Surface anatomy and white matter connectivity of the premotor and motor areas

Abstract

OBJECTIVE: To reveal the intrinsic architecture, morphology and spatial relationship of the white matter pathways implicated in the connectivity of motor/premotor cortex and SMA/pre-SMA complex that remains vague to this day. METHODS: Thirty normal, adult, formalin-fixed cerebral hemispheres were explored through the fiber micro- dissection technique. Lateral to medial and medial to lateral dissections were performed in a tandem manner and under the surgical microscope. RESULTS: We traced the subcortical architecture, spatial relationships and axonal connectivity of four major pathways: a) the dorsal component of the SLF (SLF-I) was found to reside in the medial aspect of the hemisphere and seen to connect the precuneus with the SMA and pre-SMA complex, b) the Frontal Longitudinal System (FLS) was consistently encountered as the natural anterior continuation of the SLF- II and SLF-III and connected the premotor and prefrontal cortices c) the Fronto-caudate Tract (FCT),a fan-shaped tract, was documented to participate in the connectivity of the prefrontal and premotor cortices to the head and body of the caudate nucleus and d) the Cortico-tegmental Tract(CTT) was invariably recorded to subserve the connectivity of the tegmental area with the motor/premotor areas and fronto-parietal cortex. No hemispheric asymmetries were recorded for any of the implicated pathways. Sub- segmentation systems were also introduced for each of the aforementioned tracts. CONCLUSIONS: The structural connectivity and functional specialization of motor and premotor areas in the human brain remains vague to this day as most of the available evidence derives either from animal or tractographic studies. By using the fiber-microdissection technique as our main method of investigation, we provide sound structural evidence on the delicate anatomy of the related white matter pathways.

ΣΚΟΠΟΣ: Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της αρχιτεκτονικής, της μορφολογίας και της συσχετιστικής ανατομίας των δεματίων λευκής ουσίας που εμπλέκονται στη συνδεσιμότητα του κινητικού και προκινητικού φλοιού καθώς και της επικουρικής και προ-εκπικουρικής περιοχής. ΜΕΘΟΔΟΣ: Τριάντα (30) ημισφαίρια υγειών ενηλίκων μονιμοποιημένα σε φορμόλη μελετήθηκαν με χρήση της μεθόδου παρασκευής της λευκής ουσίας κατά Klingler. Οι εν λόγω βήμα προς βήμα παρασκευές ολοκληρώθηκαν με κατεύθυνση από έξω προς τα έσω και από έσω προς τα έξω. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Αναζητήθηκε η υποφλοιώδης αρχιτεκτονική, η χωρική συσχέτιση και η συνδεσιμότητα τεσσάρων κυρίως μείζονων δεματίων: Α) Το ραχιαίο τμήμα του άνω επιμήκους δεματίου (SLF-I) ανευρέθηκε σταθερά στην έσω επιφάνεια του ημισφαιρίου να συνδέει το προσφηνοειδές λόβιο, την επικουρική και προ-επικουρική κινητική περιοχή. Β) Το Μετωπιαίο Επίμηκες Δεμάτιο(FLS) παρατηρήθηκε σταθερά ως μια πρόσθια συνέχεια του 2ου και 3ου τμήματος του άνω επιμήκους δεματίου(SLF II& SLF III). Το εν λόγω δεμάτιο συνδέει τον προκινητικό με τον προμετωπιαίο φλοιό. Γ) Το Μέτωπο-Κερκοφόρο Δεμάτιο (FCT) ένα ριπιδοειδές σύστημα ινών λευκής ουσίας, καταγράφηκε να συμμετέχει στη συνδεσιμότητα του προμετωπιαίου και προκινητικού φλοιού με την κεφαλή και το σώμα του κερκοφόρου πυρήνα. Δ) Το Φλοιο-καλυπτρικό δεμάτιο (CTT) ανευρέθηκε σταθερά να συνδέει τη μεσεγκεφαλική καλύπτρα με τον κινητικό/προκινητικό φλοιό και τον φλοιό της οπίσθιας κεντρικής έλικας. Κατά τις παρασκευές των εν λόγω δεματίων δεν παρατηρήθηκαν ημισφαιρικές ασυμμετρίες. Τέλος πρότυπα υποτμηματοποίησης προτάθηκαν για όλα τα δεμάτια. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η συνδεσιμότητα και η λειτουργική εξειδίκευση των κινητικών και προκινητικών περιοχών του ανθρώπινου εγκεφάλου παραμένει σε μεγάλο βαθμό ασαφής καθώς ο μεγαλύτερος όγκος πληροφοριών προέρχεται από μελέτες σε πειραματόζωα και δεσμιδογραφικές μελέτες. Χρησιμοποιώντας την τεχνική Παρασκευής της λευκής ουσίας κατά Klingler ως βασική μέθοδο διερεύνησης, η παρούσα μελέτη παρέχει δεδομένα και στοιχεία για την λεπτή ανατομία των σχετιζόμενων με τις παραπάνω περιοχές δεματίων.