拡散テンソルイメージングとラクトを用いたヒト色素欠乏症における一次視覚経路で接続を測定します

Summary

この原稿は、光学放射（OR）白皮症と対照との間の接続性の違いを調べるために用い白質（WM）復興のための決定論と確率的アルゴリズムを説明します。確率論的トラクトグラフィは、より密接に神経線維の真の経過をたどるが、決定論的トラクトグラフィは、両方の技術の信頼性と再現性を比較するために行きました。

Abstract

白皮症において、同側に突出する網膜神経節細胞（RGC）の数が大幅に低減されます。網膜や視交叉はmisroutingのための候補地として提案されています。外側膝状核（LGN）ニューロンおよびLGNのサイズを中継数との相関関係が示されており、人間の白化におけるLGNボリュームで以前に報告された削減に基づいているので、私たちは一次視覚野（V1）に、LGNからの繊維の突起を示唆していますまた低減されます。白皮症の視覚系の構造的な違いを学ぶことmisroutingとその後の臨床応用のメカニズムの理解を向上させることができます。拡散データ及びラクトは、OR（光学放射）をマッピングするために有用です。この原稿は32チャンネルヘッドコイルは構造的なスキャンを取得するために使用されたと白皮症とcontrols.An MRIスキャナで脳の接続性を比較するために、または再構成の2つのアルゴリズムを説明しています。 1ミリメートルとT1強調3D-MPRAGEシーケンス³等方性のボクセルサイズはV1分割用の高解像度画像を生成するために使用されました。複数のプロトン密度（PD）強調画像は、左右のLGNのローカライズのために冠状に取得しました。拡散テンソルイメージング（DTI）スキャンは、64の拡散方向を用いて取得しました。両方の決定論的及び確率論的追跡方法は、対象マスクとしてシードマスクV1としてLGNで、実行して比較しました。 DTIは、比較的低い空間分解能を提供し、または正確な描写は、その低い繊維密度に挑戦することができるが、ラクトは、研究および臨床の両方に有利であることが示されています。管ベースの空間統計（TBSS）は、対照と比較して、アルビノの患者ではOR内に有意に減少白質の整合性の領域を明らかにしました。一対比較は、対照と比較して白皮症でV1の接続にLGNの大幅な削減を明らかにしました。両方の追跡アルゴリズムを比較すると信頼性を強化し、共通の調査結果を明らかにしました技術の。

Introduction

白皮症は、主に罹患した個体で観察された明白な低色素沈着によって特徴づけられる遺伝子疾患です。これは、メラニン合成¹に関与する遺伝子に継承突然変異によって引き起こされます。白皮症は、主に2つの形式で表示されます。oculo-皮膚白皮症（OCA）、眼および皮膚の両方の機能を提示する常染色体劣性形質。そして、眼白子症（OA）、男性でより普及および眼症状²によって主に特徴付けられるX連鎖特色。網膜色素上皮（RPE）におけるメラニンは、中央視覚経路の適切な発達のために重要です。白化現象におけるその不在は、したがって、羞明、眼振、視力低下や両眼視^2-3の損失を含む視覚障害、になります。視力は白皮症⁴に変更された中心窩の形態、にリンクされています。ヒトでは、交叉の網膜のラインは鼻網膜からの繊維と、中心窩を通じてnasotemporal国境沿いに位置します他の半球に交差し、一時的な網膜からのものが同側に伸びます。白皮症で減少した視覚機能の程度が低色素沈着のレベルにリンクされています。具体的には、色素沈着が交叉⁵のラインの一時的な網膜へのシフトに反比例します。一時的な網膜への交叉のラインのシフトの結果、視神経繊維の交差が増加する-共通の特徴をすべての種³渡って。

ヒトへの構造的MRI研究は、おそらく白皮症^6-8で観察されたRGCの増加交差点の....

Protocol

倫理文：現在の調査研究は、ヨーク大学、トロントでの人間の参加者審査委員会（HPRC）によって承認されています。すべての参加者は書面によるインフォームドコンセントを与えました。

1.件名の準備

注意：OCAとイレブンの参加者、36±4年（6匹）高齢者が高齢者10年齢をマッチさせたコントロール、32±4年（6匹）と比較しました。参加者の履歴を表1に記録されています。

1. 記入し、MRIの安全ガイドラインと撮影プロトコルを示しています同意書に署名するために、各参加者を確認して下さい。
2. 各参加者のために、耳のために耳栓を提供します。眉毛のレベルで目の上の位置仰臥参加者と第一の磁石でヘッド、および目印。頭部の動きを減らすためにクッションと参加者の頭部を固定します。参加者に患者アラートの圧搾バルブを与えます。

2.構造的MRIパラメータ

e_content ">注：すべての撮影は、被写体ごとに単一のセッション中に32チャンネルヘッドコイルを使用して、3T MRIスキャナで取得されています。

1. 取得時間4分26秒、視野256ミリメートル、256マトリックス、1ミリメートルのスライス厚で192スライス、と：次のパラメータで脳全体をカバーする3D-MPRAGEシーケンスを使用して、高解像....

Results

このセクションでは、決定論と確率論的トラクトグラフィ、二つの異なるアルゴリズムを用いて得られた結果の要約を提供します。マスクが最初に描画されたPDの空間において、ならびに本研究で用いたすべての他の空間におけるLGNボリュームは、 表2に記録され、およびLGNのトレースは、図 4に示されています。ここで報告された結果は、LGNのROIなどの標準球を使用する実行に基づいています。標準LGNボリュームが拡散空間（決定論的ラン）に、それぞれ、解剖学的空間における両半球で461ミリメートル^3（確率論的ラン）、および292.5ミリメートル³と左右半球で364.5ミリメートル^3でした 。両方の実行のために、これらの標準的なボリュームはMNIに（MNI空間で解剖学的計算された平均ボリュームに非常に近い：472ミリメートル³と、それぞれ、左右のための440ミリメートル^3、拡散MNI.......

Discussion

WMを変更し、より具体的には、期待された対照と比較して白皮症で接続性を減少させました。このように、対照と比較して白皮症の右半球だけでなく、ここで報告アルビノと男性患者で減少し、接続中の還元FAは、当社の予測と一致しています。ジェンダーと半球効果が示唆している健康な脳の研究は、女性に比べて男性の左半球にWMの複雑さを減少したものの^30-31本研究で観察された性別と半球に関連したいくつかの相違点を説明することができ、完全には明らかではありません。女性の白皮症に比べて男性の白化現象における減少の接続が原因で両群の雌の若い平均年齢に一部であってもよい（7から8年<男性）、WMボリュームは健康な脳³²に半ば成人期に減少することが報告されたとして、 ^-33。男女差も小さいサンプルサイズとそれぞれに、女性に対する男性の数が奇数に起因する可能性がありますグループ（5人の男性OCA、4コントロール）。増加した接続が予想されなかったのと同じ性別の対照と比較して、女性の白皮症で観察し、白化現象の代償機構のいくつかの並べ替えを示唆している可能性があります。しかし、この知.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Magnetom Tim Trio 3T MRI	Siemens (ドイツ、エアランゲン)
FMRIB'ソフトウェア・ライブラリ (FSL)			http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/
FreeSurfer			http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu
DSI Studio			http://dsi-studio.labsolver.org
SPSS