2020年05月13日发布 | 6927阅读

额上回及其白质束连接

胡柯嘉

上海交通大学附属瑞金医院

李信晓

郑州大学第五附属医院

达人收藏

美国洛杉矶南加利福尼亚大学神经外科的Robert G. Briggs等通过对健康成人的大脑纤维束的MRI成像技术和尸头脑纤维束的解剖,研究额上回及其白质束连接,其结果发表于2019年11月的《Clin Anat》在线上。


——摘自文章章节


【Ref: Briggs RG, et al. Clin Anat. 2019 Nov 21. doi: 10.1002/ca.23523. [Epub ahead of print]】


研究背景



额上回(Superior Frontal Gyrus,SFG)是掌控运动、工作记忆、静息态和认知等多项功能的重要区域。对额上回的不同部位解剖研究,可以更好的理解额上回对人类认知功能和肿瘤手术造成后果的重要性。美国洛杉矶南加利福尼亚大学神经外科的Robert G. Briggs等通过对健康成人的大脑纤维束的MRI成像技术和尸头脑纤维束的解剖,研究额上回及其白质束连接,其结果发表于2019年11月的《Clin Anat》在线上。


研究方法



该研究通过人脑连接组计划项目中的10名健康成人大脑MRI弥散频谱图像(diffusion spectrum imaging,DSI)数据进行纤维束成像,依据额上回与其它脑区的连接作整体评估。基于DSI显示的白质纤维束与周围重要神经解剖结构的关系,研究额上回纤维束的特征。所有纤维束均位于双侧大脑半球,根据纤维束体积计算其偏侧指数。采用改良的Klingler技术对10例尸头大脑显微解剖研究,确定额上回主要连接纤维束的部位。研究者将SFG皮质表面分为上外侧面和内侧面两部分。额极为SFG的前缘,而中央前沟和顶中央小叶为SFG的后缘(图1)。


图1. 大脑前上位观(A)和正中矢状位观(B),展示部分额叶、顶叶和枕叶。图A中额上沟以白点分界;图B中扣带沟以黑点分界;额上回的外侧面和内侧面清晰可见。CC:胼胝体;FP:额极;LG:舌回;M:运动中枢;MB:中脑;MFG:额中回;PL:旁中央小叶;S:感觉中枢;SFG:额上回;SPL:顶上小叶。


研究者最终确定与额上回连接的4束纤维束,即连接额下回的额斜束(Frontal aslant tract,FAT);连接楔回、舌回和顶上叶的下额枕束(inferior fronto-occipital fasciculus,IFOF);连接楔前叶、海马旁回/钩回的扣带束(cingulum)以及连接双侧额上回的胼胝体纤维束(callosal fibers)。


FAT连接同侧半球的额上回和额下回,起自中央前回正前方SFG的上外侧面内,向下进入额后叶深部白质,再向后下方约90度逐渐弯曲,止于额下回盖部和三角部(图2)。FAT沿SFG向前延伸程度在各受试者中并不相同,但未发现FAT起自额极,也未发现其起源于SFG内侧皮质。需注意的是,FAT向深部走行于上纵束中,仔细去除上纵束对于显露白质深部的FAT至关重要。


图2. 额斜束。A、B:MRI冠状位显示FAT纤维束图像。C:额叶外侧面结构。D、E:从额上回后外侧部至额下回(IFG)盖部和三角部的FAT;E图中的绿色流线显示FAT纤维走行。*:侧脑室;CC:胼胝体;IFG:额下回;M:运动中枢;MFG:额中回;S:感觉中枢;SFG:额上回;TL:颞叶。


下额枕束(inferior fronto-occipital fasciculus,IFOF)起自SFG上外侧,汇聚在最外囊和外囊前的岛叶皮质下白质后下方。纤维束至颞叶深部白质处分散前,向下外侧走行至丘脑。分散的IFOF纤维束在止于顶叶和枕叶之前,继续向后、向上投射,接近侧脑室(图3)。


图3. MRI-T1加权像显示,下额枕束在矢状位(A、B)和轴位(C、D)的纤维束成像。IFOF在汇聚于岛叶水平之前,沿额上回纵向走行,随后分散于颞叶后深部白质中,止于部分顶叶和枕叶。E、F:从SFG延伸至楔叶和舌回的IFOF;F图中橙色流线显示IFOF纤维走行。G:切除F图中剩余的顶盖皮质(***),可见IFOF止于顶上小叶;G图中橙色流线为IFOF纤维走行。C:楔叶;LG:舌回,M:运动中枢;MFG:额中回;S:感觉中枢;SFG:额上回;SPL:顶上小叶;TP:颞极。


扣带束位于SFG内侧面,分为前、中、后三部分。扣带回纤维束在扣带回深部后方呈90度弯曲走行,大多数纤维向上、向内侧投射,止于楔前叶。然而,在胼胝体压部后方的部分扣带束走行曲度转为180度之前继续向后,该部分纤维束投射至颞叶内侧深部。其余纤维束止于海马旁回和钩回(图4)。


图4. MRI-T1加权像显示扣带束在矢状位(A、B)和轴位(C)的纤维束成像。D、E:从SFG内侧面延伸至楔前叶的扣带束;可见扣带束部分纤维束投射至胼胝体压部周围的后方,止于海马旁回和钩回。在切除中脑后的F图中,可见扣带束向下进入颞内侧。D、E图中的白点为扣带沟边界,E、F图中的浅蓝色流线显示扣带束走行。CC:胼胝体;MB:中脑;PC:楔前叶;PL:旁中央小叶;SFG:额上回;T:丘脑;U:钩回。


左、右两侧半球的SFG通过致密的胼胝体纤维束连接。胼胝体束的投射纤维通过胼胝体膝部和体部连接双侧SFG(图5)。大部分胼胝体至额极的纤维束投射呈水平走行。大多数后部胼胝体纤维束起自增补运动区(supplementary motor area,SMA),通过胼胝体前体部垂直投射,连接双侧SFG的同源部位。


图5. MRI-T1加权像上显示胼胝体的轴位(A、B)和冠状位(C)纤维束成像。D、E:尸头冠状位解剖显示胼胝体。*表示双侧扣带回。E图中深蓝色流线表示胼胝体纤维走行。CC:胼胝体;IFG:额下回,MFG:额中回;SFG:额上回;T:颞叶。


SFG除上述4大白质纤维束连接外,研究者在纤维束解剖过程中发现很多短的U型联合纤维(图6)。U型束主要连接额上回或额中回,每个U型束形态相似,起自皮质内某一部分,止于临近的皮质。


图6. 在额上回白质内连接临近皮质的U型束。A图中黑框显示U型束;B图为U型束放大观。SFG:额上回。


结论



最后作者指出,SFG主要参与运动、工作记忆和高级认知活动等多种重要功能;包括FAT、IFOF、扣带束和胼胝体束的脑网络系统将SFG的各部位和其它脑区连接起来,执行和协调完成上述功能。对SFG解剖及其纤维束连接的研究有助于解释发生在SFG及周围的肿瘤手术后出现神经功能障碍的原因。


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