Co-анализ структуры и функционирования мозга использованием МРТ и диффузно-взвешенных изображений

Summary

Мы описываем новый подход для одновременного анализа функции мозга и структуры с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Мы оцениваем структуру мозга с высоким разрешением диффузно-взвешенной визуализации и белом веществе волокна трактография. В отличие от стандартных структурных МРТ, эти методы позволяют непосредственно связаны анатомические подключения к функциональных свойств мозга сетей.

Abstract

Изучение сложных вычислительных систем способствует сетевые карты, такие как схемы. Такое отображение Особенно информативны при изучении мозга, а функциональная роль, которую выполняет области мозга может быть в значительной степени определяется ее связями с другими областями мозга. В этом докладе мы описываем новый, неинвазивный подход, касающиеся структуры и функционирования мозга использованием магнитно-резонансной томографии (МРТ). Этот подход, сочетание структурного построения дальней волоконно-оптических соединений и функциональных данных изображений, показано в двух различных когнитивных областей, зрительного внимания и восприятия лица. Структурные изображений осуществляется с помощью диффузно-взвешенной визуализации (DWI) и волоконно трактография, которые отслеживают диффузии молекул воды вдоль белом веществе волокна путей в головном мозге (рис. 1). По визуализации этих волокон путей, мы можем исследовать дальний соединительной архитектуре мозга. Результаты сравнения FavoraБлай с одним из наиболее широко используемых методов в DWI, тензор диффузии томографии (DTI). DTI не в состоянии решить сложные конфигурации волокна путей, ограничивая его полезность для построения подробных, анатомически обоснованных моделей функции мозга. В отличие от наших анализов воспроизводят известные нейроанатомию с точностью и аккуратностью. Это преимущество Отчасти это связано с процедурами сбора данных: в то время как многие DTI протоколов мере диффузии в небольшом количестве направлений (например, 6 или 12), мы используем диффузии спектр томографию (DSI) ^{1, 2} протокол, который оценивает диффузии в 257 направлениях и в диапазоне напряженности магнитного градиента. Кроме того, DSI данные позволяют нам использовать более сложные методы для восстановления полученных данных. В двух экспериментах (зрительного внимания и восприятия лица), трактография показывает, что совместное активных областей человеческого мозга анатомически связана с поддержкой существующих гипотез, которые они образуют функциональные сети. DWI позволяет нам создавать "схемы диAgram "и воспроизвести его на индивидуальной основе субъект, с целью мониторинга задач соответствующих активность мозга в сетях интерес.

Protocol

1. Оборудование для приобретения MR данных

Рисунки 2 и 3 кратко несколько вариантов, чтобы быть в диффузионной МРТ приобретения, восстановления данных и волоконно-слежения. Имейте в виду, что эти выборы обычно связаны с компромиссами, и лучший выбор может зависеть от своих целей исследования. Например, DSI и мульти-оболочки HARDI (см. Рисунок 2) обычно используют выше "Б-ценности» (т. е. сильной диффузии взвешивания), чем DTI. В результате, эти методы имеют лучшее угловое разрешение, которое необходимо для решения пересечения или "поцелуй" волокна (например, волокна которой кривая друг к д....

Discussion

Высокое разрешение DWI и волоконно трактография обеспечивают мощный подход для изучения структуры соединительной человеческого мозга. Здесь мы приводим доказательства того, что эта структурная архитектура значению связаны с функцией мозга, оценивается МРТ. С помощью трактография семян на основе МРТ активации задачи, мы находим свидетельства того, что области мозга, которые являются со-активными во время визуального внимания анатомически connectedconsistent с предварительного знания о функциональных нейроанатомию