы клин. и экспер. неврол. 2010. Т. 4, № 2. С. 15-22.
  11. Филимонов И. Н., Преображенская Н. С. Цитоархитектоника коры большого мозга человека. М.: Медгиз, 1949. 449 с.
  12. Barnea A., Nottebohm F. Seasonal recruitment of hippocampal neurons in adult free-ranging black-capped chickadees // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1994. Vol. 91. P. 11217-11221.
  13. Biegler R., McGregor A., Krebs J. R., Healy S. D. A larger hippocampus is associated with longer-lasting spatial memory // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. Vol. 98. P. 6941-6944.
  14. Lorento de No R. Studies on the structure of the cerebral cortex II Conti-nuation of the study Ammonic system // J. Psychob. Neurol. 1934. Vol. 46. P. 113-177.
  15. Moser E., Kropff E., Moser M. Place cells, grid cells, and the brain’s spatial representation system // Annu. Rev. Neurosci. 2008. Vol. 31. P. 69-89.
  16. O’Keefe J. The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat // Brain Res. 1971. Vol. 34, № 1. P. 171-175.
  17. Pedraza O., Bowers D., Gilmore R. Asymmetry of the hippo campus and amygdala in MRI volumetric measurements of normal adults // J. Int. Neuropsychol. Soc. 2004. Vol. 10, № 5. P. 664-678.
  18. Sa M. J., Pereira A., Paula-Barbosa M. M., Madeira M. D. Ana-to mical asymmetries in the human hippocampal formation // Acta Stereol. 1999. Vol. 18. P. 161-176.
  19. Sa M. J., Ruela C., Madeira M. D. Dendritic right/left asymmetries in the neurons of the human hippocampal formation: a quantitative Golgi study. Arq. Neuro-Psiquiatr. 2007. Vol. 65 № 4B. P.1105-1113.
  20. Shi F., Liu B., Zhou Y., Yu C., Jiang T. Hippocampal volume and asymmetry in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease: Meta-analyses of MRI studies // Hippocampus. 2009. Vol. 19, № 11. P. 1055-1064.
  21. Speck O., Ernst T., Braun J., Koch C., Miller E., Chang L. Gender differences in the functional organization of the brain for working memory // Neuroreport. 2000. Vol. 11, № 11. P. 2581-2585.
  22. Toga A. W., Thompson P.M. Mapping brain asymmetry // Nat. Rev. Neurosci. 2003. Vol. 4, № 1. P. 37-48.
  23. Volman S. F., Grubb T. C. Jr., Schuett K. C. Relative hippocampal volume in relation to food-storing behavior in four species of woodpeckers // Brain Behav. Evol. 1997. Vol. 49. P. 110-120.
  24. Wang B. Gender difference in recognition memory for neutral and emotional faces // Memory. 2013. Vol. 21, № 8. P. 991-1003.
  25. Wensel J., Kirsche W., Kunz G., Neumann H., Wenzel M., Winkelmann E. Licht -und electronenmikroskopische Untersuchungen uber die Dendritenspines an Pyramyden-Neuronen des Hippocampus (CA 1) bei der Ratte // J. Hirnforsch. 1973. Vol. 13, № 6. P. 387-408.
  26. Woolard A., Heckers S. Anatomical and functional correlates of human hippocampal volume asymmetry // Psychiatry Res. 2012. Vol. 201, № 1. P. 48-53.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Eco-Vector, 2017


Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.