Methods of functional neurohistology and their practical application

Abstract

Functional neurohistology is a field of morphological research that uses microscopic methods to assess the morphological support of the functions of brain structures, nerve tissue and nerve cells. These include classical histological methods, electron microscopy, histochemistry and immunohistochemistry in combination with morphometry. Each of the methodological approaches has its advantages and disadvantages. The choice of methods of functional neurohistology is determined by the specific objectives of the study.

The review describes the methodological approaches used by us to assess the functional state of brain neurons in normal and pathological conditions. The advantages and necessity of using a complex of microscopic methods for a more complete assessment of the state of neurons are substantiated.

Keywords

functional neurohistology / morphofunctional relationships / morphological equivalent of functions

References

[1] Banin VV. Citologija. Funkcional’naja ul’trastruktura kletki. Atlas: uchebnoe posobie. Moscow: GJeOTAR-Media; 2016. 264 p. (In Russ).

[2] Банин В.В. Цитология. Функциональная ультраструктура клетки. Атлас: учебное пособие. Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2016. 264 с.

[3] Cui D, Daley WP, Fratkin JD. Atlas of histology: with functional and clinical correlations. Wolters Kluwer/Lippincott Williams Wilkins; 2011. 439 p.

[4] Cui D., Daley W.P., Fratkin J.D. Atlas of histology: with functional and clinical correlations. Wolters Kluwer/Lippincott Williams Wilkins, 2011. 439 p.

[5] Eroshenko VP. di Filore’s atlas of histology: with functional correlations. 12th ed. Philaadelphia: Wolters Kluwer/Lippincott Williams Wilkins; 2013. 603 p.

[6] Eroshenko V.P. di Filore’s atlas of histology: with functional correlations. 12th ed. Philaadelphia : Wolters Kluwer/Lippincott Williams Wilkins, 2013. 603 p.

[7] Zimatkin SM. Morfometrija nejrocitov lateral’nogo i ventramedial’nogo gipotalamusa pri vodnoj deprivacii i nasyshhenii. Doklady Akademii nauk Belorusskoj SSR. 1984;28(9):857–858. (In Russ).

[8] Зиматкин С.М. Морфометрия нейроцитов латерального и вентрамедиального гипоталамуса при водной депривации и насыщении // Доклады Академии наук Белорусской ССР. 1984. Т. 28, № 9. С. 857–858.

[9] Zimatkin SM, Ostrovskij JuM. Morfofunkcional’noe sostojanie nejrocitov pishhevyh centrov gipotalamusa pri golodanii krys. Problems of nutrition. 1985;(6):44–46. (In Russ).

[10] Зиматкин С.М., Островский Ю.М. Морфофункциональное состояние нейроцитов пищевых центров гипоталамуса при голодании крыс // Вопросы питания. 1985. № 6. С. 44–46.

[11] Zimatkin SM. Histaminergic brain neurons: research monograph. Minsk: Novoe znanie; 2015. 318 р. (In Russ).

[12] Зиматкин С.М. Гистаминергические нейроны мозга. Минск : Новое знание, 2015. 319 с.

[13] Zimatkin SM, Karnjushko OA. Mozzhechok krysy: stroenie, funkcii, ontogenez. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2019. 131 р. (In Russ).

[14] Зиматкин С.М., Карнюшко О.А. Мозжечок крысы: строение, функции, онтогенез: монография. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2019. 131 с.

[15] Emel’janchik SV, Zimatkin SM. Mozg pri holestaze. Grodno: GrGU im. Ja. Kupaly; 2011. 265 р. (In Russ).

[16] Емельянчик С.В., Зиматкин С.М. Мозг при холестазе. Гродно : ГрГУ им. Я. Купалы, 2011. 265 c.

[17] Zimatkin SM, Maslakova DA, Bon’ EI. Stroenie i razvitie kory golovnogo mozga krysy. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2019. 156 р. (In Russ).

[18] Зиматкин С.М., Маслакова Д.А., Бонь Е.И. Строение и развитие коры головного мозга крысы. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2019. 156 с.

[19] Zimatkin SM, Kuznecova VB, Strik ON. Prostranstvennaja organizacija i morfometricheskaja harakteristika gistaminergicheskih nejronov mozga krysy. Morphology. 2005;127(2):27–30. (In Russ).

[20] Зиматкин С.М., Кузнецова В.Б., Стрик О.Н. Пространственная организация и морфометрическая характеристика гистаминергических нейронов мозга крысы / Морфология. 2005. Т. 127, № 2. С. 27–30.

[21] Zimatkin SM, Zaerko AV, Fedina EM. Ontogenez gistaminergicheskih nejronov gipotalamusa. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2022. 147 р. (In Russ).

[22] Зиматкин С.М., Заерко А.В., Федина Е.М. Онтогенез гистаминергических нейронов гипоталамуса. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2022. 147 с.

[23] Zimatkin S.M., Emel’janchik S.V. Nejrony mozga pri narushenijah cirkuljacii zhelchi. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2021. 367 р. (In Russ).

[24] Зиматкин С.М., Емельянчик С.В. Нейроны мозга при нарушениях циркуляции желчи. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2021. 367 с.

[25] Emelyanchik SV, Karnyushko OA, Zimatkin SM. The state of mitochondria in cerebellum Purkinje cells of rats with cholestasis. Clinical and experimental morphology. 2019;8(2):41–47. (In Russ). doi: 10.31088/2226-5988-2019-30-2-41-47

[26] Емельянчик С.В., Карнюшко О.А., Зиматкин С.М. Состояние митохондрий в клетках Пуркинье мозжечка крысы при холестазе // Клиническая и экспериментальная морфология. 2019. Т. 8, № 2. С. 41–47. doi: 10.31088/2226-5988-2019-30-2-41-47

[27] Zimatkin SM., Cydik VF. Gistohimicheskij metod issledovanija aktivnosti monoaminoksidazy A i B v mozge. Morfologija. 1994. T. 106, № 4. S. 157–161. Morphology. 1994;106(4):157–161. (In Russ).

[28] Зиматкин С.М., Цыдик В.Ф. Гистохимический метод исследования активности моноаминоксидазы А и B в мозге // Морфология. 1994. Т. 106, № 4. С. 157–161.

[29] Zimatkin SM, Zaerko AV. Monoamine oxidase B in developing histaminergic neurons of the rat brain. Morphology. 2021;159(1):13–19. (In Russ).

[30] Зиматкин С.М., Заерко А.В. Моноаминоксидаза в развивающихся гистаминергических нейронах мозга крысы // Морфология. 2021. Т. 159, № 1. С. 13–19. doi: 10.17816/1026-3543-2021-159-1-13-19

[31] Zimatkin SM, Zaerko AV, Phedina EM. Immunoreactivity of NeuN, neurooglobin and ATP synthase in developing histaminergic neurons of rat hypothalamus. Journal of the Grodno State Medical University. 2020;18(4):389–395. (In Russ). doi: 10.25298/2221-8785-2020-18-4-389-395

[32] Зиматкин С.М., Заерко А.В., Федина Е.М. Иммунореактивность NeuN, нейроглобина и АТФ-синтазы в развивающихся гистаминергических нейронов гипоталамуса крысы // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2020. Т. 18, № 4. С. 389–395. doi: 10.25298/2221-8785-2020-18-4-389-395

[33] Uzlova EV, Zimatkin SM. ATP synthase in rat brain neurons. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2021;(3):17–27. (In Russ). doi: 10.33581/2521-1722-2021-3-17-27

[34] Узлова Е.В., Зиматкин С.М. АТФ-синтаза в нейронах мозга крысы // Журнал Белорусского государственного университета. Биология. 2021. № 3. С. 17–27. doi: 10.33581/2521-1722-2021-3-17-27

[35] Zimatkin SM. Okislenie alkogolja v mozge. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2006. 200 р. (In Russ).

[36] Зиматкин С.М. Окисление алкоголя в мозге. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2006. 200 с.

[37] Zimatkin SM. Histochemical study of aldehyde dehydrogenase in rat CNS. J Neurochem. 1991;56(1):1–11. doi: 10.1111/j.1471-4159.1991.tb02555.x

[38] Zimatkin S.M. Histochemical study of aldehyde dehydrogenase in rat CNS // J Neurochem. 1991. Vol. 56, N 1. P. 1–11. doi: 10.1111/j.1471-4159.1991.tb02555.x

[39] Zimatkin SM. Al’degiddegidrogenazy mozga i ih rol’ v patogeneze alkogolizma. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2008. 308 р. (In Russ).

[40] Зиматкин С.М. Альдегиддегидрогеназы мозга и их роль в патогенезе алкоголизма. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2008. 308 с.

[41] Zimatkin SM. Aktivnost’ al’degiddegidrogenazy v nejronnyh strukturah mozga krysy. Arhiv anatomii, gistologii i jembriologii. 1989;96(1):35–40. (In Russ).

[42] Зиматкин С.М. Активность альдегиддегидрогеназы в нейронных структурах мозга крысы // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1989. Т. 96, № 1. С. 35–40.

[43] Motavkin PA, Ohotin VE, Konovko OO, Zimatkin SM. Lokalizacija alkogol’- i al’degiddegidrogenazy v spinnom i golovnom mozge cheloveka. Arhiv anatomii, gistologii i jembriologii. 1988;94(4):32–38. (In Russ).

[44] Мотавкин П.А., Охотин В.Е., Коновко O.O., Зиматкин С.М. Локализация алкоголь- и альдегиддегидрогеназы в спинном и головном мозге человека // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1988. Т. 94, № 4. C. 32–38.

[45] Zimatkin SM, Lis RE. Aktivnost’ al’degiddegidrogenazy mozga krysy v ontogeneze. Arhiv anatomii, gistologii i jembriologii. 1990;98(5):27–33. (In Russ).

[46] Зиматкин С.М., Лис Р.Е. Активность альдегиддегидрогеназы мозга крысы в онтогенезе // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1990. Т. 98, № 5. C. 27–33.

[47] Zimatkin SM, Bon’ EI. Fetal alcohol syndrome. Journal of the Grodno State Medical University. 2014;4(5–11). (In Russ).

[48] Зиматкин С.М., Бонь Е.И. Алкогольный синдром плода // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2014. № 4. С. 5–11.

[49] Zimatkin SM. Strukturnye izmenenija v kore mozga krys, vyzyvaemye alkogolem v sochetanii s ingibitorami al’degiddegidrogenazy. Arhiv anatomii, gistologii i jembriologii. 1989;97(10):13–20. (In Russ).

[50] Зиматкин С.М. Структурные изменения в коре мозга крыс, вызываемые алкоголем в сочетании с ингибиторами альдегиддегидрогеназы // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1989. Т. 97, № 10. С. 13–20.

[51] Zimatkin SM, Deitrich RA. Aldehyde dehydrogenase activities in the brains of rats and mice genetically selected for different sensitivity to alcohol. Alcohol Clin Exp Res. 1995;19(5):1300–1306. doi: 10.1111/j.1530-0277.1995.tb01615.x

[52] Zimatkin S.M., Deitrich R.A. Aldehyde dehydrogenase activities in the brains of rats and mice genetically selected for different sensitivity to alcohol // Alcohol Clin Exp Res. 1995. Vol. 19, N 5. P. 1300–1306. doi: 10.1111/j.1530-0277.1995.tb01615.x

[53] Zimatkin S, Lindros KO. A histochemical study of the distribution of aldehyde dehydrogenase activity in brain structures of rats with genetically different alcohol-related behavior. Alcohol. 1989;6(4):321–325. doi: 10.1016/0741-8329(89)90090-6

[54] Zimatkin S., Lindros K.O. A histochemical study of the distribution of aldehyde dehydrogenase activity in brain structures of rats with genetically different alcohol-related behavior // Alcohol. 1989. Vol. 6, N 4. P. 321–325. doi: 10.1016/0741-8329(89)90090-6

[55] Zimatkin SM, Lindros KO. Distribution of catalase in rat brain: aminergic neurons as possible targets for ethanol effects. Alcohol Alcohol. 1996. 1996;31(2):167–174. doi: 10.1093/oxfordjournals.alcalc.a008128

[56] Zimatkin S.M., Lindros K.O. Distribution of catalase in rat brain: aminergic neurons as possible targets for ethanol effects // Alcohol Alcohol. 1996. Vol. 31, N 2. Р. 167–174. doi: 10.1093/oxfordjournals.alcalc.a008128

[57] Zimatkin SM, Karniushko OA. Postnatal development of GABA-ergic neurons of the rat cerebellum. Morphology. 2020;157(1):13–17. (In Russ). doi: 10.34922/AE.2020.157.1.002

[58] Зиматкин С.М., Карнюшко О.А. Постнатальное развитие ГАМК-ергических нейронов мозжечка крысы // Морфология. 2020. Т. 157, № 1. С. 13–17. doi: 10.34922/AE.2020.157.1.002

[59] Zimatkin SМ, Zaerko АV. А method detecting histaminergic neurons in the hypothalamus. Neurosci Behav Physiol. 2020:50(5): 655–657. doi: 10.1007/s11055-020-00949-4 2020

[60] Zimatkin S.М., Zaerko А.V. А method detecting histaminergic neurons in the hypothalamus // Neurosci Behav Physiol. 2020. Vol. 50, N 5. P. 655–657. doi: 10.1007/s11055-020-00949-4

[61] Zimatkin SM, Karnjushko OA. Expression of doublecortin and NeuN in developing neurons in the rat cerebellum. Neurosci Behav Physiol. 2017;47(2):122–126. doi: 10.1007/s11055-016-0374-y

[62] Zimatkin S.M., Karnyushko O.A. Expression of doublecortin and NeuN in developing neurons in the rat cerebellum // Neurosci Behav Physiol. 2017. Vol. 47, N 2. Р. 122–126. doi: 10.1007/s11055-016-0374-y

[63] Uzlova EV, Zimatkin SM. Neurooglobin in rat brain neurons. The Siberian scientific medical journal. 2021;41(4):30–39. (In Russ). doi: 10.18699/SSMJ20210404

[64] Узлова Е.В., Зиматкин С.М. Нейроглобин в нейронах мозга крысы // Сибирский научный медицинский журнал. 2021. Т. 41, № 4. С. 30–39. doi: 10.18699/SSMJ2021040

[65] Zimatkin SM, Bon’ EI. Narushenija v mozge posle antenatal’noj alkogolizacii. Grodno: Grodnenskij gosudarstvennyj medicinskij universitet; 2017. 192 р. (In Russ).

[66] Зиматкин С.М., Бонь Е.И. Нарушения в мозге после антенатальной алкоголизации. Гродно : Гродненский государственный медицинский университет, 2017. 192 с.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector