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.

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).

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.