שימוש בהדמיית טנזור דיפוזיה בפגיעה מוחית טראומטית

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.

Figure 1
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).

Figure 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

  1. גייסו 20 משתתפים עם TBI בינוני עד חמור, ו-20 בקרות תואמות גיל. כל המשתתפים צריכים להיות מעל גיל 18.
    1. 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.
    2. למשתתפי הבקרה לא צריכה להיות היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות א

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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.

Figure 3

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application 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 ה...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

References
  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
Tags
Diffusion Tensor ImagingDTITraumatic Brain InjuryWhite Matter NetworksAxon BundlesCortical And Subcortical Gray MatterExternal ForceRepetitive InteractionsSevere InjuryCognition DeficitsAttentional DomainDistractedSlower Reaction TimeWhite Matter IntegrityPatients With TBIHealthy Control IndividualsCognitive FunctionSelective Attention TaskImaging Data AnalysisDiffusion ValuesRegions Of InterestAttentional Control

Skip to...

0:00

Overview

1:32

Experimental Design

5:20

Running the Experiment

8:11

Data Analysis and Results

10:46

Applications

12:01

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

שימוש בהדמיית טנזור דיפוזיה בפגיעה מוחית טראומטית

Neuropsychology

16.6K Views

article

המוח המפוצל

Neuropsychology

68.0K Views

article

מפות מנוע

Neuropsychology

27.3K Views

article

פרספקטיבות על נוירופסיכולוגיה

Neuropsychology

11.9K Views

article

קבלת החלטות ומשימת ההימורים באיווה

Neuropsychology

31.7K Views

article

תפקוד מבצעי בהפרעת ספקטרום האוטיזם

Neuropsychology

17.4K Views

article

אמנזיה אנטרוגרדית

Neuropsychology

30.1K Views

article

קורלציה פיזיולוגית של הכרה רגשית

Neuropsychology

16.0K Views

article

פוטנציאלים הקשורים לאירועים והמשימה המוזרה

Neuropsychology

27.2K Views

article

שפה: N400 באי התאמה סמנטית

Neuropsychology

19.3K Views

article

למידה וזיכרון: משימת הזיכרון-לדעת

Neuropsychology

17.1K Views

article

מדידת הבדלי חומר אפור עם מורפומטריה מבוססת ווקסל: המוח המוזיקלי

Neuropsychology

17.1K Views

article

פענוח תמונות שמיעתיות עם ניתוח תבניות רב-תכליתיות

Neuropsychology

6.4K Views

article

תשומת לב חזותית: חקירת fMRI של בקרת קשב מבוססת אובייקט

Neuropsychology

40.1K Views

article

שימוש ב- TMS למדידת עירור מוטורי במהלך תצפית פעולה

Neuropsychology

9.9K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved