Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
This protocol describes the complementary neuroimaging techniques of resting state structural connectivity, task-induced deactivation, and structural connectivity analyses to examine the default network in post-traumatic stress disorder. The use of synergistic methods could potentially lead to improved diagnostics and assessments of severity, outcome, and other relevant clinical factors.
Дополнительные структурные и функциональные методы нейровизуализации, относящиеся к исследованию стандартный режим сети (DMN) потенциально может повысить оценку психиатрической тяжести заболевания и обеспечить дополнительную действительность в диагностическом процессе клинического. Недавние исследования нейровизуализации позволяет предположить, что DMN процессы могут быть нарушены в ряде связанных со стрессом психических заболеваний, таких как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР).
Хотя конкретные функции DMN остаются под следствием, как правило, считается, участвуют в интроспекции и самостоятельной обработки. У здоровых людей он обладает наибольшей активностью в периоды отдыха, с меньшей активностью, наблюдаемые как дезактивации, во время познавательных задач, например, рабочая память. Эта сеть состоит из медиальной префронтальной коре, задней части поясной извилины / предклинья, боковых теменной коры и медиальной височной области.
Несколько функциональное и структурное воображениенг подходы были разработаны для изучения DMN. Они имеют беспрецедентные возможности для углубления понимания функции и дисфункции этой сети. Функциональные подходы, такие как оценки покоя подключение и отключение задач, вызванных, имеют отличный потенциал для выявления целевой нейрокогнитивные и neuroaffective (функциональных) диагностических маркеров и может свидетельствовать о тяжести заболевания и прогноз с повышенной точностью и специфичности. Структурные подходы, такие как оценки морфометрии и связи, может обеспечить уникальные маркеры этиологии и долгосрочные результаты. Комбинированные, функциональные и структурные методы обеспечивают сильные мультимодальные, взаимодополняющих и синергетические подходы к разработке действительные д.м.н. основе изображений фенотипы в связанных со стрессом психических расстройств. Этот протокол направлен на интеграцию этих методов для исследования структуры DMN и функции в ПТСР, касающиеся заключения к тяжести заболевания и соответствующих клинических факторов.
Сканирование мозга представляет собой инструмент с беспрецедентного потенциала для изучения диагностической действия, тяжести заболевания, прогностики и ответа на лечение в нейропсихиатрии. Широкий спектр дополнительных методов нейровизуализации теперь доступен для характеристики структуры и функции ключевых систем мозга, и, чтобы помочь в идентификации нейровизуализации фенотипов в психиатрических населения. Из этих систем, по умолчанию режим сети (DMN) получил большое внимание в когнитивной и клинической неврологии литературе за последнее десятилетие.
DMN является так называемый «состояние покоя сеть", который включает в медиальной префронтальной коры (MPFC) в качестве основного переднего узла, задней части поясной извилины / предклинья (PCC) как принцип задней узла, вместе с нижней-боковых теменной коре и медиальной височной областях. Они Ключевой особенностью этой сети является то, что он обладает своей наивысшей активности в периоды отдыха, беч происходит в то время предметы просыпаются и оповещения, но не участвует в конкретной задачи; это состояние покоя активность был придуман "Режим по умолчанию" функции мозга 1. Состоянии покоя активность в DMN также весьма синхронизированы, что описывается как состояние покоя функциональную связь. Другой ключевой особенностью НУМ является то, что она демонстрирует уменьшенное активность в периоды повышенных внешних познавательных потребностей, которая наблюдается как дезактивации задач, вызванных во время функциональной нейровизуализации парадигмы 2,3. Предполагается, что баланс между внутренней (то есть государство отдыха) и внешних (т.е. деятельность, относящихся к заданию) требований необходимы для поддержания здорового функционирования мозга 3-5.
В следующих разделах приведены краткий обзор трех методов с целью изучения DMN: функциональная связность и дезактивации задача связанных с последующим структурным связи. Эти три метода являются убываниюribed качестве дополнительных способов характеризующие эту сеть в клинических образцах, таких как пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством и смежных психических заболеваний.
Состоянии покоя DMN функциональной связности
Состоянии покоя функциональную связь в последнее время стал общий подход используется для оценки моделей базовой функции мозга при отсутствии требований задачи. Функциональная связность является аналитическим методом, который количественно согласованности, или степень синхронности в зависимости (жирный шрифт) сигнала уровня кислорода в крови в течение долгого времени, в различных областях головного мозга. Растущий объем научной литературы показывает, что типичные закономерности связи DMN могут быть изменены в клинических и групп населения повышенного риска, и особенно с предыдущим воздействием значительного стресса или травмы. Наиболее частая находка была снижена DMN покоя функциональную связь, связанную с ПТСР 6. Это уменьшенная подключение может ВГАе прямые клинические применения, а снизились подключения DMN может прогнозировать, кто может развиться ПТСР после острого стрессора 7. Уменьшение DMN функциональная связность можно интерпретировать по-разному, чаще всего, что она отражает плохое взаимодействие между важных областях мозга, участвующих в самостоятельной обработки, что может привести к неспособности перераспределить внутренние ресурсы от базового обработки DMN к внешним требованиям. Это нарушение сеть может объяснить основные клинические симптомы психических расстройств, таких как ПТСР и других связанных со стрессом психических заболеваний 8. Дальнейшие исследования в этиологии этих нарушений является важной областью для будущих исследований.
С более общей точки зрения, преимущества изучения функциональной связности НУМ включают относительно простую реализацию и надежную картину покоя функциональную связь у здоровых, что позволяет для надежного сравнения 9,10 . Таким образом, этот метод имеет потенциал для развития в легко реализуется и надежной нейровизуализации биомаркера связанных со стрессом психических расстройств, который информирует, как функционирует мозг при отсутствии конкретных требований задач у лиц с ПТСР и других связанных со стрессом психических расстройств.
Задача-связанные DMN деактиваций
Изучение реакции DMN во рабочей памяти (WM) предлагает другой подход к исследованию функции и дисфункции этой сети за пределами покоя синхронность. Этот подход, который отражает способ более стандартный функциональный магнитно-резонансная томография (FMRI), предоставляет различную информацию о реакции на задачи требований, которые могут иметь клиническое значение 11. Предыдущие исследования документально подтверждено, что участники с ПТСР демонстрируют нарушение функционирования WM и большую степень DMN деактиваций во WM задач, возможно, отражает повышенную познавательную усилия 12-15. Усинг WM как вызов FMRI имеет несколько преимуществ. Например, он надежно отключает несколько ключевых областей д.м.н., от покоя в активное состояние. Самые отношение к ПТСР и других связанных со стрессом психических расстройств, WM задачи надежно отключить MPFC, основной передней DMN узел, который участвует в критических путей дизрегуляции в ПТСР. Было точно установлено, что MPFC модулирует возрастанию деятельность при миндалевидного тела, и, вероятно, играет решающую роль в страхе кондиционирования 16. Оценки MPFC деятельности также может быть полезным показателем в будущем клинической помощи. Например, в одном предыдущем исследовании травмированных полицейских, психотерапия экспозиции увеличилась MPFC активность и снижение деятельность при миндалевидного тела во время травматического извлечения памяти. Эти изменения нейровизуализации были связаны с уменьшением PSTD симптомов 17. Этот экземпляр WM-индуцированных MPFC деактиваций но один пример того, как нейровизуализации метрики могут быть применены к клинических популяций, и дальнейшее изучениедругих компонентов DMN, вероятно, будет плодотворным площадь будущих исследований.
В этом протоколе, н-обратно задача словесной рабочей памяти используется. Н-обратно задача широко используются в исследованиях FMRI, и обеспечивает надежную активацию исполнительного активации и режим по умолчанию сеть дезактивации регионах 18,19. Эта задача включает в себя три компонента, 0-обратно письмо бдительность задачу, 2-назад задача рабочей памяти и отдыха основу для сравнений. В ходе бдительности задачи 0-обратно, участники отвечают "да", когда появился заданный целевой согласный ("Н" или "ч") и "нет" для других согласных с использованием окно ответа двухкнопочной то время как внутри сканера. Шесть управления 0-обратно блоки 9 согласных представлены в течение этого задания. В течение 2-назад, ряд согласных представлены визуально для 500 мс каждый, с межстимульный интервале 2500 мс. Участники делают "да" или "нет"ответ, после каждого согласного представлены, чтобы указать, является ли это то же самое или отличается от согласного представлены два ранее в серии (например., ж, N, R, N, R, Q, R, Q, N, W и т.д.. , с правильными ответами выделен жирным шрифтом). Во время 2-обратно, шесть 45 сек серии 15 согласных представлены. Чтобы успешно выполнять участник должен поддерживать с требованием познавательную набор, который включает постоянный фонемного буферизации (IE. Холдинг согласных в кратковременной памяти), subvocal фонемного репетицию (IE. Повторяющуюся согласных без формулирования вслух), и исполнительный координации. В обоих 0 - и 2-обратно блоков, скорость презентации то же самое, 33% целевых представлены в случайных местах, и капитализация рандомизированы для поощрения словесное кодирование. 30 сек отдыхает базовый с перекрестие точки фиксации представлен перед каждым 0-назад квартал; это базовая линия используется для subsequсравнения ЛОР деятельности задач связанных сравнению с базовой линии в течение анализа данных.
Взятые вместе, сохранились данные показывают, что характеристика задач связанных DMN деятельности во время различных задач может сыграть важную роль в клинической использования функционального анализа DMN. Есть и другие преимущества в использовании WM как вызов FMRI в связанных со стрессом психических расстройств. Подобно покоя связи, существует четкая картина DMN деактиваций во WM у здоровых лиц, что облегчает сравнение с клинических образцов. WM также травмы нейтральным, которые могут избежать запуска клинические симптомы ПТСР в процессе сканирования. Поэтому этот метод также имеет потенциал для развития в нейровизуализации биомаркеров, которая отражает как мозг реагирует на внешние требования в связанных со стрессом психических расстройств.
DMN Структурная подключения
В то время как функциональной визуализации может описать измененияс в связи мозга или деятельности, связанной с воздействием стресса, функциональный подходы не описывают этиологию за наблюдаемые изменения головного мозга. Структурные методы визуализации, такие как тензора диффузии изображений (DTI), в состоянии измерить и количественно целостности трактов белого вещества, соединяющих участки мозга. DTI является наиболее распространенным структурный подход нейровизуализации и меры целостности белого вещества на основе анизотропной (т.е. направленный) потока молекул воды вдоль трактов белого вещества, как вода течет преимущественно вдоль белого вещества мозга (по сравнению с через них). Эта разница в направленного потока выражается как фракционной анизотропии (ФА). Более низкие степени FA, отражают микроструктурных изменений в трактов белого вещества, которые могут быть проявления нейронов травмы от различных причин, в том числе последствий стресса воздействия 4. С точки зрения сети, координирует деятельность мозга (то есть состояние покоя активность или коорdinated деятельность задача связанных) должны полагаться на структурных связей. В случае предыдущими результатами DMN, структурно повреждение ухудшает сообщение между DMN узлов, что приводит к снижению DMN функциональной связи. Аналогично, повышение модели дезактивации может отражать микроструктурной ущерб, которая требует вербовки больших областях мозга во время ответа задач. Относится к ПТСР и НУМ, несколько исследований показали, снижение FA в поясного пучка 20,21, что является белое вещество тракта, который соединяет основные лимбической структуры мозга 22. Вполне вероятно, что более точные меры, использующие трактография (т.е., непосредственно проследить трактов белого вещества на нейронном уровне) смогут выяснить, какие конкретные белого вещества волокна участвуют в нарушение сети. Преимущества для DTI изображений является то, что он сравнительно легко приобрести как нет необходимых задач для выполнения в сканере.
В FOПротокол llowing, функциональные подходы покоя функциональную связь и количественное определение задач, вызванных деактиваций сочетаются с изучения структурной связи с использованием DTI, чтобы сопоставить структуру DMN и функции и относятся эти данные, чтобы тяжести заболевания и соответствующих клинических факторов ПТСР . Ранее мы реализовали этот подход в травматологических, подвергшихся воздействию здоровых взрослых 18,23 и обнаружили, что этот протокол обеспечивает убедительный метод для характеристики DMN, что поддается адаптации к изучению ПТСР и других связанных со стрессом психические заболевания.
Подходящие участники подписать письменное информированное согласие на участие в исследовательском проекте. Исследование осуществляется в соответствии с институциональными, национальных и международных руководящих принципов для благосостояния человека.
1. Участник Скрининг и диагностические Интервью
2. Участники тренинга в Выполните N-назад Task
3. МРТ Приобретение
4. Анализ данных
Представитель результаты основаны на данных, собранных с помощью того же подхода изображений в двух различных образцов лиц с историей детской травмы и жестокого обращения, но без ПТСР 21,22. Результаты покоя функциональную связь анализирует показал пространственную картину в соо?...
Два наиболее важных шагов для успешной реализации протокола нейровизуализации точно захвата покоя и работает эффекты памяти.
Концептуально, приобретение покоя изображений проста. Поскольку нет задачу выполнить, экспериментаторы часто описывают деятельность мозга во...
The authors have no conflicts of interest to disclose relevant to the content of this manuscript. Both Dr. Philip and Ms. Carpenter are US Government Employees.
Генерация репрезентативных данных была поддержана NIH Грант R01HL084178, 5R01MH068767-08, и субсидий из Brown МРТ исследования объекта, Род-Айленд Foundation. В.А. КСО & D Грант 1 IK2 CX000724-01A2 поддерживает развитие протокола и дальнейшей работы. Мы благодарим всех наших участников.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3T TIM TRIO | Siemens | 3T MRI | |
MRI-compatible pulse oxymeter | Siemens | model # 07389567 | |
Analysis of Functional Neuroimaging | NIH | http://afni.nimh.nih.gov/ | Data analysis software package |
Eprime | Psychology Software Tools, LLC | http://www.pstnet.com/eprime.cfm | Stimulus presentation software |
Slicer | Brigham and Women's Hospital | http://www.slicer.org/ | Probabilistic tractography software |
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