Microsurgical and tractographic anatomy of the anterior thalamic nucleus

Anterior talamik nükleus (ANT), talamusun rostro-dorsal bölümünde konumlanan ve talamusun kalanından “Y” şeklindeki internal meduller lamina aracılığıyla ayrılan ön çekirdek grubudur. Anterodorsal (AD), anteroventral (AV) ve anteromedial (AM) olmak üzere 3 alt çekirdekten oluşmaktadır. ANT, karmaşık bağlantı özellikleri gösteren, epizodik hafıza, görsel hafıza, uzaysal navigasyon, duygusal mekanizmalar ve yürütücü fonksiyonlar üzerinde etkili olan önemli bir çekirdektir. Epilepside sinyal dağılımında da görev almaktadır. Bu nedenle dirençli epilepsi hastalarında derin beyin stimülasyonu cerrahisinde hedef olarak kullanılmaktadır. Prion hastalıkları ve diensefalik amnezi gibi bazı nörolojik hastalıklarla ilişkili olduğu bildirilmiştir. Çalışmalar ANT’nin, subiküler bölge, fronto-orbital korteksler, singulum ve retrosplenial korteks ile yakın ilişkide olduğunu göstermiştir. Bu çalışma karmaşık bağlantı özellikleri gösteren, çok sayıda işlevde görev alan ve nörobilişsel patolojilerle ilişkilendirilen ANT’nin, mikrocerrahi anatomisini, işlev mekanizmasını ve bağlantı ilişkilerini aydınlatabilmek amacıyla yapılmıştır. Çalışmamızda ölüm sebebi kraniyal patolojiden kaynaklanmayan 7 insan beyninden elde edilen 14 serebral hemisfer kullanıldı. Hemisferler araknoid ve vasküler diseksiyon sonrası Klingler yöntemine uygun şekilde dondurma ve çözünme işlemleri yapılarak fiber diseksiyon işlemine hazır hale getirildi. Daha sonra ANT ve bağlantıları korunacak şekilde fiber diseksiyon işlemi uygulandı. ANT ile ilişkili olduğu yapılar arasındaki lif yapıları ortaya kondu. Elde edilen veriler Difüzyon Tensör Manyetik Rezonans görüntüleri ile birlikte değerlendirildi. Çalışmamızda elde edilen verilere göre, ANT çevre yapılara en az üç ayrı lif demeti aracılığıyla bağlanmaktadır. İlk lif demeti, ANT’den başlayarak medial prefrontal alana dağılan, bu alanda singulum lifleriyle birleşerek ANT ile singulum arasında bir bağlantı sağlayan lif demetidir. Çalışmamızda bu lif demeti ventral talamo-frontal yolak olarak adlandırılmıştır. Ortaya konulan ikinci lif demeti, fronto-orbital bölgeden başlayıp ANT’den geçtikten sonra stria terminalisin medialinde seyrederek talamusun arka ve alt kısımlarına ulaşan ve subiküler bölgeye dağılan lif demetidir. Bu lif demeti çalışmamızda fronto-subiküler yolak olarak adlandırılmıştır. Son olarak tespit edilen üçüncü lif demeti ANT ile mamiller cisimler arasında uzanan Vicd’Azyr olarak da bilinen mamillotalamik yolaktır. ANT, yüksek bilişsel işlevleri düzenleyen, ritmik teta aktivitesi sayesinde sinaptik plastisiteyi sağlayan, uzaysal navigasyon ve baş yönelim mekanizmalarında görev alan bir çekirdektir. Bu işlevleri çevre yapılarla olan karmaşık bağlantı özellikleri aracılığıyla gerçekleşmektedir. Bu nedenle üç boyutlu anatomisinin detaylı olarak ortaya konulması ve komşu yapılarla ilişkisinin aydınlatılması oldukça önemlidir. Bu nedenle bu bölgeye yönelik anatomik çalışmaların artırılması gerekmektedir.The anterior thalamic nucleus (ANT) is a group of anterior nuclei located in the rostro-dorsal part of the thalamus and separated from the rest of the thalamus by the “Y” shaped internal medullary lamina. It consists of 3 subnuclei: anterodorsal (AD), anteroventral (AV), and anteromedial (AM). ANT is an essential nucleus that shows complex connectivity features, is effective on episodic memory, visual memory, spatial navigation, emotional mechanisms, and executive functions. It is also involved in signal distribution in epilepsy. Therefore, it is used as a target for deep brain stimulation in refractory epilepsy patients. It has been reported to be associated with some neurological diseases such as prion diseases and diencephalic amnesia. Studies have shown that ANT is closely associated with the subicular region, fronto-orbital cortices, cingulum, and retrosplenial cortex. This study was carried out to elucidate the microsurgical anatomy, function mechanism, and connection relationships of ANT, which has complex connectivity features, is involved in many functions and is associated with neurocognitive pathologies. Fourteen cerebral hemispheres obtained from seven human brains whose cause of death was not caused by cranial pathology were used in our study. After arachnoid and vascular dissection, hemispheres were made ready for fiber dissection by freezing and thawing in accordance with the Klingler method. Then, the fiber dissection technique was performed in a way that preserves the ANT and its connections. The fiber structures among the structures associated with ANT were revealed. The obtained data were evaluated together with Diffusion Tensor Magnetic Resonance images. According to the data obtained in our study, ANT is connected to the surrounding structures via at least three separate fiber bundles. The first fiber bundle is the fiber bundle, which starts from the ANT and distributes to the medial prefrontal area, combining with the cingulum fibers in this area, providing a connection between the ANT and the cingulum. In our study, this fiber bundle was named the ventral thalamo-frontal pathway. The second fiber bundle revealed is the fiber bundle that starts from the fronto-orbital region, passes through the ANT, travels medial to the stria terminalis, reaches the posterior and lower parts of the thalamus, and distributes to the subicular area. This fiber bundle was named the fronto-subicular pathway in our study. Finally, the third fiber bundle identified is the mamillothalamic pathway, also known as Vicd'Azyr, between the ANT and the mammillary bodies. ANT is a nucleus that regulates higher cognitive functions, provides synaptic plasticity thanks to rhythmic theta activity, and is involved in spatial navigation and head orientation mechanisms. These functions are realized through the complex connection features with the surrounding structures. For this reason, it is crucial to reveal the three-dimensional anatomy in detail and clarify its relationship with neighboring structures. Therefore, anatomical studies on this region should be increased