An anatomical parcellation of the spatially normalized single-subject high-resolution T1 volume provided by the Montreal Neurological Institute (MNI) (D. L. Collins et al., 1998, Trans. Med. Imag. 17, 463-468) was performed. The MNI single-subject main sulci were first delineated and further used as landmarks for the 3D definition of 45 anatomical volumes of interest (AVOI) in each hemisphere. This procedure was performed using a dedicated software which allowed a 3D following of the sulci course on the edited brain. Regions of interest were then drawn manually with the same software every 2 mm on the axial slices of the high-resolution MNI single subject. The 90 AVOI were reconstructed and assigned a label. Using this parcellation method, three procedures to perform the automated anatomical labeling of functional studies are proposed: (1) labeling of an extremum defined by a set of coordinates, (2) percentage of voxels belonging to each of the AVOI intersected by a sphere centered by a set of coordinates, and (3) percentage of voxels belonging to each of the AVOI intersected by an activated cluster. An interface with the Statistical Parametric Mapping package (SPM, J. Ashburner and K. J. Friston, 1999, Hum. Brain Mapp. 7, 254-266) is provided as a freeware to researchers of the neuroimaging community. We believe that this tool is an improvement for the macroscopical labeling of activated area compared to labeling assessed using the Talairach atlas brain in which deformations are well known. However, this tool does not alleviate the need for more sophisticated labeling strategies based on anatomical or cytoarchitectonic probabilistic maps.

The cortical anatomy of the conscious resting state (REST) was investigated using a meta-analysis of nine positron emission tomography (PET) activation protocols that dealt with different cognitive tasks but shared REST as a common control state. During REST, subjects were in darkness and silence, and were instructed to relax, refrain from moving, and avoid systematic thoughts. Each protocol contrasted REST to a different cognitive task consisting either of language, mental imagery, mental calculation, reasoning, finger movement, or spatial working memory, using either auditory, visual or no stimulus delivery, and requiring either vocal, motor or no output. A total of 63 subjects and 370 spatially normalized PET scans were entered in the meta-analysis. Conjunction analysis revealed a network of brain areas jointly activated during conscious REST as compared to the nine cognitive tasks, including the bilateral angular gyrus, the left anterior precuneus and posterior cingulate cortex, the left medial frontal and anterior cingulate cortex, the left superior and medial frontal sulcus, and the left inferior frontal cortex. These results suggest that brain activity during conscious REST is sustained by a large scale network of heteromodal associative parietal and frontal cortical areas, that can be further hierarchically organized in an episodic working memory parieto-frontal network, driven in part by emotions, working under the supervision of an executive left prefrontal network.

Despite a better understanding of the organization of the cortical network underlying the semantic system, very few data are currently available regarding its anatomo-functional connectivity. Here, we report on a series of 17 patients operated on under local anaesthesia for a cerebral low-grade glioma located within the dominant hemisphere. Prior to and during resection, intraoperative electrical stimulation was used to map sensorimotor and language structures so that permanent neurological deficits could be avoided. In a number of cases, cortical and subcortical stimulation caused semantic paraphasias. Using postoperative MRI, we correlated these functional findings with the anatomical locations of the sites where semantic errors were elicited by stimulation, especially at the subcortical level, with the aim of studying the connectivity underlying the semantic system. In temporal gliomas, cortical sites involved in semantic processing were found around the posterior part of the superior temporal sulcus, with subcortical pathways reproducibly located under the depth of this sulcus. In insular gliomas, although stimulation elicited no semantic disturbances at the cortical level, such semantic paraphasias were generated at the level of the anterior floor of the external capsule. In frontal tumours, cortical regions implicated in semantics were detected in the lateral orbitofrontal region and dorsolateral prefrontal cortex, with subcortical fibres located under the inferior frontal sulcus. All these eloquent structures were systematically preserved, thereby avoiding permanent postoperative deficits. Our results provide arguments in favour of the existence of a main ventral subcortical pathway underlying the semantic system, within the dominant hemisphere, joining the two essential cortical epicentres of this network: the posterior and superior temporal areas, and the orbitofrontal and dorsolateral prefontal regions. Such a ventral stream might anatomically partly correspond to the inferior fronto-occipital fasciculus.

An alternative parcellation of the orbitofrontal cortex is described for the automated anatomical labeling atlas of Tzourio-Mazoyer et al. (2002) (Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. NeuroImage 15:273-289). The new parcellation of the orbitofrontal cortex follows the description provided by Chiavaras, Petrides, and colleagues (2000, 2001). The new atlas is available as a toolbox for SPM at http://www.gin.cnrs.fr/AAL2.

Background— The prevalence of white matter hyperintensities (WMHs) detected on cerebral MRI is associated with hypertension, but it is not known whether blood pressure lowering can arrest their progression. We report here the results of an MRI substudy of PROGRESS (Perindopril Protection Against Recurrent Stroke Study), a randomized trial of blood pressure lowering in subjects with cerebrovascular disease. Methods and Results— The substudy comprised 192 participants who had a cerebral MRI both at baseline and after a mean follow-up time of 36 months (SD=6.0 months). At the first MRI, WMHs were graded with a visual rating scale from A (no WMH) to D (severe WMH). Participants were assigned to a combination of perindopril plus indapamide (or their placebos; 58%) or to single therapy with perindopril (or placebo). At the time of the second MRI, the blood pressure reduction in the active arm compared with the placebo arm was 11.2 mm Hg for systolic blood pressure and 4.3 mm Hg for diastolic blood pressure. Twenty-four subjects (12.5%) developed new WMHs at follow-up. The risk of new WMH was reduced by 43% (95% CI −7% to 89%) in the active treatment group compared with the placebo group ( P =0.17). The mean total volume of new WMHs was significantly reduced in the active treatment group (0.4 mm 3 [SE=0.8]) compared with the placebo group (2.0 mm 3 [SE=0.7]; P =0.012). This difference was greatest for patients with severe WMH at entry, 0.0 mm 3 (SE=0) in the active treatment group versus 7.6 mm 3 (SE=1.0) in the placebo group ( P <0.0001). Conclusions— These results indicate that an active blood pressure–lowering regimen stopped or delayed the progression of WMHs in patients with cerebrovascular disease.

To evaluate the relative role of left and right hemispheres (RH) and describe the functional anatomy of RH during ortholinguistic tasks, we re-analyzed the 128 papers of a former left-hemisphere (LH) meta-analysis (Vigneau et al., 2006). Of these, 59 articles reported RH participation, providing 105 RH language contrasts including 218 peaks compared to 728 on the left, a proportion reflecting the LH language dominance. To describe inter-hemispheric interactions, in each of the language contrasts involving both hemispheres, we distinguished between unilateral and bilateral peaks, i.e. having homotopic activation in the LH in the same contrast. We also calculated the proportion of bilateral peaks in the LH. While the majority of LH peaks were unilateral (79%), a reversed pattern was observed in the RH; this demonstrates that, in contrast to the LH, the RH works in an inter-hemispheric manner. To analyze the regional pattern of RH participation, these unilateral and bilateral peaks were spatially clustered for each language component. Most RH phonological clusters corresponded to bilateral recruitment of auditory and motor cortices. Notably, the motor representation of the mouth and phonological working memory areas were exclusively left-lateralized, supporting the idea that the RH does not host phonological representations. Right frontal participation was not specific for the language component involved and appeared related to the recruitment of attentional and working memory areas. The fact that RH participation during lexico-semantic tasks was limited to these executive activations is compatible with the hypothesis that active inhibition is exerted from the LH during the processing of meaning. Only during sentence/text processing tasks a specific unilateral RH-temporal involvement was noted, likely related to context processing. These results are consistent with split-brain studies that found that the RH has a limited lexicon, with no phonological abilities but active involvement in the processing of context.

Abstract Hemispheric asymmetry is a cardinal feature of human brain organization. Altered brain asymmetry has also been linked to some cognitive and neuropsychiatric disorders. Here the ENIGMA consortium presents the largest ever analysis of cerebral cortical asymmetry and its variability across individuals. Cortical thickness and surface area were assessed in MRI scans of 17,141 healthy individuals from 99 datasets worldwide. Results revealed widespread asymmetries at both hemispheric and regional levels, with a generally thicker cortex but smaller surface area in the left hemisphere relative to the right. Regionally, asymmetries of cortical thickness and/or surface area were found in the inferior frontal gyrus, transverse temporal gyrus, parahippocampal gyrus, and entorhinal cortex. These regions are involved in lateralized functions, including language and visuospatial processing. In addition to population-level asymmetries, variability in brain asymmetry was related to sex, age, and brain size (indexed by intracranial volume). Interestingly, we did not find significant associations between asymmetries and handedness. Finally, with two independent pedigree datasets ( N = 1,443 and 1,113, respectively), we found several asymmetries showing modest but highly reliable heritability. The structural asymmetries identified, and their variabilities and heritability provide a reference resource for future studies on the genetic basis of brain asymmetry and altered laterality in cognitive, neurological, and psychiatric disorders. Significance Statement Left-right asymmetry is a key feature of the human brain's structure and function. It remains unclear which cortical regions are asymmetrical on average in the population, and how biological factors such as age, sex and genetic variation affect these asymmetries. Here we describe by far the largest ever study of cerebral cortical brain asymmetry, based on data from 17,141 participants. We found a global anterior-posterior 'torque' pattern in cortical thickness, together with various regional asymmetries at the population level, which have not been previously described, as well as effects of age, sex, and heritability estimates. From these data, we have created an on-line resource that will serve future studies of human brain anatomy in health and disease.

Abstract We report on MRi-Share, a multi-modal brain MRI database acquired in a unique sample of 1,870 young healthy adults, aged 18 to 35 years, while undergoing university-level education. MRi-Share contains structural (T1 and FLAIR), diffusion (multispectral), susceptibility weighted (SWI), and resting-state functional imaging modalities. Here, we described the contents of these different neuroimaging datasets and the processing pipelines used to derive brain phenotypes, as well as how quality control was assessed. In addition, we present preliminary results on associations of some of these brain image-derived phenotypes at the whole brain level with both age and sex, in the subsample of 1,722 individuals aged less than 26 years. We demonstrate that the post-adolescence period is characterized by changes in both structural and microstructural brain phenotypes. Grey matter cortical thickness, surface area and volume were found to decrease with age, while white matter volume shows increase. Diffusivity, either radial or axial, was found to robustly decrease with age whereas fractional anisotropy only slightly increased. As for the neurite orientation dispersion and densities, both were found to increase with age. The isotropic volume fraction also showed a slight increase with age. These preliminary findings emphasize the complexity of changes in brain structure and function occurring in this critical period at the interface of late maturation and early aging.

Abstract With the advances in diffusion MRI and tractography, numerous atlases of the human pyramidal tract (PyT) have been proposed but the inherent limitation of tractography to resolve crossing bundles within the centrum semiovale have so far prevented the complete description of the most lateral PyT projections. Here, we combined a precise manual positioning of individual subcortical regions of interest along the descending pathway of the PyT with a new bundle-specific tractography algorithm. This later is based on anatomical priors to improve streamlines tracking in crossing areas. We then extracted both left and right PyT in a large cohort of 410 healthy participants and built a population-based atlas of the whole-fanning PyT with a complete description of its most cortico-lateral projections. Clinical applications are envisaged, the whole-fanning PyT atlas being likely a better marker of corticospinal integrity metrics than those currently used within the frame of prediction of post-stroke motor recovery. The present population-based PyT, freely available, provides an interesting tool for clinical applications in order to locate specific PyT damage and its impact to the short and long-term motor recovery after stroke.

A bstract We have identified the brain areas involved in Manual Preference (MP) in 143 left-handers (LH) and 144 right-handers (RH)). First, we selected the pairs of homotopic regions of interest (hROIs) of the AICHA atlas with significant contralateral activation and asymmetry during the right-hand and the left-hand Finger-Tapping (FT) both in RH and LH. Thirteen hROIs were selected, including the primary and secondary sensorimotor, and premotor cortices, thalamus, dorsal putamen and cerebellar lobule IV. Both contralateral activations and ipsilateral deactivations (reversed for the cerebellum) were seen in primary motor and somatosensory areas, with stronger asymmetries when the preferred hand was used. Comparing the prediction of MP with different combinations of BOLD variations in these 13 hROIs, the differences between movement of the preferred hand versus that of the non-preferred hand within the contralateral and/or ipsilateral cortices of 11 hROIS performed best at explaining handedness distribution, Handedness is thus supported by: 1-between-hand variations of ipsilateral deactivations of hand primary sensorimotor and secondary somatosensory cortices and 2-variations in regions showing the same profile in left and right-handers during the right or left FT. The present study demonstrates that right and left-handedness are not based on mirrored organization of hand control areas.