Apparent origin of glossopharyngeal, vagus and accessory nerves: an aspect to consider in human neuroanatomy teaching / El origen aparente de los nervios glosofaríngeo, vago y accesorio: un aspecto para considerar en la enseñanza de neuroanatomía humana

In various neuroanatomy texts and articles related to this area of knowledge, there is a conceptual vacuum associated with the precise sites where the roots of the cranial nerves emerge. The objective of the study was to establish the exact location of the apparent origin of the glossopharyngeal, vagus and accessory cranial nerves in the medulla oblongata of the human being 120 human brainstems, previously fixed in formalin solution at 10 % were assessed, the location where such nerve roots emerge was identified by direct examination and once the piamater was removed at both right and left sides as it has been stated in the literature. It was found that in 100 % of the studied brainstems their nerve roots emerge on average at about 2.63 mm behind the retro-olivary groove, different to what has been stated in the literature. Glossopharyngeal, vagus and accessory human nerves do not emerge directly from the retroolivary groove, as commonly reported; instead, they emerge behind the said groove, specifically in the retro-olivary groove area, where they form a continuous line of nerve roots.

En diversos textos de neuroanatomía y artículos relacionados con esta área del conocimiento, se evidencia un vacío conceptual asociado con los sitios precisos por donde emergen los pares craneales. El objetivo de este estudio fue stablecer la ubicación exacta del origen aparente de los nervios craneales glosofaríngeo, vago y accesorio en el bulbo raquídeo de 120 tallos cerebrales humanos, previamente fijados en solución de formalina al 10 %. Fueron evaluados, el lugar donde surgen tales raíces nerviosas se identificó mediante examen directo y una vez que se retiró la piamadre tanto en el lado derecho como en el izquierdo como se ha dicho en la literatura. Se encontró que en el 100 % de los troncos cerebrales estudiados, sus raíces nerviosas emergen en promedio a unos 2,63 mm detrás del surco retroolivar, diferente a lo que se ha dicho en la literatura. Los nervios humanos glosofaríngeos, vago y accesorio no emergen directamente de la ranura retroolivar, como se informa comúnmente, sino que emergen detrás de dicha ranura, específicamente en el área de surco retroolivar, donde forman una línea continua de raíces nerviosas.

Modelo in vitro para el estudio del papel de la unión mesopontina en la generación del sueño de movimientos oculares rápidos y la vigilia / In vitro model for the study of the role of the mesopontine region in rapid eye movement (REM) sleep and wakefulness / Modelo in vitro para o estudo do papel da união mesopontina na geração de sono de movimentos oculares rápidos e da vigília

El estudio de las estrategias neurales para la organización del comportamiento en vertebrados constituye un desafío mayor para la Neurociencia. El avance del conocimiento en este campo depende de manera crítica de la utilización de modelos experimentales adecuados que admitan múltiples niveles de análisis (p.ej: comportamental, circuital, celular, sináptico, molecular) y abordajes multitécnicos. Nos propusimos analizar in vitro una red neural de la unión mesopontina del tronco encefálico críticamente implicada en el control del sueño de movimientos oculares rápidos (S-REM). Pese al cúmulo de evidencias que apoyan el papel desempeñado por esta red en relación al S-REM, los mecanismos celulares y sinápticos que subyacen a este control son poco conocidos y continúan siendo objeto de intensa investigación. Para avanzar en el conocimiento de estos mecanismos, se llevó a cabo la caracterización morfológica y funcional de una rodaja de tronco encefálico de la rata, en la que las estructuras críticas para el control del S-REM, i.e.: núcleos tegmentales laterodorsal y pedúnculopontino, y su proyección al núcleo reticular pontis oralis (PnO), están presentes y son operativas. La inclusión del núcleo motor del trigémino en la rodaja permitió detectar cambios de la excitabilidad de las motoneuronas ante manipulaciones farmacológicas del PnO, representativos de los cambios del tono muscular asociados a maniobras similares realizadas in vivo. La utilización de este modelo in vitro de S-REM, permitirá aportar a la dilucidación de las estrategias neurales que operan en niveles intermedios de organización del SN en mamíferos para la generación y regulación de un estado comportamental.

The study of the neural basis of behavior is a major challenge in Neuroscience. Advancing our knowledge in this field depends, critically, on the use of experimental paradigms that provide multiple levels of analysis, as well as powerful techniques. We have selected, as a model of a neural plan that organizes a complex behavior, a neural network located in the mesopontine junction. This region is thought to be both necessary and sufficient for the generation of rapid eye movement (REM) sleep, although the cellular and synaptic mechanisms involved in the control of this behavioral state at the mesopontine level are still under debate and remain poorly understood. As part of a long term effort to gain insight into these mechanisms, we carried out the morphological and functional characterization of a slice preparation of rat brainstem and we demonstrate that critical structures for the control of REM sleep - the laterodorsal and pedunculopontine tegmental nuclei and their projection to the oral part of the pontine reticular nucleus (PnO) - are present and are operational. The presence of the trigeminal motor nucleus in the slice sought to include in the experimental model a structure capable of expressing changes of the excitability of the motorneurons caused by pharmacological manipulations of the PnO, representative of changes of muscle tone associated with similar maneuvers performed in vivo. The use of this in vitro model of REM sleep will provide critical information to elucidate neural strategies that operate at intermediate levels of central nervous system organization in mammals to control behavioral states.

O estudo de estratégias neurais para a organização do comportamento em vertebrados constitui um desafio maior para a Neurociencia. O avanço do conhecimento nessa área depende criticamente da utilização de modelos experimentais adequados que suportem múltiplos níveis de análise (por exemplo: comportamental, circuital, celular, sináptico e molecular) e abordagens por múltiplas técnicas. Decidiu-se analisar in vitro uma rede neural da união mesopontina do tronco encefálico criticamente envolvida no controle do sono de movimentos oculares rápidos (S-REM). Apesar da riqueza de provas que sustentam o papel desta rede em relação ao S-REM, os mecanismos celulares e sinápticos subjacentes a este controle são pouco conhecidos e permanecem sob intensa investigação. Para avançar no conhecimento desses mecanismos, caracterizou-se morfológica e funcionalmente uma fatia de tronco encefálico de rato, na qual as estruturas críticas para o controle do S-REM, i.e.: núcleos tegmentais laterodorsal e pedunculopontino, e sua projeção para o núcleo reticular pontis oralis (PnO) estão presentes e operantes. A inclusão do núcleo motor do trigêmeo na fatia permitiu detectar mudanças da excitabilidade das motoneuronas provocadas por manipulações farmacológicas do PnO, representativas das alterações do tônus muscular associados com operações semelhantes quando realizados in vivo. A utlização deste modelo in vitro de S-REM permitirá contribuir para a elucidação de estratégias neurais que operam em níveis intermedios de organização do SN de mamíferos para a geração e regulação de um estado comportamental.

Expresión morfológica de la arteria basilar: un estudio con material de autopsia de individuos colombianos / Morphological expression of the basilar artery: a study with colombian population's autopsy material

La arteria basilar (AB) presenta una expresión variable, la cual es determinante en la etiología de eventos clínicos que comprometen el tallo cerebral. El propósito de este trabajo fue determinar la expresión morfológica de la AB en una muestra de población colombiana. Fueron estudiados 100 tallos cerebrales de individuos a quienes se les practicó autopsia en el Institutode Medicina Legal de Bucaramanga. El sistema vertebro-basilar fue perfundido con resina sintética y evaluado los calibres, trayectorias, niveles de origen y finalización de la AB. La AB presentó trayectoria rectilínea en 68 por ciento, desviación a la derecha en 12 por ciento, sinuosa en 10 por ciento y desviación a la izquierda en 10 por ciento. La longitud total de la AB fue 30,2 mm DE 4,07 y la longitud con relación al origen de la arteria Cerebelar superior fue 28,1 mm DE 3,84. Los calibres proximal y distal de la AB fueron 3,96 mm DE 0,48 mm y 3,7 mm DE 0,58 respectivamente. Con relación a las arterias de origen de la AB, se observó hipoplasia ( 2 mm) de la arteria vertebral derecha en el 8 por ciento y de la arteria vertebral izquierda en el 11 por ciento (P = 0,30). Se observó el origen de la AB a tres niveles del surco pontomedular: a nivel en el 43 por ciento, por arriba de este en el 30 por ciento y por debajo de este surco en 27 por ciento de los casos. Las trayectorias sinuosas y desviadas de la AB observadas y la presencia de hipoplasias de la arteria vertebral son ligeramente superiores a los señalados en estudios previos, mientras que su longitud se ubica en un rango medio y su calibre es ligeramente inferior a lo señalado en la literatura.

The basilar artery (BA) has a variable expression which is determinant in the etiology of clinical events that compromise the brain stem. The purpose of this study was to determine the morphological expression of BA in a Colombian population sample. We studied 100 brainstems of individuals which underwent an autopsy at the Instituto de Medicina Legal of Bucaramanga. The vertebra basilar system was perfused with synthetic resin and its calibers, paths, levels of origin and end of the BA were evaluated. The BA presented a rectilinear trajectory in 68 percent, deviation to the right in 12 percent, sinuous in 10 percent and deviation to the left in 10 percent. The total length of the BA was 30.2 mm SD 4.07, its length in relation to the origin of the superior cerebellar artery was 28.1 mm SD 3.84. The proximal and distal caliber of the BA were 3.96 mm SD 0.48 mm and 3.7 mm SD 0.58 respectively. In relation to the origin arteries of the AB, hypoplasia was observed ( 2 mm) of the right vertebral artery in 8 percent and the left vertebral artery in 11 percent (P = 0.30). The origin of BA was observed at different spontomedullary groove levels: at level in 43 percent, above it in 30 percent and below it in 27 percent of the cases. The sinuous and diverted paths from the BA observed and the presence of vertebral artery hypoplasia are slightly higher than those reported in previous studies, while its length is at medium range and its caliber is slightly lower than reported in the literature.

The brainstem localization of gastric preganglionic parasympathetic neurons in the Agouti (Dasyprocta leporina) / Localización del tronco encefálico de las neuronas parasimpáticas preganglionares gástricas en el agutí (Dasyprocta leporina)

This study was designed to determine qualitatively, the source of gastric vagal nerve fibres in the Agouti. A total of 18 male and female adult agoutis were used for the present investigation. Following anaesthesia, laparotomy was performed and the stomach exteriorized. Multiple intramuscular injections of wheat germ agglutinin-horseradish peroxidase (WGA-HRP) were then made into different areas of the stomach in the experimental animals. The control animals were divided into four groups of two animals each. The first group had intraperitoneal injection of the tracer, the second had intramuscular injection of normal saline, the third group had injection of tracer into the hepatic portal vein and the last group had injection of the tracer into the gastric walls followed immediately by bilateral vagotomy. Following a survival period offive to seven days, the animals were sacrificed by transcardial perfusion, first with normal saline followed by fixative and finally with 20% buffered sucrose. Following perfusion, the brainstem was extracted from the brain, immersed in 20% buffered sucrose and kept refrigerated overnight for cryoprotection. The brainstems were subsequently sectioned serially, processed for WGA-HRP neurohistochemistry and then analysed under light and dark-field illuminations. The analysis of the sections taken from the experimental animals revealed bilateral presence of WGA-HRP labelled neurons in the dorsal motor nucleus of the vagus nerve (DMNV) and the nucleus ambiguus (nA) of the medulla oblongata. No labelled neurons were seen in any of the sections taken from the control animals. The implications of the findings are discussed.

Este estudio fue diseñado para determinar cualitativamente el origen de las fibras gástricas del nervio vago en el agutí. Un total de 18 agutíes adultos masculinos y femeninos fueron utilizados para la presente investigación. Después de la anestesia, se realizó una laparotomía y se sacó el estómago al exterior. Luego se hicieron múltiples inyecciones intramusculares de aglutinina de germen de trigo con peroxidasa de rábano (WGA-HRP) en diferentes áreas del estómago de los animales experimentales. Los animales del control fueron divididos en cuatro grupos de dos animales cada uno. Al primer grupo se le puso una inyección intraperitoneal del marcador; al segundo se le administró una inyección intramuscular de solución salina normal; al tercer grupo se le inyectó el marcador en la vena porta hepática; y al último grupo se le puso la inyección del marcador en las paredes gástricas, seguida inmediatamente por una vagotomía bilateral. Tras un periodo de supervivencia de cinco a siete días, los animales fueron sacrificados por perfusión transcardíaca, primero con solución salina normal, seguida de fijador, y finalmente con sacarosa tamponada al 20%. Después de la perfusión, el tronco encefálico fue extraído del cerebro, inmerso en sacarosa tamponada al 20%, y mantenido en refrigeración durante la noche para su crioprotección. Los tronos encefálicos fueron luego seccionados en serie, procesados para para el análisis neuro-histoquímico mediante aglutinina de germen de trigo con peroxidasa de rábano, y analizados entonces bajo iluminaciones de campo de luz y campo oscuro. El análisis de las secciones tomadas de animales experimentales reveló la presencia bilateral de neuronas etiquetadas WGA-HRP en el núcleo motor dorsal del nervio vago (DMNV) y en el núcleo ambiguo (nA) de la médula oblonga. No se observaron neuronas etiquetadas en ninguna de las secciones tomadas de los animales de control. Se discuten las implicaciones de los hallazgos.

The organization of the brainstem nuclei associated with the vagus nerve in the agouti (Dasyprocta Leporina): a neurohistological study / Organización de los núcleos del tronco del encéfalo asociados con el nervio vago en el agutí (Dasyprocta Leporina): un estudio neurohistológico

A total of six adult animals were used for the study. Following anaesthesia via intraperitoneal injection of a mixture ofketamin and bombazine in ratio 2:1, thoracotomy was performed to exteriorize the heart for intracardial perfusion. The perfusion canular was inserted into the left ventricle and animal perfused sequentially with normal saline and 10% formal saline. Following perfusion, craniotomy was performed to remove the entire brain along with the upper segments ofthe spinal cord. The brain specimen was then dehydrated, cleared and infiltrated with paraffin wax. The specimen was then cut in 15 micron thick serial sections. The sections were then processed for neurohistological analyses using a Nikon microscope to which was attached Nikon camera. Analyses ofthe sections revealed bilateral representation ofthe dorsal motor nucleus ofthe vagus nerve in the medulla oblongata. The nucleus ambiguus, nucleus ofthe tractus solitarius, hypoglossal nucleus and the area postrema were also identified in the medulla oblongata. The implications ofour findings are discussed in the text ofthe article.

Un total de seis animales adultos fueron usados para el estudio. Tras de una anestesia mediante una inyección intraperitoneal de una mezcla de ketamina y bombazina en proporción 2:1, se practicó una toracotomía para extraer el corazón y realizar una perfusión intracardíaca. La cánula de perfusión fue insertada en el ventrículo izquierdo y el animal fue perfundido de forma secuencial con solución salina normal, y 10% de solución salina formal. A continuación de la perfusión, se realizó una craneotomía a fin de extraer todo el cerebro junto con los segmentos superiores de la espina dorsal. La muestra del cerebro fue entonces deshidratada, aclarada, e infiltrada con cera de parafina. La muestra fue entonces cortada en secciones seriadas de 15 micrones de espesor. Las secciones fueron entonces procesadas a fin de someterlas a análisis neurohistológico, usando un microscopio Nikon al cual se le conecta una cámara Nikon. Los análisis de las secciones revelaron una representación bilateral del núcleo motor dorsal del nervio vago en la médula oblonga (bulbo raquídeo). También se identificaron el núcleo ambiguo, el núcleo del tracto solitario, el núcleo hipoglosal, y el área postrema, en la médula oblonga. En el texto del artículo, se discuten las implicaciones de nuestros resultados.

Somatotopic Arrangement and Location of the Corticospinal Tract in the Brainstem of the Human Brain

The corticospinal tract (CST) is the most important motor pathway in the human brain. Detailed knowledge of CST somatotopy is important in terms of rehabilitative management and invasive procedures for patients with brain injuries. In this study, I conducted a review of nine previous studies of the somatotopical location and arrangement at the brainstem in the human brain. The results of this review indicated that the hand and leg somatotopies of the CST are arranged medio-laterally in the mid to lateral portion of the cerebral peduncle, ventromedial-dorsolaterally in the pontine basis, and medio-laterally in the medullary pyramid. However, few diffusion tensor imaging (DTI) studies have been conducted on this topic, and only nine have been reported: midbrain (2 studies), pons (4 studies), and medulla (1 study). Therefore, further DTI studies should be conducted in order to expand the literature on this topic. In particular, research on midbrain and medulla should be encouraged.

Analysis of the brainstem internal morphology of the capuchin monkey (Cebus apella) / Análise da morfologia interna do tronco encefálico de macaco-prego (Cebus apella)

The gross anatomy and the internal morphology of the brainstem of the monkey Cebus apella were described based on the observations made on adult brainstens. Six adult Cebus apella monkeys were used for anatomical observations and for the study of the internal morphology they were cut into serial sections at six different levels (pyramidal decussation; superior portion of the olive; inferior portion of the olive; pons; superior colliculus and inferior colliculus) and properly stained for studies of the internal structure. Our results show that the Cebus apella brainstem is characterized by the presence of a bulbpontine sulcus; an enlarged brainstem, particularly of the medulla oblongata, with a consequent laterization of the trapezoid body, the presence of inferior olivary complex, the apparent origin of cranial nerves distant from the pyramids and of its decussation; presence of the antero-lateral sulcus separating the pyramids of the olives; expressive development of the trapezoid body, of the pons, nuclei of the pons and of the cerebral peduncle. These results are consistent with previous descriptions for other primates and suggest that the organization and development of the Brainstem structures share similarities with superior primates including humans which reflect the motor abilities of the studied species.

A anatomia e a morfologia interna do tronco encefálico (TE) do macaco-prego (Cebus apella) foram descritas com base nas observações feitas em troncos encefálicos de macacos adultos. Seis macacos Cebus apella adultos foram utilizados para as observações anatômicas. Para os estudos da morfologia interna os TE foram cortados seriadamente em seis níveis diferentes: decussação piramidal, porção superior da oliva, porção inferior da oliva, ponte, colículo superior e colículo inferior. Após esse procedimento eles foram corados com a técnica de Mulligan modificada por nós. Nossos resultados mostram que o TE de Cebus apella é caracterizado pela presença do sulco bulbo-pontino, aumento do tamanho do TE, especialmente da medula oblonga, com consequente lateralização do corpo trapezoide, presença do sulco ântero-lateral separando as pirâmides das olivas; desenvolvimento expressivo do corpo trapezoide, da ponte, dos núcleos da ponte e do pedúnculo cerebral. Estes resultados são consistentes com descrições prévias para outros primatas na literatura e sugerem que a organização e desenvolvimento do TE exibe semelhanças com primatas superiores, incluindo o homem, o que reflete as habilidades motoras da espécie estudada.

Abordajes quirúrgicos al tronco encefálico. Parte 1: anatomía de superficie del tronco encefálico / Surgical approaches to brain stem. Part 1: anatomy surface of the brain stem

El tronco encefálico se ubica en la fosa posterior, en íntima relación con el cerebelo e importantes estructuras vasculares. Contiene en su interior tractos de sustancia blanca que vinculan entre sí cerebro, tronco encefálico, médula espinal y cerebelo. Contiene en su interior los núcleos de origen de los diez últimos pares craneanos y núcleos que regulan funciones, como la mirada lateral, la deglución o incluso el ciclo sueño - vigilia. Puede ser afectado por diversos tipos de patologías, como tumores, malformaciones vasculares, procesos infecciosos, inflamatorios o desmielinizantes. El presente es el primer artículo de cuatro, destinados a analizar los abordajes quirúrgicos más frecuentes al tronco encefálico. En esta primera parte se describen aquí los principales aspectos de la anatomía de superficie del tronco cerebral.

Referências anatômicas na cirurgia do implante auditivo de tronco cerebral

O implante auditivo de tronco cerebral é uma opção os pacientes surdos que não têm a integridade das vias auditivas preservada. A cirurgia, por sua complexidade anatômica e funcional, requer treinamento específico em laboratório de anatomia por parte do cirurgião. OBJETIVOS: Estudar a anatomia cirúrgica da cirurgia do implante auditivo de tronco cerebral. FORMA DE ESTUDO: Estudo anatômico. MATERIAL E MÉTODO: Neste estudo dissecamos cadáver fresco preparado com solução corante injetada nas artérias e veias intra-cranianas. O local de inserção do eletrodo do implante auditivo de tronco cerebral foi estudado através do acesso translabiríntico. RESULTADOS: A técnica cirúrgica utilizada para a implantação do eletrodo de tronco cerebral é semelhante à utilizada na remoção do shwannoma vestibular. O complexo de núcleo coclear, composto pelo núcleo coclear ventral e dorsal, é o local para a colocação do eletrodo. O núcleo coclear ventral é o principal núcleo de transmissão de impulsos neurais do VIII par e seus axônios formam a principal via ascendente do nervo coclear. Tanto o núcleo ventral como o dorsal não são visíveis durante a cirurgia e sua localização depende de identificação de estruturas anatômicas adjacentes. CONCLUSÃO: A região de implantação do eletrodo do implante auditivo de tronco cerebral apresenta referências anatômicas que permitem sua fácil identificação durante a cirurgia.

Síndromes bulbo-protuberâncias e do tronco cerebral / Diseases of the brain-stem and its cranial nerves

Os autores nesse estudo recordam os achados clínicos e patológicos nas síndromes bulbo-protuberanciais. Apontam para a importância da correlação clínica e patológica das diferentes associações no acometimento protuberancial dos nervos cranianos

Potencial evocado auditivo de tronco cerebral en isquemia experimental vertebrobasilar / Auditive evoked potentials of brainstem in experimental vertebro basilar ischaemia

Se analizan las modificaciones que sufre el potencial evocado auditivo del tronco cerebral (PEAT) en la isquemia vertebrobasilar aguda, provocada con cirugía experimental, en 12 canes. Los PEAT obtenidos con monitoreo continuo del tronco cerebral, permitieron registros gráficos de cada una de las etapas de experimentación. Estos mostraron cambios tales como: aumentos de latencias de ondas II a V; aumento del tiempo de conducción central I-V e interpico III-V; disminución de la amplitud de las ondas generadas por el tronco cerebral en el sector III-V. Los resultados obtenidos mostraron un marcado compromiso de los componentes intermedios del PEAT de ambas vías auditivas, a consecuencia de la isquemia aguda de la zona medial del tronco cerebral (TC) por la oclusión vertebrobasilar provocada. Las alteraciones observadas son mayores en el oído homolateral a la arteria ocluida. Las experiencias mostraron que la relación isquemia vertebrobasilar y las alteraciones del PEAT a nivel de los componentes intermedios, es directa. Esto establecería la validéz de este método como elemento de diagnóstico clínico localizador no invasivo. Es destacable como muy útil en el seguimiento de las afecciones vasculares isquémicas infratentoriales, que afectan casi exclusivamente la zona medial del TC.