Waiting
Procesando inicio de sesión ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

ברזולוציה גבוהה Published: November 10, 2015 doi: 10.3791/51861
Automatic Translation
1,2, 3, 4,5, 6,7, 4,8, 5,9, 1,2
1Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering, University of Toronto, 2Computational Brain Anatomy Laboratory, Douglas Institute, McGill University, 3McGill Centre for Studies in Aging, McGill University, 4MRI Unit, Research Imaging Centre, Campbell Family Mental Health Research Institute, Centre for Addiction and Mental Health, 5Department of Psychiatry, University of Toronto, 6School of Psychology, University of Wollongong, 7Neuroscience Research Australia, 8Department of Medicine, University of Toronto, 9Kimel Family Translational Imaging Genetics Research Laboratory, Research Imaging Centre, Campbell Family Mental Health Research Institute, Centre for Addiction and Mental Health

Abstract

ההיפוקמפוס האדם נחקר בהרחבה בהקשר של זיכרון ותפקוד התקין של המוח ותפקידה בהפרעות נוירו-פסיכיאטריות שונות נחקר בכבדות. בעוד שמחקרי הדמיה רבים לטפל בהיפוקמפוס כמבנה neuroanatomical אחיד אחת, זה הוא, למעשה, מורכב מכמה תתי תחומים שיש להם גיאומטריה תלת-ממדית מורכבת. ככזה, הוא ידוע כי תת תחומים אלה לבצע פעולות מיוחדות ומושפעים באופן דיפרנציאלי בקורס של מדינות מחלה שונות. הדמיה בתהודה מגנטית (MR) יכולה לשמש ככלי רב עוצמה כדי לחקור את המורפולוגיה של ההיפוקמפוס ותת תחומיה. קבוצות רבות משתמשות בתוכנת הדמיה מתקדמת וחומרה (> 3T) לתמונה תת תחומים; עם זאת סוג זה של טכנולוגיה לא יכול להיות זמין ברוב מרכזי מחקר והדמיה קלינית. כדי לענות על צורך זה, כתב היד הזה מספק פרוטוקול צעד-אחר-צעד מפורט לפילוח האורך הקדמי, אחורי המלאשל ההיפוקמפוס ותת תחומיה: קורנו ammonis (CA) 1, Ca 2 / CA3, CA4 / gyrus המשונן (DG), radiatum / lacunosum / moleculare שכבות (SR / SL / SM), וsubiculum. פרוטוקול זה יושם עד חמישה נושאים (3F, 2M, גיל 29-57, ממוצע 37.). אמינות פרוטוקול נבחנת על ידי resegmenting ימין או שמאל של ההיפוקמפוס כל נושא והמחשוב החפיפה באמצעות מדד Kappa של הקוביות. אומר קאפה של הקוביות (טווח) על פני חמישה הנושאים הם: כל ההיפוקמפוס, 0.91 (0.90-.92); CA1, 0.78 (.77-0.79); Ca 2 / CA3, 0.64 (0.56-.73); CA4 / gyrus המשונן, 0.83 (.81-0.85); radiatum / lacunosum / moleculare שכבות, 0.71 (0.68-.73); וsubiculum 0.75 (.72-.78). פרוטוקול הפילוח מוצג כאן מספק מעבדות אחרות עם שיטה אמינה ללמוד ההיפוקמפוס ותת תחומים בהיפוקמפוס בvivo באמצעות כלים MR זמינים בדרך כלל.

Introduction

ההיפוקמפוס הוא מבנה נחקר באופן נרחב המדיאלי זמני אונה המשויך לזיכרון אפיזודי, ניווט במרחב, ותפקודים קוגניטיביים אחרים 10,31. תפקידה בהפרעות ניווניות ונוירו-פסיכיאטריות כגון של מחלת אלצהיימר, סכיזופרניה, הפרעה דו קוטבית ומתועד היטב 4,5,18,24,30. המטרה של כתב היד הזה היא לספק פרטים נוספים לפרוטוקול הפילוח הידני שפורסם בעבר 34 לתת תחומים בהיפוקמפוס אדם בתמונות ברזולוציה גבוהה בתהודה מגנטית (MR) רכשו ב3T. בנוסף, רכיב הווידאו הנלווה כתב היד הזה יספק סיוע נוסף לחוקרים המבקשים ליישם את הפרוטוקול על מערכי נתונים שלהם.

ההיפוקמפוס ניתן לחלק את תת תחומים המבוססים על הבדלי cytoarchitectonic נצפו שלאחר המוות בהכין-היסטולוגית דגימות 12,22. דגימות שלאחר המוות כזה להגדיר grouND אמת לזיהוי ולמחקר של תת תחומים בהיפוקמפוס; עם זאת הכנות מסוג זה דורשים כישורים מיוחדים וציוד לצביעה, ומוגבלות על ידי הזמינות של רקמה קבועה, במיוחד באוכלוסיות חולות. יש הדמיה vivo היתרון של בריכה הרבה יותר גדולה של נושאים, וגם מציגה את ההזדמנות להמשך על לימודים ושינויי התבוננות באוכלוסיות. למרות שהוכח כי עוצמות אות בתמונות MR vivo משוקללות-T2 לשעבר משקף צפיפות סלולרית 13, זה עדיין קשה לזהות גבולות הבלתי מעורער בין תת תחומים באמצעות אך ורק בעוצמות אות MR. ככזה, מספר גישות שונות לזיהוי פרטים ברמת היסטולוגיה על תמונות MR פותחו.

חלק מהקבוצות עשו מאמצים כדי לשחזר ועברו דיגיטציה מערכי נתונים היסטולוגית ולאחר מכן להשתמש בשחזורים אלה יחד עם טכניקות רישום תמונה למקם neuroanat subfield בהיפוקמפוסomy על in vivo MR 1,2,8,9,14,15,17,32. אמנם זה טכניקה יעילה למיפוי גרסה של אמת הקרקע היסטולוגית ישירות על גבי תמונות MR, שחזורים מסוג זה הם קשים כדי להשלים. פרויקטים כגון אלה מוגבלים בזמינות של דגימות שלמות המדיאלי זמניות אונה, טכניקות היסטולוגית, אובדן נתונים במהלך עיבוד היסטולוגית, וחוסר עקביות מורפולוגיים המהותית בין מוח vivo הקבוע וב. קבוצות אחרות השתמשו סורקים גבוה שדה (7T או 9.4T) במאמץ לרכוש in vivo או vivo לשעבר תמונות עם קטן מספיק גודל voxel (איזוטרופיים .20-0.35 מ"מ) כדי להמחיש מקומיות מרחבית הבדלים בניגוד תמונה המשמשים ל להסיק גבולות בין תת תחומים 35,37. אפילו ב7T-9.4T ועם גודל voxel קטן כזה, מאפייני cytoarchitectonic של תת תחומים בהיפוקמפוס אינם גלויים. ככזה, פרוטוקולי פילוח ידניים פותחו שpproximate הגבולות היסטולוגית הידועים על תמונות MR. פרוטוקולים אלה לקבוע גבולות תת שדה על ידי פירוש הבדלים לעומת תמונה מקומיים והגדרת כללים גיאומטריים (כגון קווים ישרים וזוויות) ביחס למבנים גלויים. למרות שתמונות שצולמו בעוצמת שדה גבוהה יכולות להציע תובנה מפורטת לתוך תת תחומים בהיפוקמפוס, סורקים גבוה שדה עדיין לא נפוצים במסגרות קליניות או מחקר, כך פרוטוקולי 7T ו9.4T כיום יש תחולה מוגבלות. פרוטוקולים דומים פותחו עבור תמונות שנאספו על סורקי 3T 4T ו11,20,21,23,24,25,28,33. רבים מפרוטוקולים אלה מבוססים על תמונות עם ממדי voxel voxels תת-1 מ"מ במישור העטרה, אבל יש לי עוביים גדולים פרוסה (.8-3 מ"מ) 11,20,21,23,25,28,33 או מרחקים בין-פרוסה גדולות 20,28, אשר שניהם לגרום להטיה משמעותית במדידה להערכת כמויות של תת תחומים הבודדים. בנוסף, רב של פרוטוקולי 3T הקיימיםלכלול תת תחומים בחלק של הראש או זנב 20,23,25,33 היפוקמפוס או כל או לא מספקים פילוחים מפורטים של substructures החשוב (כלומר, לשלב DG עם Ca 2 / CA3 או אינו כולל את שכבות radiatum / lacunosum / moleculare של CA) 11,20,21,23,24,25,28,33. יש אפוא צורך בתחום לתיאור מפורט של פרוטוקול שיכול באופן מהימן לזהות תת תחומים רלוונטיים לאורך כל הראש, הגוף והזנב של ההיפוקמפוס, המבוסס על סורק זמין בדרך כלל במסגרות קליניות ומחקר. נעשה מאמצים כיום על ידי הקבוצה בהיפוקמפוס תת תחומים (www.hippocampalsubfields.com) כדי לאזן את תהליך פילוח subfield היפוקמפוס בין מעבדות, דומה למאמץ הקיים הרמוניזציה לפילוח בהיפוקמפוס כל 6, ונייר ראשוני השוואת 21 פרוטוקולים קיימים היה לאחרונה פרסם 38 . העבודה מקבוצה זו תהיה עוד יותר להבהיר proce פילוח האופטימליdures.

כתב יד זה מספק הוראות וידאו כתובים ומפורטות ליישום באופן מהימן את פרוטוקול פילוח subfield בהיפוקמפוס שתואר קודם לכן על ידי Winterburn ועמיתים 34 ברזולוציה גבוהה תמונות 3T MR. הפרוטוקול מיושם על חמש תמונות של בקרות בריאים לכל ההיפוקמפוס וחמישה תתי תחומים בהיפוקמפוס (CA1, Ca 2 / CA3, CA4 / gyrus המשונן, radiatum / lacunosum / moleculare שכבות, וsubiculum). תמונות מפולחות אלה זמינות לציבור באינטרנט (cobralab.ca/atlases/Hippocampus). הפרוטוקול והתמונות מפולחות יהיו שימושיים עבור קבוצות שרוצים ללמוד הנוירואנטומיה היפוקמפוס מפורטת בתמונות MR.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

משתתפי מחקר

הפרוטוקול בכתב היד הזה פותח במשך חמש תמונות נציג ברזולוציה גבוהה שנאספו ממתנדבים בריאים (3F, 2M, גיל 29-57, ממוצע 37.) שהיו ללא הפרעות ומקרים של חבלת ראש חמור נוירולוגיות ונוירו-פסיכיאטריות. כל הנושאים גויסו במרכז להתמכרויות ובריאות נפש (CAMH). המחקר אושר על ידי CAMH מחקר האתיקה ונערך בקנה אחד עם הצהרת הלסינקי. כל הנושאים הניתנים בכתב, הסכמה מהדעת לאיסוף נתונים ושיתוף. לפרטים על רצף הרכישה נהג לאסוף את התמונות האלה, עיינו Winterburn et al., 2013 ופרק et al., 2014 26,34 תמונות לכל חמשת הנושאים נבדקו לאיכות ועודפים. ההיפוקמפוס והקיפה ממוצע של 118 פרוסות העטרה בתמונות האלה.

1. תוכנה הוגדר למעלה

  1. תצוגה פתוחה:

2. פילוח ידני Hippocampus כל הפריטים

  1. הגדרה: שימוש תמונה משוקלל T1, גלול לפרוסה הקדמית-רוב העטרה של ההיפוקמפוס. כדי לקדם את הפרוסות בכיוון הקדמי, השתמש במקש "+"; להשתמש ב-- המפתח ללנוע בכיוון האחורי ''.
  2. 12,22. השתמש במקש E (מילוי לייבל) בתפריט הפילוח של חלון הניווט כדי למלא את התווית בתוך הגבול. תמשיך לחול גבולות אלה בראש בהיפוקמפוס הקדמי.
  3. Slice B: היפוקמפוס ראש 1 (איור 1):
    1. גבולות מעולים, נחות, לרוחב, המדיאלי: המשיכו לצייר את הגבולות כפי שתוארו בשלב 2.2, באמצעות החומר הלבן של האונה הטמפורלית וalveus כמדריך.
    2. גבול Supero-מדיאלי: לשם כך, באמצעות התצוגה הצירית, למתוח קו אופקי מהקצה הקדמי של ההיפוקמפוס רוחב 29, ולכלול כל דבר מתחת לקו זה כהיפוקמפוס.הערה: גבול supero-המדיאלי הופך להיות יותר מעורפל בפרוסות אלה, שבו החומר האפור של ההיפוקמפוס מתמזג עם החומר האפור של האמיגדלה.
  4. Slice C: היפוקמפוס ראש 2 עם Dentations: בהתאם לנושא, dentations של ההיפוקמפוס יכול להיות גלוי במשך 3-4 פרוסות (בדרך כלל, הם נראים יותר על לעומת תמונות משוקללת T1 T2 משוקלל). בפרוסות אלה, להמשיך ולהשתמש בחומר הלבן של alveus ואונה הטמפורלית להנחות 12,22 פילוח גבול. לפרטים נוספים, בצע את הפעולות 2.5.1-2.5.2.
  5. Slice D: ראש היפוקמפוס 3:
    1. גבולות מעולים, נחות, לרוחב, המדיאלי: ציירו את הגבול הנחותים של ההיפוקמפוס בחומר הלבן של האונה הטמפורלית, הגבול לרוחב בקרן הנחותה של החדר לרוחב, בגבול העליון, בעקבות העיקול של dentations, ב חומר לבן של alveus / fimbria, והגבול המדיאלי בRegio hypointensen של בור הסביבה 12,22.
    2. Supero-המדיאלי וגבולות infero-מדיאלי: ממשיכים להגדיר את גבול supero-המדיאלי כמתואר בשלב 2.3.2. צייר את החלק הנחות של הגבול המדיאלי בי ההיפוקמפוס מדלל מעט ומשתרע לתוך החומר אפור במתינות hyperintense של קליפת entorhinal 12,22.
  6. Slice E: היפוקמפוס 4 ראש עם וו: המשך לצייר גבולות הנחותים, לרוחב, ומעולים שמתוארים בצעדי 2.5.1-2.5.2. כולל הוו (שנמצא מדליה לגוף העיקרי של ההיפוקמפוס והוא מוקף בCSF בעצימות נמוכות) בהיפוקמפוס פילוח 12,2 2.
  7. Slice F: היפוקמפוס גוף: המשך לצייר גבולות הנחותים, לרוחב, המדיאלי, ומעולים שמתוארים בצעדי 2.5.1-2.5.2. צייר את גבול infero-מדיאלי בנקודה שבי ההיפוקמפוס מדלל כפי שמעבר לentorhinal הקליפה / gyrus פרא-בהיפוקמפוס 12,22.אינו כולל את CSF בעצימות נמוכות של מענית בהיפוקמפוס שריד בפילוח.
  8. Slice G: זנב היפוקמפוס 1: בגין פילוח פרוסות בהיפוקמפוס זנב סוג כאשר היחידות להחלפה העצמית של fornix היא ראשון גלויה. תכלול gyrus fascicular (מבנה חומר אפור שמשתלב עם ההיפוקמפוס בחלקים של הזנב בהיפוקמפוס) מהפילוח באמצעות אקסטרפולציה צורת gyrus fascicular לזנב בהיפוקמפוס מיותר פרוסות קדמי 12,22. ניפוח זה אפשרי רק במשך 2-3 פרוסות, לאחר ששני המבנים לא יכולים להיות מדויק מכובדים; בשלב זה, להתייחס לכל חומר האפור הגלוי בתחום זה כהיפוקמפוס.
  9. Slice H: זנב היפוקמפוס 2: מגזר החומר אפור בעצימות נמוכות של הזנב בהיפוקמפוס האחורי מהחומר לבן בעוצמה גבוהה שמסביב.
  10. Slice אני: אחורי-רוב Slice: מגזר השטח הנותר הקטן של חומר אפור בהיפוקמפוס מהחומר לבן שמסביב של האונה הטמפורלית.

פילוח ידני 3. בהיפוקמפוס subfield

  1. הגדרה: שימוש תמונת T2 משוקלל, גלול לפרוסה הקדמית-רוב העטרה של ההיפוקמפוס (כמו בשלב 2.1). כדי לשנות את הצבע של המכחול, D בחר (סט צבע LBL :) בתפריט הפילוח בחלון הניווט. מסוף הפקודה ינחה: "הזן את תווית צבע נוכחית:". הזן מספר בין 1 ו255. כל מספר מתאים לצבע תווית שונה.
  2. Slice: הקדמי, רוב Slice: מאז חטיבות תת שדה עדיין לא נראות לעין בקדמית ביותר פרוסות, למתוח קו חלוקת החומר הנראה בהיפוקמפוס האפור לאורך הציר הגלוי הארוך ביותר שלה (שאינו בהכרח במקביל לכל צירי הקרדינל) ל שני חלקים שווים בקירוב 12,22 האנטומיה האמיתית. תווית מעולה של שני סעיפים אלה כCA1 וסעיף כנחות subiculum ידי choosing תווית בצבע שונה עבור כל תת שדה 23,35.
  3. Slice B: היפוקמפוס ראש 1: תווית האזור בעצימות נמוכות באמצע ההיווצרות בהיפוקמפוס כSR / SL / SM 13,37. כאשר העיקול לאורך הקצה הנחותים של ההיפוקמפוס מתברר, להשתמש אתר זה כגבול לרוחב הפרדת subiculum מCA1 12,22. תמשיך לעקוב אחר הציר הארוך ביותר של ההיפוקמפוס לצייר את גבול CA1-subiculum על קצה supero-המדיאלי 37.
  4. Slice C: ראש היפוקמפוס 2 עם Dentations:
    1. SR / SL / SM, CA4 / DG, וsubiculum: תווית SR / SL / SM, CA4 / DG, וsubiculum כפי שתואר עבור הפרוסה D (הצעד 3.5.1).
    2. Ca 2 / CA3 וCA1: הגדר הגבול בין CA1 וCa 2 / CA3 כקו זווית 45 מעלות הארכה בכיוון supero-רוחב מהקצה ביותר supero-הרוחב של SR / SL / SM 12,22. להאריך את Ca 2 / CA3 מדיאלית לאורך הקצה העליון לשוקת בין Dentaמשא 12,22. תווית שאר הקצה מעולה כCA1 12,22.
  5. Slice D: היפוקמפוס ראש 3
    1. SR / SL / SM, CA4 / DG, וsubiculum: תווית הלהקה / SL / SM SR הכהה ראשונה, אשר בצעה את העקומה של CA1 37. תווית כל חומר אפור בעוצמה גבוהה בתוך SR / SL / SM כCA4 / DG 12,22,23,35,37. זה לא יכול להיות אזור רציף, כמו באיור 2C. ממשיך להגדיר את גבול subiculum-CA1 באמצעות העיקול בהיפוקמפוס הנחותים 12,22.
    2. Ca 2 / CA3 וCA1: ממשיכים להגדיר CA1 וCa 2 גבול / CA3 כמו בשלב 3.4.2. להאריך את Ca 2 / CA3 מדיאלית באמצע הדרך לאורך הקצה העליון של 12,22 ההיפוקמפוס ולתייג את החצי השני של הקצה העליון כCA1 12,22.
    3. ראש היפוקמפוס Supero-מדיאלי: בפרוסה זה, לחלק את הראש בהיפוקמפוס supero-המדיאלי אנכי במחצית. תווית המחצית המדיאלי כSR / SL / 12 SM. מחלקים את הרוחבמחצית במחצית שוב, הפעם בצורה אופקית. תווית החלק מעולה כCA4 / DG וחלק כנחות Ca 2/12 CA3.
  6. Slice E: היפוקמפוס 4 ראש עם וו
    1. ראש לרוחב בהיפוקמפוס (subiculum): בחלק הלטרלי של פרוסות אלה, להגדיר את גבול subiculum-CA1 כקו אנכי הארכה בכיוון הנחותה מהקצה המדיאלי ביותר של CA4 / DG 12,22.
    2. ראש לרוחב בהיפוקמפוס (CA1, Ca 2 / CA3, CA4 / DG, SR / SL / SM.): הגדר את גבול CA1-Ca 2 / CA3 באותו אופן כמו בשלב 3.4.2. המשך לתייג SR / SL / SM כאזור בעצימות הנמוך הבאים העקומה של אזורי CA. תווית CA4 / DG כחלל המרכז בתוך SR / SL / SM, כמו בשלב 3.5.1.
    3. ראש היפוקמפוס Uncal (SL / SR / SM): תווית הוו של ההיפוקמפוס לכ -10 פרוסות כמעברי ראש היפוקמפוס לתוך הגוף בהיפוקמפוס. בוו, לתייג את האזור בעצימות הנמוך במרכז כSR / SL / SM (כאשר זה קשה לראות, בקירוב את האנטומיה על ידי פילוח קו רחב 2-3 voxels את מרכז הוו) 12.
    4. ראש היפוקמפוס Uncal (Ca 2 / CA3, CA4 / DG): צייר קו בקצה העליון של SR / SL / סעיף SM לאורך / ציר supero-המדיאלי infero-רוחב של הוו. לייבל כל החומר האפור מעל קו זה כCa 2/12 CA3. תווית כל חומר אפור ללא תווית מתחת לקו זה (בכל צד של SR / SL / SM) כCA4 / 12 DG.
  7. Slice F: היפוקמפוס גוף: המשך ליישם את הגבולות מתוארים בשלב 3.6.1-3.6.2.
  8. Slice G: זנב היפוקמפוס 1: המשך ליישם את הכללים שמתוארים בשלב 3.6.1-3.6.2. גבול subiculum-CA1 הופך קו זווית 45 מעלות הארכה בכיוון infero-מדיאלי מהקצה המדיאלי של CA4 / DG 12,22.
  9. Slice H: זנב היפוקמפוס 2: ברגע שכבר לא ניתן להבחין gyrus fascicular מformatio בהיפוקמפוסn, לתייג את השכבה החיצונית כולו כCA1, האזור בעצימות נמוכות בתוך / SL SR כמו זה / SM (כמו בפרוסות קודמות), וכל חומר אפור שנותר באמצע כCA4 / DG 12,22.
  10. Slice אני: אחורי-רוב Slice: לאחר SR / SL הכהה / SM הוא כבר לא נראה לעין במרכז ההיווצרות בהיפוקמפוס, לתייג את המבנה כולו כCA1 12,22.

4. אמינות פרוטוקול

  1. Resegment ימין או ההיפוקמפוס שמאלי של כל נושא לאחר המתנה של כחודש מביצוע הפילוח המקורי. קטע כל תת תחומים לכל האורך הקדמי, אחורי של ההיפוקמפוס, מנסה לעקוב אחר כללי הפרוטוקול באופן עקבי ככל האפשר.
  2. לחשב קאפה של הקוביות בין הכרכים המקוריים וresegmented:
    משוואת 1
    כאשר k = קאפה של הקוביות וA ו- B הם כרכי תווית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

. תוצאות מהבדיקה אמינות פרוטוקול מסוכמות בטבלה 2 לכל ההיפוקמפוס דו-צדדי, כלומר חפיפה מרחבית כפי שנמדדו על ידי kappa של הקוביות הוא 0.91 וטווחים 0.90-0.92. ערכי קאפה subfield נעים בין 0.64 (Ca 2 / CA3) ל0.83 (CA4 / gyrus המשונן). כרכים ממוצעים לכל תת תחומים וכל ההיפוקמפוס מדווחים בטבלה 3. כרכים לטווח ההיפוקמפוס כל 2456.72-3325.02 מ"מ 3. Ca 2 / CA3 הוא תת השדה הקטן ביותר ב208.33 מ"מ 3, בעוד CA1 הוא הגדול ביותר ב857.46 מ"מ 3.

איור 1
איור 1. פילוח של כל ההיפוקמפוס ל9 פרוסות העטרה (AI) באמצעות תמונות משוקללות T1. הקווים אדומים האנכיים על פני השטח בהיפוקמפוס להמחיש את המיקום של כל פרוסה העטרה. ההיפוקמפוס היה נוכח בverage של 118 פרוסות העטרה בכל אחד מחמשת הנושאים שנכלל במחקר זה. תמונות להתקדם מקדמית (פרוסה 1) בחלק העליון כדי אחורי (פרוסת 118) בתחתית. תמונות מוצגות בעמודה השמאלית ללא פילוח ועם פילוח בעמודה הימנית. סרגל קנה המידה מציג 3 מ"מ להתייחסות. ספרות רומית מצביעה על תכונות ספציפיות שזוהו בכתב יד הפרוטוקול. אני. Alveus מייחד את החומר אפור בהיפוקמפוס מהחומר האפור של האמיגדלה בקדמית ביותר פרוסה. ii. החומר הלבן של האונה הטמפורלית מגדיר את הגבול הנחותים של ההיפוקמפוס בראש בהיפוקמפוס. iii. הגבול לרוחב של ההיפוקמפוס בראש בהיפוקמפוס הוא הקרן הנחותה של החדר לרוחב. iv. הגבול העליון מוגדר על ידי החומר הלבן של alveus / fimbria. v. הגבול המדיאלי של ראש היפוקמפוס הוא בור המים הסביבה. vi. ההיפוקמפוס infero-המדיאלי משתרע לתוך קליפת entorhinal, המופיעה כלשון המעטה היפר-עזלהקה בתמונות משוקללת T1. vii. הוו של ההיפוקמפוס הוא הווה בראש בהיפוקמפוס וניתן להבחין בקלות מCSF שמסביב. viii. בכיוון infero-מדיאלי, הגבול בין subiculum וgyrus פרא-בהיפוקמפוס מוגדר על ידי דילול קל של החומר האפור בהיפוקמפוס. ix. CSF של מענית בהיפוקמפוס שריד אינו כלול בפילוח. איקס. Gyrus fascicular אינו כלול בפילוח של הזנב בהיפוקמפוס כאשר ניתן להבחין בו. xi. כשזה כבר לא ניתן להבחין בין gyrus fascicular והזנב בהיפוקמפוס, gyrus fascicular כלול בפילוח. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. Segmentation של תת תחומים בהיפוקמפוס ל9 פרוסות העטרה (AI) באמצעות תמונות T2 משוקלל. הקווים אדומים האנכיים על פני השטח בהיפוקמפוס להמחיש את המיקום של כל פרוסה העטרה. ההיפוקמפוס היה נוכח בממוצע של 118 פרוסות העטרה בכל אחד מהנושאים חמש הכלולים במחקר זה. תמונות להתקדם מקדמית (פרוסה 1) בחלק העליון כדי אחורי (פרוסת 118) בתחתית. תמונות מוצגות בעמודה השמאלית ללא פילוח ועם פילוח בעמודה הימנית. סרגל קנה המידה מציג 3 מ"מ להתייחסות. ספרות רומית מצביעה על תכונות ספציפיות שזוהו בכתב יד הפרוטוקול. אני. האזור בעצימות הנמוך במרכז הראש בהיפוקמפוס הוא SR / SL / SM. ii. העיקול בצורת uncal על קצה infero-רוחב של ההיפוקמפוס מסמן את הגבול בין CA1 וsubiculum. iii. גבול subiculum-CA1 ממשיך להיות מוגדר ב'העיקול 'בהיפוקמפוס הנחותים בראש בהיפוקמפוס. iv. הגבול בין CA1 וCa 2 / CA3 מוגדר כזווית 45 מעלות הארכה בכיוון supero-רוחב מהקצה ביותר supero-הרוחב של SR / SL / SM. v. Ca 2 / CA3 משתרע באמצע הדרך לאורך הקצה העליון של ההיפוקמפוס, לשפל של dentations, המדיאלי שאליו הוא מתויג כCA1. vi. החומר האפור במרכז הראש בהיפוקמפוס מתויג כCA4 / DG. vii. ממשיך להגדיר את גבול CA1-Ca 2 / CA3 כ-45 ° זווית הארכה בכיוון supero-רוחב מהקצה ביותר supero-הרוחב של SR / SL / SM. viii. Ca 2 / CA3 ממשיך להרחיב את מחצית הדרך לאורך הקצה העליון של ההיפוקמפוס, המדיאלי שאליו הוא מתויג כCA1. ix. בפרוסה D, ראש היפוקמפוס supero-המדיאלי מחולק לתת תחומים (ראה שלב 3.5.3). איקס. גבול subiculum-CA1 מוגדר כקו אנכי המשתרע מהגבול המדיאלי ביותר של CA4 / DG. xi. SR / SL / SM ממשיך להיות האזור בעצימות נמוכות הבאים העקומה של אזורי CA. יב. בחלק uncal של הראש בהיפוקמפוס,SR / SL / SM הוא האזור בעצימות נמוכות במרכז הוו. אם זה לא ניתן לראות, לצייר קו רחב 2-3 פיקסלים את מרכז הוו. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

טבלת 1. מעולה, נחות, המדיאלי, וגבולות לרוחב לתת תחומים בהיפוקמפוס לתשע פרוסות נציג לאורך היקף קדמי, אחורי של ההיפוקמפוס. הגבולות מתוארים לתמונות T2 משוקלל. WM = חומר לבן; GM = חומר אפור; MTL = המדיאלי זמנית אונה.

<tr> היפוקמפוס ראש 1
מבנה Slice גבול עליון גבול נחות גבול המדיאלי גבול לרוחב
CA1 הקדמי, רוב Slice WM של alveus אמצע קו של חומר אפור בהיפוקמפוס, (subiculum גבולות) ציר לאורך הארוך ביותר WM של alveus WM של alveus
היפוקמפוס ראש 1 WM של alveus SR / SL / SM; גבול inferolateral עם subiculum ב'העיקול 'של ההיפוקמפוס WM של alveus WM של alveus
היפוקמפוס ראש 2 (עם Dentations)
רוחב להלן העקומה של SL ​​/ SR / SM; גבול supero-צדדי עם Ca 2 / CA3 WM של MTL SR / SL / SM; inferomedial עם subiculum ב'העיקול 'של ההיפוקמפוס WM של alveus
תִיכוֹנִי WM של alveus; גבול supero-המדיאלי עם Ca 2 / CA3 SL / SR בעצימות נמוכות / SM נמוך-intensity SR / SL / SM Ca 2 / CA3
היפוקמפוס ראש 3
רוחב להלן העקומה של SL ​​/ SR / SM; גבול supero-צדדי עם Ca 2 / CA3 WM של MTL SR / SL / SM; inferomedial עם subiculum ב'העיקול 'של ההיפוקמפוס WM של alveus
תִיכוֹנִי WM של alveus; גבול supero-המדיאלי עם Ca 2 / CA3 SL / SR בעצימות נמוכות / SM SL / SR בעצימות נמוכות / SM Ca 2 / CA3
היפוקמפוס ראש 4 (עם וו) להלן העקומה של SL ​​/ SR / SM; גבול supero-צדדי עם Ca 2 / CA3 WM של MTL SR / SL / SM; גבול inferomedial עם קו אנכי subiculum לאורך קצה המדיאלי של CA4 / DG WM של alveus
גוף בהיפוקמפוס להלן העקומה של SL ​​/ SR / SM; שנינות גבול supero-צדדיותCa 2 h / CA3 WM של MTL SR / SL / SM; גבול inferomedial עם קו אנכי subiculum לאורך קצה המדיאלי של CA4 / DG WM של alveus
זנב היפוקמפוס 1 SR / SL / SM; גבול superolateral עם Ca 2 / CA3 WM של MTL להלן העקומה של SL ​​/ SR / SM; גבול supero-המדיאלי עם subiculum לאורך קו מקביל לקצה CA4 / DG WM של alveus
זנב היפוקמפוס 2 גבול Supero-צדדי עם WM של alveus / fimbria WM של MTL WM של MTL WM של MTL
האחורי-רוב Slice גבול Supero-צדדי עם WM של alveus / fimbria שאר מבנה גובל WM של האונה הטמפורלית WM של MTL WM של alveus / fimbria
Subiculum הקדמי, רוב Slice אמצע קו של היפופוטםחומר אפור campal, הציר הארוך ביותר לאורך (גובל CA1) WM של MTL WM של alveus WM של alveus
היפוקמפוס ראש 1 SR / SL / SM; CA1 בקצה supero-מדיאלי WM של MTL WM של alveus CA1, ב'עיקול 'בהיפוקמפוס
היפוקמפוס ראש 2 (עם Dentations) SR / SL / SM WM של MTL קליפת entorhinal (המדיאלי אזור בעצימות נמוכה להיפוקמפוס הנחות) CA1, ב'עיקול 'בהיפוקמפוס
היפוקמפוס ראש 3 SR / SL / SM WM של MTL קליפת entorhinal (המדיאלי אזור בעצימות נמוכה להיפוקמפוס הנחות) CA1, ב'עיקול 'בהיפוקמפוס
היפוקמפוס ראש 4 (עם וו) CSF של בור הסביבה WM של MTL; גבול infero-מדיאלי בentorhinal קליפה שבו להקה בקליפת המוח מדללת SLIghtly ויורדת עוצמת אות CSF של בור הסביבה CA1 לאורך קו מקביל לקצה CA4 / DG
גוף בהיפוקמפוס CSF של בור הסביבה WM של MTL; גבול infero-מדיאלי בקליפת entorhinal בי להקת קליפת המוח מדללת מעט ולאותת טיפות עוצמה CSF של בור הסביבה CA1 לאורך קו מקביל לקצה CA4 / DG
זנב היפוקמפוס 1 GM של gyrus fascicular (שבו ניתן להפריד GM בהיפוקמפוס) WM של MTL קשה לקבוע; להסיק מיותר / פרוסות אחורית קדמי CA1 לאורך קו מקביל לקצה CA4 / DG
זנב היפוקמפוס 2 NA
האחורי-רוב Slice NA
Ca 2 / CA3 הקדמי, רוב Slice NA
NA
היפוקמפוס ראש 2 (עם Dentations)
רוחב WM של alveus SL / SR בעצימות נמוכות / SM CA1 באמצע הדרך לאורך קצה עליון של ההיפוקמפוס; אם dentations גלוי, לנסות להעריך באמצע הדרך גבול Infero-צדדי עם CA1 לאורך 45 ° זווית מרוב קצה supero-רוחב של SR / SL / SM
תִיכוֹנִי CA4 / DG באמצע הדרך לאורך הרחבה superiorinferior של ההיפוקמפוס CA1 בבסיס של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס SR / SL / SM באמצע הדרך לאורך רוחב של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס WM של alveus
היפוקמפוס ראש 3
רוחב WM של alveus SL / SR בעצימות נמוכות / SM CA1 באמצע הדרך לאורךקצה עליון של ההיפוקמפוס גבול Infero-צדדי עם CA1 לאורך 45 ° זווית מרוב קצה supero-רוחב של SR / SL / SM
תִיכוֹנִי CA4 / DG באמצע הדרך לאורך הרחבה superiorinferior של ההיפוקמפוס CA1 בבסיס של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס SR / SL / SM באמצע הדרך לאורך רוחב של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס WM של alveus
היפוקמפוס ראש 4 (עם וו)
רוחב WM של alveus CA4 / DG CSF של בור הסביבה גבול Infero-צדדי עם CA1 לאורך 45 ° זווית מרוב קצה supero-רוחב של SR / SL / SM
תִיכוֹנִי CSF של בור הסביבה קו מקביל לקצה עליון של SR / SL / SM CSF של בור הסביבה CSF של בור הסביבה
Hגוף ippocampal WM של alveus CA4 / DG CSF של בור הסביבה גבול Infero-צדדי עם CA1 לאורך 45 ° זווית מרוב קצה supero-רוחב של SR / SL / SM
זנב היפוקמפוס 1 WM של alveus קו אופקי גבול נחותים המשתרע מנקודת הרוחב ביותר של SR / SL / SM, הבאה דפוס של יותר פרוסות קדמית; גבול inferomedial עם CA4 / DG WM של fimbria WM של fimbria
זנב היפוקמפוס 2 NA
האחורי-רוב Slice NA
CA4 / DG הקדמי, רוב Slice NA
היפוקמפוס ראש 1 NA
היפוקמפוס ראש 2 (עם Dentations) להלן עקומה של SL ​​/ SR בעצימות נמוכות / SM SL / SR בעצימות נמוכות / SM CSF של בור הסביבה SL / SR בעצימות נמוכות / SM
רוחב SL / SR בעצימות נמוכות / SM SL / SR בעצימות נמוכות / SM CSF של בור הסביבה SL / SR בעצימות נמוכות / SM
תִיכוֹנִי השתמש בתצוגה הצירית למתוח קו אופקי מדיאלית מהקצה הקדמי של ההיפוקמפוס לרוחב Ca 2 / CA3 באמצע הדרך לאורך הרחבה superiorinferior של ההיפוקמפוס SR / SL / SM באמצע הדרך לאורך רוחב של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס WM של alveus
היפוקמפוס ראש 3
רוחב SL / SR בעצימות נמוכות / SM SL / SR בעצימות נמוכות / SM CSF של בור הסביבה SL / SR בעצימות נמוכות / SM
תִיכוֹנִי CSF של בור הסביבה Ca 2 / CA3 באמצע הדרך לאורך הרחבה superiorinferior של hippocampus SR / SL / SM באמצע הדרך לאורך רוחב של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס WM של alveus
היפוקמפוס ראש 4 (עם וו)
רוחב SL / SR בעצימות נמוכות / SM SL / SR בעצימות נמוכות / SM CSF של בור הסביבה SL / SR בעצימות נמוכות / SM
תִיכוֹנִי קו מקביל לקצה עליון של SR / SL / SM CSF של בור הסביבה CSF של בור הסביבה; SR lowintensity / SL / SM CSF של בור הסביבה; SL / SR בעצימות נמוכות / SM
גוף בהיפוקמפוס Ca 2 / CA3 SL / SR בעצימות נמוכות / SM CSF של בור הסביבה SL / SR בעצימות נמוכות / SM
זנב היפוקמפוס 1 Ca 2 / CA3 וfimbria SL / SR בעצימות נמוכות / SM CSF של חדר לרוחב SL / SR בעצימות נמוכות / SM
זנב היפוקמפוס 2 NA
האחורי-רוב Slice NA
SR / SL / SM קדמי, רוב פרוסה NA
היפוקמפוס ראש 1 SL / SR בעצימות נמוכות / SM במרכז CA1 וsubiculum
היפוקמפוס ראש 2 (עם Dentations) השתמש בתצוגה הצירית למתוח קו אופקי מדיאלית מהקצה הקדמי של ההיפוקמפוס לרוחב SR / SL / SM בעצימות נמוכות המקיף CA4 / DG CSF של בור הסביבה Ca 2 / CA3 וCA4 / DG באמצע הדרך לאורך רוחב של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס
היפוקמפוס ראש 3 השתמש בתצוגה הצירית למתוח קו אופקי מדיאלית מהקצה הקדמי של ההיפוקמפוס לרוחב SR / SL / SM בעצימות נמוכות המקיף CA4 / DG CSF של בור הסביבה td> Ca 2 / CA3 וCA4 / DG באמצע הדרך לאורך רוחב של הרחבה מעולה הנחותה של ההיפוקמפוס
היפוקמפוס ראש 4 (עם וו)
רוחב SR / SL / SM בעצימות נמוכות המקיף CA4 / DG
תִיכוֹנִי SL בעצימות נמוכות / SR / אמצע Smin (כאשר קשה לראות, מקורב עם קו רחב 203 voxels) CSF של בור הסביבה CA4 / DG CA4 / DG
גוף בהיפוקמפוס SR / SL / SM בעצימות נמוכות המקיף CA4 / DG
זנב היפוקמפוס 1 SR / SL / SM בעצימות נמוכות המקיף CA4 / DG
זנב היפוקמפוס 2 SR / SL / SM בעצימות נמוכות המקיף CA4 / DG
האחורי-רוב Slice NA

ether.within עמודים = "1" FO:. לשמור-עם-previous.within עמודים = "תמיד"> הטבלה 2. תוצאות אמינות פרוטוקול לכל חמשת תתי תחומים וכל ההיפוקמפוס מחמישה נושאים מפולחים באופן ידני Resegmentations בוצעו על ימין או שמאל של ההיפוקמפוס כל נושא. אומר קאפה של הקוביות משקפת את הממוצע על פני חמישה הנושאים.

מבנה אומר קאפה של הקוביות (טווח)
CA1 0,78 (0.77-0.79)
Ca 2 / CA3 0,64 (0.56-0.73)
CA4 / gyrus המשונן 0,83 (0.81-0.85)
SR / SL / SM 0,71 (0.68-0.73)
Subiculum 0,75 (0.72-0.78)
כל ההיפוקמפוס 0,91 (0.90-0.92)

-previous.within עמודים = "תמיד"> תת-תחום לוח 3. ממוצע וכרכים בהיפוקמפוס כולה.

מבנה אומר נפח (טווח) (3 מ"מ)
CA1 857,46 (720.17-981.68)
Ca 2 / CA3 208,33 (155.10-281.57)
CA4 / gyrus המשונן 615,50 (500.16-763.01)
SR / SL / SM 687,22 (576.61-895.59)
Subiculum 390,79 (277.21-445.95)
כל ההיפוקמפוס 2759,31 (2456.72-3325.02)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

פילוח subfield היפוקמפוס בתמונות MR הוא-מיוצג היטב בספרות. עם זאת, פרוטוקולים קיימים לכלול חלקים של 20,23,33,35 ההיפוקמפוס, חלים רק על תמונות קבועות 37, או לדרוש סורקי שדה גבוהים במיוחד לרכישת תמונה 35,37. כתב יד זה מציע פרוטוקול פילוח הכולל חמש יחידות משנה עיקריות (CA1, Ca 2 / CA3, CA4 / gyrus המשונן, SR / SL / SM, וsubiculum) של ההיפוקמפוס ומשתרע על פני כל האורך קדמי, אחורי של המבנה. האטלסים מפולחים מלאים זמינים לציבור באינטרנט (cobralab.ca/atlases/Hippocampus). עבודה זו ישימה לקבוצות רבות בתחום הדמייה, ותעזור לי להגביל חלק מהפערים הקיימים בתת-תחום פילוח בהיפוקמפוס.

בדיקת אמינות של הפרוטוקול מציגה רמה גבוהה של חפיפה מרחבית בין תוויות המקוריות וresegmented, המשקפת אמינות תוך מדרג גבוה (טבלה 2). ערך קאפה של 0.91 לכל ההיפוקמפוס משווה לטובה עם ערכים אחרים דווחו בספרות 35,37. מהימנות תוך המדרג של רבים מתת התחומים גם להשוות היטב עם פרוטוקולי פילוח דומים אחרים; עם זאת, כמה מבנים יש לי מהימנות נמוכה 25,33,35,37 .זה עשויה להיות תוצאה של כולל SR / SL / תת השדה SM בפרוטוקול הנוכחי שבו קבוצות אחרות לא, וכתוצאה מכך תת תחומים סמוכים (subiculum, CA1, וCa 2 / CA3) להיות דק יותר, ולכן נענש יותר בכבדות על ידי מטרי קאפה של הקוביות 33,35. בנוסף, התהליך החוזר שימוש בפרוטוקול זה הוא אולי יותר קפדני ולכן מהורהר יותר של אמינות פרוטוקול אמיתית מאלה ששימשו על ידי קבוצות אחרות. כל האורך הקדמי, אחורי של אונה אחת מכל נושא resegmented, ואילו קבוצות אחרות עם מגזר גבוה יותר מהימנות רק כמה פרוסות העטרה 23,33,37 subfield .the עםקאפה הנמוכה ביותר (0.64) היא Ca 2 / CA3, שהוא מבנה קטן, רזה. זה בעבר הוכח כי השגיאה תוך המדרג לכל תת תחומים בפרוטוקול זה היא גבוהה משגיאה מדומה 0.3 מ"מ translational בכל רוחות שמים, או 1% התרחבות / התכווצות מדומה של תוויות 34. במילים אחרות, את שגיאת resegmentation הידנית היא קטנה יותר מאשר החדרת שגיאה שיטתית קטנה, התומכת בשחזור הידני הגבוה של הפרוטוקול.

מדרג המדריך למומחה למד כל אחת מהתמונות ברזולוציה גבוהה חמש בפירוט כדי לקבוע אילו של תת תחומים ההווה בהיסטולוגיה של Duvernoy אפשר לראות 12. נקבע, כי לא ניתן היה להבחין באופן מהימן את Ca 2 מCA3, כך להגדיל את אמינות פרוטוקול, הם שולבו מבנה אחד. כלל זה כדלקמן התקדים של קבוצות קודמות 33,37. זה גם לא ניתן היה להבחין CA4 מmoleculare השכבה,granulosum שכבה, ושכבת צורות של הרכס המשונן בתמונות, או להבחין בין שכבות gyrus המשונן עצמם. CA4 וכל שכבות gyrus משוננת אוחדו לכן לתווית אחת (CA4 / DG). יש, למעשה, דיון בקהילת פילוח subfield בהיפוקמפוס, האם אזור CA4 צריך להיחשב חלק מammonis קורנו, כעם 12 Duvernoy, או כחלק מהרכס המשונן, כמו עם אמארל 3. השיטה שהוצגה בכתב היד הזה להכיל שתי הדעות הללו, ועוקבת אחר העבודה של קבוצות פילוח MR הקודם 23,28,33,35,37. Radiatum, lacunosum, וmoleculare השכבות של ammonis קורנו גם לא יכול היה להבחין בנפרד, כך שולבו תווית אחת, כמו בקבוצות קודמות 37.

הניתוח מדויק ביותר של הנוירואנטומיה הוא דרך חתך וצביעה היסטולוגית, אבל זה סוג של ניתוח סובל ממספר בעיות: Limiגישת טד לדגימות קבועות (וכתוצאה מכך גודל מדגם קטן מאוד); המומחיות הנדרשת כדי להכין את הדגימות; עיוותים של המוח לאחר קיבוע; וקשיים ביישום אטלס קבוע לדיגיטליים, ב1,2,8 נתונים vivo. בהדמיה vivo לשעבר, פעמים רכישה ארוכות של מוח קבוע בסורק MRI גם מספקת תמונה מפורטת של הנוירואנטומיה, אבל כמו עם היסטולוגיה, מספר המדגם מוגבל ויש הבדלים בין morphometric קבוע ובמוח vivo 37. בvivo MR יש הדמיה ברזולוציה מוגבלת, אבל מציגה את האפשרות לגודל מדגם הרבה יותר גדול, כמו גם את הפוטנציאל להדמית נושא אחד בנקודות זמן שונות. על ידי הארכת זמן הרכישה על סורקי עוצמת שדה סטנדרטיים (בגבולות נוחות נושא), את רמת הפירוט זמין בתמונות בvivo הופכת מספיקה כדי לפתור הנוירואנטומיה רמה-מבנה-משנה. הרכישה משמשת לSEG התמונותmented בפרוטוקול זה ולכן מציע תחלופה סבירה בין זמינות מדגם ורזולוציית תמונה.

פרוטוקול זה פותח עבור רזולוציה גבוהה תמונות MR כגון אלו המשמשים כדי להמחיש את צעדי הפרוטוקול בכתב היד הזה 26,34. תמונות ברזולוציה גבוהה נרכשו על סורק 3T על ידי ניצול של פעמים סריקה ארוכות ומיצוע תמונה. זמן הסריקה הכולל עבור שתי רכישות FSPGR-BRAVO וFSE-CUBE יחד היה רק ​​תחת 2 שעות. הוא הכיר בכך שזה אורך מונע סריקה ליישומים קליניים: רצף זה בוצע כאן להמחשה לפרוטוקול הפילוח. החוקרים מאמינים כי פרוטוקול הפילוח המתואר בכתב היד הזה יכול להיות מותאם לתמונות עם זמן סריקה קצר יותר, לדוגמא רכישת 3T בודדת (בניגוד לרכישות 3 לכל סוג לעומת זאת, כפי שאל Winterburn et., 2013 34 ו הפארק et al., 2014 26 7,27.

הפרוטוקול תוכנן עבור ומיושם על תמונות של נבדקים בריאים, אבל יכול להיות מיושם גם (באופן ידני או באמצעות צינור אוטומטי פילוח 7,16,27) לתמונות של אוכלוסיות חולות כגון חולים במחלת האלצהיימר, שעבורם ניוון חמור עושה ההיפוקמפוס מבנה מסויםהריבית. 5,30 למרות הניוון הזה, ציוני דרך המקיפה את ההיפוקמפוס ולעומת זאת עוצמה בתמונות אומרת פרוטוקול הפילוח עדיין יהיה במידה רבה קיימא. עם זאת, תמונות קליניות כזה עלול להירכש על סורק עם עוצמת שדה נמוכה בהרבה, כגון 1.5T, שבו הרזולוציה תהיה נמוכה מדי כדי להיות מסוגל לראות substructures.

הסוג של תוכנה המשמש לביצוע הפילוחים רלוונטי, כפי שהוא חשוב להיות מסוגל להסתכל על המבנה מנקודתי מבט מרובה (כלומר, העטרה, sagittal, צירי). בנוסף, השימוש בהדמיית 3D של פני השטח של מבנה יכול לשמש כדי להחליק את הטופולוגיה הכוללת של ההיפוקמפוס. לעתים קרובות voxels תועים או צורות לא הגיוניות לא יהיו ברורים במטוסי קרדינל 2-dimensionsal, אבל יהיה מאוד ברור על משטח 3D. בתמונות ברזולוציה גבוהה, הפרוטוקול חל על כ 118 פרוסות העטרה ודורש כלפי מעלה של 40 שעות של ווRK לנושא על ידי מדרג מדריך למומחה מאומן בעבר. סכום זה של עבודת כפות מגביל את תחולתו של הפרוטוקול המלא לסט נושא גדול. זה יהיה אפשרי ליישם גרסה שונה של הפרוטוקול כאמצעי לחיסכון בזמן: למשל, כל פרוסה העטרה אחרת יכולה להיות מקוטע לספק הערכה של כמויות תת שדה, או יכולים להיות משולבת תת תחומים, למשל כל קורנו ammonis תת תחומים ( CA1, Ca 2 / CA3, וSR / SL / SM).

לסיכום, כתב היד הזה מציג פרוטוקול מפורט במדריך פילוח לכל ההיפוקמפוס וחמישה תתי תחומים בהיפוקמפוס (CA1, Ca 2 / CA3, CA4 / gyrus המשונן, radiatum / lacunosum / moleculare שכבות, וsubiculum). פרוטוקול זה יושם עד חמישה נושאים, והאטלסים נעשו זמינים לציבור (cobralab.ca/atlases/Hippocampus). אטלסים אלה מאפשרים מעבדות אחרות מעוניינות בפילוח היפוקמפוס לבצע פילוחים אמין, הדיר של תת תחומים בהיפוקמפוס במערכי נתונים תמונה חדשים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

המחברים מבקשים להודות תמיכת קרן CAMH, הודות למייקל וסוניה Koerner, משפחת קימל, וניו חוקר Catalyst פרס פול א גרפינקל. פרויקט זה מומן על ידי חטיבות דה סנטה Recherches קוויבק, המכון הקנדי לחקר בריאות (CIHR), מדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר של קנדה, ווסטון מכון המוח, אגודת האלצהיימר של קנדה, ומייקל ג'יי פוקס הקרן למחקר פרקינסון (MMC), כמו גם CIHR, הקרן לבריאות נפש אונטריו, NARSAD, והמכון הלאומי לבריאות נפש (R01MH099167) (מעיניו כל). המחברים גם רוצים להודות לאנוש ראוויצ'אנדרן לסיוע רכישת התמונות.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Discovery MR750 3T GE Or equivalent 3T scanner
Minc Tool Kit McConnell Brain Imaging Center, Montreal Neurological Institute Open source: http://www.bic.mni.mcgill.ca/ServicesSoftware/ServicesSoftwareMincToolKit

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Adler, D. H., et al. Reconstruction of the human hippocampus in 3D from histology and high-resolution ex-vivo MRI. IEEE Intl. Symp. on Biomed. Img. , 294-297 (2012).
  2. Adler, D. H., et al. Histology-derived volumetric annotation of the human hippocampal subfields in postmortem MRI. NeuroImage. 84 (1), 505-523 (2014).
  3. Amaral, D. G. A golgi study of cell types in the hilar region of the hippocampus in the rat. J. Comp. Neurol. 182 (4 Pt 2), 851-914 (1978).
  4. Blumberg, H. P., et al. Amygdala and Hippocampal Volumes in Adolescents and Adults With Bipolar Disorder. Arch Gen Psychiatry. 60 (12), 1201-1208 (2003).
  5. Braak, H., Braak, E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathol . 82 (4), 239-259 (1991).
  6. Boccardi, M., et al. Survey of protocols for the manual segmentation of the hippocampus: preparatory steps towards a joint EADC-ADNI harmonized protocol. J. Alzheimer's Dis. 26 (3), 61-75 (2011).
  7. Chakravarty, M. M., et al. Performing label-fusion-based segmentation using multiple automatically generated templates. Hum. Brain Mapp. 34 (10), 2635-2654 (2013).
  8. Chakravarty, M. M., Bertrand, G., Hodge, C. P., Sadikot, A. F., Collins, D. L. The creation of a brain atlas for image guided neurosurgery using serial histological data. NeuroImage. 30 (2), 359-376 (2006).
  9. Collins, D. L., Neelin, P., Peters, T. M., Evans, A. C. Automatic 3D intersubject registration of MR volumetric data in standardized Talairach space. J. Comput. Assist. Tomogr. 18 (2), 192-205 (1994).
  10. Heijer, F. V., et al. Structural and diffusion MRI measures of the hippocampus and memory performance. NeuroImage. 63 (4), 1782-1789 (2012).
  11. Duncan, K., Tompary, A., Davachi, L. Associative encoding and retrieval are predicted by functional connectivity in distinct hippocampal area ca1 pathways. The Journal of Neuroscience. 34 (34), 11188-11198 (2014).
  12. Duvernoy, H. M. The Human Hippocampus: Functional Anatomy Vascularization, and Serial Sections with MRI. , Springer Verlag. (2005).
  13. Fatterpekar, G. M., et al. Cytoarchitecture of the human cerebral cortex: MR microscopy of excised specimens at 9.4 Tesla. Am. J. Neuroradiol. 23 (8), 1313-1321 (2002).
  14. Frey, S., Pandya, D. N., Chakravarty, M. M., Bailey, L., Petrides, M., Collins, D. L. An MRI based average macaque monkey stereotaxic atlas and space (MNI monkey space). NeuroImage. 55 (4), 1435-1442 (2011).
  15. Goubran, M., Crukley, C., de Ribaupierre, S., Peters, T. M., Khan, A. R. Image registration of ex-vivo. MRI to sparsely sectioned histology of hippocampal and neocortical temporal lobe specimens. NeuroImage. 83, 770-781 (2013).
  16. Heckemann, R. A., Hajnal, J. V., Aljabar, P., Rueckert, D., Hammers, A. Automatic anatomical brain MRI segmentation combining label propagation and decision fusion. NeuroImage. 33 (1), 115-126 (2006).
  17. Holmes, C. J., Hoge, R., Collins, L., Woods, R., Toga, A. W., Evans, A. C. Enhancement of MR images using registration for signal averaging. J. Comput. Assist. Tomogr. 22 (2), 324-333 (1998).
  18. Karnik-Henry, M. S., Wang, L., Barch, D. M., Harms, M. P., Campanella, C., Csernansky, J. G. Medial temporal lobe structure and cognition in individuals with schizophrenia and in their non-psychotic siblings. Schizophrenia Research. 138 (2-3), 128-135 (2012).
  19. Kim, J. S., et al. Automated 3-D extraction and evaluation of the inner and outer cortical surfaces using a Laplacian map and partial volume effect classification. NeuroImage. 27 (1), 210-221 (2005).
  20. La Joie, R., et al. Differential effect of age on hippocampal subfields assessed using a new high-resolution 3T MR sequence. NeuroImage. 53 (2), 506-514 (2010).
  21. Libby, L. A., Ekstrom, A. D., Ragland, J. D., Ranganath, C. Differential connectivity of perirhinal and parahippocampal cortices within human hippocampal subregions revealed by high-resolution functional imaging. The Journal of Neuroscience. 32 (19), 6550-6560 (2012).
  22. Atlas of the Human Brain. Mai, J. K., Paxinos, G., Voss, T. , 3rd ed, (2008).
  23. Mueller, S. G., et al. Measurement of hippocampal subfields and age-related changes with high resolution MRI at 4T. Neurobiol Aging. 28 (5), 719-726 (2006).
  24. Narr, K. L., et al. Regional specificity of hippocampal volume reductions in first-episode schizophrenia. NeuroImage. 21 (4), 1563-1575 (2004).
  25. Olsen, R. K., Palombo, D. J., Rabin, J. S., Levine, B., Ryan, J. D., Rosenbaum, R. S. Volumetric Analysis of Medial Temporal Lobe Subregions in Development Amnesia using High-Resolution Magnetic Resonance Imaging. Hippocampus. 23 (10), 855-860 (2013).
  26. Park, M. T. M., et al. Derivation of high-resolution MRI atlases of the human cerebellum at 3T and segmentation using multiple automatically generated templates. NeuroImage. 95, 217-231 (2014).
  27. Pipitone, J., et al. Multi-atlas Segmentation of the Whole Hippocampus and Subfields Using Multiple Automatically Generated Templates. NeuroImage. 101, 494-512 (2014).
  28. Pluta, J., Yushkevich, P., Das, S., Wolk, D. In vivo analysis of hippocampal subfield atrophy in mild cognitive impairment via semi-automatic segmentation of T2-weighted MRI.Journal of Alzheimer's Disease. 31 (1), 85-99 (2012).
  29. Pruessner, J. C., et al. Volumetry of hippocampus and amygdala with high-resolution MRI and three- dimensional analysis software: minimizing the discrepancies between laboratories. Cereb Cortex. 10 (4), 433-442 (2000).
  30. Sabuncu, M. R., et al. The dynamics of cortical and hippocampal atrophy in Alzheimer disease. Archives of Neurology. 68 (8), 1040-1048 (2011).
  31. Scoville, W. B., Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J. Neuropsych. and Clin. Neurosci. 12 (1), 103-113 (1957).
  32. Toga, A. W., Thompson, P. M., Mori, S., Amunts, K., Zilles, K. Towards multimodal atlases of the human brain. Nat. Rev. Neurosci. 7 (12), 952-966 (2006).
  33. van Leemput, K., et al. Automated segmentation of hippocampal subfields from ultra-high resolution in vivo. MRI. Hippocampus. 19 (6), 549-557 (2009).
  34. Winterburn, J. L., et al. A novel in vivo atlas of human hippocampal subfields using high-resolution 3 T magnetic resonance imaging. NeuroImage. 74, 254-265 (2013).
  35. Wisse, L. E. M., Gerritsen, L., Zwanenburg, J. J. M., Kuijf, H. J. Subfields of the hippocampal formation at 7 T MRI: in vivo. volumetric assessment. NeuroImage. 61 (4), 1043-1049 (2012).
  36. Yelnik, J., et al. A three-dimensional, histological and deformable atlas of the human basal ganglia. I. Atlas construction based on immunohistochemical and MRI data. NeuroImage. 34 (2), 618-638 (2007).
  37. Yushkevich, P. A., et al. A high-resolution computational atlas of the human hippocampus from postmortem magnetic resonance imaging at 9.4 T. NeuroImage. 44 (2), 385-398 (2009).
  38. Yushkevich, P. A., et al. Quantitative Comparison of 21 Protocols for Labeling Hippocampal Subfields and Parahippocampal Subregions in In Vivo MRI: Towards a Harmonized Segmentation Protocol. NeuroImage. , (2015).

Tags

Neuroscience גיליון 105 הדמיה בתהודה מגנטית מבנית ברזולוציה גבוהה הנוירואנטומיה היפוקמפוס תת תחומים בהיפוקמפוס פילוח ידני אטלס
ברזולוציה גבוהה<em&gt; In vivo</em&gt; פרוטוקול פילוח ידני לאדם בהיפוקמפוס תת תחומים באמצעות הדמיה בתהודה מגנטית 3T
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Winterburn, J., Pruessner, J. C.,… More

Winterburn, J., Pruessner, J. C., Sofia, C., Schira, M. M., Lobaugh, N. J., Voineskos, A. N., Chakravarty, M. M. High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging. J. Vis. Exp. (105), e51861, doi:10.3791/51861 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter