fusiform-gyruksen anatomia ja valkoisen aineen yhteydet

tässä tutkimuksessa käsittelimme fusiform-gyruksen alla olevaa subkortiaalista valkoisen aineen anatomiaa, ohimolohkon aluetta, jolla uskotaan olevan tärkeä rooli erikoistuneissa visuaalisissa prosessointitoiminnoissa, kuten kasvojen prosessoinnissa. Tietääksemme missään aiemmassa tutkimuksessa ei ole kuvattu fusiform-gyruksen subkorttista anatomiaa ja sen merkitystä neurokirurgialle. Toimintakyvyn säästäminen aivokirurgiassa riippuu toiminnallisia alueita yhdistävien valkoisen aineen kirjoitusten säilymisestä. Tässä olemme osoittaneet fusiform gyruksen yhteydet diffuusiospektrikuvauksella ja vahvistaneet nämä yhteydet karkealla anatomisella dissektiolla.

mikroleikkauksen roolit on kuvattu hyvin tuoreessa julkaisussa23. Mikro-dissektion ensisijainen merkitys on tractografiatiedon varmistaminen, sillä tractografia on vain tietokoneella luotu esitys valkoisen aineen tracteista. Näiden traktaattien tunnistamisen tärkeys on keskustella anatomisista suhteista naapurireitteihin. Esimerkiksi neurokirurgiassa massat, jotka vaikuttavat yhteen kulkutapaan, vaikuttaisivat todennäköisemmin naapuriratoihin. Kirurgien täytyy myös ymmärtää, mitä pinnallisia jälkiä täytyy säilyttää, kun he pääsevät aivojen syvempiin osiin. Mikroleikkuun avuksi on kehittymässä erilaisia tekniikoita, kuten fotogrammetrinen kuvantamisanalysis24. Tämä menetelmä toimii ottamalla näytteestä kuvantamistietoja aivokuoren pinnan rekonstruoimiseksi ja jokaisen leikkuuvaiheen välillä minimoidakseen valkoisen aineen häviämisen leikkelyn aikana.

dissektiossa päädyimme noudattamaan Klinglerin menetelmää, kuten aiemmin kuvattiin. Klingler menetelmä kuidun dissektio on luontainen vahvuudet ja heikkous. Ensisijainen vahvuus liittyy parannettu kuidun resoluutio lopullisessa dissektiossa parantamalla kuidun erottelua tunkeutumalla vesimolekyylejä, jotka laajentavat välejä kuitujen jäätymisen aikana. Tämä mahdollistaa helpon dissektion, koska kuidut on jo erotettu viereisistä kuiduista ja aivoaineesta ennen dissektioyritystä. Tämän dissektio ja dissections yleensä heikkous on, että pinnalliset kuidut on uhrattava, kun dissectioning syvempiä kuituja. Lisäksi tätä tekniikkaa varten on oltava menetelmä aivojen jäädyttämiseksi − 80°: seen, mikä saattaa olla joidenkin tutkijoiden käytettävissä.

tulosten yhteenveto-osio

ensimmäinen pääkimppu oli yhteys fusiform-gyruksen ja lingual-gyruksen välillä. Vaikka vastakkaiset traktaatit olivat peräisin samoilta alueilta molemminpuolisessa kielikäyrässä, fusiformisessa gyruksessa oli hieman erilaisia insertiopisteitä (vasemmalla se oli gyruksen anteromediaaliosassa ja oikealla se oli anterolateraaliosassa). Myös alemman takaraivolohkon (alkuperä) ja fusiformin (lisäys) välillä oli yhteyksiä kahdenvälisesti. Fusiform-hyrrän kiinnityspisteet olivat identtiset lingual-ja fusiform-hyrrien välisille kirjoituksille tunnistettujen pisteiden kanssa. Myös U-kuidut yhdistivät vierekkäiset Hyrrät alemman takaraivon ja fusiform-hyrrän välille. Fusiform gyruksen ja cuneuksen välissä oli myös kouru, joka oli osa pystysuoraa takaraivon fasciculusta. Pysty takaraivon fasciculus yhdistää perinteisesti ylemmän ja alemman takaraivon Gyrin. Fusiform, joka on kiinnittynyt gyruksen anteromediaaliseen osaan. Kaikki nämä yhteydet osoittavat vahvan yhteyden takaraivolohkon ja fusiform Gyrin välillä, mikä viittaa siihen, että fusiform osallistuu näkökykyyn tai visuaalisen informaation käsittelyyn liittyviin toimintoihin.

Fusiform gyrus ja kasvojen hahmottaminen

tutkimukset fusiform gyruksen toimivuudesta tukevat yhteyttä tämän alueen ja korkean tason visuaalisten tunnistusprosessien välillä, erityisesti kasvojen tunnistamisessa3,4,5,25. Fusiform-kasvojen alue (FFA), oikean keskivälin fusiform-gyrus, on liitetty erityisesti kasvojen käsittelyyn9. Kasvojen prosessointitoiminnon lateraalisuus määritettiin tutkimuksessa, jossa yhdistettiin elektrokortikografia sähköiseen aivojen stimulaatiotutkimukseen, jonka suoritti Rangarajan et al.4. Tässä tutkimuksessa kirjoittajat havaitsivat, että oikean fusiform-gyruksen stimulointi voi aiheuttaa aistihavaintoja kasvoja katseltaessa. Erityisesti vasemman fusiformin stimulointi johti toisiinsa liittymättömiin näkövääristymiin, kuten värien vääristymiseen tai foneemien tuotantoon.

tractografian ja dissektioiden avulla osoitimme, että kielellinen gyrus ja huonompi takaraivon gyri syövät useita anteriorisen fusiform gyruksen alueita. Vasemmalla puolella nämä yhteydet sijaitsivat mediaalisessa fusiform-gyruksessa alueella, joka tunnetaan ventromediaalisena näköalueena (VMV). VMV: llä voi olla rooli väri -, muoto-ja tekstuuritietojen integroimisessa kokonaisvaltaiseen tunnistamiseen5, 26. Yhteydet oikealla puolella päättyy anterolateraalinen osa fusiform gyrus, aiemmin mainittu fusiform kasvojen alueella, alue, joka on kriittinen käsittely kasvojen ominaisuuksia27.

liitettävyystutkimuksemme tukevat sitä, että fusiform-gyruksella voi olla erilaisia toimintoja riippuen lateraalisuudesta. Kun leikkelimme 10 ihmisaivoa, havaitsimme, että 7 aivoa osoittivat tämän johdonmukaisen eron fusiformisissa pääteyhteyksissä, jotka riippuivat lateraalisuudesta. Toisessa aivoissa emme pystyneet määrittämään terminaaliyhteyttä molemmin puolin. Kahdessa muussa aivossa emme pystyneet määrittämään pääteyhteyttä toisella puolella. Emme pystyneet määrittämään joidenkin paikallisten liittymien sijaintia toissijaisena kyvyttömyytenä löytää kuitukanava tai säilyttää kanava dissektiossa. Valkoisen aineen suolistotilavuuksissa ei havaittu merkittäviä eroja oikean ja vasemman pallonpuoliskon välillä (t = 0, 56, p = 0, 59). Taulukossa 1 esitetään tiedot kaikista anatomisesti määritetyistä gyruksen fusiform-pääteliitännöistä.

lateraalisuuden lisäksi kasvojen havaitsemisen ajatellaan välittyvän erittäin yhteenliittyneen hermoverkon kautta, jonka ajatellaan sisältävän posterioristen alueiden ydinjoukon, mukaan lukien takaraivon kasvojen alue (OFA), fusiform face area (FFA), posterior superior temporal sulcus (PSTs), sekä niin kutsutut laajennetut alueet, joihin kuuluvat anteriorinen ohimonapa, mantelitumake ja ventromediaalinen etuotsalohko5. Lohse ym.10 esittää verkkomalli, jossa ”läsnäolo tai puuttuminen Kasvot moduloi syötteen tehokas yhteys varhaisesta näköaivokuoresta takaraivon alueille”, ja myös määritti, että informaatiotraktit Kasvot, suhteessa muihin kohteisiin, ovat vähentyneet kehityksen prosopagnosia. Erityisesti he löysivät huonomman tehokkaan yhteyden varhaisesta näköaivokuoresta kahdenväliseen FFA: han ja oikeaan pss9,10: een. Nämä kirjoittajat havaitsivat myös, että koehenkilöt, joilla oli kehitysprosopagnosia,vaikka heillä oli sama valkoisen aineen yleinen organisaatio kuin ventraalisen ohimoaivokuoren kontrolleilla, osoittivat samanlaisia epätyypillisiä ominaisuuksia cortex9, 10.

inferior longitudinal fasciculus (ILF) ja inferior frontal–occipital fasciculus (IFOF) on kuvattu aiemmissa teoksissa28,29,30. Sen takaraivo-ajorata tekee siitä ehdokaskuidun kasvojen käsittelyyn. IFOF: lle on ehdotettu viittä eri osakomponenttia, jotka perustuvat diffuusiospektrikuvantamiseen fiber tracking30. Tractografian ja ruumiinavauksen yhdistelmällä pystyimme vahvistamaan ainakin kolme eri osakomponenttia. Osat ifof alkaen lingual gyrus ja huonompi takaraivo gyrus osoitettiin päättyä huonompi edestä gyrus, ja osat cuneus osoitettiin päättyä ylemmän edestä gyrus. Mitä ILF: ään tulee, tractografia ja anatominen dissektio vahvistivat ILF: n alikomponenttien läsnäolon. Latinin tavoin pystyimme tunnistamaan ilf29: n cuneal -, lingual-ja alempiarvoisen takaraivohaaran. ILF ja IFOF yhdistävät monia edellä mainituista alueista, ja tutkimuksissa on saatu näyttöä siitä, että niillä on merkitystä myös kasvojen hahmottamisessa5. Yksilöiden synnynnäinen prosopagnosia osoittaa rakenteellisia häiriöitä kahdenvälisen ILF ja IFOF, mukaan lukien alhainen murto anisotropia (FA) ja vähentynyt tilavuus oikean ILF sekä vähentynyt tilavuus oikean IFOF5.

huolimatta tämän verkon tiiviistä yhteenliittymisestä on jonkin verran näyttöä siitä, että sen järjestelyä ei ole järjestetty tiukassa sarjahierarkiassa siten, että kasvoihin liittyvä tieto virtaa alemmasta takaraivolohkosta (IOG) seuraaville alueille. Yhdessä tutkimuksessa, jossa resektioitiin kaikki IOG-kasvot sekä 23,3 prosenttia takimmaisista gyrus-fusiform-kasvoista, todettiin, että resektiosta alajuoksulla olevat kasvokohtaiset alueet olivat huomattavan kestäviä toimenpiteen jälkeen, mikä viittaa siihen, että on mahdollista luoda ei-hierarkkinen, monireittinen kasvoverkosto31. Aiomme tehdä tarkemman analyysin ifof: in, ILF: n, ja niiden alikomponenttien, määrästä näiden havaintojen perusteella.

alemman takaraivon gyruksen ja fusiform gyruksen välissä on sarja U: n muotoisia kuituja, jotka yltävät posteriorisen ohimolohkon tasolle, löydös raportoi Catani et al.32. On kuituja kielekkeestä ja alemmasta takaruumiista, – jotka syöttävät anterioriseen fusiform-gyrukseen. Alemman takaraivon gyruksen kuidut vastaavat aluetta, joka tunnetaan nimellä LO (lateral occipital), joka vastaanottaa yksityiskohtia, liikettä ja tietoa sekä selkä-että ventraalivirrasta objektien muodon käsittelemiseksi 26. Kielellinen gyrus sisältää visuaaliseen peruskäsittelyyn liittyviä toiminnallisia alueita. Tämä antaa uskottavuutta teorioille, että kasvojen käsittely tapahtuu syöttömekanismista varhaisilta visuaalisilta käsittelyalueilta (LO, V1, V2 jne.) fusiform face area33. Näiden yhteyksien adjacency posterior ohimolohko tukee myös teoriaa, että tämä tieto syöttää posterior ohimolohko. Nämä havainnot yhtyvät tuloksiin, jotka Grill Spector et al. raportoitu ventraalisen kasvoverkon valkean aineen yhteyksistä 33. Grill-Spector ym. löytyi hierarkkisia yhteyksiä alemmasta takaraivon gyruksesta ja varhaisista näköalueista. Lisäksi heidän teoksessaan mainitaan tähän verkkoon yhdistetyt pystysuorat valkean aineen traktaatit, jotka olemme vahvistaneet pystykalvon fasciculuksessa (VOF). Tämä voi mahdollistaa alueiden koko olla osa huomiota verkon voidaan liittää kasvojen käsittely verkkoon. Grill-Spector huomauttaa myös, että kasvojen käsittely voi tapahtua useita reittejä pitkin. Olemme huomanneet, että U-muotoisia kuituja, jotka kulkevat varhaisista visuaalisista käsittelyalueista anterioriseen fusiform-gyrukseen. Myös IFOF ja ILF ovat sekaantuneet kasvojen käsittelyyn. Lisäksi on olemassa erityisiä traktaatteja, jotka syövät alemmasta takaraivon gyruksesta ja kielisestä gyruksesta fusiform gyrukseen. Yhdessä nämä havainnot osoittavat, että aivoissa voi olla useita reittejä kasvojen käsittelyyn.

fusiform-gyruksen kasvoselektiiviset alueet ovat liittyneet muihin sairauksiin kuin prosopagnosiaan. FFA: n volyymin on osoitettu olevan noin kaksi kertaa suurempi aikuisilla, joilla on diagnosoitu Williamsin oireyhtymä, verrattuna ikään verrattuihin kontrolleihin, vaikka koko fusiform gyrus-alue on pienempi Williamsin Oireyhtymässä34. Williamsin oireyhtymä on geneettinen kehityshäiriö, joka vaikuttaa useisiin elinjärjestelmiin. Williamsin oireyhtymää sairastavilla on todettu olevan vaikeuksia visuaalis-avaruudellisten tehtävien suorittamisessa. Tyypillisesti parietaalilohkon leesiot vaikuttavat kykyyn suorittaa näitä tehtäviä. Williamsin oireyhtymää sairastavien potilaiden toimintavaje viittaa mahdolliseen yhteyteen fusiform-gyruksen ja visuaalis-avaruudellisten tehtävien välillä. Lisäksi neurotyypillisillä henkilöillä näyttää olevan symmetrisempi fusiform gyrus kuin autismikirjon häiriötä (ASD) sairastavilla. Gyrus-fusiformin epäsymmetria vasemmalle osoitti tavallisimmin ASD-potilailla, kun taas vähemmistöllä ASD-potilaista, joilla oli vakavampia oireita, esiintyi epätyypillistä epäsymmetrisyyttä oikealle 35. Fusiform-gyruksen mahdollinen yhteys Williamsin syndroomaan ja ASD: hen korostaa tämän alueen roolia kasvojen hahmottamisessa ja siihen liittyvissä toiminnoissa.

Fusiform gyrus ja muut aistitoiminnot

fusiform gyrus ei ole omistettu pelkästään kasvojen käsittelyyn. Vasen takaraivotemporaalinen sulcus ja fusiform – gyruksen alue, joka sijaitsee vain medial sille, ovat mukana leksikaalisessa käsittelyssä, erityisesti grafeemikuvauksen laskennassa-orientaatiosta, sijainnista tai kirjasimesta riippumatta. Kirjoitettujen sanojen tai pseudowordien lukeminen ja kirjoitettujen sanojen tai pseudowordien tuottaminen oikeinkirjoituksen aikana välittyy myös näillä aloilla 11. Vasemman takimmaisen fusiform-gyruksen vaurioituminen aiheuttaa häiriöitä suurten spatiaalisten taajuuksien visuaalisessa käsittelyssä, mukaan lukien ortografinen ja ei-ortografinen käsittely, joka on puhdasta alexiaa visuaalisen agnosian lisäksi kohteille, jotka esitetään suurilla spatiaalisilla taajuuksilla8. Jotkut yksilöt ovat kuitenkin esittäneet eristetyn puhtaan Alexian sen jälkeen, kun vasemman mediaalisen BA 37: n ja oikean Ba 37: n välillä kulkevat valkoisen aineen traktaatit oli tuhottu 11. Tämä viittaa siihen, että vasen mediaalinen BA 37 ei ehkä ole ainoa alue, joka on erityinen tällaiselle graafiselle kuvaukselle. Löydös saattaa selittyä VOF: llä, jolla on yhteyksiä takaruumiin gyrukseen. VOF: n vauriot on yhdistetty puhtaan Alexian tuotantoon. Teimme tract volume analysis of the VOF, joka osoittaa, että oikealla ja vasemmalla VOF on eroja tract volume (Taulukko 2). Tämä suuri vaihtelu potilaiden ruoansulatuskanavan tilavuudessa voi osoittaa VOF: n toiminnallisia rooleja eri potilailla. VOF on aiemmin kuvattu literature36, 37. Näissä tutkimuksissa, jotka perustuvat diffuusio – Tensor MK-teknologiaan, päädytään siihen, että VOF yhdistää fusiform-gyruksen unimodal-näköyhteyteen. Tractography ja anatomic dissection vahvistaa tämän havainnon osoittamalla yhteyksiä VOF välillä fusiform gyrus ja cuneus. Lisäksi osoitimme VOF: n yhteydet edellä mainittujen takaraivon sivusuuntaisten alueiden sisällä. Kuitenkin muut kuidut, jotka kulkevat fusiform gyrus, kuten ILF ja IFOF, voivat olla ehdokkaita leksikaalinen käsittely samoin.

fusiform gyrus on myös yhdistetty grafeemi-väri-ja sävyvärisynestesiaan, jossa vasemman takimmaisen fusiform gyruksen on havaittu lisänneen harmaan aineen määrää, kun taas vasemman etummaisen fusiform gyruksen sekä vasemman MT/V5: n on todettu vähentäneen harmaan aineen volyymia38. Lisäksi on todisteita siitä, että fusiform-gyrus on valikoiva ihmisruumiille erillään kasvoista tai työkaluista6. Tutkimukset osoittavat, että heikentynyt tehokas yhteydet fusiform gyrus korreloi kehon koko virhearviointi pisteet, joka mahdollisesti liittyy näiden alueiden kehittämiseen anoreksia nervosa7.

fusiform-gyrus on tärkeä alue, joka osallistuu muun muassa ihmiskasvojen ja-kehojen visuaaliseen käsittelyyn sekä ärsykkeiden havaitsemiseen suurilla tilataajuuksilla. Havaintomme auttavat ymmärtämään alueen anatomiaa. Tämän alueen rakenteellisten ja toiminnallisten suhteiden parempi ymmärtäminen voi tukea kliinistä kehitystä esimerkiksi gliooman resektion kirurgisessa suunnittelussa ja hereillä olevien kraniotomioiden toiminnallisessa kartoituksessa. Lisäksi fusiform-gyrukseen liittyvät leikkauksen jälkeiset tulokset voidaan ymmärtää paremmin tässä tutkimuksessa korostetun kuitukimpun anatomian yhteydessä.