大脑皮层的ACh 神经纤维的分布呈异质性,其中,边缘叶含有ACh 神经轴索的密度最大,而感觉皮层和新皮层联合区ACh 神经轴索的密度相对较稀。例如,在人脑中,胆碱能神经纤维的密度在初级视觉皮层中最低,在联合区以及包括前额叶的一部分和顶叶皮层中居中,而内嗅区皮层和扣带回的密度最高。在猴子的前额叶皮层,ACh 神经元的密度从吻侧向尾侧增加,因此,额叶的10 区比9 区的密度要低,而9 区则比更靠近尾侧的8 区更低。 ACh 神经纤维跨越皮层的分布同样呈现异质性,一般来说,1、2 层以及5 层密度最高,而4 层的密度最低。 海马接受大量的胆碱能神经纤维投射,投射主要来自于内侧中隔核和基底前脑胆碱能神经元复合体的布鲁卡核的斜角带。尽管CA1 以及海马下脚的ACh 纤维的密度比海马其他部位的要低,但与大多数皮层区相比,它们接受的投射还是很密的。 杏仁核也接受来自基底前脑胆碱能神经元复合体的纤维投射,而且,投射浓密地分布到各个亚核上,其中基底外侧核的密度最高,这一簇投射主要来自于基底核(nucleus basalis)。 脑桥脚以及背外侧被盖核向其他皮层下结构发出投射,这些部位有外下丘脑、上小丘和外侧视交叉前区,但这些资料仅限于啮齿类动物。
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