Was sagt mir „Mean Diffusivity“ über die Konnektivität kortikaler Bereiche?

Ich lese gerade einen Artikel über Veränderungen des Thalamusvolumens und Verbindungen im Zusammenhang mit dem Alter und verstehe, dass das Thalamusvolumen mit zunehmendem Alter abnimmt. Die Autoren stellen fest, dass die mittlere Diffusivität (MD) in thalamokortikalen Projektionen mit dem Alter zunimmt.

Ich bin überhaupt nicht mit der Diffusions-Tensor-Bildgebung vertraut, daher habe ich Probleme zu verstehen, was die Auswirkungen auf die Funktion / Anatomie der Bahnen der weißen Substanz sind.

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Kurze Antwort
Die mittlere Diffusivität (MD) in der Diffusions-Tensor-Bildgebung ist ein empfindliches, aber eher unspezifisches Maß. Änderungen in MD sagen Ihnen, dass die Wasserbewegung verändert ist, aber warum und wie müssen durch zusätzliche Studien beantwortet werden.

Die Hintergrunddiffusions
-MRT beruht auf der Tatsache, dass Wasser im Gehirn besser parallel zu den Axonen als über sie hinweg diffundiert. Daher bewegt sich Wasser in weißer Substanz, die hauptsächlich aus Bündeln parallel orientierter Axone besteht, hauptsächlich in einer Richtung, dh parallel zu den Fasern darin. Im Gegensatz dazu bewegt sich Wasser in der grauen Substanz des Gehirns und im extrazellulären Raum frei in viele Richtungen. Unter Ausnutzung der Unterschiede in den Diffusionsraten kann die weiße Substanz im Gehirn abgebildet werden. Bei dieser Technik wird die Diffusions-Tensor-Bildgebung oder DTI verwendet. DTI wurde verwendet, um Störungen der Gehirnstruktur zu untersuchen, die durch Traumata und Erkrankungen der weißen Substanz wie Multiple Sklerose verursacht werden (Chi, 2014) .

Nun, es gibt mehrere Ergebnismessungen in DTI und eine davon ist die mittlere Diffusivität (MD). MD beschreibt das Ausmaß der Wasserdiffusion im Gehirngewebe und kann verwendet werden, um Unterschiede in der strukturellen Integrität des Gehirns zu untersuchen. Unterschiede in MD können Variationen innerhalb des intra- und extrazellulären Raums, eine Verringerung des Neuropils (im Wesentlichen graue Substanz) und/oder globale Anstiege des Liquors widerspiegeln (Clark et al ., 2011).. Zum Beispiel erhöht ein erhöhtes Gewebewasser bei einem Ödem die MD, während eine Zellproliferation (Tumor) die MD verringern kann. Bei komplexen Erkrankungen wie Multipler Sklerose (MS) können Gehirnregionen eine unvorhersehbare Kombination aus Demyelinisierung, Axonverlust, Gliose und Entzündung erfahren, was zu konkurrierenden Einflüssen auf den Diffusionstensor führen könnte (Alexander et al . (2007) .

MD ist ein empfindliches, aber eher unspezifisches Maß , das von jedem Krankheitsprozess beeinflusst werden kann, der die Barrieren betrifft, die die Bewegung von Wasser einschränken, wie z. B. Zellmembranen . (Clark et al ., 2011) .

In Ihrem verlinkten Artikel (Hughes et al ., 2012) ist das einzige, was sie wirklich über die MD sagen

Die MD nahm mit zunehmendem Alter sowohl in der thalamo-frontalen als auch in der thalamo-parietalen Region zu […]. Diese beobachteten Veränderungen [in] Bahnen der weißen Substanz treten parallel zu einer altersbedingten Abnahme des frontalen kortikalen Volumens und des Volumens verwandter thalamischer Regionen auf.

Tatsächlich denke ich, dass die Veränderung der MD an sich nur sagt, dass sich etwas geändert hat und dass die MD ein Prädiktor für das Altern im thalamokortikalen System sein kann .

Referenzen
- Alexander et al ., Neurotherapeutics (2007); 4 (3): 316–29
- Chi, The Scientist (2014)
- Clark et al ., J Psychiatr Res (2011); 45 (7): 980–8
Hughes et al ., NeuroImage (2012); 63 (3): 1134-42