عالية الدقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للطرق الدماغ المتوسط الإنسان
Summary
توضح هذه المقالة التقنيات لأداء عالية الدقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي مع أخذ العينات مم 1.2 في الدماغ المتوسط البشرية والهياكل تحت القشرية باستخدام ماسح ضوئي 3T. ويرد استخدام هذه التقنيات إلى حل الخرائط الطبوغرافية من التحفيز البصري في أكيمة الإنسان المتفوق (SC) كمثال على ذلك.
Abstract
وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) هو أداة تستخدم على نطاق واسع لقياس غير جراحية يرتبط نشاط الدماغ البشري. ومع ذلك، فقد تم استخدامه في معظمها تركز على قياس النشاط على سطح قشرة الدماغ وليس في المناطق تحت القشرية مثل الدماغ المتوسط والدماغ. يجب أن الرنين المغناطيسي الوظيفي تحت القشرية تغلب تحديين: القرار المكانية والضوضاء الفسيولوجية. نحن هنا وصف مجموعة من التقنيات المتقدمة الأمثل لأداء عالية الدقة الرنين المغناطيسي الوظيفي في SC الإنسان، وبنية على السطح الظهري من المخ الأوسط، ويمكن أيضا أساليب يمكن استخدامها لجذع الدماغ صورة أخرى، وهياكل تحت القشرية.
عالية الدقة (1.2 voxels ملم) الرنين المغناطيسي الوظيفي للSC يتطلب نهجا غير تقليدية. يتم الحصول على العينات المطلوبة المكانية باستخدام لقطات متعددة (معشق) دوامة اكتساب 1. ويستخدم منذ ذلك الحين، تي 2 * من الأنسجة SC أطول مما كانت عليه في القشرة، وقتا أطول في المقابل الصدى (T E ~ 40 ميللي ثانية) إلى ماكسيmize تباين وظيفي. لتغطية المدى الكامل للاتفاقية استكهولم، ويتم الحصول على 8-10 شرائح. لكل دورة وحصل أيضا على تشريح الهيكلي مع وصفة طبية شريحة نفس الرنين المغناطيسي الوظيفي، والتي تستخدم لمحاذاة البيانات الوظيفية إلى وحدة تخزين إشارة ذات دقة عالية.
في جلسة منفصلة، ولكل موضوع، ونحن خلق قرار عالية (0.7 مم أخذ العينات) حجم مرجع باستخدام T-1 المرجح أن يعطي تسلسل جيد المقابل الأنسجة. في حجم إشارة، منطقة المخ الأوسط غير مجزأة باستخدام تطبيقات البرمجيات ITK-SNAP 2. ويستخدم هذا التقسيم لخلق تمثيل سطح 3D من المخ الأوسط في آن معا، على نحو سلس ودقيق 3. وتستخدم القمم السطحية والأوضاع الطبيعية لرسم خريطة للعمق من سطح الدماغ المتوسط في غضون ال 4 الأنسجة.
يتم تحويل البيانات وظيفي في نظام الإحداثيات من حجم مرجع مجزأة. عمق جمعيات للvoxelsتمكين المتوسط من الرنين المغناطيسي الوظيفي بيانات السلاسل الزمنية ضمن نطاقات عمق محدد لتحسين جودة الإشارة. يتم تقديم البيانات على سطح 3D التصور.
في مختبرنا نستخدم هذه التقنية لقياس الخرائط الطبوغرافية من التحفيز البصري، والانتباه البصري السرية والعلنية داخل SC 1. كمثال على ذلك، علينا أن نبرهن للتمثيل الطبوغرافية من زاوية القطبية إلى التحفيز البصري في SC.
Protocol
Discussion
لدينا اقتناء وتحليل البيانات وتقنيات تمكن من قياس النشاط العصبي في الدماغ البشري تحت القشرية الهياكل بدقة عالية (voxels ملم 1.2). اقتناء دوامة 3-طلقة يقلل من الضوضاء الفسيولوجية التي تضر بشكل خاص لقياسات الرنين المغناطيسي الوظيفي في جميع أنحاء الدماغ المتوسط. وبالإضافة إ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وتستند هذه المادة على العمل بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم تحت BCS جرانت 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).
