Homology of neocortical areas in rats and primates based on cortical type analysis: an update of the Hypothesis on the Dual Origin of the Neocortex

Abstract

Sixty years ago, Friedrich Sanides traced the origin of the tangential expansion of the primate neocortex to two ancestral anlagen in the allocortex of reptiles and mammals, and proposed the Hypothesis on the Dual Origin of the Neocortex. According to Sanides, paraolfactory and parahippocampal gradients of laminar elaboration expanded in evolution by addition of successive concentric rings of gradually different cortical types inside the allocortical ring. Rodents had fewer rings and primates had more rings in the inner part of the cortex. In the present article, we perform cortical type analysis of the neocortex of adult rats, Rhesus macaques, and humans to propose hypotheses on homology of cortical areas applying the principles of the Hypothesis on the Dual Origin of the Neocortex. We show that areas in the outer rings of the neocortex have comparable laminar elaboration in rats and primates, while most 6-layer eulaminate areas in the innermost rings of primate neocortex lack homologous counterparts in rats. We also represent the topological distribution of cortical types in simplified flat maps of the cerebral cortex of monotremes, rats, and primates. Finally, we propose an elaboration of the Hypothesis on the Dual Origin of the Neocortex in the context of modern studies of pallial patterning that integrates the specification of pallial sectors in development of vertebrate embryos. The updated version of the hypothesis of Sanides provides explanation for the emergence of cortical hierarchies in mammals and will guide future research in the phylogenetic origin of neocortical areas.

Autism spectrum disorders pathogenesis: Toward a comprehensive model based on neuroanatomic and neurodevelopment considerations

“…The neocortex takes up 90% of the cortex and mostly involves sensory, motor and associative functions. The mesocortical and allocortical areas form a closed ring at the edge of the hemisphere, forming the limbic areas which are found in the frontal, temporal, parietal, and occipital lobes as well as in the insula ( García-Cabezas et al, 2022 ). Functions of the neocortex rely on a complex architecture of neuronal networks that is key in the excitation/inhibition imbalance observed in several neurodevelopmental disorders, including ASD.…”

Эволюция Конечного Мозга Млекопитающих

“…Однако в настоящее время доказано, что эволюция разных отрядов млекопитающих проходила независимо и, несмотря на сходство общего плана строения конечного мозга млекопитающих, его развитие в филогенезе проходило в нескольких направлениях. [5,9,12,14,17].…”

“…Остальную часть коры занимает так называемая межуточная кора (мезокортекс), состоящая из периархикортекса, отделяющего новую кору от старой, и перипалеокортекса, отделяющего новую кору от древней. Таким образом новая кора имеет сложное, двойное происхождение на основе более древних структур архи-и палеокортекса, хорошо развитых у предков млекопитающих [7,9,10,14].…”

“…Средняя толщина коры составляет 2-2,5 мм. Такое строение коры больше скорее напоминает структуру периархикортикального мезокортекса, подтверждая гипотезу двойного происхождения неокортекса [7,14,21]. При этом вариации толщины коры в пределах одного отряда и даже семейства могут быть очень значительными.…”

“…Так, коэффициент энцефализации у полуобезьян составляет 0,13-1,30; у низших узконосых обезьян Старого Света -0,56-2,22; у широконосых обезьян Нового Света -0,54-8,40; у человекообразных обезьян -2,03-7,35; у человека -32. Степень вариабельности в одноименных полях коры у разных представителей приматов также очень высокая [1,6,7,14].…”