恒河猴前连合（AC）横交叉的条带/片层介观组织及其对神经影像学研究的启示

《Brain Structure and Function》：Intricate mesoscale organization of the anterior commissure in the rhesus monkey, with implications for neuroimaging

　　

前连合（anterior commissure, AC）通常被认为是一条主要的半球间通路之一。然而，解剖学结果表明其具有显著的同侧成分。此外，如本文所报道，同侧投射轴突组织为狭窄、准平行的条带系统，在横交叉（transverse decussation）尤为突出。这些条带在冠状组织切片中表现为内侧-外侧（medio-lateral, ML）阵列，但在更高放大倍数下可见其由以斜向前-后（anterior-posterior, AP）轨迹聚集的轴突段组成。该取向与条带间（interstripe）周围结构呈反向。对于恒河猴（rhesus macaque），研究人员提供证据表明，单个条带在三维（3D）体积中排列为薄的AP取向片层或薄板（sheets or lamellae）。冠状切片中的条带样模式在产前发育早期（E70，经乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase, AChE）检测）即可容易识别，远早于AC中髓鞘化开始，可能提示条带样形成背后存在显著分子影响。这种非均一组织的功能意义尚待确定，但可能部分涉及谷氨酸能（glutamatergic）半球间通路与递质混合的非谷氨酸能同侧成分的分离。鉴于此，AC更好地被视为仅在中线处为半球间通路，而在其他部位为混合的同侧和对侧通路。条带/条带间系统的分离以及中线处同侧成分的缺失，对于评估AC在整个生命周期、病理状态下的体积和其他变化，以及解释和设计连接性研究具有相关性。复杂的介观结构（mesoarchitecture）和显著的外侧与中线细分需在神经影像学研究中加以考虑。

研究背景：前连合（anterior commissure, AC）通常被列为主要的半球间通路之一，但解剖学资料提示其存在显著的同侧成分。该结构虽常被引用，但在非人灵长类，尤其人脑中仍研究不足。已有灵长类资料显示AC地形相对弥散、髓鞘化明显，并缺乏区域异质性的明确证据，因此常被简化视为相对均一的通路。早期研究已提醒并非所有AC纤维均为交叉，近年又报道眶额皮质轴突可经AC同侧到达脑干或丘脑，5-HT、多巴胺能和胆碱能轴突也可侵入隔区及基底节等成分。与此同时，神经解剖与神经影像在宏观纤维束层面已有较多平行研究，但介观（mesoscale，约25–200 μm）水平的轴突取向与密度仍待阐明。因此，研究人员对恒河猴（Macaca mulatta）AC的介观组织进行紧密解剖分析，以检验其内部纤维和相关细胞元素是否均一。研究人员发现此前未识别的条带样拓扑，尤其在AC横交叉（transverse decussation）显著；条带并不抵达中线，构成同侧成分。由此，AC仅在中线处宜视为半球间通路，其他部位宜视为同侧与对侧混合束。该修正对理解AC发育、病理变化以及解释和设计连接性神经影像研究具有重要意义。

关键技术方法：主要使用公开的 Yale University MacBrain Resource Center（MBRC）组织库。猴脑灌注固定后制成50 μm厚冠状切片，按约20种标记重复系列处理，间距1.0 mm，DAB显色；TH为标准标记并与AChE等比较。三例脑（B65、B80、B87）DBH无信号，提示TH⁺纤维为多巴胺能。样本含恒河猴胚胎、约2.5月龄、6月龄、1岁和成年，另有严格连续切片（B164 AChE、B162 TH）和一例矢状面脑（B90）；并比较猪、负鼠、小鼠和人脑，人类切片来自60岁男性尸检脑。多标记相邻切片用Photoshop以切向血管配准，20× Aperio扫描，QuPath测量。

研究结果：
命名法（Nomenclature）：研究人员采用“stripe”或“stripelike”而非“fascicles”，因为ML取向束也可由胶质标记GFAP、olig2和Nissl显示，且血管等非神经元素可能参与；同侧轴突实际为AP轨迹。研究人员用“sheetlike lamellae”描述AP排列轴突及其可能的三维组织。

条带样模式在2D中的一般特征（Stripelike pattern in 2D: description of general features）：在AC横交叉，TH等标记显示30–80 μm宽、ML取向条带；高倍下，条带由斜向AP聚集的轴突段构成，与条带间ML周围反向。多种轴突和胶质标记显示条带，婴儿和成人AC中NeuN⁺神经元很少。CCK、NPY、SOM阴性，但常有背景条带样模式。条带分布呈脑特异性，可背侧、腹侧或中间偏向，可局部聚集。条带沿横交叉向ML延伸，但不越过中线，约止于纹状体comb系统内侧缘；内侧端可向背侧弯入comb。GP与VP交界处可见DV纤维中断条带。

不同标记是否在同一纹带内混合？（Do different markers intermix in the same stripe?）：条带通常30–80 μm宽，边缘至边缘间距约80–120 μm。多标记相邻切片配准显示条带数目、大小和形状叠合，提示多种标记在同一纹带内共定位而非分离到不同条带；未发现“纯条带”。条带内纤维密度、取向和口径存在差异，并有间隙和嵌合，仍需双标免疫荧光验证。

条带形态范围（Stripes exhibit a range of morphologies）：条带可呈“空”或部分“填充”，如P7 PV呈空白而相邻CB匹配；2.5月龄PV更接近成人，MBP可呈负像。成人可见斑片状“碎裂”或“卵石样”标记，SP、CB、CR常呈三部分或中央暗线。条带一端可尖，相邻条带可在一端汇合；AChE⁺条带偶被细纤维包绕。

2D条纹在3D片层/薄板模式中对齐（2D stripes align in a 3D sheetlike/lamellar pattern）：由冠状2D条带预测AP薄片层。矢状面切片显示AP方向长条带，轴突段与条带平行而非反向。连续冠状切片通过切向血管对齐，6–8条可辨条带可在1.0–2.0 mm AP距离追踪，支持片层或薄板组织。

与血管的关联（Association with blood vessels）：以切向血管作标志发现，单个条带与同一组血管可具有1.0–2.0 mm关联，可能构成专门AP取向血管系统。单切片可见条带与血管并行，血管分支进入多条带；TH、AChE、ChAT可见与血管和条带相关的周细胞（pericytes）样壁细胞，形态符合SMC-pericyte混合和纤维性周细胞，AChE⁺细突起可“手套样”包绕条带。

胶质和稀疏神经元元素（Glial and sparse neuronal elements）：成人或婴儿猴AC中NeuN⁺神经元稀疏，偶见血管旁小簇；胚胎脑中NeuN⁺较明显，并在AC外侧形成条带样阵列。年轻猴CR可见胶质样细胞，可能为纤维性星形胶质细胞，伴有血管endfeet。olig2或GFAP显示与2D条带优先关联。

PAC的显著特征（Distinctive features of PAC）：PAC与AC外侧连续，位于GP内侧、壳核背侧、屏状核外侧、杏仁核腹侧。其具有相似但修饰的条带系统：TH、AChE、ChAT可见；背侧帽条带多ML，可片层状；更腹侧条带较窄并偏向DV，与ML纤维交叉。早期产前背侧帽为松散弯曲纤维；1.0 mm系列中多标记可叠合；与AC横交叉连接处可见桥接“舌”状条带。

条带出现在早期产前阶段（Stripes appear at an early prenatal stage）：条带见于E70、E90、E93、E95、E120、E143、E149。E90后TH、AChE和Nissl模式与成人质似。E143 CB呈成人样，E120较弱；PV在出生后第一周仍弱或缺，呈空白。条带早于髓鞘化，E143髓鞘仅零星斑块；早期缺乏切向血管，第一产后周明显。PAS-Alcian（蛋白聚糖标记）早期显示条带，并与AChE、SMI-32或Nissl对应。结果说明条带/条带间结构在髓鞘化前建立并持续至成年，是AC稳定的介观特征。

讨论部分总结：AC邻近或交叉多个纤维束，其横交叉的复杂介观组织对纤维束成像（tractography）和解剖学提出问题。轴突成分方面，同侧条带以AP轨迹片层轴突为主要解剖基础，条带内神经化学混合，包括TH、CB、5-HT、PV、CR和ChAT阳性轴突，共同点可能是非谷氨酸能表型，与周围谷氨酸能半球间轴突相对。其精确来源和靶点未知，候选包括黑质-纹状体、黑质-苍白球、纹状体-黑质或腹侧苍白球-纹状体投射；避免中线并弯向纹状体的轨迹支持后者。MBP⁺条带与TH等对齐，提示髓鞘化差异，但髓鞘化晚于条带出现，不太可能启动条带形成。非轴突成分包括血管、胶质和壁细胞；条带宽与血管相近，血管常嵌入条带，提示特殊关系。其他条带阵列可见于GP传入带、腹侧内囊TH/5-HT带及胼胝体非均一组织。可能分子基质方面，早期条带和PAS-Alcian蛋白聚糖模式提示分子信号或黏附支架参与。功能上，早期可能参与轴突导向、分选或迁移，成年可能分离谷氨酸能半球间与单胺能或递质混合同侧成分，也可能与稳定性和髓鞘动态相关。未来需定量、更多物种、完整3D重建以及血管、胶质和轴突互作研究。

结论翻译：此处描述的条带/条带间结构对神经影像学具有明确相关性，部分提供了检测和评估轴突取向的新模型系统。具体而言，研究人员强调条带内轴突异常一致的AP轨迹及其相对均匀的直径、其聚集成狭窄ML取向条带，以及其AP反向取向相对于条带间周围主要ML取向。这种基于可靠解剖细节的异常清晰组织带来若干可验证预测：条带样阵列不越过中线，并继续以一定变形进入外侧相邻的PAC。鉴于这些特征，AC可能成为有用补充，相对于反向取向纤维仅零星低密度出现于主要纤维束中的更常见情形。作为模型系统的进一步实用优势是，其位置可相对于一致标志（即中线、纹状体内comb系统和GP细分）标准化。最后，基于初步观察，该结构可能系统发育保守，这增强AC在连接详细神经解剖与纤维束成像以及预测和解释扩散MRI信号方面的转化价值。