Name: Badanie mózgu w autyzmie za pomocą fMRI i obrazowania tensora dyfuzji (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-09-12T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 21 s
Description: Poznaj techniki fMRI i obrazowania tensora dyfuzji do badania łączności mózgowej związanej z poznaniem społecznym u osób z autyzmem. Metoda ta pozwala identyfikować wzorce aktywacji neuronalnej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować Autumn Alexander, Jeffowi Killenowi, Charlesowi Wellsowi, Kathy Pearson i Vaibhavowi Paneri za pomoc w realizacji projektu na różnych jego etapach. Praca ta była finansowana ze środków startowych dla wydziału Department of Psychology na UAB oraz z grantu McNulty-Civitan Scientist Award&amp; grant badawczy CCTS Pilot Research Grant (5UL1RR025777) dla RK.

<ol><li>Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+and+effective+connectivity+in+neuroimaging%3A+A+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Functional and effective connectivity in neuroimaging: A synthesis.</a> Human Brain Mapping. 2, 56-78 (1994).</li>
<li>Just, M. A., Cherkassky, V. L., Keller, T. A., Minshew, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+activation+and+synchronization+during+sentence+comprehension+in+high-functioning+autism%3A+evidence+of+underconnectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%3A+a+journal+of+neurology%22%5BJournal%5D)">Cortical activation and synchronization during sentence comprehension in high-functioning autism: evidence of underconnectivity.</a> Brain: a journal of neurology. 127, 1811-1821 (2004).</li>
<li>Kana, R. K., Keller, T. A., Cherkassky, V. A., Minshew, N. J., Just, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sentence+comprehension+in+autism%3A+thinking+in+pictures+with+decreased+functional+connectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%3A+a+journal+of+neurology%22%5BJournal%5D)">Sentence comprehension in autism: thinking in pictures with decreased functional connectivity.</a> Brain: a journal of neurology. 129, 2484-2493 (2006).</li>
<li>Koshino, H., Kana, R. K., Keller, T. A., Cherkassky, V. L., Minshew, N. J., Just, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((fMRI+Investigation+of+Working+Memory+for+Faces+in+Autism%3A+Visual+Coding+and+Underconnectivity+with+Frontal+Areas%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">fMRI Investigation of Working Memory for Faces in Autism: Visual Coding and Underconnectivity with Frontal Areas.</a> Cerebral Cortex. 18, 289-300 (2007).</li>
<li>Kana, R. K., Keller, T. A., Minshew, N. J., Just, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibitory+control+in+high-functioning+autism%3A+decreased+activation+and+underconnectivity+in+inhibition+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Inhibitory control in high-functioning autism: decreased activation and underconnectivity in inhibition networks.</a> Biological Psychiatry. 62, 196-208 (2007).</li>
<li>Just, M. A., Cherkassky, V. L., Keller, T. A., Kana, R. K., Minshew, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+and+Anatomical+Cortical+Underconnectivity+in+Autism%3A+Evidence+from+an+fMRI+Study+of+an+Executive+Function+Task+and+Corpus+Callosum+Morphometry%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Functional and Anatomical Cortical Underconnectivity in Autism: Evidence from an fMRI Study of an Executive Function Task and Corpus Callosum Morphometry.</a> Cerebral Cortex. 17, 951-961 (2007).</li>
<li>Castelli, F., Frith, C., Happe, F., Frith, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autism%2C+Asperger+syndrome+and+brain+mechanisms+for+the+attribution+of+mental+states+to+animated+shapes%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Autism, Asperger syndrome and brain mechanisms for the attribution of mental states to animated shapes.</a> Brain. 125, 1839-1849 (2002).</li>
<li>Gray, C. A., Garand, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+stories%3A+Improving+responses+of+students+with+autism+with+accurate+social+information%5BTitle%5D)+AND+%22Focus+on+Autistic+Behavior%22%5BJournal%5D)">Social stories: Improving responses of students with autism with accurate social information.</a> Focus on Autistic Behavior. 8, 1-10 (1993).</li>
<li>Smith, S. M., Jenkinson, M., Woolrich, M. W., Beckmann, C. F., Behrens, T. E. J., Johansen-Berg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, 208-219 (2004).</li>
<li>Smith, S. M., Jenkinson, M., Johansen-Berg, H., Rueckert, D., Nichols, T. E., Mackay, C. E., Watkins, K. E., Ciccarelli, O., Cader, M. Z., Matthews, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tract-based+spatial+statistics%3A+Voxelwise+analysis+of+multi-subject+diffusion+data%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Tract-based spatial statistics: Voxelwise analysis of multi-subject diffusion data.</a> NeuroImage. 31, 1487-1505 (2006).</li>
<li>Li, Q., Sun, J., Guo, L., Zang, Y., Feng, Z., Huang, X., Yang, H., Lv, Y., Huang, M., Gong, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+fractional+anisotropy+in+white+matter+of+the+right+frontal+region+in+children+with+attention-deficit%2Fhyperactivity+disorder%3A+a+diffusion+tensor+imaging+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuro+Endocrinol+Lett%22%5BJournal%5D)">Increased fractional anisotropy in white matter of the right frontal region in children with attention-deficit/hyperactivity disorder: a diffusion tensor imaging study.</a> Neuro Endocrinol Lett. 31, 747-753 (2010).</li>
<li>Jeong, J. W., Sundaram, S. K., Kumar, A., Chugani, D. C., Chugani, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aberrant+diffusion+and+geometric+properties+in+the+left+arcuate+fasciculus+of+developmentally+delayed+children%3A+a+diffusion+tensor+imaging+study%5BTitle%5D)+AND+%22AJNR+Am+J+Neuroradiol%22%5BJournal%5D)">Aberrant diffusion and geometric properties in the left arcuate fasciculus of developmentally delayed children: a diffusion tensor imaging study.</a> AJNR Am J Neuroradiol. 32, 323-330 (2011).</li>
<li>Mulder, M. J., van Belle, J., van Engeland, H., Durston, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+connectivity+between+cognitive+control+regions+is+sensitive+to+familial+risk+for+ADHD%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Functional connectivity between cognitive control regions is sensitive to familial risk for ADHD.</a> Human Brain Mapping. , (2010).</li>
<li>Vourkas, M., Micheloyanni, S., Simos, P. G., Rezaie, R., Fletcher, J. M., Cirino, P. T., Papanicolaou, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+task-specific+brain+network+connectivity+in+children+with+severe+reading+difficulties%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Dynamic task-specific brain network connectivity in children with severe reading difficulties.</a> Neurosci Lett. 488, 123-128 (2011).</li>
</ol>

Nie zgłoszono konfliktów interesów.

Metody i procedury opisane w niniejszej pracy opierają się na podstawowych zasadach neuronauki poznawczej i neuroobrazowania. Wspólnie metody te stanowią przekonujące ramy do oceny funkcjonowania mózgu na poziomie systemowym u dzieci, dorosłych oraz osób z zaburzeniami. Badania oparte na tych metodach miały szczególny wpływ na charakteryzację niespójnego funkcjonowania mózgu u osób z autyzmem.
Chociaż przedstawione tutaj techniki można przenieść na inne populacje w celu odpowiedzi na pokrewne ...

badanie mózgu w autyzmie z wykorzystaniem fmri oraz obrazowania tensora dyfuzji

Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging

Nowe teorie sugerują, że w autyzmie mózg nie funkcjonuje jako spójna jednostka, a ta rozbieżność odzwierciedla się w objawach behawioralnych występujących u osób z autyzmem. Choć wyniki strukturalnego obrazowania neurologiczngo dostarczyły pewnych spostrzeżeń na temat anomalii mózgu w autyzmie, spójność takich znalezisk jest dyskusyjna. Obrazowanie funkcjonalne okazało się w tym względzie bardziej owocne, ponieważ autyzm jest zaburzeniem dynamicznego przetwarzania, a taka metoda pozwala na badanie komunikacji między sieciami korowymi, gdzie prawdopodobnie leży główny problem w autyzmie. Łączność funkcjonalna definiowana jest jako korelacja czasowa przestrzennie oddzielnych zdarzeń neurologicznych1. Wyniki szeregu niedawnych badań fMRI potwierdziły tezę, że istnieje słabsza koordynacja między różnymi częściami mózgu, które powinny współpracować w celu rozwiązania złożonych problemów społecznych lub językowych2,3,4,5,6. Jedną z zagadek autyzmu jest współistnienie deficytów w kilku domenach wraz z relatywnie nienaruszonymi, a czasem nawet zwiększonymi zdolnościami. Tak złożone przejawy autyzmu wymagają globalnego i kompleksowego zbadania tego zaburzenia na poziomie neuronowym. Przekonująca niedawna koncepcja funkcjonowania mózgu w autyzmie, teoria niedostatecznej łączności korowej (cortical underconnectivity theory),2,7 dostarcza integrujących ram dla neurobiologicznych podstaw autyzmu. Teoria niedostatecznej łączności korowej w autyzmie sugeruje, że każda funkcja językowa, społeczna lub psychologiczna zależna od integracji wielu obszarów mózgu jest podatna na zaburzenia wraz ze wzrostem zapotrzebowania na przetwarzanie. W autyzmie niewydolność obwodów integracyjnych w mózgu może powodować rozległą niedostateczną łączność. Innymi słowy, osoby z autyzmem mogą interpretować informacje w sposób fragmentaryczny, kosztem całości. Ponieważ niedostateczna łączność korowa między obszarami mózgu, zwłaszcza między korą czołową a obszarami położonymi bardziej tylnie 3,6, jest obecnie stosunkowo dobrze udokumentowana, możemy zacząć głębiej rozumieć łączność mózgową jako krytyczny komponent symptomatologii autyzmu.
Logicznym następnym krokiem w tym kierunku jest zbadanie połączeń anatomicznych, które mogą pośredniczyć w wyżej wspomnianych połączeniach funkcjonalnych. Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) to stosunkowo nowa technika neuroobrazowania, która pozwala badać dyfuzję wody w mózgu w celu wnioskowania o integralności włókien istoty białej. W technice tej dyfuzja wody w mózgu jest badana w kilku kierunkach przy użyciu gradientów dyfuzyjnych. Podczas gdy łączność funkcjonalna dostarcza informacji o synchronizacji aktywacji mózgu w różnych obszarach mózgu podczas wykonywania zadania lub w stanie spoczynku, DTI pomaga zrozumieć podstawową organizację aksonalną, która może ułatwiać komunikację między obszarami mózgu. Niniejszy artykuł opisze te techniki jako cenne narzędzia w zrozumieniu mózgu w autyzmie oraz omówi wyzwania związane z tym kierunkiem badań.

Techniki neuroobrazowania, takie jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) oraz obrazowanie tensora dyfuzji (DTI), stają się coraz bardziej użyteczne w charakteryzacji deficytów poznawczych i neurologicznych w autyzmie. Przedstawiono badanie łączności mózgowej w autyzmie na poziomie sieci oraz adaptacje procedur skanowania dzieci z zaburzeniami rozwojowymi.

Badanie mózgu w autyzmie z wykorzystaniem fMRI oraz obrazowania tensora dyfuzji

Nowo powstające teorie sugerują, że w autyzmie mózg nie funkcjonuje jako spójna jednostka, a ta rozbieżność odzwierciedla się w sferze behawioralnej...

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zbadanie połączeń między obszarami mózgu, które są istotne dla poznania społecznego w autyzmie. Wykorzystując funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) oraz obrazowanie tensora dyfuzji mózgu u dzieci i dorosłych z autyzmem, cel ten realizowany jest poprzez zaprojektowanie odpowiednich eksperymentów fMRI, a następnie rekrutację uczestników z autyzmem. Uczestnicy muszą zostać odpowiednio przygotowani do procedury, aby uzyskać wysokiej jakości funkcjonalne i strukturalne obrazy mózgu.Eksperymenty funkcjonalne są prezentowane uczestnikowi w skanerze MRI podczas wykonywania zdefiniowanego zadania. Obrazy MR uzyskane w ten sposób generują stosunkowo dużą ilość danych dla każdego eksperymentu. Pozyskane dane neuroobrazowe są przesyłane na serwer komputerowy laboratorium, a następnie poddawane wstępnemu przetwarzaniu i analizie statystycznej poprzez tworzenie modeli.Oprócz podstawowej analizy aktywacji mózgu, u uczestników z autyzmem oraz w grupie kontrolnej zbadano łączność funkcjonalną i anatomiczną za pomocą fMRI. Uzyskane wyniki wskazują na obniżoną aktywację oraz słabszą łączność funkcjonalną podczas procesów poznania społecznego u osób z autyzmem. Ponadto analiza danych DTI wskazuje na nieprawidłową integralność istoty białej w autyzmie.Metoda ta pozwala odpowiedzieć na istotne pytania dotyczące organizacji i funkcjonowania mózgu w zaburzeniach spektrum autyzmu, co w przyszłości może doprowadzić do zidentyfikowania neurologicznego markera autyzmu. Implikacje tej techniki rozciągają się na terapię autyzmu, ponieważ zidentyfikowanie zaburzonej łączności między obszarami mózgu mogłoby doprowadzić do opracowania nowych terapii naprawiających te połączenia.Zatem choć metodę tę można wykorzystać do oceny mózgu osoby z autyzmem, może ona służyć również w innych badaniach, takich jak analiza innych zaburzeń neurorozwojowych, a także przebiegu typowego rozwoju mózgu. Wprowadzenie dzieci z autyzmem do skanera MRI jest trudne, ponieważ jest to środowisko głośne, na co pacjenci ci są wrażliwi. Jest to przestrzeń kompaktowa i potencjalnie klaustrofobiczna, stanowiąca dla nich nowe otoczenie. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie w przygotowaniu dziecka z autyzmem.Skanowanie fMRI może być trudne, a wiele osób z autyzmem to zazwyczaj myśliciele wizualni. Procedurę tę zaprezentują doktoranci z mojego laboratorium: Donna Murdo, Lauren Libro, Mark Pennick oraz Heather Wadsworth. Przed włączeniem do badania, potencjalni uczestnicy, a w przypadku osób nieletnich również ich rodziny, powinni zostać najpierw poinformowani o badaniu drogą telefoniczną.Należy również przeprowadzić przesiew w celu upewnienia się, że uczestnik spełnia kryteria włączenia do badania. Jeśli kwalifikuje się, potencjalny uczestnik powinien zostać zaproszony na badanie MRI w dniu i godzinie odpowiedniej zarówno dla uczestnika, jak i dla badaczy oraz centrum obrazowania. Należy przesłać uczestnikowi kopię opowieści społecznej (social story) na temat procedury badania MRI oraz nagranie hałasu skanera na płycie CD.W przypadku dzieci dokumenty te powinny zostać omówione z rodzicami, aby lepiej zapoznać ich z procedurami badania przed dniem skanowania oraz pomóc uczestnikowi poczuć się swobodniej w środowisku MRI. Po przybyciu uczestnika i jego rodziny do centrum obrazowania, należy ich powitać i odpowiedzieć na wszelkie pytania dotyczące badania oraz procedury eksperymentalnej. Następnie należy zapoznać ich z dokumentami IRB przed uzyskaniem świadomej zgody.Następnie przeprowadź uczestnika do cichego pomieszczenia w celu przeprowadzenia testów neuropsychologicznych, obejmujących iloraz inteligencji, sprawność językową oraz preferencję ręki. Następnie poproś uczestnika o przećwiczenie skróconych wersji paradygmatów badawczych na laptopie, aby zapoznał się on z przebiegiem eksperymentów. Po zakończeniu wszystkich testów i ćwiczeń zaprowadź uczestnika do symulatora skanera MRI, aby zapewnić mu symulowane doświadczenie procedury obrazowania rezonansem magnetycznym.Kolejnym krokiem przygotowawczym jest ozdobienie skanera MRI w centrum obrazowania łatwo usuwalnymi naklejkami oraz obrazkami zwierząt i postaci z bajek, aby środowisko skanowania było bardziej przyjazne dla dzieci. Po powrocie uczestnika do centrum obrazowania należy zapewnić mu krótką przerwę, a następnie poprosić o wypełnienie kwestionariusza bezpieczeństwa MR. Przed wejściem do pomieszczenia z urządzeniem należy umieścić wszystkie rzeczy osobiste w szafce, a następnie sprawdzić obecność metalowych przedmiotów na ciele.Po zakończeniu przesiewu należy wprowadzić uczestnika do pomieszczenia z aparatem, poprosić go o zajęcie miejsca na stole skanera, przekazać zatyczki do uszu oraz słuchawki, a następnie poprosić badanego o położenie się na stole. Następnie technik MRI powinien umieścić wielokanałową cewkę głowową na głowie uczestnika i wyregulować dołączone lustro w taki sposób, aby widoczne były obrazy wyświetlane na ekranie komputera. Następnie należy przykryć uczestnika kocem i dostarczyć przyciski odpowiedzi dla lewej i prawej ręki, które będą wykorzystywane podczas zadań fMRI.Należy również umieścić w zasięgu ręki gruszkę alarmową, aby badany mógł zasygnalizować chęć opuszczenia skanera. Na koniec technolog MRI wsunie stół do wnętrza gantry skanera i upewni się, że badany czuje się komfortowo przed rozpoczęciem badania. Technolog rozpoczyna sesję skanowania od wykonania obrazów lokalizacyjnych, aby upewnić się, że głowa uczestnika jest prawidłowo ustawiona.Następnie wykonuje się skan strukturalny o wysokiej rozdzielczości, który zostanie wykorzystany do korejestracji i normalizacji. W celu utrzymania uwagi badanego podczas tego skanowania, badacz może wyświetlić uczestnikowi krótki film. Następnie należy ustawić parametry obrazowania odpowiednie dla używanego skanera i sekwencji impulsów.Badacz powinien pomóc technikowi w zaplanowaniu przekrojów do obrazowania funkcjonalnego. W tym przypadku zaplanowano 17 przekrojów o grubości 5 mm w skośnej płaszczyźnie osiowej, aby zapewnić maksymalny zasięg całego mózgu. Teraz należy przemówić przez mikrofon, aby poinformować badanego o rozpoczęciu eksperymentu i przekazać instrukcje dotyczące zadania, które zostanie uruchomione.Otwórz również zadanie eksperymentalne na komputerze, które powinno być zsynchronizowane tak, aby rozpoczynało się wraz z wyzwalaczem ze skanera. Uczestnik powinien nacisnąć przycisk w celu rozpoczęcia eksperymentu i skanowania, gdy będzie gotowy do rozpoczęcia zadań eksperymentalnych; widoczne tutaj bodźce wizualne statyczne i dynamiczne, a także bodźce słuchowe zostały zaprogramowane i są wyświetlane za pomocą oprogramowania ePrime. Należy monitorować odpowiedzi uczestnika w miarę ich rejestracji i wyświetlania na ekranie komputera.Po pierwszym eksperymencie należy porozmawiać z uczestnikiem, przekazać mu informację zwrotną na temat wykonania zadania oraz ruchów głowy, a następnie przygotować go do kolejnego zaplanowanego eksperymentu. Po zakończeniu wszystkich eksperymentów fMRI badacz powinien poinstruować badanego, aby leżał nieruchomo przez około 12 minut podczas wykonywania skanu DTI; w tym czasie dla rozrywki można ponownie wyświetlić fragment filmu. Po zakończeniu wszystkich skanowań należy wyprowadzić uczestnika ze skanera i umożliwić mu odebranie rzeczy osobistych, które mogły zostać pozostawione w szafce.Następnie poprowadź go lub ją do cichego pomieszczenia na krótką sesję podsumowującą. Podczas tej sesji zapytaj uczestnika o jego lub jej odczucia dotyczące przebiegu badania w skanerze, poproś o opinię na temat poziomu trudności zadań oraz zapytaj o wszelkie problemy lub wątpliwości, które mogły wystąpić. Pamiętaj również o podziękowaniu badanemu za udział w badaniu.W międzyczasie technik MRI powinien przesłać wszystkie pozyskane dane MRI i DTI do sieci komputerowej chronionej zgodnie ze standardami HIPAA. Następnie badacz może zalogować się do tej sieci za pomocą hasła, aby uzyskać dostęp do danych i przenieść je na serwer badawczy. Przed przystąpieniem do analizy pozyskane dane należy zanonimizować poprzez usunięcie z nagłówka obrazów wszelkich informacji identyfikujących, takich jak imię i nazwisko oraz data urodzenia.Następnie przekonwertuj dane do formatu obrazu NIfTI, aby rozpocząć przetwarzanie funkcjonalne. Zarówno wstępne, jak i końcowe przetwarzanie danych można przeprowadzić za pomocą oprogramowania takiego jak Statistical Parametric Mapping lub SPM8. Łączność funkcjonalna dla danego zadania powinna zostać następnie zmierzona poprzez uprzednie wyznaczenie obszarów zainteresowania (ROI) i wyekstrahowanie przebiegu czasowego sygnału fMRI z każdego ROI dla każdego uczestnika.Następnie skoreluj sygnał z jednego ROI z drugim. Łączność anatomiczną można również zbadać, wykorzystując pozyskane dane DTI oraz oprogramowanie FSL. Analiza wstępna z użyciem takiego oprogramowania bada dyfuzję wody w mózgu i wykorzystuje ją jako wskaźnik integralności istoty białej.Dalsza analiza może obejmować traktografię istoty białej, w której wnioskuje się o szczegółach dotyczących orientacji i struktury traktów. Tutaj widoczne są reprezentatywne mapy funkcjonalne z zwiększoną aktywacją, taką jak w typowym zadaniu językowym, np. podczas rozumienia zdań. Aktywacje pojawiają się w lewym zakręcie czołowym dolnym oraz lewej tylnej bruździe skroniowej górnej; u osób neurotypowych podczas przypisywania stanów mentalnych można zaobserwować zwiększoną obustronną aktywację tylnych bruzd skroniowych górnych.W przypadku innych map, zostały one skorygowane pod kątem FWE z progiem wartości P mniejszej niż 0,05. Tutaj widzimy dane z zadania z zakresu poznania społecznego u uczestników z autyzmem, w których wykazano istotnie zmniejszoną łączność funkcjonalną, wskazującą na synchronizację aktywacji mózgu między obszarami czołowymi a skroniowymi. Na koniec, rycina ta przedstawia wyniki traktografii DTI, pokazujące pęczek włókien istoty białej biegnący z płata skroniowego do skroniowo-ciemieniowego złącza.Wstępnym punktem wyjścia dla traktografii był obszar ROI zidentyfikowany za pomocą statystyki przestrzennej opartej na traktach, w którym wykazano istotnie niższą wartość FA u młodych dorosłych z autyzmem w porównaniu z dopasowanymi wiekowo uczestnikami z grupy kontrolnej. Neuroobrazowanie pediatryczne może być bardzo trudne, szczególnie w przypadku dzieci z autyzmem, jednak przy odpowiedniej praktyce i przygotowaniu techniki skanowania te można przeprowadzić z sukcesem. Podczas wykonywania badań MRI u dowolnego uczestnika, a w szczególności u dzieci, ważne jest, aby upewnić się, że doświadczenie w laboratorium było przyjemne i pozytywne.Dane pozyskane zgodnie z tą procedurą mogą posłużyć do odpowiedzi na pytania z zakresu neuronauki. Ponadto, przy zastosowaniu odpowiednich hipotez i analiz, informacje te pozwalają poznać nie tylko budowę mózgu, ale także relację między mózgiem a zachowaniem. Należy pamiętać, że proces obrazowania MRI jest niezwykle wrażliwy na ruch.Ponadto przed przystąpieniem do procedury należy podjąć środki ostrożności w celu usunięcia wszystkich metalowych przedmiotów z kieszeni i z ciała uczestników. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak skutecznie wykorzystać neuroobrazowanie do badania dzieci w ogóle, a także dzieci z zaburzeniami rozwojowymi, takimi jak autyzm.

probing-the-brain-in-autism-using-fmri-and-diffusion-tensor-imaging

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Badanie mózgu w autyzmie za pomocą rezonansu magnetycznego funkcjonalnego i obrazowania tensora dyfuzji

W niniejszym artykule badamy wpływ stymulacji TMS w trybie Theta-Burst na plastyczność kory mózgowej u osób cierpiących na zespół kruchego chromosomu X oraz u osób w spektrum autyzmu.

TMS: Wykorzystanie protokołu Theta-Burst do badania mechanizmów plastyczności u osób z zespołem kruchego chromosomu X i autyzmem

Opisujemy nowatorskie podejście do jednoczesnej analizy funkcji i struktury mózgu z wykorzystaniem obrazowania rezonansem magnetycznym (MRI). Strukturę mózgu oceniamy za pomocą wysokorozdzielczego obrazowania dyfuzyjnego oraz traktografii włókien istoty białej. W przeciwieństwie do standardowego strukturalnego MRI, techniki te pozwalają nam bezpośrednio powiązać łączność anatomiczną z właściwościami funkcjonalnymi sieci mózgowych.

Współanaliza struktury i funkcji mózgu z wykorzystaniem fMRI oraz obrazowania dyfuzyjnego

Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) zasadniczo służy jako narzędzie oparte na MRI do identyfikacji in vivo mikrostruktury mózgu i procesów patologicznych spowodowanych zaburzeniami neurologicznymi w obrębie istoty białej mózgu. Analizy oparte na DTI pozwalają na zastosowanie ich w chorobach mózgu zarówno na poziomie grupy, jak i w danych pojedynczych osób.

Rezonans magnetyczny tensora dyfuzji w analizie chorób neurodegeneracyjnych

Ten manuskrypt opisuje deterministyczne i probabilistyczne algorytmy rekonstrukcji istoty białej (WM), używane do badania różnic w łączności promieniowania wzrokowego (OR) między albinizmem a kontrolą. Chociaż traktografia probabilistyczna bardziej podąża za prawdziwym przebiegiem włókien nerwowych, przeprowadzono traktografię deterministyczną w celu porównania niezawodności i odtwarzalności obu technik.

Pomiar łączności w pierwszorzędowej ścieżce wzrokowej w ludzkim albinizmie za pomocą obrazowania tensora dyfuzji i traktografii

Ogólnym celem tej procedury jest uzyskanie ilościowych informacji mikrostrukturalnych o hipokampie u szczura z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu. Odbywa się to za pomocą zaawansowanego protokołu obrazowania rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją oraz analizy parametrycznych map dyfuzji opartej na obszarze zainteresowania.

Zaawansowane obrazowanie dyfuzyjne w hipokampie szczurów z łagodnym urazowym uszkodzeniem mózgu

Dokładna i praktyczna metoda pomiaru parametrów takich jak odkształcenie (strain) w tkance mięśnia sercowego ma dużą wartość kliniczną, ponieważ wykazano, że odkształcenie jest czulszym i wcześniejszym markerem dysfunkcji kurczliwości niż często stosowany parametr EF.

Ocena odkształcenia mięśnia sercowego w rezonansie magnetycznym z wykorzystaniem śledzenia cech (feature tracking)

Strategia genetyki molekularnej w celu znalezienia mutacji de novo powodujących powszechne zaburzenia, takie jak autyzm i schizofrenia.

Strategia identyfikacji mutacji de novo w powszechnych zaburzeniach, takich jak autyzm i schizofrenia

Wywoływanie przerwania bariery krew-mózg (BBB) za pomocą skupionego ultradźwięku z wykorzystaniem mikropęcherzyków jest obiecującą techniką nieinwazyjnego, celowanego dostarczania leków do mózgu1-3. Niniejszy protokół opisuje procedurę eksperymentalną dla transkranialnego przerwania BBB pod kontrolą MRI w modelu szczura.

Przełamywanie bariery krew-mózg pod kontrolą MRI z użyciem przezczaszkowego ultradźwiękowego ogniskowania w modelu szczura

Okulografia (eye tracking) od dawna jest wykorzystywana do badania wzorców spojrzenia u osób rozwijających się typowo, jednak ostatnie postępy technologiczne zwiększyły możliwość jej zastosowania w populacjach klinicznych, w tym u osób z autyzmem. Chociaż okulografia u małych dzieci z autyzmem może dostarczyć informacji o wczesnych manifestacjach objawów, wiąże się ona z wyzwaniami metodologicznymi. Przedstawiono sugestie dotyczące najlepszych praktyk.

Śledzenie ruchu gałek ocznych u małych dzieci z autyzmem

Celem tej techniki jest ocena funkcji neurotransmitera serotoniny (5-HT) u żywego, oddychającego swobodnie zwierzęcia z wykorzystaniem farmakologicznego obrazowania rezonansem magnetycznym (phMRI) oraz dożylnego podania fluoksetyny, będącej selektywnym inhibitorem zwrotnego wychwytu serotoniny (SSRI).

Zastosowanie fMRI z wyzwaniem farmakologicznym w badaniach przedklinicznych: aplikacja do układu 5-HT

Poznaj techniki fMRI i obrazowania tensora dyfuzji do badania łączności mózgowej związanej z poznaniem społecznym u osób z autyzmem. Metoda ta pozwala identyfikować wzorce aktywacji neuronalnej.

Badanie mózgu w autyzmie z wykorzystaniem fMRI oraz obrazowania tensora dyfuzji

Przeglądaj więcej filmów