anatomie en witte stof verbindingen van de spoelvormige gyrus

in deze studie hebben we de onderliggende subcorticale witte stof anatomie van de spoelvormige gyrus besproken, een temporale kwab regio die een belangrijke rol zou spelen in gespecialiseerde visuele verwerkingsfuncties, zoals gezichtsverwerking. Voor zover wij weten, heeft geen enkele eerdere studie de subcorticale anatomie van de spoelvormige gyrus en zijn relevantie voor Neurochirurgie beschreven. Het sparen van functie in cerebrale chirurgie is afhankelijk van het behoud van de witte stof traktaten die functionele gebieden verbinden. Hier hebben we de verbindingen van de spoelvormige gyrus gedemonstreerd met behulp van diffusiespectrum beeldvorming en deze verbindingen bevestigd door grove anatomische dissectie.

de rollen van microdissectie zijn goed beschreven in een recente publicatie23. Het primaire belang van micro-dissectie is bevestiging van tractografiegegevens aangezien tractografie slechts een computer-gegenereerde weergave van witte stof traktaten is. Het belang van het identificeren van deze traktaten is om de anatomische relaties met naburige paden te bespreken. Een voorbeeld binnen neurochirurgie zou massa ‘ s zijn die één traktaat beà nvloeden zou hogere waarschijnlijkheid hebben om naburige traktaten te beà nvloeden. Ook, chirurgen moeten begrijpen welke oppervlakkige traktaten moeten worden bewaard bij de toegang tot diepere delen van de hersenen. Verschillende technieken komen in opkomst om in micro-dissectie zoals de photogrammetric imaging analysis te helpen24. Deze methode werkt door weergavegegevens van het specimen te nemen om de corticale oppervlakte en tussen elke stap in ontleding te reconstrueren om wit materieverlies tijdens ontleding te minimaliseren.

voor onze dissectie hebben we gekozen voor de Klingler methode zoals eerder beschreven. De Klingler methode van vezeldissectie heeft inherente sterke en zwakke punten. De primaire sterkte impliceert betere vezelresolutie bij definitieve dissectie door betere vezelscheiding door watermolecules te penetreren die de ruimten tussen vezels tijdens het bevriezen uitbreiden. Dit staat gemak van dissectie toe aangezien de vezels reeds van aangrenzende vezels en hersenenmateriaal worden gescheiden alvorens dissectie te proberen. De zwakte van deze dissectie en dissecties in het algemeen is dat oppervlakkige vezels moeten worden opgeofferd bij het ontleden van diepere vezels. Voorts voor deze techniek, moet er een methode zijn om hersenen aan − 80° te bevriezen die aan sommige onderzoekers niet beschikbaar kan zijn.

samenvatting van de resultaten sectie

de eerste hoofdbundel was de verbinding tussen de spoelvormige gyrus en de linguale gyrus. Terwijl de contralaterale traktaten ontstonden binnen dezelfde gebieden van de bilaterale linguale gyri, waren er iets verschillende insertiepunten op de spoelvormige gyrus (links was de insertie op het anteromediale gedeelte van de gyrus en rechts was het op het anterolaterale gedeelte). Er waren ook verbindingen tussen de onderste occipitale kwabben (oorsprong) en spoelvormige (insertie) bilateraal. De insertiepunten in de spoelvormige gyri waren identiek aan die welke werden geïdentificeerd voor de traktaten tussen de linguale en spoelvormige gyri. Ook U-vezels verbonden aangrenzende gyri tussen de onderste occipitale en spoelvormige gyri. Er was ook een kanaal tussen de spoelvormige gyrus en de cuneus dat een deel van de verticale occipitale fasciculus was. De verticale occipitale fasciculus verbindt traditioneel de superieure en inferieure occipitale gyri. Het gedeelte dat in de spoelvormige aan de anteromediale gedeelte van die gyrus. Al deze verbindingen tonen een sterke verbinding tussen de occipitale kwab en de spoelvormige gyri die suggereert dat de spoelvormige is betrokken bij functies met betrekking tot het gezichtsvermogen of de verwerking van visuele informatie.

spoelvormige gyrus en gezichtsperceptie

Studies naar de functionaliteit van de spoelvormige gyrus ondersteunen een verband tussen dit gebied en visuele herkenningsprocessen van hoge orde, in het bijzonder de herkenning van gezichts3,4,5,25. Het spoelvormige gezichtsgebied (FFA), in de rechter Midden-spoelvormige gyrus, is in het bijzonder geassocieerd met gezichtsverwerking9. Lateraliteit van de facial-processing functie werd bepaald in een studie die elektrocorticografie combineerde met elektrische hersenstimulatie studie uitgevoerd door Rangarajan et al.4. In deze studie vonden de auteurs dat stimulatie van de juiste spoelvormige gyrus perceptuele vervormingen kon veroorzaken bij het bekijken van gezichten. Met name, stimulatie van de linker spoelvormige leidde tot ongerelateerde visuele vervormingen, met inbegrip van vervorming van kleuren of de productie van fonemen.

aan de hand van tractografie en dissecties hebben we aangetoond dat de linguale gyrus en de onderste occipitale gyri zich voeden in meerdere gebieden van de voorste spoelvormige gyrus. Aan de linkerkant bevinden deze verbindingen zich in de mediale spoelvormige gyrus, in een gebied dat bekend staat als het ventromediale visuele gebied (VMV). VMV kan een rol spelen bij het integreren van kleur -, vorm-en textuurinformatie voor holistische herkening5, 26. Verbindingen aan de rechterkant beëindigd in het anterolaterale gedeelte van de spoelvormige gyrus, in de eerder genoemde spoelvormige gezicht gebied, een gebied dat cruciaal is voor het verwerken van gezichtskenmerken27.

onze connectiviteitsstudies ondersteunen het feit dat de spoelvormige gyrus verschillende functies kan hebben, afhankelijk van de lateraliteit. In onze ontleding van 10 kadaverachtige menselijke hersenen, vonden we dat 7 hersenen dit consistente verschil toonden in spoelvormige terminale verbindingen afhankelijk van lateraliteit. In één brein konden we de terminale verbinding aan beide kanten niet bepalen. In 2 andere hersenen konden we de terminale verbinding aan één kant niet bepalen. We waren niet in staat om de locatie te bepalen van sommige terminale verbindingen van lokale verbindingen secundair aan het onvermogen om de Vezelkanaal te vinden of te behouden van de darmkanaal in dissectie. De volumes van het witte-stofkanaal bleken niet significant te verschillen tussen de rechter-en linkerhersenhelft (t = 0,56, p = 0,59). Tabel 1 toont de gegevens voor alle anatomisch bepaalde eindverbindingen van de spoelvormige gyrus.

naast de lateraliteit wordt gedacht dat de perceptie van gezichten wordt gemedieerd door een zeer onderling verbonden neuraal netwerk, waarvan wordt gedacht dat het een kernset van posterieure gebieden omvat, waaronder het occipitale gezichtsgebied (OFA), het spoelvormige gezichtsgebied (FFA), de posterieure superior temporale sulcus (PST ‘ s), evenals zogenaamde uitgebreide gebieden die de anterieure temporale pool, de amygdala en de ventromediale prefrontale cortex5 omvatten. Lohse et al.10 een netwerk model waarin “de aanwezigheid of afwezigheid van gezichten moduleert feedforward effectieve connectiviteit van de vroege visuele cortex naar occipitotemporale gebieden,” en ook bepaald dat informatie tracts voor gezichten, ten opzichte van andere objecten, zijn verminderd in de ontwikkeling prosopagnosia. Specifiek, ze vonden inferieure effectieve connectiviteit van de vroege visuele cortex aan de bilaterale FFA en de juiste pSTS9,10. Deze auteurs vonden ook dat proefpersonen met ontwikkelingsprosopagnosia, terwijl ze dezelfde algemene organisatie van witte materie hadden als controles in de ventrale temporale cortex, vergelijkbare atypische eigenschappen vertoonden in traktaten gerelateerd aan gezichtsselectieve gebieden van de cortex9,10.

de inferieure longitudinale fasciculus (ILF) en inferieure frontale–occipitale fasciculus (IFOF) worden beschreven in eerdere werken28,29,30. Zijn occipito-temporale koers maakt het een kandidaat vezel voor de verwerking van gezichten. Vijf verschillende subcomponenten van het IFOF zijn voorgesteld op basis van diffusiespectrum imaging fiber tracking30. Met behulp van een combinatie van tractografie en kadaverachtige dissectie, konden we minstens drie verschillende sub-componenten bevestigen. Componenten van het IFOF uit de linguale gyrus en inferieure occipitale gyrus bleken te eindigen in de inferieure frontale gyrus, en componenten van de cuneus bleken te eindigen in de superieure frontale gyrus. In termen van de ILF bevestigden onze tractografie en anatomische dissectie de aanwezigheid van ILF-subcomponenten. Net als Latini konden we een cuneale, linguale en inferieure occipitale tak van de ILF29 identificeren. Het ILF en het IFOF verbinden veel van de bovengenoemde regio ‘ s en uit studies is gebleken dat zij ook belangrijk zijn voor de perceptie van gezichten5. Personen met congenitale prosopagnosie vertonen structurele verstoringen van het bilaterale ILF en het IFOF, waaronder een lage fractionele anisotropie (FA) en een verminderd volume van het rechter ILF en een verminderd volume van het rechter IFOF5.

ondanks het sterk onderling verbonden karakter van dit netwerk, zijn er aanwijzingen dat de rangschikking ervan niet is georganiseerd in een strikte seriële hiërarchie, zodanig dat aan het gezicht gerelateerde informatie van de inferieure occipitale gyrus (IOG) naar volgende regio ‘ s stroomt. Eén studie, waarbij zowel de volledige IOG-pijlers als de achterste 23,3% van de achterste spoelvormige gyrusvlakken werden verwijderd, toonde aan dat die gezichtsspecifieke regio ‘ s stroomafwaarts van de resectie opmerkelijke veerkracht vertoonden na de operatie, wat wijst op de mogelijkheid van een niet-hiërarchisch, multiple-routenetwerk31. We zijn van plan om een meer gedetailleerde analyse uit te voeren van het volume van het kanaal van het IFOF, ILF, samen met hun subcomponenten, op basis van deze bevindingen.

er zijn een reeks U-vormige vezels tussen de onderste occipitale gyrus en spoelvormige gyrus die het niveau van de achterste temporale kwab bereiken, een bevinding gerapporteerd door het werk van Catani et al.32. Er zijn vezels van de linguale gyrus en inferieure occipitale gyrus die zich voeden in de voorste spoelvormige gyrus. De vezels van de onderste occipitale gyrus komen overeen met een gebied dat bekend staat als LO (laterale occipitale), dat detail, beweging en informatie ontvangt van zowel de dorsale als ventrale stroom om de vorm van objecten26 te verwerken. De linguale gyrus bevat functionele gebieden die verband houden met elementaire visuele verwerking. Dit geeft geloof aan de theorieën dat gezichtsverwerking plaatsvindt vanuit een feed-forward mechanisme van vroege visuele verwerkingsgebieden (LO, V1, V2, enz.) aan het spoelvormige gezichtsgebied33. De adjacency van deze verbindingen met de posterieure temporale kwab ondersteunt ook de theorie dat deze informatie in het posterieure temporale gebied wordt gevoerd. Deze bevindingen komen overeen met de resultaten die Grill Spector et al. gerapporteerd met betrekking tot de witte stof verbindingen van het ventrale gezichtsnetwerk33. Grill-Spector et al. ontdekte hiërarchische verbindingen van de onderste occipitale gyrus en vroege visuele gebieden. Daarnaast wordt in hun werk melding gemaakt van verticale witte-materiedistricten die verbonden zijn met dit netwerk, wat we hebben bevestigd in de verticale occipitale fasciculus (VOF). Dit kan gebieden toestaan om deel uit te maken van het aandachtsnetwerk om met het gezichtsverwerkings netwerk te worden verbonden. Grill-Spector merkt ook op dat gezichtsverwerking kan plaatsvinden via meerdere paden. We hebben opgemerkt dat U-vormige vezels die lopen van vroege visuele verwerkingsgebieden naar de voorste spoelvormige gyrus. De IFOF en ILF zijn ook betrokken bij gezichtsverwerking. Daarnaast zijn er specifieke traktaten die zich voeden van de onderste occipitale gyrus en de linguale gyrus in de spoelvormige gyrus. Samen, tonen deze bevindingen aan dat veelvoudige routes voor gezichtsverwerking in de hersenen kunnen bestaan.

de aan het gezicht selectieve gebieden van de spoelvormige gyrus zijn betrokken bij andere omstandigheden dan prosopagnosia. Het FFA-volume is ongeveer tweemaal zo groot in volwassenen gediagnosticeerd met Williams syndroom vergeleken met leeftijd-gematchte controles, ondanks het feit dat het gehele spoelvormige gyrus gebied kleiner is in Williams Syndrome34. Het syndroom van Williams is een genetische ontwikkelingsstoornis die veelvoudige orgaansystemen beà nvloedt. In relevantie voor dit werk, mensen met het syndroom van Williams zijn gevonden om moeite te hebben met het uitvoeren van visueel-ruimtelijke taken. Typisch, laesies van de pariëtale kwab van invloed op het vermogen om deze taken uit te voeren. Daarom suggereert dit functionele tekort bij patiënten met het Williams-syndroom een mogelijk verband tussen de spoelvormige gyrus en visueel-ruimtelijke taken. Bovendien, lijken de neurotypische individuen om een meer symmetrische spoelvormige gyrus te hebben dan die met de wanorde van het autismespectrum (ASD). Een linkswaarts asymmetrie van de spoelvormige gyrus werd het vaakst aangetoond bij ASD-patiënten, terwijl een minderheid van ASD-patiënten met ernstigere symptomen atypische rechtswaarts asymmetrie vertoonde35. De spoelvormige gyrus ‘ potentiële link met Williams syndroom en ASD benadrukt de rol van dit gebied in gezichtswaarneming en gerelateerde functies.Spoelvormige gyrus en andere sensorische functies

de spoelvormige gyrus is niet uitsluitend bestemd voor gezichtsbewerking. De linker occipitotemporale sulcus en het gebied van de spoelvormige gyrus die er net mediaal aan liggen, zijn betrokken bij lexicale verwerking, in het bijzonder bij de berekening van de grafische beschrijving – onafhankelijk van oriëntatie, locatie of lettertype. Het lezen van geschreven woorden of pseudowoorden, en het produceren van geschreven woorden of pseudowoorden terwijl de spelling ook wordt gemedieerd door deze gebieden11. Schade aan de linker posterieure spoelvormige gyrus leidt tot aantasting van de visuele verwerking van hoge ruimtelijke frequenties, met inbegrip van orthografische en niet-orthografische verwerking, die zich presenteert als pure alexia in aanvulling op visuele agnosie voor objecten gepresenteerd op hoge ruimtelijke frequenties8. Sommige individuen, echter, hebben gepresenteerd met geïsoleerde pure alexia nadat witte stof traktaten doorkruisen tussen de linker mediale BA 37 en rechter BA 37 werden beschadigd 11. Dit wijst op de mogelijkheid dat Left medial BA 37 niet het enige gebied is dat specifiek is voor een dergelijke grafische beschrijving. Deze bevinding kan worden verklaard door de VOF, die verbindingen met de posterieure spoelvormige gyrus heeft. Schade aan de VOF is betrokken bij de productie van een pure alexia. We voerden tract volume analyse van de VOF, die aantoont dat de rechter en linker VOF verschillen in tract volume (Tabel 2). Deze grote variatie in het volume van het darmkanaal van patiënten kan verschillende functionele rollen van de VOF voor patiënten aantonen. De VOF is eerder beschreven in de literatuur36, 37. Deze studies, gebaseerd op diffusie-tensor MRI technologie, concluderen dat de VOF verbindt de spoelvormige gyrus met unimodale visuele associatie cortices. Onze tractografie en anatomische dissectie bevestigen deze bevinding door het aantonen van verbindingen in de VOF tussen de spoelvormige gyrus en de cuneus. Daarnaast hebben we verbanden aangetoond van de VOF binnen de eerder genoemde laterale occipitale gebieden. Andere vezels die door de spoelvormige gyrus lopen, zoals de ILF en IFOF, kunnen echter ook in aanmerking komen voor lexicale verwerking.

de spoelvormige gyrus is ook betrokken bij grapheme-color en tone-color synesthesie, waarbij de linker posterieure spoelvormige gyrus bleek te hebben toegenomen grijze massa volume, terwijl de linker voorste spoelvormige gyrus, evenals de linker MT / V5, hebben afgenomen grijze massa volume38. Ten slotte zijn er aanwijzingen dat de spoelvormige gyrus selectiviteit vertoont voor menselijke lichamen, gescheiden van gezichten of werktuigen.6 Studies tonen aan dat verminderde effectieve verbindingen in de spoelvormige gyrus gecorreleerd met een lichaamsgrootte verkeerde beoordeling score, die mogelijk impliceert deze regio ‘ s in de ontwikkeling van anorexia nervosa7.De spoelvormige gyrus is een belangrijk gebied dat betrokken is bij taken als de visuele verwerking van menselijke gezichten en lichamen en de waarneming van stimuli met hoge ruimtelijke frequenties. Onze bevindingen dragen bij aan het begrip van de anatomie van deze regio. Een beter begrip van de structurele en functionele relaties die inherent zijn aan dit gebied kan klinische vooruitgang ondersteunen op gebieden zoals chirurgische planning voor glioom resectie en functionele mapping in wakkere craniotomies. Bovendien, post-chirurgische resultaten met betrekking tot de spoelvormige gyrus kunnen beter worden begrepen in de context van de vezel-bundel anatomie benadrukt door deze studie.