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Neuroscience

Connessioni a fibre della zona motori aggiuntiva Revisited: Metodologia della discizione a fibre, DTI e documentazione tridimensionale

Published: May 23, 2017
doi:
10.3791/55681
, , , , , , , ,
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

Lo scopo di questo studio è quello di mostrare ogni fase della tecnica di dissezione della fibra sui cervelli cadaverici umani, la documentazione 3D di queste dissezioni e l'immagine di tensori di diffusione dei percorsi di fibra disciolata anatomicamente.

Abstract

Lo scopo di questo studio è quello di mostrare la metodologia per l'esame dei collegamenti di materia bianca del complesso SMA (SMA), utilizzando una combinazione di tecniche di dissezione in fibra su campioni cadaverici e risonanza magnetica (MR ) Tractografia. Il protocollo descriverà anche la procedura per la dissezione di una materia bianca di un cervello umano, la tachimetria della tensura di diffusione e la documentazione tridimensionale. Le discezioni di fibre sui cervelli umani e la documentazione 3D sono state eseguite presso l'Università del Minnesota, Microchirurgia e Laboratorio di Neuroanatomia, Dipartimento di Neurochirurgia. Cinque esemplari di cervello umano postmortem e due teste intere sono state preparate secondo il metodo di Klingler. Gli emisferi del cervello sono stati dissected passo dopo passo dal laterale al mediale e mediale a laterale sotto un microscopio operativo, e le immagini 3D sono state catturate in ogni fase. Tutti i risultati della dissezione sono stati supportati da tensore di diffusioneimaging. Sono state effettuate indagini sulle connessioni in linea con la classificazione di Meynert nella fibra, tra cui fibre di associazione (brevi, superiori longitudinali fascicolari I e tratti frontali), fibre di proiezione (corticospinali, claustro-corticali, cingoli e tratti frontostriatali) e fibre commissurali (fibre callosali). Condotta anche.

Introduction

Tra le 14 aree frontali delineate da Brodmann, il premotore e l'area prefrontale che si trova davanti alla corteccia motore precentrale è da tempo considerato come un modulo silenzioso, nonostante il lobo frontale svolge un ruolo importante nella conoscenza, nel comportamento, nell'apprendimento, E l'elaborazione vocale. Oltre al complesso supplementare di motori (SMA), costituito dal pre-SMA e dalla SMA (Area Brodmann, BA 6) che si estende medialmente, il modulo pre-motore / frontale include il prefrontale dorsolaterale (BA 46, 8, E 9), frontopolare (BA 10) e cortice prefrontali ventrolaterali (BA 47), nonché parte della corteccia orbitofrontale (BA 11) sulla superficie laterale del cervello 1 , 2 .

Il complesso SMA è un'area anatomica significativa definita dalle sue funzioni e dalle sue connessioni. La resezione e il danno di questa regione causano notevoli deficit clinici noti come SMAsindrome. La sindrome di SMA è una condizione clinica importante che è particolarmente osservata nei casi di glioma frontali che contengono il complesso SMA 3 . Il complesso SMA ha collegamenti con il sistema limbico, gangli basali, cerebellum, talamo, SMA contralaterale, lobo superiore parietale e porzioni dei lobi frontali attraverso tratti di fibre. L'effetto clinico del danno a queste connessioni di materia bianca può essere più grave rispetto alla corteccia. Ciò è dovuto al fatto che le conseguenze della lesione alla corteccia possono essere migliorate nel tempo a causa dell'elevata plasticità corticale 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. Pertanto, l'anatomia regionale SMA e le vie della materia bianca dovrebbero essere profondeY compreso, in particolare per la chirurgia dell'looma.

Una comprensione completa dell'anatomia dei percorsi della materia bianca è importante per il trattamento a larga scala delle lesioni neurochirurgiche. Recenti studi della documentazione tridimensionale dei risultati anatomici ottenuti nella microchirurgia sono stati utilizzati per ottenere una migliore comprensione dell'anatomia topografica e dell'interrelazione tra le vie della materia bianca cerebrale 13 , 14 . Pertanto, lo scopo di questo studio era quello di esaminare le connessioni di materia bianca del complesso SMA (pre-SMA e SMA corretta) utilizzando una combinazione di tecniche di dissezione in fibra su campioni cadaverici e tracciatura a risonanza magnetica (MRI) e spiegare tutti i metodi Ei principi di entrambe le tecniche e la loro documentazione dettagliata.

Pianificazione e strategia di studio

Prima di eseguire gli esperimenti, un litroLa ricerca sui principi fondamentali delle discezioni di fibre, le procedure che devono essere applicate agli esemplari prima e durante le dissezioni, e tutti i collegamenti tra le regioni SMA che sono stati rivelati con la dissezione e la DTI. Sono stati riesaminati gli studi precedenti sulla localizzazione anatomica e la separazione delle regioni pre-SMA e SMA e sull'anatomia topografica dei loro collegamenti.

Protocol

I defunti sono inclusi qui come una popolazione, anche se le persone decedute non sono soggetti tecnicamente umani; I soggetti umani sono definiti da 45 CF 46 come "esseri umani vivi 15 , 16 ". 1. Preparazione dei campioni Esaminare 5 cervelli fisse formalin (10 emisferi) e 2 teste intere umane. Fissare gli esemplari in una soluzione di formalina al 10% per almeno 2 mesi secondo il metodo di Klingler <s…

Representative Results

Il complesso SMA si trova nella parte posteriore del superiore gyrus frontale. I confini del complesso SMA sono il sulcus precentrale posteriormente, il sulcus frontale superiore inferiormente lateralmente e il sulcus cingulare inferiormente-medialmente 18 . Il complesso SMA è costituito da due parti: la pre-SMA anteriormente e la SMA correttamente posteriormente 18 . Ci sono differenze in termini di connessioni di materia bianca e funzion…

Discussion

L'importanza e le tecniche di studio per i percorsi della materia bianca

La corteccia cerebrale è accettata come una struttura neurale principale associata a 2,5 milioni di anni di vita umana. Circa 20 miliardi di neuroni sono stati separati in varie parti in base a specifiche morfologiche e cellulari 40 . L'architettura di ciascuna di queste parti corticali è stata sotto-raggruppata funzionalmente, come senso sensoriale e movimento, esperienza emotiva e ragion…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

I dati sono stati forniti in parte dal progetto Human Connectome, WU-Minn Consortium (Principal Investigators: David Van Essen e Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), finanziato dai 16 istituti e centri NIH che sostengono il progetto di NIH per la ricerca di neuroscienze; E dal McDonnell Center for Systems Neuroscience presso l'Università di Washington. Le figure 2A e 2D sono state riprodotte con l'autorizzazione della collezione Rhoton 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899).

Materials

%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 100mm 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
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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).
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