Research Information System
Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dergisi, vol.36, no.2, pp.197-208, 2022 (Peer-Reviewed Journal)
ABSTRACT
The aim of this review is to present an overview on the development, anatomy
and functional organization of the barrel cortex structure related with
whiskers in rodents. Sensory systems develop rapidly in the first months after
birth, providing raw information about the external environment that the
brain must interpret to select a behavioral response. Whiskers are arranged in
a grid made up of 5 rows on each side of a rat’s snout, collect tactile sensory
signals to generate neural representation in the cortex to get “what” and
“where” information about objects and the environment. The most prominent
area of this sensory system is the primary somatosensory "barrel" cortex,
represented by a separate and well-defined structure in layer 4 for each
whisker. Each whisker deflection gives rise to depolarization by opening
mechanically gated ion channels that innervate the hair follicle. Depolarization
triggers an action potential in sensory neurons of the infraorbital branch of the
trigeminal nerve, stimulating the release of glutamate at the first synapse in
the brainstem. Brainstem neurons send sensory information to the thalamus,
where a second glutamatergic synapse stimulates thalamocortical neurons
projected to the primary somatosensory barrel cortex, and transmission to
layer 4, which forms the basis of this somatotopic map. Half a century after its
first description by Woolsey and Loos the whisker-to-barrel cortex system
with its unique and clear topographic organization in the primary
somatosensory cortex of rodents has become a frequently preferred model
system to study the relationship between sensory processing, experiencedependent plasticity and behavior.
Keywords: somatosensory cortex, barrel cortex, tactile, whisker
Bu derlemenin amacı, kemirgenlerde bıyıklara ait barrel korteks yapısının
gelişimi, anatomisi ve fonksiyonel organizasyonuna ait genel bir çerçeve
sunmaktır. Duyu sistemleri, doğumdan sonraki ilk aylarda hızlı bir şekilde
gelişerek beynin davranışsal bir tepki seçmek için yorumlaması gereken dış çevre
hakkında ham bilgi sağlamaktadır. Tüm duyuların arasında özellikle sosyal
davranış ve mekânsal öğrenmede önemli olan taktil uyarılar deri üzerinde
bulunan farklı somatoduyusal reseptörlerin aktive edilmesi ile etkilerini
göstermektedir. Kemirgenlerin burunlarının her iki yanında 5 sıra halinde
dizilmiş bıyıklardan elde edilen taktil duyusal sinyaller; nesnelere ve çevreye ait
“ne” ve “nerede” bilgilerinin elde edilmesi için kortekste nöral temsiller
oluşturmaktadır. Bu duyu sisteminin en çarpıcı alanı, her bir bıyık için 4.
katmanda ayrı ve iyi tanımlanmış bir yapı ile temsil edilen primer
somatoduyusal “barrel” kortekstir. Her bir bıyık hareketi, kıl folikülünü inerve
eden mekanik kapılı iyon kanallarını açarak depolarizasyona neden olmaktadır.
Ortaya çıkan depolarizasyon, trigeminal sinirin infraorbital dalının duyu
nöronlarında aksiyon potansiyelini tetikleyerek beyin sapında yer alan ilk
sinapsta glutamat salınımını uyarır. Beyin sapı nöronları, talamusa duyusal bilgi
gönderir; burada ikinci bir glutamaterjik sinaps, birincil somatoduyusal barrel
korteksine yansıyan talamokortikal nöronları uyararak bu somatotopik haritanın
temelini oluşturan katman 4’e iletim gerçekleşir. Woolsey ve Loos tarafından ilk
tanımlanmasından bu yana geçen yarım yüzyıldır, kemirgenlerin primer
somatoduyusal korteksinde bıyıklara özgü net topografik organizasyonu sunan
barrel korteks sistemi, duyusal işleme, deneyime bağlı plastisite ve davranış
arasındaki ilişkiyi incelemek için sıklıkla tercih edilen bir model sistem haline
gelmiştir.
Anahtar Kelimeler: somatoduyusal korteks, barrel korteks, taktil, bıyık