background image

 

PHYSIOLOGY 

Dr. Basim Mohamad Awan                                             Lecture 8 

CELLS AND LAMINAE  

OF THE CEREBRAL CORTEX 

The  cerebral  cortex  is  arranged  in  six  distinct  laminae  according  to  the 

histological  architecture  of  each  lamina  (Fig.  8-1).  These  laminae  are  labeled 

from outside inwards as lamina I to lamina VI. There are generally two types of 

cells in the cerebral cortex. 

 

1. The pyramidal cells; which have a pyramidal shape and are found in layers 

II, III, V and VI. The special feature of these cells is that their axons leave the 

cortex and these axons terminate in one of the following destinations: 

 

a.  Association      fibers:  which  originate  from  lamina  II  and  terminate  in  other 

cortical areas on the same side? 

b.  Commissural  fibers;  which  originate  from  lamina  III  and  terminate  in 

cortical areas on the opposite side. 

c.  Pyramidal  tracts;  which  originate  from  lamina  V  and  terminate  in 

motor nuclei in the brainstem and spinal cord. 

d.  Cortical  projection  fibers;  which  originate  from  lamina  VI  and 

terminate in subcortical structures; e.g. corticothalamic projections. 

 

2. The stellate cells: which have a star-like shape and are found mainly in layer 

IV? Their axons terminate within the cortex. They are the final cortical sensory 

neurons which are responsible for conscious perception of different sensations. 

 

 


background image

 

FUNCTIONS OF THE DIFFERENT CORTICAL LAMINAE 

Lamina  I:  It  consists  of  interconnecting  nerve  fibers  which  connect  different 

areas of the cortex. These fibers arise from all other laminae in the cortex. It also 

contains fibers from the nonspecific thalamic nuclei. 

Lamina II: Contains pyramidal cells which send association fibers to other areas 

of the cortex on the same side. 

Lamina III: Contains pyramidal cells which send commissural fibers to the cortex 

on the opposite side. 

 

 

Figure 8-1: The types of cells in different layers of the cerebral cortex and 

their connection. 

 


background image

 

Lamina IV: Consists of stellate cells which receive input fibers from the specific 

sensory nuclei of the thalamus. These cells are the final sensory neurons which are 

responsible for the conscious perception of different sensations. 

 

Lamina  V:  Consists  of  pyramidal  cells  whose  axons  descend  as  the  motor 

pyramidal tracts. 

 

Lamina  VI:  Consists  of  pyramidal  cells  whose  axons  form  corticofugal  fibers 

that  project  to  subcortical  structures  (e.g.  corticothalamic  projections).


background image

 

MOTOR FUNCTIONS OF THE CEREBRAL CORTEX 

All  voluntary  movements  involve  the  conscious  activity  of  the  "motor 

cerebral cortex of the brain. The motor cortex lies in front of the central 

sulcus and occupies most of the frontal lobe (Fig. 8-2). It is divided into 4 

separate areas: 

[I]  THE PRIMARY MOTOR AREA 

[II]  THE PREMOTOR AREA 

[III]  THE SUPPLEMENTARY MOTOR AREA 

[IV]  THE MOTOR ASSOCIATION AREA 

 

 

Figure 8 - 2: The lateral and medial surfaces of the left cerebral 

hemisphere showing the motor cortex 

 

 [I] THE PRIMARY MOTOR AREA (Area 4) 

The  primary  motor  area  of  the  cerebral  cortex  (area  4  in  Brodmann 

classification) occupies the precentral gyrus in the frontal lobe. The body is 

topographically  represented  in  an  inverted  and crossed  manner  (Fig.  8-

1).  The  upper  part  of  the  face  is  bilaterally  represented  and  the  area  of 


background image

 

representation  of  each  part  is  proportionate  to  the  degree  of  fine 

movements  in  this  part,  e.g.  hands  and  muscles  of  speech  are  represented 

by  large  areas,  whilst  the  trunk  is  represented  by  a  small  area.  The 

primary motor area contains two types of neurons: 

1. Dynamic neurons: Which discharge at high frequency for a short time 

at the beginning of contraction causing the initial development of force? 

2. Static neurons: Which discharge at a much slower frequency but for 

much longer time to maintain contraction for as long as required. 

FUNCTIONS OF THE PRIMARY MOTOR AREA  

1. Initiation of voluntary, fine, discrete (separate) movements of the distal 

parts of the body e.g. hands and fingers. 

2. Facilitation of stretch reflex; i.e. facilitation of skeletal muscle tone and 

tendon jerks. 

 

[II] THE PREMOTOR AREA (Areas 6, 8 and 44) 

The  premotor  area  of  the  cerebral  cortex  (mainly  area  6  of  Brodmann 

classification,  but  it  also  includes  areas  8  and  44)  lies  immediately 

anterior to the primary motor area. The topographic representation of the 

body  is  nearly  the  same  as  in  area  4.  The  premotor  area  includes  some 

specialized areas with specific functions (Fig. 8-1): 

1.  Broca's area of speech (area 44): 

 This  area  lies  at  the  upper  border  of  the  lateral  sulcus  in  front  of  the 

primary motor cortex. It stores the motor programs for verbalization. 

Its damage leads to inability to speak whole words except simple ones as 

"yes" or "no".       

2.  Eye field area (area 8): 

 It  lies  above  Broca's  area.  It  directs  the  eyes  voluntarily  towards  any 

desired object. It also controls the blinking movements of the eye lids. 

 Its damage leads to locking of the eye on objects. 


background image

 

 

 

Figure 8-3: Body representation in the primary motor cortex  

3.  Head rotation area (part of area 6): 

Lies immediately above area 8 and works in close association with it. It 

directs the head towards different objects. 

4. Hand skills area (part of area 6): 

This  area  lies  immediately  anterior  to  the  primary  motor  area  for  hands 

and fingers. It stores the motor programs for skilled hand movements; e.g. 

sharpening  a  pencil  or  peeling  a  potato.  Damage  of  this  area  leads  to 

"motor apraxia"; i.e. inability to do skilled hand movements. This area 

includes the "Exner center" for writing skill. 

 

FUNCTIONS OF THE PREMOTOR AREA 

1.  Initiation  of  gross  movements  that  involve  groups  of  muscles  to 

support and' facilitate fine movement, e.g. fix the shoulders and arms at a 

certain  position  so  that  the  hands  and  fingers  can  do  skilled  movements 


background image

 

(e.g. threading a needle). 

2.  Weak  inhibition  of  the stretch reflex.  It  tends to decrease  the skeletal 

muscle tone. 

3. A center for rotation of the head towards objects. 

4.  A center for skilled hand movements. 

5.  A center for verbalization of words (area 44). 

6.  A center for voluntary eye and lid movements (area 8), 

7.  Inhibition of the grasp reflex. 

 
THE MECHANISM OF ACTION OF THE PREMOTOR AREA 
 
The premotor area acts by activating the corresponding nearby motor 

cells in the primary motor area. This occurs in two ways: 

First: directly through direct projection fibers to area 4. 

Second: indirectly through circuits starting from the premotor area to the 

corpus  striatum  of  the  basal  ganglia,  to  the  thalamus,  then  back  to 

terminate in area 4 of the cerebral cortex. 

 

[III] THE SUPPLEMENTARY MOTOR AREA 

The supplementary motor area (Fig. 8-1) is an extension of area 6 in the 

medial  surface of  the  cerebral  hemisphere.  Accordingly, it  is  also  called 

"the medial area 6". Topographic representation of the body is bilateral 

and  in  a  horizontal  position;  head  anteriorly  and  legs  posteriorly.  This 

area  is  connected  by  projection  fibers  to  the  premotor  and  the  primary 

motor areas. 

The supplementary motor area supplements the functions of the premotor 

area  in  producing  positioning  and  fixation  of  the  different  parts  of  the 

body  as  a  background  for  finer  hand  or  feet  movements;  e.g.  the 

coordinated movement of the trunk with the hand and feet during boxing. 

This  area  is  involved  in  preparation  for  movements  before  they  start.  It 


background image

 

shows  electrical  potentials  shortly  before  the  start  of  the  movement 

(readiness potential) and increase in metabolism and local blood flow on 

the mere intention to move a muscle, 

 

[IV] THE MOTOR ASSOCIATION AREA 

 

This area occupies the frontal lobe in front of the premotor area  (Fig. 8-

1).  It  receives  input  signals  from  the  parieto-tempro-occipital 

association  area  and  projects  output  signals  to  the  motor  and  premotor 

areas through the caudate and putamen circuits. 

 

FUNCTIONS OF THE MOTOR ASSOCIATION AREA 

 

1.  Setting  off  goals  and  aims  of  movement  and  then  taking  the 

decision to start the movement. Once the decision is taken, signals are 

sent to the basal ganglia (the motor consultant of the cerebral cortex) to 

activate  programs  or  set  plans  for  the  movement.  The  motor  plans  and 

programs are then fed to the motor and premotor areas. 

 

2.  Elaboration  of  thoughts;  i.e.  carrying  out  prolonged  thought 

processes which involve setting of plans and developing new constructive 

ideas.  This  is  the  area  of  the  brain  which  is  concerned  with  deep  quiet 

thinking  during  rest.    A  lesion  in  this  area  abolishes  creativity  and 

planning for the future. 

 

 

 

 

 


background image

 

CONNECTIONS OF THE MOTOR CORTEX 

AFFERENT CONNECTIONS 

A.  FROM OTHER CORTICAL AREAS 

•  Of  the  same  side:  from  somatic  sensory  areas,  visual  and  auditory 

areas. 

• Of the opposite side: from the contralateral motor cortex to connect 

corresponding points on both sides. 

B. FROM THE THALAMUS 

• The ventrobasal complex (VPL and VPM nuclei); it receives specific 

sensory signals. 

• The intralaminar nuclei; it receives nonspecific signals to arouse the 

cortex. 

• The ventral and medial nuclei; it receives impulses coming from the 

cerebellum and basal ganglia. 

 

EFFERENT CONNECTIONS 

A. Pyramidal tract fibers to motor nuclei in the brainstem and spinal 

cord. 

B. To the basal ganglia (the caudate and putamen circuits). 

C. To the red nucleus of the midbrain. 

D.  To  the  cerebellum  through  the  middle  cerebellar  peduncle 

(cortico-ponto-cerebellar fibers). 

E.  To  adjacent  cortical  areas  to  inhibit  any  unwanted  discharge 

(lateral inhibition). These inhibitory fibers are collaterals from the axons 

of the giant Betz cells. This helps to sharpen the outgoing signals. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 214 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل