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Neurociência

Conexões de Fibra da Área Suplementar de Motor Revisitada: Metodologia de Dissecção de Fibras, DTI e Documentação Tridimensional

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

O objetivo deste estudo é mostrar cada passo da técnica de dissecção de fibras em cérebros cadavéricos humanos, a documentação 3D dessas dissecações ea imagem de tensor de difusão das vias fibrosas anatomicamente dissecadas.

Abstract

O objetivo deste estudo é mostrar a metodologia para o exame das conexões de substância branca do complexo de área motora suplementar (SMA) pré-SMA e SMA utilizando uma combinação de técnicas de dissecção de fibras em espécimes cadavéricos e ressonância magnética (MR ) Tractografia. O protocolo também descreverá o procedimento para uma dissecção da substância branca de um cérebro humano, imagens de tractografia de tensor de difusão e documentação tridimensional. As dissecções de fibra no cérebro humano ea documentação 3D foram realizadas na Universidade de Minnesota, Microcirurgia e Neuroanatomia do Laboratório, Departamento de Neurocirurgia. Cinco espécimes de cérebro humano pós-morte e duas cabeças inteiras foram preparados de acordo com o método de Klingler. Os hemisférios cerebrais foram dissecados passo a passo de lateral para medial e medial para lateral sob um microscópio operatório, e imagens 3D foram capturadas em cada estágio. Todos os resultados de dissecção foram suportados por tensor de difusãoImagem. As investigações sobre as conexões em linha com a classificação de Meynert, incluindo fibras associativas (curto, fascículo superior superior I e traços frontais do aslante), fibras de projeção (corticospinal, claustrocortical, cíngulo e frontostriatal) e fibras comissurais Também conduzido.

Introduction

Entre as 14 áreas frontais delineadas por Brodmann, a área pré-motora e pré-frontal que se encontra em frente ao córtex motor precentral tem sido considerada como um módulo silencioso, apesar de o lobo frontal desempenhar um papel importante na cognição, no comportamento, E processamento de voz. Além do complexo de área motora suplementar (SMA), constituído pelo pré-SMA e pelo SMA propriamente dito (área de Brodmann, BA 6), que se estende medialmente, o módulo pré-motor / frontal inclui o pré-frontal dorsolateral (BA 46,8, E 9), frontopolar (BA 10), ventrolateral prefrontal (BA 47), bem como parte do córtex orbitofrontal (BA 11) na superfície lateral do cérebro 1 , 2 .

O complexo SMA é uma área anatômica significativa que é definida por suas funções e suas conexões. A ressecção e os danos desta região causam déficits clínicos significativos conhecidos como SMAsíndrome. A síndrome de SMA é uma condição clínica importante que é particularmente observada em casos de glioma frontal que contêm o complexo SMA 3 . O complexo SMA tem conexões com o sistema límbico, gânglios basais, cerebelo, tálamo, SMA contralateral, lóbulo parietal superior e porções dos lobos frontais através de tratos de fibra. O efeito clínico dos danos a estas ligações de substância branca pode ser mais grave do que para o córtex. Isto deve-se ao facto de as consequências da lesão do córtex poderem ser melhoradas ao longo do tempo devido à elevada plasticidade cortical 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. Portanto, a anatomia regional SMA e os caminhos da substância branca devem ser deeplCompreendida, em particular para cirurgia de glioma.

Uma compreensão abrangente da anatomia dos caminhos da substância branca é importante para o tratamento de largo espectro de lesões neurocirúrgicas. Estudos recentes da documentação tridimensional dos resultados anatômicos obtidos em microcirurgia foram utilizados para se obter uma melhor compreensão da anatomia topográfica e da inter-relação dos caminhos da substância branca do cérebro 13,14 . Portanto, o objetivo deste estudo foi examinar as conexões de substância branca do complexo SMA (pré-SMA e SMA propriamente dito) utilizando uma combinação de técnicas de dissecção de fibra em amostras de cadáveres e tractografia de ressonância magnética (MRI) e explicar todos os métodos E princípios de ambas as técnicas e sua documentação detalhada.

Planejamento e Estratégia de Estudo

Antes da realização das experiências, um litroOs procedimentos que precisam ser aplicados aos espécimes antes e durante as dissecções, e todas as conexões entre regiões SMA que foram reveladas com dissecção e DTI foram conduzidas. Os estudos prévios sobre localização e separação anatômica de regiões pré-SMA e SMA-próprias e sobre a anatomia topográfica de suas conexões foram revisados.

Protocol

Os falecidos são incluídos aqui como uma população, embora pessoas falecidas não são tecnicamente seres humanos; Os sujeitos humanos são definidos por 45 CF 46 como "seres humanos vivos 15 , 16 ". 1. Preparação de amostras Examine 5 cérebros fixados em formalina (10 hemisférios) e 2 cabeças humanas inteiras. Fixar os espécimes numa solução de formalina a 10% durante pelo menos 2 meses de …

Representative Results

O complexo SMA está situado na parte posterior do giro frontal superior. As bordas do complexo SMA são o sulco precentral posterior, o sulco frontal superior inferior-lateralmente eo sulco cingulado inferior-medialmente 18 . O complexo SMA consiste em duas partes: a pré-SMA anterior e a SMA propriamente posterior 18 . Existem diferenças em termos de ligações de matéria branca e função entre estas duas partes 18</s…

Discussion

A Importância e Técnicas de Estudo para os Caminhos da Matéria Branca

O córtex cerebral é aceito como uma estrutura neural principal associada com 2,5 milhões de anos de vida humana. Aproximadamente 20 bilhões de neurônios se separaram em várias partes com base na especificação morfológica e celular 40 . A arquitetura de cada uma dessas partes corticais tem sido funcionalmente sub-agrupadas, tais como sensorimotor sentido e movimento, experiência emocional e…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os dados foram fornecidos em parte pelo Projeto Connectome Humano, Consórcio WU-Minn (Investigadores Principais: David Van Essen e Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), financiado pelos 16 Institutos e Centros NIH que apoiam o NIH Blueprint for Neuroscience Research; E pelo McDonnell Center for Systems Neuroscience na Universidade de Washington. As Figuras 2A e 2D foram reproduzidas com permissão da colecção 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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Referências

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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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