Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

测量与基于体素的形态计量学的灰质分歧: 音乐的大脑
 

测量与基于体素的形态计量学的灰质分歧: 音乐的大脑

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

我们的大脑的形成导致皮质容积变化的经验。

例如,某些熟练程度,学习和掌握第二语言,像已增加灰色物质的密度胞体在驻留,特别是在额叶等结构。

前现代的进步,来测量特定区域的大小,科学家将不得不煞费苦心地跟踪该地区的利益 — — 一项非常繁琐的任务。现在,更敏感的神经影像学技术 — — 基于体素的形态计量学,VBM 被称为 — — 存在捕捉小体积的差异,在神经解剖学。

基于以前的格萨尔和 Shlaug,以及贝穆德斯和同事的工作,该视频演示了如何收集结构的磁共振图像和使用 VBM 来识别个人的大脑中的体素的强度值与不同的经验 — — 专家音乐家相比那些使用非常有限的培训 — — 以及在其他案件的专门知识,比如下棋。

在这个实验中,两组的参与者 — — 正式训练的音乐家和控件与没有这种培训 — — 要躺在核磁共振成像扫描仪,虽然收集了他们的大脑结构图像。

然后可以使用自动化的方法,基于强度的体积像素,称为素定义特定区域。例如,非常明亮的星团显示脑白质纤维束的位置而暗体素对应于灰质密集的地区。

之后每个大脑此分割,图像被转换 — — 注册到标准图集,是一个共同的空间,以便主体之间的比较。

很多时候,这个注册过程可以伸展图像,这使得一些结构看起来像他们有更多的灰质比他们真的这样做。

因此,模板必须乘以多少翘曲已经完成,被称为雅可比行列式,弥补的反复拉伸、 衡量,然后解剖所有严重分歧可以化解掉。

应用转换后,因变量被计算相比非音乐家控件的音乐家的大脑灰质密度的差异。

由于越来越多地使用复杂的听觉处理,在熟练的音乐家,预计这一群体在听觉的大脑区域,如优越的颞叶和 Heschl 的脑回,与对照组相比,将显示增加的灰质密度。

实验前招聘 40 音乐家积极实践任何文书 1 小时,每天,至少有 10 年的正式的音乐训练,以及 40 非音乐家控制有小或没有适当的培训。

在其扫描的一天,迎接每个参与者在实验室并验证它们符合安全要求,当他们完成必要的同意形式。

请参阅有关如何准备个人进入房间与扫描仪孔的扫描的详细信息此集合中的另一个功能磁共振成像项目。

现在,指导参与者仍在扫描仪中,撒谎并开始扫描整个大脑通过收集高分辨率、 T1 加权解剖序列如磁化准备快速梯度回波与 1 毫米各向同性体素。

图像采集协议之后, 解雇参与者并开始分析。

要开始预处理,隔离从头骨为每个扫描大脑并检查质量的剥离。

这项研究中,具体的灰质通过模板来创建第一个分割每个受试者的大脑白质和灰质和脑脊髓液,脑脊液,基于每个像素的强度。请注意,该软件自动区分明亮素作为脑白质、 灰质,以及区域内脑室脑脊液作为黑暗素。

执行线性仿射变换与 12 ° 的自由,去注册一个标准图集空间每个主题的大脑。空间每个主题的灰质图像扭曲进入这个空间,和他们在一起的平均。

接下来,镜像此左到右,并再一次,平均图像在一起以产生初始灰质模板。

然后在此基础上,进行非线性变换,要重新注册每个受试者的大脑灰质图,,平均这些在一起。创建镜像的副本的这幅新的图像,并再一次平均两个在一起以产生一个最终的、 特定研究的灰质模板。

现在已经紧张登记册每个受试者的大脑到最后灰质图的非线性变换,和乘以多少翘曲作补偿的金额每个大脑结构的雅可比矩阵措施以适应模板空间。

随后,平滑数据使用高斯内核全宽度一半最大 10 毫米的所有科目增加类似脑体素的重叠。

与预处理完成,与单独的回归模型每个组的大脑。计算比较了两组生成统计对比映射,量化在每个像素的差异的可能性。

最后,执行多个比较校正技术,虚假的发现率与 q 值为 0.01,为数以千计的同时执行的统计测试控制等。此值将估计 1%阈值以上的假阳性的率。

在这里,VBM 分析揭示重大双边增加的优越颞叶的对照相比的音乐家的大脑灰质密度。最大的不同在右边,显示,这包括 Heschl 的回,位置的初级听觉皮层后部。

既然你已经熟悉如何使用 VBM 研究神经解剖学、 让我们来看研究人员如何使用这种技术来研究结构上的差异在其他人群中。

虽然许多任务都涉及激烈的训练和经验与灰质体积的增加,这种扩大并非总是如此为所有类型的学到的技能,像在大脑中的经验丰富的棋手。

与控件相比,灰质体积缩小在枕颞交界处,面积为对象识别重要。这种调查结果结果中有趣的反常现象,可能会帮助科学家们进一步了解如何皮质容积涉及性能在艰巨的任务。

盲人从出生往往在他们相对于控件的视觉皮层灰质体积小。有趣的是,通过使用 VBM,研究者们发现不负责视觉,如是两倍大小的听觉皮层的大脑区域显著扩大发现视力正常的控件中。

这些结构上的差异可以作为解释为什么其他感官能力得到提高盲人的解剖学基础。

此外,药物天真重性抑郁障碍患者结构 MRI 和 VBM 分析也表明灰质卷对照相比差异。

科学家们发现,这些患者减少了灰质容量在额叶皮质和脑岛,这也许可以解释为什么抑郁症的患者有困难认知控制对自己和他人的负面情绪。

你刚看了基于体素的形态计量学的朱庇特的视频。现在你应该有很好地理解如何收集使用 MRI 解剖图像,以及如何分析和解释中区域的听觉皮层灰质强度差异。你应该也知道并不是所有领域的专门知识在皮质密度都导致增加。

谢谢观赏 !

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter