Misurare la connettività nella Primaria via visiva in albinismo umano per mezzo del tensore di diffusione Imaging e Trattografia

L'albinismo è una condizione genetica principalmente caratterizzata da ipopigmentazione palese osservata in individui affetti. E 'causata da mutazioni ereditarie a geni coinvolti nella sintesi della melanina ^1. L'albinismo appare in due forme principali: albinismo oculo-cutaneo (OCA), un autosomica carattere recessivo che presenti caratteristiche sia oculari e cutanee; e albinismo oculare (OA), una caratteristica X-linked più prevalente nei maschi e caratterizzata principalmente da sintomi oculari ^2. La melanina in epitelio pigmentato retinico (RPE) è di fondamentale importanza per il corretto sviluppo del percorso visivo centrale. La sua assenza in albinismo si traduce quindi in disabilità visive, tra cui fotofobia, nistagmo, ridotta acuità visiva e la perdita della visione binoculare ^2-3. L'acuità visiva è stato collegato alla morfologia della fovea, che viene alterato in albinismo ^4. Negli esseri umani, una linea della retina di decussazione si trova lungo il confine nasotemporal attraverso la fovea, con fibre di retina nasaleattraversare per l'altro emisfero e quelli della retina temporale che si estende ipsilaterale. Il grado di riduzione della funzionalità visiva in albinismo è stato collegato al livello di ipopigmentazione. In particolare, la pigmentazione è inversamente proporzionale allo spostamento nella retina temporale della linea di decussation ^5. Come conseguenza dello spostamento in linea decussazione nella retina temporale, attraversamento delle fibre del nervo ottico aumenta – una caratteristica comune in tutte le specie ^3.

Studi di risonanza magnetica strutturale sugli esseri umani hanno dimostrato più stretti chiasmi ottica in albinismo rispetto ai controlli, che è probabilmente il risultato di un aumento della traversata del RGCs osservati in albinismo ^6-8. La retina e chiasma ottico esprimere spunti di guida assonale come la famiglia dei recettori Ef ei loro ligandi ⁹ e sono quindi siti candidati per misrouting ^10.

Uno studio sulle scimmie con glaucoma indotto ha rivelato un significativo dicembreRease del numero di neuroni relè parvalbumin-immunoreattive LGN LGN e il volume ^11. Questo suggerisce una correlazione tra la dimensione LGN e il numero di traiettorie materia bianca (WM) che viaggiano attraverso l'OR a V1. Uno studio post mortem su albinismo umano ha rivelato anche più piccolo LGN con fusi M e P strati ^12. Ad alta risoluzione risonanza magnetica strutturale confermato significativa riduzione del volume di LGN in albinismo ^8. Presi insieme, questi risultati suggeriscono che il volume è diminuito LGN può causare un numero ridotto di neuroni nel LGN, e, a sua volta in una riduzione della connettività tra LGN e V1.

Esaminare i modelli di connettività anatomica negli esseri umani è stato limitato. Dissezione, iniezione tracciante e l'induzione della lesione sono tecniche invasive che possono essere utilizzati solo post mortem, e di solito coinvolgono un piccolo numero di pazienti. Studi precedenti utilizzando carbocyanine tingere iniezioni DII hanno dimostrato la connettività neuronale tra V1 e V2 (visual c secondariaortex) ^13, così come all'interno del complesso ippocampale in post-mortem cervelli umani aldeide-fisso ^14. Fibre di etichettatura in questo modo è limitato a distanze di solo decine di millimetri dal punto di iniezione ^14. l'imaging del tensore di diffusione, DTI, è una modalità di risonanza magnetica sviluppato nei primi mesi-metà degli anni 1990 per identificare la direzione del tratto di fibra e di organizzazione. È un metodo non invasivo che permette mappatura delle grandi vie WM nel cervello vivente. DTI è sensibile alla diffusione delle molecole di acqua nei tessuti biologici ^15. Nel cervello, la diffusione di acqua è anisotropo (non uniforme) a causa di ostacoli quali membrane e mielina. WM ha anisotropia elevata diffusione, significa la diffusione è maggiore parallelo che perpendicolare all'orientamento delle fibre ^16. anisotropia frazionaria (FA) è una quantità scalare che descrive la preferenza di molecole di diffondere in modo anisotropo. valori di FA vanno da 0-1, da bassa ad alta anisotropy (liquido cerebrospinale (CSF) <materia grigia (GM) <WM) ^16.

Streamline (deterministica) e il monitoraggio in fibra probabilistica sono due diversi algoritmi per la ricostruzione percorso 3D. trattografia deterministico utilizza un metodo di propagazione di linea, che collega voxel vicini in una regione semi di definito. Due criteri stop utilizzati in questo algoritmo sono l'angolo di rotazione e il valore FA. Pertanto, tratto tracciando tra voxel vicini è improbabile che ad ampi angoli di svolta. L'algoritmo permetterebbe quindi progredisce anche solo se la FA in un voxel supera una soglia determinata, limitando la sua efficacia nel definirne accuratamente percorsi vicino materia grigia, dove gocce anisotropia. Trattografia probabilistica, invece, produce una mappa connettività descrive la probabilità di un voxel di essere parte di un tratto tra due regioni di interesse (ROI) e quindi progredisce nella materia grigia come V1 ^17. Utilizzando questa applicazione la risonanza magnetica, strutture chiave come il WMO può essere delineata, come dimostrato in studi precedenti ^18-20.

Questo studio utilizza quindi i dati di diffusione e trattografia per esplorare l'effetto di misrouting assonale sulla connettività retino-genicolo-corticale. Sulla base di riduzioni precedentemente riportati nei volumi LGN in albinismo umano ^8, si prevede che le proiezioni in fibra da LGN a V1 sono anche ridotti (Figura 1).