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.

ABSTRACT Based on the joint investigation in 287 healthy volunteers (150 Left-Handers (LH)) of language task-induced asymmetries and intrinsic connectivity strength of the sentence-processing supramodal network, we show that individuals with atypical rightward language lateralization (N = 30, 25 LH) do not rely on an organization that simply mirrors that of typical leftward lateralized individuals. Actually, the resting-state organization in the atypicals showed that their sentence processing was underpinned by left and right networks both wired for language processing and highly interacting by strong interhemispheric intrinsic connectivity and larger corpus callosum volume. Such a loose hemispheric specialization for language permits the hosting of language in either the left and/or right hemisphere as assessed by a very high incidence of dissociations across various language task-induced asymmetries in this group.

Abstract The human brain experiences functional changes through childhood and adolescence, shifting from an organizational framework anchored within sensorimotor and visual regions into one that is balanced through interactions with later-maturing aspects of association cortex. Here, we link this profile of functional reorganization to the development of ventral attention network connectivity across independent datasets. We demonstrate that maturational changes in cortical organization preferentially link to within-network connectivity and heightened degree centrality in the ventral attention network, while connectivity within network-linked vertices predicts cognitive ability. This connectivity is closely associated with maturational refinement of cortical organization. Children with low ventral attention network connectivity exhibit adolescent-like topographical profiles, suggesting that attentional systems may be relevant in understanding how brain functions are refined across development. These data suggest a role for attention networks in supporting age-dependent shifts in cortical organization and cognition across childhood and adolescence.

Abstract Cognitive functional neuroimaging has been around for over 30 years and has shed light on the brain areas relevant for reading. However, new methodological developments enable mapping the interaction between functional imaging and the underlying white matter networks. In this study, we used such a novel method, called the disconnectome, to decode the reading circuitry in the brain. We used the resulting disconnection patterns to predict the typical lesion that would lead to reading deficits after brain damage. Our results suggest that white matter connections critical for reading include fronto-parietal U-shaped fibres and the vertical occipital fasciculus (VOF). The lesion most predictive of a reading deficit would impinge on the left temporal, occipital, and inferior parietal gyri. This novel framework can systematically be applied to bridge the gap between the neuropathology of language and cognitive neuroscience.

Hemispheric specialization is a fundamental feature of human brain organization. However, it is not yet clear to what extent the lateralization of specific cognitive processes may be evident throughout the broad functional architecture of cortex. While the majority of people exhibit left-hemispheric language dominance, a substantial minority of the population shows reverse lateralization. Using twin and family data from the Human Connectome Project, we provide evidence that atypical language dominance is associated with global shifts in cortical organization. Individuals with atypical language organization exhibited corresponding hemispheric differences in the macroscale functional gradients that situate discrete large-scale networks along a continuous spectrum, extending from unimodal through association territories. Analyses revealed that both language lateralization and gradient asymmetries are, in part, driven by genetic factors. These findings pave the way for a deeper understanding of the origins and relationships linking population-level variability in hemispheric specialization and global properties of cortical organization.

Abstract We herein propose an atlas of 32 sentence-related areas based on a 3-step method combining the analysis of activation and asymmetry during multiple language tasks with hierarchical clustering of resting-state connectivity and graph analyses. 144 healthy right-handers performed fMRI runs based on language production, reading and listening, both with sentences and lists of over-learned words. Sentence minus word-list BOLD contrast and left-minus-right BOLD asymmetry for each task were computed in pairs of homotopic regions of interest (hROIs) from the AICHA atlas. Thirty-two hROIs were identified that were conjointly activated and leftward asymmetrical in each of the 3 language contrasts. Analysis of resting- state temporal correlations of BOLD variations between these 32 hROIs allowed the segregation of a core network, SENT_CORE including 18 hROIs. Resting-state graph analysis applied to SENT_CORE hROIs revealed that the pars triangularis of the inferior frontal gyrus and the superior temporal sulcus were hubs based on their degree centrality, betweenness, and participation values, corresponding to epicentres of sentence processing. Positive correlations between DC and BOLD activation values for SENT_CORE hROIs were observed across individuals and across regions regardless of the task: the more a SENT_CORE area is connected at rest the stronger it is activated during sentence processing. DC measurements in SENT_CORE may thus be a valuable index for the evaluation of inter-individual variations in language areas functional activity in relation to anatomical or clinical patterns in large populations. SENSAAS (SENtence Supramodal Areas AtlaS), comprising the 32 supramodal sentence areas, including SENT-CORE network, can be downloaded at http://www.gin.cnrs.fr/en/tools/ .

Aging engenders neuroadaptations, generally reducing specificity and selectivity in functional brain responses. Our investigation delves into the functional specialization of brain hemispheres within language-related networks across adulthood. In a cohort of 728 healthy adults spanning ages 18 to 88, we modeled the trajectories of inter-hemispheric asymmetry concerning the principal functional gradient across 37 homotopic regions of interest (hROIs) of an extensive language network known as the Language-and-Memory Network. Our findings reveal that over two-thirds of Language-and-Memory Network hROIs undergo asymmetry changes with age, falling into two main clusters. The first cluster evolves from left-sided specialization to right-sided tendencies, while the second cluster transitions from right-sided asymmetry to left-hemisphere dominance. These reversed asymmetry shifts manifest around midlife, occurring after age 50, and are associated with poorer language production performance. Our results provide valuable insights into the influence of functional brain asymmetries on language proficiency and present a dynamic perspective on brain plasticity during the typical aging process.

Background: The biological mechanisms that contribute to cocaine and other substance use disorders involve an array of cortical and subcortical systems. Prior work on the development and maintenance of substance use has largely focused on cortico-striatal circuits, with relatively less attention on alterations within and across large-scale functional brain networks, and associated aspects of the dopamine system. The brain-wide pattern of temporal co-activation between distinct brain regions, referred to as the functional connectome, underpins individual differences in behavior. Critically, the functional connectome correlates of substance use and their specificity to dopamine receptor densities relative to other metabotropic receptors classes remains to be established. Methods: We comprehensively characterized brain-wide differences in functional connectivity across multiple scales, including individual connections, regions, and networks in participants with cocaine use disorder (CUD; n=69) and healthy matched controls (n=62), Further, we studied the relationship between the observed functional connectivity signatures of CUD and the spatial distribution of a broad range of normative neurotransmitter receptor and transporter bindings as assessed through 18 different normative positron emission tomography (PET) maps. Results: Our analyses identified a widespread profile of functional connectivity differences between individuals with CUD and matched healthy comparison participants (8.8% of total edges; 8,185 edges; pFWE=0.025). We largely find lower connectivity preferentially linking default network and subcortical regions, and higher within-network connectivity in the default network in participants with CUD. Furthermore, we find consistent and replicable associations between signatures of CUD and normative spatial density of dopamine D2/3 receptors. Conclusions: Our analyses revealed a widespread profile of altered connectivity in individuals with CUD that extends across the functional connectome and implicates multiple circuits. This profile is robustly coupled with normative dopamine D2/3 receptors densities. Underscoring the translational potential of connectomic approaches for the study of in vivo brain functions, CUD-linked aspects of brain function were spatially coupled to disorder relevant neurotransmitter systems.

Hemispheric specialization is central to human evolution and fundamental to human cognitive abilities. While being a defining feature of functional brain architecture, hemispheric specialization is overlooked to derive brain parcellations. Alongside language, which is typically lateralized in the left hemisphere, visuospatial attention is set to be its counterpart in the opposite hemisphere. However, it remains uncertain to what extent the anatomical and functional underpinnings of lateralized visuospatial attention mirror those supporting language. Building on our previous work, which established a lateralized brain atlas for language, we propose a comprehensive cerebral lateralized atlas delineating the anatomo-functional bases of visuospatial attention, ALANs. Combining task and resting-state functional connectivity analyses, we identified 95 lateralized brain areas comprising five networks supporting visuospatial attention processes. Among them, we can find two large-scale networks: the ParietoFrontal and TemporoFrontal networks. We identify hubs playing a pivotal role in the intra-hemispheric interaction within visuospatial attentional networks. The rightward lateralized ParietoFrontal encompasses one hub, the inferior frontal sulcus, while the TemporoFrontal network encompasses two right hubs: the inferior frontal cortex (pars triangularis and the anterior insula) and the posterior part of the superior temporal sulcus. Together, these networks encompass the homotope of the language network from the left hemisphere. This atlas of visuospatial attention provides valuable insights for future investigations into the variability of visuospatial attention and hemispheric specialization research. Additionally, it facilitates more effective comparisons among different studies, thereby enhancing the robustness and reliability of research in the field of attention.