İnsan orta beyin için yüksek çözünürlüklü Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Yöntemleri
Summary
Bu makalede, 3T tarayıcı kullanarak insan orta beyin ve subkortikal yapılarda 1.2 mm örnekleme ile yüksek çözünürlüklü fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme gerçekleştirmek için teknikler anlatılmaktadır. Insan üstün kollikulus (SC) görsel uyarım topografik haritalar çözmek için bu tekniklerin kullanılması örnek olarak verilmiştir.
Abstract
Fonksiyonel MRI (fMRI) non-invaziv insan beyin aktivitesinin korele ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir araçtır. Ancak, kullanımı en çok tercih örneğin orta beyin sapı ve olarak subkortikal bölgede daha serebral kortekse bir yüzey üzerinde aktivitesini ölçme üzerine odaklanmıştır. Uzamsal çözünürlük ve fizyolojik gürültü: subkortikal fMRI iki zorlukların üstesinden gerekir. Burada insan SC, ortabeyin dorsal yüzeyi üzerinde bir yapı içinde yüksek çözünürlüklü fMRI gerçekleştirmek için geliştirilen tekniği optimize edilmiş bir grubu tanımlar; yöntemleri, aynı zamanda resim, diğer beyin sapı ve subkortikal yapılar için kullanılabilir.
Yüksek çözünürlüklü (1.2 mm vokseller) SC fMRI bir konvansiyonel olmayan bir yaklaşım gerektirir. İstenen uzamsal örnekleme bir çoklu çekim (serpiştirmeli) spiral edinimi 1 kullanılarak elde edilir. Yana, T SC doku 2 * uzun korteks, bir buna uzun eko zamanı (T E ~ 40 msn) daha olduğunu maxi için kullanılırfonksiyonel kontrast hale getirir. SC tam ölçüde karşılamak için, 8-10 dilim elde edilir. Her bir oturum için fMRI aynı kesit reçete ile bir yapısal anatomisine aynı zamanda yüksek bir çözünürlüğe sahip referans hacme işlevsel bir veri hizalamak için kullanıldığı, elde edilir.
Ayrı bir oturumda, her konu için, biz (0.7 mm örnekleme) T 1 ağırlıklı iyi doku kontrastı verir dizisi kullanarak referans hacmi yüksek çözünürlüklü oluşturun. Referans volüm olarak, orta beyin bölgesi ITK-SNAP yazılım uygulamasını kullanarak 2 parçalı olduğunu. Bu segmentasyon 3 pürüzsüz ve doğru olarak orta beynin bir 3D yüzey gösterimi oluşturmak için kullanılır. Yüzey köşeleri ve normal doku 4 içinde Ortabeyin yüzeyinden derinliği bir harita oluşturmak için kullanılır.
Fonksiyonel verileri parçalı referans volüm koordinat sistemine dönüştürülmüştür. Voksellerden derinliği derneklersinyal kalitesini artırmak için belirli bir derinliğe sınırlarda fMRI zaman serisi verilerinin ortalaması sağlar. Veri görselleştirme için 3 boyutlu yüzey üzerinde işlenir.
Laboratuar biz SC 1 içinde görsel uyarı ve gizli ve açık görsel dikkat topografik haritalar ölçüm için bu tekniği kullanabilirsiniz. Bir örnek olarak, SC görsel uyarılmasına polar açısının topografik temsilini göstermektedir.
Protocol
Discussion
Bizim toplama ve veri analiz teknikleri yüksek çözünürlüklü (1.2 mm vokseller) de subkortikal insan beyin yapılarında nöral aktivitenin ölçümü sağlar. 3-shot spiral satın Ortabeyin etrafında fMRI ölçümleri özellikle zararlı olduğunu fizyolojik gürültüyü azaltır. Buna ek olarak, doku bizim laminer bölütleme us SNR arttırmada yardımcı verilerin ortalaması derinliği gerçekleştirmek için olanak sağlar. Biz görsel uyarı ve insan SC 1 gizli görsel dikkat hassas polar açı …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu malzeme Grant BCS 1063774 altında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen çalışma dayanmaktadır.
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).
