Caracterização morfológica dos neurônios nos núcleos central, basomedial e lateral do complexo amigdaloide humano

Abstract

O complexo amigdaloide, também denominado de complexo amigdaliano ou amígdala, em humanos, é uma estrutura subcortical no telencéfalo basal, formado por um grupamento de núcleos de formato irregular e regiões de transição associadas. Localizado bilateralmente no lobo temporal medial, imediatamente rostral à formação hipocampal, é uma estrutura importante na percepção, elaboração e consolidação de memórias e aprendizados relacionados a comportamentos sociais. Em humanos, torna-se difícil o estudo dos seus componentes celulares devido às limitações éticas e técnicas, principalmente ao fato de ser difícil conseguir amostras padronizadas ideais para o seu estudo. No complexo amigdaloide de seres humanos, até o momento, alguns núcleos ainda são pouco conhecidos em relação aos seus componentes celulares, suas conexões e funções. Portanto, o objetivo deste estudo foi descrever os componentes neuronais presentes nos núcleos central, basomedial e lateral, buscando obter dados sobre sua morfologia, caracterizando-os pelo formato do soma, número de dendritos primários, padrão de ramificação e orientação espacial, além da presença, distribuição, densidade e forma dos espinhos dendríticos locais. Para isso, foram estudadas peças anatômicas do lobo temporal de ambos hemisférios cerebrais obtidas de homens adultos postmortem (N= 8, 47-75 anos) e submetidas à técnica da tionina e à técnica de Golgi adaptada para tecido humano. A obtenção de imagens foi realizada empregando-se microscópio de luz acoplado à computador com programa de análise de imagem (Image-Pro Plus 7.0). Para elaboração das imagens dos neurônios e sua forma geral bidimensional foi utilizado o programa Adobe Photoshop CS3 (EUA). Por último, para a reconstrução tridimensional (3D) de neurônios e espinhos dendríticos foi desenvolvido algoritmo de processamento de imagens 3D empregando-se adaptações nos programas “open-source” Neuromantic e Ilastik. Obtivemos como resultados no núcleo central da amígdala 12 tipos neuronais classificados morfologicamente da seguinte forma: (1) fusiforme, (2) triangular/angular, (3) alongado, (4) retangular, (5) formato de “pera”, (6) cônico, (7) redondo, (8) formato de cruz, (9) poligonal, (10) unipolar, (11) pequenos e (12) assemelhado a célula piramidal. No núcleo basomedial da amígdala foram observadas 10 formas neuronais, a saber: (1) fusiforme, (2) triangular/angular, (3) alongado, (4) retangular, (5) formato de “pera”, (6) redondo, (7) formato de cruz, (8) poligonal, (9) unipolar e (10) piramidais ou similar ao piramidal (pyramidal-like). No núcleo lateral da amígdala foram encontradas 8 formas neuronais, quais sejam: (1) fusiforme, (2) triangular/angular, (3) alongado, (4) retangular, (5) redondo, (6) formato de cruz, (7) poligonal e (8) piramidais e pyramidal-like. Espinhos com formato fino (thin), arredondado (stubby), espesso (wide), de tipo cogumelo (mushroom), ramificado (ramified), atípico ou de transição (atypical or transitional) foram observados em todos os neurônios estudados, guardadas particularidades de ramificação dendrítica de cada um deles. Com base nos resultados inéditos obtidos, consideramos que o núcleo central da amígdala pode ser um elemento de transição, ainda que tênue, de onde poderia ter surgido o neurônio assemelhado à célula piramidal ou um tipo de neurônio “piramidal primitivo”. A variedade de formas dendríticas locais sugere um processamento sináptico diferente para cada um dos tipos neuronais, embora a existência de alguns formatos, poderiam representar um continuum morfológico e funcional de formas neuronais (por exemplo, fusiformes com três ramos dendríticos e triangular/angular), e outros serem notavelmente muito diferentes entre si, como os neurônios pequenos (prováveis interneurônios) e os unipolares. Em relação aos espinhos dendríticos em cada forma neuronal relatada, tomando-se o núcleo central da amígdala como referência, nossas observações indicam predominantemente baixa densidade de número e forma de espinhos dendríticos, sendo os mais comuns os de tipo “arredondado” e “espesso”. Algumas formas neuronais são comuns aos três núcleos estudados e são muito parecidas morfologicamente. Talvez a diferença funcional esteja nos circuitos nos quais elas se encontram envolvidas em cada região. A presença de diversas formas neuronais sugere que tal diversificação celular poderia representar múltiplas funções de integração e processamento de informações em seres humanos, o que tem implicações não somente em condições normais, mas também, em várias patologias do desenvolvimento e doenças degenerativas que afetam os diferentes núcleos amigdalianos.

The amygdaloid complex, also called the amygdala, in humans, is a subcortical structure in the basal telencephalon, formed by a group of irregularly shaped nuclei and associated transition area, located bilaterally in the medial temporal lobe, immediately rostral to the hippocampal formation, is an important structure in the perception, elaboration and consolidation of memories and learning related to social behaviors. In humans, it is difficult to study their cellular components due to ethical and technical limitations, mainly due to the fact, that it is difficult to obtain ideal standardized samples for their study. Some nuclei in the human amygdala are still poorly understood in relation to their cellular components, connections, and functions. Therefore, the aim of this study was to describe the neuronal components present in the central, basomedial and lateral nuclei, in order to obtain data on their morphology, characterizing them by the shape of the soma, number of primary dendrites, branching pattern and spatial orientation, as well as the presence, distribution, density and shape of local dendritic spines. For this purpose, anatomical pieces from the temporal lobe of both cerebral hemispheres obtained from post-mortem adult men (N= 8, 47-75 years old) were studied and subjected to the thionin technique and the Golgi technique adapted for human tissue. Images were obtained using a light microscope coupled to a computer with an image analysis software (Image-Pro Plus 7.0). Adobe Photoshop CS3 software (USA) was used to create the images of the neurons and their general two-dimensional shape. Finally, for the three-dimensional (3D) reconstruction of neurons and dendritic spines, a 3D image-processing algorithm was developed using adaptations of the open-source Neuromantic and Ilastik programs. In the central nucleus of the amygdala, we obtained 12 neuronal types classified morphologically as follows: (1) fusiform, (2) triangular/angular, (3) elongated, (4) rectangular, (5) pear-shaped, (6) conical, (7) round, (8) cross-shaped, (9) polygonal, (10) unipolar, (11) small and (12) resembling pyramidal cell. In the basomedial nucleus of the amygdala, 10 neuronal shapes were observed, namely: (1) fusiform, (2) triangular/angular, (3) elongated, (4) rectangular, (5) pear-shaped, (6) round, (7) cross-shaped, (8) polygonal, (9) unipolar and (10) pyramidal or pyramidal-like. In the lateral nucleus of the amygdala, 8 neuronal shapes were found, namely: (1) fusiform, (2) triangular/angular, (3) elongated, (4) rectangular, (5) round, (6) cross-shaped, (7) polygonal and (8) pyramidal and pyramidal-like. Dendritic spines thin, stubby, wide, mushroom, ramified and atypical or transitional shapes were observed in all neurons studied, subject to the particularities of the dendritic branching of each one. Based on the unprecedented results obtained, we consider that the central nucleus of the amygdala may be a transitional element, albeit tenuous, from which a resembling pyramidal cell or a type of “primitive pyramidal neuron” could have arisen. The variety of local dendritic shapes suggests different synaptic processing for each of the neuronal types, although the existence of some shapes could represent a morphological and functional continuum of neuronal shapes (for example, fusiform with three dendritic branches and triangular/angular), and others are notably very different from each other, such as small neurons (probably interneurons) and unipolar neurons. About the dendritic spines in each neuronal form reported, taking the central nucleus of the amygdala as a reference, our observations indicate a low density of number and shape of dendritic spines, the most common being rounded and thick. Some neuronal shapes are common to the three nuclei studied and are very similar morphologically. Perhaps the functional difference lies in the circuits in which they are involved in each region. The presence of diverse neuronal forms suggests that such cellular diversification could represent multiple functions of integration and information processing in humans, which has implications not only in normal conditions, but also in various developmental pathologies and degenerative diseases that affect different amygdala nuclei.