Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

סיבים חיבורים של אזור המשלים המשולב Revisited: מתודולוגיה של פיזור דיסק, DTI, ו 3 תיעוד מימדי

Published: May 23, 2017 doi: 10.3791/55681
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 1, 5, 1, 6, 1
1Department of Neurosurgery, University of Minnesota, 2Department of Neurosurgery, Barrow Neurological Institute, St. Josephs Hospital and Medical Center, 3Department of Radiology, University of Alabama at Birmingham, 4Department of Radiology, University of Minnesota, 5Department of Neurosurgery, Tepecik Training and Research Hospital, 6Department of Neurosurgery, Cerrahpasa Medical School, University of Istanbul

Summary

מטרת מחקר זה היא להראות כל צעד של הטכניקה לנתיחה סיבים על המוח האנושי cadaveric, תיעוד 3D של ניתוחים אלה, ואת דימות tensor הדמיה של נתיבי סיבים גזור אנטומית.

Abstract

מטרת המחקר הנוכחי היא להראות את המתודולוגיה לבדיקת חיבורי החומר הלבן של מורכבות שטח הרכב המשלי (SMA) (Pre-SMA ו- SMA), תוך שילוב של טכניקות סיבים על סיבים על דגימות קדדריות ותהודה מגנטית (MR ) טרקטוגרפיה. הפרוטוקול יתאר גם את התהליך עבור דיסקציה חומר לבן של המוח האנושי, דיפוזיה tensor tractography הדמיה, תיעוד תלת מימדי. סיבים scections על המוח האנושי ואת תיעוד 3D בוצעו באוניברסיטת מינסוטה, Microsurgery ו Neuroanatomy מעבדה, המחלקה לנוירוכירורגיה. חמישה דגימות מוחיות שלאחר המוות ושני ראשים שלמים הוכנו בהתאם לשיטתו של קלינגלר. המוח חצאי היו גזור צעד אחר צעד מ לרוחב מדיאלי ו המדיאלי ל לרוחב תחת מיקרוסקופ הפעלה, ותמונות 3D נתפסו בכל שלב. כל תוצאות הניתוח נתמכו על ידי טנזור דיפוזיההַדמָיָה. חקירות על החיבורים, בהתאם לסיווג סיבי מינרט, כולל סיבי אסוציאציה (קצר, עליון, אורך עליון), סיבי הקרנה (corticospinal, claustrocortical, cingulum, ו- frontostriatal tracts) וסיבי הקומיסורל (סיבי סיכה) היו גם נערך.

Introduction

בין 14 התחומים הפרונטאליים המתוארים על ידי ברודמן, הפרמוטורה והאזור הפרה-פרונטאלי המונח לפני קליפת המוח הפרה-סנטרית נחשבים זה מכבר כמודול שקט, למרות שהאונה הקדמית משחקת תפקיד חשוב בקוגניציה, התנהגות, ועיבוד דיבור. בנוסף למתחם הרכב המשלים (SMA) המורכב מ- Pre-SMA ו- SMA ראויה (אזור ברודמן, BA 6) המשתרע מדימי, המודול הטרום-מוטורי / חזיתית כולל את הפריפרונטלי dorsolateral (BA 46, 8, ו 9), frontopolar (BA 10), ו ventrolateral Prefrontal (BA 47) הקורטקס, כמו גם חלק קליפת אורביטופרונטלית (BA 11) על פני לרוחב של המוח 1 , 2 .

מתחם ה- SMA הוא אזור אנטומי משמעותי המוגדר על-ידי תפקידיו וקשריו. כריתה ופגיעה של אזור זה גורם ליקויים קליניים משמעותיים המכונה SMAתִסמוֹנֶת. תסמונת ה- SMA היא מצב קליני חשוב שנצפה במיוחד במקרים של גליומה פרונטלית המכילים את מורכבות ה- SMA 3 . המתקן SMA יש קשרים עם המערכת הלימבית, הגרעיני הבסיס, המוח הקטן, התלמוס, SMA הנגדי, האונה הקודקודית מעולה, וחלקים של האונות הקדמיות באמצעות סיבים. ההשפעה הקלינית של הנזק לקשרי החומר הלבן עלולה להיות חמורה יותר מאשר לקליפת המוח. הסיבה לכך היא ההשלכות של פגיעה בקליפת המוח יכול להיות שיפור לאורך זמן עקב פלסטיות קליפת המוח גבוהה 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. לכן, האנטומיה האזורית SMA ואת מסלולי החומר הלבן צריך להיות deeplY הבין, במיוחד עבור ניתוח גליומה.

הבנה מקיפה של האנטומיה של מסלולי החומר הלבן חשובה לטיפול רחב טווח של נגעים נוירוכירורגיים. מחקרים שנערכו לאחרונה על התיעוד התלת-מימדי של התוצאות האנטומיות שהתקבלו במיקרו-כירורגיה שימשו להבנה טובה יותר של האנטומיה הטופוגרפית ושל יחסי הגומלין בין מסלולי חומר לבן במוח 13 , 14 . לפיכך, מטרת מחקר זה הייתה לבחון את הקשר הלבן של תרכובות ה- SMA (Pre-SMA ו- SMA) באמצעות שילוב של טכניקות סיבים על גבי דגימות קדדריות ותהליכי הדמיה מגנטית (MRI) ולסביר את כל השיטות ואת העקרונות של שתי הטכניקות ואת תיעוד מפורט שלהם.

תכנון ואסטרטגיה של מחקר

לפני ביצוע הניסויים, ליטרבשעה חיפוש על העקרונות הבסיסיים של סיבים dissections, נהלים כי יש להחיל על דגימות לפני ובמהלך dissections, ואת כל הקשרים בין אזורי SMA כי נחשפו עם דיסקציה DTI בוצע. מחקרים קודמים על לוקליזציה אנטומית הפרדה של טרום SMA ו SMA- ראוי אזורים ועל האנטומיה הטופוגרפית של הקשרים שלהם נבדקו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הנפטר נכלל כאן כאוכלוסייה, אם כי אנשים שנפטרו אינם נושאים אנושיים מבחינה טכנית; בני האדם מוגדרים על ידי 45 CF 46 כמו "בני אדם חיים 15 , 16 ".

1. הכנת דגימות

  1. בחן 5 פורמלי המוח קבוע (10 האונות) ו 2 ראשי אדם שלם.
  2. תקן את הדגימות בפתרון פורמלין של 10% לפחות 2 חודשים על פי השיטה של ​​קלינגלר 17 .
  3. להקפיא את כל הדגימות ב -16 מעלות צלזיוס למשך שבועיים על פי שיטת קלינגר 17 .
  4. להפשיר את הדגימות מתחת למים ברז.
  5. בצע craniotomy frontotemalal המורחבת על הראש cadaveric לחשוף את המוח.
    1. מניחים את הראש cadaveric ב תלת מימד הגולגולת מהדק ( חומר לוח ).
    2. ביצוע חתך עור frontotemporal עם אזמל.
    3. הסר את העור ואת השרירים באמצעות אזמל, מלקחיים, ומספריים.
    4. הפוך אחד או יותר חורים גרגר הגולגולת עד מאסטר דורה הוא הגיע; השתמש מקדחה עם מפחית מהירות קומפקטית ו 14 מ"מ מצורף גולגולת המצורפת ב 79,000 סל"ד ( טבלה חומר ).
    5. חותכים את דש העצם ולפתוח את הגולגולת באמצעות נתב 2 מ"מ x 15.6 מ"מ מחורץ עם מצורף 2.1 מ"מ בצורת בר סיכה במהירות קידוח של 80,000 סל"ד ( טבלה חומר ).
  6. הסר את דורה, ארכנואיד, מאטר פיא ו לנתח באמצעות microdissector תחת מיקרוסקופ ב 6X כדי הגדלה 40X 5 , 18 ( חומר טבלה ).

2. טכניקה סיבים Dissection

הערה: לבצע את כל הניתוחים תחת הגדלה 6X כדי 40X על מיקרוסקופ כירורגי.

  1. בצע את סיבים dissections בצורה אחידה על כל hemispheמחדש, מ לרוחב המדיאלי המדיאלי לרוחב.
    1. Decorticate את קליפת המוח באמצעות גלאי שדה ( טבלת חומר ) ולהסיר את כל רקמות חזיתית חזיתית לחשוף את סיבי סיבי קצר, אשר סיבי U או סיבי intergyral כי הקישור בין gyri 5 , 13 .
    2. הסר את סיבי הקשר קצר עם גלאי שדה ו וו מיקרו כירורגי על ידי חיתוך עדין מתחת למיקרוסקופ ( חומר טבלה ) להגיע ולחשוף את סיבי האסוציאציה ארוכה, אשר המחברים בין אזורים מרוחקים באותו חצי כדור.
    3. עבור עמוק לתוך סיבי האסוציאציה ארוכה כדי להסיר את סיבי האסוציאציה השטחית באמצעות וו מיקרו כירורגי גלאי panfield; להסיר כל צרור סיבים תחת מיקרוסקופ ( טבלה חומר ) לחשוף את הקרנה סיבי commissural.
    4. הצג כל אחד מהקשרים של קומפלקס ה- SMAלפי האנטומיה הטופוגרפית שהוגדרה קודם לכן בספרות 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 .
  2. שמור את כל הדגימות (כל הראש והמוח) שהיו בשימוש במהלך ניתוחים ב 10% פורמלדהיד פתרון ( טבלה חומר ) בין תקופות לנתיחה.

3. 3D צילום טכניקה

  1. השתמש בפלטפורמת צבע שחור במהלך הצילום של הדגימות.
  2. בצע טכניקה של צילום תלת מימדי 22 .
    1. מניחים כל הדגימה בפלטפורמה צבע שחור מעוצב.
    2. בחר סצינה עם תצוגה חזיתית מלאה של הדגימה וצלם אחת על ידי התמקדות המצלמה בכל נקודה על הדגימה קרוב לנקודת המרכז על מסך המצלמה (הכרטיסייה מכשירLe). השתמש בעדשה בגודל 18 עד 55 מ"מ / 3.5-5.6 SLR או עדשת מאקרו של 100 מ"מ f / 2.8L וקבע את הצמצם ל- F29, ISO 100.
    3. סובב את המצלמה מעט שמאלה עד שהנקודה הימנית ביותר על מסך המצלמה זהה לנקודת המיקוד שלמעלה. החלק את המצלמה ימינה עד לנקודת האמצע על המסך החופף את נקודת המיקוד המקורית על הדגימה. פוקוס את המצלמה על נקודה זו ולירות עוד ירייה.
    4. שמור על מרחק וציר המצלמה על הדגימה המצולמת בערכים קבועים.
  3. יצירת תמונת 3D באמצעות תוכנית גנרטור תמונה 3D (טבלת חומר).
    1. פתח את תוכנת 3D.
    2. בחר "פתח תמונות סטריאו מקובץ".
    3. בחר את שתי התמונות (משמאל ומימין) ולוודא את התמונה השמאלית היא בחריץ השמאלי ואת התמונה הנכונה בחריץ הנכון.
    4. בחר את "חצי צבע anaglyph RL / 2" אפשרות וליצור את anaglyph בפורמט jpeg.

    4. DTI טכניקה

    1. רכישת נתונים דיפוזיה מעובדת מראש באמצעות נתוני דיפוזיה של פרוייקט Human Connectome 23 על ידי הורדתו מאתר ההפניה.
      הערה: הנתונים מורדים מראש ומעובדים על פי ההליכים הבאים: נתוני הדיפוזיה נרכשו במתנדבים רגילים תוך שימוש במכשיר MRI שונה (טבלת מכשיר), תוך שימוש ברצף הדמיה של הד, האצת תמונה הלהקה 24 , 25 , 26 , 27 , 28 . פרמטרים רצף רלוונטיים כוללים: TR = 5,520 ms; TE = 89.5 ms; FOV = 210 x 180 מ"מ; מטריצה ​​= 168 x 144; עובי פרוסה = 1.25 מ"מ (גודל ווקס 1.25 x 1.25 x 1.25 מ"מ); גורם multiband = 3; ו- b ערכים = 1,000 s / mm 2 (95 כיוונים), 2,000 s / mm 2 (96 כיוונים) ו- 3,000 s / mm2 (97 כיוונים). הנתונים עובדו לאחר מכן באמצעות FreeSurfer 29 ו FSL 30 ; התהליך כלל תיקון אדי הנוכחי, תיקון תנועה, נורמליזציה עוצמת b0, תיקון עיוות רגישות, ו שיפוע- nonlinearity תיקון 28 , 31 , 32 , 33 . תמונות מקבילות בפורמט MP-RAGE תואמות T1 נכללות גם בחבילת ההורדה. ההליכים מתועדים בפרוצדורה של פרוייקט Human Connectome 23 .
    2. לאחר עיבוד נתונים דיפוזיה באמצעות דיפוזיה Spectrum Imaging (DSI) סטודיו 34 כדי ליצור הפונקציה דיפרנציאלי חכם דיפוזיה הפצה אור (ODF) המעסיקים אלגוריתם הדגימה Q (דגימה Q) מדוייקת (GQI) 35 .
      1. טען את הנתונים שהורדו לתוך התוכנה על ידי selEcting "שלב 1: תמונות קוד פתוח" ובחירת הקובץ data.nii.gz.
      2. בחר בלחצן "STEP2: Reconstruction". לאחר אימות מסכת המוח, המשך "שלב 2" ובחר "GQI" כשיטת שחזור. בחר "r ^ 2 ניפוח" עם "יחס אורך" של "1.0". השאר את הבחירות הנותרות כברירת המחדל.
      3. בחר "הפעל שחזור".
    3. מניחים זרעים מתאימים עבור אזורים של עניין כדי לייעל סיב מעקב.
      1. ב "חלון אזור", לחץ על כפתור "אטלס" למקום זרעים עבור אורך האורך העליון fasciculus (SLF) I. בחר "Brodmann" ולהוסיף "אזור 6" ו "אזור 7." בחלון האזור, הגדר את "אזור 6" סוג "זרע" ואת "אזור 7" סוג "אזור של תכלילים" (החזר ROI).
        1. בחר "אזור חדש" בחלון האזור וצייר באופן ידני החזר ROIב היבט האחורי ביותר של gyrus חזיתית מעולה במישור העטרה. בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      2. מניחים זרעים עבור SLF II באופן דומה באמצעות "אזור חדש" בחלון האזור וציור אזור "זרע" בהיבט האחורי של החומר הלבן הקדמי gyrus חזית במישור העטרה. בחר ROI באמצעות "אטלס" (כמו בשלב 4.3.1) ו ברודמן אזורים 9, 10, 46, 39, ו 19. בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      3. מקום זרעים עבור SLF III עם "זרע" האזור, באמצעות "אטלס" (כמו בשלב 4.3.1) בחלון האזור ובחירה "אזור 40" של אטלס Brodmann ואת ההחזר על ההשקעה מ "אטלס ..." ב "אזור 40 "ו" אזור 44. " בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      4. מקום זרעים עבור סיבי callosal באמצעות "אזור חדש" בחלון האזור ציור "זרע" במישור sagittal המקיףקורפוס. בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      5. מניחים זרעים cingulate סיבים באמצעות "אזור חדש" בחלון האזור וציור "זרע" באזור באמצע gingus cingulate על הנוף העטרה. השתמש "אזור חדש" כדי לצייר שני ROIs, אחד של cingulate הקדמי ואחד של gyrus האחורי cingulate תחת העטרה נוף. בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      6. מניחים זרעים עבור סיבי claustrocortical באמצעות "אזור חדש" בחלון האזור ציור "זרע" ב claustrum עם ההחזר על ההשקעה ב corona radiata באמצעות "אטלס ..." פונקציה. בחר את האטלס כמו "JHU-WhiteMatter-Labels-1mm."
        1. בחר והוסף את "Anterior_corona_radiata", "Posterior_corona_radiata", ו "Superior_corona_radiata". צייר אזור של הימנעות עבור כל הסיבים עוברים דרך מטוס נחות לרמה של claustrum במישור צירית באמצעות "אזור חדש"בחלון האזור. בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      7. מניחים זרעים עבור מערכת corticospinal באמצעות "זרע" מן "אטלס ..." פונקציה בחלון האזור; בחר "JHU-WhiteMatter-Labels-1mm" ולהוסיף את האזור "Corticospinal_tract". בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      8. מניחים זרעים עבור frontal aslant דרכי (FAT) באמצעות "זרע" אזור מ "אטלס ..." פונקציה בחלון האזור ובחירה אטלס Brodmann ו "אזור 6" החזר ROIs "אזור 44" ו "אזור 45. " בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4.
      9. מניחים זרעים עבור דרכי הקדמי (FST) עם "זרע" ב "אזור 6" באמצעות הפונקציה "אטלס ...". הכנס אזורים חדשים ב "caudate", "putamen", ו "globus pallidus" מן האטלס "HarvardOxfordSub" ולהגדיר את סוג בחלון האזור "סוף."
        הערה: מעקב סיבים עבור FST יבוצע על ידי בחירת זרע אזור 6 ורק אחד הזרעים subcortical לכל מפגש מעקב ( כלומר, אזור 6 ו caudate, ואחריו באזור 6 ו putamen, ולבסוף אזור 6 ואת גלובוס Pallidus).
        1. בצע מעקב סיבים כמתואר בשלב 4.4 עבור כל שילוב.
    4. בצע מעקב סיבים עבור כל אחד השילובים הנ"ל.
      1. בחלון "אפשרויות", קבע את פרמטרים המעקב כמו: מדד סיום של qa של 0.08, סף זוויתית של 75, גודל צעד של 0.675, החלקה של 0.2, אורך מינימלי של 20 מ"מ, ואורך מרבי של 200 מ"מ. בחר את הזרע כיוון כמו "כל", את מיקום זרע כמו "Subvoxel", ו randomize הזרעה כמו "ב". השתמש אינטרפולציה כיוון trilinear עם אלגוריתם מעקב יעיל (אוילר). עבור כל שילוב של אזורים לעיל, בחר "הפעל מעקב" ב & #34; סיבי סיבים "חלון.
        הערה: בשל אופיו האקראי של המעקב, מזוהים "סיבים שקריים" ברורים ומוסרים באופן סלקטיבי, כאשר אזורים של הימנעות מצוירים ביד כ"איזור חדש ".
    5. Affine לרשום את מוחלץ T1 משוקלל 3D MP-RAGE סריקה בתנאי הנתונים האנושי Project Connectome מוגדר נתונים דיפוזיה באמצעות "פרוסות -> הוספת T1 / T2 תמונות" הפונקציה של DSI-Studio. ליצור טיוח השטח של המוח על ידי בחירת "פרוסות -> הוסף Isosurface." השתמש "סף" של 665.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

המתחם SMA ממוקם בחלק האחורי של gyrus חזיתית מעולה. הגבולות של קומפלקס ה- SMA הם התלת-לחץ הפרה-סנטרית, החלק העליון של המפרק החזית-תחתון-רוחבית, והסינגולה הסינגולית נחותה מבחינה רפואית. מתחם ה- SMA מורכב משני חלקים: ה- SMA הקדמי ו- SMA. ישנם הבדלים במונחים של חיבורי החומר הלבן ואת הפונקציה בין שני חלקים אלה 18 ( איור 1 א ו- B ). אנחנו למדתי את קליפת המוח ואת חיבורים subcortical של שני חלקים אלה באמצעות דיסקציה סיבים ו DTI טכניקות והראה אותם בתמונות 3D.

סיבי האגודה של קומפלקס SMA

הסרת קליפת המוח של האונה הקדמית חשפה את סיבי האסוציאציה הקצרים, tהוא שנקרא U- סיבים, אשר interconnect שכנות gyri 18 ( איור 1C ). סיבי האסוציאציה הקצרה של מורכבות ה- SMA מספקים חיבורים בין מורכבות ה- SMA לבין הקורטקס המוטורי בין המכלול SMA לבין הקרום הקדם-חזיתית הקדמית 18 ( איור 2 ב ' ). הם גם מספקים חיבורים בין טרום SMA לבין SMA ראוי במתחם SMA. סיבי האסוציאציה הארוכים ביותר הם ה - LS (II) החלקי האולטימטיבי האורך (SLF II) והחלק האופקי החלקי של ה- SLF III 13 , 36 ( איור 2 א ). הסרנו את SLF II ו SLF III רק מול sulcus precentral לחשוף את דרכי aslant חזיתית (FAT), אשר מקשר את gyrus חזיתית מעולה ואת gyrus חזית נחות ( איור 2 ב ). ה- FAT הם סיבי אסוציאציה שטחיים הנובעים מה- Pre-SMA ומהאופרהCularis.

במהלך דיסקציה FAT, זה קריטי כדי להבחין מבחינה אנטומית FAT מ סיבי קורונה radiata, אשר פועלים במקביל במישור אנכי. כפי שמציין הספרות, סיבי FAT נעים באופן אלכסוני מאזור ה- SMA ועד לגיארי חזית נחות, ונעשים שטחיים באופרה 2 . עם זאת, אחרים corata radiata ו claustrocortical סיבים לרוץ עמוק כדי הגרעיני הבסיס מבלי להיות שטחי 18 ( איור 2 ג , 3 ג , ו -3 D ).

מערכת נוספת של סיבי האסוציאציה של קומפלקס ה- SMA היא SLF I, המחברת את האונה הקודקודית העליונה לאונה הקדמית העליונה (קומפלקס SMA) וקורטקס הסינגולה הקדמי בצד המדיאלי של חצי הכדור של כדור הארץ 18 , 36 . דיסקציה של SLF בוצע המדיאלי כדי latEral לאחר decortication של פני המדיאלי של חצי הכדור ( איור 2 א , 3 א , 3B ).

סיבי הקומיסרל של קומפלקס SMA

המסלול העיקרי סיבי commissural הוא סיבי callosal, אשר מחברים את קומפלקס SMA עם מורכבות SMA הנגדי. סיבי callosal ממוקמים בין קורונה קורן, cingulum, ו- SLF אני סיבים לחצות את קו האמצע דרך corosus callosum להגיע מורכבות SMA הנגדי ( איור 2 א , 4 א , 4B ).

סיבי הקרנה של קומפלקס SMA

סיבי הקרנה מורכבים של 4 קבוצות סיבים שונים הקשורים למכלול SMA: סיבי cingulum, סיבי claustrocortical, בדרכי העצם, ודלקת קורטיקוספינית. הסיבים הסינגולריים נובעים מן השטח המדיאלי של חצי הכדור כדי ליצור את cingulum ולהפעיל בתוך gyrus cingulate. הפונקציה של סיבים אלה היא לספק חיבורים בין מורכבות SMA לבין המערכת הלימבית 18 ( איור 2 א ו 4 ג ).

ההפצה של גבולות סיבי קלסטרופורטיקליים הם הקצה הקדמי של pre-SMA הקדמי ואת החלק האחורי של האונה הקודקודית האחורי ( איור 2 ו 4 ד ). לכן, הסיבים שמקורם claustrum לסיים בכל שטחים מורכבים SMA (Pre-SMA ו- SMA ראוי) 37 .

מערכת ה- frontstriatal (FST) מחברת בין מתחם ה- SMA לבין הסטריאטום הגבי ( כלומר, גרעין קוקאטי ופוטאמן) ונוסעת בין C החיצוני והפנימיApsules 18 ( איור 3 ג ו -3 D ). קשה להבחין בין ה - FST לבין סיבי קפסולה פנימיים אחרים ( למשל, פדונקלים תלמי, סיבי פרונטופנטין, וכו '), וכן מסיבים אחרים במישור האנכי ( למשל, FAT וסיבים אחרים של קורונה רדיאטה), בעת שימוש טכניקת סיבים לנתיחה. עם זאת, גרנדה ואח '. השתמשו בטכניקת DTI כדי להוכיח כי סיבי FST הנובעים ממכלול ה- SMA מסתיימים הן בקפסולות החיצוניות והן בפנימיות הפנימיות. כ -10% של סיבי דרכי השתן הקורטיקליים נובעים מן SMA ראוי לסיים את חוט השדרה, אבל אלה סיבים לא נובעים מראש 38 SMA ( איור 4E ).

איור 1
איור 1: לרוחב ומשטח המדיאלי של האונה הקדמית השמאלית. איורים מתויגים דו-ממדיים מלווים כל איור תלת-ממדי בצד שמאל. בחצי הכדור השמאלית נוף: SMA ראוי (סגול) ו- Pre-SMA (ירוק); המתחם SMA ממוקם בחלק האחורי של gyrus חזיתית מעולה, רק מול gyrus הפריסנטלית ( A ). חצי הכדור השמאלי. קו אנכי דמיוני ברמה של הקומיסורה הקדמית, בניצב לקו המפריד בין הקמרונות הקדמיים והאחוריים, הוא הגבול בין ה- SMA (סגול) לבין ה- Pre-SMA (ירוק) ( B ) 39 . לאחר נוף decortication. הדקורטיקציה חושפת סיבי אסוציאציה קצרים, הנקראים "סיבי U". U סיבים לחבר gyri השכנה זה לזה, כגון pre-SMA ל- SMA ראוי SMA ראוי לקליפת המוח ( C ). בבקשה לחץ כאןכדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 1
איור 2 איור : לרוחב ל-מדיאלי פיזור דיסקציה. איורים מתויגים דו-ממדיים מלווים כל איור תלת-ממדי בצד שמאל. נוף לרוחב; SLF II משתרע בין gyrus זוויתית gyrus חזיתית באמצע מסתיימת ב opercularis pars ו pars משולש. ה- SLF III מחבר את gyrus supramarginal ואת המשולש pars ב operolum frontoparietal. מבט מדיאלי; SLF אני מחבר את האונה הקודקודית מעולה לקליפה cingulate הקדמי ואת פני המדיאלי של gyrus חזיתית מעולה, הכולל את המתחם SMA ( א ). לאחר הסרת חלק של SLF II ברמת העטרה, FAT נחשף ( B ). סיבים FAT לנסוע בעקיפין מאזור SMA כדי gyri חזית נחות ולהיות שטחיב אופרקולרים pars. סיבי קורונה רדיאטה אחרים מעמיקים את הגרעינים הבסיסיים מבלי להיות שטחיים ( C ). דגימה נוספת מראה את הגבול חשוף של התפלגות סיבי קלסטרוסטורטי על אזור קליפת המוח, אשר בין החלק הקדמי של pre-SMA ואת החלק האחורי של האונה הקודקודית ( D ). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 1
איור 3 : מחקר DTI של חיבורי SMA. סיבי SLF לראות על פרוסת sagittal ( א ) ו פרוסה העטרה ( ב ) על DTI. SLF I (צהוב); SLF II (כתום); SLF III (טורקיז). הקשר של FAT (ירוק) ו- FST (כחול) sagittal ( C ) ו העטרה ( D אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 1
איור 4 : מחקר DTI של חיבורי SMA. סיבי Callosal לראות על פרוסה העטרה ( א ) פרוסת sagittal ( ב ) על DTI. הסיבים הסינגולריים (האדומים) ( C ), הסיבים הקלוסטרוקורטיקליים (כתום) ( D ) והמערכת הקורטיקוספינלית (סגולה) ( E ), כפי שניתן לראות על פרוסות sagittal על DTI. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

החשיבות של טכניקות לימוד עבור נתיבי החומר הלבן

קליפת המוח מתקבלת כמבנה עצבי עיקרי הקשור 2.5 מיליון שנים של חיי אדם. כ 20 מיליארד נוירונים יש להפריד לחלקים שונים על פי מפרט מורפולוגי הסלולר 40 . הארכיטקטורה של כל אחד מחלקי הקליפת המוחיים הללו התמקדה בתפקודים תת-קבוצתיים, כגון חוש תנועה סנסורית, תנועה רגשית, חשיבה מורכבת. נקבע כי כל התנהגויות הפרימטים נוצרו על ידי חיבורים anatomo פונקציונליים ייחודיים אזורים מופץ טופוגרפית דרך אזורים קליפת המוח ו subortortical של מערכת העצבים. למרות קליפת המוח נחקרה בפירוט, עדיין יש חוסר ידע על נתיבי החומר הלבן של מערכת העצבים המחברים בין אזורים שונים. אזורים כגון semovale centrum ו corona radiata כבר sטיפש לפני תחת השקפה מאקרוסקופית. במהלך 1800s, החוקרים ביצעו את הנתיחה ברוטו של קופים באמצעות חומרים צביעה myelin ושיטות אוטורדיוגרפיה אשר יושמו בעזרת חומצות אמינו כדי להבין את החומר סיבים חומר לבן. כמה סיבי האגודה העיקריים, כגון cingulum ו fasciculus uninate, זוהו בשם עם מחקרים אלה. מאידך גיסא, הזיהוי של מסלולי חומר לבן אחרים, כדוגמת ארקואט פאסיקולוס / מדרגת האורך הממושכת והפסיקולוס האורך, עדיין סותר בספרות 41 , 42 , 43 , 44 , 45 .

הבנה של מבנים חומר לבן חשוב מאוד לספק פרטים על תהליכים אנטומיים של התנהגות ברמה גבוהה ואת המבנה והתפקוד של המוח. אהבנה עמוקה יותר של מסלולי החומר הלבן היא קריטית גם למטרות קליניות. מחלות רבות נגרמות על ידי נגעים המשפיעים על נתיבי החומר הלבן. בעבר, לא היתה טכניקה ייחודית ונכונה שיכולה לשמש לתיאור מסלולי סיבים, למרות שיפורים בטכניקות הדמיה רדיולוגית. טכניקת סיבים cadaveric דיסקציה, שהיא הטכניקה הישנה ביותר, היתה השיטה האידיאלית לחינוך neuroanatomical של נוירוכירורגים צעירים בסטנדרט הטוב ביותר בין טכניקות הטרקוגרפיה מבוסס על דיפוזיה tensor הדמיה, MR טרקטוגרפיה, ספקטרום ספקטרום טקטוגרפיה, ו autoradiography. סיבי סיבים ניתן דמיינו in vivo עם MRI; עם זאת, החסרון של טכניקה זו היא הקושי בקביעת סיום ומקור של מסלולי סיבים. הטכניקה האוטורדיוגרפית יכולה לשמש רק לבעלי חיים ניסיוניים. הידע של אנטומיה של מערכת סיבים הוא קריטי כדי להשיג הבנה טובה יותר של קוגניטיבית, psycמטרידים וגילויים מוטוריים בעקבות הפרעות בחומר לבן כגון טרשת נפוצה.

הפלסטיות קיימת בחומר אפור, אך לא בחומר לבן; כל נזק אופרטיבי לחומר לבן גורם לליקויים בלתי הפיכים בחולה (Schmahmann et al. ). זה הופך את האנטומיה של נתיבי סיבים יקר יותר נוירוכירורגיה 46 . במהלך התכנון הכירורגי לפני הניתוח להסרת נגעים תוך-ציריים, יש לקחת בחשבון את המיקום ואת העקירה של נתיבי הסיבים החשובים, כגון arcuate fasciculus, קרינות אופטיות ומערכת קורטיקוספינלית. הידע האנטומי, יחד עם טרקטוגרפיה MR לפני הניתוח, מספקים הערכה קולית ותכנון כירורגי לכל מטופל. בינתיים, ביצוע דיסקציה cadveric תחת מיקרוסקופ ההפעלה מסייעת לשפר את כישורי היד של המנתח ומספק הבנה עמוקה יותר של br מורכביםאנטומיה בשלושה ממדים. כדי להשיג רווחים אלה, המנתח צריך להשקיע זמן במעבדה microsurgery. הוא / היא צריכה להתמקד רק על סיבים במהלך דיסקציה, ולא מה שהוא / היא רוצה לראות. מצד שני, היום, שיפורים בטכניקות הדמיה של DTI אפשרו לזהות מסלולי סיבים עיקריים ב- vivo , הן במוח הנורמלי והן במצבים קליניים שבהם מערכת הסיבים מושפעת. בתחילה, שיטה זו לא סיפקה כל מידע על תחילת וסיום אזורים של חבילות סיבים עיקריים היה יעיל רק בהגדרה של הרחבות. עם זאת, עם התפתחות של טרקטוגרפיה MR דימות ספקטרום דיפוזיה (DSI), צעדים עיקריים נלקחו כדי להבין את האנטומיה במוח רגיל in vivo ומחקרים קליניים 47 , 48 , 49 . בשנים האחרונות הוצע מיפוי של מסלולי חומר לבןהוא קריטי מאוד כדי למנוע גירעונות שלאחר הניתוח. זה גם שימושי כדי לבצע מיפוי חשמלי intraoperative של החומר הלבן כדי לסייע בהגנה על מבנים subcortical משמעותי הפונקציות שלהם 50 , 51 . לכן, האנטומיה של האזור הקדמי ואת מסלולי החומר הלבן יש להבין ביסודיות עבור ניתוח פרונטלי גליומה.

תכונות אנטומיות וחשיבות קלינית של קומפלקס SMA

קו הגבול מאקרו אנטומי בין pre-SMA לבין SMA ראוי מתקבל כמו קו דמיוני אנכי עובר דרך רמת הקפה הקדמי 18 , 39 . כמו כן, מראש SMA ו- SMA ראוי יש הבדלים במונחים של הפונקציות שלהם. למרות SMA ראוי יש משימות somatotopic, Pre-SMA יש ארגון סומטוסנסורי 19 . בעיקרון, SMA ראוי הוא אחראי על הE activation, שליטה, ו הדור של תנועה, בעוד pre-SMA אחראי על משימות קוגניטיביות ולא מוטוריות 8 .

חולים עם נגעים של טרום SMA נוכח עם דרגות שונות של דיבור, החל מחוסר יכולת מוחלט ליזום דיבור ( כלומר, מוטיזם) לשפעת השתנות קלה 52 . כפי שהיה צפוי על ידי נתונים גירוי חשמלי נוירוכירגי, כריתה או נזק למתחם SMA מייצר תגובה מוטורית שלילית פונקציות המנוע ודיבור ובסופו של דבר התוצאות תסמונת SMA. תסמונת SMA היא תסמונת נוירוכירורגית מורכבת של התחלות הנעה בין אובדן מוחלט של ייצור מוטורי ודיבור, כגון מוטציה אקיינטית, לתנועות ספונטניות ולדיבור 18 , 53 . לכן, חיבורי סיבים תת קליפתיים של קומפלקס SMA לשחק תפקיד חשוב בתכנון כירורגי.

סיבי Fibre של קומפלקס SMA

במחקר זה, למדנו את כל הקשרים של קומפלקס ה- SMA, כגון FAT, FST, סיבי אסוציאציה קצרים, SLF I, סיבי callosal, סיבי cingulum וסיבים קלסטרו-קורטיקליים באמצעות דיסקציה של סיבי cadveric וטכניקות DTI שהוגדרו בספרות בשנים האחרונות 8 , 13 , 18 . הראינו ותמכו התוצאות שלנו לנתיחה סיבים דרך DTI. עם זאת, קשה להפריד בין כמה מסלולים עניין היטל לבן, כגון FST ואת מערכת corticospinal (CST) של אחרים קורונה להקרין סיבים חבילות באמצעות דיסקציה אנטומית. לכן, הצלחנו להראות את האנטומיה הטופוגרפית של שתי חבילות סיבים אלו בצורה יעילה יותר באמצעות DTI. בנוסף, היכולת ללמוד במבחנה ולהציג חבילות סיבים עמוקים בפירוט הם היתרונות האחרים של מחקר DTI.

SLF אני סיבי האגודה ארוכה אשר מחברת את precuneus (האונה הקודקודית מעולה) אל קומפלקס SMA ו cingex קורטקס. SLF יש לי פונקציות המתייחסות הן למערכת הלימבית, על ידי התחברות לקליפת הסינגולה הקדמית, והן למערכת המוטורית, על ידי התחברות לאונה הקודקודית העליונה 13 , 18 , 36 , 54 .

החלקים האחוריים של gyrus פרונטלי מעולה ו נחותים עם מערכת ישירה המורכבת FAT, אשר הוגדר לאחרונה באמצעות טכניקות DTI 2 ולאחר מכן עם טכניקות לנתיחה סיבים 18 . ההקרנה של מסלול זה נמצאת ב- Pre-SMA ו- SMA הנכונים בגיראוס חזיתית מעולה ובכדורים האופראקולריים בגיראוס חזית נחות 18 . פורד ואח ' הראה קישוריות מבנית בין SMA לביןמרכז Broca בפעם הראשונה, תמיכה תפקודית תפקוד של SMA כקליפת עיבוד דיבור 55 . בנוסף ל- SLF I, ה- FAT הוא נתיב ישיר המחבר בין אוכמניות pars עם cingulate הקדמי pre-SMA, כפי שצוין על ידי התוצאות במחקר זה. Catani et al. הגדירו את FAT באמצעות DTI ודיווחו כי ניוון קליפת המוח של אזורי החיבור FAT במתחם ה- SMA (pre-SMA וחלקו הקדמי של ה- SMA) והסינגולה הקדמית בחולים עם אפזיה פרוגרסיבית ראשונית עלולים לגרום להפרעות בשטיפות מילולית. מחקרים קודמים הראו כי FAT עשוי להיות קשור גם לקשיי התחלת דיבור ולליקויי דיבור של דיבור 22 .

ה- FST מורכב מסיבי הקרנה המחברים את ה- Pre-SMA והסטריאטום ( כלומר, גרעין קוקאטי ופוטאמן). במחקרים קודמים, נקודות הסיום של FST ב ga הבסיסיתנגליה לא היתה ברורה. עם זאת, הוא הראה גם מחקרים מקיפה DTI האחרונות כי FST מקורו pre-SMA ו מסתיים בתוך הקפסולה הפנימית ואת פני השטח לרוחב של פוטאמן 20 , 21 , 22 . בנוסף לכך, במחקר DTI אחר, זה הוכח כי FST מסתיים הן לרוחב ואת משטחים המדיאלי של Putamen 18 . מבחינה תפקודית, Duffau et al. הפגינו anartria ו / או הפסקת תנועה במהלך גירוי חשמלי ישיר תוך-יומי של Putamen, המנגנון של אשר הוא קרוב לוודאי דרך חיבורים putaminal של FST 21 .

מערכת הקורטיקוספינלית מחברת את הקורטקס המוטורי של ה- SMA לחוט השדרה, אך ל- Pre-SMA אין סיבים של מערכת הקורטיקופיספינים 24 . במחקר אלקטרו-סטימולציה של Duffao > Et al. , מעצר של התנועה נצפתה על ידי גירוי אזור SMA באיבר העליון הנגדי. זה היה חשב כי זה עשוי להתרחש בגלל הקשר של SMA עם חוט השדרה על ידי מערכת corticospinal ואת SMA הנגדי על ידי סיבי callosal 18 , 56 .

סיבי claustrocortical להתחבר בין claustrum הליבה המרכזית באזור רחב בין הקצה הקדמי של pre-SMA ואת החלק האחורי של האונה הקודקודית 13 . באופן פונקציונלי, הסיבים הקלסטרו-קורטיקליים מאמינים כי הם ממלאים תפקיד בתודעה ובתיאום מידע שמקורו באזור קליפת המוח החזותי, במערכת הלימבית ובקורטקס הסומטו-סנסורי והמנועני. לכן, צרורות סיבים קלסטרוסטורליים בין המתחם SMA לבין claustrum נחשבו עשוי לשחק תפקיד בביצוע גבוה מוטורית דיבור contro22

למרות שהוזכר במחקרים קודמים כי הקשר של קומפלקס SMA עם gyrus cingular הוא באמצעות סיבי אסוציאציה קצרים, במחקר אנטומי שנערך לאחרונה, נמצא כי קשרים אלה מסופקים ישירות על ידי סיבי סיבי 14 . באופן פונקציונלי, נטען כי במסלול זה יש תפקיד בעיבוד המוטורי של גירוי רגשי שלילי בין ה- SMA לבין הקורטקס הלימבי 18 .

בשנים האחרונות, החשיבות הקלינית של קומפלקס SMA ( למשל, תסמונת SMA ותגובה מוטורית שלילית) נחשפה על ידי מספר גדל והולך של מחקרים אלקטרו-סטטיסטים. לכן, החשיבות של אנטומיה טופוגרפית וחיבורים תת-קליניים של ה- SMA הודגשו בהדרגה. זה קריטי כדי להשיג הבנה טובה יותר של האנטומיה הטופוגרפית, במיוחד באמצעות מחקרים אנטומיים 3D, וכן להשתמש במאפיינים הקליניים של קשרים אלה לתכנן ניתוח.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אינם מכריזים על אינטרסים כלכליים מתחרים ולא על מקורות מימון ותמיכה, לרבות עבור ציוד ותרופות.

Acknowledgments

הנתונים נמסרו בחלקם על ידי פרויקט Human Human Connectome, WU-Minn Consortium (חוקרים ראשיים: David Van Essen ו- Kamil Ugurbil, 1U54MH091657), הממומן על ידי 16 המוסדות והמרכזים של NIH התומכים בתכנית NIH עבור מחקר מדעי המוח; ועל ידי מרכז מקדונל עבור מערכות Neuroscience באוניברסיטת וושינגטון. דמויות 2 א ו -2 היו לשכפל עם אישור מאוסף Rhoton 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899).

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nieuwenhuys, R., Voogd, J., Huijzen, C. V. The Human Central Nervous System. , 4th edi, 620-649 (2008).
  2. Catani, M., Acqua, F., Vergani, F., Malik, F., Hodge, H. Short frontal lobe connections of the human brain. Cortex. 48, 273-291 (2012).
  3. Duffau, H., Capelle, L. Preferential brain locations of low-grade gliomas. Cancer. 100 (12), 2622-2626 (2004).
  4. Yasargil, M. G., Türe, U., Yasargil, D. C. Impact of temporal lobe surgery. J Neurosurg. 101 (05), 725-738 (2004).
  5. 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).
  6. 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).
  7. New concepts in surgery of WHO grade II gliomas: Functional brain mapping, connectionism and plasticity-a review. J Neurooncol. 79 (1), 77-79 (2006).
  8. White matter connections of the supplementary motor area in humans. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 85 (12), 1377-1385 (2014).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Behrens, T. E. Non-invasive mapping of connections between human thalamus and cortex using diffusion imaging. Nat. Neurosci. 6, 750-757 (2003).
  12. 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).
  13. Yagmurlu, K., Vlasak, A. L., Rhoton Jr, A. L. Three-Dimensional Topographic Fiber Tract Anatomy of the Cerebrum. Neurosurgery. 2, epub 274-305 (2015).
  14. 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).
  15. Couzin, J. Crossing a frontier: Research on the dead. Science. 299 (5603), 29-30 (2003).
  16. University of Minnesota. Research Ethics. , Available from: https://www.ahc.umn.edu/img/assets/26104/Research Ethics/pdf (2016).
  17. 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).
  18. Bozkurt, B. The Microsurgical and Tractographic Anatomy of the Supplementary Motor Area Complex in Human. J World Neurosurg. 95, 99-107 (1956).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Shimizu, S. Anatomic dissection and classic three-dimensional documentation: a unit of education for neurosurgical anatomy revisited. Neurosurgery. 58 (5), E1000 (2006).
  23. Connectome Database. , Available from: https://db.humanconnectome.org (2016).
  24. 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).
  25. Feinberg, D. A. Multiplexed Echo Planar Imaging for sub-second whole brain fMRI and fast diffusion imaging. PLoS One. 5, e15710 (2010).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Glasser, M. F. The minimal preprocessing pipelines for the Human Connectome Project. Neuroimage. 80, 105-124 (2013).
  29. Free Surfer Software Suite. Harvard University. , Available from: http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu (2016).
  30. FSL. Software Library. , Available from: http://fsl.fmrib.ox.ac.uk (2016).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. DSI Sudio. , Available from: http://dsi-studio.labsolver.org (2016).
  35. Yeh, F. C., Wedeen, V. J., Tseng, W. Y. Generalized q-sampling imaging. IEEE Trans Med Imaging. 29 (9), 1626-1635 (2010).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. Picard, N., Strick, P. L. Imaging the premotor areas. Curr. Opin. Neurobiol. 11, 663-672 (2001).
  40. 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).
  41. Geschwind, N. Disconnexion syndromes in animals and man. Brain. 88 (3), 237-294 (1965).
  42. Geschwind, N. Disconnexion syndromes in animals and man. Brain. 88 (3), 585-644 (1965).
  43. Goldman-Rakic, P. S. Topography of cognition: parallel distributed networks in primate association cortex. Annu Rev Neurosci. 11 (1), 137-156 (1988).
  44. Mesulam, M. M. From sensation to cognition. Brain. 121 (6), 1013-1052 (1998).
  45. Mesulam, M. Large-scale neurocognitive networks and distributed processing for attention, language, and memory. Ann Neurol. 28 (5), 597-613 (1990).
  46. Schmahmann, J. D., Pandya, D. N. Fiber pathways of the brain. 8, Oxford University Press. Oxford. 393-409 (2006).
  47. Bammer, R., Acar, B., Moseley, M. E. In vivo MR tractography using diffusion imaging. Eur J Radiol. 45 (3), 223-234 (2003).
  48. 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).
  49. 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).
  50. 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).
  51. Bernstein, M. Subcortical stimulation mapping. J Neurosurg. 100 (3), 365 (2004).
  52. 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).
  53. Krainik, A. Role of the healthy hemisphere in recovery after resection of the supplementary motor area. Neurology. 62, 1323-1332 (2004).
  54. 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).
  55. 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).
  56. 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).
  57. The Rhoton Collection. Login page. , Available from: http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899 (2016).

Tags

Neuroscience גיליון 123 שטח מנוע משלים דיסקציה סיבים טקטוגרפיה טפזור דיפוזיה תיעוד תלת מימדי מסלולים חומר לבן סיבי האגודה סיבי commissural סיבי הקרנה
סיבים חיבורים של אזור המשלים המשולב Revisited: מתודולוגיה של פיזור דיסק, DTI, ו 3 תיעוד מימדי
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bozkurt, B., Yagmurlu, K.,… More

Bozkurt, B., Yagmurlu, K., Middlebrooks, E. H., Cayci, Z., Cevik, O. M., Karadag, A., Moen, S., Tanriover, N., Grande, A. W. Fiber Connections of the Supplementary Motor Area Revisited: Methodology of Fiber Dissection, DTI, and Three Dimensional Documentation. J. Vis. Exp. (123), e55681, doi:10.3791/55681 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter