Primary progressive aphasia patients evaluated using diffusion tensor imaging and voxel based volumetry-preliminary results / Avaliação de pacientes com afasia primária progressiva com imagem tensor de difusão e volumetria baseada em voxels

There are individuals who have a progressive language deficit without presenting cognitive deficits in other areas. One of the diseases related to this presentation is primary progressive aphasia (PPA). OBJECTIVE: Identify by means of diffusion tensor imaging (DTI) and measurements of cortical volume, brain areas that lead to dysphasia when presenting signs of impaired connectivity or reduced volume. METHOD: Four patients with PPA were evaluated using DTI, and measurements of cortical volumes in temporal areas. These patients were compared with two normal volunteers. RESULTS: There is a trend to a difference in the number and volume of related fibers between control group and patients with PPA. Comparing cortical volumes in temporal areas between groups yielded a trend to a smaller volume in PPA patients. CONCLUSION: Patients with PPA have a trend to impairment in cortical and subcortical levels regarding relevant areas.

Existem indivíduos que apresentam deterioração progressiva da linguagem sem apresentar déficits em outros domínios cognitivos; estes pacientes em geral apresentam afasia primária progressiva (APP). OBJETIVO: Identificar, pela imagenologia, áreas cerebrais que quando sofrem atrofia, ou quando seu sistema de conexões apresenta alterações, levam a disfasia. MÉTODO: Foram avaliados quatro pacientes com APP, utilizando-se ressonância magnética com as técnicas de imagem por tensores da difusão (DTI) e medida do volume cortical em áreas de interesse previamente definidas. Estes pacientes foram comparados com um grupo controle constituído por dois voluntários. RESULTADOS: Redução da média dos volumes dos giros temporais esquerdos no grupo de pacientes, em relação ao grupo controle, e alterações quanto ao volume e número de fibras nos tratos correspondentes. CONCLUSÃO: Pacientes com APP têm tendência a apresentar danos tanto ao nível cortical quanto subcortical.

Sistema cerebrocerebelar e feixe de Arnold um estudo de tratografia: resultados preliminares / Cerebrocerebellar system and Arnolds bundle: a tractographic study: preliminary results

The cerebellum, traditionally considered a structure involved in balance and movement control, was more recently recognized as important in cognitive, emotional and behavioral functions. These functions appear to be related to the more recent parts of the cerebellum that belong to the cerebrocerebellar system. One of the key segments of this system is the (pre)fronto-[penduncule]-pontine projection that represents the Arnolds bundle. Diffusion tensor imaging and tractography (DTI-TR) has permitted in vivo virtual dissection of white matter tracts, including those of the cerebellar. Objective: To study the fronto-[peduncule]-pontine projection (Arnolds bundle), with DTI-TR. Methods: Ten normal subjects were included (mean age 30 years). Standard acquisitions in three planes were obtained with a 1.5T GE Signa Horizon scanner, complemented with DTI acquisitions. Post-processing and analysis was performed using an ADW 4.3 workstation running Functool 4.5.3 (GE Medical Systems). A single ROI was placed on the medial third of the cerebral peduncle base, considered the site of convergence of the fibers of Arnolds bundle, bilaterally. Results: Twenty tractograms were obtained. All were constituted by a significant number of fibers in correspondence to the frontal lobe, and part of them anterior to the coronal plane at the anterior commissure, which characterizes them as associated to the prefrontal region. Conclusions: For the first time, frontal lobe related projections were systematically revealed with DTI-TR seeded from cerebral peduncle base ROIs. They showed anatomic coherence with Arnold?s bundle, which includes the prefrontopontine segment of the cortico-ponto-cerebellar path, one of the components of the cerebrocerebellar system, acknowledged as fundamental for non-motor functions such as cognition, emotion and behavior.

O cerebelo, tradicionalmente considerado como estrutura relacionada ao equilíbrio e controle do movimento, foi mais recentemente reconhecido ser importante em funções cognitivas, emocionais e comportamentais. Tais funções encontram-se relacionadas às partes mais novas do cerebelo que pertencem ao sistema cerebrocerebelar. Um dos segmentos de relevo desse sistema é a projeção (pré)fronto-[pedúnculo]-pontina que representa o feixe de Arnold. A imagem com tensor de difusão e a tratografia (DTI-TR) vem possibilitando a dissecção virtual de feixes da substância branca, inclusive os cerebelares. Objetivo: Estudar a projeção fronto-[pedúnculo]-pontina (feixe de Arnold), com DTI-TR. Métodos: Foram incluídos dez sujeitos normais (média de idade 30 anos). Sequências padrão em tres planos foram obtidas com equipamento Signa Horizon GE de 1,5T e complementadas com aquisições de DTI. Pós-processamento e análise foram realizados em uma estação de trabalho ADW 4.3 com Functool 4.5.3 (GE Medical Systems). Foi utilizado ROI único colocado no terço medial da base do pedúnculo cerebral, considerado o local de convergência das fibras do feixe de Arnold, bilateralmente. Resultados: Foram obtidos vinte tratogramas. Todos eram constituídos por um número significativo de fibras em correspondência ao lobo frontal e parte dessas em posição anterior ao plano coronal à comissura anterior, que as caracteriza como relacionadas à região pré-frontal. Conclusões: Foram mostradas, pela primeira vez de modo sistemático, projeções relacionadas ao lobo frontal com DTI-TR através de ROIs colocados na base do pedúnculo cerebral. Apresentavam coerência anatômica com o feixe de Arnold, que compreende o segmento pré-frontopontino da via córtico-ponto-cerebelar, um dos componentes do sistema cerebrocerebelar, considerado subjacente a funções não motoras, como cognição, emoção e comportamento.

O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão / The cerebellum and its main connections: a diffusion tensor study

O cerebelo representa cerca de um décimo do volume encefálico, possuindo, entretanto, cerca da metade dos seus neurônios e amplas conexões de feixes de fibras nervosas, intrínsecas e extrínsecas. As fibras extrínsecas são componentes essenciais de redes neurais subjacentes às variadas funções cerebrais. Estudos anatômicos clássicos (dissecção de cérebros humanos pós-morte, técnicas de rastreio de fibras pós-lesão cerebral ou de utilização de rastreadores isotópicos ou virais em primatas não humanos) permitiram identificar e obter detalhes sobre essas conexões. Técnicas novas permitiram o mapeamento da substância branca de modo detalhado através de imagem com tensor de difusão (DTI) e suas derivadas, a anisotropia fracionada direcional e a tratografia. É apresentada uma descrição dos principais feixes extrínsecos cerebelares, compreendendo os pedúnculos cerebelares (inferior, médio, superior), os feixes córtico-ponto-cerebelares (Arnold e Türck), as projeções dos núcleos cerebelares profundos e as relacionadas aos núcleos vermelho e olivar inferior, acompanhada por imagens representativas de mapas direcionais e tratogramas. O recurso técnico representado pela DTI permite estudar de modo detalhado in vivo os feixes relacionados ao cerebelo, em condições normais e patológicas, com a possibilidade de contribuirde modo importante para um entendimento melhor das funções cerebelares motoras, cognitivas e afetivas, assim como para obter correlações anátomo-clínicas mais detalhadas.

The cerebellum represents about a tenth of the encephalic volume, containing about a half of its neurons, and wide connections of intrinsic and extrinsic nervous fiber tracts. The extrinsic fibers are essential components of the neural nets that underlie varied brain functions. Classical anatomic studies (dissection of post-mortem human brains, tracing of fibers techniques post brain lesions or use of isotopic or viral tracers in non-human primates) permitted to identify and to obtain details about these connections. New techniques permitted mapping the white matter in a detailed way with the use of diffusion tensor imaging (DTI) and its derivatives, directional fractional anisotropy and tractography. A description of the main extrinsic cerebellar tracts is presented, including the cerebellar peduncles (inferior, middle, superior), the cortico-ponto-cerebellar tracts (Arnold and Türck), the projections from the deep cerebellar nuclei and those related to red and inferior olivary nuclei, accompanied by representative images of directional maps and tractograms. The technical resource represented by DTI has made possible to perform in vivo detailed studies of the cerebellum-related white matter tracts, in normal and pathological conditions, with the possibility to contribute in an important way for a better understanding of the motor, cognitive and affective cerebellar functions, as well as for obtaining more detailed anatomical-clinical correlations.

A substância branca cerebral: dissecção virtual dos principais feixes: tratografia / The cerebral white matter. Virtual dissection of the main tracts: tractography

A substância branca compreende cerca de metade do volume cerebral. É formada por numerosos feixes que apresentam direções diversas, interligado áreas corticais entre si e com as estruturas subcorticais. Esses feixes de fibras são componentes essenciais das redes neurais subjacentes às variadas funções cerebrais. Os estudos anatômicos que revelaram esses feixes tiveram sua origem na antiguidade, e mais recentemente foram utilizados métodos clássicos de dissecção, complementados com técnicas laboratoriais, para obter detalhes sobre os mesmos. Técnicas de neuroimagem introduzidas nas duas últimas décadas, e ainda em plena evolução, vem trazendo contribuições que permitem aprofundar o conhecimento sobre o assunto pela visualização in vivo do cérebro e de seus componentes. O mapeamento da substância branca obtido através de imagens com tensor de difusão (DTI) é uma das técnicas que veio para permitir observá-la com mais detalhe, principalmente pelos mapas 2D codificados em cores e pela tratografia 3D (TR). Os feixes codificados em cores (DTI-FA), que já representam um aprimoramento dessa técnica, podem ser complementados pela dissecção virtual dos feixes de fibras individualmente (DTI-TR), permitindo sua clara visualização e constituindo-se em um avanço ainda mais importante. É apresentada uma descrição dos principais feixes cerebrais, compreendendo os de associação, comissurais e de projeção (feixe longitudinal superior e fascículo arcuado, feixe longitudinal inferior, feixe fronto-occipital superior, feixe fronto-occipital inferior, feixe uncinado, feixe do cíngulo, fórnix, comissura anterior, corpo caloso, cápsula interna) acompanhada por imagens ilustrativas. Esse recurso técnico permite realizar estudos mais detalhados dos feixes da substância branca cerebral, em condições normais e patológicas, podendo contribuir de modo importante para um entendimento melhor da função cerebral, assim como para obter correlações anátomo-clínicas mais detalhadas.

The white matter represents about half of the cerebral volume. It is composed of numerous tracts that present varied directions, interconnecting cortical areas among them and with the subcortical structures. These fiber tracts are essential constituents of the neural nets that underlie varied functions of the brain. The anatomic studies that revealed these tracts stem from ancient times, and more recently classic dissection methods were used, complemented with laboratory techniques, to obtain details about them. Neuroimaging techniques introduced in the last two decades, and still in plain evolution, are adding contributions that permit to deepen the knowledge on this issue, by visualizing in vivo the brain and its components. The mapping of the white matter obtained with diffusion tensor imaging (DTI) is one of these techniques that came for more detailed observations, mainly through 2D color coded maps and 3D tractography (TR). The color-coded maps (FTI-FA), that represent already a refinement of the technique, can be complemented by virtual dissection of the fiber tracts individually (DTI-TR), allowing for its clear visualization, and constituting a yet more important advance. A description of the main cerebral tracts accompanied by illustrative images is presented, including the associative, commissural, and projection ones (superior longitudinal tract and arcuate fasciculus, inferior longitudinal tract, superior fronto-occipital tract, inferior fronto-occipital tract, uncinate fasciculus, cingulate tract, fornix, anterior commissure, corpus callosum, internal capsule, and corona radiata). This technical resource makes possible to perform more detailed studies of the cerebral white matter tracts, in normal and pathological conditions, and contribute in an important way for a better understanding of cerebral function, as well as for obtaining more detailed anatomical-clinical correlations.