Human prefrontal layer II interneurons in areas 46, 10 and 24 / Interneuronas de la lámina II en las áreas prefrontales 46, 10 y 24 del humano

Background: Prefrontal cortex (PFC) represents the highest level of integration and control of psychic and behavioral states. Several dysfunctions such as autism, hyperactivity disorders, depression, and schizophrenia have been related with alterations in the prefrontal cortex (PFC). Among the cortical layers of the PFC, layer II shows a particular vertical pattern of organization, the highest cell density and the biggest non-pyramidal/pyramidal neuronal ratio. We currently characterized the layer II cytoarchitecture in human areas 10, 24, and 46. Objective: We focused particularly on the inhibitory neurons taking into account that these cells are involved in sustained firing (SF) after stimuli disappearance. Methods: Postmortem samples from five subjects who died by causes different to central nervous system diseases were studied. Immunohistochemistry for the neuronal markers, NeuN, parvalbumin (PV), calbindin (CB), and calretinin (CR) were used. NeuN targeted the total neuronal population while the rest of the markers specifically the interneurons. Results: Cell density and soma size were statically different between areas 10, 46, 24 when using NeuN. Layer II of area 46 showed the highest cell density. Regarding interneurons, PV+-cells of area 46 showed the highest density and size, in accordance to the proposal of a dual origin of the cerebral cortex. Interhemispheric asymmetries were not identified between homologue areas. Conclusion: First, our findings suggest that layer II of area 46 exhibits the most powerful inhibitory system compared to the other prefrontal areas analyzed. This feature is not only characteristic of the PFC but also supports a particular role of layer II of area 46 in SF. Additionally, known functional asymmetries between hemispheres might not be supported by morphological asymmetries.

Antecedentes: La corteza prefrontal (CPF) representa el nivel más alto de integración y control de funciones psíquicas y comportamentales. Varias patologías como autismo, desórdenes de hiperactividad, depresión y esquizofrenia se han relacionado con alteraciones de la CPF. La lámina II de las áreas que constituyen la CPF posee un patrón de organización vertical, una alta densidad celular y la mayor proporción de neuronas no-piramidal/piramidal. Sin embargo, la distribución del componente inhibitorio en estas regiones no se ha descrito. Objetivo: En el presente estudio nos propusimos caracterizar la lámina II de las áreas 10, 24 y 46 del humano, particularmente su componente inhibitorio teniendo en mente su participación en procesos de actividad sostenida relevantes cuando desaparece el estímulo. Métodos: Se utilizaron muestras de cinco sujetos que fallecieron por causas diferentes a enfermedades del sistema nervioso. Se tomaron secciones de las áreas 10, 24 y 46 de Brodmann y se procesaron con los anticuerpos contra NeuN para determinar la población neuronal total y contra Parvalbumina (PV), Calbindina (CB) y Calretinina (CR) para analizar la población de interneuronas. Resultados: Los resultados no mostraron diferencias interhemisféricas entre las áreas. Sin embargo, las tres áreas seleccionadas son significativamente diferentes entre sí en todos los parámetros analizados. El área 46 posee la mayor densidad y tamaño de interneuronas positivas para PV. Conclusiones: La ausencia de asimetrías morfológicas no permite explicar las asimetrías funcionales. La lámina II del área 46 posee el sistema inhibitorio más poderoso. Teniendo en cuenta la arquitectura modular de las capas supragranulares, este sistema inhibitorio subyace a la actividad sostenida, eje fundamental de la memoria operativa.

Caracterización de un modelo organotípico de cultivos de neuronas corticales de humano derivadas de trauma craneoencefalico / Organotypic human neuronal culture derived from traumatic brain injury

Introducción: El trauma craneoencefalico (TEC) es un problema de salud global que puede generar en los pacientes que lo padecen, muerte, discapacidad y/o alteraciones psiquißtricas con gran impacto sobre su desempe±o posterior y sobre su ßmbito familiar. En los últimos años se ha avanzado en el conocimiento de los mecanismos fisiopatológicos que subyacen al TCE. Sin embargo, esto no estß completamente entendido, como tampoco hay claridad sobre los mecanismos de neuroprotección. Por esta razón cada vez mas se buscan modelos que permitan aproximarse al estudio de este síndrome y de esta manera aproximarse a la neuroprotección. Objetivo: Caracterizar un modelo de cultivo organotípico de neuronas corticales humanas obtenidas de personas que sufrieron TCE y a las cuales se les practicó remoción de la contusión. Metodología: Se utilizó tejido cortical humano procedente de 4 individuos que sufrieron TCE y a los cuales se les removió la contusión. Se obtuvieron tajadas de corteza cerebral de 1,500-2,000 mm, las cuales se mantuvieron en un flujo continuo de LCRa a 2 ml/min y una mezcla gaseosa de O2 al 95 por ciento y CO2 al 5 por ciento con burbujeo permanente durante 2, 8 y 14 horas. Se tomó como tiempo cero el momento de obtención de la muestra. Después de cada tiempo se tomaron las tajadas, se cortaron en un vibratomo de medio líquido a 50 mm y se procesaron inmunohistoquímicamente con los marcadores neuronales de degeneración NeuN y MAP2. Resultados: Los resultados indican que las muestras de corteza cerebral se pudieron mantener con cierto grado de integridad celular y laminar hasta las 2 horas de cultivo. Se observó que a partir de este tiempo se inicia un proceso de alteración de la citoarquitectura neuronal y laminar, determinada por la pérdida y alteración de la inmunorreactividad a los marcadores NeuN y MAP2. Ademas se encontró que hay vulnerabilidad celular que compromete en mayor medida a las neuronas localizadas en las laminas corticales III y V.

Introduction: Traumatic brain injury is a global medical problem whose survivors may show disability and neurological or psychiatric sequelae. In the last few years the knowledge of physiopathological mechanisms of TBI has increase but still it is not entirely known. For this reason the research has turn over in one´s mind in new strategies to study this pathology looking for neuroprotection. Objective: The aim of this work is to develop an organotypic culture of cortical human neurons derived from a contusion tissue obtain from patients that suffered TBI. Methodology: We used contused brain tissue from 4 TBI patients. Sections between 1,500-2,000 mm were kept in a continuous flow of aCSF 2 ml/min in a mixture of 95 percent O2 and 5 percent CO2 for 2, 8 and 14 hours. The initial time (0 hours) was the tissue extraction time. From blocks, sections of 50 mm were obtained and processed for immunocytochemistry to NeuN and MAP2. Results: The results show that organotypic cultures keep neuron integrity and laminar organization in the cerebral cortex slices from 0 to 2 hours. From this time ahead neuronal morphology and laminar organization is altered especially in neurons located on layers III and V.

Alteración de la organización laminar y de la dendroarquitectura de la corteza cerebral del humano post-trauma craneoencefalico / Changes in laminar and dendritic organization of the cerebral cortex after traumatic brain injury

Introducción: El trauma craneoencefalico (TCE)es un fenómeno heterogéneo desde el punto de vista molecular, celular y en la respuesta clínica. Se considera que esta diversidad se debe a la intensidad de la injuria primaria, eventos secundarios asociados (hipoxia, isquemia, edema, inflamación), al estado metabólico del paciente, su base genética, edad, género, etc. Para determinar la integridad anatomo-funcional de las células nerviosas es importante verificar el estado de la cito, dendroarquitectura y preservación laminar como un requisito para garantizar conectividad. Objetivo: Valorar la respuesta de las neuronas al trauma con dos marcadores neuronales selectivos sensibles a la lesión NeuN y MAP2. Materiales y métodos: Se utilizaron muestras (4 de lóbulo temporal y 2 de lóbulo frontal) de 6 pacientes que habían sufrido TCE. Las muestras se fijaron en PLP, cortadas en vibrßtomo a 50 µm, incubadas con los anticuerpos NeuN y MAP2 y procesadas con el sistema avidina-biotina. Como control se utilizó tejido humano post-mortem. Resultados: La inmunorreactividad (IR) para NeuN fue anormal en todas las muestras, con sectores que mostraron IR ligeramente alterada, otros con perdida parcial de las capas supragranulares, sobre todo la lßmina III y otros con pérdida drastica de todas las laminas. La IR para MAP2 se alteró en todas las muestras con diferentes grados de compromiso. Los procesos dendríticos fueron difíciles de seguir, especialmente los procedentes de la lßmina V, los cuales se observaron tortuosos, fragmentados y con orientación aberrante. Conclusiones: Con el propósito de conocer el estado de las neuronas después de un evento lesivo se recomienda el uso de los marcadores NeuN y MAP2 complementarios a los métodos clasicos. El presente trabajo muestra la diversidad de respuestas histopatológicas en sectores adyacentes de una misma muestra con ambos marcadores, como un indicador de los diferentes estados de neurodegeneración.

Introduction: Traumatic brain injury (TBI) is a heterogeneous phenomenon from a molecular, cellular and pathological perspective. Clinical outcome is also extremely variable. It is considered that such a diversity response to TBI is related to the primary injury intensity, associated secondary events (hypoxia, ischemia, oedema and inflammation), metabolic patient state, genetic background, age, gender, etc. After injury the histopathological outcome is variable in time and space. In order to determine the anatomofunctional integrity of nerve cells in the cerebral cortex, it is important to verify the state of the cito and dendroarchitecture and the laminar preservation as a requisite to guarantee connectivity. Objective: The aim of the present work was to evaluate the response of human cortical neurons using two selective neuronal markers, NeuN and MAP2, which recognize citoarchitecture and dendritic arrangement, respectively. Materials and methods: In the present study we utilized six tissue samples (4 temporal and 2 frontal cortices) from TBI patients. Tissues from four post-mortem human brains were used as controls. Tissue samples were fixed in PLP, cut at 50 um in a vibratome, incubated with NeuN and MAP2 and processes with the avidin/biotin complex. Results: NeuN-IR was abnormal in all samples analyzed with some sectors showing slight NeuN-IR, others with NeuN-IR partial loss in supragranular layers, especially layer IIII, and other with a drastic reduction in staining in all cortical layers. MAP2-IR was altered across sections with sectors showing different degrees of changes in the normal pattern of MAP2-IR. Dendritic processes were difficult to follow because of its discontinuity. Layer V apical dendritic processes appear tortuous and its IR was fragmented in some cases they take aberrant orientations.

Corteza frontoollar humana: área 10 / Human frontpolarr cortex: area 10

The frontopolar cortex, specifically area 10, has been related to complex cognitive processes such as planning, introspection, retrospective and prospective memories, and problem solving that implies simultaneous tasks. This information has been derived from functional neuroimaging. In spite of this knowledge, the cellular organization of area 10, the neurochemistry and the connection pattern has been less established. In the present work we attempt to summarize some relevant information related to anatomical, cytoarchitectural, chemoarchitectural and connectivity of area 10. We included some observations of our group derived from postmorten human tissue. This information may be important in order to establish a structural and functional correlation in the context of the organization of the human frontal lobe.

La corteza frontopolar, y en particular, el área 10, está vinculada con procesos cognitivos muy complejos como la planeación, la introspección, la memoria retrospectiva y prospectiva, la disociación de la atención y resolución de problemas que implican tareas simultáneas. Esta información se ha derivado de estudios con neuroimagenología funcional. A pesar de lo anterior, su organización celular, neuroquímica y patrón de conexiones han sido poco reconocidos. En el presente trabajo se pretende una descripción anatomo-funcional del área 10, cubriendo aspectos anatómicos, citoarquitectónicos, quimioarquitectónicos y de conectividad. Se incluyen algunas observaciones de nuestro grupo en tejido humano postmortem. La información considerada es útil para establecer una aproximación estructural y funcional de esta área en el contexto de la organización del lóbulo frontal del humano.