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.

The blood-brain barrier (BBB) limits the delivery of systemically administered drugs to the brain. Methods to circumvent the BBB have been developed, but none are used in standard clinical practice. The lack of adoption of existing methods is due to procedural invasiveness, serious adverse effects, and the complications associated with performing such techniques coincident with repeated drug administration, which is customary in chemotherapeutic protocols. Pulsed ultrasound, a method for disrupting the BBB, was shown to effectively increase drug concentrations and to slow tumor growth in preclinical studies. We now report the interim results of an ultrasound dose-escalating phase 1/2a clinical trial using an implantable ultrasound device system, SonoCloud, before treatment with carboplatin in patients with recurrent glioblastoma (GBM). The BBB of each patient was disrupted monthly using pulsed ultrasound in combination with systemically injected microbubbles. Contrast-enhanced magnetic resonance imaging (MRI) indicated that the BBB was disrupted at acoustic pressure levels up to 1.1 megapascals without detectable adverse effects on radiologic (MRI) or clinical examination. Our preliminary findings indicate that repeated opening of the BBB using our pulsed ultrasound system, in combination with systemic microbubble injection, is safe and well tolerated in patients with recurrent GBM and has the potential to optimize chemotherapy delivery in the brain.

Functional neuroimaging has improved pre‐planning of surgery in eloquent cortical areas, but remains unable to map white matter. Thus, tumour resection in functional subcortical regions still presents a high risk of sequelae. The authors successfully used intraoperative electrical stimulations to perform subcortical language pathway mapping in order to avoid postoperative definitive deficit, and correlated these functional findings with the anatomical location of the eloquent bundles detected using postoperative MRI. At the same time, this also improved knowledge of fibre connectivity. Thirty patients harbouring a cortico‐subcortical low‐grade glioma in the left dominant hemisphere were operated on whilst awake using intraoperative electrical functional mapping during surgical resection. Language cortical sites and subcortical pathways were clearly identified and preserved in the 30 cases. The anatomo‐functional correlations between data obtained using intraoperative subcortical mapping and postoperative MRI revealed the existence in all patients of common pathways which seem essential to language. This was shown by inducing reproducible speech disturbances during stimulations as follows: the subcallosal fasciculus (initiation disorders), the periventricular white matter (dysarthria), the arcuate fasciculus and the insular connections (anomia). Clinically, all patients except three presented a transient postoperative dysphasia, which resolved within 3 months. On control MRI, 14 resections were total and 16 subtotal due to infiltration of functional bundles described above. It is recommended that the combination of the techniques as described could prove ideal for future non‐invasive reliable subcortical mapping both in healthy volunteers and in patients harbouring a (cortico)subcortical lesion in order to optimize surgical pre‐planning.

Object Despite better knowledge of cortical language organization, its subcortical anatomofunctional connectivity remains poorly understood. The authors used intraoperative subcortical stimulation in awake patients undergoing operation for a glioma in the left dominant hemisphere to map the language pathways and to determine the contribution of such a method to surgical results. Methods One hundred fifteen patients harboring a World Health Organization Grade II glioma within language areas underwent operation after induction of local anesthesia, using direct electrical stimulation to perform online cortical and subcortical language mapping throughout the resection. Results After detection of cortical language sites, the authors identified 1 or several of the following subcortical language pathways in all patients: 1) arcuate fasciculus, eliciting phonemic paraphasia when stimulated; 2) inferior frontooccipital fasciculus, generating semantic paraphasia when stimulated; 3) subcallosal fasciculus, inducing transcortical motor aphasia during stimulation; 4) frontoparietal phonological loop, eliciting speech apraxia during stimulation; and 5) fibers coming from the ventral premotor cortex, inducing anarthria when stimulated. These structures were preserved, representing the limits of the resection. Despite a transient immediate postoperative worsening, all but 2 patients (98%) returned to baseline or better. On control MR imaging, 83% of resections were total or subtotal. Conclusions These results represent the largest experience with human subcortical language mapping ever reported. The use of intraoperative cortical and subcortical stimulation gives a unique opportunity to perform an accurate and reliable real-time anatomofunctional study of language connectivity. Such knowledge of the individual organization of language networks enables practitioners to optimize the benefit-to-risk ratio of surgery for Grade II glioma within the left dominant hemisphere.

Abstract Serial magnetic resonance images of 27 patients with untreated World Health Organization grade II oligodendrogliomas or mixed gliomas were reviewed retrospectively to study the kinetics of tumor growth before anaplastic transformation. Analysis of the mean tumor diameters over time showed constant growth. Linear regression, using a mixed model, found an average slope of 4.1mm per year (95% confidence interval, 3.8–4.4mm/year). Untreated low‐grade oligodendrogliomas or mixed gliomas grow continuously during their premalignant phase, and their pattern of growth can be predicted within a relatively narrow range. These findings could be of interest to optimize patients management and follow‐up. Ann Neurol 2003;53:524–528

A high tumour mutational burden (hypermutation) is observed in some gliomas1–5; however, the mechanisms by which hypermutation develops and whether it predicts the response to immunotherapy are poorly understood. Here we comprehensively analyse the molecular determinants of mutational burden and signatures in 10,294 gliomas. We delineate two main pathways to hypermutation: a de novo pathway associated with constitutional defects in DNA polymerase and mismatch repair (MMR) genes, and a more common post-treatment pathway, associated with acquired resistance driven by MMR defects in chemotherapy-sensitive gliomas that recur after treatment with the chemotherapy drug temozolomide. Experimentally, the mutational signature of post-treatment hypermutated gliomas was recapitulated by temozolomide-induced damage in cells with MMR deficiency. MMR-deficient gliomas were characterized by a lack of prominent T cell infiltrates, extensive intratumoral heterogeneity, poor patient survival and a low rate of response to PD-1 blockade. Moreover, although bulk analyses did not detect microsatellite instability in MMR-deficient gliomas, single-cell whole-genome sequencing analysis of post-treatment hypermutated glioma cells identified microsatellite mutations. These results show that chemotherapy can drive the acquisition of hypermutated populations without promoting a response to PD-1 blockade and supports the diagnostic use of mutational burden and signatures in cancer. Temozolomide therapy seems to lead to mismatch repair deficiency and hypermutation in gliomas, but not to an increase in response to immunotherapy.

Abstract BACKGROUND The objectives of this study were to register the brain locations in a consecutive series of low‐grade gliomas (LGGs) and compare these localizations with the locations of de novo glioblastomas (GBMs) that were collected during the same period in an effort to analyze whether LGGs are situated in preferential areas and to review the pathophysiologic hypothesis of such a phenomenon. METHODS One hundred thirty‐two patients with LGG and 102 patients with GBM who were followed consecutively between 1996 and 2003 by the authors were reviewed, whatever their treatment. Using anatomic, three‐dimensional magnetic resonance imaging, the location of each tumor was analyzed accurately according to a classification system based on the proximity of eloquent areas previously reported by the authors. RESULTS One hundred nine LGGs (82.6%), compared with 55 GBMs (53.9%), were situated within functional regions ( P < 0.001). More specifically, 36 LGGs (27.3%), compared with 11 GBMs (10.8%), were localized in the region of the supplementary motor area (SMA) ( P < 0.001); and 33 LGGs (25%), compared with 11 GBMs (10.8%), were located within the insula ( P < 0.001). CONCLUSIONS The current findings suggest that LGGs are located preferentially in “secondary” functional areas (immediately near the so‐called primary eloquent regions), especially within the SMA and the insular lobe. This preferential localization may be explained by developmental, cytomyeloarchitectonic, neurochemical, metabolic, and functional reasons. A better knowledge of the pathophysiologic mechanisms underlying preferential LGGs locations may improve understanding of the genesis and natural history of these tumors and, subsequently, their management. Cancer 2004. © 2004 American Cancer Society.

Object The spontaneous prognostic factors and optimal therapeutic strategy for WHO Grade II gliomas (GIIGs) have yet to be unanimously defined. Specifically, the role of resection is still debated, most notably because the actual amount of resection has seldom been assessed. Methods Cases of GIIGs treated before December 2007 were extracted from a multicenter database retrospectively collected since January 1985 and prospectively collected since 1996. Inclusion criteria were a patient age ≥ 18 years at diagnosis, histological diagnosis of WHO GIIG, and MRI evaluation of tumor volume at diagnosis and after initial surgery. One thousand ninety-seven lesions were included in the analysis. The mean follow-up was 7.4 years since radiological diagnosis. Factors significant in a univariate analysis (with a p value ≤ 0.1) were included in the multivariate Cox proportional hazard regression model analysis. Results At the time of radiological diagnosis, independent spontaneous factors of a poor prognosis were an age ≥ 55 years, an impaired functional status, a tumor location in a nonfrontal area, and, most of all, a larger tumor size. When the study starting point was set at the time of first treatment, independent favorable prognostic factors were limited to a smaller tumor size, an epileptic symptomatology, and a greater extent of resection. Conclusions This large series with its volumetric assessment refines the prognostic value of previously stressed clinical and radiological parameters and highlights the importance of tumor size and location. The results support additional arguments in favor of the predominant role of resection, in accordance with recently reported experiences.

Diffuse low-grade gliomas are highly epileptogenic brain tumours. We aimed to explore the natural course of epileptic seizures, their predictors and the prognostic significance of their occurrence in adult patients harbouring a diffuse low-grade glioma. An observational retrospective multicentre study examined 1509 patients with diffuse low-grade gliomas to identify mutual interactions between tumour characteristics, tumour course and epileptic seizures. At diagnosis, 89.9% of patients had epileptic seizures. Male gender (P = 0.003) and tumour location within functional areas (P = 0.001) were independent predictors of a history of epileptic seizures at diagnosis. Tumour volume, growth velocity, cortical location, histopathological subtype or molecular markers did not significantly affect epileptic seizure occurrence probability. Prolonged history of epileptic seizures (P < 0.001), insular location (P = 0.003) and tumour location close to functional areas (P = 0.038) were independent predictors of uncontrolled epileptic seizures at diagnosis. Occurrence of epileptic seizures (P < 0.001), parietal (P = 0.029) and insular (P = 0.002) locations were independent predictors of uncontrolled epileptic seizures after oncological treatment. Patient age (P < 0.001), subtotal (P = 0.007) and total (P < 0.001) resections were independent predictors of total epileptic seizure control after oncological treatment. History of epileptic seizures at diagnosis and total surgical resection were independently associated with increased malignant progression-free (P < 0.001 and P < 0.001) and overall (P < 0.001 and P = 0.016) survivals. Epileptic seizures are independently associated with diffuse low-grade glioma prognosis. Patients diagnosed with epileptic seizures and those with complete and early surgical resections have better oncological outcomes. Early and maximal surgical resection is thus required for diffuse low-grade gliomas, both for oncological and epileptological purposes.

The blood-brain barrier (BBB) limits the efficacy of drug therapies for glioblastoma (GBM). Preclinical data indicate that low-intensity pulsed ultrasound (LIPU) can transiently disrupt the BBB and increase intracerebral drug concentrations.A first-in-man, single-arm, single-center trial (NCT02253212) was initiated to investigate the transient disruption of the BBB in patients with recurrent GBM. Patients were implanted with a 1-MHz, 11.5-mm diameter cranial ultrasound device (SonoCloud-1, CarThera). The device was activated monthly to transiently disrupt the BBB before intravenous carboplatin chemotherapy.Between 2014 and 2016, 21 patients were registered for the study and implanted with the SonoCloud-1; 19 patients received at least one sonication. In 65 ultrasound sessions, BBB disruption was visible on T1w MRI for 52 sonications. Treatment-related adverse events observed were transient and manageable: a transient edema at H1 and at D15. No carboplatin-related neurotoxicity was observed. Patients with no or poor BBB disruption (n = 8) visible on MRI had a median progression-free survival (PFS) of 2.73 months, and a median overall survival (OS) of 8.64 months. Patients with clear BBB disruption (n = 11) had a median PFS of 4.11 months, and a median OS of 12.94 months.SonoCloud-1 treatments were well tolerated and may increase the effectiveness of systemic drug therapies, such as carboplatin, in the brain without inducing neurotoxicity.See related commentary by Sonabend and Stupp, p. 3750.