Overview
מקור: מעבדות של ג'ונאס ט. קפלן ושרה גימבל – אוניברסיטת דרום קליפורניה
טכניקות הדמיה מוחית מסורתיות באמצעות MRI טובות מאוד בהדמיית המבנים הגסים של המוח. תמונת מוח מבנית עם MRI מספקת ניגודיות גבוהה של הגבולות בין חומר אפור ללבן, ומידע על הגודל והצורה של מבני המוח. עם זאת, תמונות אלה אינן מפרטות את המבנה והשלמות הבסיסיים של רשתות חומר לבן במוח, המורכבות מחבילות אקסון המקשרות אזורים מקומיים ורחוקים במוח.
MRI דיפוזיה משתמש רצפי פעימות רגישים לפיזור של מולקולות מים. על ידי מדידת כיוון הדיפוזיה, ניתן להסיק מסקנות לגבי המבנה של רשתות חומר לבן במוח. מולקולות מים בתוך אקסון מוגבלות בתנועותיהן על ידי קרום התא; במקום לנוע באופן אקראי לכל כיוון בהסתברות שווה (תנועה איזוטרופית), הם נוטים יותר לנוע בכיוונים מסוימים, במקביל לאקסון (תנועה אניזוטרופית; איור 1). לכן, מדדים של אניזוטרופיה דיפוזיה נחשבים לשקף תכונות של החומר הלבן כגון צפיפות סיבים, עובי אקסון, ומידת המיאלינציה. מדד נפוץ אחד הוא אניזוטרופיה חלקית (FA). ערכי FA נעים בין 0, המייצג תנועה איזוטרופית לחלוטין, ל- 1, המשקף אניזוטרופיה מרבית.
איור 1: אניזוטרופיה של דיפוזיה. כאשר כיוון הדיפוזיה אינו מוגבל ואקראי, התנועה נמדדת בכל הכיוונים באופן שווה. זוהי דיפוזיה איזוטרופית (A). כאשר מולקולות מים כלולות בתוך האקסון של נוירון, דיפוזיה היא אניזוטרופית, נוטה להתרחש בתדירות גבוהה יותר לאורך כיוון האקסון (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
בניסוי זה נשתמש בהדמיית טנזור דיפוזיה (DTI) כדי למדוד את שלמות החומר הלבן בפגיעה מוחית טראומטית (TBI). TBI מתרחש כאשר כוח חיצוני פוגע במוח, כגון מכה בראש או תנועה פתאומית כמו זו שעלולה להתרחש בתאונת דרכים. סוג זה של פגיעה מוחית מכוחות מכניים קשורה לנזק לפגיעה אקסונית מפוזרת בחומר הלבן ברחבי המוח. מכיוון שמדובר בפגיעה המשפיעה על שלמות החומר הלבן, טכניקות הדמיה מוחית סטנדרטיות עשויות שלא לחשוף את הנזק. עם זאת, מדדים של דיפוזיה רגישים במיוחד לשינויים אנטומיים אלה. בעקבות מחקר של קראוס ואח' . 1,אנו משווים קבוצה של פקדים בריאים לקבוצה של אנשים עם TBI ומשתמשים בהדמיית דיפוזיה כדי למדוד את ההשפעה של TBI על החומר הלבן המוחי. יתר על כן, נבחן את הקשר בין שלמות החומר הלבן לתפקוד הקוגניטיבי באמצעות משימת קשב. 2 מחקר זה משתמש בגישה מעניינת (ROI) המתמקדת בשלושה דרכי חומר לבן: התזה של הקורפוס קאלוסום, הרדיאטורה של הקורונה, והפשקולוס האורך המעולה(איור 2).
איור 2: אזורי עניין. שלושת ההנסרות, המוגדרות מהאטלס ICBM DTI-81, מוצגות כאן בפרוסות אופקיות דרך המוח. בירוק הוא הספלניום של קורפוס קאלוסום. הספלניום הוא החלק האחורי ביותר של קורפוס קאלוסום. בכחול יש את הרדיאטורה של הקורונה. הפשקולוס האורך העליון מוצג באדום. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Procedure
1. גיוס משתתפים
- גייסו 20 משתתפים עם TBI בינוני עד חמור, ו-20 בקרות תואמות גיל. כל המשתתפים צריכים להיות מעל גיל 18.
- חולי TBI היו צריכים לחוות פגיעת ראש סגורה שהתרחשה לפחות לפני 6 חודשים. TBI מאובחנת על ידי הערכת מספר גורמים כגון שינויים בתודעה, אובדן הכרה ואובדן זיכרון מלפני או אחרי התאונה. כדי להיות מסווג בינוני עד חמור, החולה חייב היה לחוות תקופה של אובדן הכרה שהיה גדול מ 30 דקות, ו / או קיבל ציון של פחות מ 13 בסולם התרדמת גלזגו.
- למשתתפי הבקרה לא צריכה להיות היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכולוגיות.
- כל המשתתפים לא צריכים להיות מתכת בגוף שלהם. זוהי דרישת בטיחות חשובה בשל השדה המגנטי הגבוה המעורב ב- MRI.
- כל המשתתפים לא צריכים לסבול קלסטרופוביה, שכן MRI דורש שוכב בחלל הקטן של הסורק נשא.
- הליכי טרום סריקה
- מלא ניירת סריקה מראש.
- כאשר המשתתפים מגיעים לסריקת ה-MRI שלהם, יש להם תחילה למלא טופס מסך מתכת כדי לוודא שאין להם אינדיקציות נגד עבור MRI, טופס ממצאים מקרי נותן הסכמה לסריקה שלהם להיבדק על ידי רדיולוג, טופס הסכמה המפרט את הסיכונים ואת היתרונות של המחקר.
- הכן את המשתתפים להיכנס לסורק על ידי הסרת כל המתכת מגופם, כולל חגורות, ארנקים, טלפונים, קליפסים לשיער, מטבעות וכל התכשיטים.
- הכנת סורק
- תן את אטמי האוזניים של המשתתף כדי להגן על אוזניהם מפני הרעש של הסורק וטלפוני האוזן ללבוש כדי שיוכלו לשמוע את הנסיין במהלך הסריקה, ויש להם לשכב על המיטה עם הראש שלהם ב סליל.
- תן למשתתף את כדור סחיטה חירום והנחה אותם לסחוט אותו במקרה חירום במהלך הסריקה.
- השתמש רפידות קצף כדי לאבטח את הראש של המשתתפים ב סליל כדי למנוע תנועה עודפת במהלך הסריקה, ולהזכיר למשתתף כי חשוב מאוד להישאר בשקט ככל האפשר במהלך הסריקה, כמו אפילו התנועות הקטנות ביותר לטשטש את התמונות.
- איסוף נתונים
- לאסוף סריקה אנטומית T1 ברזולוציה גבוהה משוקלל. זה ישמש לרישום המוח של המשתתף לחלל האטלס הסטנדרטי.
- התחל לסרוק באמצעות רצף דופק הממוטב ל- DTI.
- תמונת B0 אחת נרכשת שאינה רגישה לכיוון דיפוזיה.
- תמונות מרובות משוקללות דיפוזיה נרכשות, כל אחת רגישה לכיוון אחר של דיפוזיה. ככל שנרכשו יותר כיוונים, כך נוכל לפתור את טנזור הדיפוזיה. עם זאת, הגדלת מספר הכיוונים גם מגדילה את זמן הרכישה. במחקר זה, נרכוש 64 כיוונים שונים.
- משימת תשומת לב
- מחוץ לסורק MRI, מנע מכל המשתתפים לבצע גירסה של משימת רשת הקשב (ANT)3 כדי להעריך את יכולת הקשב הסלקטיבית שלהם.
- הושיב את המשתתף מול מסך המחשב והנחה אותו כיצד להשלים את המשימה.
- הסבר שסדרת חצים תופיע על המסך. המשימה של המשתתף היא להגיב רק לחץ במרכז, ולהתעלם מהאחרים. אם החץ המרכזי מצביע שמאלה, הם ילחצו על מקש 'F' ביד שמאל. אם החץ המרכזי מצביע ימינה, הם ילחצו על מקש 'J' ביד ימין. הם צריכים להגיב במהירות ובדייקות ככל האפשר.
- התחל את המשימה.
- בכל ניסיון, הצג שורה של חמישה חצים על המסך. כל חץ יכול להצביע שמאלה או ימינה. בניסויים מתכנסים, כל החצים מצביעים לאותו כיוון. במבחנים לא עקביים, החץ המרכזי מצביע בכיוון ההפוך מהחצים האגפים. כל ניסוי מתחיל בצלב קיבעון שנשאר על המסך למשך משתנה בין 400 ל- 1600 ms. לאחר מכן גירויי החץ מופיעים ונשארים על המסך עד שהמשתתף מגיב, או לכל היותר 1700 אלפיות שני. המשפט מסתיים עם צלב קיבעון שנשאר על המסך עד שמשך ניסיון כולל של 4s הגיע.
- הצג 100 ניסויים, חצי עם מטרות תואמות וחצי מטרות לא תואמות.
- חשב את ההבדל בזמן התגובה בין מטרות לא עקביות לבין מטרות עקביות. בדרך כלל, זמן התגובה איטי יותר בתגובה למטרות לא עקביות. אנשים שיותר מוסחים על ידי החצים האגפים יהיה הבדל גדול יותר בזמן התגובה בין מטרות לא עקביות והתאמה. מדד זה של שליטה קשב תיבחן כנגד מדדים של שלמות החומר הלבן.
- נהלים שלאחר הניסוי
- לתחקר את המשתתף.
- שלם למשתתף.
- ניתוח נתונים
- קדם-עיבוד נתוני הדיפוזיה.
- בדוק חזותית את הנתונים כדי לוודא שהם נקיים מחפצים.
- בצע תיקון זרם-eddy עם תוכנה מיוחדת.
- עבור כל נושא, רשום כל אחת מתמונות הדיפוזיה הכיוונית לתמונת B0 באמצעות טרנספורמציה ליניארית נוקשה של גוף. שלב זה יפצה על כל תנועה שהתרחשה מסריקה לסריקה.
- הסר את הגולגולת ורקמות אחרות שאינן מוח מהתמונות באמצעות תוכנה אוטומטית. זה יבטיח שלא נחשב טנסטורים עבור voxels כי הם מחוץ למוח.
- שלבו בין תמונות הכיוונים המרובים כדי לחשב את טנזור הדיפוזיה בכל ווקסל. קיימות מספר חבילות תוכנה זמינות באופן חופשי לעיבוד נתוני DTI שיחשבו ערכים אלה.
- חשב FA בכל voxel, שיעור של גודל טנזור עקב דיפוזיה אניזוטרופית.
- רשום את תמונות הדיפוזיה לתמונת T1 האנטומית ברזולוציה גבוהה ולאחר מכן למרחב האטלס הסטנדרטי כדי לאפשר ניתוח ברמת הקבוצה.
- הגדר אזורי עניין (ROI).
- השג את שלוש מסכות ה-ROI מאטלס חומר לבן סטנדרטי. כאן, אנו משתמשים אטלס החומר הלבן ICBM-DTI-81 שנוצר על ידי הקונסורציום הבינלאומי למיפוי המוח(איור 2).
- רשום את התמונה האנטומית ברזולוציה גבוהה של כל נושא לאטלס הסטנדרטי.
- עיוות מסכות ה-ROI למרחב המוח הבודד של כל משתתף באמצעות הרישומים שבוצעו בשלב הקודם.
- חלץ ערכי FA עבור כל נושא מכל אחד משלושת ההנסרות.
- השווה את ערכי ה- FA בין שתי הקבוצות באמצעות ניתוח השונות (ANOVA).
- חשב את מתאם פירסון בין ציוני הגיוס של המשתתפים מתוך ערכי ה- ANT וה- FA.
- קדם-עיבוד נתוני הדיפוזיה.
הדמיית טנזור דיפוזיה – DTI – היא טכניקה בתוך תהודה מגנטית הנשענת על דיפוזיה של מולקולות מים כדי לחקור את שלמות רשתות החומר הלבן – חבילות האקסון המחברות חומר אפור קליפת המוח ותת-קורטיקלי – במוח.
מבנים מחוברים אלה עלולים להיפגע כאשר כוח חיצוני, כגון כדורגל, בא במגע עם הראש במהלך משחק. אינטראקציות חוזרות ונשנות כאלה יכולות להוביל לפציעה חמורה יותר, המכונה פגיעה מוחית טראומטית, TBI בקיצור.
עם הזמן, הנזק לחומר הלבן המוחי קשור לעתים קרובות עם ליקויים בקוגניציה, במיוחד בתחום הקשב. לדוגמה, שחקן עם TBI עשוי להיות מוסח יותר על ידי אוהד ביציעים ואיטי יותר להגיב לקבוצה היריבה.
בהתבסס על עבודה קודמת שבוצעה על ידי קראוס ועמיתיו, וידאו זה מדגים כיצד למדוד שלמות החומר הלבן באמצעות DTI בחולים עם TBI בהשוואה לאנשים בקרה בריאה.
כמו כן נבחן את התפקוד הקוגניטיבי באמצעות משימת קשב סלקטיבית, נסביר כיצד לנתח את נתוני ההדמיה, ונפרש את הקשר בין ערכי דיפוזיה באזורים מוגדרים של עניין ושליטה בקשב.
בניסוי זה, שתי קבוצות של משתתפים – חולים שאובחנו עם TBI בינוני עד חמור ואנשים בעלי שליטה בריאים – נסרקות באמצעות פרוטוקול DTI ולאחר מכן נבדקות במשימת קשב.
ראשית, בואו נדון בכמה עקרונות מאחורי DTI: הטכניקה רגישה לפיזור של מולקולות מים, שתמיד נעות, בעיקר במקביל לכמות העצומה של חבילות אקסונליות. סוג זה של תנועה ידוע בשם דיפוזיה אניזוטרופית.
יחד עם נתיב זרימת המים, ניתן למדוד את כמות הדיפוזיה כדי לחשב את הטנסור – המומחשת למעשה כאליפסואיד עם כיוון. ערך זה מכומת בהתבסס על האורך היחסי לרוחבו באמצעות שיטה הנקראת אניזוטרופיה חלקית, מקוצרת כ- FA.
ליתר דיוק, ערכי FA יכולים לנוע בין 0 - איזוטרופית או תנועה שווה - ל- 1, מה שמשקף את הכמות הגדולה ביותר של אניזוטרופיה.
הדיוק מוגדל על פני כל voxels על ידי רכישת תמונות דיפוזיה במהלך סריקת MRI בכיוונים רבים ושונים המתאימים משמרות בשדה המגנטי מיושם. רזולוציה מוגברת זו מתרחשת על חשבון הזמן.
הידיעה כי, משתנה תלוי קריטי מורכב מערכי FA לשלושה אזורים בעלי עניין, או ROIs: קורונה קרדינה, התזה של קורפוס קאלוסום, ואת fasciculus האורך מעולה.
בהשוואה לבקרות רגילות, ערכי ה- FA צפויים להיות מופחתים אצל אנשים עם TBI, שכן החומר הלבן שלהם צפוי להיות בסכנה באופן שאינו מקומי, וכתוצאה מכך פחות אניזוטרופיה בכל ROIs.
עם זאת, אזור אחד – רדיאטורת הקורונה הקדמית – קשור לקשרים לקליפת המוח הקדמית, הממלאת תפקיד חשוב בשליטה בקשב.
כדי לחקור עוד יותר את הקשר התפקודי הזה בין שלמות והתנהגות של חומר לבן, כל המשתתפים נבדקים במשימת רשת תשומת הלב שפותחה על-ידי Fan ועמיתיו.
בפרדיגמה זו, המשתתפים מתבקשים למקד את תשומת ליבם, תחילה לקראת צלב קיבעון המופיע למשך זמן משתנה בין 400 ל -1600 אלפיות השנייה, ואחריו שני סוגים שונים של חצים: קבוצה מרכזית אחת ושתי קבוצות אגפים שעשויות להשתנות בכיוון אליו הם מצביעים.
במחצית מהניסויים, כל החצים מצביעים באותו כיוון; אלה נחשבים לתרומת. במחצית השנייה, החץ המרכזי מצביע על הדרך ההפוכה של האגפים, ומקרים אלה מכונים לא עקביים. המשתתפים מתבקשים לסווג את החצים על-ידי ביצוע הקשות מקשים משויכות במהירות האפשרית כאשר כל ערכה חדשה מופיעה.
כאן, ההבדל בזמני התגובה בין סוגי ניסיון מחושב כמשתנה תלוי נוסף. אנשים שיותר מוסחים על ידי החצים האגפים צפויים לקבל ציון הבדל גדול יותר, מה שמצביע על שליטה לקויה.
לפיכך, מדד זה צפוי לתאם באופן שלילי עם ערכי ה-FA, במיוחד באזור הקשור ליכולת הקשב – קורונה קדמית – ולא עם האחרים, ובכך להראות משמעות תפקודית של שטחי חומר לבן מסוימים.
לפני הניסוי, לגייס 20 חולים מבוגרים שאובחנו עם TBI בינוני עד חמור במהלך 6 החודשים האחרונים ובקרות תואמות גיל, שאין להם היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכולוגיות.
לצורך הדגמה זו, לבדוק חולה המתועד כבעל אובדן הכרה במשך יותר מ -30 דקות או ציון של < 13 בסולם התרדמת בגלזגו.
ביום הסריקה שלהם, לברך אותם ולהבטיח כי הם לא סובלים קלסטרופוביה או יש מתכת כלשהי בגופם; כמו כן יש להם למלא את טפסי ההסכמה הדרושים המפרטים את הסיכונים ואת היתרונות של המחקר.
לאחר קבלת הסכמה, הכינו את המטופל להיכנס לחדר הסריקה. לקבלת מידע מפורט יותר אודות הליכי טרום הסריקה, עיין בפרויקט MRI אחר באוסף זה.
כשהמטופל עכשיו בסורק נשא, קודם תאסוף סריקה אנטומית ברזולוציה גבוהה. לאחר מכן, הפעל רצף דופק הממוטב ל- DTI על-ידי רכישת תמונת B0 - תמונה שאינה רגישה לכיוון דיפוזיה - וכן תמונות מרובות המשוקללות דיפוזיה ב-64 כיוונים שונים.
כאשר הרצף הושלם, ללוות את המטופל מתוך הסורק לתוך חדר ניסיוני עם מחשב כדי לבצע את השלב הבא, משימת רשת תשומת לב.
הסבר את הוראות המשימה: הם יראו סדרה של חמישה חצים על המסך וצריכים להתמקד רק במרכז. כדי להבטיח תגובות מהירות ומדויקות, תן להם להניח את ידיהם על המקלדת, עם האצבע המורה השמאלית שלהם על מקש 'F' וימינה ב- 'J'.
במהלך ניסויים שבהם החץ המרכזי מצביע שמאלה, הורה להם ללחוץ על 'F'. אחרת, כאשר הוא פונה ימינה, לחץ על J.
אפשר למטופל להשלים 100 ניסויים: זכור שכל אחד מהם מתחיל בצלב קיבעון שנשאר על המסך למשך משתנה של 400 עד 1600 אלפיות השנייה, ולאחר מכן מופיעים חצים, והמרכזי יהיה לא עקבי או עקבי.
שים לב כי החצים נשארים על המסך עד שהמטופל מגיב, או עבור מקסימום של 1700 אלפיות אם הם לא לוחצים על אף אחד מהמקשים. כמו כן, שים לב שכל משפט מסתיים בצלב קיבעון שנותר גלוי למשך תקופת ניסיון כוללת של 4 שניות.
בסוף משימת הקשב, לתחקר את המטופל כדי לסיים את המחקר, ולפצות אותם על השתתפותם.
לאחר שהסורק והנתונים ההתנהגותיים הושגו, יש להמיר תחילה את קבצי הדיפוזיה הגולמית לתמונות טנזור.
כדי להתחיל בצע עיבוד מקדים, בצע תיקון עיוות עבור זרמי אדי, אשר מתרחשים בדרך כלל בנתונים הגולמיים כתוצאה משינוי השדה המגנטי במהלך הרכישה.
כדי לפצות על תנועה, החל שינוי אפין ליניארי קשיח-גוף, אשר רושם כל אחת מתמונות דיפוזיה כיוונית על ההפניה B0.
בנוסף, לבודד את המוח מן הגולגולת ורקמות אחרות שאינן עצביות כדי להבטיח כי טנסטורים אינם מחושבים עבור voxels מחוץ למוח.
כעת, שלבו את כל 64 התמונות הכיווניות כדי לחשב את טנזור הדיפוזיה בכל voxel, ופלטו את ערכי ה-FA המתאימים ברקע.
לאחר מכן, רשום את תמונות הדיפוזיה לסריקה האנטומית ברזולוציה גבוהה, ולאחר מכן לחלל אטלס סטנדרטי כדי לאפשר ניתוח ברמת הקבוצה.
עם השלמת העיבוד המקדים, השתמשו באטלס של חומר לבן כדי לזהות שלושה ROIs: רדיאטור הקורונה הזעירה, התזה של הקורפוס קאלוסום, והפשיקולוס האורך העליון.
לבסוף, רשום את התמונה האנטומית של כל משתתף באטלס הסטנדרטי, והשתמש בהם כדי לעקם את מסכות ה- ROI למרחב המוח של כל משתתף.
כדי ליצור גרף של הנתונים, השווה את ערכי ה-FA שחולצו לפי קבוצה, תוך התוויית כל ROI בנפרד. שים לב שערכי FA היו נמוכים משמעותית בקבוצת TBI בכל שלושת ROIs, מה שמצביע על נזק נרחב לחומר הלבן בחולים אלה.
כדי לשלב את הנתונים ההתנהגותיים, התווה את ההבדלים בזמני התגובה בין ניסויים לא עקביים לבין ניסויים עקביים נגד ערכי FA עבור כל הנושאים. בצע ניתוח מתאם פירסון על תוצאות כוללות אלה, שוב באופן עצמאי עבור כל ROI.
הפעם, רק אחד מהאזורים – הקורונה הנערת – הראה מתאם משמעותי, בכיוון השלילי. כלומר, ערכי FA גבוהים היו קשורים בזמני תגובה מהירים, ואילו אניסוטרופיה נמוכה תואמת זמני תגובה ארוכים יותר. ממצאים אלה מצביעים על קשר תפקודי בין חיבור בין חומר לבן לשליטה קשב.
כעת, כאשר אתם מכירים כיצד לקשר בין מבנה ותפקוד באמצעות DTI ומשימת שליטה בקשב, בואו נבחן כיצד חוקרים משתמשים בגישות דומות כדי לחקור אוכלוסיות אחרות עם קישוריות פגומה או כדרך להגן עליה.
בעוד הזדקנות נורמלית קשורה לירידה קוגניטיבית, שינויים אינם בהכרח נפוצים. במקום זאת, נראה שהם קשורים לפונקציות ספציפיות התואמות לשלמות החומר הלבן וערכי FA מופחתים, במיוחד בקליפת המוח הקדם-מצחית. לכן, הדמיית דיפוזיה יכולה לשמש כשיטה לגילוי מוקדם של שינויים הקשורים לגיל בתפקוד המבצעי.
באמצעות נתונים שנאספו על ידי DTI, חוקרים יכולים להשתמש בטכניקה תלת-ממדית הנקראת מערכת סיבים ולשחזר דרכי חומר לבן בכל המוח. הליך מידול זה שימושי בתחומים רבים, כולל נוירוכירורגיה.
אם, למשל, מנתחים צריכים להסיר גידול, הם יכולים לתכנן בדיוק היכן דרכי החומר הלבן נמצאות בסמיכות למבנים קריטיים ולהימנע מהשלכות מזיקות.
הרגע צפית בהקדמה של ג'וב להדמיית טנזור דיפוזיה. עכשיו אתה צריך להבין טוב כיצד לעצב ולנהל ניסוי DTI, כמו גם כיצד לנתח ולפרש דפוסי דיפוזיה ספציפיים עם השלכות קוגניטיביות הקשורות פגיעה מוחית טראומטית.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
ערכי ה-FA משלושת ההנסועות מוצגים באיור 3. אניזוטרופיה חלקית הייתה נמוכה משמעותית בקבוצת TBI בכל שלושת ROIs, המציין את נוכחותו של נזק חומר לבן נרחב אצל אותם אנשים. אובדן לא מקומי זה של שלמות החומר הלבן אופייני ל- TBI.
איור 3: הפחתת אניזוטרופיה בחולים עם TBI ומערכת יחסים עם שליטה בקשב. (א) ערכי FA נמוכים משמעותית בחולי TBI בהשוואה לבקרות בריאות בכל 3 ההבחזות. (ב) FA ברדיאטורת הקורונה הנעה, תואם באופן שלילי את אפקט חוסר ההתאמה המוגבר במשימת הקשב. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
מדדי תשומת הלב שלנו לגבי הבדלי זמן שליטה-תגובה בין יעדים תואמים לבין יעדים לא תואמים - מתואמים באופן שלילי עם ערכי FA ברדיאטור הקורונה האווירית(איור 3). במילים אחרות, הבדלים גדולים יותר בזמן התגובה, המצביעים על בקרת קשב ירודה יותר, קשורים ל- FA מופחת. תוצאות אלה מעידות על קשר בין שלמות החומר הלבן במיקום זה לבין ביצועים במשימה זו. קשר גומלין זה לא נמצא בשני ההשערות האחרות. הרדיאטורה הקדמית של הקורונה קשורה לקשרים לקליפת המוח הקדמית, מבנה הידוע כממלא תפקיד חשוב בשליטה בקשב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
מכיוון שהדמיית דיפוזיה יכולה לחשוף הבדלים במבנה החומר הלבן שלעתים קרובות אינם נראים עם הדמיית MRI מסורתית, זהו כלי חשוב להבנת מבנה המוח ותפקודו. בניסוי זה זיהינו סמן רלוונטי קלינית לפגיעה מוחית טראומטית שעשוי לשמש לחיזוי ההשלכות ההתנהגותיות של פגיעה כזו. DTI היה שימושי במיוחד בחקר התפתחות המוח, כמו שינויים במבנה החומר הלבן נמצאים לאורך כל תוחלת החיים מילדות מוקדמת עד בגרות מאוחרת. לדוגמה, הזדקנות אצל מבוגרים קשורה לירידה ב anisotropy שברים.
ניתוח מתוחכם יותר של תמונות דיפוזיה מאפשר שחזור ומעקב אחר דרכי סיבים במוח, תהליך המכונה המתיחה. המתיחה משתמשת במידע הכיווני ב voxels רציף כדי לעקוב אחר חבילות סיבים ספציפיים כפי שהם חוצים את המוח והוא יכול לעזור לבנות מודלים של חיבורים שונים בין מבני המוח. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לחקור את הקשרים בין אזורי מוח בודדים של עניין, או לחילופין לנתח את כל קונקטום, או מבנה רשת מורכב, של המוח.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
References
- Kraus, M.F., et al. White matter integrity and cognition in chronic traumatic brain injury: a diffusion tensor imaging study. Brain. 130, 2508-2519 (2007).
- Niogi, S.N., et al. Structural dissociation of attentional control and memory in adults with and without mild traumatic brain injury. Brain. 131, 3209-3221 (2008).
- Fan, J., McCandliss, B.D., Sommer, T., Raz, A., & Posner, M.I. Testing the efficiency and independence of attentional networks. J Cogn Neurosci. 14, 340-347 (2002).
