結果
私たちは、その総表面積を定量的に測定し、その地域構造をよりよく特徴付け、フル解像度のヒト小脳基底マップを提供するために、ヒト小脳表面全体を個々の葉のレベルまで再構築、展開、平坦化することに着手しました。 神経解剖学者は長い間小脳の図式的再建を行ってきたが、SultanとBraitenbergによる画期的な論文（12）は、サンプル組織ブロック上で行われた選択された葉の幅と長さのルーラー測定に基づく立体学的方法を用いて、ヒトおよび他の多くの種の小脳表面の最初の完全な手動再建を提供した。 生きている人間の小脳の最初の詳細な表面ベースの計算MRI再構成は、1mm幅のボクセルを使用して、縦緩和時間（T1）のために重み付けされた単一の被験者5月(13) しかし、foliumは典型的には数mmしかないので、foliaは互いに緊密に梱包されているため、部分的な体積効果はそれらを完全に解決することを困難にした。 最近では、わずかに小さいボクセルと7-Tスキャンは、個々の小脳（14）の小葉表面を再構築するために使用されたが、部分的なボリュームの効果は、再びすべ 小脳のin vivoでの機能的および構造的データの表示のための実用的な解決策として、小脳の平均凸包を捕捉し、より細かい小葉および葉層レベルの詳細（15、16）
すべての葉状を回復するヒト小脳皮質表面全体の完全な、定量的、高解像度の再構成を提供するために、我々は9.4Tで保存された小脳標本を、はるかに小さい等方性0.19mm幅のボクセルで二つのエコー時間（Tes）でスキャンした（図。 1): 陽子密度重み付け（PD）画像を生成するための短いTEと、横緩和時間（T2*）で重み付けされた画像のための長いTE。 我々は、不均一なコイル受信フィールドをキャンセルするために画像を組み合わせ、さらに機能神経画像（AFNI）ユーティリティの分析を使用して結果を正規化し、 総小脳表面積の私たちの推定値は、全体の人間の新皮質の表面積の78％で、以前の推定値よりも大きかったです。
人間の小脳皮質の特徴を個々のフォリアのレベルまで回復することができる最大ボクセルサイズを決定するために、最終的に処理された三次元（3D）データセットを繰り返しダウンサンプリングし、再再構築し、得られた表面積をネイティブ0.19mm幅のボクセル再構築の表面積と比較した。 ダウンサンプリングを0にします。21mmボクセルは表面積のわずか1％の損失をもたらしたが、0.28mmボクセルは14％の損失を引き起こし、0.50mmボクセルは50％の損失を引き起こした（SI付録、補 これは、人間の小脳表面を個々のフォリアのレベルまで完全に回復させるには、ここで使用されているものとほぼ同じくらい小さいボクセル（150ボクセル/mm3）が必要であり、典型的なフリーサーファー大脳半球の25倍以上の頂点を持つ密な表面テッセレーションをもたらしたことを示唆している。 プロトン密度画像は、（T2*/PD操作は歯状核のコントラストを減少させたので）別々に左と右歯状核を再構築するためにそれ自体で使用されました。
比較を容易にするために、入力されたスライスデータと、折り畳まれた、展開された、および平坦化された表面（右歯状核を含む）は、すべて図19に同じスケールで図示されている。 2. それぞれの折り畳まれた、展開された、および平坦化されたビューは、一度異なる小葉を示す平均凸性のvertexwise値を表示し、再び（すぐに右/下に）局所曲率を表示し、foliaのレベ 緑色の表面パッチは、それぞれ小葉の冠および葉の冠を示す。 映画S1は、展開が進むにつれて小葉がどのように見えるかを動的に示しています。
小脳スライスと折り畳まれた、膨張した、平らにされた小脳表面は、すべて同じスケールである。 左上から、スライス画像がテッセレーションされ、結果のサーフェスが展開され、カットされ（右上）、平坦化されました。 各表面は、最初にFreeSurfer平均凸性（小葉をマークする”溝”）によって色分けされ、次に局所曲率（はるかに小さい葉をマークする”curv”）によって色分けされています。 左下には、マカクザルの小脳が同じスケールで示されています。
小脳皮質の再構築されたpial表面の総面積（Fig. 3)は、固定誘発収縮を補正した後、1,590cm2であった(SI付録、補足テキスト)。 これは、以前の推定値よりもかなり大きいです。 比較のために、以前の最大の推定値は、SultanとBraitenbergによって報告された1,128cm2でした（12）。 著者らが指摘したように、個々のフォリアが完全には解決されなかったため、in vivo MRIスキャンからの以前のMRIベースの推定値は均一にはるかに小さかった。
上部後方視におけるヒト小脳の歯面の再構成。
比較のために、女性の人間の被験者の左と右の大脳半球の外側のpial表面の総面積（灰白質表面で測定されたフリーサーファーの”標準面積”の1.2倍、材料と方法）は≥2,038cm2（17）である。 これは、小脳が新皮質の体積の約八分の一であるにもかかわらず、ヒト小脳のpial表面積は、新皮質全体のそれとほぼ同じ大きさであることを意味する。
小脳のほとんどの解剖学的研究では、局所的な表面歪みを均一に最小化しない図式的な展開と平坦化が使用されています。 小脳は新皮質よりもガウス（内因性）曲率が多いため、新皮質のために開発された局所幾何学保存法を用いて小脳皮質表面を展開して平坦化することは驚くほど困難であることが判明した（13）。 最初は、細長い個々の葉は円筒形（主に外因性の曲率）を有し、したがって、一見（ヨガマットを展開するような）ほとんど局所的な面積/角度の歪みで展開し、平 しかし、小脳の正中線（虫垂）のレベルの個々の葉状体は、小脳半球に続くと、明らかに複数の葉状体に分割される。 半球の側縁では、これらの葉状体は、多くの場合、再び融合するように見える（図１）。 2、foliaの平らな表現）。 表面膨張プロセスの間、この複雑な形状は、側縁と正中線の両方で結ばれている”気泡”をもたらす（図10）。 2、映画の後半の展開図とS1）。 球のように、これらの小葉の「気泡」は多量の固有曲率を有し、重度の歪みを引き起こすことなくさらに膨張（または平坦化）することはできない。
したがって、重度の局所的な面積歪みを導入することなく表面を平坦化するために、各中外側気泡は、前葉の側端部および後葉の側端部および正中線端部（例：crus IおよびII）でゆるく切断された。 切断面をさらに細分化せずに計算的に展開しようとする最初の試みは、平坦化を駆動する局所的な測定がメッシュの巨大なサイズに圧倒されたた したがって、メッシュは四つの大きな部分と三つの小さな部分に切断され、すべて別々に平らにされた。 小脳の前部は、左/右の切断なしに二つの大きな断片に切断された（小葉IからVおよび小葉VおよびVI）。 Ｃｒｕｓｉの前方にある大きな”上後”割れ目では，表面は左右の半分（ｃｒｕｓｉ，水平割れ目，ｃｒｕｓｉｉ，ＶＩＩＢ，ＶＩＩＩＡ，ＶＩＩＩＢおよび二次割れ目を含む）に分割され，これらのパッチのそれぞれの前内側端は白質が露出している二つの小さなパラメータ領域から始まる（上に覆われていない）。 最後に、二つの小さなparaflocculi（”扁桃腺”; 葉IX）は、後葉が左右の半分に切断された点から始まる後虫があったように、別々に平坦化された。 フロックリへのわずかな損傷は表面積の完全な回復をそこに困難にした。
切断後、表面片を平坦化しながら、最小限の局所的な面積歪みのみを導入することができました。 これにより、前後方向に大きく延長された展開された表面が得られ、長さはほぼ1mであったが、幅は約10cmであった。 対照的に、以前の展開（13）では、これら二つの領域は、複雑に折り畳まれた後小脳における葉の完全な回復が少ないため、ほぼ等しい領域を有するように
小葉と葉の詳細な形状を調べたところ、いくつかの予期しない特徴が明らかになった。 （展開された）小葉が正中線に近づくにつれて、小葉の頂上は時には反対側の半球の裂け目に降りてきた（Fig. 4、大きなシアンの矢印）。 また、葉状体の長軸は小葉の長軸にほぼ平行であることがありましたが、葉状体の可視化の検査（図1）では、葉状体の長軸は、葉状体の長軸にほぼ平行であ 図2、フォリア/局所曲率マップ;図2。 図4、小さな矢印）は、二つの間の角度が45°にも大きい多くの領域（例えば、小葉V）を示す。 スライスを急速にページングしながら、個々の葉はしばしば裂け目の深いところから小葉の頂上に螺旋状に上がり、次に反対側に向かって螺旋状になっていたことが明らかになった（図10）。 4、太い破線）。
小葉と葉の詳細な幾何学。 小葉の紋は、正中線（太い青/シアンの矢印）を横切って裂け目に変わることがあります。 葉の軸は、しばしば小葉軸（小さな矢印）に平行ではない。 破線（下中央）は、小葉VIの頂上の上に亀裂の深さから螺旋状の単一の葉の輪郭を描いています。 下部スキャン（コントラスト逆長TE、T2*重み付け）では、顆粒細胞（明るい灰色）および分子層の濃い灰色）を白質（白色）と区別することができる。
また，小脳の主要出力核である歯状核の表面を再構築した。 展開する前に、これらの核はリブ付きピタポケットのおおよその形状を有する。 表面を、内側緩和切断を用いて平坦化した（図１ ０Ａ）。 2、下）。 それらの外表面に沿って測定されたそれらの総表面積（左右）は18.6cm2であり、これははるかに小さい介在核およびfastigial核を含まない。 これにより、小脳皮質と小脳出力核の面積比が>80:1になります。
霊長類の進化において新皮質と小脳の表面積がどのように変化したかのスナップショットを提供するために、同様の方法を用いて保存されたマカクザルの脳の新皮質と小脳の表面を再構築、測定、展開した（Movie S2）。 ガドリニウム浸漬マカク猿の脳は、前述のように、等方性0.15mm3ボクセルを使用して4.7Tで標準的なフラッシュシーケンスでスキャンされました（18）。 再構築され膨張したマカクザル小脳（450K頂点）を図の左下に示す。 人間の小脳と同じスケールの2。 マカクザル小脳のpial表面の総収縮補正表面積は90cm2であった。 これは、以前に報告されているよりもやや大きいです。 比較のために、同じ動物からのマカクザル新皮質のpial表面の総表面積は269cm2であった。 したがって、マカクザルでは、小脳は新皮質の表面積の少なくとも33％を有し、ヒトでは小脳は新皮質の表面積の≥78％を有するので、人間の小脳の折り畳みの複雑さが劇的に増加した理由を説明する。 ボクセル幅はサルスキャンではやや小さかったが，サルの葉状体はヒトの葉状体よりも実質的に小さいため，サルの小脳表面積の推定値はわずかに低すぎる可能性がある。 それにもかかわらず、我々は、すべてのフォリアが各スライスと表面の交点を検査することによって回収されたことを確認した。