JoVE Logo

Accedi

Misurazione delle differenze di materia grigia con la morfometria basata su voxel: il cervello musicale

Panoramica

Fonte: Laboratori di Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel—University of Southern California

L'esperienza modella il cervello. È ben chiaro che i nostri cervelli sono diversi come risultato dell'apprendimento. Mentre molti cambiamenti legati all'esperienza si manifestano a livello microscopico, ad esempio da aggiustamenti neurochimici nel comportamento dei singoli neuroni, possiamo anche esaminare i cambiamenti anatomici alla struttura del cervello a livello macroscopico. Un famoso esempio di questo tipo di cambiamento viene dal caso dei tassisti di Londra, che insieme all'apprendimento dei complessi percorsi della città mostrano un volume maggiore nell'ippocampo, una struttura cerebrale nota per svolgere un ruolo nella memoria di navigazione. 1

Molti metodi tradizionali di esame dell'anatomia del cervello richiedono un tracciamento scrupoloso delle regioni anatomiche di interesse al fine di misurarne le dimensioni. Tuttavia, utilizzando le moderne tecniche di neuroimaging, ora possiamo confrontare l'anatomia del cervello tra gruppi di persone utilizzando algoritmi automatizzati. Mentre queste tecniche non si avvalgono delle sofisticate conoscenze che i neuroanatomisti umani possono portare al compito, sono veloci e sensibili a differenze molto piccole nell'anatomia. In un'immagine strutturale di risonanza magnetica del cervello, l'intensità di ciascun pixel volumetrico, o voxel, si riferisce alla densità della materia grigia in quella regione. Ad esempio, in una risonanza magnetica ponderata T1, i voxel molto luminosi si trovano in luoghi in cui ci sono fasci di fibre di sostanza bianca, mentre i voxel più scuri corrispondono alla materia grigia, dove risiedono i corpi cellulari dei neuroni. La tecnica di quantificare e confrontare la struttura del cervello su una base voxel-by-voxel è chiamata morfometria basata su voxel, o VBM. 2 In VBM, registriamo prima tutti i cervelli in uno spazio comune, appianando eventuali differenze grossolane nell'anatomia. Confrontiamo quindi i valori di intensità dei voxel per identificare differenze localizzate e su piccola scala nella densità della materia grigia.

In questo esperimento, dimostreremo la tecnica VBM confrontando il cervello dei musicisti con quello dei non musicisti. I musicisti si impegnano in un intenso allenamento motorio, visivo e acustico. Ci sono prove da più fonti che il cervello delle persone che hanno attraversato l'allenamento musicale sono funzionalmente e strutturalmente diversi da quelli che non lo hanno fatto. Qui, seguiamo Gaser e Shlaug3 e Bermudez et al. 4 nell'uso di VBM per identificare queste differenze strutturali nel cervello dei musicisti.

Procedura

1. Recluta 40 musicisti e 40 non musicisti.

  1. I musicisti dovrebbero avere almeno 10 anni di formazione musicale formale. L'allenamento con qualsiasi strumento musicale è accettabile. I musicisti dovrebbero anche praticare attivamente il loro strumento per almeno un'ora / giorno.
  2. I soggetti di controllo dovrebbero avere poca o formale formazione nel suonare uno strumento musicale.
  3. Tutti i partecipanti devono essere destrimani.
  4. Tutti i partecipanti non dovrebbero avere una storia di d

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

Risultati

L'analisi VBM ha rivelato significativi aumenti localizzati della densità della materia grigia nel cervello dei musicisti rispetto ai controlli non musicisti. Queste differenze sono state trovate nei lobi temporali superiori su entrambi i lati. Il cluster più grande e significativo si trovava sul lato destro e comprende la porzione posteriore del giro di Heschl (Figura 2). Il giro di Heschl è la posizione della corteccia uditiva primaria e le cortecce circostanti sono ...

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

Riferimenti

  1. Maguire, E.A., et al. Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proc Natl Acad Sci U S A 97, 4398-4403 (2000).
  2. Ashburner, J. & Friston, K.J. Voxel-based morphometry--the methods. Neuroimage 11, 805-821 (2000).
  3. Gaser, C. & Schlaug, G. Brain structures differ between musicians and non-musicians. J Neurosci 23, 9240-9245 (2003).
  4. Bermudez, P., Lerch, J.P., Evans, A.C. & Zatorre, R.J. Neuroanatomical correlates of musicianship as revealed by cortical thickness and voxel-based morphometry. Cereb Cortex 19, 1583-1596 (2009).
  5. Bora, E., Fornito, A., Pantelis, C. & Yucel, M. Gray matter abnormalities in Major Depressive Disorder: a meta-analysis of voxel based morphometry studies. J Affect Disord 138, 9-18 (2012).
  6. Richlan, F., Kronbichler, M. & Wimmer, H. Structural abnormalities in the dyslexic brain: a meta-analysis of voxel-based morphometry studies. Hum Brain Mapp 34, 3055-3065 (2013).
  7. Zhang, T. & Davatzikos, C. Optimally-Discriminative Voxel-Based Morphometry significantly increases the ability to detect group differences in schizophrenia, mild cognitive impairment, and Alzheimer's disease. Neuroimage 79, 94-110 (2013).

Tags

Voxel based MorphometryGrey Matter DifferencesCortical VolumeDensity Of Grey MatterFrontal LobeNeuroimaging TechniquesStructural Magnetic Resonance ImagesIntensity Values Of VoxelsExpert MusiciansLimited TrainingChess PlayingMRI ScannerAutomated ApproachWhite matter Fiber Bundles

PLAYLIST

Loading...
JoVE Logo

Riservatezza

Condizioni di utilizzo

Politiche

Ricerca

Didattica

CHI SIAMO

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati