Name: probing the brain in autism using fmri and diffusion tensor imaging
Uploaded: 2011-09-12T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging at JoVE.com

Författarna vill tacka hösten Alexander, Jeff Killen, Charles Wells, Kathy Pearson och Vaibhav Paneri för deras hjälp med projektet i olika skeden. Detta arbete stöds av UAB Psykologiska institutionen fakulteten start fonder, McNulty-Civitan Scientist Award &amp; the CCTS Pilot Research Grant (5UL1RR025777) till RK.

1. Speciella tekniker för scanning Personer med utvecklingsstörning: Medan neuroimaging sig är en komplex teknik med användning av MRT för att skanna av barn och personer med utvecklingsstörningar kan vara extremt challenging.The största problemen är: 1) Chef rörelse: människor med sjukdomar, särskilt barn, kan ha svårt att hålla kvar i den fMRI skanner under en skanning session. Detta kan resultera i huvudet rörelse som i sin tur kan påverka kvaliteten på de uppgifter, 2) Barn...

<ol>
	<li>Friston, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+and+effective+connectivity+in+neuroimaging:+A+synthesis.">Functional and effective connectivity in neuroimaging: A synthesis.</a> Human Brain Mapping. 2, 56-78 (1994).</li><li>Just, M. A., Cherkassky, V. L., Keller, T. A., Minshew, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+activation+and+synchronization+during+sentence+comprehension+in+high-functioning+autism:+evidence+of+underconnectivity.">Cortical activation and synchronization during sentence comprehension in high-functioning autism: evidence of underconnectivity.</a> Brain: a journal of neurology. 127, 1811-1821 (2004).</li><li>Kana, R. K., Keller, T. A., Cherkassky, V. A., Minshew, N. J., Just, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sentence+comprehension+in+autism:+thinking+in+pictures+with+decreased+functional+connectivity.">Sentence comprehension in autism: thinking in pictures with decreased functional connectivity.</a> Brain: a journal of neurology. 129, 2484-2493 (2006).</li><li>Koshino, H., Kana, R. K., Keller, T. A., Cherkassky, V. L., Minshew, N. J., Just, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=fMRI+Investigation+of+Working+Memory+for+Faces+in+Autism:+Visual+Coding+and+Underconnectivity+with+Frontal+Areas.">fMRI Investigation of Working Memory for Faces in Autism: Visual Coding and Underconnectivity with Frontal Areas.</a> Cerebral Cortex. 18, 289-300 (2007).</li><li>Kana, R. K., Keller, T. A., Minshew, N. J., Just, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibitory+control+in+high-functioning+autism:+decreased+activation+and+underconnectivity+in+inhibition+networks.">Inhibitory control in high-functioning autism: decreased activation and underconnectivity in inhibition networks.</a> Biological Psychiatry. 62, 196-208 (2007).</li><li>Just, M. A., Cherkassky, V. L., Keller, T. A., Kana, R. K., Minshew, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+and+Anatomical+Cortical+Underconnectivity+in+Autism:+Evidence+from+an+fMRI+Study+of+an+Executive+Function+Task+and+Corpus+Callosum+Morphometry.">Functional and Anatomical Cortical Underconnectivity in Autism: Evidence from an fMRI Study of an Executive Function Task and Corpus Callosum Morphometry.</a> Cerebral Cortex. 17, 951-961 (2007).</li><li>Castelli, F., Frith, C., Happe, F., Frith, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autism,+Asperger+syndrome+and+brain+mechanisms+for+the+attribution+of+mental+states+to+animated+shapes.">Autism, Asperger syndrome and brain mechanisms for the attribution of mental states to animated shapes.</a> Brain. 125, 1839-1849 (2002).</li><li>Gray, C. A., Garand, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+stories:+Improving+responses+of+students+with+autism+with+accurate+social+information.">Social stories: Improving responses of students with autism with accurate social information.</a> Focus on Autistic Behavior. 8, 1-10 (1993).</li><li>Smith, S. M., Jenkinson, M., Woolrich, M. W., Beckmann, C. F., Behrens, T. E. J., Johansen-Berg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL.">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, 208-219 (2004).</li><li>Smith, S. M., Jenkinson, M., Johansen-Berg, H., Rueckert, D., Nichols, T. E., Mackay, C. E., Watkins, K. E., Ciccarelli, O., Cader, M. Z., Matthews, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tract-based+spatial+statistics:+Voxelwise+analysis+of+multi-subject+diffusion+data.">Tract-based spatial statistics: Voxelwise analysis of multi-subject diffusion data.</a> NeuroImage. 31, 1487-1505 (2006).</li><li>Li, Q., Sun, J., Guo, L., Zang, Y., Feng, Z., Huang, X., Yang, H., Lv, Y., Huang, M., Gong, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+fractional+anisotropy+in+white+matter+of+the+right+frontal+region+in+children+with+attention-deficit/hyperactivity+disorder:+a+diffusion+tensor+imaging+study.">Increased fractional anisotropy in white matter of the right frontal region in children with attention-deficit/hyperactivity disorder: a diffusion tensor imaging study.</a> Neuro Endocrinol Lett. 31, 747-753 (2010).</li><li>Jeong, J. W., Sundaram, S. K., Kumar, A., Chugani, D. C., Chugani, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aberrant+diffusion+and+geometric+properties+in+the+left+arcuate+fasciculus+of+developmentally+delayed+children:+a+diffusion+tensor+imaging+study.">Aberrant diffusion and geometric properties in the left arcuate fasciculus of developmentally delayed children: a diffusion tensor imaging study.</a> AJNR Am J Neuroradiol. 32, 323-330 (2011).</li><li>Mulder, M. J., van Belle, J., van Engeland, H., Durston, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+between+cognitive+control+regions+is+sensitive+to+familial+risk+for+ADHD.">Functional connectivity between cognitive control regions is sensitive to familial risk for ADHD.</a> Human Brain Mapping. , (2010).</li><li>Vourkas, M., Micheloyanni, S., Simos, P. G., Rezaie, R., Fletcher, J. M., Cirino, P. T., Papanicolaou, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+task-specific+brain+network+connectivity+in+children+with+severe+reading+difficulties.">Dynamic task-specific brain network connectivity in children with severe reading difficulties.</a> Neurosci Lett. 488, 123-128 (2011).</li></ol>

De metoder och förfaranden som beskrivs i detta dokument är förankrade i grundläggande principerna för kognitiv neurovetenskap och hjärnavbildning. Sammantaget ger dessa metoder ger en övertygande ram för att bedöma hjärnans funktion på systemnivå hos barn, vuxna och hos personer med sjukdomar. Studier grundad i dessa metoder har varit särskilt inflytelserika i kännetecknar disharmoniska hjärnans funktion hos personer med autism. Även om de tekniker som presenteras här är ?...

probing the brain in autism using fmri and diffusion tensor imaging

Nya framväxande teorier tyder på att hjärnan inte fungerar som en sammanhållen enhet i autism, och denna obalans speglas i beteendemässiga symtom som visas av personer med autism. Även strukturella neuroradiologiska fynd har gett en del inblickar i hjärnan avvikelser i autism, är konsekvensen av sådana fynd ifrågasättas. Funktionell neuroradiologiska, å andra sidan, har varit mer givande i detta avseende, eftersom autism är en störning av dynamiska bearbetning och möjliggör undersökning av kommunikation mellan kortikala nätverk, som verkar vara där det underliggande problemet uppstår i autism. Funktionell anslutning definieras som tidsmässig korrelation av rumsligt skilda neurologiska events1. Fynd från ett antal av de senaste fMRI-studier har stött tanken att det finns svagare samordning mellan olika delar av hjärnan som borde arbeta tillsammans för att utföra komplexa sociala eller språkliga problem 2,3,4,5,6. En av de mysterier av autism är samexistensen av underskott på flera områden tillsammans med relativt intakt, ibland bättre, förmågor. Sådana komplexa manifestation av autism kräver ett globalt och omfattande undersökning av sjukdomen på neurala nivå. En övertygande senaste hänsyn hjärnan fungerar i autism, ger kortikala underconnectivity teori, 2,7 en integrerande ram för neurobiologiska grunden för autism. Den kortikala underconnectivity teorin om autism tyder på att något språk, social eller psykologisk funktion som är beroende av integration av flera områden i hjärnan är känslig för störningar som ökar bearbetning efterfrågan. I autism kan underfunktion i integrativ kretsar i hjärnan orsakar utbrett underconnectivity. Med andra ord, kan personer med autism tolka information på ett splittrat sätt på bekostnad av helheten. Sedan kortikala underconnectivity mellan hjärnregioner, särskilt frontala cortex och bakre områdena 3,6, har nu varit relativt väl etablerade, kan vi börja att ytterligare förstå hjärnan anslutning som en kritisk komponent av autism symtom. Ett logiskt nästa steg i denna riktning är att undersöka de anatomiska anslutningar som kan medla den funktionella anslutningar som nämns ovan. Diffusion Tensor Imaging (DTI) är en relativt ny neuroimaging teknik som hjälper till att söka av diffusion av vatten i hjärnan att sluta sig till integritet vita substansen fibrer. Med den här tekniken är vatten diffusion i hjärnan undersöks i flera riktningar med hjälp av diffusion gradienter. Medan funktionell uppkoppling ger information om synkronisering av hjärnans aktivering inom olika områden i hjärnan under en uppgift eller vid vila, hjälper DTI att förstå de bakomliggande axonal organisation som kan underlätta cross-talk mellan områden i hjärnan. Denna uppsats kommer att beskriva dessa tekniker som värdefulla verktyg för att förstå hjärnan vid autism och de utmaningar som denna forskningsinriktning.

Watch this Scientific Journal Video about Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging at JoVE.com

Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging

Neuroradiologiska tekniker, såsom funktionell MRI och diffusion tensor imaging har blivit allt mer användbar i karakterisera den kognitiva och neurala underskott i autism. En undersökning av hjärnan anslutning i autism på nätverksnivå tillsammans med anpassningar för skanning barn med utvecklingsstörning presenteras.

Sondering hjärnan i Autism Med fMRI och diffusion tensor imaging

Newly emerging theories suggest that the brain does not function as a cohesive unit in autism, and this discordance is reflected in the behavioral ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Magnetic Resonance Härledda Myocardial Sila Uppskattning med hjälp av funktionen Spåra

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

A Strategy to Identify de Novo Mutations in Common Disorders such as Autism and Schizophrenia

En strategi för att identifiera de novo mutationer i vanliga sjukdomar som autism och schizofreni

There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, ...

MRI-guided Disruption of the Blood-brain Barrier using Transcranial Focused Ultrasound in a Rat Model

MR-guidad Rubbning av blod-hjärnbarriären med hjälp Transkraniell fokuserat ultraljud i en råttmodell

Focused ultrasound (FUS) disruption of the blood-brain barrier (BBB) is an increasingly investigated technique for circumventing the BBB1-5. The BBB is a ...

Eye Tracking Young Children with Autism

Eye tracking Små barn med Autism

The rise of accessible commercial eye-tracking systems has fueled a rapid increase in their use in psychological and psychiatric research. By providing a ...

The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Användning av farmakologisk-utmaning fMRI i Pre-klinisk forskning: Ansökan till 5-HT-systemet

Pharmacological MRI (phMRI) is a new and promising method to study the effects of substances on brain function that can ultimately be used to unravel ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging i Analys av neurodegenerativa sjukdomar

Diffusion tensor imaging (DTI) techniques provide information on the microstructural processes of the cerebral white matter (WM) in vivo. The present ...

MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

In Vivo Optical Imaging of Brain Tumors and Arthritis Using Fluorescent SapC-DOPS Nanovesicles

In Vivo Optical Imaging of Brain Tumors and Arthritis Using Fluorescent SapC-DOPS Nanovesicles

In Vivo Optisk avbildning av hjärntumörer och Artrit med fluorescerande SAPC-DOPS Nanovesicles

We describe a multi-angle rotational optical imaging (MAROI) system for in vivo monitoring of physiopathological processes labeled with a fluorescent ...

Tracking the Mammary Architectural Features and Detecting Breast Cancer with Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Spårning bröst arkitektoniska särdrag och upptäcka bröstcancer med Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

Använda Saccadometry med Deep Brain Stimulation till Normal och Patologisk hjärnfunktion

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...