Background: Anatomy of the conduction tracts of the cerebral cortex has been studied for a long time. Invention of diffusion tensor tractography renewed interest in this subject. The objectives of this work were to develop and improve protocols for dissection of the long association tracts of the human brain with studying the features of their segmentation, topography, and variability, compare the obtained data with the MR tractography data, and prepare for further clinical and anatomical studies.
Material and methods: We used 18 cerebral hemispheres (from 10 males and 8 females; 9 left and 9 right hemispheres). The mean age of cadavers was 68 years. Specimen were fixated in accordance with the Klingler technique. Immediately after collection, specimens were placed in a 10% formalin solution for at least 4 weeks. After that, the pia was removed; specimens were frozen at -20 °C for a week and then unfrozen in a 96% ethanol solution for a day. We performed 10 lateral dissections, 2 lateral dissections with isolation of the frontal aslant tract, 2 basal dissections, 1 combined basolateral dissection, 2 frontal dissections, and 1 medial dissection. At the time of dissection and after it, specimens were stored in a 96% ethanol solution. Modified, disposable, therapeutic wooden spatulas were used for manipulations. A microscope (magnification of 6-40x) was used in 2 lateral and 2 basal dissections. MR tractography (HARDI-CSD) was carried out in 5 healthy volunteers using a GE Signa HDxt MRI scanner a field strength of 3.0 T.
Results: We clearly identified the following fascicles: the arcuate fascicle (AF) and superior longitudinal fascicle (SLF) in 6/6 hemispheres on the right and in 5/6 hemispheres on the left, the inferior longitudinal fascicle (ILF) in 3/6 hemispheres on the left and in 4/6 hemispheres on the right, the uncinate fascicle (UF) in 4/4 hemispheres on the left and in 4/4 hemispheres on the right, and the inferior fronto-occipital fascicle (IFOF) in 4/4 hemispheres on the left and in 3/4 hemispheres on the right. Identification was less successful in the case of the frontal aslant tract (FAT) in 1/2 hemispheres on the left and in 0/2 hemispheres on the right. The used technique failed to identify the vertical occipital fascicle (VOF) of Wernicke, a segment of the superior longitudinal fascicle SLF I, and the middle longitudinal fascicle (MdLF). The MR tractography HARDI-CSD data were compared with the dissection data. We described in detail segmentation of the superior longitudinal, arcuate, and inferior fronto-occipital fascicles. Contradictory data were obtained for the superior longitudinal fascicle: a two-segment structure (SLFh and SLFv) was found in most (10/12) specimens, while a three-segment structure was revealed in the other (2/12) specimens (identified SLF II and SLF III). In the arcuate fascicle, the ventral and dorsal segments were successfully identified in 2/12 cases (1 left and 1 right), whereas identification failed in the other cases. During dissection of the inferior fronto-occipital fascicle, we could identify its surface layer in 1 of 8 cases (left) and its deep layer in one more case (left).
Conclusion: Examination of the long association tracts using the Klingler technique has significant limitations in the fiber intersection areas (sagittal striatum). The frontal aslant tract was least studied; we proposed a special anterior dissection technique for its isolation. The superior longitudinal fascicle can have both the two-segment (10/12) and three-segment (2/12) structure. Investigation of the segmental anatomy of the long association tracts will be continued in further dissections. When planning neurosurgical interventions in the projection areas of the long association tracts, both preoperative HARDI-tractography and anatomical dissections ex vivo, based on the proposed protocols, can be recommended for the operating surgeon to master a three-dimensional picture of the tract topography.
Анатомия проводящих пучков коры головного мозга изучается достаточно давно. Однако с изобретением диффузионно-тензорной трактографии интерес к этой теме снова возрос. Цель нашей работы — разработка и усовершенствование протоколов диссекции длинных ассоциативных пучков головного мозга человека с изучением особенностей их сегментации, топографии и вариабельности, сравнение полученных данных с данными МР-трактографии и подготовка к дальнейшим клинико-анатомическим исследованиям. Материал и методы. В работе использовались 18 полушарий головного мозга (10 — от мужчин, 8 — от женщин; 9 — правых и 9 — левых полушарий). Средний возраст умерших составил 68 лет. Фиксация препаратов проводилась в соответствии с техникой Клинглера. Сразу после забора препараты помещались в 10% раствор формалина не менее чем на 4 нед. После этого снималась мягкая мозговая оболочка и проводилась заморозка при –20 °С в течение 1 нед, затем — разморозка в течение суток в 96% растворе этилового спирта. Было проведено 10 латеральных диссекций, 2 латеральных с выделением лобного косого пучка, 2 базальных, 1 комбинированная базолатеральная, 2 передних и 1 медиальная диссекция. На время диссекции и в дальнейшем препараты хранились в 96% растворе этилового спирта. В ходе работы использовались модифицированные одноразовые терапевтические деревянные шпатели. Микроскоп применялся при проведении 2 латеральных и 2 базальных диссекций при увеличении ×6—40. МР-трактография HARDI-CSD выполнялась 5 здоровым добровольцам на МР-томографе GE Signa HDxt с напряженностью магнитного поля 3,0 Тл. Результаты. Были четко выделены следующие пучки: аркуатный (AF) и верхний продольный (SLF) в 6/6 полушарий справа и в 5/6 слева, нижний продольный (ILF) в 3/6 полушарий слева и в 4/6 справа, крючковидный (UF) в 4/4 полушарий слева и в 4/4 справа и нижний лобно-затылочный (IFOF) в 4/4 полушарий слева и 3/4 справа. Менее четко удалось выделить лобный косой пучок (FAT) в 1/2 полушарий слева и в 0/2 справа. Использованная нами техника не позволила выделить вертикальный затылочный пучок Вернике (VOF), сегмент верхнего продольного пучка SLF I и средний продольный пучок (MdLF). Данные проведенной МР-трактографии HARDI-CSD сопоставлены с данными диссекций. Подробно рассмотрена сегментация верхнего продольного, аркуатного и нижнего лобно-затылочного пучков. Относительно верхнего продольного пучка получены противоречивые данные: на большинстве (10/12) препаратов, выявлено двухсегментное строение (SLFh и SLFv), в то время как на остальных (2/12) — трехсегментное (выделены SLF II и SLF III). В аркуатном пучке в 2 (1 слева и 1 справа) из 12 случаев успешно удалось выделить вентральный и дорсальный сегменты, в остальных случаях разделение было затруднено. При диссекции нижнего лобно-затылочного пучка в 1 (слева) из 8 случаев нам удалось отдельно выделить его поверхностный слой и еще в одном случае (слева) — глубокий. Выводы — исследование длинных ассоциативных проводящих путей с помощью техники Клинглера имеет существенные ограничения в зонах пересечения волокон (сагиттальная исчерченность). Наименее исследован лобный косой пучок, для выделения которого предложена специальная техника передней диссекции. Верхний продольный пучок может иметь как двух- (10/12), так и трехсегментное строение (2/12). Изучение сегментарной анатомии длинных ассоциативных трактов будет продолжаться при последующих диссекциях. При планировании нейрохирургических операций в проекционных зонах длинных ассоциативных трактов может быть рекомендовано как проведение предоперационной HARDI-трактографии, так и анатомических диссекций ex vivo по предложенным протоколам для выработки у оперирующего хирурга трехмерной картины их топографии.