大脑皮层是胆碱能神经元投射的主要目标,投射纤维主要来自于基底前脑胆碱能神经元复合体。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。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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