het corpus callosum (CC) is de primaire commissure die de twee hersenhelften van de hersenen verbindt. Daarom, terwijl de term commissurotomie niet onjuist is om de zogenaamde “split-brain” te beschrijven, en is strikt correct voor de oorspronkelijke menselijke chirurgische operaties waarbij alle commissuren werden gescheiden (Gazzaniga et al., 1967), later operaties gescheiden alleen de CC, waardoor in gebruik de term “callosotomie” die blijft als de meer geschikte term in die gevallen (bijvoorbeeld Franz et al., 1996, 2000).
vanuit een evolutionair perspectief is de CC een recente ontwikkeling die alleen wordt waargenomen bij placentale zoogdieren (Katz et al., 1983; Mihrshahi, 2006). De functionaliteit van de CC wordt verondersteld te worden voorafgegaan, ten minste gedeeltelijk, door de anterior commissure (AC), zoals waargenomen bij niet-placentale zoogdieren zoals buideldieren (Heath and Jones, 1971; Ashwell et al., 1996). Hoewel sommige resterende routes van de AC nog steeds aanwezig zijn in de menselijke hersenen, blijft de connectiviteit en structuur understudied in de huidige literatuur en de schaarse bevindingen zijn nogal inconsistent (Lasco et al., 2002; Patel et al., 2010; Choi et al., 2011). Bijvoorbeeld, bevindingen op basis van Magnetic resonance imaging (MRI) worden gemengd over de vraag of de AC is van vergelijkbare grootte in vrouwen en mannen (Lasco et al., 2002; Patel et al., 2010). In een relatief recente studie met behulp van de in-vivo techniek van diffusie tensor imaging (DTI) die kapitaliseert op de diffusie van watermoleculen in axonen, Patel et al. (2010) bestudeerde acht proefpersonen en met succes geïsoleerde vezels van de AC in vijf proefpersonen. Onder de bevindingen waren, in een onderwerp een groot deel van vezels in de achterste ledemaat van de AC reizen bilateraal in pariëtale gebieden waar de meeste van hen beëindigd, met een kleinere bundel eindigend in de precentrale gyrus, en nog een andere bundel die de temporale kwab. Dergelijke individuele verschillen werden gevonden tussen alle deelnemers, maar een meerderheid van de proefpersonen toonde bilaterale projecties aan de orbitofrontale, pariëtale en temporale cortices, waarvan het CC niet duidelijk projecteert. Samen impliceren de bevindingen dat het AC zowel primaire als rudimentaire projecties heeft naar neocorticale gebieden waar het CC niet projecteert, zoals anderen ook hebben gesuggereerd (Di Virgilio et al., 1999; Patel et al., 2010).
volgens ons is de AAA sterk afhankelijk van neocorticale netwerken en connectiviteit met subcorticale structuren zoals de basale ganglia en thalamus (onder andere niet specifiek besproken in ons voorstel) (Franz, 2012). Aldus, zouden om het even welke evolutionaire ontwikkelingen die AC impliceren ook één of andere rol in het AAA-model kunnen hebben. We vonden echter weinig literatuur over deze mogelijke link.
de rol van het AC is bestudeerd bij taken die waarschijnlijk vormen van aandacht vereisen, zoals taken waarbij visuele aandacht nodig is. Het is bijvoorbeeld bekend dat acallosale populaties zijn bestudeerd in de context van taken met betrekking tot visuele integratie (Gazzaniga et al., 1962, 1965; Sperry, 1968; Levy et al., 1972). Meer recent probeerde Corballis (1995) visuele integratie en aandacht aan te pakken in een poging om eerdere discrepanties in acallosaal onderzoek te verklaren. Corballis stelde een dichotoom visueel aandachtsysteem voor; het ene deel (met vorm) is automatisch en gelokaliseerd op elk halfrond, en het andere (met beweging en locatie) is vrijwillig en subcorticaal. Het AAA-model kan op deze observatie voortbouwen en discrepanties in de literatuur aanpakken. Op basis van ons voorgestelde model, over meerdere niveaus van aandacht zijn er andere routes dan de CC die informatieoverdracht tussen hemisferen kunnen bemiddelen. Een mogelijkheid is de basale ganglia circuits die we voorstellen is potentieel kritisch in het bemiddelen van het delen van de aandacht tussen hemisferen (Franz, 2012). Door de CC door te snijden wordt de directe overdracht van aandacht via corticale paden grotendeels afgeschaft (tenzij de AC natuurlijk een back-up rol speelt). Toch kan de aandacht gebaseerde integratie van visuele informatie nog steeds via subcorticale routes en/of de AC worden gemedieerd. Op deze manier zou het tweedelige aandachtssysteem waargenomen door Corballis (1995) aanwezig kunnen zijn als gevolg van de aandacht gebaseerde bemiddeling van visuele integratie via de AC (en/of de basale ganglia en betrokken circuits: Franz, 2012).
Studies met betrekking tot het gezichtsvermogen en de aandacht behoeven niet volledig los te worden gezien van het systeem dat de motorische werking reguleert. Gebaseerd op onze eigen bevindingen (Franz, 2004; Franz en Packman, 2004), zijn verschillende vormen van aandacht (visueel en intern-nietvisueel) nauw verbonden met motorische actie, en het is logisch dat een mogelijke sleutel tot het begrijpen van een potentiële aandachtsrol van de AC ligt in de link tussen actie, visie en aandacht. In een eerdere studie, Franz (2004) had normale deelnemers trekken Cirkels bimanueel onder verschillende manipulaties van visuele feedback, of interne aandacht aan elke hand. De grootte van de cirkels getrokken door een hand die een vorm van interne aandacht ontvangt werd groter op een manier die vergelijkbaar is met effecten die optraden met de aanwezigheid van visuele feedback van die hand (ten opzichte van geen aandacht/visuele feedback). Ons AAA-model impliceert aandacht als een belangrijk onderdeel in de regulering van het motorvermogen (evenals de selectie van welke motorische actie is gepland), en voor zover aanwezig bewijs, kunnen we niet uitsluiten dat de AC een rol speelt in die functie. Nochtans, is de directe test van de rol van AC in om het even welke cognitieve taak niet triviaal.In neuropsychologisch onderzoek is het bijna onmogelijk om te testen of het AC deelneemt aan cognitieve functies, aangezien deelnemers met gelokaliseerde AC niet gemakkelijk te vinden zijn (en we weten er geen). Het zou daarom veel intuïtiever kunnen zijn om neurologische verschillen in de normale AC te beoordelen en neurologische gegevens te correleren met gedragsgegevens. De gepresenteerde tractografie methode (opheldering van de AC) kan relatief gemakkelijk worden toegepast op grote monsters van de normale populatie, en idealiter, kan worden gecombineerd met prestaties (gebaseerd op taken uitgevoerd tijdens afzonderlijke testsessies van de DTI collectie) van dezelfde individuen met behulp van doel-ontworpen cognitieve taken. Hierin tonen we aan dat DTI kan worden uitgevoerd en bruikbare resultaten kan opleveren op een kleine steekproef van mensen uit de neurologisch-normale populatie. Het algemene voorstel zou zijn om soortgelijke methoden uit te voeren op een grotere steekproefgrootte, en (zoals hierboven voorgesteld), correleren bevindingen (van een proxy maat van de dichtheid van de AC, bijvoorbeeld) met variabelen op een cognitieve taak.
in Figuur 11 tonen we resultaten van DTI-tracking op gegevens verkregen van 10 vrouwelijke deelnemers verkregen uit een openbare DTI-dataset aan de Johns Hopkins University (zie bevestigingen voor volledige bron). De gemiddelde leeftijd was 22 jaar (SD = 2,5). Beelden werden verwerkt met behulp van FSL Diffusion Toolbox (Smith et al., 2004; Woolrich et al., 2009; Jenkinson et al., 2012) en procedures gebruikt die in eerdere studies op andere vezel traktaten (FDT; Behrens et al., 2003a, b, 2007; Johansen-Berg et al., 2004). Kort, beelden werden eerst samengevoegd in 4D volumes voor elke deelnemer en schedels ontdaan met behulp van FSL ‘ s Brain Extraction Tool (BET; Smith, 2002; Jenkinson et al., 2005). Geëxtraheerde beelden werden gecorrigeerd voor kleine hoofdbeweging en wervelstromen gegenereerd door veranderingen in de veldrichting. Diffusiespanners werden aangebracht om beelden te genereren die primaire diffusierichtingen en niveaus van FA weergeven op elke voxel om te worden gebruikt voor kleurenkaarten tijdens het maskeren. Bayesiaanse schatting van diffusieparameters verkregen met behulp van bemonsteringstechnieken met kruisende vezels (BEDPOSTX; “X” impliceert kruisende vezels) werd uitgevoerd om een verdeling van diffusie grootte en richting goed voor twee kruisende vezels te genereren om later tractografie over diffusie voxels uit te voeren.
gemiddeld tracking resultaten over 10 controle deelnemers overlayed op een standaard T1-gewogen MRI-beeld met 2 mm isotrope voxels voor anatomische referentie.
De gemiddelde volgresultaten van alle 10 controledeelnemers werden vervolgens op een standaard T1-gewogen MRI-beeld met 2 mm isotrope voxels gelegd voor anatomische referentie. De gemiddelde FA-verhouding voor de groep was 0,3146 (SD = 0,0472). Deze tractographieresultaten onthullen, belangrijk, dat de structuur van AC kan worden opgehelderd, en daarom potentieel voor verdere studies heeft die prestatiescores op gedragstaken correleren met FA-waarden die een grotere steekproefgrootte gebruiken.
samenvattend bestaat er op dit moment weinig literatuur, en van de beschikbare literatuur is er geen specifiek verband tussen AC en processen die verband houden met het AAA-model dat de focus is van ons eerdere doelartikel (Franz, 2012). Met behulp van een procedure vergelijkbaar met die hier voorgesteld, is het mogelijk om grotere monstergroottes van de normale populatie te testen, en correleren de FA waarden van de DTI resultaten (bijvoorbeeld) met een specifieke afhankelijke variabele verkregen uit een doel-ontwikkelde taak van aandacht voor actie (procedures van die zijn een voortdurende ontwikkeling in ons laboratorium).