Das Caudat-Putamen und der Nucleus accumbens der Basalganglien (oder Striatum selbst) enthalten GABAerge Projektionsneuronen, die bei Nagetieren etwa 90 % aller Neuronen im Striatum ausmachen (Gerfen, 1992; 2004; Medina, 2008b; Parent und Hazrati, 1995a; Reiner et al., 1998). Wie bereits erwähnt, deuten Daten von Mäusen darauf hin, dass die meisten, wenn nicht alle Projektionsneuronen des Striatums ihren Ursprung in vLGE haben (Marín et al., 2000; Stenman et al., 2003a). Dennoch können wir derzeit nicht ausschließen, dass einige neuronale Subpopulationen des Striatums ihren Ursprung in dLGE haben (z. B. einige Patch-Neuronen, siehe unten). Es gibt zwei große Subtypen von Projektionsneuronen im Striatum (Abb. 7.7A): Die Hälfte von ihnen enthält GABA und die Neuropeptide Substanz P/Dynorphin (GABA/SP/DYN), während die andere Hälfte GABA und das Neuropeptid Enkephalin (GABA/ENK) enthält. Dennoch gibt es einige Beispiele für Projektionsneuronen, die eine Kombination aus Substanz P, Dynorphin und/oder Enkephalin enthalten (dies kommt im Caudat-Putamen seltener vor als im Nucleus accumbens; besprochen in Gerfen, 2004; Medina, 2008b; Reiner et al., 1998). Diese beiden Arten von Projektionsneuronen unterscheiden sich in ihren Projektionen und Funktionen (Abb. 7.7B), wie in einem eigenen Abschnitt erläutert und an anderer Stelle besprochen wird (Gerfen, 2004; Medina, 2008b; Parent et al., 1995a,b; Reiner et al., 1998; siehe auch das Kapitel über die funktionellen Aspekte der Basalganglien in diesem Buch). So projizieren beispielsweise SP-haltige Neuronen des Caudatus-Putamen hauptsächlich in das innere Segment des Globus pallidus und die Substantia nigra und sind an der Förderung willkürlicher Bewegungen beteiligt, während ENK-haltige Neuronen in das äußere Segment des Globus pallidus projizieren und an der Blockierung unwillkürlicher Bewegungen beteiligt sind (Abb. 7.7B). Es ist nicht bekannt, ob Substanz P- oder Enkephalin-haltige projizierende striatale Neuronen ihren Ursprung in verschiedenen LGE-Subdomänen oder in derselben Subdomäne bzw. denselben Subdomänen zu unterschiedlichen Zeitpunkten haben. Interessanterweise wird die Differenzierung dieser beiden Arten von Projektionsneuronen durch unterschiedliche genetische Kaskaden/Netzwerke reguliert, an denen der Transkriptionsfaktor Ebf1 im Fall von SP-haltigen Neuronen (Garel et al., 1999; Lobos et al., 2008) und Ikaros-1 im Fall von ENK-haltigen Neuronen (Agoton et al., 2007; Martín-Ibañez et al., 2010) beteiligt sind. Diese beiden Arten von striatalen Projektionsneuronen sterben bei der Huntington-Krankheit zu unterschiedlichen Zeitpunkten ab (ENK-Neuronen sterben früher als SP-Neuronen), was mit unterschiedlichen motorischen Defiziten in verschiedenen Stadien der Krankheit korreliert (Übersicht bei Reiner et al., 1998). Die Untersuchung der genetischen Regulationsprogramme, die an der Differenzierung dieser beiden Arten von Neuronen beteiligt sind, kann zum Verständnis dieser Unterschiede beitragen.
Abbildung 7.7. (A) Schema eines frontalen Telenzephalschnittes auf der Ebene des Caudatus-Putamen (CPu) und des Globus pallidus, Darstellung der Neuronen-Subpopulationen dieser Kerne und ihres embryonalen Ursprungs anhand eines Farbcodes (erläutert in einer separaten Liste rechts). Im CPu sind etwa 90 % der Neuronen GABAerge Projektionsneuronen (typischerweise mittelgroß und mit stacheligen Dendriten), die ihren Ursprung im LGE haben. Etwa 10 % der verbleibenden Neuronen sind fünf verschiedene Subtypen von Interneuronen, von denen die meisten ihren Ursprung in den pallidalen (MGE) oder präoptischen (POC) Unterabteilungen haben. Der Globus pallidus enthält zwei Hauptuntertypen von GABAergen Neuronen, die absteigende Projektionen aufweisen: Etwa zwei Drittel von ihnen (66 %) enthalten Parvalbumin (diese Zellen stammen aus dem MGE); und ein Drittel von ihnen enthält Calbindin und Enkephalin und hat ein absteigendes Axon mit einer kollateralen Projektion zurück in das Striatum (diese Zellen scheinen aus dem LGE zu stammen). Darüber hinaus enthält das GP eine Subpopulation cholinerger Neuronen, die zum kortikopetalen Ch4-System gehören (mit aufsteigenden Projektionen zum Kortex/Pallium), die offenbar aus dem POC stammen. (B) Lateralansicht des Gehirns (rostral nach links und dorsal nach oben), die die Hauptprojektionen der SP+ oder ENK+ Projektionsneuronen des CPu sowie die direkten (grün) und indirekten (blau) Bahnen zur Beeinflussung der thalamo-kortikalen Neuronen zeigt, die an der Kontrolle des motorischen Verhaltens beteiligt sind. Die Aktivierung des striatalen Neurons SP+ (direkter Weg) bewirkt eine Enthemmung des thalamokortikalen Ziels und löst willkürliche Bewegungen aus. Im Gegensatz dazu enthemmt die Aktivierung des ENK+ striatalen Neurons den Nucleus subthalamicus, der durch erregende Projektionen die hemmenden pallidalen Neuronen aktiviert, die in den Thalamus projizieren (Teil des direkten Weges), wodurch unwillkürliche Bewegungen blockiert werden. Siehe Text für weitere Einzelheiten. Für Abkürzungen siehe Liste.