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.

Hemispheric lateralization for language production and its relationships with manual preference and manual preference strength were studied in a sample of 297 subjects, including 153 left-handers (LH). A hemispheric functional lateralization index (HFLI) for language was derived from fMRI acquired during a covert sentence generation task as compared with a covert word list recitation. The multimodal HFLI distribution was optimally modeled using a mixture of 3 and 4 Gaussian functions in right-handers (RH) and LH, respectively. Gaussian function parameters helped to define 3 types of language hemispheric lateralization, namely "Typical" (left hemisphere dominance with clear positive HFLI values, 88% of RH, 78% of LH), "Ambilateral" (no dominant hemisphere with HFLI values close to 0, 12% of RH, 15% of LH) and "Strongly-atypical" (right-hemisphere dominance with clear negative HFLI values, 7% of LH). Concordance between dominant hemispheres for hand and for language did not exceed chance level, and most of the association between handedness and language lateralization was explained by the fact that all Strongly-atypical individuals were left-handed. Similarly, most of the relationship between language lateralization and manual preference strength was explained by the fact that Strongly-atypical individuals exhibited a strong preference for their left hand. These results indicate that concordance of hemispheric dominance for hand and for language occurs barely above the chance level, except in a group of rare individuals (less than 1% in the general population) who exhibit strong right hemisphere dominance for both language and their preferred hand. They call for a revisit of models hypothesizing common determinants for handedness and for language dominance.

Spontaneous brain activity was mapped with functional MRI (fMRI) in a sample of 180 subjects while in a conscious resting-state condition. With the use of independent component analysis (ICA) of each individual fMRI signal and classification of the ICA-defined components across subjects, a set of 23 resting-state networks (RNs) was identified. Functional connectivity between each pair of RNs was assessed using temporal correlation analyses in the 0.01- to 0.1-Hz frequency band, and the corresponding set of correlation coefficients was used to obtain a hierarchical clustering of the 23 RNs. At the highest hierarchical level, we found two anticorrelated systems in charge of intrinsic and extrinsic processing, respectively. At a lower level, the intrinsic system appears to be partitioned in three modules that subserve generation of spontaneous thoughts (M1a; default mode), inner maintenance and manipulation of information (M1b), and cognitive control and switching activity (M1c), respectively. The extrinsic system was found to be made of two distinct modules: one including primary somatosensory and auditory areas and the dorsal attentional network (M2a) and the other encompassing the visual areas (M2b). Functional connectivity analyses revealed that M1b played a central role in the functioning of the intrinsic system, whereas M1c seems to mediate exchange of information between the intrinsic and extrinsic systems.

Atlases of brain anatomical ROIs are widely used for functional MRI data analysis. Recently, it was proposed that an atlas of ROIs derived from a functional brain parcellation could be advantageous, in particular for understanding how different regions share information. However, functional atlases so far proposed do not account for a crucial aspect of cerebral organization, namely homotopy, i.e. that each region in one hemisphere has a homologue in the other hemisphere.We present AICHA (for Atlas of Intrinsic Connectivity of Homotopic Areas), a functional brain ROIs atlas based on resting-state fMRI data acquired in 281 individuals. AICHA ROIs cover the whole cerebrum, each having 1-homogeneity of its constituting voxels intrinsic activity, and 2-a unique homotopic contralateral counterpart with which it has maximal intrinsic connectivity. AICHA was built in 4 steps: (1) estimation of resting-state networks (RSNs) using individual resting-state fMRI independent components, (2) k-means clustering of voxel-wise group level profiles of connectivity, (3) homotopic regional grouping based on maximal inter-hemispheric functional correlation, and (4) ROI labeling.AICHA includes 192 homotopic region pairs (122 gyral, 50 sulcal, and 20 gray nuclei). As an application, we report inter-hemispheric (homotopic and heterotopic) and intra-hemispheric connectivity patterns at different sparsities.ROI functional homogeneity was higher for AICHA than for anatomical ROI atlases, but slightly lower than for another functional ROI atlas not accounting for homotopy.AICHA is ideally suited for intrinsic/effective connectivity analyses, as well as for investigating brain hemispheric specialization.

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.

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/ .

The earliest human graphic productions dating to the Lower and Middle Palaeolithic are associated with anatomically modern and archaic hominins. These productions, which consist of abstract patterns engraved on a variety of media, may have been used as symbols, and their emergence is thought to be associated with the evolution of the properties of the visual cortex. To test this hypothesis, we used functional magnetic resonance imaging to compare brain activations triggered by the perception of engraved patterns dating between 540,000 and 30,000 years before the present with those elicited by the perception of scenes, objects, symbol-like characters, and written words. The perception of the engravings bilaterally activated regions in the ventral route in a pattern similar to that produced by the perception of objects, suggesting that these graphic productions are processed as organized visual representations in the brain. Moreover, the perception of the engravings led to a leftward activation of the visual word form area. These results support the hypothesis that in contrast to random doodles, the earliest abstract graphic productions had a representational purpose for modern and archaic hominins.