Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
The present work provides a comprehensive set of guidelines for manually tracing the medial temporal lobe (MTL) structures. This protocol can be applied to research involving structural and/or combined structural-functional magnetic resonance imaging (MRI) investigations of the MTL, in both healthy and clinical groups.
В настоящем документе описывается комплексный протокол для ручного отслеживания множества областей мозга, состоящий медиальных отделов височных долей (MTL): миндалины, гиппокамп, и связанные с парагиппокампальной регионы (околоносовой, энторинальной и парагиппокампальной собственно). В отличие от большинства других трассировки протоколов, доступных, как правило, сосредоточив внимание на определенных областях MTL (например, миндалины и / или гиппокампа), интегративная перспектива принята руководящих принципов, присутствующих трассировки позволяет четко локализации всех MTL субрегионов. Благодаря интеграции информации из различных источников, в том числе сохранившиеся протоколы трассировки отдельно целенаправленного воздействия на различные MTL структуры, гистологические отчеты и атласы мозга, и с дополнением иллюстративных визуальных материалов, настоящее протокол обеспечивает точное, интуитивное и удобное руководство для понимания MTL анатомия. Потребность в таких принципов трассировкиКроме того, подчеркивается, иллюстрируя возможные различия между автоматическим и ручным протоколов сегментации. Эти знания могут быть применены к исследований с участием не только структурные исследования МРТ, но и структурно-функциональный колокализация и сигнал МРТ извлечение из анатомически определенных трансформирования, у здоровых и клинических групп, так.
Медиальных отделов височных долей (MTL), предполагаемый район самом высоком уровне интеграции сенсорной информации 1, был частым предметом целевых анализов. Например, гиппокамп и связанные с ними области парагиппокампальной были широко изучены в исследованиях памяти 2-5. Кроме того, роль миндалевидного тела неоднократно подчеркивается в исследования в области изучения обработку эмоций и эмоций-познания взаимодействия 6-11. В последнее время различные MTL регионы также получили внимание в новой области личности неврологии, которая связывает структуру и функции этих и других областях мозга, чтобы индивидуальные вариации в личностных черт 12. Оценивая анатомию и функцию MTL структур может быть важно для облегчения диагностики дегенеративных заболеваний, где конкретные структурные и функциональные аномалии могут происходить в разных структурах MTL. Например, при болезни Альцгеймера (AD), значительноетрофей энторинальной коре и гиппокампе можно наблюдать 13,14, и атрофия гиппокампа может предсказать переход от легкого когнитивного расстройства до 15 г. н. Автоматические алгоритмы сегментации последнее время стали популярны для сегментации корковых и подкорковых структур, но, как и любой инструмент, эти программы неизбежно возникают ошибки в некоторых случаях. В таких случаях исследователь должен быть оборудован как знания и руководящих принципов, признавших анатомические границы в MTL структур. Тенденция в существующих литературы в том, чтобы против отдельных субрегионов MTL 16-21, со многими протоколами, стремящихся сосредоточиться на гиппокампе 16-19.
В отличие от большинства имеющихся опубликованных принципов для MTL трассировки, Настоящий Протокол предоставляет полный набор руководящих принципов, которые позволяют четкой локализации всех MTL субрегионов. Трассировка руководящие принципы для следующих MTL структур описаны: миндалина (МОЙ), гиппокамп (НС), околоносовых кора (КНР), энторинальной коры (ERC), и парагиппокампальной коры (ПМСП). Эми и ХК прослеживаются сначала, и затем следуют парагиппокампальной извилины (PHG) структур. Обратите внимание, что общий термин ХК используется здесь для обозначения формирования HC, которая охватывает НС надлежащего, в подлежащая ткань, и заднего сегмента ункуса 22-24. Кроме того, обратите внимание, что ПХГ можно разделить на два сегмента, части передней и задней части. В передней части ПХГ, он может быть разделен на боковой и медиальной передней PHG, чьи областях коры соответствуют КНР и ERC, соответственно. ПМСП, кортикальная область задней части ПХГ, соответствует парагиппокампальной коры правильной. По соображениям простоты, мы будем использовать термины КНР и ERC, чтобы обратиться к боковой и медиальной передней PHG, и ПМСП для обозначения задней ПХГ. Segmentation для каждой структуры начинается с грубой локализации передней и задней границ, наряду с другими соответствующими памятников, который затем следуют фактического отслеживания выполненных ломтик-на-ломтик во фронтальной плоскости, в anterior-posterior/rostro-caudal направление. Во всех случаях, сагиттальной и осевые секции внимательно следить, чтобы помочь локализацию анатомических границ и ориентиров.
Потребность в таких принципов розыска также показано на рисунках, отображающих возможные различия между выходе автоматическом и ручном протоколов сегментации. Преимущество протокола, который описывает все MTL структур в текущем визуальном формате, что вариации в анатомии (например, обеспечение борозда [CS] глубина), которые могут повлиять определения границ могут быть описаны в контексте с окружающим анатомия (например, , КНР и ERC медиальной и латеральной границы варьироваться в зависимости от местоположения глубины CS 25 ). Это может быть не ясно, или понятной для неопытного индикатора или опытный индикатора, которые только следы одного или отдельные структуры, и, насколько нам известно, такой визуально комплексное руководство не существует.
Настоящий протокол является явной представление руководящих принципов, используемых для MTL трассировки в прежнее расследование выявления дифференциальных взносов от MTL субрегионов к памяти повышения эффекта эмоций 26, адаптированы к более высокое разрешение изображения мозга, разрешенных последних событиях в структурной магнитного резонанса (МРТ) . Трассировка показано на сканов, полученных из здоровых добровольцев (женского, в возрасте 24), с помощью сканера 3T MR. Анатомические изображения были приобретены в 3D MPRAGE (TR = 1800 мс; TE = 2,26 мс; FOV = 256 х 256 мм, размер воксел = 1 х 0,5 х 0,5 мм) с углом, параллельно приобретения до AC-ПК. Если данные изображения получены с другой точки зрения приобретения, например, косой ориентации, данные должны быть регridded к параллельно или перпендикулярно ориентации на AC-ПК, так что анатомические описания ориентир перевести соответствующим образом. Изображения были затем переведены в формат NIFTI и вклад в сегментации программного обеспечения 27 для ручного отслеживания. Данные сканирования, используемые в текущем протоколе была собрана в рамках исследования, которое было одобрено Institutional Review Board в и волонтера, предоставленной письменное согласие.
Привлекая информацию из различных отдельными протоколами трассировки для этих структур 18-22,28-31, а также от анатомических анализов и атласов 23,32,33, Настоящий Протокол представляет собой комплексный набор руководящих принципов, которые касаются несоответствия в существующих литературы. Дополненный сопроводительных визуальных материалов, эта работа, как ожидается, способствовать четкое понимание MTL структур, и расшевелить интерес для дальнейших исследований в принятии ручной сегментации, либо в качестве основного метода MTL трассировки или как supplementaМетод ры для автоматической сегментации. Предоставляя точную, интуитивно понятный и удобный путеводитель для понимания MTL анатомию, этот протокол поможет исследователям определить местоположение всех MTL субрегионов, относительно соседних структур, даже если только некоторые MTL структуры специально предназначены для анализа. Это позволит не только повысить точность локализации, но также поможет трейсеры принимать обоснованные решения в случаях морфологической изменчивости, что весьма вероятно, в MTL. Эти руководящие принципы могут быть применены к исследованию с участием структурных и / или функциональных МРТ исследования в MTL, в том числе объемных анализов и мозга обнаружения аномалий, а также локализующих процедур функциональной, анатомических и tractographic анализов, у здоровых групп. В настоящем протокол также может быть использован для информирования сегментацию MTL структур для пациентов (например, больных с атрофией), если основные анатомические ориентиры относительно сохраняется. Трассировка клиническую темуДанные s'-может занять дополнительное время и усилия, в зависимости от тяжести атрофии и / или анатомических изменений.
Это важно учитывать различия между извилин и коры при определении рентабельности инвестиций. Анатомически извилины здесь относится как белого вещества и серого вещества, в то время как кора относится к серое вещество только. В зависимости от предполагаемого использования ROI, сегментация может включать белое вещество или исключить его.
Мы рекомендуем трассировку, которые должны выполняться последовательно, подструктуры по подструктуры, одно полушарие за один раз. Некоторые программные пакеты 34 позволяют для отслеживания границы, описанные на один ломтик для вставки на последующих ломтиками, особенность, которая ускоряет процесс. Это всегда целесообразно, чтобы сослаться на противоположную полушарие по мере необходимости, с целью проверки на соответствие через двух сторон (например, в выявлении анатомические ориентиры). Кроме того, параллельно отслеживание тех же структур в двух полушариис также может быть выполнена. Независимо от того, трассировка последовательный или параллельный, как только процесс будет завершен, трассеры надо проверить и перепроверить конечный результат и внести коррективы по мере необходимости, ссылаясь оба полушария и несколько представлений на самолет. В зависимости от опыта индикатора и разрешения данных изображений, ручная сегментация MTL для здоровых данных, подлежащих может занять от 8-10 часов и более, в случае начинающего трейсера, до 3-4 часов, в Случай опытных один.
Рисунок 1. 3D обзор MTL, прослеживается с использованием настоящего протокола. Структуры, показанные здесь, ЭМИ (красный), ХК (синий), КНР (желтый), ERC (розовый), а ПМСП (зеленый) .
1. Миндалевидного
2. Гиппокамп
Рисунок 2. Представитель сагиттальной кусочек MTL прослеживается с использованием настоящего протокола, показывая его фактическое положение в мозге, и относительных положений среди его основных структур, т. е. ЭМИ (красный), ХК (синий), КНР (желтый), ERC (розовый), а ПМСП (зеленый).
3. Парагиппокампальной Gyrus
Иллюстрация возможные различия между ручной и автоматической сегментации
3D модель ручной сегментации для Эми, HC, КНР, ERC и ПМСП показано на рисунке 1, и сагиттальном разрезе сегментации показано на рисунке 2. Для целей иллюстрации крайние возмо...
Традиционно руководство сегментация была считается золотым стандартом многими исследователями. Тем не менее, точное разграничение отдельных структур осложняется весьма переменной морфологии MTL структур, и по обычно слабых МРТ контрастов этих структур против окружающих нервной ткан...
The authors have no conflicts of interest to declare.
This research was supported by funds to FD. MM was supported by an IGERT Fellowship under National Science Foundation Grant No. 0903622. The authors wish to thank the Dolcos Lab members for assistance with data collection and preparation.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ITK-SNAP | ITK-SNAP Team at University of Pennsylvania and University of Utah | ITK-SNAP v2.2 | |
FSL | Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain (FMRIB) Analysis Group | FSL v4.1 | |
Siemens Magnetom Trio 3T MR Scanner | Siemens | Magnetom Trio 3T |
A correction was made to A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures. Table 1 and its legend were updated. References 10 and 14 were also updated.
The references were updated from:
to:
Table 1 had its legend updated from:
Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has underestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and Intracranial volume (ICV). For this subject, ICV = 1446616.73 mm3.
to:
Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has misestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and ICV. For this subject, ICV = 1599482.11 mm3. Please click here to view a larger version of this figure.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены