Inter-hemispheric asymmetries in STS and AF and the structural relationship between the two

Abstract

Superior temporal sulcus (STS), a grey matter structure, and arcuate fasciculus (AF), a white matter tract, have several characteristics in common. They are structurally asymmetric across brain hemispheres, they seem to hold overlapping cognitive functions, and they are located in close proximity to each other. The purpose of the current study is to explore the structural relationship between STS and AF. Two hypotheses are stated. First, it is hypothesised that the depth asymmetry in STS will correlate negatively with AF volume tract asymmetry, as they are assumed to compete for the same limited space in the brain. The second hypothesis is based on evidence suggesting that STS and AF are involved in language processing. It is hypothesised that a positive correlation between STS asymmetry and AF asymmetry will be found for variables assumed relevant for language processing. To address this, T1-weigted anatomical MR images and diffusion-weighted MR images were acquired from twenty participants. The current findings do not support the hypotheses. Negative correlations were found between left AF volume and left STS depth and between left AF volume and left STS length. In the right hemisphere, positive correlations were found between right AF volume and right STS and between right AF volume and right STS length. In light of this, two new hypotheses are suggested. In the right hemisphere, STS and AF may share social cognitive functionality. In the left hemisphere, a language related compensation mechanism may underlie the correlations.

Superior temporal sulucs (STS), ein gråsubstans-struktur, og arcuate fasciculus (AF), ein kvitsubstans-fiberbunt, har fleire eigenskapar til felles. Dei er strukturelt asymmetriske på tvers av hjernehemisfærane, dei synest å ha overlappande kognitive funksjonar, og dei ligg i nærleiken av kvarandre. Føremålet med denne studien er å utforske det strukturelle forholdet mellom STS og AF. To hypotesar er føreslått. Først, ein antar at den djupneasymmetrien i STS korrelerer negativt med volumasymmetrien i AF fordi desse tenkast å konkurrere om overlappande områder i hjernen. Den andre hypotesen er basert på forsking som indikerer at både STS og AF er involvert i språkprosessering. Ein antar å finne ein positiv korrelasjon mellom STS-asymmetri og AF-asymmetri for variablar antas å vere relevante for språkprosessering. For å adressere dette vart det innhenta T1-vekta anatomiske MR-bilete og diffusjonsvekta MR-bilete frå tjue deltakarar. Resultatet av studien gir ikkje støtte til hypotesane. Ein finn negative korrelasjonar mellom venstre AF volum og venstre STS djupn og venstre AF volum og STS lengde. I høgre hemisfære finner ein at høgre AF volum korrelerer positive med STS djupn og høgre AF volum korrelerer positivt med høgre STS lengde. I lys av dette, foreslås to nye hypotesar. I høgre hemisfære antas STS og AF å dele sosialkognitiv funksjonalitet. I venstre hemisfære antas ein språkrelatert kompenasjonsmekanisme å ligge til grunn for korrelasjonen.