顳頂枕區(qū)的纖維連接及功能的研究進展

焦鵬飛，張新定

(蘭州大學第二醫(yī)院神經(jīng)外科，蘭州 730030)

顳頂枕區(qū)是指顳葉、頂葉和枕葉的匯合區(qū)域。顳頂枕區(qū)向前包括中央溝，向后包括枕上回，向上包括頂內(nèi)溝，向下包括顳下回，以及這些結(jié)構(gòu)所包圍的枕下回、枕下溝、頂內(nèi)交界、頂內(nèi)溝、顳下溝、枕中回、中央后回、中央后溝、緣上回、顳上溝、顳中回、顳下回、外側(cè)裂、角回、枕上回、枕上溝等結(jié)構(gòu)[1]。顳頂枕區(qū)是一個復雜的腦區(qū)，有多種白質(zhì)纖維通過，主要為聯(lián)絡纖維(如上縱束、下縱束、顳頂束)。這些纖維束涉及數(shù)個重要的人腦功能，如語言、閱讀、寫作、視覺、工作記憶、符號處理、音樂以及生物識別等，然而顳頂枕區(qū)各項功能并非獨立運行，而是相互影響、整合的，使顳頂枕區(qū)成為統(tǒng)一的功能整體。顳頂枕區(qū)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(functional magnetic resonance imaging，fMRI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、深部腦刺激技術(shù)、正電子發(fā)射計算機斷層顯像、CT、腦電圖、腦電地形圖、解剖等，進一步明確顳頂枕區(qū)的功能及結(jié)構(gòu)，對疾病的診斷和治療有積極意義?，F(xiàn)就近年來人類借助解剖、DTI等相關(guān)實踐技術(shù)在顳頂枕區(qū)白質(zhì)纖維研究中所取得的成果進行綜述，探討顳頂枕區(qū)纖維束的功能在臨床中的意義。

1 長纖維束

腦白質(zhì)的長聯(lián)合通路按起源的皮質(zhì)區(qū)分類,包括頂葉上縱束Ⅰ、上縱束Ⅱ和上縱束Ⅲ；枕頂區(qū)的額枕束；顳葉的中間縱束和從頭端到尾端的鉤狀束、極端囊和弓狀束；枕顳區(qū)的下縱束、扣帶束。上述纖維束為雙向連接，可采用同位素研究從順行示蹤劑注入的位置確定聯(lián)合纖維的方向[2]。

1.1上縱束的語言及試聽功能 近年來，DTI纖維束成像的神經(jīng)影像學研究證實了上縱束是一個復雜的雙向腦聯(lián)合纖維系統(tǒng)，由連接顳葉、頂葉、枕葉以及額葉的兩條平行通路組成[1]。上縱束包括直接和間接部分，分為上縱束Ⅰ、上縱束Ⅱ、上縱束Ⅲ、上縱束Ⅳ，同時連接韋尼克區(qū)、Geschwind區(qū)和布羅卡區(qū)[3]。直接部分由上縱束Ⅳ構(gòu)成，間接部分包括上縱束Ⅰ、上縱束Ⅱ、上縱束Ⅲ。其中，上縱束Ⅰ連接頂上小葉、上縱束Ⅱ連接角回、上縱束Ⅲ連接緣上回，共同組成上縱束的水平上部，與額葉、島蓋區(qū)相連。上縱束Ⅳ是上縱束的下部(即弓狀束)，構(gòu)成了上縱束的主體部分，并連接顳上回、顳中回與同側(cè)額區(qū)[4]。

上縱束是人腦中與語言過程相關(guān)的纖維通路，Catani等[3]使用DTI技術(shù)證明上縱束是連接前側(cè)、后側(cè)和外側(cè)語言區(qū)的白質(zhì)通路。也有學者認為上縱束與布羅卡區(qū)相連的證據(jù)并不充分，僅能證實上縱束與中央前回相連[4]。上縱束的復雜結(jié)構(gòu)決定了其功能的復雜性。上縱束參與調(diào)節(jié)運動行為、空間注意、視覺動眼功能、頂葉和運動皮質(zhì)之間的體感信息傳遞、語言發(fā)音、聽覺信息整合等[5]。在語言功能上，上縱束可將人腦的理解轉(zhuǎn)移至優(yōu)勢半球進行表達(也稱為“語言轉(zhuǎn)移”)[6-7]。另有研究發(fā)現(xiàn)，上縱束病變也可引起傳導性失語[8]。

然而，傳導性失語不僅僅由上縱束病變引起，鄰近的頂葉、顳葉、單純皮質(zhì)病變等也可造成傳導性失語[9]。由于雙側(cè)大腦的功能不同，雙側(cè)上縱束的功能也存在部分差異，語言相關(guān)功能主要體現(xiàn)于左上縱束[10]，且上縱束與前庭功能相關(guān)[11]，表明上縱束的功能復雜，不僅參與以語言功能為中心的大腦活動，并參與一系列與語言相關(guān)的感知功能，如聽覺整合、視覺運動等。這些復雜的功能得益于上縱束復雜的解剖連接(頂葉、顳葉、枕葉和額葉)，是顳頂枕區(qū)功能復雜性的典型代表，同時進行功能的傳導與整合。臨床醫(yī)師對上述功能相關(guān)患者進行治療時，應判斷上縱束的完整性，并應對其他高度依賴大腦白質(zhì)纖維聯(lián)通的疾病(精神分裂癥、帕金森病等)進行分析。

1.2下額枕束和語義障礙 下額枕束于腦中段水平連接額葉和枕葉[12]。下額枕束沿島葉下外側(cè)方向走行，通過顳峽部前部沿顳角頂部向后走行，并沿中腦室側(cè)面和側(cè)腦室角進入矢狀竇內(nèi)，廣泛分布于頂葉、枕葉和顳葉的皮質(zhì)內(nèi)。下額枕束終止于頂上小葉、枕上回、枕中回和枕下回以及顳底區(qū)域[1]。

有學者通過術(shù)中皮質(zhì)下監(jiān)測證明直接電刺激下額枕束可誘導語義型失語(即與單詞目標含義相關(guān)的錯誤)，并認為下額枕束連接額葉下皮質(zhì)/背外側(cè)前額葉皮質(zhì)和后顳葉區(qū)域[13]，充分說明了下額枕束是位于“腹側(cè)束”下的皮質(zhì)下通路，對語言語義處理至關(guān)重要。因此，行優(yōu)勢顳葉深部手術(shù)時必須保留下額枕束,避免造成語言功能障礙。

下額枕束的連接廣泛，與額葉、枕葉及部分顳葉的功能整合關(guān)系密切，以語言功能為中心，但下額枕束的結(jié)構(gòu)連接復雜，其功能不僅僅局限于單一方面，基于下額枕束所連接的各個腦區(qū)，Bridge和Parker[14]認為下額枕束功能與上縱束類似，具有腦電傳導及多功能整合功能。不斷明確下額枕束的功能對語義障礙患者的治療有積極意義，對其他腦相關(guān)區(qū)的功能性病變的治療具有指導意義。

1.3下縱束和視覺處理與加工 下縱束是連接大腦關(guān)鍵皮質(zhì)區(qū)的8個主要白質(zhì)束之一[15]。下縱束連接顳葉前部與枕葉，當下縱束投射到內(nèi)側(cè)、外側(cè)和前顳葉區(qū)域時，通常起自梭狀回的腹內(nèi)側(cè)和楔葉的背內(nèi)側(cè)[16-17]。當下縱束從枕葉到顳葉走行時，下縱束與側(cè)腦室顳角和枕角的外側(cè)壁相鄰[18]。

下縱束的功能包括物體和面部的識別、辨別和記憶[2]。下縱束白質(zhì)通路損傷會引起物體識別缺陷，在視覺處理和物體識別中具有重要作用。下縱束連接枕葉和顳葉分葉的主要白質(zhì)束，其不僅涉及視覺處理，同時涉及視覺加工任務、語言、語義功能、情緒調(diào)節(jié)、閱讀和神經(jīng)精神疾病狀態(tài)。有研究表明，患者可因右側(cè)顳葉腫瘤而致下縱束斷裂出現(xiàn)視覺記憶障礙，進一步明確了下縱束的功能[19]。目前，仍需進一步對下縱束亞束的功能和解剖進行研究，加強對下縱束功能和結(jié)構(gòu)連接的認識，不斷探索其在人類大腦連接體中的作用，在進行可能損傷下縱束完整性的手術(shù)時，避免可能造成的不可逆損傷。

1.4中縱束和記憶、語言 20世紀80年代，Seltzer和Pandya[20]通過放射性同位素體內(nèi)注射技術(shù)在恒河猴腦內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)了直接連接顳葉前部和頂葉的神經(jīng)纖維束，并將其命名為中縱束。Makris等[21]通過DTI技術(shù)在健康志愿者腦中發(fā)現(xiàn)了中縱束。中縱束起源于角回的尾側(cè)部分，向前延伸至顳上回[22]。DTI是一種間接方法，在研究白質(zhì)解剖存在固有局限性，且猴腦和人類大腦在纖維束軌跡和終止方面可能存在重大差異，而DTI不能明顯顯示這種差異。Maldonado等[23]對中縱束進行解剖研究認為，中縱束止于頂下小葉后方的枕葉皮質(zhì)外側(cè)的上部，靠近大腦半球后上緣。

中縱束在顳上回之間傳送纖維，包括paAlt區(qū)域(圖1a)；顳上溝中的顳頂枕區(qū)、PGa、IPa和TAa區(qū)域(圖1a)；以及外側(cè)裂皮質(zhì)內(nèi)的paAc、paAr和島葉Pro區(qū)域(圖1c)。皮質(zhì)表面的中縱束軌跡及其連接的皮質(zhì)區(qū)域見圖1。中縱束還從扣帶回尾側(cè)23和30區(qū)、頂區(qū)PG-Opt和海馬旁回中段向顳上溝上側(cè)多模態(tài)皮質(zhì)(顳頂枕區(qū)和PGa區(qū))傳送纖維。此外，外側(cè)和眶前額葉皮質(zhì)的纖維在中縱束尾端終止于顳頂枕區(qū)。因此，中縱束將頂下小葉、扣帶回和前額葉區(qū)域的聯(lián)合皮質(zhì)和旁邊緣皮質(zhì)與顳上區(qū)域和海馬旁回的多模態(tài)部分聯(lián)系起來[2]。

中縱束的功能尚未完全明確，Makris等[21]認為中縱束可能在右半球注意和左半球語言等認知功能中發(fā)揮作用；研究結(jié)果顯示，右側(cè)頂下小葉病變與注意力受損相關(guān)，左側(cè)頂下小葉病變與語言缺陷相關(guān)[24-25]。非優(yōu)勢半球頂葉皮質(zhì)在空間注意、注意加工和情景記憶等認知任務中的作用得到功能性神經(jīng)影像學觀察結(jié)果的支持[26]。Makris等[21]認為中縱束是角回(Geschwind′s區(qū)域)和顳上回(Wernicke′s區(qū)域)之間的替代路徑，以這種方式可替代傳統(tǒng)上用于背側(cè)路徑弓狀束的角色[21,27]。

1a.大腦半球外側(cè)面 1b.大腦半球內(nèi)側(cè)面 1c.顳葉-島葉聽覺聯(lián)合區(qū)

1.5鉤狀束與精神疾病 鉤狀束是最頭端的顳葉纖維束，在吻側(cè)顳葉皮質(zhì)和額葉的腹側(cè)、內(nèi)側(cè)和眶部之間走行。起始于顳葉的纖維在顳干上走行，并通過島蓋部向內(nèi)側(cè)移行進入眶皮質(zhì)白質(zhì)，在額葉向頭側(cè)和內(nèi)側(cè)移動。鉤狀束與三個主要的吻側(cè)顳葉區(qū)與額葉相連：吻側(cè)顳上區(qū)的TS1(圖1c)區(qū)和顳前等皮質(zhì)區(qū)；顳下區(qū)TEa、IPa和TE1(圖1a)區(qū)以及海馬旁回的腹內(nèi)側(cè)顳葉區(qū)TH、TL和TF區(qū)(圖2)、內(nèi)嗅和外嗅皮質(zhì)區(qū)以及杏仁核。額葉的鉤狀束與眶區(qū)10、11、47/12、13、14和25相關(guān)(圖2)。在外側(cè)前額葉皮質(zhì)，起止于10、47/12區(qū)(圖2)，在32區(qū)和吻側(cè)區(qū)24(圖1b)的內(nèi)側(cè)面[28]。

TE：顳區(qū)；TH：丘腦;TL:顳葉;TF:顳筋膜;RhF:鼻裂;STS:顳上溝;OTS:枕顳溝

鉤狀束是人腦中長程白質(zhì)聯(lián)合纖維束之一，其通過直接的雙向單突觸通路將眶額皮質(zhì)與前顳葉相連。鉤狀束與一些發(fā)育和精神疾病有關(guān)，在頭部創(chuàng)傷中特別容易受到直接沖擊和剪切損傷，且通常提示于與創(chuàng)傷性腦損傷相關(guān)的白質(zhì)損傷中[28]。此外，鉤狀束在癲癇手術(shù)治療中經(jīng)常受損，它也是一小群成熟的白質(zhì)結(jié)合束之一，其發(fā)育的高峰年齡為30 歲，這可能使其更容易受到因子的影響，從而導致青少年和年輕成人發(fā)生精神疾病[29-31]。

2 短纖維束

2.1枕縱束及視覺感知 枕縱束是連接枕葉、頂葉和顳葉皮質(zhì)背側(cè)和腹側(cè)區(qū)域的主要纖維束。枕縱束攜帶的信號可能在一系列視覺和認知功能中發(fā)揮重要作用。表征活體人腦枕縱束連接和組織結(jié)構(gòu)對于人類視覺和認知神經(jīng)科學的研究具有重要意義。Wernicke于1881年發(fā)現(xiàn)了枕縱束[32]。隨后，枕縱束在許多神經(jīng)解剖學圖譜和期刊論文中被提及。然而，韋尼克的研究與韋尼克的導師邁內(nèi)特提出的被廣泛接受的白質(zhì)組織原則相矛盾[6]。Yeatman等[33]使用彌散磁共振成像重新發(fā)現(xiàn)了枕縱束，并首次描述了枕縱束在活體、行為和人腦中的皮質(zhì)投射特征。

Yeatman等[33]于活體人腦中識別出枕縱束，并描述了其關(guān)于顳枕背側(cè)皮質(zhì)中功能定義區(qū)域的皮質(zhì)終末，這些體內(nèi)彌散磁共振成像能夠測量正常人腦枕縱束終止點的fMRI反應。枕縱束從枕顳溝上行，緊鄰下縱束纖維外側(cè)，隨后在枕外側(cè)葉和頂下小葉外側(cè)葉走行至皮質(zhì)末端分支[33]。這一通路似乎將顳枕背側(cè)皮質(zhì)與外側(cè)枕葉頂葉交界區(qū)相連，包括角回后部和枕葉上部外側(cè)葉?，F(xiàn)代解剖學表明，枕縱束的解剖特點相對于顳枕背側(cè)的解剖特點更加典型。后部枕縱束終點集中于枕下回、枕下溝和后橫支溝，并向前延伸至后中梭狀溝、后梭狀回外側(cè)部和后枕顳溝[34]。Wernicke最初觀察的物種并未明確，若獼猴確實存在枕縱束的一般功能(在腹側(cè)和背側(cè)視皮質(zhì)之間傳遞功能信號),這與人類可能是同源的，但是，由于許多視覺區(qū)域在物種間不同源，與猴子相比，枕縱束也可連接人類的不同功能區(qū)[32]。

以上研究表明，枕縱束在腹側(cè)面區(qū)域之間的信號交流發(fā)揮獨特的作用，這些區(qū)域?qū)σ曈X類別(單詞、面孔、身體等)的感知很重要，背側(cè)面區(qū)域參與控制眼球運動、注意力和運動感知等。

2.2上縱束垂直部(superior longitudinal fasciculus-V，SLF-V)及參與頂葉學習 SLF-V起源于顳中回和顳下回后部，起始點鄰近于弓狀束起始部；隨后，SLF-V纖維束垂直向上走行，在顳頂區(qū)纖維束翻轉(zhuǎn)向外，終止連接于頂葉的角回和緣上回。SLF-V走行方向與VOF平行，均為軸位T1加權(quán)像上的垂直纖維束，SLF-V位于矢狀位T1加權(quán)像的VOF前部；在顳區(qū)起始部，SLF-V緊貼弓狀束外側(cè)走行[35]。

SLF-V介導了頂葉與顳葉的功能聯(lián)通，可能負責儲存和訪問頂葉內(nèi)的學習行為；SLF-V的破壞通常會引起運動、感覺和特殊感覺失用和失智癥相關(guān)的癥狀，同時SLF-V也是頂葉手術(shù)入路的重要標示結(jié)構(gòu)，對于手術(shù)的安全至關(guān)重要[11]。

2.3顳頂束和語言網(wǎng)絡構(gòu)成 Kamali等[36]應用DTI技術(shù)發(fā)現(xiàn)，顳頂束連接顳上回、顳中回和顳下回的后部與上頂葉，并將顳頂束歸為上縱束復合纖維束的一部分。但有研究顯示，顳頂束起源于顳中回、顳下回、梭狀回和下顳-下枕結(jié)合部，連接于上頂葉[11]。

顳頂束主要對顳頂葉部分功能進行整合與連接，并進行腦葉之間的電生理傳遞。研究認為，顳頂束是語言通路的重要組成部分，參與構(gòu)成語言網(wǎng)絡的形成[36]。與其他物種相比，人腦的顳上回、上頂葉等腦區(qū)具有認知及語言相關(guān)的高級功能，是顳頂束的主要信息來源。目前關(guān)于顳頂束的研究較少，說明人們對它的結(jié)構(gòu)和功能的認識仍有很大的空間。通過對大腦功能進行跨腦葉的綜合研究，有助于認識大腦功能的復雜性和統(tǒng)一性。

3 小 結(jié)

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，臨床對大腦的檢查手段逐漸多樣化，如DTI、fMRI、立體定向腦電圖等，這些檢查手段可以使醫(yī)師更清晰地認識顳頂枕區(qū)。顳頂枕區(qū)位置特殊、其中穿行的神經(jīng)纖維種類多樣，在功能上具有多樣化，在顳頂枕區(qū)疾病(如腫瘤、癲癇)手術(shù)治療中，對受累纖維進行判斷，并在術(shù)中加以保護，可以在治療疾病的同時保留更多的腦功能。同時在癲癇的診治過程中，可以利用纖維的走行分析神經(jīng)通路的傳導，指導癲癇手術(shù)方案的制訂和手術(shù)精度的把握。進一步深入研究顳頂枕區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能，將為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床和科研研究提供新的思路。