Dinamiese kartering van menslike kortikale ontwikkeling gedurende die kinderjare deur vroeë volwassenheid (2004)

Spring na:

Abstract

Menslike breinontwikkeling is struktureel en funksioneel 'n nie-lineêre proses (1-3), en begrip van normale breinveroudering is noodsaaklik vir die verstaan ​​van neuro-ontwikkelingsversteurings (4, 5). Die heteromodale aard van kognitiewe breinontwikkeling blyk uit studies van neurokognitiewe prestasie (6, 7), funksionele beeldvorming (funksionele MRI of positronemissie tomografie) (8-10), en koherensiestudies vir elektro-enfalograms (1, 2, 10). Voorafbeeldingstudies toon streeks-nie-lineêre veranderinge in grysstof (GM) digtheid gedurende kinder- en adolessensie met prepubertal-toename gevolg deur postpubertal verlies (11-14). Die GM-digtheid op MRI is 'n indirekte maatstaf van 'n komplekse argitektuur van glia, vaskulasie en neurone met dendritiese en sinaptiese prosesse. Studies van GM-veroudering toon 'n verlies in kortikale GM-digtheid oor tyd (15, 16), wat tydelik korreleer met postmortem bevindinge van verhoogde sinaptiese snoei tydens adolessensie en vroeë volwassenheid (17-19). Hier bied ons 'n studie aan van kortikale GM-ontwikkeling by kinders en adolessente deur gebruik te maak van 'n breinkaart-tegniek en 'n voorlopig bestudeerde monster van 13-gesonde kinders (4-21 jaar oud) wat elke 2-jaar vir 8-10 jaar geskandeer is. . Omdat die skanderings oor die jare herhaaldelik oor dieselfde vakke behaal is, het die statistiese ekstrapolasie van punte tussen skanderings die konstruksie van 'n geanimeerde vervalse volgorde van pediatriese breinontwikkeling moontlik gemaak. Ons het vermoed dat GM-ontwikkeling in die kinderjare deur vroeë volwassenheid nie-lineêr sou wees soos hierbo beskryf en sou op 'n gelokaliseerde, streekspesifieke wyse vorder wat saamval met die funksionele volwassenheid. Ons het ook voorspel dat die gebiede wat verband hou met meer primêre funksies (bv. Primêre motoriese korteks) vroeër sal ontwikkel in vergelyking met die streke wat betrokke is by meer komplekse en integrerende take (bv. Temporale lob).

Die resultaat is 'n dinamiese kaart van GM-volwassenheid in die pre- en postpubertal periode. Ons resultate, terwyl ons die merkwaardige heterogeniteit beklemtoon, toon dat die kortikale GM-ontwikkeling blyk die funksionele rijpingsvolgorde te volg, met die primêre sensorimotoriese kortikas saam met die voor- en oksipitale pole wat eers verval en die res van die korteks ontwikkel in 'n parietale-tot- Frontale (terug-na-voor) rigting. Die superieure temporale korteks, wat assosiasie areas bevat wat inligting uit verskeie sensoriese modaliteite integreer, het die afgelope tyd verouder. Verder het die volwassenheid van die korteks ook die evolusionêre volgorde waarin hierdie streke geskep is, gevolg.

Metodes

Vakke. Voorbeeld demografie word vertoon in Tabel 1. Alle vakke is gewerf uit die gemeenskap vir 'n deurlopende Nasionale Instituut vir Geestesgesondheidstudie van menslike breinontwikkeling (20). Kortliks is aan elke proefpersoon 'n gestruktureerde diagnostiese onderhoud gegee om psigiatriese diagnoses by elke besoek uit te sluit. Proefpersone keer elke twee jaar terug vir 'n vervolg-MRI tesame met psigiatriese en neurokognitiewe herevaluering. 'N Subgroep van alle kinders wat drie of meer bruikbare MRI-skanderings gehad het en tussen die ouderdom van 2 en 4 jaar was, is gekies om in hierdie studie opgeneem te word. Die studie is goedgekeur deur die Institusionele Ondersoekraad van die Instituut vir Geestesgesondheid, en 'n ingeligte toestemming is verkry van vakke> 21 jaar oud of van ouers van minderjarige proefpersone, en 'n addisionele skriftelike toestemming is verkry van elke minderjarige proefpersoon.

 

Tabel 1.

Demografie van die studiemonster

Beeldverwerking en -analise. MRI beelde is verkry by die Nasionale Instituut vir Geestesgesondheid op dieselfde 1.5-T General Electric skandeerder. Die MRI-volgorde was konsekwent regdeur die studie. T1-geweegde beelde met aangrensende 1.5-mm snye in die axiale vlak en 2.0-mm snye in die koronale vlak, is verkry deur die gebruik van 3D verwarrende gradiënt herroepe echo in die bestendige toestand. Imaging parameters was: echo tyd, 5 ms; herhalingstyd, 24 ms; flip hoek, 45 °; verkrygingsmatriks, 256 × 192; aantal opwindings, 1; en oogpunt, 24 cm. Met elke groot sagteware / hardeware opgradering is die betroubaarheid van die data voor en na die opgradering getoets deur 'n stel vakke voor en na die opgradering te skandering (20). Kortliks, vir elke skandering, is 'n radiofrekwensie bias veld-regstelling algoritme toegepas. Baseline beelde is genormaliseer, omskep hulle na 'n standaard 3D stereotaksiese ruimte (21). Opvolgskanderings is dan in lyn gebring met die basislyn skandering uit dieselfde vak, en wedersyds geregistreerde skanderings vir elke vak is lineêr in die International Consortium for Brain Mapping (ICBM) spasie gekarteer (22). 'N Uitgebreide gevalideerde weefsel klassifiseerder gegenereerde gedetailleerde kaarte van GM, wit materie, en serebrospinale vloeistof deur die gebruik van 'n Gaussiese mengsel verspreiding om 'n maksimum te genereer a posteriori segmentering van die data (23, 24), en 'n oppervlakmodel van die korteks is dan outomaties onttrek vir elke vak en tydspunt soos beskryf (25).

'N Beeldanalise tegniek bekend as kortikale patroon ooreenstem (25-27) is gebruik om kortikale verskille oor die tyd beter te lokaliseer en die krag te verhoog om sistematiese veranderinge op te spoor (25). Hierdie benadering pas so ver as moontlik oor girale kenmerke van kortikale oppervlakanatomie oor vakke voordat kruis-vak vergelykings, groepgemiddeldes en statistiese kaarte gemaak word. Omdat hierdie tegniek 'n bietjie anatomiese afwyking versteur, is daar verhoogde statistiese krag vir die opsporing van statistiese effekte op kortikale maatreëls, sowel as verhoogde vermoë om hierdie effekte te lokaliseer in vergelyking met belangrike sulcal- en gyrale landmerke. In die kortikale ooreenstemmende stap word sekondêre vervormings bereken wat ooreenstem met gyralpatrone oor al die tydpunte en alle vakke, waardeur data gemiddeld en vergelyk kan word oor ooreenstemmende kortikale streke. 'N stel 34 sulcal landmerke per brein beperk die kartering van een korteks op die ander deur die gebruik van ooreenstemmende kortikale streke oor vakke. 'N Beeldontleder wat blind is om identiteit, geslag en ouderdom te onderwerp, het elk van 17 sulci in elke laterale halfrond op die oppervlakweergawe van elke brein opgespoor. Hierdie sulci het die Sylvian-fissuur-, sentrale-, precentrale- en postcentrale sulci-, superieure temporale sulcus- (STS) hoofliggaam, STS-stygende tak, STS-posteriortak, primêre en sekondêre intermediêre sulci, en minderwaardige temporale, superieure en inferior frontale, intraparietale, transversale oksipitale, olfaktoriese, occipitotemporale, en kollaterale sulci. Benewens die vernaamste sulci, is 'n stel van ses middellyn-landmerkkurwes langs die lengteverskynsel in elke halfrond geskets om hemisferiese gyrale perke te bepaal. Landmerke is gedefinieer volgens 'n gedetailleerde anatomiese protokol. Hierdie protokol is beskikbaar op die internet (www.loni.ucla.edu/~khayashi/Public/medial_surface) en het betroubaarheid tussen inter- en intraratore soos gerapporteer (25).

'N Tydsafhanklike gemiddelde 3D kortikale model vir die groep is geskep deur alle sulcal / gyral landmerke in 'n 2D-vlak te plat, tesame met die kortikale model wat 'n kleurkode gee om 3D-vorminligting te behou. Sodra die data in hierdie platruimte was, is sulkale kenmerke oor vakke gerig op 'n gemiddelde stel sulkolkrommes. Die verkorte kortikale kaarte is wiskundig herstel na 3D, wat 'n skerp gemiddelde kortikale model met gyraleienskappe op hul gemiddelde anatomiese plekke lewer (28).

Om plaaslike GM te kwantifiseer, gebruik ons ​​'n maatstaf genaamd "GM-digtheid" wat in baie vorige studies gebruik is, wat die hoeveelheid GM in 'n klein gebied met vaste radius (15 mm) rondom elke kortikale punt meet (15, 25, 26, 28). Die GM-digtheid maatstaf gemiddelde inligting oor GM volumes oor 'n klein omgewing (die 15-mm-kern wat in hierdie verslag gebruik word), wat 'n verhoogde verhouding tussen sein en klank gee, en dit beteken 'n mate van die geraas wat inherent is aan die oplossing van die kortikale GM grense in MRI. As GM-digtheid egter gebruik word, verloor sommige lokalisasie krag, en die benadering kan gemiddelde data van opponerende sulkale banke. Die maatreël kan ook GM-veranderinge weerspieël as gevolg van verskille in kortikale oppervlakkromming, waarin verhoogde kromming kan veroorsaak dat minder GM in die kern van 'n vaste radius gemonster word. Ons werk toon egter dat GM digtheid en dikte baie korrele is (K. Narr, RM Foto's, AW Toga, RP Woods, DE Rex, P. Szeszko, D. Robinson, Y. Wang, H. DeLuca, D. Asuncion, en PM Thompson, ongepubliseerde data) en dus waarskynlik indeks soortgelyke maturational prosesse.

Om vas te stel of daar genoeg krag was om statistiese betekenisvolheid by elke oppervlakpunt op die korteks te bereik, het ons die model van GM-verandering toegepas en die veelvoudige regressie-koëffisiënt beraam (R²) by elke punt, wat wissel tussen 0 en 1. Uit die nulverspreiding van R², aangepas vir die aantal grade van vryheid in die statistiese model, is dit moontlik om vas te stel of daar genoeg krag is om die nulhipotese te verwerp (R² = 0) by elke kortikale punt. Die betekenis van die model pas, p(R²), dan is op elke kortikale punt (data nie getoon) getoon nie. Die gevolgde kaart het aangedui dat R² is nie byna elke kortikale punt nie, wat daarop dui dat die veranderinge wat gesien is, baie hoogs betekenisvol was.

Statistiese persele is gegenereer deur 'n gemengde-model regressie-analise te gebruik (11, 30) vir die GM volumes by elk van 65,536 punte op die hele kortikale oppervlak sowel as individuele lobarvolumes en ook op verskeie spesifieke punte van belang oor die oppervlak. Omdat 'n nie-lineêre gemengde model gebruik is, is intersubject verskille in GM-digtheid afsonderlik gemodelleer van die intraindividuele tempo van kortikale verandering, wat addisionele krag gee om longitudinale veranderinge op elke kortikale punt op te los. Hipotesetoetse vir modelgebou is gebaseer op F statistieke met α = 0.05. spesifiek, F toetse is gebruik om vas te stel of die volgorde van 'n ontwikkelingsgroeimodel kubies, kwadraties of lineêr is. As 'n kubieke model nie beduidend was nie, is 'n kwadratiese model getoets; as 'n kwadratiese model nie beduidend was nie, is 'n lineêre model getoets. Dus was 'n groeimodel polinoom / nie-lineair as die kubieke of kwadratiese termyn aansienlik bygedra het tot die regressievergelyking. Aangesien elke hipotese slegs een keer getoets is, was die korreksie van die statistieke vir veelvuldige vergelykings nie nodig nie.

Die volgende streke is gekies vir ontledings in elke halfrond: precentrale gyrus, primêre motoriese korteks (Fig. 1A), superior frontale gyrus, posterior grens naby die sentrale sulcus (Fig. 1B), inferior frontale gyrus, posterior limiet (Fig. 1C), inferior frontale sulcus, anterior limiet (Fig. 1D), inferior frontale sulcus in die dorsolaterale prefrontale korteks (Fig. 1E), anterior einde van superior frontale sulcus (Fig. 1F), voorste paal (Fig. 1G), primêre sensoriese korteks in sentrale gyrus (Fig. 1H), supramarginale gyrus (area 40) (Fig. 1I), hoekige gyrus (area 39) (Fig. 1J), oksipitale paal (Fig. 1K), anterior, middel- en posterior gedeeltes van beter temporale gyrus (STG) (Fig. 1 L-N), minderwaardige tydelike gyrus middelpunt, asook die anterior en posterior grense (Fig. 1 O-Q), en op die inferior oppervlak, anterior en posterior punte van olfaktoriese sulcus (Fig. 2 R en S) en die anterior en posterior punte van kollaterale sulcus (Fig. 2 T en U). Korresponderende punte is gekies op beide hemisfere deur dieselfde sulke landmerke te gebruik.

 

Fig. 1.

Gemengde-model-regressieplotte in streke van belang oor die kortikale oppervlak. Die volgende streke is gekies vir ontledings in elke halfrond: A, precentrale gyrus en primêre motoriese korteks; B, superior frontale gyrus, posterior einde naby sentrale sulcus; ...

 

Fig. 2.

Onderaan die brein wat vroeë en laat tyd-verval beelde toon. Punte stem ooreen met die anterior en posterior punte van die olfaktoriese sulcus (R en S) en kollaterale sulcus (T en U), en gemengde-modelgrafieke wat ooreenstem met die streke van belang op die ...

Results

Algehele is die totale GM-volume op vroeër ouderdom gestyg, gevolg deur volgehoue ​​verlies wat begin rondom puberteit. Maar, soos gesien in die tydverloop-volgorde (Fig. (Figs.22 en and3), 3), begin die proses van GM-verlies (veroudering) eers in dorsale parietale kortikale, veral die primêre sensorimotoriese gebiede naby die interhemisferiese marge, en versprei dan rostralies oor die frontale korteks en caudaal en lateraal oor die pariëtale, oksipitale en uiteindelik die temporale korteks . (Hierdie volgorde is beskikbaar in Movies 1-4, wat gepubliseer word as ondersteunende inligting Op die PNAS webwerf.) Voor- en oksipitale pole verloor GM vroeg, en in die frontlobe behels die GM-volwassenheid uiteindelik die dorsolaterale prefrontale korteks, wat slegs GM verloor teen die einde van die adolessensie.

 

Fig. 3.

Regs-laterale en bo-aansigte van die dinamiese volgorde van GM-veroudering oor die kortikale oppervlak. Die sybalk toon 'n kleurvoorstelling in eenhede van GM-volume. Die aanvanklike rame vertoon streke van belang in die korteks soos beskryf vir Fig 1. dit ...

Om verder die volwassenheidspatrone binne individuele kortikale subregio's te ondersoek, het ons gemengde-model-regressie-ontledings gebruik om vlakke van lineêre sowel as nie-lineêre (kwadratiese of kubieke) ouderdomseffekte op GM-volumes op punte van belang langs die kortikale oppervlak te konstrueer deur gebruik te maak van belangrike sulke landmerke om te verseker dat ooreenstemmende anatomie korrek gekorreleer is oor tyd en vakke. Toe ons die gemiddelde lobarvolumes in hierdie monster vergelyk met ons groter dwarsdeursnee-monster (n = 149), was die tendense vir totale en lobar GM volumes in beide groepe ooreengekom (data nie getoon nie) (11). By individuele subregio's regoor die korteks toon egter GM-volwassenheid 'n veranderlike verouderingspatroon.

Binne die frontale korteks, die precentrale gyrus (Figs. (Figs.1A1A en and3) 3) verval vroeg. GM verlies vorder lineêr op 'n vroeë ouderdom, terwyl meer rostrale streke van die frontale lob (langs die superior en inferior frontale gyri; Figs. Figs.11 en 3, B-G) agtervolg in 'n anterior progressie, soos ook aangedui deur die progressiewe latere pieke van nie-lineêre GM-verlies (Fig. 1 B-D), met die prefrontale korteks wat laas verval (Figs. 1, D en E, en and3) .3). In die pariëtale lob begin die GM-verlies in die post-sentrale gyrus (Fig. (Figs.1H1H en and3; 3; met 'n nie-lineêre vroeë piek), wat lateraal in die hoekgirus vorder (area 40; Fig. Figs.1I1I en and3), 3), en supramarginale gyrus (area 39; Figs. Figs.1J1J en and3) .3). Die voor- en oksipitale pole, soortgelyk aan die voor- en na-sentrale gyri, volwassenes vroeg (Fig. 1 G en K en and33).

Later veroudering. Dele van die temporale lob, aan die ander kant, toon 'n kenmerkende laat-verouderingspatroon. Die temporale lobe verval laaste behalwe die tydelike pool, wat GM-verlies ongeveer dieselfde tyd as die voor- en oksipitale pole toon (Fig. (Figs.1O1O en and3) .3). In teenstelling hiermee toon die beter en minderwaardige tydelike gyri (STG en inferior temporale gyrus) nie dieselfde mate van GM-verlies gedurende hierdie ouderdomsgroep nie. Dit word ook getoon deur die plat grafieke vir ouderdoms-effekte (Figs. 1 L en M en and3) .3). Binne die STG toon die posterior deel 'n duidelike lineêre baan (Fig. 1N).

Op die inferior breinoppervlak word die mediale aspekte van die inferior temporale lob (vermoedelike entorhinaale korteks, mediale tot die rhinale slym, tussen die anterior einde van die kollaterale sulcus en die posterior einde van die olfaktoriese sulcus) volwasse en verander nie veel daarna nie. , soos gesien deur die plat grafieke vir die ouderdoms-effekte (Fig. 2T). 'N Soortgelyke volwassenheidspatroon kom voor in die caudale en mediale dele van die inferior frontale lob (Fig. 2S, vermoedelike piriform korteks). Ander dele van die ventrale tydelike lob toon 'n laterale-tot-mediale patroon van rijping, terwyl die orbitofrontale streke voortduur tot die oudste ouderdom wat ons bestudeer het (Fig 2).

Bespreking

Hier wys ons 'n visualisering van dinamiese progressie van menslike kortikale breinontwikkeling in 'n voornemende longitudinale studie van gesonde kinders en adolessente. Vroeëre verslae is ook dwarsdeursnee (dws 'n MRI-skandering word slegs een keer per vak verkry) of gebruik metodes wat gemiddelde globale volumes bied in plaas van punt-vir-punt vergelyking wat moontlik is met die karteringmetodes (11, 15). Dwarsdeursnee-ontwerpe word beïnvloed deur interindividuele variansie- en kohort-effekte, terwyl metodes wat gemiddelde globale volumes verskaf, geen spatotemporale besonderhede verskaf nie. Ons het hierdie beperkinge oorkom deur 'n longitudinale verworwe pre- en postpubertal-monster te bestudeer, waarin dieselfde kinders vooruitsiglik oor 'n 10-jaarperiode heraansoek is. Ons resultate, terwyl die nadruk gelê word op hetererochroniciteit van die menslike kortikale ontwikkeling, dui daarop dat individuele subregio's tydelik afsonderlike vervalle trajekte volg waarvolgens hoërorde-assosiasiegebiede eers volwassenes ontwikkel nadat die sensoriese senuweestelsel met laer orde, waarvan die funksies integreer, volwasse geword het. Daarbenewens blyk dit dat filogenetiese ouer kortikale gebiede vroeër as die nuwer kortikale streke volwassenes verouder.

Front-lobe rypwording vorder in 'n terug-na-rigting, begin in die primêre motoriese korteks (die precentrale gyrus) en versprei anterior oor die superior en inferior frontale gyri, met die voorfrontale korteks wat die laaste ontwikkel. Omgekeerd het die voorste paal op ongeveer dieselfde ouderdom as die primêre motoriese korteks verouder. In die posterior helfte van die brein het die volwassenheid begin in die primêre sensoriese area, wat lateraal oor die res van die pariëtale lob versprei. Soortgelyk aan die voorste paal, het die oksipitale paal vroeg verouder. Laterale temporale lobbe was die laaste om te volwasse.

Dus, die volgorde waarin die korteks verouder word, stem ooreen met streekgebaseerde mylpale in kognitiewe en funksionele ontwikkeling. Dele van die brein wat verband hou met meer basiese funksies, word vroeg verouder: motoriese en sintuiglike breinareas word eers verouderd, gevolg deur gebiede wat betrokke is by ruimtelike oriëntasie, spraak- en taalontwikkeling en aandag (boonste en onderste pariëtale lobbe). Later om te volwasse was gebiede wat betrokke was by uitvoerende funksie, aandag en motoriese koördinasie (frontale lobbe). Die voorste paal, betrokke by smaak- en reukverwerking, en die oksipitale pool, wat die primêre visuele korteks bevat, word ook vroeg verouder, soos verwag. Hierdie rijpingsvolgorde is ook weerspieël in die piekleeftye vir maksimum GM-waardes, wat toeneem namate die ontwikkeling vorentoe beweeg (Fig. 1 A-D en H-J). Visueel het die prefrontale korteks en die minderwaardige pariëtale korteks aan die linkerkant verouder as die ooreenstemmende streke aan die regterkant, wat kan wees as gevolg van die feit dat die meerderheid kinders in hierdie monster regshandig is, met 'n linker-dominante halfrond wat vroeg verouder.

Die tydelike lob het 'n duidelike verouderingspatroon gevolg. Temporale pole het vroeg verouder. Die meeste van die oorblywende tydelike lob het gedurende die ouderdomsgroep van hierdie monster verouderd, behalwe vir 'n klein area in die posterior deel van die STG, wat verlede na vore gekom het. By die mens word temporale korteks, veral die posterior aspek van beter temporale sulcus, superieure temporale gyrus en middel-temporale gyrus, vermoedelik 'n heteromodale assosiasie ter plaatse (saam met prefrontale en inferior parietale kortikale) en betrokke by die integrasie van geheue, oudiovisuele assosiasie en objekherkenningsfunksies (31-34). So bly die temporale korteks na ander assosiasie areas, waarvan die funksies integreer, relatief ontwikkel.

Filogeneties lê sommige van die oudste kortikale streke op die inferior breinoppervlak in die mediale aspek van die temporale lob (die posterior deel van die piriformiese korteks en die entorhinaale korteks) of op die inferior en mediale aspek van die frontale lob naby die caudale einde van die olfaktoriese sulcus (anterior piriformiese korteks en die orbitale periallocortex) (35-37). Die verouderingsproses in die omgewing van hierdie gebiede het reeds vroeg (ontogeneties) begin op die ouderdom van 4 jaar, soos gesien deur die lineêre of plat plotte (Fig. 2 S en T). Uit hierdie gebiede vorder die veroudering stadig lateraal. In die inferior frontale korteks het die mediale en posterior aspekte van die olfaktoriese kortikse vroeg verouder, terwyl orbitofrontale kortikse later verouder is. In die res van die inferior temporale lob verskyn die volwassenheid later en in 'n ietwat laterale tot mediale rigting. By soogdiere is die minderwaardige tydelike korteks, saam met dele van die STG, posterior pariëtale korteks en prefrontale korteks, hoë-orde assosiasie areas, wat ook die mees onlangse evolusionêre (38, 39). Ons waarneming van hierdie gebiede wat later voorkom, kan daarop dui dat die kortikale ontwikkeling tot 'n mate die evolusionêre volgorde volg.

Die presiese proses onderliggend aan die GM-verlies is onbekend. Serebrale wit materie neem toe in die eerste vier dekades as gevolg van aksonale myelinisasie (40) en kan die waargenome GM verlies gedeeltelik verklaar (41, 42). Alhoewel veranderinge in sulkale en gyrale voupatrone of ander nie-atrofiese prosesse soos dehidrasie die GM-digtheid kan beïnvloed, is die primêre oorsaak van verlies van GM-digtheid onbekend. Ons bespiegel dat dit ten minste gedeeltelik deur die proses van sinaptiese snoei gedryf kan word (43) tesame met trofiese gliale en vaskulêre veranderinge en / of selkrimping (44). Dus, streekspesifieke verskille in GM-volwassenheid kan die gevolg wees van die onderliggende heterokrone sinaptiese snoei in die korteks, soos aangetoon in die primêre en menslike serebrale kortikale ontwikkeling (18, 45-48). Interessant genoeg, in die frontale korteks, dorsolaterale prefrontale korteks verval, wat saamval met sy latere myelinisering, wat aantoon dat snoei-myelinering dikwels in parallel voorkom.

Hierdie bevindinge kan kliniese implikasies hê. Byvoorbeeld, outisme, met aanvang voor die ouderdom van 3 jaar, toon wêreldwye serebrale GM-hiperplasie in die eerste 2-lewensjare (49) en groter frontale en tydelike GM volumes deur 4 jaar, gevolg deur 'n stadiger groeikoers in hierdie streke teen 7 jaar (50, 51). Skizofrenie vir die kinderjare, met 'n gemiddelde ouderdom van ongeveer 10-jaar, word geassosieer met 'n opvallende parietale GM-verlies wat anterior tydens adolessensie vorentoe beweeg52), terwyl die skisofrenie van volwasse aanvang (die meer tipiese vorm) sterker verband hou met tekorte in latere volwasse temporale en frontale streke (53-55) en word geassosieer met selektiewe abnormaliteite van die heteromodale streke (29). Dus, veranderinge in graad of tydsberekening van basiese volwassenheidspatroon kan ten minste gedeeltelik onderliggend wees aan hierdie neuro-ontwikkelingsafwykings.

Die grootte van die veranderinge in sommige kortikale streke is hoogs betekenisvol en in ooreenstemming met die groei- en verlieskoerse waargeneem in ons vorige longitudinale studies. In 'n vorige verslag (28), het ons 'n benadering ontwikkel met behulp van tensor kartering om die plaaslike groeikoerse en weefselverlieskoerse op 'n plaaslike vlak in die anatomie van die caudate en corpus callosum te meet. In baie klein streke van hierdie strukture het plaaslike groeikoerse 40% per jaar oorskry, en plaaslike weefselverlies het 40% per jaar in klein streke van die basale ganglia bereik. As gevolg van die verhoogde ruimtelike resolusie is piek plaaslike veranderingskoerse verkry uit anatomiese kartering benaderings dikwels groter as dié wat verkry is in volumetriese studies van anatomies geparcelluleerde breinstrukture. Assessering van lobarvolumes kan byvoorbeeld gemiddelde groei of weefselverlies oor 'n groot struktuur, en die piek van volumetriese verandering word ooreenstemmend verminder. Die sellulêre substraat vir hierdie kortikale veranderinge kan 'n kombinasie wees van myelinisasie, dendritiese snoei en veranderinge in die neuronale, gliale, vaskulêre en neurietverpakkingsdigtheid in verskillende kortikale laminae. Daar kan ook veranderinge wees in die relaxometriese eienskappe van die MRI sein, wat gebaseer is op die onderliggende waterinhoud. Die myelinasie komponent kan lei tot baie groot netto persent veranderinge in kortikale volumes oor 'n paar jaar, veral wanneer die volumes geassesseer word, relatief klein is.

Daar is verskeie beperkings op hierdie studie. Hierdie ontledings is gebaseer op 52-skanderings, waarin 1,976-anatomiese modelle geskep is, wat voldoende krag gee om verandering op te spoor, maar is van slegs 13-kinders. Daarbenewens is dit 'n nie-verteenwoordigende bevolking met 'n gemiddelde IK van 125, wat 'n verwysingsvooroordeel van die Nasionale Instituut vir Geestesgesondheidstudie weerspieël. Ons was nie in staat om prepubertal-wins te vang in die tydverloopfilmreeks nie, alhoewel dit maklik in die gemengde-grafieke gesien kon word. Net so kan geslagsverskille in breinveroudering nie ondersoek word nie, want daar is net ses mans en sewe vroue in die steekproef. Ons bevindinge ontdek egter belangrike inligting oor die verouderingsreeks van vroeë breinontwikkeling en die verhouding daarvan tot funksionele en evolusionêre mylpale.

Aanvullende materiaal

Erkennings

Notes

Verwysings