Anatomi og hvite substansforbindelser av fusiform gyrus

i denne studien adresserte vi den underliggende subkortiske hvite substansanatomi av fusiform gyrus, en temporal lobe region som antas å spille en viktig rolle i spesialiserte visuelle prosesseringsfunksjoner, for eksempel ansiktsbehandling. Så vidt vi vet har ingen tidligere studie beskrevet den subkortiske anatomien til fusiform gyrus og dens relevans for nevrokirurgi. Sparing av funksjon i hjernekirurgi er avhengig av bevaring av de hvite stoffene som forbinder funksjonelle områder. Her har vi demonstrert forbindelsene til fusiform gyrus ved hjelp av diffusjonsspektrumavbildning og bekreftet disse forbindelsene gjennom brutto anatomisk disseksjon.

rollene til mikrodisseksjon er godt beskrevet i en nylig publikasjon23. Den primære betydningen av mikro-disseksjon er bekreftelse av traktografi data siden traktografi er bare en datagenerert representasjon av hvit materie traktater. Betydningen av å identifisere disse områdene er å diskutere de anatomiske forholdene med nabobanene. Et eksempel innen nevrokirurgi ville være masser som påvirker en kanal ville ha høyere sannsynlighet for å påvirke nabokanaler. Kirurger må også forstå hvilke overfladiske områder som må bevares når de får tilgang til dypere deler av hjernen. Ulike teknikker dukker opp for å hjelpe i mikro-disseksjon som fotogrammetrisk imaging analysis24. Denne metoden fungerer ved å ta bildedata av prøven for å rekonstruere den kortikale overflaten og mellom hvert trinn i disseksjon for å minimere tap av hvit substans under disseksjon.

for vår disseksjon valgte Vi Å følge Klingler-metoden som beskrevet tidligere. Klingler-metoden for fiberdisseksjon har iboende styrker og svakhet. Den primære styrken innebærer forbedret fiberoppløsning ved endelig disseksjon gjennom forbedret fiberseparasjon ved å trenge inn i vannmolekyler som utvider mellomrom mellom fibre under frysing. Dette tillater enkel disseksjon som fibrene er allerede skilt fra tilstøtende fibre og hjernen saken før du prøver disseksjon. Svakheten i denne disseksjonen og disseksjonene generelt er at overfladiske fibre må ofres når de dissekerer dypere fibre. Videre, for denne teknikken, må det være en metode for frysing hjerner til-80° som kan være utilgjengelig for enkelte forskere.

Sammendrag av resultater seksjon

den første hoved bunt var forbindelsen mellom fusiform gyrus og lingual gyrus. Mens de kontralaterale traktater oppsto innenfor de samme områdene av den bilaterale lingual gyri, var det litt forskjellige innsettingspunkter på fusiform gyrus (til venstre var innsetting på den anteromediale delen av gyrus og til høyre var det på den anterolaterale delen). Det var også forbindelser mellom de dårligere occipital lobes (opprinnelse) og fusiform (innsetting) bilateralt. Innsettingspunktene i den fusiform gyri var identiske med de som er identifisert for traktatene mellom den språklige og fusiform gyri. Også u-fibre koblet tilstøtende gyri mellom dårligere occipital og fusiform gyri. Det var også en kanal mellom fusiform gyrus og cuneus som var en del av den vertikale occipital fasciculus. Den vertikale occipital fasciculus forbinder tradisjonelt overlegen og dårligere occipital gyri. Delen setter inn i fusiform festet til den anteromediale delen av den gyrus. Alle disse sammenheng demonstrere en sterk forbindelse mellom occipital lobe og fusiform gyri som tyder på at fusiform er involvert i funksjoner relatert til visjon eller behandling av visuell informasjon.

Fusiform gyrus og ansikts persepsjon

Studier på funksjonaliteten til fusiform gyrus støtte en kobling mellom denne regionen og høy orden visuell gjenkjennelse prosesser, spesielt anerkjennelse av faces3, 4, 5, 25. Fusiform face area (FFA), innenfor høyre mid-fusiform gyrus, har vært spesielt forbundet med ansiktsbehandling9. Lateralitet av ansiktsbehandlingsfunksjon ble bestemt i en studie som kombinerer elektrokortikografi med elektrisk hjernestimuleringsstudie utført Av Rangarajan et al.4. I denne studien fant forfatterne at stimulering av høyre fusiform gyrus kunne produsere perceptuelle forvrengninger når man så ansikter. Stimulering av venstre fusiform førte til ikke-relaterte visuelle forvrengninger, inkludert forvrengning av farger eller produksjon av fonemer.

Ved hjelp av traktografi og disseksjoner viste vi at den lingual gyrus og inferior occipital gyri mate inn i flere områder av fremre fusiform gyrus. På venstre side var disse forbindelsene lokalisert i medial fusiform gyrus, i et område kjent som ventromedial visual area (VMV). VMV kan spille en rolle i å integrere farge, form og tekstur informasjon for helhetlig recognition5, 26. Tilkoblinger på høyre side avsluttet i den anterolaterale delen av fusiform gyrus, i det tidligere nevnte fusiform-ansiktsområdet, et område som er kritisk for behandling av ansiktsfunksjoner27.

våre tilkoblingsstudier støtter det faktum At fusiform gyrus kan ha forskjellige funksjoner avhengig av lateralitet. I vår disseksjon av 10 kadaveriske menneskelige hjerner fant vi at 7 hjerner viste denne konsistente forskjellen i fusiform terminalforbindelser avhengig av lateralitet. I en hjerne var vi ikke i stand til å bestemme terminalforbindelsen på begge sider. I 2 andre hjerner kunne vi ikke bestemme terminalforbindelsen på den ene siden. Vi var ikke i stand til å bestemme plasseringen av noen terminalforbindelser av lokale forbindelser sekundært til manglende evne til å finne fiberkanalen eller bevare kanalen i disseksjon. Volumene av hvit substans ble ikke funnet å avvike signifikant mellom høyre og venstre halvkule(t = 0,56, p = 0,59). Tabell 1 viser dataene for alle anatomisk bestemte terminalforbindelser av fusiform gyrus.

bortsett fra lateralitet, antas oppfatningen av ansikter å være formidlet av et svært sammenkoblet nevralt nettverk, antatt å inkludere et kjernesett av bakre regioner, inkludert occipital face area (OFA), fusiform face area (FFA), posterior superior temporal sulcus (pst), samt såkalte utvidede regioner som inkluderer den fremre temporale polen, amygdala og ventromedial prefrontal cortex5. Lohse et al.10 sette frem en nettverksmodell der «tilstedeværelse eller fravær av ansikter modulerer feedforward effektiv tilkobling fra tidlig visuell cortex til occipitotemporal områder», og også fastslått at informasjonskanaler for ansikter, i forhold til andre objekter, er redusert i utviklings prosopagnosia. Spesielt fant de dårligere effektiv tilkobling fra tidlig visuell cortex til bilateral FFA og høyre pSTS9, 10. Disse forfatterne fant også at personer med utviklingsprosopagnosi, mens de hadde samme overordnede organisering av hvite stoffer som kontroller i den ventrale temporale cortex, viste lignende atypiske egenskaper i områder relatert til ansiktsselektive regioner i cortex9, 10.

inferior longitudinal fasciculus (ILF) og inferior frontal-occipital fasciculus (IFOF) er beskrevet i tidligere verk28,29,30. Dens occipito-temporal kurs gjør det til en kandidat fiber for behandling av ansikter. Fem ulike sub-komponenter AV IFOF har blitt foreslått basert på diffusjon spektrum imaging fiber tracking30. Ved hjelp av en kombinasjon av traktografi og kadaverisk disseksjon kunne vi bekrefte minst tre forskjellige underkomponenter. Komponenter AV IFOF fra lingual gyrus og inferior occipital gyrus ble vist å ende i inferior frontal gyrus, og komponenter fra cuneus ble vist å ende i superior frontal gyrus. NÅR DET gjelder ILF, bekreftet vår traktografi og anatomiske disseksjon TILSTEDEVÆRELSEN AV ILF-subkomponenter. I likhet Med Latini var vi i stand til å identifisere en cuneal, lingual og inferior occipital gren AV ILF29. ILF og IFOF forbinder mange av de nevnte regionene, og studier har funnet bevis på at de også er viktige for oppfatningen av ansikts5. Personer med medfødt prosopagnosi viser strukturelle forstyrrelser av bilateral ILF og IFOF, inkludert lav fraksjonell anisotropi (FA) og redusert volum av riktig ILF samt redusert volum AV riktig IFOF5.

Til Tross for den sterkt sammenkoblede naturen til dette nettverket, er det noen bevis på at arrangementet ikke er organisert i et strengt serielt hierarki, slik at ansiktsrelatert informasjon flyter fra den dårligere occipital gyrus (IOG) til etterfølgende regioner. En studie, som involverte reseksjon av hele IOG-ansikter, samt de bakre 23, 3% av de bakre fusiform gyrus-ansikter, fant at de ansiktsspesifikke områdene nedstrøms for reseksjonen viste bemerkelsesverdig elastisitet etter operasjonen, noe som indikerer muligheten for et ikke-hierarkisk, fler-rute ansiktsnettverk31. Vi planlegger å utføre en mer detaljert analyse av traktvolumet AV IFOF, ILF, sammen med deres delkomponenter, basert på disse funnene.

det er en serie Av U-formede fibre mellom inferior occipital gyrus og fusiform gyrus som når nivået av den bakre tinninglappen, et funn rapportert Av arbeidet Til Catani et al.32. Det er fibre fra lingual gyrus og inferior occipital gyrus som mates inn i den fremre fusiform gyrus. Fibrene fra inferior occipital gyrus tilsvarer et område kjent SOM LO (lateral occipital), som mottar detalj, bevegelse og informasjon fra både dorsal og ventral strøm for å behandle formen av objekter26. Den lingual gyrus inneholder funksjonelle områder relatert til grunnleggende visuell prosessering. Dette gir troverdighet til teoriene om at ansiktsbehandling skjer fra en feed-forward mekanisme fra tidlige visuelle prosessområder (LO, V1, V2, etc.) til fusiform ansiktsområde33. Tilstøtningen av disse forbindelsene til den bakre temporale lobe støtter også teorien om at denne informasjonen strømmer inn i det bakre temporale området. Disse funnene stemmer overens med resultatene Som Grill Spector et al. rapportert om de hvite stoffforbindelsene til det ventrale ansiktsnettverket33. Grill-Spector et al. oppdaget hierarkiske forbindelser fra inferior occipital gyrus og tidlige visuelle områder. I tillegg nevner deres arbeid vertikale hvite materiekanaler som forbinder med dette nettverket, som vi har bekreftet i vertical occipital fasciculus (VOF). Dette kan tillate regioner i hele å være en del av oppmerksomhetsnettverket som skal kobles til ansiktsbehandlingsnettverket. Grill-Spector bemerker også at ansiktsbehandling kan skje gjennom flere veier. Vi har bemerket At U-formede fibre som går fra tidlige visuelle prosessområder til den fremre fusiform gyrus. IFOF OG ILF har også vært involvert i ansiktsbehandling. I tillegg er det spesifikke områder som mates fra den nedre occipital gyrus og lingual gyrus inn i fusiform gyrus. Sammen viser disse funnene at flere ruter for ansiktsbehandling kan eksistere i hjernen.

de ansiktsselektive områdene av fusiform gyrus har blitt implisert i andre forhold enn prosopagnosia. FFA-volumet har vist seg å være omtrent dobbelt så stort hos voksne diagnostisert Med Williams Syndrom sammenlignet med aldersmatchede kontroller, til tross for at Hele fusiform gyrus-regionen er mindre I Williams Syndrom34. Williams syndrom er en genetisk utviklingsforstyrrelse som påvirker flere organsystemer. I relevans for dette arbeidet har personer Med Williams syndrom vist seg å ha problemer med å utføre visuelle romlige oppgaver. Vanligvis påvirker lesjoner av parietalloben evnen til å utføre disse oppgavene. Derfor foreslår dette funksjonelle underskuddet I Williams syndrom pasienter en mulig sammenheng mellom fusiform gyrus og visuell-romlige oppgaver. I tillegg synes neurotypiske individer å ha en mer symmetrisk fusiform gyrus enn de med autismespektrumforstyrrelse (ASD). En venstre asymmetri av fusiform gyrus ble vist oftest HOS ASD-pasienter, mens et mindretall AV asd-pasienter med mer alvorlige symptomer viste atypisk høyre asymmetri35. Fusiform gyrus ‘ potensielle kobling Til Williams syndrom og ASD fremhever denne regionens rolle i ansiktsoppfattelse og relaterte funksjoner.

Fusiform gyrus og andre sensoriske funksjoner

fusiform gyrus er ikke utelukkende viet til ansiktsbehandling. Den venstre occipitotemporal sulcus og regionen av fusiform gyrus liggende bare mediale til det er innblandet i leksikalsk behandling, spesielt i beregningen av grapheme beskrivelse-uavhengig av orientering, plassering, eller skrift. Lesing av skrevne ord eller pseudoord, og produksjon av skrevne ord eller pseudoord mens staving er også formidlet av disse områdene11. Skade på venstre bakre fusiform gyrus resulterer i forringelser i visuell behandling av høye romlige frekvenser, inkludert ortografisk og ikke-ortografisk behandling, som presenterer som ren alexia i tillegg til visuell agnosia for objekter presentert ved høye romlige frekvenser8. Noen individer, derimot, har presentert med isolert ren alexia etter hvit materie traktater traversering mellom venstre mediale BA 37 OG høyre BA 37 ble skadet11. Dette indikerer muligheten for at venstre medial BA 37 kanskje ikke er det eneste området som er spesifikt for en slik grafemisk beskrivelse. Dette funnet kan forklares AV VOF, som har forbindelser til den bakre fusiform gyrus. Skade PÅ VOF har vært innblandet i produksjonen av en ren alexia. Vi utførte traktvolumanalyse AV VOF, som viser at høyre OG venstre VOF har forskjeller i traktvolum (Tabell 2). Denne store variansen i pasientens tarmvolum kan vise ulike funksjonelle roller AV VOF for pasienter. VOF har tidligere blitt beskrevet i litteraturen36, 37. Disse studiene, basert på diffusjon-tensor MR-teknologi, konkluderer med AT VOF forbinder fusiform gyrus med unimodal visual association cortices. Vår traktografi og anatomiske disseksjon bekrefter dette funnet ved å demonstrere forbindelser I VOF mellom fusiform gyrus og cuneus. I tillegg demonstrerte vi forbindelser AV VOF innenfor de tidligere nevnte laterale oksipitale regioner. Imidlertid kan andre fibre som går gjennom fusiform gyrus, SOM ILF og IFOF, også være kandidater for leksikalsk behandling.

den fusiform gyrus har også vært innblandet i grapheme-farge og tone-farge synestesi, der venstre bakre fusiform gyrus har vist seg å ha økt grå materie volum, mens venstre fremre fusiform gyrus, samt venstre MT / V5, har redusert grå materie volum38. Endelig er det bevis på at fusiform gyrus demonstrerer selektivitet for menneskelige kropper, skilt fra ansikter eller verktøy6. Studier viser at reduserte effektive forbindelser i fusiform gyrus korrelert med en kroppsstørrelse misjudgment score, som muligens impliserer disse regionene i utviklingen av anorexia nervosa7.

fusiform gyrus er en viktig region involvert i slike oppgaver som visuell prosessering av menneskelige ansikter og kropper, samt oppfatningen av stimuli med høye romlige frekvenser. Våre funn bidrar til forståelsen av anatomien i denne regionen. En større forståelse av de strukturelle og funksjonelle relasjonene som ligger i denne regionen, kan støtte kliniske fremskritt på områder som kirurgisk planlegging for gliomreseksjon og funksjonell kartlegging i våken kraniotomier. Videre kan postkirurgiske utfall relatert til fusiform gyrus bedre forstås i sammenheng med fiberbuntanatomien fremhevet av denne studien.