Микроструктура белого вещества, необходимая для эффективной и скоординированной передачи нейронных импульсов, подвергается особенно явному развитию в первые годы жизни, в то время как отклонения от этой траектории развития мозга, вероятно, приводят к изменениям связей мозга, имеющим отношение к поведению ребенка, а впоследствии и взрослого человека. Оценка микроструктуры белого вещества при нормальном развитии мозга имеет решающее значение для неврологического подхода как к типичному, так и к патологическому раннему развитию.
Результаты исследований выявляют изменения микроструктуры белого вещества в самые ранние периоды развития и демонстрируют разный период развития регионов и региональных асимметрий.
Нейронная архитектура, которая образует пучки миелинизированных нервных волокон, известная как микроструктура белого вещества, имеет фундаментальное значение для связей мозга и способствует формированию когнитивного функционирования более высокого уровня. Развитие структуры (схемы) белого вещества происходит из-за каскада сложных процессов, таких как образование аксонов, дендритное прорастание и миелинизация, которое начинается на поздних стадиях беременности и продолжает развиваться через детство, юность и взрослую жизнь с наиболее выраженным созреванием в течение первых двух лет жизни. В течение этого периода развития субстраты нервной ткани , которые управляют индивидуальными различиями в отношении уязвимости или устойчивости к неблагоприятным воздействиям, вероятно, станут формироваться на самых ранних этапах развития мозга. Несмотря на важность микроструктуры белого вещества для здоровой функции мозга и связности, существенный разрыв остается в наших знаниях относительно нормативных характеристик микроструктуры детского белого вещества, таких как половой диморфизм и асимметрия, особенно в течение недель, следующих сразу после рождения.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) предоставляет детальные изображения мозга и может неинвазивно отслеживать изменения, связанные с развитием белого вещества. Диффузионная МРТ (dMRI) очень чувствительна к изменениям микроструктуры тканей и широко используется для изучения волоконной архитектуры белого вещества. Диффузионное тензорное изображение (DTI) обеспечивает измеримые показатели диффузионных характеристик, включая фракционную анизотропию (FA), среднюю диффузию (MD), радиальную диффузию (RD) и осевую диффузию (AD), каждая из которых обеспечивает количественные характеристики диффузии в тканях мозга. Учитывая степень анизотропной диффузии в белом веществе - из-за тканевых барьеров, таких как аксональные волокна и миелиновая оболочка - FA, MD, RD и AD, обеспечивают непрямые маркеры микроструктуры белого вещества.
Более поздние методы dMRI, такие как дисперсия ориентации нейритов и изображение плотности (NODDI ), используют биофизическое моделирование для повышения уровня выявления микроструктурной специфичности, доступной для нейровизуализации. NODDI измеряет количественные параметры трех специфических диффузионных процессов: диффузия интранейритов (ν IC, диффузия внутри аксонов и дендритов), диффузия экстранейрита и изотропная (свободная) диффузия воды (ν ISO). Подобная модель также количественно определяет степень углового изменения нейритов через индекс дисперсии ориентации (ODI). NODDI предоставляет важную информацию о развитии головного мозга у младенцев и детей младшего возраста с изменениями параметров, совместимыми с механизмами нейроразвития миелинизации и развития аксонального волокна в течение первых нескольких лет жизни. Например, нелинейное увеличение объемной доли интранейритов NODDI (ν IC ) происходит примерно в первые 3 года детства , а ν ICпродолжает увеличиваться нелинейно до 7,5 лет. У явно недоношенных детей параметры NODDI указывают на увеличение дисперсии аксонов и более низкую плотность аксонов по сравнению с вовремя родившимися младенцами, и эти параметры также связаны с более слабыми функциональными исходами у очень недоношенных детей. Эти исследования дают ценное представление о профилях развития головного мозга, а также демонстрируют полезность методологии dMRI.
Даже в узком возрастном диапазоне показатели микроструктуры белого вещества варьируются в зависимости от гестационного возраста и проявляются в широких левосторонних различиях. Половые различия минимальны, и между параметрами белого вещества и маркерами роста новорожденных не возникало значительных ассоциаций. Наконец, сравнение значений DTI и NODDI показывает, что, хотя эти методы измеряют аналогичные аспекты микроструктуры белого вещества, они обеспечивают дифференциальную микроструктурную информацию на раннем этапе развития ребенка. Показатели диффузии DTI сильно связаны с возрастом, скорректированным на длительность беременности, что отражает снижение общего содержания воды в мозге и увеличение плотности мембран. RD уменьшается, а FA увеличивается в центральных областях белого вещества, что может свидетельствовать о ранней миелинизации или усиленной организации волокон и пучков белого вещества. Преимущество NODDI заключается в том, что он использует биофизическое моделирование для определения конкретных характеристик микроструктуры. ν IC интерпретируется для обеспечения индекса плотности нейритов (т. е. аксонов и дендритов), тогда как ODI является показателем степени когерентности волокон.
Центральные области белого вещества, такие как мозолистое тело, внутренние капсулы и радиальные лучи, развиваются перед более периферическим белым веществом, а задние отделы развиваются перед более передними, причем, большая часть микроструктуры белого вещества устанавливается через один месяц. Качественно карты FA и ODI в один месяц кажутся взрослыми, что свидетельствует о том, что архитектура волокон и их организация развиваются в матке. С другой стороны, процессы развития, такие как миелинизация, в основном происходят постнатально и, вероятно, влияют на последующие изменения параметров RD и ν IC
Добавить комментарий