Le corps calleux (CC) est la commissure primaire reliant les deux hémisphères cérébraux du cerveau. Par conséquent, alors que le terme commissurotomie n’est pas incorrect pour décrire le soi-disant « cerveau divisé », et est strictement correct pour les opérations chirurgicales humaines originales dans lesquelles toutes les commissures ont été coupées (Gazzaniga et al., 1967), les chirurgies ultérieures n’ont coupé que le CC, mettant ainsi en usage le terme « callosotomie » qui reste le terme le plus approprié dans ces cas (par exemple, Franz et al., 1996, 2000).
D’un point de vue évolutif, le CC est un développement récent observé uniquement chez les mammifères placentaires (Katz et al., 1983; Mihrshahi, 2006). On pense que la fonctionnalité fournie par le CC est précédée, au moins en partie, par la commissure antérieure (AC), telle qu’observée chez les mammifères non placentaires tels que les marsupiaux (Heath et Jones, 1971; Ashwell et al., 1996). Bien que certaines voies résiduelles de l’AC soient encore présentes dans le cerveau humain, sa connectivité et sa structure restent sous-étudiées dans la littérature actuelle et les résultats épars sont plutôt incohérents (Lasco et al., 2002; Patel et coll., 2010; Choi et coll., 2011). Par exemple, les résultats basés sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM) sont mitigés quant à savoir si le CA est de taille similaire chez les femelles et les mâles (Lasco et al., 2002; Patel et coll., 2010). Dans une étude relativement récente utilisant la technique in vivo d’imagerie tensorielle de diffusion (DTI) qui capitalise sur la diffusion de molécules d’eau dans les axones, Patel et al. (2010) ont étudié huit sujets et ont isolé avec succès les fibres de l’AC dans cinq sujets. Parmi les résultats ont été, chez un sujet, une grande proportion de fibres du membre postérieur de l’AC voyageant bilatéralement dans les régions pariétales où la plupart d’entre elles se terminaient, avec un faisceau plus petit se terminant dans le gyrus précentral, et encore un autre faisceau entrant dans le lobe temporal. De telles différences individuelles ont été trouvées chez tous les participants, mais la majorité des sujets présentaient des projections bilatérales aux cortex orbitofrontal, pariétal et temporal, dont le CC ne se projette pas clairement. Ensemble, les résultats impliquent que le CA présente des projections primaires et vestigiales vers des zones néocorticales où le CC ne projette pas, comme d’autres l’ont également suggéré (Di Virgilio et al., 1999; Patel et coll., 2010).
À notre avis, l’AAA repose fortement sur les réseaux néocorticaux et la connectivité avec des structures sous-corticales telles que les ganglions de la base et le thalamus (entre autres non discutés spécifiquement dans notre proposition) (Franz, 2012). Ainsi, tout développement évolutif impliquant le CA pourrait également jouer un rôle dans le modèle AAA. Cependant, nous avons trouvé peu de littérature traitant spécifiquement de ce lien possible.
Le rôle de l’AC a été étudié dans des tâches susceptibles de nécessiter des formes d’attention, telles que celles impliquant une attention visuelle. Par exemple, il est bien connu que les populations acallosales ont été étudiées dans le cadre de tâches impliquant une intégration visuelle (Gazzaniga et al., 1962, 1965; Sperry, 1968; Levy et coll., 1972). Plus récemment, Corballis (1995) a cherché à aborder l’intégration visuelle et l’attention dans le but d’expliquer les divergences antérieures dans la recherche acallosale. Corballis a proposé un système d’attention visuelle dichotomique; une partie (impliquant la forme) est automatique et localisée dans chaque hémisphère, et l’autre (impliquant le mouvement et la localisation) est volontaire et sous-corticale. Le modèle AAA peut s’appuyer sur cette observation et corriger les écarts observés dans la littérature. Sur la base de notre modèle proposé, à travers plusieurs niveaux d’attention, il existe des voies autres que le CC qui pourraient médier le transfert d’informations entre les hémisphères. Une possibilité implique que les circuits des ganglions de la base que nous proposons sont potentiellement critiques pour le partage de l’attention entre les hémisphères (Franz, 2012). En transectant le CC, le transfert direct de l’attention via les voies corticales est en grande partie aboli (à moins, bien sûr, que le CA ne joue un rôle de sauvegarde). Pourtant, l’intégration de l’information visuelle basée sur l’attention pourrait encore être médiée par des voies sous-corticales et / ou par l’AC. De cette manière, le système d’attention en deux parties observé par Corballis (1995) pourrait être présent en raison de la médiation basée sur l’attention de l’intégration visuelle via l’AC (et / ou les ganglions de la base et les circuits impliqués: Franz, 2012).
Les études impliquant la vision et l’attention ne doivent pas être considérées entièrement séparément du système régulant l’action motrice. Sur la base de nos propres conclusions (Franz, 2004; Franz et Packman, 2004), diverses formes d’attention (visuelle et interne-non visuelle) sont étroitement liées à l’action motrice, et il va de soi qu’une clé possible pour comprendre un rôle d’attention potentiel de l’AC réside dans le lien entre l’action, la vision et l’attention. Dans une étude antérieure, Franz (2004) a demandé à des participants normaux de dessiner des cercles de manière bimanuelle sous différentes manipulations de rétroaction visuelle ou d’attention interne à chaque main. La taille des cercles dessinés par une main recevant une forme d’attention interne est devenue plus grande d’une manière similaire aux effets qui se produisaient avec la présence d’une rétroaction visuelle de cette main (par rapport à l’absence d’attention / rétroaction visuelle). Notre modèle AAA implique l’attention comme étant un élément clé de la régulation de la puissance du moteur (ainsi que de la sélection de l’action du moteur prévue), et dans la mesure des preuves actuelles, nous ne pouvons pas exclure que l’ac joue un rôle dans cette fonction. Cependant, le test direct du rôle de l’AC dans toute tâche cognitive n’est pas trivial.
Tester si l’AC participe à la fonction cognitive est presque impossible dans la recherche neuropsychologique étant donné que les participants avec une AC localisée ne sont pas faciles à trouver (et nous n’en connaissons aucun). Il pourrait donc être beaucoup plus intuitif d’évaluer les différences neurologiques dans l’AC normal et de corréler les données neurologiques avec les données comportementales. La méthode de tractographie présentée (élucidant l’AC) peut être appliquée relativement facilement sur de grands échantillons de la population normale et, idéalement, peut être combinée avec la performance (basée sur des tâches effectuées lors de sessions de test distinctes de la collection DTI) de ces mêmes individus en utilisant des tâches cognitives conçues à cet effet. Ici, nous démontrons que l’ITD peut être réalisée et peut donner des résultats utilisables sur un petit échantillon de personnes de la population neurologiquement normale. La proposition générale serait de mener des méthodes similaires sur un échantillon plus grand et (comme suggéré ci-dessus), de corréler les résultats (d’une mesure proxy de la densité de l’AC, par exemple) avec des variables sur une tâche cognitive.
Dans la figure Figure11, nous montrons les résultats du suivi de l’ITD sur les données obtenues auprès de 10 participantes provenant d’un ensemble de données d’ITD public de l’Université Johns Hopkins (voir les remerciements pour la source complète). L’âge moyen était de 22 ans (ET = 2,5). Les images ont été traitées à l’aide de la boîte à outils de diffusion FLS (Smith et al., 2004; Woolrich et coll., 2009; Jenkinson et coll., 2012) et les procédures utilisées dans des études antérieures sur d’autres tronçons de fibres (FDT; Behrens et al., 2003a, b, 2007; Johansen-Berg et coll., 2004). En bref, les images ont d’abord été concaténées en volumes 4d pour chaque participant et les crânes dépouillés à l’aide de l’outil d’extraction du cerveau de FSL (BET; Smith, 2002; Jenkinson et al., 2005). Les images extraites ont été corrigées pour tenir compte des mouvements mineurs de la tête et des courants de Foucault générés par les changements de direction du champ. Des tenseurs de diffusion ont été installés pour générer des images qui affichent les directions de diffusion primaires et les niveaux de FA à chaque voxel à utiliser pour les cartes de couleurs pendant le masquage. L’estimation bayésienne des paramètres de diffusion obtenus à l’aide de techniques d’échantillonnage avec des fibres croisées (BEDPOSTX; « X » impliquant des fibres croisées) a été réalisée pour générer une distribution de la taille et de la direction de diffusion tenant compte de deux fibres croisées pour effectuer plus tard une tractographie à travers les voxels de diffusion.
Résultats de suivi moyens sur 10 participants témoins superposés sur une image IRM standard pondérée en T1 avec des voxels isotropes de 2 mm pour référence anatomique.
Les résultats de suivi moyens des 10 participants témoins ont ensuite été superposés sur une image IRM standard pondérée en T1 avec des voxels isotropes de 2 mm pour référence anatomique. Le rapport FA moyen du groupe était de 0,3146 (SD = 0,0472). Ces résultats de tractographie révèlent, ce qui est important, que la structure de l’AC peut être élucidée, et qu’elle peut donc permettre d’autres études corrélant les scores de performance sur les tâches comportementales avec des valeurs de FA en utilisant une plus grande taille d’échantillon.
En résumé, il existe actuellement une littérature peu abondante et, parmi la littérature disponible, aucune ne relie spécifiquement le CA à des processus liés au modèle AAA, qui est au centre de notre article cible précédent (Franz, 2012). En utilisant une procédure similaire à celle proposée ici, il est possible de tester de plus grandes tailles d’échantillons de la population normale et de corréler les valeurs FA des résultats DTI (par exemple) avec une variable dépendante spécifique obtenue à partir d’une tâche d’attention à l’action développée à cet effet (dont les procédures sont en cours de développement dans notre laboratoire).