Neocortex: Struktur, Funktionen und Pathologien
Der Neocortex oder Neocortex ist eine Struktur, die in dünne Schichten unterteilt ist, die das Gehirn von Säugetieren bedecken. Dies unterscheidet das Gehirn von Säugetieren von denen anderer Tiere, da es in Vögeln oder Reptilien nicht vorhanden ist. Darüber hinaus weist es deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Säugetierarten auf.
Wenn wir zum Beispiel das Gehirn einer Maus, eines Affen und eines Menschen vergleichen; Es ist möglich zu beobachten, dass die Größe und die Windungen (Windungen) sehr unterschiedlich sind.
Im Gehirn einer Maus nimmt der Neokortex also nur den oberen Teil dieses Organs ein. Außerdem ist seine Oberfläche dünn und weist kaum Kurven auf. Während in den Gehirnen von Affen und Menschen dieser Bereich zahlreiche Windungen aufweist und fast das gesamte Gehirn umgibt.
Delphine sind Säugetiere mit eher neokortikalen Neuronen. Obwohl der Unterschied zwischen Menschen und anderen Arten darin besteht, dass die Dicke des Neokortex viel größer ist und noch mehr Windungen aufweist. Dies scheint die Fähigkeit zu symbolisieren, komplexere kognitive Fähigkeiten zu implementieren.
Es heißt "neo", was "neu" bedeutet, weil es der evolutionär neue Teil der Großhirnrinde ist.
Es kann jedoch auch als "isocórtex" oder "neopalio" bezeichnet werden. Einige Autoren verwenden den Neokortex und die Großhirnrinde (oder die Großhirnrinde) undeutlich, obwohl letztere auch subkortikale Strukturen wie den Hippocampus und den perirhinalen Kortex umfasst.
In der menschlichen Spezies ist der Neokortex der größte Teil des Gehirns und bedeckt die beiden Gehirnhälften. Die restlichen Strukturen heißen "allocorteza".
Der Neokortex ist für eine Vielzahl von Funktionen verantwortlich. Wenn in diesem Bereich eine Art von Verletzung auftritt, ist der Verlust bestimmter kognitiver Fähigkeiten daher häufig.
Abhängig vom Ort des Schadens kann sich unter anderem die Fähigkeit verschlechtern, sozial angemessen miteinander umzugehen, Sprache zu verstehen, Bewegungen zu kontrollieren ... und die visuelle und räumliche Wahrnehmung zu verändern.
In früheren Zeitaltern untersuchten sie die kognitiven Funktionen und ihre Position im Gehirn, indem sie das Verhalten von Patienten mit Verletzungen beobachteten.
Wenn also eine große Gruppe von Patienten, die den gleichen Bereich des Neokortex beschädigt hatten, Schwierigkeiten hatte, die gleichen Aufgaben auszuführen, wurde eine Beziehung zwischen der Lokalisierung des Gehirns und den Fähigkeiten hergestellt.
Aufgrund dessen ist bekannt, dass der Neokortex aus mehreren Bereichen besteht, die unterschiedliche Funktionen haben. Viele Gebiete sind in mehreren Säugetierarten vorhanden. Während andere, wie die Vision von Farbe oder die Fähigkeit zu sprechen, nur bei einigen bestimmten Arten.
Theorie des dreieinigen Gehirns
Das Konzept des Neokortex wurde auch um Paul MacLeans berühmte Theorie des dreieinigen Gehirns erweitert, die um die 1950er Jahre entwickelt wurde.
Dieses Modell versuchte, die Struktur des menschlichen Gehirns zu erklären, die mit der Evolutionsgeschichte der Spezies zusammenhängt. Auf diese Weise verteidigte MacLean die Existenz von drei Arten von Gehirn: das Reptilienhirn, das limbische Gehirn und den Neokortex.
Die erste ist die älteste und reguliert die grundlegendsten Vitalfunktionen des Körpers wie Temperatur, Herzfrequenz oder Gleichgewicht. Beim Menschen umfasst es den Hirnstamm und das Kleinhirn.
Das Limbische ist mit Säugetieren verbunden und ist mit Gedächtnis und Emotionen verbunden. Beim Menschen gehören dazu Strukturen wie der Hippocampus, die Amygdala und der Hypothalamus.
Während der Neocortex begann, sich in Primaten zu entwickeln und erreichte seine maximale Entwicklung in der menschlichen Spezies.
Es umfasst die beiden Gehirnhälften, denen wir das Auftreten von Sprache, abstraktem Denken, Vorstellungskraft, Selbstbeherrschung usw. verdanken. Das heißt, überlegene kognitive Funktionen.
Diese Struktur ist flexibel und verfügt über praktisch endlose Lern- und Anpassungsfähigkeiten.
Diese drei Bereiche des Gehirns agieren nicht unabhängig voneinander, sondern arbeiten zusammen, um Ziele zu erreichen. Es wurden unzählige Verbindungen zwischen ihnen beobachtet, die sich gegenseitig beeinflussen.
Zum Beispiel gibt es wichtige Verbindungen zwischen dem limbischen System und dem Neokortex. So können wir durch die Wirkung des Neocortex unsere Emotionen kontrollieren und an jeden Kontext anpassen.
Struktur des Neokortex
Der Neokortex ist zwischen 2 und 4 Millimeter dick und hat etwa 30000 Millionen Neuronen. Bei Primaten und Menschen ist es voller Furchen und Grate (Windungen). Diese Falten entstanden aufgrund der großen Zunahme ihrer Größe.
Alle Menschen haben ein Gehirn mit dem gleichen Muster von Windungen und Furchen, obwohl einige Details von Person zu Person leicht variieren können.
Darüber hinaus gibt es neurologische Entwicklungsstörungen, bei denen sich diese Windungen nicht entwickeln, da sie zu verschiedenen kognitiven Veränderungen führen sollten. Ebenso können sie bei degenerativen Erkrankungen wie Alzheimer verloren gehen.
Beim Menschen macht der Neokortex etwa 76% des Gehirnvolumens aus. Diese Struktur entsteht im embryonalen Stadium des dorsalen Telencephalons. Nach und nach wird es in die berühmten Lappen unterteilt: Occipital, Parietal, Temporal und Frontal.
Diese Lappen zeichnen sich durch ihre Funktionen aus. Das Occiput zeichnet sich somit durch den primären visuellen Kortex aus (um das Sehen zu verarbeiten). Während der zeitliche hat es den primären auditorischen Kortex (für Töne). Das Parietal entspricht taktilen Empfindungen, Wahrnehmung des eigenen Körpers und visuellen Fähigkeiten.
Bei der menschlichen Spezies hat der Frontallappen im Vergleich zu anderen Spezies sehr komplexe und fortgeschrittene Funktionen. Wie Sprachverarbeitung (Broca), sozial wünschenswertes Verhalten und emotionale Kontrolle.
Entsprechend der Architektur der Zellkörper gibt es im Neocortex zwei Arten von Cortex: den Neocortex selbst und den Procortex. Letzteres findet sich in einigen Teilen des Gehirns wie dem Gyrus cinguli, der Insula, dem Gyrus hippocampus oder dem subkallosen Bereich.
Der Neokortex ist das am weitesten entwickelte Hirngewebe, was sich in seiner Organisation und der Anzahl der Schichten zeigt.
Es besteht aus grauer Substanz, dh den Körpern von Nervenzellen, die nicht myelinisiert sind. Es deckt einen tieferen Bereich der weißen Substanz ab, dh Axone (neuronale Extensionen), die mit Myelin gefüllt sind.
Obwohl der Neokortex komplexere Gehirnfunktionen ausführt, werden im Vergleich zu anderen Teilen des Gehirns kaum zelluläre Unterschiede beobachtet.
Also, was macht den Neocortex so spezialisiert? Was ihn anscheinend auszeichnet, ist seine Fähigkeit, eine große Anzahl neuronaler Verbindungen zu erstellen, zu modifizieren und zu steuern. Es erzeugt eine Struktur, die so dynamisch und flexibel ist, dass ein großer Informationsaustausch zwischen den verschiedenen neuronalen Schaltkreisen möglich ist.
Schichten des Neokortex
Der Neokortex hat eine praktisch gleichmäßige Struktur, weshalb er auch als "Isoortex" bezeichnet wird. Es besteht aus 6 horizontalen Schichten von Nervenzellen, die von I bis VI nummeriert sind. Der erste ist der neueste, der sechste der älteste.
Sie sind nach einer phylogenetischen Perspektive organisiert, das heißt, jede ergibt sich aus einem anderen Moment der Evolution. Mit dem Fortschreiten der Art sind neue Schichten entstanden.
Diese Schichten enthalten sowohl anregende (ungefähr 80%) als auch hemmende (20%) Neuronen. Die ersteren aktivieren andere Neuronen, während die letzteren sie blockieren.
Hauptsächlich bestehen die Schichten aus "Typzellen" oder "dichten Zellen" und Verbindungen zwischen ihnen. Die Schichten unterscheiden sich durch die vorherrschenden Nervenzelltypen, deren Anordnung und Verbindungen.
Die Schicht IV ist kleiner und befindet sich im primären Motorkortex. Es ist der Hauptrezeptor für sensorische Informationen. Anschließend überträgt es diese Informationen an andere Ebenen, sodass sie verarbeitet und interpretiert werden.
Auf diese Weise erhält diese Schicht einen Großteil der synaptischen Verbindungen von subkortikalen Strukturen wie dem Thalamus. Dies liegt daran, dass der Thalamus mit verschiedenen Sinnesorganen wie dem Ohr oder den Augen verbunden ist.
Die Schichten II und III senden Projektionen hauptsächlich an andere Teile des Neokortex. Während die Schichten V und VI normalerweise Informationen außerhalb des Kortex übertragen, wie zum Beispiel den Thalamus, den Hirnstamm oder das Rückenmark.
Spalten des Neokortex
Im Neokortex werden auch vertikale Strukturen unterschieden, die als Spalten bezeichnet werden. Sie haben einen Durchmesser von ca. 0, 5 mm und eine Tiefe von 2 mm.
Anscheinend ist jede Säule mit der sensorischen Wahrnehmung jedes Körperteils verbunden. Es gibt jedoch auch einige, die sich der Wahrnehmung von Geräuschen oder visuellen Elementen widmen.
Beim Menschen scheinen es ungefähr 500.000 Säulen mit jeweils 60.000 Neuronen zu sein.
Sie sind jedoch schwer zu definieren und es besteht kein eindeutiger Konsens über ihre Anatomie, Größe oder spezifische Funktionen.
Funktionen des Neokortex
Die Hauptfunktionen des Neokortex sind:
- Sinneswahrnehmung: Im Neokortex gibt es Bereiche, die die Informationen verarbeiten und interpretieren, die von unseren Sinnen kommen.
- Motorische Befehle generieren: Dank dieser Gehirnstruktur können wir Bewegungsabläufe ausführen, die wir nicht einmal bemerken. In diesem Bereich sind beispielsweise alle Motormuster geplant, die zum Gehen, Schreiben oder Spielen eines Instruments erforderlich sind.
- Räumliche Argumentation: Es gibt Regionen des Neokortex, die daran beteiligt sind, den Raum zu verstehen und in Bezug darauf zu handeln. Es dient auch zum Führen und Positionieren von Elementen.
- Sprache: Dies ist eine einzigartige menschliche Fähigkeit, die uns vom Rest der Tiere unterscheidet. Es gibt Bereiche im Neokortex, die uns veranlassen, die Geräusche der Sprache von klein auf zu lernen und zu produzieren. Sowie bestimmte Gruppen von Lauten oder geschriebenen Symbolen mit einer Bedeutung assoziieren.
- Die sogenannten Exekutivfunktionen wie Argumentation, Entscheidungsfindung, Selbstkontrolle, Konzentration, Selbstreflexion, Problemlösung usw. Das heißt, die Fähigkeit, zu wissen, wie man sich in jedem Moment verhält, und eine Reihe von Verhaltensweisen auszuführen, um ein Ziel zu erreichen.
- Lernen, Erinnern und Schlafen: Es wurde nachgewiesen, dass der Neocortex auch für die Speicherung von Wissen unerlässlich ist.
In der Tat scheinen bestimmte Teile des Neokortex der Sitz des semantischen Gedächtnisses zu sein, das mit dem allgemeinen Wissen über die Welt zusammenhängt. Was wir zum Beispiel in der Schule lernen, wie Paris, ist die Hauptstadt von Frankreich.
Das gleiche passiert mit dem autobiografischen Gedächtnis, das mit wichtigen Ereignissen unseres persönlichen Lebens verbunden ist.
Es werden auch Informationen zum Gerätetyp gespeichert, d. H. Informationen zu automatischen Verhaltensweisen wie Fahren oder Fahrradfahren.
Andererseits werden bestimmte Neuronen des Neokortex auch im Schlaf aktiviert. Es scheint, dass der Neokortex im Schlaf mit dem Hippocampus interagiert und dabei hilft, das zu festigen und zu reparieren, was wir in den Wachphasen gelernt haben.
Neokortex und Evolution
Damit sich der Neokortex zu einer größeren Größe entwickelt, muss das Gehirn der Art größer sein, damit es es unterstützen kann.
Der Neokortex ist neben homo sapiens auch in anderen Primaten vorhanden. Eine größere Größe des Neokortex in Bezug auf den Rest des Gehirns hängt mit verschiedenen sozialen Variablen wie der Größe der Gruppe sowie der Komplexität der sozialen Beziehungen (Wettbewerb, Zusammenarbeit, Vereinigung usw.) zusammen.
Die Zunahme der Größe des Neokortex hat evolutionär eine stärkere inhibitorische Kontrolle mit sich gebracht. Dies könnte die Veränderung des Verhaltens und eine größere soziale Harmonie in Bezug auf unsere Vorfahren erklären.
Menschen haben im Vergleich zu anderen Säugetieren einen großen Neokortex. So gibt es zum Beispiel ein 30: 1-Verhältnis von neokortikaler grauer Substanz zu der Größe des Marks im Hirnstamm von Schimpansen. Beim Menschen beträgt dieses Verhältnis 60: 1.
Pathologien oder Läsionen im Neokortex
Da der Neokortex beim Menschen eine große Ausdehnung aufweist, ist es für jede erworbene Läsion leicht, diese Struktur zu involvieren. B. nach einer traumatischen Hirnverletzung, Schlaganfall oder Tumoren auftreten kann.
Darüber hinaus ist es wichtig zu erwähnen, dass die Symptome je nach Bereich des Neokortex, in dem der Schaden auftritt, unterschiedlich sind. Es ist möglich, dass der Patient Schwierigkeiten beim Sprachgebrauch oder bei der Wahrnehmung von Objekten im Raum hat. Oder im Gegenteil, die unter Hemmungsproblemen leiden und unerwünschte Verhaltensweisen zeigen.
Der Neokortex kann auch von neurodegenerativen Erkrankungen betroffen sein. Wie beispielsweise bei der Alzheimer-Krankheit kommt es zu einer Unterbrechung der Informationsübertragung vom sensorischen Neokortex zum präfrontalen Neokortex.
Dies führt zu Symptomen wie Beeinträchtigung der kognitiven Fähigkeiten, Persönlichkeitsveränderungen und Demenz.
Wenn die Degeneration den Temporallappen umfasst, kann eine semantische Demenz auftreten. Das heißt, eine fortschreitende Degeneration des Gedächtnisses im Zusammenhang mit semantischen Fakten (Dinge, die aus unserer Kultur gelernt wurden, was uns in der Schule beigebracht wurde, Daten zum Sprachgebrauch usw.).
