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.
1. גיוס משתתפים
ערכי ה-FA משלושת ההנסועות מוצגים באיור 3. אניזוטרופיה חלקית הייתה נמוכה משמעותית בקבוצת TBI בכל שלושת ROIs, המציין את נוכחותו של נזק חומר לבן נרחב אצל אותם אנשים. אובדן לא מקומי זה של שלמות החומר הלבן אופייני ל- TBI.
איור 3: הפחתת אניזוטרופיה בחולים עם TBI ומערכת יחסים עם שליטה בקשב. (א) ערכי FA נמוכים משמעותית בחולי TBI בהשוואה לבקרות בריאות בכל 3 ההבחזות. (ב) FA ברדיאטורת הקורונה הנעה, תואם באופן שלילי את אפקט חוסר ההתאמה המוגבר במשימת הקשב. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
מדדי תשומת הלב שלנו לגבי הבדלי זמן שליטה-תגובה בין יעדים תואמים לבין יעדים לא תואמים - מתואמים באופן שלילי עם ערכי FA ברדיאטור הקורונה האווירית(איור 3). במילים אחרות, הבדלים גדולים יותר בזמן התגובה, המצביעים על בקרת קשב ירודה יותר, קשורים ל- FA מופחת. תוצאות אלה מעידות על קשר בין שלמות החומר הלבן במיקום זה לבין ביצועים במשימה זו. קשר גומלין זה לא נמצא בשני ההשערות האחרות. הרדיאטורה הקדמית של הקורונה קשורה לקשרים לקליפת המוח הקדמית, מבנה הידוע כממלא תפקיד חשוב בשליטה בקשב.
מכיוון שהדמיית דיפוזיה יכולה לחשוף הבדלים במבנה החומר הלבן שלעתים קרובות אינם נראים עם הדמיית MRI מסורתית, זהו כלי חשוב להבנת מבנה המוח ותפקודו. בניסוי זה זיהינו סמן רלוונטי קלינית לפגיעה מוחית טראומטית שעשוי לשמש לחיזוי ההשלכות ההתנהגותיות של פגיעה כזו. DTI היה שימושי במיוחד בחקר התפתחות המוח, כמו שינויים במבנה החומר הלבן נמצאים לאורך כל תוחלת החיים מילדות מוקדמת עד בגרות מאוחרת. לדוגמה, הזדקנות אצל מבוגרים קשורה לירידה ב anisotropy שברים.
ניתוח מתוחכם יותר של תמונות דיפוזיה מאפשר שחזור ומעקב אחר דרכי סיבים במוח, תהליך המכונה המתיחה. המתיחה משתמשת במידע הכיווני ב voxels רציף כדי לעקוב אחר חבילות סיבים ספציפיים כפי שהם חוצים את המוח והוא יכול לעזור לבנות מודלים של חיבורים שונים בין מבני המוח. טכניקה זו יכולה לשמש כדי לחקור את הקשרים בין אזורי מוח בודדים של עניין, או לחילופין לנתח את כל קונקטום, או מבנה רשת מורכב, של המוח.
Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
Neuropsychology
16.8K Views
Neuropsychology
68.3K Views
Neuropsychology
27.5K Views
Neuropsychology
12.0K Views
Neuropsychology
32.5K Views
Neuropsychology
17.7K Views
Neuropsychology
30.3K Views
Neuropsychology
16.2K Views
Neuropsychology
27.5K Views
Neuropsychology
19.6K Views
Neuropsychology
17.2K Views
Neuropsychology
17.3K Views
Neuropsychology
6.4K Views
Neuropsychology
41.8K Views
Neuropsychology
10.1K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved