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Functional anatomy of the basal ganglia: Limbic aspects - 18/09/12

Doi : 10.1016/j.neurol.2012.06.015 
A. Buot, J. Yelnik
BEBG team, CRICM, UPMC/Inserm UMRS 975/CNRS UMR 7225, centre de recherche, institut du cerveau et de la moelle épinière, groupe hospitalier Pitié-Salpêtrière, 47, boulevard de l’Hôpital, bâtiment ICM, pièce 029, 3e étage, 75651 Paris, France 

Auteur correspondant.

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Abstract

Introduction

The basal ganglia (BG) have been implicated in different processes that control action such as the control of movement parameters but also in processing cognitive and emotional information from the environment. Here, we review existing anatomical data on the interaction between the BG and the limbic system that support implication of the BG in limbic functions.

State of the art

The BG form a system that is fairly different from the limbic system, but have strong ties, both anatomical and functional, to the latter. Different models have been proposed. In the parallel model, five segregated circuits from the frontal cortex are individualized and terminate in different regions of the BG and thalamus, before projecting back to their cortical area of origin. Based on the extrafrontal cortical projections, another model has been proposed. It subdivides the cortico-striatal projection into three functional territories: limbic, associative and sensorimotor. In a third spiral model, propagation is possible between limbic information processed by the most medial striatal neurons to motor information processed by the most lateral neurons.

Perspectives

Three main levels of interaction between the BG system and the limbic system are considered. (1) The BG receive direct afferences from several structures associated with the limbic system. Limbic cortical areas project to the striatum, of which the internal architecture is particularly complex, with significant cross-species differences: a compartmental striosome/matrix subdivision described mainly in primates, and a core/shell topographic subdivision of the nucleus accumbens more sharply marked in rodents. (2) Projections from the amygdala form a patchy dorso-ventral progressive gradient in the nucleus accumbens and ventral caudate. (3) Both shell and striosomes receive limbic information from cortical and subcortical limbic structures and project to the dopaminergic neurons of the substantia nigra pars compacta, which in turn modulates their activity. (4) There is a significant overlap between the ventral portions of the BG, nucleus accumbens and ventral pallidum, and the ventral subcortical structures of the limbic system, extended amygdala and nucleus basalis.

Conclusion

Important interactions exist between the limbic system and the BG system but questions remain about the role that this information plays in the functional organisation of this system. Is limbic information processed separately in the BG, or is it integrated to motor and cognitive information? Do pathological conditions such as obsessive-compulsive disorders or Tourette syndrome result from abnormal afferent limbic input to the BG or abnormal processing within the BG?

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Introduction

Les ganglions de la base (GB) sont impliqués dans le contrôle des paramètres du mouvement mais aussi dans le traitement d’informations cognitives et émotionnelles.

Etat des connaissances

Les GB constituent un système bien distinct du système limbique mais il partage avec lui de fortes interactions anatomiques et fonctionnelles. Différents modèles existent: le modèle parallèle comportant cinq circuits ségrégés émanant du cortex frontal, le modèle à trois territoires, sensorimoteur, associatif et limbique, émanant de l’ensemble du cortex, le modèle spirale dans lequel une propagation est possible entre les informations limbiques et motrices.

Perspectives

Trois niveaux d’interaction sont abordés. (1) Les afférences limbiques que reçoivent les GB dans le système striosomes/matrices du primate ou la subdivision core/shell du rongeur. (2) Les projections amygdaliennes qui forment un gradient dorsoventral dans le noyau accumbens et le caudé ventral. (3) Le shell et les striosomes qui reçoivent des inputs limbiques, les projettent sur les neurones dopaminergiques qui en retour modulent leur activité. (4) Le recouvrement entre accumbens/pallidum ventral et système limbique sous-cortical (l’« extended amygdala » et le « noyau basalis de Meynert »).

Conclusion

Des interactions existent entre système limbique et GB mais des questions demeurent sur le rôle que jouent ces informations. Les informations limbiques sont-elles traitées séparément au sein des GB ou sont-elles intégrées aux informations motrices et cognitives ? Les affections telles que les troubles obsessionnels compulsifs ou le syndrome de Gilles de la Tourette résultent-elles d’anomalies des afférences limbiques des GB ou d’une anomalie de traitement au sein de ceux-ci ?

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Basal ganglia, Interactions, Limbic system, Movement parameters, Cognitive informations

Mots clés : Ganglions de la base, Intéractions, Système limbique, Paramètres du mouvement, Informations cognitives


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Vol 168 - N° 8-9

P. 569-575 - août 2012 Retour au numéro
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