Method Article

Medição Conectividade no Visual principal via de albinismo humano utilizando tensor de difusão e tractography

DOI:

10.3791/53759

August 11th, 2016

In This Article

Summary

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Este manuscrito descreve algoritmos determinísticos e probabilísticos para a matéria branca (WM) reconstrução, usado para examinar as diferenças na radiação óptica (OR) conectividade entre albinismo e controles. Embora tractography probabilística segue o verdadeiro curso de fibras nervosas mais de perto, tractography determinista foi executado para comparar a confiabilidade e reprodutibilidade de ambas as técnicas.

Abstract

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Em albinismo, o número de ipsilateralmente projectam células ganglionares da retina (RGCs) é significativamente reduzido. A retina e quiasma têm sido propostos como locais candidatos para misrouting. Desde uma correlação entre o número de lateral do núcleo geniculado (LGN) retransmitir neurônios e tamanho LGN foi mostrado, e com base em reduções previamente relatados em volumes LGN em albinismo humano, sugerimos que as projeções de fibra de LGN para o córtex visual primário (V1) também são reduzidos. Estudando as diferenças estruturais no sistema visual de albinismo pode melhorar a compreensão do mecanismo de misrouting e aplicações clínicas subsequentes. dados de difusão e tractography são úteis para mapear o OR (radiação óptica). Este manuscrito descreve dois algoritmos para ou reconstrução, a fim de comparar a conectividade cerebral em albinismo e scanner de ressonância magnética controls.An com uma bobina de cabeça de 32 canais foi usado para adquirir varreduras estruturais. A sequência de MPRAGE 3D ponderadas em T1 com 1 mm3 tamanho do voxel isotrópico foi usado para gerar imagens de alta resolução para a segmentação V1. Multiple densidade de prótons (PD) imagens ponderadas foram adquiridos coronariamente para direita e esquerda LGN localização. Tensor de difusão de imagem (DTI) scans foram adquiridos com 64 indicações de difusão. Ambos métodos de rastreamento determinísticos e probabilísticos foram executados e comparados, com LGN como a máscara de sementes e V1 como a máscara alvo. Embora DTI fornece relativamente pobre resolução espacial, e o delineamento preciso do ou pode ser difícil, devido à sua baixa densidade da fibra, tractography foi demonstrado ser vantajoso tanto na pesquisa como clinicamente. Trato estatísticas espaciais baseados (TBSS) revelou áreas de reduzida significativamente integridade da substância branca dentro da OR em pacientes com albinismo em relação aos controles. Comparações pareadas revelou uma redução significativa na LGN à conectividade V1 em albinismo relação aos controles. Comparando ambos os algoritmos de rastreamento revelou achados comuns, fortalecendo a confiabilidadeda técnica.

Introduction

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O albinismo é uma condição genética caracterizada principalmente por hipopigmentação ostensiva observada em indivíduos afetados. É causada por mutações hereditárias de genes envolvidos na síntese de melanina 1. Albinismo aparece em duas formas principais: albinismo óculo-cutâneo (OCA), autossómica recessiva que apresenta características tanto oculares e cutâneas; e albinismo ocular (OA), uma característica ligada ao cromossoma X mais prevalente nos homens e principalmente caracterizada pelos sintomas oculares 2. A melanina no epitélio pigmentado da retina (RPE) é crucial para o desenvolvimento adequado da via visual central. Sua ausência em albi....

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Protocol

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Declaração de Ética: A pesquisa atual foi aprovada pelos Participantes Humanos Comitê de Revisão (HPRC) da Universidade de York, Toronto. Todos os participantes deram consentimento informado por escrito.

1. Sob Preparação

Nota: os participantes Onze com OCA, com idades entre 36 ± 4 anos (6 fêmeas) foram comparados com dez controles pareados por idade, com idades entre 32 ± 4 anos (6 fêmeas). História participante está registado na Tabela 1.

  1. Peça a cada participante para preencher e assinar um formulário de consentimento que lista as diretrizes de segurança MRI e protocolo de imagem.....

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Results

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Esta seção fornece um resumo dos resultados obtidos utilizando dois algoritmos diferentes de tractography, determinista e probabilística. LGN volumes de espaço em DP em que mascara foram originalmente desenhada, bem como em todos os outros espaços usados ​​neste estudo, estão registados na Tabela 2, e LGN rastreio é ilustrado na Figura 4. Os resultados aqui apresentados são baseados em corridas que usaram uma esfera padrão como o ROI LGN.......

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Discussion

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WM alterada e, mais especificamente, diminuiu a conectividade em albinismo comparação com os controlos eram esperados. Assim, a FA reduzida no hemisfério direito do albinismo em relação aos controles, bem como a conectividade diminuiu em pacientes do sexo masculino com albinismo aqui relatados estão em linha com a nossa previsão. Gênero e hemisfério efeitos não são totalmente claras, embora a pesquisa sobre o cérebro saudável, que sugere diminuição da complexidade WM no hemisfério esquerdo de machos em relação às fêmeas.......

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Disclosures

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Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Acknowledgements

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O trabalho é apoiado em parte pelas Ciências Naturais e Engenharia do Conselho de Investigação do Canadá (NSERC). Os autores agradecem os participantes, o Dr. Rick Thompson por sua ajuda no recrutamento dos pacientes albinismo, Denis Romanovsky por sua ajuda em execução algumas das análises e modificar uma figura, Mónica Giraldo Chica por seu conhecimento e aconselhamento com tractography, Joy Williams por sua ajuda na aquisição de ressonância magnética, e Aman Goyal por sua experiência de análise de ressonância magnética.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Magnetom Tim Trio 3T MRISiemens (Erlangen, Alemanha)
FMRIB' Biblioteca de Software (FSL)http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/
FreeSurferhttp://surfer.nmr.mgh.harvard.edu
DSI Studiohttp://dsi-studio.labsolver.org
SPSS

References

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  1. Montoliu, L., et al. Increasing the complexity: new genes and new types of albinism. Pigment Cell Melanoma Res. 27, 11-18 (2013).
  2. Martinez-Garcia, M., Montoliu, L. Albinism in Europe. J. Dermatol. 40 (5), 319-324 (2013).
  3. Gottlob, I.

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Optic RadiationDiffusion Tensor ImagingTractographyAlbinismVisual PathwayLGN to V1 ConnectivityDeterministic TrackingProbabilistic TrackingTract Based Spatial StatisticsWhite Matter Integrity

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