Socioeconomic status is associated with cognitive development, but the extent to which this reflects neuroanatomical differences is unclear. In 1,099 children and adolescents, family income was nonlinearly associated with brain surface area, and this association was greatest among disadvantaged children. Further, surface area mediated links between income and executive functioning. Socioeconomic disparities are associated with differences in cognitive development. The extent to which this translates to disparities in brain structure is unclear. We investigated relationships between socioeconomic factors and brain morphometry, independently of genetic ancestry, among a cohort of 1,099 typically developing individuals between 3 and 20 years of age. Income was logarithmically associated with brain surface area. Among children from lower income families, small differences in income were associated with relatively large differences in surface area, whereas, among children from higher income families, similar income increments were associated with smaller differences in surface area. These relationships were most prominent in regions supporting language, reading, executive functions and spatial skills; surface area mediated socioeconomic differences in certain neurocognitive abilities. These data imply that income relates most strongly to brain structure among the most disadvantaged children.

Abstract Amygdalo‐cortical projections were analyzed in the macaque monkey ( Macaca fascicularis ) in a series of experiments in which 3 H‐amino acids were injected into each of the major divisions of the amygdaloid complex and the anterogradely transported label was demonstrated autoradiographically. Projections to widespread regions of frontal, insular, temporal, and occipital cortices have been observed. The heaviest projections to frontal cortex terminated in medial and orbital regions which included areas 24, 25, and 32 on the medial surface and areas 14, 13a, and 12 on the orbital surface. Lighter projections were also seen in areas 45, 46, 6, 9, and 10. The heaviest projection to the insula terminated in the agranular insular cortex with a decreasing gradient of innervation to the more caudally placed dysgranular and granular insular areas. The projection to this region continues around the dorsal limiting sulcus to terminate in the somatosensory fields 3, 1–2, and SII. Essentially all major divisions of the temporal neocortex receive a projection from the amygdaloid complex with the most prominent projections ending in the cortex of the temporal pole (area TG) and the perirhinal cortex. The entire rostrocaudal extent of the inferotemporal cortex (areas TE and TEO) is also in receipt of an amygdaloid projection. While the rostral superior temporal gyrus (area TA) is heavily labeled in several of the experiments (with light labeling continuing into AI and adjacent auditory association regions) there was little indication of labeling in the caudal reaches of area TA. There was a surprisingly strong projection to prestriate regions of the occipital lobe and, in at least one case, clear‐cut labeling in areas OB and 17. Labeling in the parietal cortex was primarily observed in the depths of the intraparietal sulcus. In all cortical fields, label was heaviest at the border between layers I and II and in some regions layers V and VI also had above background levels of silver grains.

Abstract Neuropsychological studies have recently demonstrated that the macaque monkey perirhinal (areas 35 and 36) and parahippocampal (areas TH and TF) cortices contribute importantly to normal memory function. Unfortunately, neuroanatomical information concerning the cytoarchitectonic organization and extrinsic connectivity of these cortical regions is meager. We investigated the organization of cortical inputs to the macaque monkey perirhinal and parahippocampal cortices by placing discrete injections of the retrograde tracers fast blue, diamidino yellow, and wheat germ agglutinin conjugated to horseradish peroxidase throughout these areas. We found that the macaque monkey perirhinal and parahippocampal cortices receive different complements of cortical inputs. The major cortical inputs to the perirhinal cortex arise from the unimodal visual areas TE and rostral TEO and from area TF of the parahippocampal cortex. The perirhinal cortex also receives projections from the dysgranular and granular subdivisions of the insular cortex and from area 13 of the orbitofrontal cortex. In contrast, area TF of the parahippocampal cortex receives its strongest input from more caudal visual areas V4, TEO, and caudal TE, as well as prominent inputs from polymodal association cortices, including the retrosplenial cortex and the dorsal bank of the superior temporal sulcus. Area TF also receives projections from areas 7a and LIP of the posterior parietal lobe, insular cortex, and areas 46, 13, 45, and 9 of the frontal lobe. As with area TF, area TH receives substantial projections from the retrosplenial cortex as well as moderate projections from the dorsal bank of the superior temporal sulcus; unlike area TF, area TH receives almost no innervation from areas TE and TEO. It does, however, receive relatively strong inputs from auditory association areas TE and TEO. It does, however, receive relatively strong inputs from auditory association areas on the convexity of the superior temporal gyrus. © 1994 Wiley‐Liss, Inc.

Abstract The morphology of neurons in the “hilar region” of the hippocampus (fields CA 3c and CA 4 of Lorente de Nó, '34) was analyzed with several variants of the Golgi technique. Hippocampi were dissected from the brains of 28‐day‐old rats, fixed and impregnated by immersion, and sectioned perpendicular to the long axis. Based on the resident cell types, aspects of the neuropil, and published data related to afferent termination, the area under study was divided into four zones. At least 21 cell types were observed throughout these zones, several of which had not previously been described. Many cells in this area exhibited an impressive number and variety of dendritic and axonal appendages, including spines on the proximal portion of some axons. The close apposition of fibers to these axonal spines suggested the possibility of axo‐axonal interactions. The influence of dentate granule cells, through their mossy fibers, on the synaptic economy of the “hilar region” was found to be more extensive than previously reported. Mossy fibers appeared to terminate on the dendrites of several types of non‐pyramidal cells, which bear no thorny excrescences, by means of thin filiform extensions which emanate from the mossy fiber expansions and by means of thin mossy fiber collaterals which are devoid of typical expansions. Consideration is given to a long‐standing debate as to whether the deep “hilar region” (CA4 of Lorente de Nó, '34, hilus of the fascia dentata of Blackstad, '56) is related more to the hippocampus or to the fascia dentata and it is concluded that the deep hilar region is an area of mergence of the polymorphic zones of these two cortical structures. The results of the present study do not support the proposition that the deep hilar region is an extension of the pyramidal layer of the hippocampus as suggested by Lorente de Nó ('34), and thus CA 4 is a misnomer. Rather, the cells in this area are most closely related to the fascia dentata and should thus be considered to lie in the polymorphic zone of “area dentata” as proposed initially by Blackstad ('56).

Abstract The distribution of intrahippocampal projections arising from the CA3 region of the rat hippocampus was investigated using in vitro and in vivo methods. In the in vitro hippocampal slice preparation, single CA3 pyramidal cells were intracellularly labeled with horseradish peroxidase (HRP), and the three‐dimensional organization of the axonal plexus was analyzed by using a computer‐aided digitizing system. As many as eight primary collaterals originated from the principal axon of CA3 pyramidal cells and these commonly bifurcated further and innervated stratum oriens and stratum radiatum of CA3 and CA1. Within the 400 μm slice, the summed length of all visible collaterals per neuron ranged from 2.6 mm to approximately 12.5 mm. While the CA3 principal axon tended to be relatively smooth, the axonal collaterals bore numerous varicosities that electron microscopy confirmed to be presynaptic boutons. These varicosities occurred, on average, once every 7 μm of collateral length. The distribution of axonal collaterals differed depending on the location of the parent pyramidal cell. Only rarely could CA3 collaterals be followed in the slice to their terminations within CA1. To study the topographic organization of CA3 projections both to other levels of CA3 and to CA1, the anterograde tracer, Phaseolus vulgaris leucoagglutinin (PHA‐L) was injected into various transverse and septotemporal levels of CA3. Immunohistochemical visualization of the lectin was conducted in dissected and “extended” hippocampi to facilitate analysis of the topographic distribution of projections along the long or septotemporal axis. Projections from all portions of CA3 reached widespread regions of CA3, CA2, and CA1, but only a few fibers entered the subicular complex and there were no projections to the entorhinal cortex. There were also some CA3 and CA2 projections to the hilus of the dentate gyrus, but these did not enter the granule cell or molecular layers. The CA3 projections to CA1 were organized according to several distinctive and consistent gradients that can generally be summarized as follows. 1. CA3 cells located close to the dentate gyrus (proximal CA3), while projecting both septally and temporally, tended to project more heavily to levels of CA1 located septal to the injection site. CA3 cells located closer to CA1, in contrast, projected more heavily to levels of CA1 located temporally to the injection site. 2. At, or close to, the septotemporal level of the injection, cells located proximally in CA3 gave rise to collaterals that tended to terminate more superficially in stratum radiaum than did those arising from mid and distal levels of CA3. Conversely, cells located more distally in CA3 gave rise to collaterals that terminated deeper in stratum radiatum and in stratum oriens. 3. At, or close to, the septotemporal level of the injection site, CA3 pyramidal cells located near the dentate gyrus tended to project somewhat more heavily to distal portions of CA1 (near the subicular border), whereas CA3 projections arising from cells located distally in CA3 terminated more heavily in portions of CA1 closer to the CA2 border. 4. Regardless of the septotemporal or transverse location of the injection, the highest density of terminal and fiber labeling in CA1 tended to shift to deeper parts of stratum radiatum and stratum oriens at levels septal to the injection and shifted out of stratum oriens and into superficial parts of stratum. radiatum at levels temporal to the injection site. Moreover, the highest density of fiber and terminal labeling in CA1 shifted proximally (towards CA3) at levels septal to the injection and shifted distally (towards the subiculum) at levels temporal to the injection site. The associational projections from CA3 to CA3 were also organized in a highly systematic fashion. Cells located proximally in CA3 originated associational connections that were restricted to the proximal portion of CA3 of the same and adjacent septotemporal levels. Associational projections arising from mid and distal portions of CA3, however, projected throughout the transverse extent of CA3 and also projected much more extensively along the septotemporal axis. The density of CA3 associational projections also shifted along the septotemporal axis. The radial gradient of fiber termination (superficial to deep in stratum radiatum and stratum oriens) was the same in CA3 as described for CA1. The transverse gradient, however, was reversed. CA3 projections shifted proximally in CA3 at levels located temporal to the injection site and shifted distally in CA3 at more septal levels.

Abstract The entorhinal cortex of the monkey is commonly viewed as the major link between the cerebral cortex and the other fields of the hippocampal formation. Until recently, however, little was known about the origins of the cortical projections to the entorhinal cortex, and most of the available information is still based on degeneration studios. We have carried out a systematic analysis of these connections by placing small injections of the retrograde tracer wheat germ agglutinin conjugated to horseradish peroxidase into each of the fields of the entorhinal cortex of the Macaca fascicularis monkey, Retrograde labeled cells were observed in several areas of the frontal and temporal lobes, the insula, and the cingulate cortex. In the frontal lobe, the greatest number of labeled cells were observed in the orbital region and specifically in areas 13 and 13a: labeled cells were also seen in areas 14, 11, and 12. In the dorsolateral frontal cortex, labeled cells were observed mainly in the rostral half of area 46; occasionally cells were also seen in areas 9, 8, and 6. In the cingulate cortex, labeled cells were observed in area 25, area 32, and rostral levels of area 24; fewer cells were observed at caudal levels of area 24 or in area 23. The retrosplenial region (areas 30 and 29), including its caudal extension along the rostral calcarine sulcus and its ventral extension into the temporal lobe, contained numerous labeled cells. In the temporal lobe, retrogradely labeled cells were arranged in two rostrocaudally oriented bands. Rostral to the hippocampal formation, the first band encompassed the priform and periamygdaloid cortices and areas 35 and 36; the labeling in area 36 was continuous to the temporal pole. At more caudal levels this band was located immediately lateral to the hippocampal formation and included areas 35 and 36 rostrally and areas TH and TF caudally. The second band was situated in the superior temporal gyrus where labeled cells were observed in several distinct cytoarchitectonic fields, including the parainsular cortex in the fundus of the inferior limiting sulcus. In the insula proper, retrogradely labeled cells were seen mainly in the rostral or agranular division; far fewer were observed in the dysgranular and granular insula. Whereas there is little available physiological information concerning many of the cortical regions that project to the entorhinal cortex, on anatomical grounds they may be generally characterized as poly sensory associational regions.

Patient RB (Human amnesia and the medial temporal region: enduring memory impairment following a bilaterial lesion limited to field CA1 of the hippocampus, S. Zola-Morgan, L. R. Squire, and D. G. Amaral, 1986, J Neurosci 6:2950–2967) was the first reported case of human amnesia in which detailed neuropsychological analyses and detailed postmortem neuropathological analyses demonstrated that damage limited to the hippocampal formation was sufficient to produce anterograde memory impairment. Neuropsychological and postmortem neuropathological findings are described here for three additional amnesic patients with bilateral damage limited to the hippocampal formation. Findings from these patients, taken together with the findings from patient RB and other amnesic patients, make three important points about memory. (1) Bilateral damage limited primarily to the CA1 region of the hippocampal formation is sufficient to produce moderately severe anterograde memory impairment. (2) Bilateral damage beyond the CA1 region, but still limited to the hippocampal formation, can produce more severe anterograde memory impairment. (3) Extensive, temporally graded retrograde amnesia covering 15 years or more can occur after damage limited to the hippocampal formation. Findings from studies with experimental animals are consistent with the findings from amnesic patients. The present results substantiate the idea that severity of memory impairment is dependent on locus and extent of damage within the hippocampal formation and that damage to the hippocampal formation can cause temporally graded retrograde amnesia.

Autism is a neurodevelopmental disorder characterized by impairments in reciprocal social interaction, deficits in verbal and nonverbal communication, and a restricted repertoire of activities or interests. We performed a magnetic resonance imaging study to better define the neuropathology of autistic spectrum disorders. Here we report findings on the amygdala and the hippocampal formation. Borders of the amygdala, hippocampus, and cerebrum were defined, and their volumes were measured in male children (7.5-18.5 years of age) in four diagnostic groups: autism with mental retardation, autism without mental retardation, Asperger syndrome, and age-matched typically developing controls. Although there were no differences between groups in terms of total cerebral volume, children with autism (7.5-12.5 years of age) had larger right and left amygdala volumes than control children. There were no differences in amygdala volume between the adolescent groups (12.75-18.5 years of age). Interestingly, the amygdala in typically developing children increases substantially in volume from 7.5 to 18.5 years of age. Thus, the amygdala in children with autism is initially larger, but does not undergo the age-related increase observed in typically developing children. Children with autism, with and without mental retardation, also had a larger right hippocampal volume than typically developing controls, even after controlling for total cerebral volume. Children with autism but without mental retardation also had a larger left hippocampal volume relative to controls. These cross-sectional findings indicate an abnormal program of early amygdala development in autism and an abnormal pattern of hippocampal development that persists through adolescence. The cause of amygdala and hippocampal abnormalities in autism is currently unknown.

We have divided the cortical regions surrounding the rat hippocampus into three cytoarchitectonically discrete cortical regions, the perirhinal, the postrhinal, and the entorhinal cortices. These regions appear to be homologous to the monkey perirhinal, parahippocampal, and entorhinal cortices, respectively. The origin of cortical afferents to these regions is well-documented in the monkey but less is known about them in the rat. The present study investigated the origins of cortical input to the rat perirhinal (areas 35 and 36) and postrhinal cortices and the lateral and medial subdivisions of the entorhinal cortex (LEA and MEA) by placing injections of retrograde tracers at several locations within each region. For each experiment, the total numbers of retrogradely labeled cells (and cell densities) were estimated for 34 cortical regions. We found that the complement of cortical inputs differs for each of the five regions. Area 35 receives its heaviest input from entorhinal, piriform, and insular areas. Area 36 receives its heaviest projections from other temporal cortical regions such as ventral temporal association cortex. Area 36 also receives substantial input from insular and entorhinal areas. Whereas area 36 receives similar magnitudes of input from cortices subserving all sensory modalities, the heaviest projections to the postrhinal cortex originate in visual associational cortex and visuospatial areas such as the posterior parietal cortex. The cortical projections to the LEA are heavier than to the MEA and differ in origin. The LEA is primarily innervated by the perirhinal, insular, piriform, and postrhinal cortices. The MEA is primarily innervated by the piriform and postrhinal cortices, but also receives minor projections from retrosplenial, posterior parietal, and visual association areas.

Autism spectrum disorder (ASD) is a heterogeneous disease in which efforts to define subtypes behaviorally have met with limited success. Hypothesizing that genetically based subtype identification may prove more productive, we resequenced the ASD-associated gene CHD8 in 3,730 children with developmental delay or ASD. We identified a total of 15 independent mutations; no truncating events were identified in 8,792 controls, including 2,289 unaffected siblings. In addition to a high likelihood of an ASD diagnosis among patients bearing CHD8 mutations, characteristics enriched in this group included macrocephaly, distinct faces, and gastrointestinal complaints. chd8 disruption in zebrafish recapitulates features of the human phenotype, including increased head size as a result of expansion of the forebrain/midbrain and impairment of gastrointestinal motility due to a reduction in postmitotic enteric neurons. Our findings indicate that CHD8 disruptions define a distinct ASD subtype and reveal unexpected comorbidities between brain development and enteric innervation.