大脑皮质中的低级别神经胶质瘤经常在治疗开始之前引起与较高脑功能相关的症状，例如注意力，记忆力和执行功能。有趣的是，驻留在一个皮层区域的局灶性肿瘤可导致多种症状，表明肿瘤的影响扩展到多个大脑区域。研究人员假设大脑皮质中局灶性胶质瘤的存在导致远处皮质下区域和基本白质束的改变。在这项研究中，研究人员分析了胶质瘤患者的弥散张量成像扫描，以研究胶质瘤对皮质下灰质核和长距离连接的影响。研究人员发现尾状核，壳核和丘脑受皮质胶质瘤的影响，表现出体积和扩散的改变。肿瘤侧对侧的小脑皮质也显示出显着的体积减少。另外，皮质纹状体和皮质丘脑投射的纤维束成像显示类似的扩散改变。肿瘤相关性癫痫可能是发现改变的重要因素。研究人员的研究结果确实证实了远离脑肿瘤的大脑区域的并发结构和连接性磨损，并提供了对胶质瘤患者中各种神经症状的发病机理的见解。
　　低级别胶质瘤患者可能有很长的临床前期和各种亚临床神经症状。肿瘤相关性癫痫是最常见的症状，癫痫发作常常导致早期诊断。诸如认知或行为问题，头痛和小运动或感觉限制等较不急性的表现也很常见，并且可以在诊断之前长时间存在。最近的研究表明，大多数患者在开始治疗前已经存在胶质瘤患者的认知障碍，这表明胶质瘤作为神经认知缺陷的重要原因。癫痫和其他影响高级脑功能的认知症状，如注意力，记忆力，沟通能力和执行功能，都会严重影响患者的日常生活，包括他们的神经心理健康。这取决于很多因素，如组织学类型，患者年龄，最初的肿瘤大小和肿瘤生长速率，低级别胶质瘤患者生活治疗和认知功能经过多年的的一个他们生活质量的关键组成部分。有趣的是，这些症状的多样性通常看起来与肿瘤位置无关，可能在诊断前数月或数年发生，并在肿瘤切除后仍然存在。这些观察结果表明，局灶性肿瘤的影响可以扩展到多个功能性大脑区域。因此，局灶性神经胶质瘤的存在可能导致远端皮质下区域和基本白质束的改变。目前的证据表明，低级别胶质瘤影响局部神经元回路，引起肿瘤周围皮层的形态变化，引起大量免疫反应，导致肿瘤周围微环境中细胞功能改变。除了局部环境之外，人们对胶质瘤对长距离连接和皮质下结构的影响知之甚少。低级别胶质瘤是一个缓慢的发展过程不断变化的数月的过程中，以年用于在遥远区域随后的结构改变提供大的时间框架。
　　 发作，或者局灶性或全身性强直阵挛在低级别胶质瘤例除了呈现症状外，手术后肿瘤相关性癫痫的复发和随后的治疗也可以指示肿瘤进展。对颞叶癫痫的研究表明，癫痫病灶的同侧和对侧都存在扩散改变，体积变化和网络异常。这些改变都在颞叶内，在加时赛时间结构，包括基底节和丘脑，甚至延伸到小脑发现。最近的一项研究还将颞叶癫痫中基本白质异常与内侧颞叶硬化的程度和传播与神经认知缺陷的发生联系起来。肿瘤相关性癫痫是否与低级别胶质瘤患者的长距离连接变化有任何关系是完全未知的。扩散加权成像是一种磁共振成像序列，可用于测量神经元组织中水分子的扩散性。通过脑组织内映射水分子的定向运动，扩散加权成像允许脑组织的定量如髓鞘和轴突密度，以及白质连接性。因此，使用扩散加权成像研究由胶质瘤引起的长距离连接的结构改变可以更深入地了解观察到的神经认知功能改变的解剖学底物。在这项研究中，研究人员使用了一个扩散加权成像扫描数据库，对低级别神经胶质瘤患者进行了轻率皮质区低级别胶质瘤的清醒手术。为了评估长距离改变，研究人员分析了皮质下灰质核和小脑的体积和扩散参数。此外，研究人员对相互皮质-纹状体和皮质-丘脑基本白质预测进行了纤维束成像分析。研究人员发现皮层下细胞核，对侧小脑半球和包含肿瘤的半球同侧的基本白质束的改变。此外，研究人员发现肿瘤相关癫痫与发现的改变有明显的相关性。
　　 术前检查包括由神经外科医生和麻醉师进行的临床评估。在清醒手术之前，患者由在手术期间也存在的神经语言学家进行测试和准备。根据神经外科医生和神经放射科医师的评估，选择清醒开颅手术的患者是基于肿瘤位置和等级。肿瘤生长成雄辩的皮质区域，包括但不限于主要运动和感觉皮质，脑岛，通过清醒手术切除以确定并避免在手术期间切除雄辩区域。回顾性地获得患者信息，肿瘤部位，组织学肿瘤类型和癫痫发生的数据。关于癫痫事件的数据来自于转诊神经病学家和神经外科医生的记录，这些记录表现出症状，癫痫样发作和癫痫发作进展或疾病过程中的衰减。如果患者出现癫痫作为首发症状，或者在手术前的任何时间点发生癫痫发作，患者被归类为患有肿瘤相关性癫痫。为了评估胶质瘤对深部灰质核，丘脑和小脑的长距离影响，仅评估位于深部灰质和丘脑外的肿瘤的体积和扩散改变。任何直接向内生长到深灰质的扫描都被排除在外，类似于由于肿瘤进入深部灰质和丘脑区域而出现水肿或大位移的扫描。包括肿瘤位于皮质下核外并且没有影响这些结构的视觉水肿的患者的扫描，使用全脑分割，制作并分析三个主要皮层下核尾状核，壳核和丘脑的分离面罩。对于小脑，基本白质和小脑皮质是分段的。
　　 将来自肿瘤的同侧细胞核的体积与同一患者的对侧进行比较。肿瘤侧同侧的尾状核，壳核和丘脑的体积显着减少。在小脑中，与同侧相比，肿瘤侧对侧的小脑皮质显示体积显着减小，而小脑基本白质的大小相当。尽管研究人员严格选择肿瘤未侵入皮质下结构的患者，但研究人员不能排除肿瘤物理压缩周围组织的可能性，导致皮质下细胞核尺寸减小。为了分析肿瘤大小对细胞核体积变化的影响，研究人员确定了肿瘤大小与皮质下结构和小脑区域的体积与对侧体积比的变化之间的相关性。壳核和丘脑的体积比与肿瘤大小无关。尾状核分析显示与肿瘤大小呈负相关。此外，小脑基本白质和皮质未显示与肿瘤体积的任何显着相关性。有趣的是，一组患者的同侧与对侧丘脑体积比率特别低。该比率与那些患者的肿瘤大小无关。进一步的探索表明，该亚组由左侧肿瘤组成，主要位于额叶或额顶叶区。可能这个特定的肿瘤位置严重影响了体感和辅助运动区域的投射。因此，在一些低级别胶质瘤患者中观察到与肿瘤同侧的皮质下区域的体积明显减少，这不太可能仅仅由皮质肿瘤的物理压迫引起。
　　 研究人员接下来通过确定这些区域的分数各向异性和平均扩散率来检查皮质下核和小脑体积的减少是否伴随着这些区域的结构改变。尾状核在肿瘤的同侧侧具有显着增加的分数各向异性值。分数各向异性值的这种增加与尾状核的体积负相关，即患侧同侧分数各向异性较高的患者同侧也有体积减轻。对于丘脑，观察到类似的趋势，尽管不显着。对于壳核，没有观察到分数各向异性比和体积比之间的显着相关性。在小脑中，虽然在分数各向异性值中没有观察到同侧和对侧半球之间的显着差异，在壳体和丘脑的同侧观察到平均扩散率的降低，但在尾状和小脑区域没有观察到。由于体积的明显变化和远离肿瘤的皮质下细胞核中扩散参数的改变，研究人员推断导致这些远距离影响的因素之一可能是肿瘤携带皮质和受影响的皮质下细胞核之间的连接改变。因此，研究人员使用尾状核，壳核和丘脑的分割作为连接各个细胞核与皮质的基本白质束的纤维束成像的种子点进行纤维束成像分析。对于尾状核和丘脑，肿瘤同侧和对侧的肿瘤体积没有显着差异，而同侧的管腔内/外壳的体积明显较低。研究人员接下来分析了皮质下细胞核体积与投射到这些细胞核的束的体积之间的相关性。观察到所有三个细胞核的相关性的阳性趋势，表明细胞核的同侧体积的下降与细胞核的管道尺寸的下降相关。对于壳核和丘脑，这种关系具有统计学意义。
　　丘脑束的平均扩散率值也显着降低，但在尾状核和壳核中没有观察到变化。观察到来自壳核和丘脑的长距离束的体积，分数各向异性和平均扩散率的变化提高了低级别胶质瘤对大脑网络的更精细影响的可能性，而不仅仅是肿瘤皮质区域中的局部效应。位于雄辩大脑区域的低级别胶质瘤与肿瘤相关性癫痫的高风险相关。实际上，研究人员的队列中存在高百分比的术前肿瘤相关性癫痫患者。因此，研究人员试图研究长距离结构变化与肿瘤相关性癫痫之间的关系。在有和没有肿瘤相关性癫痫的患者中分别分析三个皮质下细胞核和小脑的体积。在肿瘤相关性癫痫患者中，尾部核和丘脑同侧丘脑的体积显着减少，但在非肿瘤相关性癫痫患者中没有。类似地，仅在肿瘤相关性癫痫患者组中，肿瘤侧对侧的小脑皮质的体积减小。肿瘤的位置不能解释肿瘤相关性癫痫和非肿瘤相关性癫痫患者之间观察到的差异。研究人员发现两个患者组的肿瘤位置都有广泛的扩散，肿瘤相关性癫痫和无肿瘤相关性癫痫患者的肿瘤位置没有明显差异。观察到肿瘤相关性癫痫和非肿瘤相关性癫痫患者之间差异的一个因素可能是各组间肿瘤大小的差异。研究人员分析了这两组患者的肿瘤大小。无肿瘤相关性癫痫组的平均肿瘤大小小于肿瘤相关性癫痫组。关于分数各向异性值，在肿瘤相关性癫痫患者的尾状核和丘脑中也发现显着变化，但在非肿瘤相关性癫痫患者组中没有发现显着变化。小脑皮层和基本白质的分数各向异性值没有差异。连接皮质下区域与皮层的横断面分析显示，肿瘤相关性癫痫组肿瘤同侧肿瘤的体积明显减少，而尾静脉和丘脑的横断面则不同，与整个队列的分析相似相比较。对于这些结构的分数各向异性值，未观察到半球之间的差异。为了进一步探讨癫痫对这些改变的影响，研究人员绘制了每个结构的体积和分数各向异性比率与癫痫发作频率，癫痫发作类型和肿瘤等级的关系。任何这些子群与分数各向异性和体积的改变之间没有显著关系被发现的细胞核和所述连接道两者。总之，肿瘤相关性癫痫患者皮质下区域的结构和连接性变化明显更为普遍。因此，研究人员的数据表明，具有肿瘤相关性癫痫的低级别胶质瘤患者更可能在各个远端脑区域中显示结构和连接畸变，突出了低级别胶质瘤患者中癫痫发生和皮质下结构变化之间的潜在相关性。
　　该发现的一个归因因素可能是壳核的解剖位置，即皮质下核的最侧面，最易受肿瘤引起的变化的影响。此外，作为来自初级运动和辅助运动皮层的许多投射的接受者的壳核的功能位置与该特定数据库结合，其中许多肿瘤位于这些雄辩区域周围可能导致许多纤维对壳核的影响。相比之下，扩散加权成像分析表明，在丘脑区选择性地改变分数各向异性和平均扩散率值，这两个值都表明了束的一致性，尽管丘脑体积不变。分数各向异性和平均扩散率值变化的原因仍然未知。然而，壳核束和丘脑束之间的特定改变的鲜明对比表明导致这些缺陷的复杂细胞和电路机制。鉴于肿瘤相关性癫痫病例亚组的体积和扩散改变仍然显着，而没有肿瘤相关性癫痫的患者则不显着，研究人员的研究表明肿瘤相关性癫痫与结构变化之间存在紧密关系。颞叶癫痫患者的癫痫和结构改变之间存在相关性。这些改变都在颞叶内，在加时赛时间结构，包括基底节和丘脑，甚至延伸到小脑。最近的一项研究还表明，基本白质异常的传播与神经认知缺陷的发生相关。然而，研究人员的数据并不保证肿瘤相关性癫痫与低级别胶质瘤患者结构改变之间存在因果关系。旨在说明肿瘤相关性癫痫的原因和后果的未来研究将非常重要。另一个有趣的现象需要仔细解释，因为观察到的分数各向异性和平均扩散率的变化似乎与主要形式的癫痫的扩散加权成像研究中的发现不相符。研究人员发现，在皮质核和连接皮层与细胞核的基本白质通路中，测量体内水肿扩散方向性的分数各向异性在肿瘤侧同侧增加。平均扩散率值在肿瘤的同侧减少。这与具有内侧颞叶硬化的颞叶癫痫的研究形成对比，其表现出分数各向异性的减少和焦点侧的平均扩散率值的减少。因此，即使它们似乎是由肿瘤相关性癫痫的存在强烈介导的，这些发现的潜在机制也可能与原发性癫痫中的变化非常不同。
　　 仍然是分数各向异性代表什么样的细胞改变的问题。分数各向异性由轴突密度，口径，和髓鞘形成的程度的组合来确定，而且还受到其他处理，诸如小胶质细胞的功能，炎症和组织架构。在研究人员目前对胶质瘤生长的病理生理过程的理解中，必须寻找观察到的微观结构随着分数各向异性增加和平均扩散率降低而变化的可能原因。其他使用扩散加权成像研究胶质瘤患者皮质下灰质和小脑的研究很少。目前，少突胶质前体细胞正被视为与有关其在肿瘤病因学作用的极大兴趣，并正在提议作为起源于神经胶质瘤肿瘤。最近已经表明，神经胶质瘤细胞产生促有丝分裂信号的神经元和少突胶质细胞前体细胞和它们使用的内源性神经元的活性和促细胞分裂剂分泌促进自身的生存和增殖。用于肿瘤诱导目的的胶质前体细胞的增殖和转化是一个漫长而复杂的过程，在此过程中局部神经元网络和微环境可能受到严重影响和改变。大脑中的髓鞘形成细胞是塑性的，对活动依赖性线索敏感，根据环境需要调整神经元的髓鞘形成。在神经胶质瘤中，肿瘤细胞能够诱导周围神经元的活化，这导致有利于更高活性的情况，导致胶质前体细胞增殖和分化以及少突胶质细胞活化的潜在触发，导致活化轴突的髓鞘形成增加。从胶质瘤和肿瘤相关性癫痫的角度来看，更有趣的是发现髓鞘合成的初始诱导在胶质前体细胞过程中被调节，这是由突触囊泡谷氨酸释放驱动的。
　　 首先，问题是观察到的体积和扩散变化是否直接导致胶质瘤生长，或者是否由于肿瘤相关性癫痫的后续发展而发生。根据该队列中的信息，研究人员无法明确地解决这个问题。其次，研究人员无法使用该数据库显示与癫痫发作频率，类型或肿瘤等级差异的显着相关性。这可能意味着观察到的变化与这些因素无关，但很可能研究人员的数据集的力量仍然不足以用足够的细节来解决这个问题。因此，需要进行新的研究来研究这些与更多肿瘤相关性癫痫患者和非肿瘤相关性癫痫患者的远程联系。特别，需要进行研究，重点是将术前和术后的长期神经认知测试与结构扩散加权成像分析相结合。肿瘤发生进展后的纵向磁共振成像研究可以仔细剖析结构缺陷与肿瘤相关性癫痫之间的因果关系。此外，有必要研究当成功手术后癫痫发作得到解决时，如果扩散和体积改变仍然存在，并且当癫痫发作再次开始指示肿瘤复发时任何值发生变化。
　　 皮质下细胞核和连接基本白质束的预先存在的体积损失也可能使大脑更容易切除皮质，因此在手术过程中补偿皮质损伤的储备较少。这些问题再次需要长期成像和神经认知测试，以确定手术前体积减少的患者的即时和长期结果是否存在差异。在这个回顾性队列中，研究人员没有可用于这些特定区域的神经认知测试数据，以将研究人员的发现与神经认知表现相关联。然而，最近，使用来自同一队列的患者，发表了一项关于语言和注意力的白质束的研究，显示了基本白质道改变与语言和注意力表现之间的显着关系。在未来，一个重要的问题是，如果皮层下容量损失的程度与神经认知缺陷的严重程度相关，研究人员当前的数据库缺乏解决该问题的结果数据。最后，在约具体定位和神经胶质瘤外科手术，还需要更多的研究来确定该患者组除去癫痫病灶上网络结构完整性的影响。根据研究人员对一组低级别胶质瘤患者的体积和扩散分析的结果，胶质瘤对皮质下灰质细胞核和小脑具有深远的影响，导致体积和扩散参数的变化。由于存在低级别胶质瘤引起的肿瘤相关性癫痫很可能是观察到的改变的重要因素，尽管其量级不能基于该数据得出结论。研究人员的研究结果支持这样的假设，即胶质瘤可通过影响大规模神经元网络和改变皮质下细胞核和小脑区域而在术前导致神经认知功能受损。