ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטית פונקציונלית שיטות המוח התיכון האדם
Summary
מאמר זה מתאר שיטות לביצוע ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטי תפקודי עם הדגימה 1.2 מ"מ המוח התיכון האדם מבנים קורטיקליים באמצעות סורק 3T. שימוש בטכניקות הללו כדי לפתור מפות טופוגרפיות של גירוי חזותי של אדם מעולה colliculus (SC) ניתנת כדוגמה.
Abstract
MRI תפקודי (fMRI) הוא כלי בשימוש נרחב עבור הלא פולשני למדידת וקושרת של פעילות המוח האנושי. עם זאת, השימוש בו יש בעיקר התמקדה על מדידת הפעילות על פני השטח של קליפת המוח, ולא באזורים קורטיקליים כמו המוח התיכון ואת גזע המוח. FMRI קורטיקליים להתגבר על שני אתגרים: רזולוציה מרחבית רעש פיזיולוגית. כאן אנו מתארים מערכת אופטימיזציה של טכניקות שפותחו לבצע ברזולוציה גבוהה fMRI ב SC האדם, מבנה על פני השטח הגבי של המוח התיכון, שיטות יכול לשמש גם גזע המוח תמונה אחרת ומבנים קורטיקליים.
ברזולוציה גבוהה (1.2 ווקסלים מ"מ) fMRI של SC דורש גישה לא קונבנציונלי. הדגימה המרחבי הרצוי מתקבל באמצעות רב ירייה (משולבים) ספירלה הרכישה 1. מאז, T 2 * רקמות SC ארוך יותר בקליפת המוח, זמן ארוך יותר בהתאם הד (ט E ~ 40 מיקרו) משמש מקסימייז בניגוד תפקודית. כדי לכסות את מלוא היקף SC, 8-10 פרוסות מתקבלים. עבור כל מפגש אנטומיה מבנית עם מרשם פרוסה כמו fMRI מתקבלת גם, המשמש כדי ליישר את הנתונים תפקודיות לנפח ברזולוציה גבוהה התייחסות.
בפגישה נפרדת עבור כל נושא, אנו יוצרים ברזולוציה גבוהה (0.7 מ"מ הדגימה) בנפח התייחסות באמצעות T 1-משוקלל רצף שנותן לעומת זאת רקמה טובה. בספר התייחסות, באזור המוח התיכון הוא מפולח באמצעות יישום ITK-SNAP התוכנה 2. פילוח זה משמש ליצירת ייצוג פני השטח 3D של המוח התיכון שהוא גם חלק ומדויק 3. קודקודים את פני השטח הנורמלים המשמשים ליצירת מפה של עומק מפני השטח של המוח התיכון בתוך 4 רקמות.
נתונים תפקודיים הופכת מערכת קואורדינטות של נפח התייחסות מפולח. עמותות עומק של ווקסלים אתלאפשר מיצוע של-fMRI סדרת נתוני זמן בתוך טווחי עומק שצוינו כדי לשפר את איכות האות. הנתונים שניתנו על משטח 3D להדמיה.
במעבדה שלנו אנו משתמשים בטכניקה זו למדידת מפות טופוגרפיות של גירוי חזותי וקשב חזותי סמויה וגלויה בתוך SC 1. כדוגמה, אנחנו מדגימים את הייצוג הטופוגרפי של זווית הקוטב לגירוי חזותי SC.
Protocol
Discussion
טכניקות הרכישה ונתונים ניתוח שלנו מאפשרים מדידה של פעילות עצבית במוח האדם קורטיקליים מבנים ברזולוציה גבוהה (1.2 ווקסלים מ"מ). רכישת 3-shot ספירלה מפחית רעש פיזיולוגית כי הוא מזיק במיוחד מדידות ה-fMRI ברחבי המוח התיכון. כמו כן, פילוח למינרית שלנו רקמות מאפשר לנו לבצע מיצו?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
חומר זה מבוסס על העבודה נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע תחת גרנט BCS 1063774.
Referências
- Katyal, S., Zughni, S., Greene, C., Ress, D. Topography of covert visual attention in human superior colliculus. Journal of Neurophysiology. 104, 3074-3083 (2010).
- Yushkevich, P. A. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability. NeuroImage. 31, 1116-1128 (2006).
- Xu, G., Pan, Q., Bajaj, C. L. Discrete Surface Modeling Using Partial Differential Equations. Computer Aided Geometric Design. 23, 125-145 (2006).
- Ress, D., Glover, G. H., Liu, J., Wandell, B. Laminar profiles of functional activity in the human brain. NeuroImage. 34, 74-84 (2007).
- Schneider, K. A., Kastner, S. Effects of sustained spatial attention in the human lateral geniculate nucleus and superior colliculus. J. Neurosci. 29, 1784-1795 (2009).
- Glover, G. H. Simple analytic spiral K-space algorithm. Magn. Reson. Med. 42, 412-415 (1999).
- Glover, G. H., Lai, S. Self-navigated spiral fMRI: interleaved versus single-shot. Magn. Reson. Med. 39, 361-368 (1998).
- Nestares, O., Heeger, D. J. Robust multiresolution alignment of MRI brain volumes. Magn. Reson. Med. 43, 705-715 (2000).
- Engel, S. A., Glover, G. H., Wandell, B. A. Retinotopic organization in human visual cortex and the spatial precision of functional MRI. Cereb. Cortex. 7, 181-192 (1997).
- Schneider, K. A., Kastner, S. Visual responses of the human superior colliculus: a high-resolution functional magnetic resonance imaging study. Journal of Neurophysiology. 94, 2491-2503 (2005).
- Cynader, M., Berman, N. Receptive-field organization of monkey superior colliculus. Journal of Neurophysiology. 35, 187-201 (1972).
- Robinson, D. A. Eye movements evoked by collicular stimulation in the alert monkey. Vision Research. 12, 1795-1808 (1972).
- Schreiner, C. E., Langner, G. Laminar fine structure of frequency organization in auditory midbrain. Nature. 388, 383-385 (1997).
- Baumann, S. Orthogonal representation of sound dimensions in the primate midbrain. Nature Neuroscience. 14, 423-425 (2011).
- Malmierca, M. S. A discontinuous tonotopic organization in the inferior colliculus of the rat. J. Neurosci. 28, 4767 (2008).
- Bender, D. Retinotopic organization of macaque pulvinar. Journal of Neurophysiology. 46, 672 (1981).
- Grieve, K. L., Acuña, C., Cudeiro, J. The primate pulvinar nuclei: vision and action. Trends in Neurosciences. 23, 35-39 (2000).
- Rodriguez-Oroz, M. C. The subthalamic nucleus in Parkinson’s disease: somatotopic organization and physiological characteristics. Brain. 124, 1777 (2001).
- Romanelli, P. Microelectrode recording revealing a somatotopic body map in the subthalamic nucleus in humans with Parkinson disease. Journal of Neurosurgery. 100, 611-618 (2004).
- DeLong, M. R., Crutcher, M. D., Georgopoulos, A. P. Primate globus pallidus and subthalamic nucleus: functional organization. Journal of Neurophysiology. 53, 530 (1985).
- Houeto, J. L. Acute deep-brain stimulation of the internal and external globus pallidus in primary Dystonia functional mapping of the pallidum. Archives of Neurology. 64, 1281-1286 (2007).
