Summary
本研究的目的是展示纤维解剖技术在人类尸体大脑上的每一步骤，这些解剖的3D文件以及解剖解剖纤维通路的扩散张量成像。
Abstract
本研究的目的是显示使用纤维解剖技术对尸体标本和磁共振（MR）的组合来检查辅助运动区（SMA）复合体（SMA前SMA和SMA）的白质连接的方法）造影。该方案还将描述人脑白质解剖的程序，扩散张量成像和三维文档。人脑和3D文件的纤维解剖在明尼苏达大学，神经外科系显微外科和神经解剖学实验室进行。根据Klingler的方法制备了五个死后人脑标本和两个整体头。在手术显微镜下，从外侧到内侧和外侧逐步解剖脑半球，并在每个阶段捕获3D图像。所有解剖结果均受扩散张量支持成像。根据Meynert纤维分类，包括关联纤维（短，优越的纵向筋膜I和前额叶），投影纤维（皮质脊髓，幽闭皮质，关节和前额皮带）和连合纤维（胼al体纤维）的连接的调查分别为也进行了。
Introduction
在Brodmann划定的14个正面区域中，位于中心运动皮质前面的前驱和前额叶区长期被认为是一个无声模块，尽管额叶在认知，行为，学习中起着重要作用，和语音处理。除了前SMA和SMA正面（Brodmann Area; BA 6）组成的辅助电机区（SMA）复合体之外，前动脉/前额模块还包括背侧前额叶（BA 46,8，和9），前额叶（BA 10）和腹外侧前额叶（BA 47）皮质，以及脑1,2侧表面的部分眶额叶皮层（BA 11）。
SMA复合体是由其功能及其连接定义的重要解剖区域。该区域的切除和损伤导致称为SMA的显着的临床缺陷综合征。 SMA综合征是包含SMA复合物3的前额神经胶质瘤病例中特别观察到的重要临床病症。 SMA复合体与边缘系统，基底神经节，小脑，丘脑，对侧SMA，上顶叶以及通过纤维束的额叶的部分具有连接。对这些白质连接的损伤的临床效果可能比皮质更严重。这是因为由于高皮质可塑性4，5，6，7，8，9，10，11，12 ，皮质损伤的后果可以随着时间的推移而改善。因此，SMA区域解剖学和白质通路应该是深层次的特别理解胶质瘤手术。
全面了解白质通道的解剖学对于神经外科病变的广谱治疗是重要的。最近对显微手术中获得的解剖结果的三维文献的研究被用于更好地了解脑白质通路13,14的形态解剖学和相互关系。因此，本研究的目的是使用纤维解剖技术对尸体标本和磁共振成像（MRI）动物图谱的组合来检查SMA复合物（SMA前SMA和SMA）的白质连接，并解释所有方法和这两种技术的原理及其详细的文件。
研究规划与策略
在进行实验之前，一升对纤维夹层的基本原理进行了检索，进行了解剖前和解剖过程中需要应用于标本的手术，以及已经用剥离和DTI显示的SMA区域之间的所有连接。以前关于前SMA和SMA适合区域的解剖定位和分离以及其连接的地形解剖学的研究进行了综述。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
死者在这里被列为人口，虽然死者不是技术上的人类受试者;人类科目由45 CF 46定义为“活人15,16 ”。
1.准备样品
- 检查5个福尔马林固定的大脑（10个半球）和2个全人脑。
- 根据Klingler的方法17将样品固定在10％福尔马林溶液中至少2个月。
- 按照克林格方法17将所有标本在-16℃冷冻2周。
- 在自来水下解冻样品。
- 在尸体头部进行扩展性额颞开颅手术以暴露大脑。
- 将尸体头置于三针颅骨夹（ Material Table ）中。
- 用手术刀做一个额叶皮肤切口。
- 使用手术刀，镊子和剪刀去除皮肤和肌肉。
- 在头骨中形成一个或多个钻孔，直到达到硬脑膜;使用紧凑型减速器的钻头和79,000 rpm的材料表 （ 材料表 ）的14 mm颅骨穿孔附件。
- 切割骨瓣，并使用2 mm x 15.6 mm带槽铣刀的铣刀打开颅骨，钻孔速度为80,000 rpm（ 材料表 ）为2.1 mm针形毛刺附件。
- 使用显微镜在6X至40X放大倍率5,18（ 材料表 ）下，用硬度计去除硬脑膜，蛛网膜和皮肤，并用显微镜切片。
纤维解剖技术
注意：在手术显微镜下进行6X至40X放大倍数的所有解剖。
- 在每个半球上逐步进行纤维解剖从外侧到内侧和内侧到外侧。
- 使用panfield解剖器（ 材料表 ）分解大脑皮层，并去除所有额叶皮质组织，以暴露短连接纤维束，这些纤维束是相互连接的回路5,13的U型纤维或间叶纤维。
- 通过在显微镜（ 材料表 ）下轻轻修剪，用panfield解剖器和手术微型钩子去除短结缔组织纤维，以达到并暴露长相关纤维，这种纤维连接在同一半球的远处。
- 深入长关联纤维，以使用手术微型钩和panfield解剖器去除表面缔合纤维;在显微镜（ 材料表 ）下取出每个纤维束，以露出投影连合纤维。
- 查看SMA复合体的每个连接根据之前在文献2,8,18,19,20,21中定义的地形解剖结构。
- 将解剖期间在10％甲醛溶液（ 材料表 ）中进行解剖时使用的所有标本（全脑和脑）保留。
3D摄影技术
- 在拍摄标本期间使用黑色平台。
- 遵循3D摄影技术22 。
- 将每个样品放在设计的黑色平台上。
- 选择具有样品全幅正视图的场景，并将相机聚焦在样品上任何点上，靠近相机屏幕上的中心点（仪器选项卡）乐）。使用18至55 mm f / 3.5-5.6 SLR镜头或100 mm f / 2.8L微距镜头，并将光圈设置为F29，ISO 100。
- 将照相机稍微向左旋转，直到相机屏幕上最右侧的点与上述对焦点相同。将相机向右滑动，直到屏幕上的中点与样品上的原始对焦点重叠。将相机聚焦在这一点上，再拍摄一次。
- 将照相机的距离和轴线保持恒定值拍摄的样本。
- 通过使用3D图像生成器程序（材料表）创建3D图像。
- 打开3D软件程序。
- 选择“从文件打开立体声图像”。
- 选择两个图像（左和右），并确保左图像在左侧插槽，右侧图像在右侧插槽中。
- 选择“半色拼图RL / 2”选项，并以jpeg格式生成浮雕。
DTI技术
- 通过从参考网站下载Human Connectome Project扩散数据23获取预处理的扩散数据。
注意：数据下载预处理并由以下过程组成：扩散数据是在正常志愿者中使用修改的3 T MRI设备（仪表）采用自旋回波回波平面成像（EPI）带图像加速24,25,26,27,28。相关序列参数包括：TR = 5,520 ms; TE = 89.5 ms; FOV = 210×180mm;矩阵= 168×144;切片厚度= 1.25mm（体素大小1.25×1.25×1.25mm）;多频段因子= 3;和b值= 1,000s / mm 2 （95个方向），2,000s / mm 2 （96个方向）和3,000s / mm2 （97个方向）。然后使用FreeSurfer 29和FSL 30处理数据 ;该过程包括涡流校正，运动校正，b0强度归一化，磁敏度失真校正和梯度非线性校正28,31,32,33。相应的T1加权MP-RAGE图像也包含在下载包中。人工互联网项目程序手册23中记录了程序 。 - 使用扩散光谱成像（DSI）Studio 34对扩散数据进行后处理，以使用广义q采样成像（GQI）算法35产生估计的体素扩散取向分布函数（ODF）。
- 通过sel将下载的数据集加载到软件中ecting“STEP1：开源图像”，并选择data.nii.gz文件。
- 选择“STEP2：重建”按钮。验证脑屏蔽后，进入“步骤2”，选择“GQI”作为重建方法。选择“长度比”为“1.0”的“r ^ 2加权”。将剩余的选择保留为默认值。
- 选择“运行重建”。
- 为感兴趣的地区放置适当的种子以简化光纤跟踪。
- 在“区域窗口”中，单击“Atlas”按钮，为上级纵向（SLF）放置种子I.选择“Brodmann”并添加“区域6”和“区域7”。在区域窗口中，将“区域6”类型设置为“种子”，将“区域7”类型设置为“包含区域”（ROI）。
- 在区域窗口中选择“新建区域”，并手动绘制ROI在冠状面上的额上回的最后方面。执行光纤跟踪，如步骤4.4所述。
- 通过在区域窗口中使用“新区域”以类似的方式放置种子，在冠状面中画出中前额叶白质后部的“种子”区域。使用“Atlas”（如步骤4.3.1）和Brodmann区域9，10，46，39和19选择ROI。按照步骤4.4中所述执行光纤跟踪。
- 在“区域”窗口中使用“Atlas”（如步骤4.3.1）将“SLF III”种子放置在“种子”区域，并选择“Brodmann地图册”的“40区”，“区域40”中的“Atlas ...” “和”区域44.“执行光纤跟踪，如步骤4.4所述。
- 在区域窗口中使用“新区域”放置胼al体纤维的种子，并在包含第三个矢状面的矢状平面上画一个“种子”胼e体。执行光纤跟踪，如步骤4.4所述。
- 在区域窗口中使用“新区域”放置用于扣带纤维的种子，并在冠状视图中在扣带回中间画一个“种子”区域。使用“新区域”绘制两个ROI，一个在较前面的扣带和一个在冠状回的后扣带回。执行光纤跟踪，如步骤4.4所述。
- 在区域窗口中使用“新区域”放置种子，使用“Atlas ...”功能在电晕辐射中使用ROI进行“种子”绘制。选择图集为“JHU-WhiteMatter-labels-1mm”。
- 选择并添加“Anterior_corona_radiata”，“Posterior_corona_radiata”和“Superior_corona_radiata”。对于所有纤维，通过使用“新区域”的轴向平面中的低于层级的平面的所有纤维绘制避开区域“在区域窗口中执行光纤跟踪，如步骤4.4中所述。
- 使用区域窗口中“Atlas ...”功能的“种子”放置皮质脊髓束种子。选择“JHU-WhiteMatter-labels-1mm”，并添加“Corticospinal_tract”区域。执行光纤跟踪，如步骤4.4所述。
- 使用区域窗口中“Atlas ...”功能的“种子”区域为正面坡道（FAT）种植种子，并选择“区域44”和“区域45”中的布罗德曼图谱和“区域6”ROI。 “执行光纤跟踪，如步骤4.4所述。
- 使用“Atlas ...”功能将“F区域”种子放在“Region 6”区域的“种子”中。在“HarvardOxfordSub”图集中的“尾状物”，“壳核”和“苍白球”中插入新区域，并将区域窗口中的类型设置为“结束”。“
注意：FST的纤维跟踪将通过选择第6区种子和每个跟踪会话中仅一个皮质下种子（ 即第6区和尾状，其次是区域6和壳核，最后是区域6和球）进行苍白球）。- 对于每个组合，执行步骤4.4中所述的光纤跟踪。
- 在“区域窗口”中，单击“Atlas”按钮，为上级纵向（SLF）放置种子I.选择“Brodmann”并添加“区域6”和“区域7”。在区域窗口中，将“区域6”类型设置为“种子”，将“区域7”类型设置为“包含区域”（ROI）。
- 执行以上每种组合的光纤跟踪。
- 在“选项”窗口中，将跟踪参数设置为：qa终止指数为0.08，角度阈值为75，步长为0.675，平滑为0.2，最小长度为20 mm，最大长度为200 mm。将种子方向选择为“全部”，将种子位置选为“子体素”，并将种子随机播种为“开”。使用流线型（Euler）跟踪算法进行三线性方向插值。对于上述区域的每个组合，在＆＃中选择“运行跟踪”34;纤维束“窗口。
注意：由于跟踪的随机性质，确定了明确的“假纤维”并选择性地移除，手工绘制的区域作为“新区域”。
- 在“选项”窗口中，将跟踪参数设置为：qa终止指数为0.08，角度阈值为75，步长为0.675，平滑为0.2，最小长度为20 mm，最大长度为200 mm。将种子方向选择为“全部”，将种子位置选为“子体素”，并将种子随机播种为“开”。使用流线型（Euler）跟踪算法进行三线性方向插值。对于上述区域的每个组合，在＆＃中选择“运行跟踪”34;纤维束“窗口。
- Affine使用DSI-Studio的“Slices - > Insert T1 / T2 Images”功能，将Human Connectome Project数据集中提供的大脑提取的T1加权3D MP-RAGE扫描注册到扩散数据。通过选择“Slices - >添加等值面”来生成大脑的表面渲染。使用“阈值”665。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
SMA复合体位于额上回的后部。 SMA复合体的边界是前中央沟，下侧上髁，下侧有扣带沟18 。 SMA复合体由两部分组成：前SMA前侧和SMA正侧18 。这两个部分18 （ 图1A和B ）之间的白质连接和功能方面存在差异。我们使用纤维解剖和DTI技术研究了这两个部分的皮质和皮质下连接，并将其显示在3D图像中。
SMA复合材料的协会纤维
去除额叶的皮层暴露出短的关联纤维，t他所谓的U型纤维，其互连相邻的回转18 （ 图1C ）。 SMA复合物的短缔合纤维提供SMA复合体和运动皮层之间以及SMA复合体与前额叶前叶18之间的连接 （ 图2B ）。它们还提供SMA组合件中的SMA前SMA和SMA之间的连接。最表面的长关联纤维是优越的纵向筋膜II（SLF II）和SLF III 13,36的正面部分（ 图2A ）。我们在前中央沟前移除了SLF II和SLF III，以暴露前额叶（FAT），其将上额叶回和下额回回相连（ 图2B ）。 FAT是由前SMA和pars操作产生的表面缔合纤维cularis。
在FAT解剖过程中，解剖学上将FAT与电晕辐射纤维（在垂直平面上平行运行）相分离至关重要。如文献所示，FAT纤维从SMA区向斜前方向行走，在pars opercularis 2中变得浅表浅。然而，其他电晕辐射和幽闭皮质纤维深深地延伸到基底神经节，而不是表面18 （ 图2C ， 3C和3D ）。
SMA复合体的另一种关联纤维束是SLF I，其连接上半叶与上额叶（SMA复合体）和前半球的前扣带皮质。 SLF的解剖我被执行到内侧在半球内侧表面剥离后（ 图2A ， 3A和3B ）。
SMA复合材料的联合纤维
主要连合纤维途径是将SMA复合物与对侧SMA复合物连接的胼al体纤维。胼al体纤维位于电晕放射线，心尖和SLF I纤维之间，并通过胼the体穿过中线到达对侧SMA复合体（ 图2A ， 4A和4B ）。
SMA复合材料的投影光纤
投影纤维由与SMA复合物相关的4种不同的纤维组成：支架纤维，幽闭性纤维，前额道和皮质脊髓束。 cingular纤维起源于半球的内侧表面，以形成cingulum并在扣带回内运行。这些纤维的功能是提供SMA复合物和边缘系统18之间的连接 （ 图2A和4C ）。
皮质纤维边界的分布是前SMA前前缘和顶叶后部的前边缘（ 图2D和4D ）。因此，源自管壁的纤维终止于所有SMA复合区域（SMA前SMA和SMA） 37 。
前额道（FST）连接SMA复合体和背纹（ 即尾状核和壳核），并在外部和内部之间传播小腿18 （ 图3C和3D ）。将FST与其他内部胶囊纤维（ 例如，丘脑花梗，frontopontine纤维等）以及垂直平面中的其它纤维（ 例如， FAT和其他电晕辐射纤维）区分很难，当使用纤维解剖技术。然而，Grande 等使用DTI技术来证明由SMA复合物产生的FST纤维终止于外部和内部胶囊18中 。大约10％的皮质脊髓束纤维起源于SMA，并终止于脊髓，但是这些纤维并不是由SMA-SMA 38产生的 （ 图4E ）。
图 1： 横向和左前额叶内侧视图。左侧的每个3D图示附带标示的2D图示。左半球侧视图：SMA（紫色）和SMA前（绿色）; SMA复合体位于前额回的后部，恰好在中央回（ A ）的前面。左半球内侧视图。前连合处垂直于前后连线之间的假想垂直线是SMA正（紫）与前SMA（绿）（ B ） 39之间的边界。剥离后视图。剥离暴露了短的缔合纤维，称为“U纤维”。 U纤维将相邻的回路相互连接，例如SMA前SMA，SMA适合于运动皮质（ C ）。 请点击这里以查看该图的较大版本。
图 2： 侧向内侧纤维解剖。左侧的每个3D图示附带标示的2D图示。侧视图; SLF II在角回和中额回之间延伸，并终止于手术和三角形。 SLF III连接了超临床回和前额叶手术中的三角棱镜。内视; SLF I将上顶叶连接到前扣带皮层和上额回回内侧，包括SMA复合体（ A ）。在冠状位移除SLF II的一部分后，FAT暴露（ B ）。 FAT纤维从SMA区向斜前方行进，并且变得浅层在pars opercularis。其他电晕辐射纤维深度到基底神经节，而不是表面的（ C ）。另外一个标本显示皮质区域上皮肌纤维分布的暴露边界线，它位于前SMA前部和顶叶后部（ D ）之间。 请点击此处查看此图的较大版本。
图 3 ：SMA连接的DTI研究。在DTI上的矢状切片（ A ）和冠状切片（ B ）上看到的SLF纤维。 SLF I（黄色）; SLF II（橙色）; SLF III（绿松石）。 FAT（绿色）和FST（蓝色）矢状（ C ）和冠状（ D 请点击此处查看此图的较大版本。
图 4 ：SMA连接的DTI研究。在冠状切片（ A ）上观察到的Callosal纤维和DTI上的矢状切片（ B ）。如DTI上的矢状切片上所见，有纤维（红色）（ C ），幽闭皮质纤维（橙色）（ D ）和皮质脊髓束（紫色）（ E ））。 请点击此处查看此图的较大版本。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
白色通道的重要性和研究技术
大脑皮层被认为是与人类生命250万年相关的主要神经结构。基于形态学和细胞规格，大约有200亿个神经元分成了各个部分。这些皮质部分的结构已经在功能上分组，如感觉运动，感觉运动，情感体验和复杂推理。确定灵长类动物中的所有行为都是通过独特的解剖功能连接和通过神经系统的皮层和皮质下区域拓扑分布的区域形成的。虽然大脑皮质已经被详细研究，但仍然缺乏连接不同领域的神经系统的白质通道的知识。诸如中心半波和辐射的区域已经是从宏观的角度来看，在十九世纪，研究人员使用髓鞘着色材料和放射自显影方法进行了大面积的猴子解剖，这些方法在氨基酸的帮助下应用，以了解白质纤维系统。已经通过这些研究鉴定并命名了一些主要的结缔组织纤维，例如连环和钩状筋膜。另一方面，在文献41,42,43,44,45中，其他白质通道的识别，如弓形筋膜/上纵向筋膜和下纵向筋膜，仍然是矛盾的。
了解白质结构对于提供高层行为的解剖过程以及大脑的结构和功能的细节非常重要。一个对白质通道的深入了解对于临床目标也是至关重要的。许多疾病是由影响白质通道的病变引起的。以前，尽管放射成像技术有所改进，但并没有独特且适用的技术来描述纤维途径。最古老的尸体解剖技术是年轻神经外科医师的神经解剖学教育的理想方法，是基于扩散张量成像，MR管腔造影，扩散谱图和放射自显影术的最佳标准。纤维束可以通过MRI 在体内可视化;然而，该技术的缺点是难以确定光纤通路的终止和起源。放射自显影技术只能用于实验动物。对纤维道解剖学的了解对于更好地理解认知，精神分裂症至关重要小儿和运动表现，如白质病，如多发性硬化症。
可塑性存在于灰质，但不存在白质;对白质的任何围手术期损伤都会导致患者不可逆转的缺陷（Schmahmann 等人 ）。这使得纤维途径的解剖学在神经外科学中更有价值46 。在术前外科手术方案中，除去轴内损伤之外，应考虑到成功手术时重要纤维路径的位置和位移，如弓形纤维束，光学辐射和皮质脊髓束。解剖学知识，连同手术前MR造影，为每个病人提供良好的评估和手术计划。同时，在手术显微镜下进行尸体纤维解剖有助于提高外科医生的手部技能，并且更深入地了解复杂的brain解剖三维。为了实现这些收获，外科医生应该花时间在显微手术实验室。他/她应该在解剖期间只关注纤维束，而不是他/她想看到的。另一方面，今天，DTI成像技术的改进使得有可能在正常大脑和纤维系统受影响的临床情况下识别体内的主要纤维途径。最初，该方法没有提供关于主要光纤束的起始和终止区域的任何信息，并且仅在扩展的定义中有效。然而，随着MR牵引和扩散光谱成像（DSI）的发展，已经采取了主要步骤来了解体内和正常脑解剖学47,48,49 。近年来，有人提出了白质通道的测绘对于预防术后缺陷非常关键。执行白内障的术中电子绘图以帮助保护重要的皮质下结构及其功能也是有用的。因此，正面神经胶质瘤手术应彻底了解正面区域和白质通道的解剖结构。
SMA复合物的解剖特征和临床重要性
前SMA和SMA之间的宏观解剖边界线被接受为穿过前连接18,39的水平的垂直假想线。此外，SMA和SMA之前的功能也有差异。虽然SMA适合具有躯体状态的任务，但SMA之前有一个体感组织19 。基本上，SMA适合负责e激活，控制和生成运动，而SMA前期负责认知和非运动任务8 。
患有SMA前病变的患者存在不同程度的语言障碍，从总体无法开始发音（ 即突变）到轻度改变的流畅性52 。正如神经外科电刺激数据预测的那样，SMA复合体的切除或损伤在运动和语音功能中产生负电机反应，并最终导致SMA综合征。 SMA综合征是一种复杂的神经外科综合征，其起始范围从运动和言语生产的全面丧失，如动力学变异，到自发运动减退和言语18,53。因此，SMA复合体的皮质下纤维连接在手术计划中起重要作用。
SMA复合材料的纤维束
在本研究中，我们研究了SMA复合物的所有连接，例如FAT，FST，短关联纤维，SLF I，胼al体纤维，连翘纤维和幽门螺旋纤维，使用文献中定义的尸体纤维解剖和DTI技术近年8,13,18 。我们通过DTI显示和支持我们的纤维解剖结果。然而，通过解剖解剖，难以从其他电晕辐射纤维束分离一些投影白质通道，例如FST和皮质脊髓束（CST）。因此，我们能够通过DTI更有效地显示这两种纤维束的形貌解剖。此外，DTI研究的另一个优点是体外研究和深层纤维束的详细研究。
SLF I是一种长的关联纤维，将纤维束（顶叶）与SMA复合体连接并扣紧皮质。 SLF通过与上顶叶13,18,36,54连接，具有与边缘系统相关的功能，通过与前扣带皮质和运动系统连接。
上下额叶回路的后部与由FAT组成的直接系统相互连接，FAT是使用DTI技术2新定义的，然后与纤维解剖技术18组合 。该路径的投影在前额叶回和前额叶回的前SMA和SMA适当的前额叶回射18 。福特等证明了SMA与SMA之间的结构连通性Broca中心第一次，支持SMA作为语音处理皮质的功能角色55 。除了SLF I之外，FAT是连接手术前与前扣带和前SMA的直接途径，如本研究结果所示。卡塔尼等人通过DTI定义了FAT，并报告了SMA复合体（SMA前SMA和前SMA部分）的FAT连接区的皮质萎缩以及原发性进行性失语患者的前扣带可能导致口语流畅性障碍46 。以前的研究表明FAT也可能与语音启动困难和语言流畅功能障碍有关22 。
FST由连接前SMA和纹状体（ 即尾状核和壳核）的投影纤维组成。在以前的研究中，FST在基底ga的终点nglia不是很清楚。然而，最近的综合性DTI研究也显示，FST来源于SMA前期，终止于内囊和壳内侧面20,21,22 。除此之外，在另一项DTI研究中，已经表明，FST在壳体18的侧面和内侧表面都终止。功能上，Duffau 等在术中直接电刺激壳核的过程中表现出anartria和/或停止运动，其机制最有可能通过FST 21的壳内连接。
皮质脊髓束将SMA正常和初级运动皮层连接到脊髓，但SMA前纤维没有皮质脊髓束纤维24 。在达福的电刺激研究中
幽闭性纤维连接在中心核心的耻骨之间，并且前SMA的前边缘与顶叶13的后部之间的宽阔区域连接。功能上，认为幽门螺旋纤维在意识和协调来自视觉皮质区域，边缘系统，体感和运动皮质的信息中起作用。因此，认为SMA复合体和管壁之间的肌理纤维束可能在执行较高的运动和语音控制中起作用> 18。
尽管在以前的研究中已经说明了SMA复合体与刺齿回的连接是通过短缔合纤维，但是在最近的解剖学研究中，发现这些连接是由直立的纤维18提供的 。在功能上，声称该途径在SMA和边缘皮质之间的负面情绪刺激的运动处理中具有作用18 。
近年来，通过越来越多的电刺激研究揭示了SMA复合物的临床重要性（ 如 SMA综合征和阴性运动反应）。因此，SMA的形态解剖学和皮质下连接的重要性逐渐突出。通过3D解剖学研究，特别是通过3D解剖学研究获得对地形解剖学的更好的了解至关重要，并且利用这些连接的临床特征来计划手术。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
作者声称没有竞争的经济利益，也没有资金来源和支持，包括任何设备和药物。
Acknowledgments
数据由部分由美国国立卫生研究院和尼泊尔国立卫生研究院神经科学研究蓝图的16个NIH研究机构和中心资助的人联系项目（WU Minmin Consortium）（主要研究员：David Van Essen和Kamil Ugurbil; 1U54MH091657）提供;和麦克唐纳华盛顿大学系统神经科学中心。图2A和2D经Rhoton集合57许可（http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899）复制。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| %4 Paraformaldehyde Solution | AFFYMETRIX, Inc. | 2046C208 | used to fixation |
| Freezer | INSIGNA | NS-CZ70WH6 | used to freez |
| Panfield Dissector | AESCULAP | FD305 | used to dissection |
| Surgical Micro Scissor | W. Lorenz | 04-4238 | used to miscrodissection |
| Surgical Micro Hook | V. Mueller | NL3785-009 | used to miscrodissection |
| MICRO VESSEL STRETCHER/DILATOR | W. Lorenz | 04-4324 | used to miscrodissection |
| Emax2 SC 2000 Electric Console | Anspach Companies | SC2102 | used to craniatomy |
| Drill Set | Anspach Companies | NS-CZ70WH6 | used to craniatomy |
| 20-1000 operating microscope | Moeller-Wedel,Germany | FS 4-20 | used to miscrodissection |
| Canon EOS 550D 18 MP CMOS APS-C Digital SLR Camera | Canon Inc. | DS126271 | used to take photos |
| EF 100 mm f/2.8L IS USM Macro Lens | Canon Inc. | 4657A006 | used to take photos |
| MR-14EX II Macro Ring Lite (Flash) | Canon Inc. | 9389B002 | used to take photos |
| Tripod | Lino Manfrotto | 322RC2 | used to take photos |
| MAYFIELD Infinity Skull Clamp | Integra Inc. | A0077 | used to fix the head |
| Modified Skrya 3T "Connectome" Scanner | Siemens Company, Inc. | A911IM-MR-15773-P1-4A00 | used to scan DTI |
| XstereO Player | Yury Golubinsky | Version 3.6(22) | used to create anaglyphs |
| EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II SLR Lens | Canon Inc. | 2042B002 | used to take photos |
| Scalpel | 6B INVENT | 7-104-L | used to make incision |
| Compact Speed Reducer | Anspach Companies | CSR60 | used to make burr hole |
| 14 mm Cranial Perforator | Anspach Companies | CPERF-14-11-3F | used to make burr hole |
| 2 mm x 15.6 mm Fluted Router | Anspach Companies | A-CRN-M | used to make craniotomy |
| 2.1 mm Pin-shaped Burrs | Anspach Companies | 03.000.130S | used to make craniotomy |
References
- Nieuwenhuys, R., Voogd, J., Huijzen, C. V. The Human Central Nervous System. , 4th edi, 620-649 (2008).
- Catani, M., Acqua, F., Vergani, F., Malik, F., Hodge, H. Short frontal lobe connections of the human brain. Cortex. 48, 273-291 (2012).
- Duffau, H., Capelle, L.
- Yasargil, M. G., Türe, U., Yasargil, D. C.
- Türe, U., Yasargil, M. G., Friedman, A. H., Al-Mefty, O. Fiber dissection technique: lateral aspect of the brain. Neurosurgery. 47 (2), 417-427 (2000).
- Burger, P. C., Heinz, E. R., Shibata, T., Kleihues, P. Topographic anatomy and CT correlations in the untreated glioblastoma multiforme. J Neurosurg. 68 (5), 698-704 (1998).
- New concepts in surgery of WHO grade II gliomas: Functional brain mapping, connectionism and plasticity-a review. J Neurooncol. 79 (1), 77-79 (2006).
- White matter connections of the supplementary motor area in humans. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 85 (12), 1377-1385 (2014).
- Luppino, G., Matelli, M., Camarda, R., Rizzolatti, G. Corticocortical connections of area F3(SMA-proper) and area F6(pre-SMA)in the macaque monkey. J. Comp.Neurol. 338, 114-140 (1993).
- Akkal, D., Dum, R. P., Strick, P. L. Supplementary motor area and presupplementary motor area: targets of basal ganglia and cerebellar output. J. Neurosci. 27, 10659-10673 (2007).
- Behrens, T. E. Non-invasive mapping of connections between human thalamus and cortex using diffusion imaging. Nat. Neurosci. 6, 750-757 (2003).
- Potgieser, A. R. E., de Jong, B. M., Wagemakers, M., Hoving, E. W., Groen, R. J. M. Insights from the supplementary motor area syndrome in balancing movement initiation and inhibition. Frontiers in Human Neuroscience. 28 (8), 960 (2014).
- Yagmurlu, K., Vlasak, A. L., Rhoton Jr, A. L. Three-Dimensional Topographic Fiber Tract Anatomy of the Cerebrum. Neurosurgery. 2, epub 274-305 (2015).
- Fernández-Miranda, J. C., Rhoton Jr,, L, A., Álvarez-Linera, J., Kakizawa, Y., Choi, C., de Oliveira, E. P. Three-dimensional microsurgical and tractographic anatomy of the white matter of the human brain. Neurosurgery. 62 (6 Suppl 3), 989-1026 (2008).
- Couzin, J. Crossing a frontier: Research on the dead. Science. 299 (5603), 29-30 (2003).
- University of Minnesota. Research Ethics. , Available from: https://www.ahc.umn.edu/img/assets/26104/Research Ethics/pdf (2016).
- Ludwig, E., Klingler, J. Der innere Bau des Gehirns dargestellt auf Grund makroskopischer Präparate. The inner structure of the brain demonstrated on the basis of macroscopical preparations. Atlas cerebri humani. , 1-36 (1956).
- Bozkurt, B. The Microsurgical and Tractographic Anatomy of the Supplementary Motor Area Complex in Human. J World Neurosurg. 95, 99-107 (1956).
- Lehericy, S. 3-D diffusion tensor axonal tracking shows distinct SMA and pre-SMA projections to the human striatum. Cereb Cortex. 14, 1302-1309 (2004).
- Duffau, H. Intraoperative mapping of the cortical areas involved in multiplication and subtraction: an electrostimulation study in a patient with a left parietal glioma. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 73 (6), 733-738 (2002).
- Kinoshita, M. Role of fronto-striatal tract and frontal aslant tract in movement and speech: an axonal mapping study. Brain Struct Funct. 220 (6), 3399-3412 (2015).
- Shimizu, S. Anatomic dissection and classic three-dimensional documentation: a unit of education for neurosurgical anatomy revisited. Neurosurgery. 58 (5), E1000 (2006).
- Connectome Database. , Available from: https://db.humanconnectome.org (2016).
- Moeller, S. Multiband multislice GE-EPI at 7 tesla, with 16-fold acceleration using partial parallel imaging with application to high spatial and temporal whole-brain fMRI. Magn Reson Med. 63 (5), 1144-1153 (2010).
- Feinberg, D. A. Multiplexed Echo Planar Imaging for sub-second whole brain fMRI and fast diffusion imaging. PLoS One. 5, e15710 (2010).
- Setsompop, K. Blipped-controlled aliasing in parallel imaging for simultaneous multislice echo planar imaging with reduced g-factor penalty. Magn Reson Med. 67 (5), 1210-1224 (2012).
- Xu, J. Highly accelerated whole brain imaging using aligned-blipped-controlled-aliasing multiband EPI. In Proceedings of the 20th Annual Meeting of ISMRM. 20, 2306 (2012).
- Glasser, M. F. The minimal preprocessing pipelines for the Human Connectome Project. Neuroimage. 80, 105-124 (2013).
- Free Surfer Software Suite. Harvard University. , Available from: http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu (2016).
- FSL. Software Library. , Available from: http://fsl.fmrib.ox.ac.uk (2016).
- Jenkinson, M., Bannister, P. R., Brady, J. M., Smith, S. M. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. NeuroImage. 17 (2), 825-841 (2002).
- Andersson, J. L., Skare, S., Ashburner, J. How to correct susceptibility distortions in spin-echo echo-planar images: application to diffusion tensor imaging. NeuroImage. 20 (2), 870-888 (2003).
- Andersson, J., Xu, J., Yacoub, E., Auerbach, E., Moeller, S., Ugurbil, K. A comprehensive Gaussian process framework for correcting distortions and movements in diffusion images. In Proceedings of the 20th Annual Meeting of ISMRM. 20, 2426 (2012).
- DSI Sudio. , Available from: http://dsi-studio.labsolver.org (2016).
- Yeh, F. C., Wedeen, V. J., Tseng, W. Y. Generalized q-sampling imaging. IEEE Trans Med Imaging. 29 (9), 1626-1635 (2010).
- Makris, N. Segmentation of subcomponents within the superior longitudinal fascicle in humans: a quantitative, in vivo DT-MRI study. Cereb Cortex. 15 (6), 854-869 (2005).
- Fernández-Miranda, J. C., Rhoton, A. L. Jr, Kakizawa, Y., Choi, C., Alvarez-Linera, J. The claustrum and its projection system in the human brain: a microsurgical and tractographic anatomical study. J Neurosurg. 108 (4), 764-774 (2008).
- Maier, M. A., Armand, J., Kirkwood, P. A., Yang, H. W., Davis, J. N., Lemon, R. N. Differences in the corticospinal projection from primary motor cortex and supplementary motor area to macaque upper limb motoneurons:an anatomical and electrophysiological study. Cereb. Cortex. 12, 281-296 (2002).
- Picard, N., Strick, P. L. Imaging the premotor areas. Curr. Opin. Neurobiol. 11, 663-672 (2001).
- Pakkenberg, B., Gundersen, H. J. G. Neocortical neuron number in humans: effect of sex and age. Journal of Comparative Neurology. 384 (2), 312-320 (1997).
- Geschwind, N. Disconnexion syndromes in animals and man. Brain. 88 (3), 237-294 (1965).
- Geschwind, N. Disconnexion syndromes in animals and man. Brain. 88 (3), 585-644 (1965).
- Goldman-Rakic, P. S. Topography of cognition: parallel distributed networks in primate association cortex. Annu Rev Neurosci. 11 (1), 137-156 (1988).
- Mesulam, M. M.
- Mesulam, M. Large-scale neurocognitive networks and distributed processing for attention, language, and memory. Ann Neurol. 28 (5), 597-613 (1990).
- Schmahmann, J. D., Pandya, D. N. Fiber pathways of the brain. 8, Oxford University Press. Oxford. 393-409 (2006).
- Bammer, R., Acar, B., Moseley, M. E. In vivo MR tractography using diffusion imaging. Eur J Radiol. 45 (3), 223-234 (2003).
- Catani, M., Howard, R. J., Pajevic, S., Jones, D. K. Virtual in vivo interactive dissection of white matter fasciculi in the human brain. Neuroimage. 17 (1), 77-94 (2002).
- Lin, C. P., Wedeen, V. J., Chen, J. H., Yao, C., Tseng, W. Y. I. Validation of diffusion spectrum magnetic resonance imaging with manganese-enhanced rat optic tracts and ex vivo phantoms. Neuroimage. 19 (3), 482-495 (2003).
- Bello, L., Acerbi, F., Giussani, C., Baratta, P., Taccone, P., Songa, V. Intraoperative language localization in multilingual patients with gliomas. Neurosurgery. 59 (1), 115-125 (2006).
- Bernstein, M. Subcortical stimulation mapping. J Neurosurg. 100 (3), 365 (2004).
- Ackermann, H., Riecker, A. The contribution(s) of the insula to speech production: a review of the clinical and functional imaging literature. Brain Struct Funct. 214, 419-433 (2010).
- Krainik, A. Role of the healthy hemisphere in recovery after resection of the supplementary motor area. Neurology. 62, 1323-1332 (2004).
- Ford, A., McGregor, K. M., Case, K., Crosson, B., White, K. D. Structural connectivity of Broca's area and medial frontal cortex. Neuroimage. 52, 1230-1237 (2010).
- Catani, M., Mesulam, M. M., Jakobsen, E., Malik, F., Martersteck, A., Wieneke, C., Thompson, C. K., Thiebaut de Schotten, M., Dell'Acqua, F., Weintraub, S., Rogalski, E. A novel frontal pathway underlies verbal fluency in primary progressive aphasia. Brain. 136, 2619-2628 (2013).
- Rech, F., Herbet, G., Moritz-Gasser, S., Duffau, H. Disruption of bimanual movement by unilateral subcortical electrostimulation. Human Brain Mapping Annual Meeting. 35 (7), 3439-3445 (2014).
- The Rhoton Collection. Login page. , Available from: http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899 (2016).
