Het meten van connectiviteit in de primaire visuele Pathway in Human Albinisme Met behulp van Diffusion Tensor Imaging en tractografie

Albinisme is een genetische aandoening in de eerste plaats gekenmerkt door openlijke hypopigmentatie waargenomen in de getroffen personen. Het wordt veroorzaakt door erfelijke mutaties van genen betrokken bij melaninesynthese ^1. Albinisme verschijnt in twee hoofdvormen: oculo-cutane albinisme (OCA), een autosomaal recessieve eigenschap presenteren zowel oog- en cutane kenmerken; en oculaire albinisme (OA), een X-gebonden eigenschap vaker voor bij mannen en voornamelijk gekenmerkt door de oculaire symptomen ^2. Melanine in de retinale pigment epitheel (RPE) is van cruciaal belang voor een goede ontwikkeling van de centrale visuele route. Zijn afwezigheid in albinisme leidt daarom tot een visuele handicap, met inbegrip van fotofobie, nystagmus, verminderde gezichtsscherpte en verlies van binoculair zien ^2-3. Gezichtsscherpte is gekoppeld aan foveale morfologie, die is gewijzigd albinisme ^4. Bij de mens, een retinale lijn van decussation ligt langs de nasotemporal grens door de fovea, met vezels uit nasale retinaovertocht naar het andere halfrond en die van tijdelijke retina ipsilateraal uitstrekt. De mate van verminderde visuele functie in albinisme is gekoppeld aan het niveau van hypopigmentatie. Specifiek, pigmentatie is omgekeerd evenredig met de verschuiving naar tijdelijke retina van de lijn van decussation ^5. Als gevolg van de verschuiving in de lijn van decussation in de temporale netvlies, is overschrijding van de optische zenuw vezels verhoogd – een kenmerk gemeen in alle soorten ^3.

Structurele MRI studies op mensen aangetoond smaller optische chiasms albinisme in vergelijking met controles, die waarschijnlijk het gevolg van de toegenomen overschrijding van RGC waargenomen albinisme ^6-8. Het netvlies en optische chiasm uiten axonale begeleiding signalen zoals Eph familie receptoren en hun liganden ⁹ en zijn dus kandidaat-locaties voor misrouting ^10.

Een studie over apen met geïnduceerde glaucoom bleek een significant decemberrease van het aantal LGN parvalbumin-immunoreactieve relay neuronen en LGN volume ^11. Dit suggereert een verband tussen LGN grootte en het aantal witte stof (WM) trajecten reizen door de OF V1. Een post mortem onderzoek op de menselijke albinisme bleek ook kleinere LGN met gesmolten M en P lagen ^12. Hoge-resolutie structurele MRI bevestigd significante vermindering van de omvang van de LGN in albinisme ^8. Samengenomen suggereren deze bevindingen dat LGN daalde kan een kleiner aantal neuronen in de LGN, en op zijn beurt een verminderde connectiviteit tussen LGN en V1.

Het onderzoeken van patronen van anatomische connectiviteit bij de mens is beperkt. Dissection, tracer injectie en laesie inductie zijn invasieve technieken die alleen kan worden gebruikt post mortem, en meestal om een ​​zeer klein aantal patiënten. Vorige studies met behulp van carbocyanine kleurstof DII injecties aangetoond neuronale verbindingen tussen V1 en V2 (secundaire visuele cortex) ^13, alsmede in de hippocampus complex in-aldehyde vaste post-mortem menselijke hersenen ^14. Labeling vezels op deze wijze is beperkt tot afstanden van enige tientallen millimeters vanaf het injectiepunt ^14. Diffusion tensor imaging, DTI, is een MRI-modaliteit ontwikkeld in het begin-midden van de jaren 1990 tot fiber-darmkanaal richting en de organisatie te identificeren. Het is een niet-invasieve methode die in kaart brengen van grote WM trajecten in de levende hersenen mogelijk maakt. DTI is gevoelig voor de diffusie van watermoleculen in biologisch weefsel ^15. In de hersenen, de diffusie van water anisotrope (ongelijkmatige) door barrières zoals membranen en myeline. WM heeft hoge diffusie anisotropie, wat betekent dat de verspreiding groter dan parallel loodrecht op de oriëntatie van de vezels ^16. Fractionele anisotropie (FA) is een scalaire hoeveelheid die de voorkeur van moleculen te diffunderen in een anisotrope wijze beschrijft. FA waarden variëren 0-1, van laag tot hoog anisotstroperige (cerebrospinale vloeistof (CSF) <grijze stof (GM) <WM) ^16.

Stroomlijn (deterministische) en probabilistische fiber bijhouden van zijn twee verschillende algoritmen voor 3D-reconstructie pad. Deterministische tractografie maakt gebruik van een lijn voortplanting methode, het aansluiten van de naburige voxels passen in een bepaald zaad regio. Twee stop criteria die in dit algoritme zijn de draaihoek en de FA waarde. Daarom darmkanaal tracing tussen naburige voxels is onwaarschijnlijk grote keerpunt hoeken. Het algoritme zou daarom vordert ook alleen als de FA in een voxel boven een bepaalde drempel, het beperken van de effectiviteit ervan bij het nauwkeurig definiëren van paden in de buurt van grijze stof, waarbij anisotropie daalt. Probabilistische tractography, aan de andere kant, levert een verbinding map waarin de waarschijnlijkheid van een voxel een deel van een kanaal tussen twee gebieden van belang (ROI) en dus vordert in grijze materie, zoals V1 ^17. Met behulp van deze MRI toepassing, de belangrijkste WM structuren zoals deOf kan worden afgebakend, zoals in eerdere studies ^18-20.

Deze studie maakt gebruik van daarom verspreiding van gegevens en tractografie om het effect van axonale misrouting op retino-geniculo-corticale connectiviteit te verkennen. Omdat eerder gerapporteerde vermindering van LGN delen in menselijke albinisme ^8, voorspellen we dat vezels projecties van LGN naar V1 ook verminderd (figuur 1).