Morphological relationship between the superficial cortical and deep grey matter structures in adult human brains: a cadaveric study / Relación morfológica entre las estructuras superficiales de la sustancia gris cortical y profunda en los cerebros humanos adultos: un estudio en cadáveres

ABSTRACT

While various neurodegenerative diseases affect cortical mass differently, finding an optimal and accurate method for measuring the thickness and surface area of cerebral cortex remains a challenging problem due to highly convoluted surface of the cortex. We therefore investigated cortical thickness in a sample of cadaveric specimens at the Discipline of Clinical Anatomy, Nelson R Mandela School of Medicine, University of KwaZulu-Natal, South Africa to provide some clue as to possible variations in the parameters. Following ethical approval, 60 brain samples were uniformly sectioned (5 mm thickness) and eight slices taken from each brain across regions of interest (ROI) prepared and stained by Mulligan's technique. Thickness was measured at selected angles (0º, 45º, 90º, 135º and 180º) for both right and left cerebral hemispheres. Mulligan's stain produced good cortical differentiation and clear images that enabled manual delineation of structures. Cortical thickness ranged from 3 to 5 millimeters across the ROI. Interestingly, there was rightward hemispheric asymmetry of cortical thickness of selective slices at suggested angles which is related to structurally and functionally important brain regions. Moreover, there was no significant correlation between the surface area of superficial cortex and the deep nuclei at the same level. The superficial cortex and deep nuclei are manifested independently in normal aging, neuropsychiatric or developmental disorders. Providing accurate morphometric evaluation of cortical thickness and area based on gross staining of the brain slices could provide qualitative data that may support the study of human cerebral cortex even in disease conditions.

RESUMEN

Si bien varias enfermedades neurodegenerativas afectan a la masa cortical de manera diferente, encontrar un método óptimo y preciso para medir el grosor y el área de la superficie de la corteza cerebral sigue siendo un problema difícil debido a la superficie altamente enrevesada de la corteza. Por lo tanto, investigamos el grosor cortical en una muestra de cadáveres del Departamento de Anatomía Clínica de la Facultad de Medicina Nelson R. Mandela de la Universidad de KwaZulu-Natal, Sudáfrica, para proporcionar alguna pista sobre posibles variaciones en dichos parámetros. Después de la aprobación ética, 60 muestras de cerebro se seccionaron uniformemente (5 mm de grosor) y se tomaron ocho cortes de cada cerebro en regiones de interés (ROI) preparadas y teñidas con la técnica de Mulligan. El espesor se midió en los ángulos seleccionados (0º, 45º, 90º, 135º y 180º) para los hemisferios cerebrales derecho e izquierdo. La tinción de Mulligan produjo una buena diferenciación cortical e imágenes claras que permitieron la delineación manual de las estructuras. El grosor cortical osciló entre 3 y 5 milímetros a través del ROI. Curiosamente, hubo una asimetría hemisférica hacia la derecha del grosor cortical de los cortes en ángulos sugeridos que se relacionan con regiones cerebrales estructural y funcionalmente importantes. Además, no hubo una correlación significativa entre el área de la superficial de la corteza superficial y los núcleos profundos en el mismo nivel. La corteza superficial y los núcleos profundos se manifiestan de manera independiente en el envejecimiento normal, en los trastornos neuropsiquiátricos o del desarrollo. Realizar una evaluación morfométrica precisa del grosorcortical y el área basada en la tinción macroscópica de los cortes del cerebro, podría proporcionar datos cualitativos que puedan respaldar el estudio de la corteza cerebral humana incluso en condiciones de enfermedad.