anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2022-11-3-39-48anatomy-1609Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL PAPERSМикроструктурные изменения задней ассоциативной коры большого мозга у детей в течение первого года жизниMicrostructural changes in the posterior associative cortex in children during the first year of lifehttps://orcid.org/0000-0003-2130-9405ОмарС.OmarS.

Омар Сами – ассистент кафедры анатомии человека

ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198

Sami Omar – teaching assistant of human anatomy department

ul. Miklukho-Maklaya, 6, Moscow, 117198

sami_omar@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2130-9405ЦехмистренкоТ. А.TsekhmistrenkoT. A.

Татьяна Александровна – д-р. мед. наук, профессор

Москва

Tat'yana A. Tsekhmistrenko – Doct. Med. Sci., Professo

rMoscow

tsekhmistrenko2010@yandex.ruКозловВ. И.KozlovV. I.

Козлов Валентин Иванович – д-р. мед. наук, профессор

Москва

Valentin I. Kozlov – Doct. Med. Sci., Professor

Moscow

akvi-3@yandex.ruГуроваО. А.GurovaO. A.

Гурова Ольга Александровна – канд. биол. наук, доцент

Москва

Ol'ga A. Gurova – Cand. Biol. Sci., Assoc. Prof.

Moscow

oagur@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2041-7607КлочковаС. В.KlochkovaS. V.

Клочкова Светлана Валерьевна – д-р мед. наук, профессор

Москва

Svetlana V. Klochkova – Doct. Med. Sci., Prof.

Moscow

swetlana.chava@yandex.ruВасильеваВ. А.Vasil'evaV. A.

Васильева Валентина Андреевна – канд. биол. наук, ст. научн. сотр.

Москва

Valentina A. Vasil'eva – Cand. Biol. Sci., senior researcher

Moscow

vavasileva@mail.ruАртеменкоО. И.ArtemenkoO. I.

Артеменко Ольга Ивановна – канд. биол. наук, доцент

Москва

Ol'ga I. Artemenko – Cand. Biol. Sci., Assoc. Prof.

Moscow

artemenko-oi@ranepa.ruОбуховД. К.ObukhovD. K.

Обухов Дмитрий Константинович – д-р мед. наук, профессор

Санкт-Петербург

Dmitrii K. Obukhov – Doct. Med. Sci., Professor

St. Petersburg

dkobukhov@yandex.ruРоссийский университет дружбы народовPeoples' Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народов; Институт возрастной физиологии Российской академии образованияPeoples' Friendship University of Russia (RUDN University); Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of EducationИнститут возрастной физиологии Российской академии образованияInstitute of Developmental Physiology, Russian Academy of EducationФедеральный институт развития образования Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской ФедерацииFederal Institute for Education Development Russian Presidential Academy of National Economy and Public Administration MoscowСанкт-Петербургский государственный университет,Saint-Petersburg State University2022091020221133948Copyright © Омар С., Цехмистренко Т.А., Козлов В.И., Гурова О.А., Клочкова С.В., Васильева В.А., Артеменко О.И., Обухов Д.К., 20222022Омар С., Цехмистренко Т.А., Козлов В.И., Гурова О.А., Клочкова С.В., Васильева В.А., Артеменко О.И., Обухов Д.К.Omar S., Tsekhmistrenko T.A., Kozlov V.I., Gurova O.A., Klochkova S.V., Vasil'eva V.A., Artemenko O.I., Obukhov D.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/1609

Цель исследования – изучение возрастных изменений цитоархитектоники в функционально отличающихся зонах задней ассоциативной коры в области височной и затылочной долей полушарий большого мозга у детей в течение первого года жизни.

Материал и методы

Материал и методы. Материал исследования включал левые полушария детей мужского пола (39 наблюдений) в возрасте от рождения до 12 мес., погибших в результате несчастных случаев без повреждений головного мозга. С помощью компьютерной морфометрии на окрашенных методом Ниссля фронтальных гистологических срезах коры, взятой в височно-теменно-затылочной подобласти (подполя 37ас, 37а, 37d) и поле 19 затылочной области, совместно входящих в состав задней ассоциативной коры, измеряли толщину коры, толщину наружной пирамидной пластинки и площадь профильного поля пирамидных нейронов. Анализ количественных данных проводили в месячных интервалах.

Результаты

Результаты. Толщина задней ассоциативной коры большого мозга у младенцев на латеральной поверхности височной и затылочной долей увеличивается к 3, 6 и 9 мес., на нижнемедиальной и медиальной поверхностях височной доли – к 5 и 12 мес. Значимое увеличение поперечника III слоя происходило гетерохронно: в подполе 37ас – к 2 и 6 мес., в подполе 37а – к 3 и 8 мес., в подполе 37d – к 2 и 5 мес. и в поле 19 – к 3 и 9 мес. Для всех исследованных зон характерен двухэтапный рост толщины коры, а также отмечены опережающие темпы нарастания толщины слоя III по отношению к общему корковому поперечнику, относительная стабильность размеров пирамидных нейронов в III3 подслое от рождения до 3 месяцев и их интенсивное увеличение от 3 до 8–9 мес.

Заключение

Заключение. Микроструктурные изменения в различных полях задней ассоциативной коры имеют значимые различия, что находит отражение в возрастной динамике толщины коры и ассоциативного слоя III, а также размеров пирамидных нейронов. Наиболее значимые структурно-функциональные изменения этих параметров отмечаются от 3 до 5 мес. и от 8 до 9 мес., а также к концу первого года жизни.

The aim of the study was to study of age-related changes in cytoarchitectonics in functionally different areas of the posterior associative cortex in the temporal and occipital lobes of the cerebral hemispheres in children during the first year of life.

Material and methods

Material and methods. The study material included left hemispheres of male children (39 observations) aged from birth to 12 months who died in accidents without brain damage. Using computer morphometry, the thickness of the cortex, the thickness of the external pyramidal layer and the area of the profile field of pyramidal neurons were measured on Nissle stained frontal histological sections of the cortex taken in the temporo-parietaloccipital subfield (subfields 37a, 37a, 37d) and field 19 of the occipital region, which are jointly part of the posterior associative cortex. Quantitative data were analyzed at monthly intervals.

Results

Results. The thickness of the posterior associative cortex in infants on the lateral surface of the temporal and occipital lobes increased by 3, 6, and 9 months; on the inferior medial and medial surfaces of the temporal lobe, by 5 and 12 months. Significant increases in the cross section of layer III occurred simultaneously: in subfield 37as by 2 and 6 months, in subfield 37a by 3 and 8 months, in subfield 37d by 2 and 5 months, and in field 19 by 3 and 9 months. All of the studied neocortex zones were characterized by two-stage cortical growth in thickness, as well as a faster rate of increase in the thickness of layer III in relation to the total cortical cross section, relative stability in the size of pyramidal neurons in sublayer III3 from birth to 3 months and their intense increase from 3 to 8-9 months.

Conclusion

Conclusion. Microstructural changes in different fields of the posterior associative cortex have significant differences, which are reflected in the age-related dynamics of the thickness of the cortex and associative layer III, as well as the size of the pyramidal neurons. The most significant structural and functional changes in these parameters are noted from 3 to 5 months and from 8 to 9 months, as well as by the end of the first year of life.

детитолщина задней ассоциативной коры большого мозганаружная пирамидная пластинкапирамидные нейроныморфометрияchildrenthickness of the posterior associative cortex of the human brainexternal pyramidal layerpyramidal neuronsmorphometryРабота выполнена по Программе стратегического академического лидерства РУДН «Приоритет-2030» Министерства науки и высшего образования РФ; тема № 030209-0-000.ReferencesГланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. М.: Практика, 1998Glants S. Mediko-biologicheskaya statistika. Transl. Eng. Moscow: Praktika, 1998] (in Russian).Лемешко Б.Ю. Непараметрические критерии согласия. М.: ИНФРА-М; 2014Lemeshko Byu. Neparametricheskie kriterii soglasiya. Moscow: INFRA-M; 2014 (in Russian).Потапова И.Г., Катинас Г.С., Стефанов С.Б. Оценка и сравнение средних величин с учетом вариабельности первичных измеряемых объектов и индивидуальной изменчивости. Архив анат., гистол. и эмбриол. 1983;85(9):86–92Potapova IG, Katinas GS, Stefanov SB. Otsenka I sravnenie srednikh velichin s uchetom variabel'nosti pervichnykh izmeryaemykh ob"ektov i individual'noi izmenchivosti. Arkhiv anat., gistol. i embriol. 1983;85(9):86–92 (in Russian).Саркисов С.А., Филимонов И.Н., Кононова Е.П., Преображенская И.С., и др. Атлас цитоархитектоники коры большого мозга человека. М.: Медгиз; 1955Sarkisov SA, Filimonov IN, Kononova EP, Preobrazhenskaya IS, i dr. Atlas tsitoarkhitektoniki kory bol'shogo mozga cheloveka. Moscow: Medgiz; 1955] (in Russian).Фарбер Д.А. Функциональное созревание мозга в раннем онтогенезе (электрофизиологическое исследование). М.: Просвещение; 1967Farber DA. Funktsional'noe sozrevanie mozga v rannem ontogeneze (elektrofiziologicheskoe issledovanie). Moscow: Prosveshchenie; 1967 (in Russian).Amso D, Johnson SP. Development of Visual Selection in 3- to 9-Month-Olds: Evidence From Saccades to Previously Ignored Locations. Infancy. 2008 Nov 1;13(6):675–86. doi: 10.1080/15250000802459060Amso D, Johnson SP. Development of Visual Selection in 3- to 9-Month-Olds: Evidence From Saccades to Previously Ignored Locations. Infancy. 2008 Nov 1;13(6):675–86. doi: 10.1080/15250000802459060Begum Ali J, Thomas RL, Mullen Raymond S, Bremner AJ. Sensitivity to Visual-Tactile Colocation on the Body Prior to Skilled Reaching in Early Infancy. Child Development. 2020 Sep 13;92(1):21–34. doi: 10.1111/cdev.13428Begum Ali J, Thomas RL, Mullen Raymond S, Bremner AJ. Sensitivity to Visual-Tactile Colocation on the Body Prior to Skilled Reaching in Early Infancy. Child Development. 2020 Sep 13;92(1):21–34. doi: 10.1111/cdev.13428Braunlich K, Love BC. Occipitotemporal representations reflect individual differences in conceptual knowledge. Journal of Experimental Psychology: General. 2019 Jul;148(7):1192–203. doi: 10.1037/xge0000501Braunlich K, Love BC. Occipitotemporal representations reflect individual differences in conceptual knowledge. Journal of Experimental Psychology: General. 2019 Jul;148(7):1192–203. doi: 10.1037/xge0000501Brodmann K. Brodmann’s Localisation in the Cerebral Cortex The Principles of Comparative Localisation in the Cerebral Cortex Based on Cytoarchitectonics by Dr. K. Brodmann. New York-London: Springer Science; 2006.Brodmann K. Brodmann’s Localisation in the Cerebral Cortex The Principles of Comparative Localisation in the Cerebral Cortex Based on Cytoarchitectonics by Dr. K. Brodmann. New York-London: Springer Science; 2006.Bryant KL, Glasser MF, Li L, Jae-Cheol Bae J, Jacquez NJ, Alarcón L, et al. Organization of extrastriate and temporal cortex in chimpanzees compared to humans and macaques. Cortex. 2019 Sep;118:223–43. Doi: 10.1016/j.cortex.2019.02.010Bryant KL, Glasser MF, Li L, Jae-Cheol Bae J, Jacquez NJ, Alarcón L, et al. Organization of extrastriate and temporal cortex in chimpanzees compared to humans and macaques. Cortex. 2019 Sep;118:223–43. Doi: 10.1016/j.cortex.2019.02.010Chen Chen L, Wassermann D, Abrams DA, Kochalka J, Gallardo-Diez G, Menon V. The visual word form area (VWFA) is part of both language and attention circuitry. Nature Communications. 2019 Dec;10(1):5601. doi: 10.1038/s41467-019-13634-zChen Chen L, Wassermann D, Abrams DA, Kochalka J, Gallardo-Diez G, Menon V. The visual word form area (VWFA) is part of both language and attention circuitry. Nature Communications. 2019 Dec;10(1):5601. doi: 10.1038/s41467-019-13634-zConel JLR. The postnatal development of the human cerebral cortex. Cambridge: Mass. MIT Press: 1939-1967;1-8.Conel JLR. The postnatal development of the human cerebral cortex. Cambridge: Mass. MIT Press: 1939-1967;1-8.Conte S, Richards JE, Guy MW, Xie W, Roberts JE. Face-sensitive brain responses in the first year of life. NeuroImage. 2020 May;211:116602. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.116602Conte S, Richards JE, Guy MW, Xie W, Roberts JE. Face-sensitive brain responses in the first year of life. NeuroImage. 2020 May;211:116602. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.116602Dricot L, Sorger B, Schiltz C, Goebel R, Rossion B. The roles of “face” and “non-face” areas during individual face perception: Evidence by fMRI adaptation in a brain-damaged prosopagnosic patient. NeuroImage. 2008 Mar 1;40(1):318–32. doi: 10.1016/j.neuroimage.2007.11.012Dricot L, Sorger B, Schiltz C, Goebel R, Rossion B. The roles of “face” and “non-face” areas during individual face perception: Evidence by fMRI adaptation in a brain-damaged prosopagnosic patient. NeuroImage. 2008 Mar 1;40(1):318–32. doi: 10.1016/j.neuroimage.2007.11.012Fan X, Wang F, Shao H, Zhang P, He S. The bottom-up and top-down processing of faces in the human occipitotemporal cortex. ELife. 2020 Jan 14;9. doi: 10.7554/eLife.48764Fan X, Wang F, Shao H, Zhang P, He S. The bottom-up and top-down processing of faces in the human occipitotemporal cortex. ELife. 2020 Jan 14;9. doi: 10.7554/eLife.48764Faroqi-Shah Y, Sebastian R, Woude AV. Neural representation of word categories is distinct in the temporal lobe: An activation likelihood analysis. Human Brain Mapping. 2018 Aug 18;39(12):4925–38. doi: 10.1002/hbm.24334Faroqi-Shah Y, Sebastian R, Woude AV. Neural representation of word categories is distinct in the temporal lobe: An activation likelihood analysis. Human Brain Mapping. 2018 Aug 18;39(12):4925–38. doi: 10.1002/hbm.24334Frank MC, Amso D, Johnson SP. Visual search and attention to faces during early infancy. Journal of Experimental Child Psychology. 2014 Feb;118:13–26. doi: 10.1016/j.jecp.2013.08.012Frank MC, Amso D, Johnson SP. Visual search and attention to faces during early infancy. Journal of Experimental Child Psychology. 2014 Feb;118:13–26. doi: 10.1016/j.jecp.2013.08.012Jung RE, Haier RJ. The Parieto-Frontal Integration Theory (P-FIT) of intelligence: Converging neuroimaging evidence. Behavioral and Brain Sciences. 2007 Apr;30(02):135–54. Doi: 10.1017/S0140525X07001185Jung RE, Haier RJ. The Parieto-Frontal Integration Theory (P-FIT) of intelligence: Converging neuroimaging evidence. Behavioral and Brain Sciences. 2007 Apr;30(02):135–54. Doi: 10.1017/S0140525X07001185Kang E, Lee DS, Kang H, Lee JS, Oh SH, Lee MC, et al. Neural changes associated with speech learning in deaf children following cochlear implantation. NeuroImage. 2004 Jul;22(3):1173–81. doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.02.036Kang E, Lee DS, Kang H, Lee JS, Oh SH, Lee MC, et al. Neural changes associated with speech learning in deaf children following cochlear implantation. NeuroImage. 2004 Jul;22(3):1173–81. doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.02.036Krmpotić-Nemanić J, Kostović I, Bogdanović N, Fui A, Juda M. Cytoarchitectonic Parameters of Developmental Capacity of the Human Associative Auditory Cortex during Postnatal Life. Acta Oto-Laryngologica. 1988 Jan;105(5-6):463–6. Doi: 10.3109/00016488809119502Krmpotić-Nemanić J, Kostović I, Bogdanović N, Fui A, Juda M. Cytoarchitectonic Parameters of Developmental Capacity of the Human Associative Auditory Cortex during Postnatal Life. Acta Oto-Laryngologica. 1988 Jan;105(5-6):463–6. Doi: 10.3109/00016488809119502Kronbichler L, Kronbichler M. The Importance of the Left Occipitotemporal Cortex in Developmental Dyslexia. Current Developmental Disorders Reports. 2018 Jan 19;5(1):1–8. doi: 10.1007/s40474-018-0135-4Kronbichler L, Kronbichler M. The Importance of the Left Occipitotemporal Cortex in Developmental Dyslexia. Current Developmental Disorders Reports. 2018 Jan 19;5(1):1–8. doi: 10.1007/s40474-018-0135-4Maffei V, Indovina I, Mazzarella E, Giusti MA, Macaluso E, Lacquaniti F, et al. Sensitivity of occipito-temporal cortex, premotor and Broca’s areas to visible speech gestures in a familiar language. Hinojosa JA, editor. PLOS ONE. 2020 Jun 19;15(6):e0234695. Doi: 10.1371/journal.pone.0234695Maffei V, Indovina I, Mazzarella E, Giusti MA, Macaluso E, Lacquaniti F, et al. Sensitivity of occipito-temporal cortex, premotor and Broca’s areas to visible speech gestures in a familiar language. Hinojosa JA, editor. PLOS ONE. 2020 Jun 19;15(6):e0234695. Doi: 10.1371/journal.pone.0234695Sebastian R, Gomez Y, Leigh R, Davis C, Newhart M, Hillis AE. The roles of occipitotemporal cortex in reading, spelling, and naming. Cognitive Neuropsychology. 2014 Feb 17;31(5-6):511–28. doi: 10.1080/02643294.2014.884060Sebastian R, Gomez Y, Leigh R, Davis C, Newhart M, Hillis AE. The roles of occipitotemporal cortex in reading, spelling, and naming. Cognitive Neuropsychology. 2014 Feb 17;31(5-6):511–28. doi: 10.1080/02643294.2014.884060Sheth BR, Young R. Two Visual Pathways in Primates Based on Sampling of Space: Exploitation and Exploration of Visual Information. Frontiers in Integrative Neuroscience. 2016 Nov 22;10. doi: 10.3389/fnint.2016.00037Sheth BR, Young R. Two Visual Pathways in Primates Based on Sampling of Space: Exploitation and Exploration of Visual Information. Frontiers in Integrative Neuroscience. 2016 Nov 22;10. doi: 10.3389/fnint.2016.00037Wandell BA, Dumoulin SO, Brewer AA. Visual Field Maps in Human Cortex. Neuron. 2007 Oct;56(2):366–83. Doi: 10.1016/j.neuron.2007.10.012Wandell BA, Dumoulin SO, Brewer AA. Visual Field Maps in Human Cortex. Neuron. 2007 Oct;56(2):366–83. Doi: 10.1016/j.neuron.2007.10.012Xie W, McCormick SA, Westerlund A, Bowman LC, Nelson CA. Neural correlates of facial emotion processing in infancy. Developmental Science. 2018 Oct 16;22(3). doi 10.1111/desc.12758Xie W, McCormick SA, Westerlund A, Bowman LC, Nelson CA. Neural correlates of facial emotion processing in infancy. Developmental Science. 2018 Oct 16;22(3). doi 10.1111/desc.12758

The authors declare that there are no conflicts of interest present.