ใยประสาทเชื่อมโยงในสมองส่วนซีรีบรัมและใยประสาทเชื่อมโยง

ใยประสาทเชื่อมโยง (association fibres) คือกลุ่มใยประสาทเนื้อขาวที่เชื่อมต่อบริเวณเปลือกสมองภายในสมองซีกเดียวกัน โดยมีตั้งแต่ใยประสาทรูปตัว U สั้นๆ ที่เชื่อมรอยนูนที่อยู่ติดกัน ไปจนถึงมัดใยประสาทขนาดยาวที่ทอดผ่านกลีบสมองต่างๆ มัดใยประสาทเชื่อมโยงขนาดยาวที่สำคัญ ได้แก่ มัดใยประสาทตามยาวส่วนบน (superior longitudinal fasciculus) และส่วนโค้ง (arcuate component) ของมัน, มัดใยประสาทตามยาวส่วนล่าง (inferior longitudinal fasciculus) และมัดใยประสาทหน้าผาก-ท้ายทอยส่วนล่าง (inferior fronto-occipital fasciculus), มัดใยประสาทตะขอ (uncinate fasciculus) และซิงกูลัม (cingulum) การเชื่อมต่อภายในซีกสมองเหล่านี้เป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับเครือข่ายเปลือกสมองแบบกระจาย

Definition

ใยประสาทเชื่อมโยงในสมองส่วนซีรีบรัม (cerebral association fibres) คือกลุ่มใยประสาทเนื้อขาวที่มีแอกซอนเชื่อมต่อบริเวณเปลือกสมองที่แตกต่างกันภายในสมองซีกเดียวกัน ประกอบด้วยใยประสาทรูปตัว U ใต้เปลือกสมองแบบสั้นที่เชื่อมรอยนูนที่อยู่ใกล้เคียงกัน และมัดใยประสาทขนาดยาวที่เชื่อมกลีบสมองที่อยู่ห่างไกลกัน

Scope

บทความนี้ครอบคลุมระบบใยประสาทเชื่อมโยงภายในซีกสมองของซีรีบรัม ทั้งแบบสั้นและแบบยาว รวมถึงวิธีการที่ใช้ในการระบุใยประสาทเหล่านี้ด้วยการผ่าแยกและการสร้างภาพเส้นใยประสาท (tractography) โดยถือเป็นกายวิภาคอ้างอิง บทความนี้ไม่ครอบคลุมระบบใยประสาทเชื่อมซีกสมอง (commissural systems) หรือระบบใยประสาทฉายภาพ (projection systems) ซึ่งจะกล่าวถึงในบทความที่เกี่ยวข้อง และไม่ครอบคลุมการจัดการทางคลินิกของกลุ่มอาการการเชื่อมต่อบกพร่อง (disconnection syndromes)

Key concepts

• ใยประสาทเชื่อมโยงเทียบกับใยประสาทเชื่อมซีกสมองและใยประสาทฉายภาพ
• ใยประสาทเชื่อมโยงแบบสั้น (ใยประสาทรูปตัว U) และแบบยาว
• มัดใยประสาทตามยาวส่วนบนและส่วนโค้ง
• มัดใยประสาทตามยาวส่วนล่างและมัดใยประสาทหน้าผาก-ท้ายทอยส่วนล่าง
• มัดใยประสาทตะขอและซิงกูลัม
• การผ่าแยกเสมือนจริงในสิ่งมีชีวิต (การสร้างภาพเส้นใยประสาท)
• เครือข่ายเปลือกสมองแบบกระจาย

Mechanisms

ใยประสาทเชื่อมโยงถูกจัดกลุ่มตามความยาวและทิศทาง ใยประสาทเชื่อมโยงแบบสั้น (รูปตัว U) จะโค้งอยู่ใต้เปลือกสมองเพื่อเชื่อมรอยนูนที่อยู่ติดกัน ในขณะที่มัดใยประสาทขนาดยาวจะเชื่อมโยงบริเวณที่อยู่ห่างไกลกัน: มัดใยประสาทตามยาวส่วนบนและส่วนโค้งของมันจะเชื่อมเปลือกสมองส่วนหน้ากับส่วนขมับและส่วนข้างขม่อม, มัดใยประสาทตามยาวส่วนล่างจะทอดอยู่ระหว่างกลีบท้ายทอยและกลีบขมับ, มัดใยประสาทหน้าผาก-ท้ายทอยส่วนล่างจะเชื่อมเปลือกสมองส่วนหน้าและส่วนท้ายทอย, มัดใยประสาทตะขอจะเชื่อมระหว่างกลีบหน้าผากและกลีบขมับส่วนหน้า, และซิงกูลัมจะทอดอยู่ภายในบริเวณซิงกูเลต Catani และคณะได้ใช้เทคนิคการสร้างภาพเส้นใยประสาทเพื่อสร้างภาพมัดใยประสาทเหล่านี้เสมือนการผ่าแยกในสิ่งมีชีวิต และเพื่อระบุการเชื่อมต่อระหว่างกลีบท้ายทอยและกลีบขมับ และ Schmahmann และคณะได้เปรียบเทียบการสร้างภาพการแพร่กระจายของสเปกตรัม (diffusion spectrum imaging) ของเส้นทางใยประสาทเชื่อมโยงกับการติดตามด้วยรังสีอัตโนมัติ (autoradiographic tracing) ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งสนับสนุนความสอดคล้องกันระหว่างเส้นใยประสาทที่สร้างขึ้นใหม่กับกายวิภาคแบบดั้งเดิม ในขณะที่ระบุจุดที่วิธีการแตกต่างกัน โดยการเชื่อมต่อบริเวณเปลือกสมองที่แยกจากกัน ใยประสาทเหล่านี้เป็นพื้นฐานทางกายวิภาคของเครือข่ายการทำงานขนาดใหญ่

Clinical relevance

เนื่องจากใยประสาทเชื่อมโยงขนาดยาวเชื่อมต่อบริเวณเปลือกสมองที่ทำงานร่วมกันในหน้าที่ต่างๆ เช่น ภาษาและการประมวลผลเชิงพื้นที่-การมองเห็น การขัดขวางการทำงานของใยประสาทเหล่านี้อาจทำให้บริเวณเหล่านั้นขาดการเชื่อมต่อ ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของคำอธิบายการเชื่อมต่อบกพร่องแบบดั้งเดิม บทความนี้อธิบายกายวิภาคและวิธีการสำหรับการอ้างอิง และไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

Evidence & guidelines

ใยประสาทเชื่อมโยงถูกระบุครั้งแรกด้วยการผ่าแยกแบบหยาบและการศึกษาเนื้อเยื่อไมอีลิน และในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมด้วยการศึกษาการติดตาม ในสิ่งมีชีวิต การสร้างภาพเส้นใยประสาทด้วย MRI แบบแพร่กระจาย (diffusion MRI tractography) จะสร้างภาพใยประสาทเหล่านี้เสมือนการผ่าแยกเสมือนจริง และการศึกษาเปรียบเทียบกับการติดตามด้วยรังสีอัตโนมัติสนับสนุนมัดใยประสาทหลัก ในขณะที่เน้นย้ำถึงข้อจำกัดของการสร้างภาพเส้นใยประสาทที่จุดตัดและจุดแตกแขนง

History

มัดใยประสาทเชื่อมโยงขนาดยาวถูกอธิบายผ่านการผ่าแยกแบบหยาบโดยนักกายวิภาคศาสตร์คลาสสิกและในศตวรรษที่สิบเก้า และการศึกษาการติดตามในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในภายหลังได้ให้รายละเอียดการเชื่อมต่อของเปลือกสมอง ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 2000 การสร้างภาพเส้นใยประสาทด้วยการแพร่กระจายได้สร้างภาพมัดใยประสาทเดียวกันในสมองของมนุษย์ที่มีชีวิต โดย Catani และคณะทำให้วิธีการผ่าแยกเสมือนจริงเป็นที่นิยม และ Schmahmann และคณะได้ตรวจสอบความถูกต้องของการสร้างภาพเส้นใยประสาทเทียบกับการติดตามด้วยรังสีอัตโนมัติ

Debates

การสร้างภาพเส้นใยประสาทสามารถสร้างภาพใยประสาทเชื่อมโยงจริงได้อย่างแม่นยำเพียงใด?

การสร้างภาพเส้นใยประสาทด้วยการแพร่กระจายสามารถสร้างภาพมัดใยประสาทหลักได้ และสอดคล้องกับการผ่าแยกและกายวิภาคการติดตามโดยรวม แต่ก็อาจสร้างเส้นทางที่ผิดพลาดหรือไม่สมบูรณ์ในบริเวณที่ใยประสาทตัดกัน แตกแขนง หรือทอดขนานกัน ดังนั้นการสร้างภาพจึงต้องตีความโดยอ้างอิงจากกายวิภาคแบบดั้งเดิม แทนที่จะถือเป็นความจริงแท้

Key figures

• Marco Catani
• Jeremy Schmahmann
• Deepak Pandya

Seminal works

• catani2003
• schmahmann2007
• catani2008

Frequently asked questions

อะไรคือความแตกต่างระหว่างใยประสาทเชื่อมโยงกับใยประสาทเชื่อมซีกสมอง?

ใยประสาทเชื่อมโยงเชื่อมต่อบริเวณเปลือกสมองภายในสมองซีกเดียวกัน ในขณะที่ใยประสาทเชื่อมซีกสมองจะข้ามเส้นกลางเพื่อเชื่อมต่อสมองทั้งสองซีก ทั้งสองแตกต่างจากใยประสาทฉายภาพที่เชื่อมเปลือกสมองกับศูนย์ใต้เปลือกสมองและไขสันหลัง

มัดใยประสาทโค้งคืออะไร?

เป็นส่วนโค้งของมัดใยประสาทตามยาวส่วนบนที่เชื่อมเปลือกสมองส่วนหน้ากับบริเวณขมับส่วนหลังและข้างขม่อม และโดยทั่วไปแล้วมีความเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อทางภาษา