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颞顶枕区的纤维连接及功能的研究进展
发布时间发布时间:2021-01-22 23:06

  颞顶枕区是指颞叶、顶叶和枕叶的汇合区域。颞顶枕区向前包括中央沟,向后包括枕上回,向上包括顶内沟,向下包括颞下回,以及这些结构所包围的枕下回、枕下沟、顶内交界、顶内沟、颞下沟、枕中回、中央后回、中央后沟、缘上回、颞上沟、颞中回、颞下回、外侧裂、角回、枕上回、枕上沟等结构。

  颞顶枕区是一个复杂的脑区,有多种白质纤维通过,主要为联络纤维(如上纵束、下纵束、颞顶束)。这些纤维束涉及数个重要的人脑功能,如语言、阅读、写作、视觉、工作记忆、符号处理、音乐以及生物识别等,然而颞顶枕区各项功能并非独立运行,而是相互影响、整合的,使颞顶枕区成为统一的功能整体。

  颞顶枕区功能及解剖研究常用的研究手段包括磁共振成像、功能性磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)、弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)、深部脑刺激技术、正电子发射计算机断层显像、CT、脑电图、脑电地形图、解剖等,进一步明确颞顶枕区的功能及结构,对疾病的诊断和治疗有积极意义。现就近年来人类借助解剖、DTI等相关实践技术在颞顶枕区白质纤维研究中所取得的成果进行综述,探讨颞顶枕区纤维束的功能在临床中的意义。

  脑白质的长联合通路按起源的皮质区分类,包括顶叶上纵束Ⅰ、上纵束Ⅱ和上纵束Ⅲ;枕顶区的额枕束;颞叶的中间纵束和从头端到尾端的钩状束、极端囊和弓状束;枕颞区的下纵束、扣带束。上述纤维束为双向连接,可采用同位素研究从顺行示踪剂注入的位置确定联合纤维的方向。

  近年来,DTI纤维束成像的神经影像学研究证实了上纵束是一个复杂的双向脑联合纤维系统,由连接颞叶、顶叶、枕叶以及额叶的两条平行通路组成。上纵束包括直接和间接部分,分为上纵束Ⅰ、上纵束Ⅱ、上纵束Ⅲ、上纵束Ⅳ,同时连接韦尼克区、Geschwind区和布罗卡区。

  直接部分由上纵束Ⅳ构成,间接部分包括上纵束Ⅰ、上纵束Ⅱ、上纵束Ⅲ。其中,上纵束Ⅰ连接顶上小叶、上纵束Ⅱ连接角回、上纵束Ⅲ连接缘上回,共同组成上纵束的水平上部,与额叶、岛盖区相连。上纵束Ⅳ是上纵束的下部(即弓状束),构成了上纵束的主体部分,并连接颞上回、颞中回与同侧额区。

  上纵束是人脑中与语言过程相关的纤维通路,Catani等使用DTI技术证明上纵束是连接前侧、后侧和外侧语言区的白质通路。也有学者认为上纵束与布罗卡区相连的证据并不充分,仅能证实上纵束与中央前回相连。上纵束的复杂结构决定了其功能的复杂性。上纵束参与调节运动行为、空间注意、视觉动眼功能、顶叶和运动皮质之间的体感信息传递、语言发音、听觉信息整合等。

  在语言功能上,上纵束可将人脑的理解转移至优势半球进行表达(也称为“语言转移”)。另有研究发现,上纵束病变也可引起传导性失语。然而,传导性失语不仅仅由上纵束病变引起,邻近的顶叶、颞叶、单纯皮质病变等也可造成传导性失语。由于双侧大脑的功能不同,双侧上纵束的功能也存在部分差异,语言相关功能主要体现于左上纵束,且上纵束与前庭功能相关,表明上纵束的功能复杂,不仅参与以语言功能为中心的大脑活动,并参与一系列与语言相关的感知功能,如听觉整合、视觉运动等。

  这些复杂的功能得益于上纵束复杂的解剖连接(顶叶、颞叶、枕叶和额叶),是颞顶枕区功能复杂性的典型代表,同时进行功能的传导与整合。临床医师对上述功能相关患者进行治疗时,应判断上纵束的完整性,并应对其他高度依赖大脑白质纤维联通的疾病(精神分裂症、帕金森病等)进行分析。

  下额枕束于脑中段水平连接额叶和枕叶。下额枕束沿岛叶下外侧方向走行,通过颞峡部前部沿颞角顶部向后走行,并沿中脑室侧面和侧脑室角进入矢状窦内,广泛分布于顶叶、枕叶和颞叶的皮质内。下额枕束终止于顶上小叶、枕上回、枕中回和枕下回以及颞底区域。

  有学者通过术中皮质下监测证明直接电刺激下额枕束可诱导语义型失语(即与单词目标含义相关的错误),并认为下额枕束连接额叶下皮质/背外侧前额叶皮质和后颞叶区域,充分说明了下额枕束是位于“腹侧束”下的皮质下通路,对语言语义处理至关重要。因此,行优势颞叶深部手术时必须保留下额枕束,避免造成语言功能障碍。

  下额枕束的连接广泛,与额叶、枕叶及部分颞叶的功能整合关系密切,以语言功能为中心,但下额枕束的结构连接复杂,其功能不仅仅局限于单一方面,基于下额枕束所连接的各个脑区,Bridge和Parker认为下额枕束功能与上纵束类似,具有脑电传导及多功能整合功能。不断明确下额枕束的功能对语义障碍患者的治疗有积极意义,对其他脑相关区的功能性病变的治疗具有指导意义。

  下纵束是连接大脑关键皮质区的8个主要白质束之一。下纵束连接颞叶前部与枕叶,当下纵束投射到内侧、外侧和前颞叶区域时,通常起自梭状回的腹内侧和楔叶的背内侧。当下纵束从枕叶到颞叶走行时,下纵束与侧脑室颞角和枕角的外侧壁相邻。下纵束的功能包括物体和面部的识别、辨别和记忆。

  下纵束白质通路损伤会引起物体识别缺陷,在视觉处理和物体识别中具有重要作用。下纵束连接枕叶和颞叶分叶的主要白质束,其不仅涉及视觉处理,同时涉及视觉加工任务、语言、语义功能、情绪调节、阅读和神经精神疾病状态。有研究表明,患者可因右侧颞叶肿瘤而致下纵束断裂出现视觉记忆障碍,进一步明确了下纵束的功能。目前,仍需进一步对下纵束亚束的功能和解剖进行研究,加强对下纵束功能和结构连接的认识,不断探索其在人类大脑连接体中的作用,在进行可能损伤下纵束完整性的手术时,避免可能造成的不可逆损伤。

  20世纪80年代,Seltzer和Pandya通过放射性同位素体内注射技术在恒河猴脑内首次发现了直接连接颞叶前部和顶叶的神经纤维束,并将其命名为中纵束。Makris等通过DTI技术在健康志愿者脑中发现了中纵束。中纵束起源于角回的尾侧部分,向前延伸至颞上回。DTI是一种间接方法,在研究白质解剖存在固有局限性,且猴脑和人类大脑在纤维束轨迹和终止方面可能存在重大差异,而DTI不能明显显示这种差异。

  Maldonado等对中纵束进行解剖研究认为,中纵束止于顶下小叶后方的枕叶皮质外侧的上部,靠近大脑半球后上缘。中纵束在颞上回之间传送纤维,包括paAlt区域;颞上沟中的颞顶枕区、PGa、IPa和TAa区域;以及外侧裂皮质内的paAc、paAr和岛叶Pro区域。中纵束还从扣带回尾侧23和30区、顶区PG-Opt和海马旁回中段向颞上沟上侧多模态皮质(颞顶枕区和PGa区)传送纤维。此外,外侧和眶前额叶皮质的纤维在中纵束尾端终止于颞顶枕区。因此,中纵束将顶下小叶、扣带回和前额叶区域的联合皮质和旁边缘皮质与颞上区域和海马旁回的多模态部分联系起来。

  中纵束的功能尚未完全明确,Makris等认为中纵束可能在右半球注意和左半球语言等认知功能中发挥作用;研究结果显示,右侧顶下小叶病变与注意力受损相关,左侧顶下小叶病变与语言缺陷相关。非优势半球顶叶皮质在空间注意、注意加工和情景记忆等认知任务中的作用得到功能性神经影像学观察结果的支持。Makris等认为中纵束是角回(Geschwinds区域)和颞上回(Wernickes区域)之间的替代路径,以这种方式可替代传统上用于背侧路径弓状束的角色。

  钩状束是最头端的颞叶纤维束,在吻侧颞叶皮质和额叶的腹侧、内侧和眶部之间走行。起始于颞叶的纤维在颞干上走行,并通过岛盖部向内侧移行进入眶皮质白质,在额叶向头侧和内侧移动。钩状束与三个主要的吻侧颞叶区与额叶相连:吻侧颞上区的TS1区和颞前等皮质区;颞下区TEa、IPa和TE1区以及海马旁回的腹内侧颞叶区TH、TL和TF区、内嗅和外嗅皮质区以及杏仁核。额叶的钩状束与眶区10、11、47/12、13、14和25相关。

  在外侧前额叶皮质,起止于10、47/12区,在32区和吻侧区24的内侧面。钩状束是人脑中长程白质联合纤维束之一,其通过直接的双向单突触通路将眶额皮质与前颞叶相连。钩状束与一些发育和精神疾病有关,在头部创伤中特别容易受到直接冲击和剪切损伤,且通常提示于与创伤性脑损伤相关的白质损伤中。此外,钩状束在癫痫手术治疗中经常受损,它也是一小群成熟的白质结合束之一,其发育的高峰年龄为30岁,这可能使其更容易受到因子的影响,从而导致青少年和年轻成人发生精神疾病。

  枕纵束是连接枕叶、顶叶和颞叶皮质背侧和腹侧区域的主要纤维束。枕纵束携带的信号可能在一系列视觉和认知功能中发挥重要作用。表征活体人脑枕纵束连接和组织结构对于人类视觉和认知神经科学的研究具有重要意义。Wernicke于1881年发现了枕纵束。

  随后,枕纵束在许多神经解剖学图谱和期刊论文中被提及。然而,韦尼克的研究与韦尼克的导师迈内特提出的被广泛接受的白质组织原则相矛盾。Yeatman等使用弥散磁共振成像重新发现了枕纵束,并首次描述了枕纵束在活体、行为和人脑中的皮质投射特征。Yeatman等于活体人脑中识别出枕纵束,并描述了其关于颞枕背侧皮质中功能定义区域的皮质终末,这些体内弥散磁共振成像能够测量正常人脑枕纵束终止点的fMRI反应。

  枕纵束从枕颞沟上行,紧邻下纵束纤维外侧,随后在枕外侧叶和顶下小叶外侧叶走行至皮质末端分支。这一通路似乎将颞枕背侧皮质与外侧枕叶顶叶交界区相连,包括角回后部和枕叶上部外侧叶。现代解剖学表明,枕纵束的解剖特点相对于颞枕背侧的解剖特点更加典型。后部枕纵束终点集中于枕下回、枕下沟和后横支沟,并向前延伸至后中梭状沟、澳门赌场,后梭状回外侧部和后枕颞沟。

  Wernicke最初观察的物种并未明确,若猕猴确实存在枕纵束的一般功能(在腹侧和背侧视皮质之间传递功能信号),这与人类可能是同源的,但是,由于许多视觉区域在物种间不同源,与猴子相比,枕纵束也可连接人类的不同功能区。以上研究表明,枕纵束在腹侧面区域之间的信号交流发挥独特的作用,这些区域对视觉类别(单词、面孔、身体等)的感知很重要,背侧面区域参与控制眼球运动、注意力和运动感知等。

  SLF-V起源于颞中回和颞下回后部,起始点邻近于弓状束起始部;随后,SLF-V纤维束垂直向上走行,在颞顶区纤维束翻转向外,终止连接于顶叶的角回和缘上回。SLF-V走行方向与VOF平行,均为轴位T1加权像上的垂直纤维束,SLF-V位于矢状位T1加权像的VOF前部;在颞区起始部,SLF-V紧贴弓状束外侧走行。SLF-V介导了顶叶与颞叶的功能联通,可能负责储存和访问顶叶内的学习行为;SLF-V的破坏通常会引起运动、感觉和特殊感觉失用和失智症相关的症状,同时SLF-V也是顶叶手术入路的重要标示结构,对于手术的安全至关重要。

  Kamali等应用DTI技术发现,颞顶束连接颞上回、颞中回和颞下回的后部与上顶叶,并将颞顶束归为上纵束复合纤维束的一部分。但有研究显示,颞顶束起源于颞中回、颞下回、梭状回和下颞-下枕结合部,连接于上顶叶。颞顶束主要对颞顶叶部分功能进行整合与连接,并进行脑叶之间的电生理传递。研究认为,颞顶束是语言通路的重要组成部分,参与构成语言网络的形成。与其他物种相比,人脑的颞上回、上顶叶等脑区具有认知及语言相关的高级功能,是颞顶束的主要信息来源。目前关于颞顶束的研究较少,说明人们对它的结构和功能的认识仍有很大的空间。通过对大脑功能进行跨脑叶的综合研究,有助于认识大脑功能的复杂性和统一性。

  随着科学技术的发展,临床对大脑的检查手段逐渐多样化,如DTI、fMRI、立体定向脑电图等,这些检查手段可以使医师更清晰地认识颞顶枕区。颞顶枕区位置特殊、其中穿行的神经纤维种类多样,在功能上具有多样化,在颞顶枕区疾病(如肿瘤、癫痫)手术治疗中,对受累纤维进行判断,并在术中加以保护,可以在治疗疾病的同时保留更多的脑功能。同时在癫痫的诊治过程中,可以利用纤维的走行分析神经通路的传导,指导癫痫手术方案的制订和手术精度的把握。进一步深入研究颞顶枕区的结构和功能,将为神经系统疾病的临床和科研研究提供新的思路。

  来源:焦鹏飞,张新定.颞顶枕区的纤维连接及功能的研究进展[J].医学综述,2020,26(18):3577-3582.

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