FMRI ve Difüzyon Tensör Görüntüleme Otizm Beyin problama

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Gibi fonksiyonel MRI ve Difüzyon Tensör Görüntüleme gibi beyin görüntüleme teknikleri, otizmde bilişsel ve nöral açıkları karakterize giderek daha yararlı hale gelmiştir. Otizm, zihinsel özürlü olan çocukların tarama için uyarlamalar ile birlikte bir ağ düzeyinde beyin bağlantısı bir inceleme sunulmaktadır.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Kana, R. K., Murdaugh, D. L., Libero, L. E., Pennick, M. R., Wadsworth, H. M., Deshpande, R., Hu, C. P. Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging. J. Vis. Exp. (55), e3178, doi:10.3791/3178 (2011).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Yeni ortaya çıkan teorileri beyin otizm uyumlu bir birim olarak işlev olmadığını göstermektedir ve bu uyumsuzluk otistik bireyler tarafından görüntülenen davranışsal belirtiler de yansımıştır. Yapısal beyin görüntüleme bulguları otizmin beyin anormallikleri bazı anlayışlar olmasına rağmen, bu bulguların tutarlılığı sorgulanabilir. Fonksiyonel beyin görüntüleme, diğer taraftan, otistik bir bozukluk dinamik işleme ve incelenmesi altta yatan bir sorun otizm oluşur kortikal ağlar arasındaki iletişimi sağlar çünkü bu konuda daha verimli olmuştur. Fonksiyonel bağlantısı mekansal ayrı bir nörolojik events1 geçici bir ilişki olarak tanımlanır. Son fMRI çalışmalarında bir dizi elde edilen bulgular, karmaşık sosyal veya dil sorunları 2,3,4,5,6 gerçekleştirmek için birlikte çalışıyor olması gerekir beynin farklı parçaları arasındaki zayıf koordinasyon var olduğu fikrini desteklemiştir. Otizm gizemlerini biri, nispeten bozulmamış, bazen gelişmiş, yetenekleri ile birlikte birkaç alanın açıklarının bir arada yaşama. Otizm gibi karmaşık belirtisi, sinir düzeyde bozukluğu küresel ve kapsamlı bir inceleme için çağırır. Otizmde beyin işleyişi zorlayıcı son hesap, kortikal underconnectivity teorisi, 2,7 otizm nörobiyolojik temeli için entegre bir çerçeve sağlar. Otizm kortikal underconnectivity teorisi, birden fazla beyin bölgelerinin entegrasyonu bağımlı olan herhangi bir dil, sosyal veya psikolojik fonksiyon işlem talep arttıkça bozulmasına duyarlı olduğunu göstermektedir. Otizm, beyin bütünleştirici devresi underfunctioning yaygın underconnectivity neden olabilir. Otistik bozukluğu olan bireylerin, diğer bir deyişle, bütün pahasına parça parça bir moda bilgi yorumlayabilir. Arasında kortikal beyin bölgelerinde, özellikle frontal korteks ve daha posterior alanlarda 3,6, şimdi nispeten iyi kurulmuştur underconnectivity bu yana, daha da kritik bir bileşeni olarak otistik belirtiler beyin bağlantısını anlamaya başlayabilirsiniz .

Bu yönde bir sonraki mantıklı adım, anatomik bağlantıları incelemek için yukarıda belirtilen fonksiyonel bağlantıları aracılık edebilir. Difüzyon Tensör Görüntüleme (DTI), beyinde su difüzyon prob beyaz madde liflerinin bütünlüğü anlaması için yardımcı olan bir roman beyin görüntüleme tekniği. Bu teknikte, beyinde su difüzyon difüzyon gradyanları kullanarak çeşitli yönlere incelenir. Fonksiyonel bağlantı, bir görev sırasında veya dinlenme sırasında farklı beyin bölgelerinin arasında beyin aktivasyonu senkronizasyon hakkında bilgi sunarken, DTI beyin alanları arasındaki çapraz tartışma kolaylaştırmak olabilecek altta yatan aksonal örgütü anlamada yardımcı olur. Bu makale, otizm ve bu araştırma doğrultusunda ilgili zorlukları beyin anlamada değerli bir araç olarak bu teknikleri anlatacağız.

Protocol

1. Özel Gelişim Engelli Bireyler Tarama Teknikleri:

Bozuklukları, özellikle de çocuk olan kişiler: 1) Başkanı hareket: zor hala tutmak için, kendisi nörogörüntüleme pediatrik popülasyonda tarama ve gelişimsel bozukluğu olan insanlar son derece challenging.The önemli sorunları olabilir MRI kullanarak karmaşık bir teknik olmakla birlikte bir tarama oturumu boyunca fMRI tarayıcı. Bu da verilerin kalitesini etkileyebilir kafa hareketleri neden olabilir; 2) Otistik Çocuklar aşırı duyu hassasiyetleri var ve kapalı alan, sıcaklık ve benzeri, tarayıcı gürültü gibi faktörler tarafından rahatsız olabilir; ve 3 ) Anksiyete ve yeni bir çevre için ayarlanabilir otistik insanlar için zor olabilir. Iyi hazırlanmış değilse, rutin bir değişiklik sorun yaratabiliyor. Bu nedenle, dikkatli bir hazırlık süreci ile yenilikçi prosedürleri iyi verim elde etmek için, toplanan verilerin kalitesini artırmak için ihtiyaç vardır. Biz, bir MRI tarama için bir katılımcı hazırlamak için teori ve pratikte edinilen değerli bilgiler dahil, deney ve katılımcı için keyifli bir tarama işlemi yapmak ve bunlardan bazıları toplanan verileri işlemek için:

  1. Sosyal Haber Sosyal hikayeleri kısa, roman ve kafa karıştırıcı durumlar autism8 ile çocuklara açıklamak için sıkça kullanılan doğrudan hikayeler . Biz göstermek ve sözlü olarak bizim çalışma sürecinin her adımında tanımlamak için, otistik bireyin bakış açısıyla yazılmış sosyal hikayeler, kullanın. Hikayenin her öğe, hem sözlü ve resimli descriptionsare sağladı. Tarama süreci ile aşina böylece, "benim MR oturumu hakkındaki" başlıklı katılımcı öncesinde kendi tarama günün hikayesi. Hikayenin amacı prosedürün birey anlayışı artırmak ve yeni bir durum ona / onu daha rahat yapmak.
  2. Tarayıcı Sesler CD kayıt bir tarama oturumu sırasında, MRI tarayıcı sürekli yüksek sesler üretir ve bu bazı otistik bireyler için caydırıcı olabilir. Participantsto tarayıcı gürültü iklime alıştırmak için, katılımcılar (tarama gün önce), tarayıcı tarafından yapılan sesler bir kayıt gönderebilirsiniz.
  3. Mock MR Tarayıcı. MRI tarama oturumunda katılımcı ile dışarı atılır Phillips MRI tarayıcısı inşa sahte bir tarayıcı kullanarak taklit eder. Bu gerçek bir tarama oturumu gerçekçi bir yaklaşım sağlar. Optometri, UAB Bölümü'nde yer alan bu alay tarayıcı, kullanımı katılımcı tarayıcı ortamına alışmış sağlar.
  4. Tur öncesi MRG Scanner Tarama MRI tarama başlamadan önce, katılımcı, tarayıcı ve hatta kısaca tarayıcı yatağına almak için bir fırsat verilir . Genellikle, bu korku ve anksiyete gibi araştırmacılar tarayıcıya katılımcının tepkisi ile ilgili olarak davranışsal bilgi sağlamak hafifletmek için yardımcı olur. Bu tür reaksiyonlar genellikle katılımcı olasılıkla, katılımcı tarayıcı gider tüm scan.Before tamamlamak ister değerli, ama sezgisel ve nitel, bilgi sağlamak, o / o bir soyunma odasında eşyalarını bırakır ve aynı zamanda metal kullanılarak kontrol edilir metal dedektör.
  5. Çocuk dostu MR Tarayıcı yapma tüm taramaları için, biz UAB Civitan Uluslararası Araştırma Merkezi'nde bulunan Siemens 3.0 Tesla Allegra MRG Tarayıcı. Bu katılımcılar için daha az korkutucu bir kafa sadece bir tarayıcı. (Pediatrik nüfus için) mümkün olduğu kadar çocuk dostu olarak tarayıcı çevre yapmak için, tarayıcının yanı sıra hayvanları, çizgi film karakterleri, vb kolayca çıkarılabilir çıkartmalar ile dekore edilmiş olabilir, biz onları korumak için katılımcılara renkli battaniye Tarayıcının sıcak. Dekorasyon tarayıcı ise genellikle özel ilgi alanlarına (örneğin, tren) sahip otistik çocuklar için, bu çıkarları dikkate alınmalıdır.
  6. Filmler ve Çizgi Filmler kullanın: anatomik ve DTI görüntü elde etme, katılımcı tarayıcı bir görevi gerçekleştirmek için gerek yoktur . Bu taramalar sırasında, katılımcılar, en sevdikleri film ya da çizgi dizi birkaç dakika izlerken seçenek verilmiştir. Görevleri hoş bir mola vermenin yanı sıra, bu katılımcı için tarama süreci daha keyifli olmasına yardımcı olur.

2. Tarayıcı ile iletişim Stimulus Sunum Yazılımı ve Button Tepki Cihazlar kullanın:

  1. Deneysel görevler E-Prime (Psikoloji Yazılım Araçları, Pittsburgh, PA) uyaran sunum yazılımı kullanılarak programlanır. Onlar basın için gereklidir ne olacak düğmeleri tarayıcı görmek ve ne aşina böylece tarama oturumu öncesinde, katılımcı, bir dizüstü bilgisayar görevleri kısa versiyonları uygulamaları.
  2. Tsorar Entegre Fonksiyonel Görüntüleme Sistemi (IFI'LARIN İnvivo Corporation, Orlando, FL) yüklenir ve tarama paradigması ile senkronize edilir. IFI'LARIN sistemi katılımcı arkasında bir perde üzerine görsel uyaranlara proje yardımcı tarayıcı, baş bobinine bağlı bir ayna aracılığıyla katılımcı manzaralı.
  3. Kontrol odasında çift monitör araştırmacılar tarama sırasında sunulan deneysel görevler veya filmleri seçmek için izin ve katılımcı tepkileri izlemek (tepki süresi ve performans doğruluğu da dahil olmak üzere).
  4. Katılımcılar, ses duymak için izin MR uyumlu kulaklık giyim, araştırmacılar 'talimatları dinlemek, hem de tarayıcı rahatsız edici gürültüyü azaltmak. Kulaklıkların yanı sıra, kulaklıklar gürültü tarayıcının daha da azaltmak için sağlanır.
  5. Her bir eli bağlı bir fiber optik düğmesine yanıt cihaz katılımcı görev sorulara yanıt verir. IFI'LARIN sistemi tarama zamanlama ile birlikte her bir yanıt zamanlaması yanı sıra, bu yanıtları kaydeder.
  6. "Sıkmak top" bir acil durumda o / o tarama devam etmek istemiyor katılımcıya verilir. Bu topa basarak kontrol odasına araştırmacılar hemen katılımcı almak isteyen bir alarm ayarlayabilirsiniz.

3. Otistik Katılımcılar Beyin tepkiler Statik ve Dinamik Görsel Uyaranlar kullanın:

Mükemmel bir deney tasarımı, herhangi bir bilimsel çalışma için kritik olsa da, katılımcılar ile bir akor çarpıcı özellikle beyin görüntüleme, kazanılmış verileri üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Uyaranlara katılımcının kavrama düzeyinde olmalı ve deney, kısa, kesin, ve eğlenceli olmalıdır. Dikkatten bu unsurların verilmez ise, veri kalitesi olumsuz etkilenebilir. Özel bakım yenilikçi uyaranlara oluşturarak deneysel görevleri zorlu ve zevkli hale getirmek için denemek için alınır.

  1. Mental durum atıf katılımcı tepkiler, sosyal etkileşim anlatan gibi video gibi dinamik görsel uyaranlara kullanılır. Kısa ve eğlenceli olmasının yanı sıra, bu uyaranlara gerçek toplumsal dünyada dilimleri ve sosyal biliş ile ilişkili beyin cevapları araştırmak için uygun bir arena sağlamak.
  2. Gibi farklı vücut hareketleri gösteren sopa rakam karakterleri gibi statik görsel uyaranlara da sosyal biliş incelemek için kullanılır. Bu uyaranlar duyguların beden dili duygularını anlaması için katılımcılar teşvik ederek eğitim faydalıdır.
  3. Sosyal durumları betimleyen birden fazla karakter içeren çizgi roman vinyetlerin gibi statik görsel uyaranlara da kullanılır. Bu uyaranlar halk fizik ve halk psikolojisi dayalı atıflar içerir.
  4. Dil işleme inceleyerek çalışmalar için, biz esas cümle anlama, sözcük karar verme, ve söylem işleme içeren görevleri kullanın.
  5. Her deneme uzunluğu diğerinden farklı olsa da, biz her denemede 10 dakikadan daha az tutmaya çalışın. Buna ek olarak, aynı zamanda katılımcı bazı ücretsiz / dinlenme zamanı vermek sandviç için DTI tarama ve deneyler arasındaki anatomik taramaları deneyin. Biz bu strateji ile makul bir başarı bulundu. Bir tarama oturumunda, yaklaşık 30-40 dakika mıknatıs harcanan toplam zaman ayırdığınız 2-3 görevleri içerecek şekilde deneyin. Çalışma protokolünü gösteren bir akış şeması için Şekil 1'e bakınız.

4. Veri Toplama, Depolama, Analiz ve Kalite Kontrol:

Veri Toplama:

  1. Fonksiyonel MRG ve DTI veri Siemens 3.0 Tesla Allegra Civitan Uluslararası Araştırma Merkezi, University of Alabama at Birmingham ev sahipliği sadece baş-Tarayıcı (Siemens Medical Inc, Erlangen, Almanya) kullanarak tek bir oturumda katılımcı başına toplanır.
  2. Tarama oturumu yapısal görüntüleme için yüksek çözünürlüklü T1-ağırlıklı taramalar ile başlar. Bunlar TR (Tekrar Zaman) = 200 ms, TE (Yankı Zaman) = 3.34 ms, flip açısı = 12 derece, FOV (Field of View) ile 160 dilim 3D MPRAGE hacmi tarama (Mıknatıslanma Hazırlayan: Hızlı Gradient Echo) kullanılarak elde edilen = 25,6 cm, 256 X 256 matris boyutu, ve 1 mm kalınlığında. Bu satın alma, yaklaşık 8 dakika sürer ve elde edilen veriler, her katılımcının beyin hakkında anatomik bilgi vermek.
  3. Anatomik taramaları fonksiyonel taramaları tarafından takip edilmektedir. Fonksiyonel görüntüler elde etmek için, biz, TR = 1000 ms, TE = 30ms, flip açı ile bir single-shot gradient-hatırlanan eko-planar darbe dizisi = 60 derece, FOV = 24 cm ve matriks = 64 x 64. Biz 3.75 X 3.75 X 5 mm bir düzlem çözünürlükte, 5 mm kesit kalınlığı, 1 mm kesit aralığı, 24 cm FOV ve 64 X 64 matris interleaved bir sırayla onyedi bitişik eğik kesitler kazanır.
  4. Fonksiyonel MRI deney uzunluğuna bağlı olarak, iki ya da üç deneyler 60-75 dakika dahildiroturumda tarama dakikalık bir iş.
  5. DTI görüntüleri tek çekim, spin-eko, 46 ​​ortogonal yönde EPI (Echoplanar Görüntüleme) dizisi kullanılarak elde edilir. Bir difüzyon ağırlıklı, tek-shot, spin-eko, eko-planar görüntüleme sekansı TR = 7000 ms, TE = 90 ms, bant genişliği = 2790 Hz / voksel, FOV = 220mm ve matris boyutu = 128x 128. Yirmi yedi 3 mm kalınlığında dilimler hiçbir difüzyon ağırlıklı (dilim boşluk) görüntülü (b = 0s/mm2) ve difüzyon ağırlıklı (b = 1000s/mm2) 46 dik yönde uygulanan gradyanlar.

Veri Depolama ve Veri Analizi:

  1. MRI oturumdan elde edilen beyin görüntüleme verileri Üniversitesi Hastanesi Sağlık Sigortası Taşınabilirlik ve Sorumluluk Yasası (HIPAA) ile uyumlu bir geçiş duvarı korunan bir bilgisayar ağı aktarılır.
  2. Bu sunucudan gelen MRG ve DTI veriler laboratuvar merkezi bilgisayar sunucusu (nöron) aktarılır ve veri analizleri yapılmadan önce anonim. Nöron sunucu, deneyler için özel hesaplamalar yapmak için oluşturulan görüntü analiz programları, yanı sıra in-house komut evler.
  3. Bilgisayar kümesi, birden fazla veri kümelerinin daha hızlı ve paralel işlem sağlayan 3 düğüm, her biri dört çekirdekli bir işlemci ile çalışmaktadır. Farklı çalışmalardan elde edilen veriler ortak bir yerde ikamet beri Buna ek olarak, daha kolay, meta-analiz için verileri düzenlemek ve kapsayıcı çıkarımlar yapmak için yapar.
  4. FMRI veriler öncesi ve sonrası işleme ve istatistiksel SPM8 (İstatistiksel Parametrik Haritalama; Hoş Geldiniz Bölümü Kognitif Nöroloji, Londra, İngiltere) kullanılarak analiz edildi. Buna ek olarak, Fonksiyonel NeuroImages (AFNI) analizi gibi diğer yazılım programları, fMRIB Yazılım Kütüphanesi (FSL), MRICron diğer analizler için de kullanılır.
  5. DTI görüntüleri öncesi ve sonrası işleme ve istatistiksel FSL kullanılarak analiz edildi.

Kalite Kontrol:

  1. Dilim zamanlama düzeltme, hareket düzeltme, düzenleme, mekansal normalleşme, ve mekansal yumuşatma gibi önişleme adımları kullanarak fMRI veriler, zamansal ve mekansal ayarlamalar yapılır.
  2. Sinyal gürültü oranı (SNR), görevle ilgili değişkenliği ve görev ile ilgili olmayan değişkenliği arasındaki oranı dikkate alınarak hesaplanır. Gürültü (görev ile ilgili olmayan değişkenlik), hareket efektleri kafa termal gürültü bir şey içerebilir. Hem nispeten daha yüksek bir oranı (> 0,8) kazanmak ve SNR hesaplanırken eserler için kontrol ederek, görüntüleri sıkı kalite standartlarına uygun olduğunu emin olabilirsiniz.
  3. Geçici sinyal gürültü oranı (tSNR) tüm deney boyunca SNR ve matematiksel ortalama sinyal yoğunluğu, zaman içinde sinyal değişim oranı ile tanımlanır. Ortalama ve standart sapma her voksel alınır ve beynin içindeki oranı kabul edilebilir bir eşik ise, görüntüleri daha fazla analiz için kullanılabilir.
  4. Her zaman, her önişleme ve analiz aşamasında eser için verileri incelemek için iyi bir fikirdir. Örneğin, Radyo Frekans (RF) ham görüntüleri eserleri inceleyerek veya Önişlenmiş veri hareket eserlerin değerlendirilmesi. Eserler için kontrol etmek için bir önleyici tedbir sinyal damla miktarını sınırlamak için, parantezler veya kalıcı bir hizmetkar gibi konularda kafa içinde veya çevresinde metal, ekrana.
  5. Bir veri kümesi hareket düzeltme işlemlerinden sonra bile çok fazla gürültü ve veri kalite standartlarına uymuyorsa, bu veri kümesi genellikle ileri analizler çıkarılır.

5. Fonksiyonel Bağlantı ve Anatomik Bağlantı DTI tabanlı Sınav fMRI tabanlı İncelenmesi: Bir Ağ Düzeyinde Otizm Beyin incelenmesi:

Fonksiyonel Bağlantı:

Fonksiyonel bağlantı beyinde farklı bölgelerde beyin aktivasyonu senkronizasyon ifade eder. Beyin alanları arasında aktivasyon zaman dersin ilişki, iletişim ya da bu bölgeler arasında bağlantı delil olarak alınır. Bu analizde yer alan adımları aşağıdaki gibidir:

  1. Bölgeler, ilgi (ROI) (standart beyin atlasları dayalı) işlevsel (görevlere aktivasyon yanıt dayalı) ya da anatomik olarak tanımlanır. Bu ROI'ler ya aktivasyon kapsayacak bir yarıçaplı dairesel tanımlanır VEYA orijinal şekli olarak tanımlanır.
  2. MNI koordinatları ile birlikte belirtilen yarıçapı ya da gerçek şekli, bir in-house bu ROI'ler yerleri arasında örtüşme script.The varlığı araştırıldı ve düzeltilir kullanan tüm ROI için bir yatırım getirisi dosyası oluşturmak için kurulmuştur.
  3. Her yatırım getirisi için, sinyal her bir katılımcının veri deneme zaman ders çıkarılır.
  4. Her katılımcı, her bir ROI için ortalama sinyal zaman içerisinde diğer tüm ROI'ler bir korelasyon matrisi ile ilişkilidir. Korelasyondeğerler daha sonra bireysel, grup yapmak için daha ileri istatistiksel analizler için Fisher'in z 'puanlara dönüştürülür ve grubu düzeyinde çıkarımlar arasında.

Anatomik Bağlantı (DTI):

Beyin boyunca beyaz cevher bütünlüğünü incelemek amacıyla, difüzyon tensör görüntüleri fMRIB Yazılım Kütüphanesi (FSL) 9 kullanılarak analiz edilmektedir. Aşağıda yer alan ana adımları şunlardır:

  1. Bu analizde ilk adım önişleme, sıyırma kafatası ve girdap akım düzeltme de dahil olmak üzere içerir. Sıyırma Kafatası olmayan herhangi bir parankimal doku çıkarmak için Beyin Ekstraksiyon Aracı (BET) kullanılarak yapılır. Yüksek yoğunluklu difüzyon gradyanları hızla açıldığında, kesme ve streç eserler her degrade yön için farklı üretilmektedir. Bu çarpıtmalar, hiçbir uygulanan difüzyon degrade ile bir referans görüntü difüzyon görüntüleri kaydeder FSL anafor akım düzeltme kullanılarak düzeltilebilir.
  2. Difüzyon tensörler ve fraksiyonel anizotropi (FA) değerleri, aksonlar boyunca su difüzyon bir dizin, sonra FSL Difüzyon Toolbox kullanarak voksel düzeyde hesaplanır.
  3. Grup voksel-by-voksel bir düzeyde farklılıklar Yolu Tabanlı Mekansal İstatistik (TBSS) 10 kullanılarak incelenmektedir. Bu teknikte, tüm difüzyon görüntüleri ilk doğrusal olmayan kaydı kullanarak ortak bir boşluğa hizalanır.
  4. Tüm katılımcılara, tüm büyük beyaz cevher yolları FA iskelet oluşturulur. Tüm katılımcıların bireysel difüzyon görüntüler daha sonra bu FA yolu iskelet kayıtlıdır.
  5. Otistik katılımcıların görüntüleri bu iskelet boyunca Alanları t-testi kullanılarak kontrol katılımcıların aynı alanlarda voksel-by-voksel karşılaştırılır. FA değerleri değişen vokseller sonra büyük bir yatırım getirisi ve hesaplanan ortalama FA değerleri olarak izole edilmiştir.

6. Temsilcisi Sonuçlar:

Otizmli katılımcıların zayıflamış sinir yanıt ilgilendirmeyen bizim çalışmalarda ortaya çıkan temel sonuçlar (aktivasyon açısından, sinyal yoğunluğundaki değişim, ve fonksiyonel bağlantı) ve bilişsel ve sosyal görevlerini yerine getirmekte değişmiş kortikal rota olası kullanımı. Örneğin, çekirdek bölgelerde (örneğin, başkalarının niyetlerini çıkarım temporoparietal kavşakta posterior superior temporal sulkus; bkz. Şekil 2) bir işlev arabuluculuk bulundu görünüyor tipik kontrol katılımcılara göre, otizm altında cevap. Buna ek olarak, çekirdek bölgedeki diğer düğümler, özellikle mekansal uzak olanlar (Şekil 3) işlevsel underconnected görünüyor. DTI ile otizm beyin organizasyonu kapsamlı bir ağ düzeyinde resmi sağlayan bu bulgular bazı anatomik olarak (bkz. Şekil 4).

Şekil 1
Şekil 1. Flow-grafik yöntemleri ve prosedürleri tasvir.

Şekil 2
Şekil 2: cümle anlama (sol inferior frontal girus ve sol posterior superior temporal sulkus) gibi tipik bir dil görevi A) Artan aktivasyonu, B) sırasında neurotypical katılımcıların zihinsel durumlarını başkalarına atıf Artan ikili posterior superior temporal sulkuslar aktivasyon (FWE eşik p <0.05 düzeltilmiş).

Şekil 3
Şekil 3 otistik katılımcıların sosyal biliş görevi frontal ve temporal bölgeler arasında önemli ölçüde azalmış fonksiyonel bağlantı (senkronizasyon beyin aktivasyonu) (p <0.05). LSTG: sol superior temporal girus, RSTG: sağ superior temporal girus, RIFG: sağ inferior frontal girus, YG: Faiz Bölgesi, FCA: fonksiyonel bağlantı.

Şekil 4
Şekil 4 temporoparietal kavşağa kadar olan temporal lob geçmeden bir beyaz madde elyaf demeti gösteren DTI traktografinin sonuçları. Traktografinin için başlangıç ​​noktası, yaş eşleştirilmiş tipik kontrolü katılımcılar kıyasla önemli ölçüde daha küçük bir otistik genç erişkinlerde FA değeri olarak TBSS tarafından belirlenen bir yatırım getirisi oldu.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu yazıda anlatılan yöntemleri ve prosedürleri, kognitif nöroloji ve beyin görüntüleme temel ilkeleri temel alır. Birlikte ele alındığında, bu yöntemlerin bozukluğu olan kişilerde, çocuk, yetişkin, ve sistem seviyesinde beynin işleyişini değerlendirmek için zorlayıcı bir çerçeve sunmaktadır. Bu yöntemlerin temelinde çalışmalar otistik bireylerin uyumsuz beyin işleyişini karakterize özellikle etkili olmuştur.

Ihtiyati bir numara olmasına rağmen) 1: Burada sunulan teknikleri ile ilgili teorik sorular 11,12,13,14 adresi diğer popülasyonlar aktarılabilecek olmakla birlikte, dikkat gelişimsel bozuklukları olan kişilerde beyin görüntüleme için yanı sıra, pediatrik beyin görüntüleme için gerekli . tarama için almak hazırlık tedbirleri, baş hareketi hala nörogörüntüleme bir önemli bir endişe teşkil etmektedir. Tarayıcı bir dönme hareketinin önemli hareket eserler neden sadece 0,5 mm ile kafa hareketi için son derece duyarlıdır. Anksiyete azaltmaya yardımcı olmak için bir takım teknikler sundu ve bunun gibi sahte bir tarayıcı ve tarayıcı oda dekorasyon gibi hareket azaltmak olsa da, bu satırları herhangi bir çaba yararlı olabilir. Şu anda, baş hareketi minimum tutmak için eğitim filmleri kullanarak bir geri bildirim paradigma uyarlamak için çalışıyorlar; 2) katılımcının ayrılma, özellikle çocuklar için başka bir konu ile ilgilidir. 3) Yine başka bir sorun, gelişimsel bozukluklar tezahürü doğasında heterojenite ile ilişkili olan pek çok çocuk tarama başladıktan sonra tarayıcı veya panik girmek için reddediyorum. Hatta küçük ekipman konularında araştırma protokolü ve araştırmacı kullanır üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir) ve 4, gelişimsel bozukluklar araştırmacıları aksi sık sık bildirilen bir grup düzeyinde çıkarımlar altında gömülü olabilir, örnek değişkenliği dikkatli olmak zorunda. Örneğin, uyaran sunum programı E-Prime video uyaranlara oynamak için yeteneğe sahip değildir. Bu yazılımın en son sürümü videoları oynamasına rağmen, bu sürümü IFI'LARIN sistemi ile uyumsuzdur. Bu tür durumların, animasyonlar ve videoları oynatmak için Inquisit yazılım kullanımı, ancak, tarayıcı bilgisayarla video elle senkronize etmek için ek bir adım. Bazı sınırlamaları yukarıda bahsedilen rağmen, fonksiyonel MRI beyin fonksiyonlarını incelemek için en iyi beyin görüntüleme teknikleri çeşitli avantajları vardır: 1) Pozitron Emisyon Tomografi (PET) gibi tekniklerin aksine, fMRI, insan vücudunun içine radyoaktif izotoplar enjekte gerektirmez; 2) fMRI uzaysal çözünürlüğü Elektroensefalografi (EEG) gibi teknikler daha iyidir; ve 3) edinimi süresi, otizm gibi bozuklukları olan insanlarla çalışmak yararlı olabilir, paradigma bağlı olarak kısa olabilir.

Otizm gibi karmaşık, çok boyutlu bozuklukları nörobiyoloji karakterize etmek için, yeni ve farklı yöntem ve teknikleri kapsayacak kapsamlı nörobilim yaklaşımlar, otizm varsaymak needed.Current teorileri, özellikle frontal korteks ve daha posterior alanlar arasındaki beyin bölgelerinde underconnectivity, otizmde önemli açıkları açıklayan hayati olabilir. Bu yönde olası bir sonraki mantıklı adım, otistik beyin değişmiş bağlantı geliştirmek amacı ile translasyonel yaklaşımları yoluyla bu sorunları çözmek için. Yoğun bilişsel müdahale öncesi ve sonrası beyin yanıtları değerlendirmek için beyin plastisitesi hedefleyen uzunlamasına bir çalışmada, olası etkileri müdahale otizmli bireyler, davranışsal, bilişsel ve nöral yanıtları olabilir gösterebilir. , Işlevsel, etkili, ve anatomik bağlantı gibi teknikleri geliştirmek ve ince ayar yapmak için devam ederek, daha iyi anlaşılmasını, bu yaygın gelişimsel bozukluk bir kazanç ve bilgi çevirmek müdahale kazandı.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Yazarlar farklı aşamalarında Sonbahar Alexander, Jeff Killen, Charles Wells, Kathy Pearson ve Vaibhav Paneri proje ile yardım için teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma, Psikoloji Fakültesi başlangıç ​​fonları, RK McNulty Civitan Bilimci Ödülü ve CCT Pilot Araştırma Bursu (5UL1RR025777) UAB Bölümü tarafından desteklenmektedir.

References

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

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics