PLoS Unu. 2014; 9 (1): e84914.
abstrakta
Evidenteco de anatomiaj kaj funkciaj bildaj studoj reliefigis gravajn modifojn de kortikaj cirkvitoj dum adoleskeco. Ĉi tiuj inkluzivas reduktojn de griza materio (GM), pliiĝojn en mielinigo de kortik-kortikaj ligoj kaj ŝanĝojn en la arkitekturo de grandskalaj kortikaj retoj. Nuntempe ne klaras, kiel la daŭraj evoluaj procezoj efikas sur la faldado de la cerba kortekso kaj kiel ŝanĝoj en grifriĝo rilatas al maturiĝo de GM / WM-volumeno, dikeco kaj surfaco. En la nuna studo, ni akiris alt-rezoluciajn (3 Tesla) magnetajn resonancajn bildojn (MRI) datumojn de 79 sanaj subjektoj (34-viroj kaj 45-inoj) inter la aĝoj de 12 kaj 23-jaroj kaj plenumis tutan cerban analizon de kortikaj faldaj padronoj kun la gyrification-indico (GI). Krom GI-valoroj, ni akiris taksojn de kortika dikeco, surfaco, GM kaj blanka materio (WM) volumo, kiuj permesis korelaciojn kun ŝanĝoj en girrifigo. Niaj datumoj montras prononcajn kaj ampleksajn reduktojn de GI-valoroj dum adoleskeco en pluraj kortikaj regionoj, kiuj inkluzivas antaŭcentrajn, tempajn kaj frontajn areojn. Malkreskoj en grifrikado interkovriĝas nur parte kun ŝanĝoj en la dikeco, volumo kaj surfaco de GM kaj estis karakterizitaj entute per lineara disvolva trajektorio. Niaj datumoj sugestas, ke la observitaj reduktoj de GI-valoroj reprezentas aldonan gravan modifon de la cerba kortekso dum malfrua cerba maturiĝo, kiu eble rilatas al kognitiva disvolviĝo.
Enkonduko
Granda laborado dum la lastaj du jardekoj reliefigis la gravecon de adoleskeco por la daŭra maturiĝo de kortikaj cirkvitoj [1]-[3]. Komencante kun la observado de Huttenlocher [4] de markitaj malpliiĝoj en la nombro de sinaptaj kontaktoj, magnetaj resonaj bildigaj studoj (MRI) malkaŝis prononcajn reduktojn de la volumo kaj dikeco de griza materio (GM) [5], [6]. En kontrasto, la kvanto de blanka materio (WM) montriĝis kreskanta rezulte de plibonigita mielinigo de kortiko-kortikaj rilatoj. [7]-[10]. Pli lastatempaj esploroj indikis, ke modifoj en GM / WM etendiĝas al la tria jardeko da vivo [11], [12] kaj implikas ŝanĝojn en la grandskala organizo de anatomiaj kaj funkciaj retoj [13]. Ĉi tiuj trovoj provizis novajn komprenojn pri la graveco de adoleskeco kiel kritika periodo de disvolviĝo de homa cerbo, kiu eble ankaŭ havas gravajn klaŭnojn pri la apero de psikiatriaj malordoj, kiel skizofrenio, kiuj tipe manifestiĝas dum la transiro de adoleskeco al plenaĝeco [14], [15].
Dum modifoj en la volumo de GM / WM estis amplekse karakterizitaj, relative malmulte da evidentoj ekzistas sur maturiĝaj ŝanĝoj en la faldado de la kortika surfaco. La cerba kortekso en homoj havas kiel unu el ĝiaj distingaj trajtoj tre konvolutan faldan skemon, kiu kondukas al signife pliigita kortika surfaco. Ekzemple, la surfaco de la homa kortekso estas averaĝe dekoble pli granda ol tiu de la makako simio, sed nur duoble pli dika [16]. La pliigita kortika surfaco ĉe homoj eble rilatas al la apero de pli altaj kognaj funkcioj pro la granda nombro da neŭronoj kaj kortik-kortikaj ligoj akcepteblaj.
Estas evidenteco, ke la kortika faldebla ŝablono estas submetita al evoluaj ŝanĝoj. Post 5-monatoj en utero, kortikaj faldoj aperas kaj daŭre disvolviĝas almenaŭ en la unua posttagmeza jaro [17]. Dum frua infanaĝo la grado de grifriĝo plue pliiĝas kaj oni ĝis nun supozis stabiligi ĝin. Post-mortemaj analizoj de Armstrong et al. [18]Tamen observis signifan ekaperon en kortika faldado ĝis la unua jaro, sekvata de malpliigo ĝis plenaĝeco.
Ĉi tiu trovo estas subtenata de freŝaj MRI-studoj, kiuj esploris GI-valorojn dum cerba maturiĝo. Raznahan et al. [19] pruvis tutmondan malpliiĝon de girrifuŝo dum adoleskeco. Pli lastatempe, Mutlu et al. [20] montris, ke GI-valoroj malpliiĝis inter 6-29-jaraĝaj en frontaj kaj parietaj kortikoj, konformaj al datumoj de Su kaj kolegoj. [21] kiu aplikis romanan aliron de gyrifiga mezurado direkte al malgranda specimeno de infanoj kaj adoleskantoj. Finfine, datumoj de Hogstrom et al. [22] sugestas, ke modifoj en grifriĝo daŭras ĝis maljuneco.
En la nuna studo, ni celis kompreneme karakterizi la disvolviĝon de grifriĝo dum adoleskeco per esplorado de tutaj cerbaj valoroj de IRI en MRI-datumoj. Krome, ni akiris GM-parametrojn (kortikala dikeco, volumeno kaj surfaco) same kiel WM-volumenajn taksojn por determini la rilaton inter aĝoj dependantaj de aĝoj en girrifigo kaj GM / WM-parametroj. Niaj rezultoj montras ĝeneraligitan redukton de GI-valoroj, kiuj okazas en superplenaj sed ankaŭ apartaj areoj de GM-ŝanĝo, kiel en antaŭcentraj, tempaj kaj frontaj regionoj, kiuj emfazas la daŭran anatomian modifon de la cerba kortekso dum adoleskeco.
Materialoj kaj metodoj
partoprenantoj
85-dekstraj partoprenantoj (36-viroj kaj 49-inoj) inter aĝoj de 12 kaj 23-jaroj estis varbitaj de lokaj mezlernejoj kaj de la Goethe-Universitato Frankfurto kaj estis ekzamenitaj pri ĉeesto de psikiatriaj malordoj, neŭrologia malsano kaj substanco-fitraktado. Skribita informita konsento estis akirita de ĉiuj partoprenantoj. Por partoprenantoj pli junaj ol 18 jaroj, iliaj gepatroj estis skribita konsento. La baterio de provoj de inteligenteco Hamburger-Wechsler (HAWI-E / K) [23], [24] estis farita. Ses partoprenantoj estis ekskluditaj pro manko aŭ nekompleta MRI-datumo. La studo estis aprobita de la estraro estraro de Frankfurta Goethe-Universitato.
MR Datuma Akiro
Strukturaj magnetaj resonaj bildoj estis akiritaj per 3-Tesla Siemens Trio-skanilo (Siemens, Erlangen, Germanio), uzante CP-kapan bobenon por RF-transdono kaj ricevo de signalo. Ni uzis T1-pezitan tridimensian (3D) Magnetization Prepared Rapid Acquisition Gradient Echo (MPRAGE) sekvencon kun la sekvaj parametroj: tempa ripetado (TR): 2250 ms., E ea tempo (TE): 2.6 ms., Vidkampo. (FOV): 256 × 256 mm3, tranĉaĵoj: 176 kaj voxel-grandeco de 1 × 1 × 1.1 mm3.
Surfaca rekonstruo
MRI-datumoj estis prilaboritaj per la surfaco kaj volumena dukto de la FreeSurfer-softvara versio 5.1.0 (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu) [25], [26] kaj taksoj de kortikala dikeco, GM- kaj WM- volumo, kortika surfaco, la 3-D loka grifrika Indekso (lGI) kaj laŭtaksa intrakrania volumo (eTIV) estis akiritaj. La norma FreeSurfer-dukto estis sekvita kaj aŭtomate rekonstruitaj surfacoj estis inspektitaj por precizeco kaj, se necese, manaj intervenoj uzantaj FreeSurfer-korektajn ilojn estis uzataj.
Antaŭ-prilaborado inkluzivis Talairach-transformon, moviĝan korektadon, normaligan intensiĝon, forigi ne cerban histon, segmentadon kaj teksadon de la limo de grizaj kaj blankaj materioj, aŭtomate topologian korektadon kaj surfacan deformadon kaj estas priskribita pli detale aliloke [25], [27]-[29]. Krome, sferika atlasa registrado, inflacio kaj gyral / sulka bazita parcelado de la kortika surfaco estis farita por inter-individuaj analizoj, kiuj donis 33-kortikajn areojn per hemisfero. [30].
Cortical dika, Cortical Surfaco kaj GM-volumo
Kortika dikeco estis mezurita kiel la distanco inter la limo de WM kaj GM-materiala surfaco ĉe ĉiu punkto (vertico) sur la teksilata surfaco. [27]. Kortikaj surfacaj mapoj estis generitaj per areaj taksoj de ĉiu triangulo en normigita surfaca tesselado [31]. Zonaj taksoj estis mapitaj reen al la individua kortika spaco per sferika atlasa registrado [32]. Ĉi tio donis verticon-post-verticajn taksojn de la relativa areala ekspansio aŭ kunpremo [33]. Taksoj de GM-volumeno estis derivitaj de kortikaj dikaj mezuroj kaj la areo ĉirkaŭ la responda vertico sur la kortika surfaco [34].
3-D loka grifrika indekso (lGI)
3-D lGI estis komputita [35] kiu estis uzita en antaŭaj MR-studoj [36], [37]. Mallonge, la lGI implikas 3-D-rekonstruon de la kortika surfaco kie la grado de grifriĝo estas difinita kiel la kvanto de kortika surfaco entombigita ene de la sulkaj faldoj kompare kun la kvanto de videbla kortekso en cirklaj regionoj de intereso. [38]. En la unua paŝo, triangula ekstera surfaco, kiu streĉe envolvas la pialan surfacon, kreiĝis per morfologia ferma proceduro. Post transformado de la pirata maŝo al duuma volumo, ni uzis diametron de 15 mm por fermi la ĉefajn sulkojn por produkti la sferon. [35]. Por krei la cirklan regionon de intereso (ROI), ni elektas radion de 25 mm por inkluzivi pli ol unu sulkon por akiri optimuman rezolucion [38]. La komencaj lGI-valoroj de vertico estis difinitaj kiel la rilatumo inter la surfaco de la ekstera ROI kaj la surfaco sur la pial surfaco. Por statistikaj komparoj, la eksteraj lGI-valoroj estis mapitaj reen al la individua koordinatsistemo, kiu reduktis interindividualan sulkan misregadon. [35].
WM-volumo
La regiona WM-volumo sub parceligitaj kortikaj GM-regionoj estis taksita. Ĉiu blanka materio voxel estis etikedita al la plej proksima kortika GM-voxel kun distanca limo de 5 mm, rezultigante 33 WM-volumojn de la respondaj 33 gyral-etikedaj GM-areoj [39] kiu estis uzata en antaŭaj studoj [9], [40].
Estimata intrakrania volumo (eTIV)
La laŭtaksa intrakrania Volumo (eTIV) en la FreeSurfer-dukto estis derivita de atlasa normaliga proceduro. Per la Atlas-Skala Faktoro (ASF), kiu reprezentas volumen-skaligan faktoron por kongrui individuo al atlasa celo, kalkuloj de ĉiu eTIV estis faritaj [41].
Statistika Analizo
La analizaj paŝoj estas resumitaj en figuro 1. Surfacoj de la dekstra kaj maldekstra hemisferoj de ĉiuj partoprenantoj de 79 estis mezumitaj kaj individuaj surfacoj estis remetitaj en la meza sfera koordinata sistemo. Por pliigi la raporton de signalo al bruo, ni uzis 20 mm plenplenon je duono maksimuma (FWHM) glatiganta por la takso de kortika dikeco, GM-volumeno kaj kortikala surfaco kaj 5 mm FWHM por la lGI.
En la unua paŝo, ni esploris tutajn cerbajn lGI-valorojn, kortikan dikecon, kortikan surfacon kaj volumenon de GM en analizo vertikala-per-vertica. Ĝenerala Lineara Modelo (GLM) estis uzita por analizi la efikon de aĝo sur la diversaj anatomiaj parametroj (LGI, kortika dikeco, kortika surfaco kaj GM-volumo). Ĉiuj analizoj estis faritaj dum kontrolado de la efikoj de sekso kaj eTIV. Ni uzis falsan malkovro-indicon (FDR) [42] korekti por multnombraj komparoj kun kriterio por kortika dikeco, surfaco kaj GM-volumo de q 0.05 kaj q 0.005 por lGI-taksoj. Malsamaj statistikaj sojloj estis elektitaj pro la ĝeneraligitaj, aĝaj dependaj ŝanĝoj en lGI-valoroj kompare kun kortika dikeco, kortika surfaco kaj GM-volumo. Krome ni analizis aĝon2 kaj aĝo3 efikoj por ĉiuj anatomiaj parametroj kiuj estis kontrolitaj pro la influo de aĝo, sekso kaj eTIV.
Por akiri taksojn pri areo grandeco, ni elektis verticojn kun la plej grandaj lGI-valoroj kaj iliaj respondaj Talairach-koordinatoj kaj aplikis la aŭtomatan mri_surfcluster funkcion en FreeSurfer (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/mri_surfcluster). Krome, Cohen d [43] ĝi akiris por cerbaj areoj kun la plej grandaj aĝoj dependantaj de la aĝo per komparo inter la mezaj valoroj ĉe la plej junaj (aĝo: 12 – 14, n = 13) kaj plej maljuna partoprenanta grupo (aĝo: 21 – 23, n = 18). Efikaj grandecoj estas raportitaj en figuraj legendoj.
En dua paŝo, ni ekzamenis Pearson-korelaciajn koeficientojn inter aĝ-dependaj lGI-efikoj kaj ŝanĝoj en kortika dikeco, kortika surfaco kaj GM / WM-volumo. Por inkluzivi WM-volumenajn datumojn, regionaj analizoj bazitaj en parcelado estis faritaj. Kvar verticoj de la vertico-post-verticaj analizoj po hemisfero kun prononcitaj efikoj de aĝo-lGI (statistika sojlo p <10-4) estis asignitaj al grenaj bazitaj areoj de FreeSurfers [30] kaj por la respondaj etikedoj mezuras kortikala dikeco, GM / WM-volumeno kaj kortika surfaco estis ĉerpitaj.
rezultoj
Vertic-post-vertikalaj analizoj de aĝaj dependaj ŝanĝoj en lGI
LGI-valoroj malpliiĝis kun aĝo en 12-krampoj en la maldekstra kaj 10-kroĉoj en la dekstra hemisfero (FDR ĉe 0.005) (figuro 2 kaj Kaj 3,3, tablo 1). Cerbaj areoj kun la plej grandaj reduktoj de LGI estis lokitaj maldekstrencentralon (grandeco = 22211.63 mm2, p = 10-8.42, BA 6 kaj 7), maldekstra supera-frontala (grandeco = 3804.76 mm.)2, p = 10-5.69, BA 10), maldekstre malsupera-tempo (areo grandeco = 2477.53 mm2, p = 10-4.61, BA 19, 20 kaj 37), maldekstre flank-orbitofrontala (areo grandeco = 1834.36 mm2, p = 10-4.45, BA 47 kaj 11) kaj dekstra antaŭcentra kortekso (grandeco de areo = 12152.39 mm.)2, p = 10-7.47, BA 6 kaj 7), dekstra pars triangularis (areo grandeco = 271.76 mm.)2, p = 10-4.57, BA 10 kaj 46), dekstra vizaĝo-meza fronto (grandeco = 1200.69 mm2, p = 10-4.57, BA 9) kaj supera parietalo (areo grandeco = 1834.36 mm2, p = 10-4.26, BA 19 kaj 39). Neniuj signifaj efikoj de ĝenro estis trovitaj pro ŝanĝoj en lGI-valoroj ĉe FDR ĉe 0.005 kaj rilataj rilatoj al aĝo en grifriĝo sekvis ne linearajn (kubajn) trajektoriojn (figuro 3).
Vertic-post-vertikalaj analizoj de aĝaj dependaj ŝanĝoj en Cortical Thickness, GM-Volume kaj Cortical Surface Area
Kortika dikeco malpliiĝis plej elstare en la supera-frontala (areo grandeco = 2608.63 mm2, p = 10-7.13, BA 6, 8 kaj 9) kaj rostral-meza-frontala (grandeco de areo = 12859.08 mm2, p = 10-6.08, BA 11, 44, 45 kaj 46) kortikoj en la maldekstra hemisfero kaj en la antaŭcentra areto en la dekstra hemisfero (areo grandeco = 14735.38 mm2, p = 10-6.16, BA 6, 44 kaj 45) (figuro 4). La malkreska kortika dikeco povas esti priskribita per kuba trajektorio (R2 = 0.191 por maldekstra rostral-mez-frontala, R2 = 0.126 por maldekstra supera-frunta kaj R2 = 0.134 por dekstraj antaŭcentraj aretoj). Plie, ni trovis aĝ-dependajn, duflankajn malpliiĝojn de GM-volumeno, kiuj estis lokalizitaj al la supra-frunta (areo-grandeco = 45212.15 mm2, p = 10-7.60, BA 6, 8 kaj 9) loboj en la maldekstra hemisfero kaj al pars orbitalis (grandeco de areo = 19200.11 mm2, p = 10-6.68, BA 44, 45 kaj 47) kaj al la malsupera-parietala (areo grandeco = 16614.72 mm2, p = 10-5.03 BA 19 kaj 39) lobo de la dekstra hemisfero (figuro 4). GM-volumenaj reduktoj sekvis kubajn trajektoriojn (R2 = 0.132 por maldekstra supera-frunta, R2 = 0.185 por dekstra pars orbitalis kaj R2 = 0.204 por dekstraj malsupraj parietaj aretoj).
Por surfacareo, ni trovis signifan redukton de antaŭcentraj (grandeco de areo = 2296.99 mm2, p = 10-9.64, BA 4), caudala meza frontalo (grandeco = 609.mm.)2, p = 10-6.03, BA 6) kaj supramarginal (aregrandeco = 1647.24 mm2, p = 10-4.88, BA 22) kluzoj en la maldekstra hemisfero. Surfaco malpliiĝis en la dekstra hemisfero plej elstare en antaŭcentra (grando de areo = 1371.37 mm2, p = 10-6.34, BA 4), malsupera parietalo (areo grandeco = 1248.36 mm2, p = 10-5.99, BA 7) kaj supera parietalo (areo grandeco = 652.77 mm2, p = 10-4.11, BA 7) kortikoj (figuro 4). Reduktoj en surfacareo estis plej bone priskribitaj per kuba trajektorio (R2 = 0.095 por maldekstra antaŭcentra, R2 = 0.026 maldekstra kaŭdala-meza fronto, R2 = 0.024 maldekstra supramarĝa, R2 = 0.116 dekstra hemisfero, R2 = 0.156 dekstra supera-parietala kaj R2 = 0.046 por dekstraj antaŭcentraj aretoj). Neniuj signifaj efikoj de sekso estis trovitaj por ŝanĝoj en kortika dikeco, GM-volumo kaj surfaca areo ĉe FDR ĉe 0.005
Korelacioj inter Gyrification, Cortical Thickness, Surface Area kaj GM / WM-Volume
Por testi rilatojn inter lGI-valoroj kaj ŝanĝoj en GM / WM, 8-areoj kun la plej grandaj aĝo-dependaj ŝanĝoj en gyrification estis elektitaj kaj lGI-valoroj estis korelaciitaj kun kortika dikeco, kortika surfaco kaj GM / WM-Volumo (figuro 5, tablo 2). Ni trovis grandajn kaj pozitivajn korelaciojn inter kortika surfaco kaj GM-volumo kun lGI-valoroj. Tia rilato ne estis trovita por korelacioj inter kortika dikeco kaj lGI-taksoj. Pliigita WM-volumeno ankaŭ montris signifan kvankam pli malfortan rilaton ol GM-volumeno kaj surfacareo kun plibonigita grifriĝo en pluraj frontaj regionoj kaj en parietala kortekso.
Ne-Linearaj Rilatoj inter Ŝanĝoj en Anatomiaj Parametroj kaj Aĝo: Analizo Vertikala-de-Vertikala
lGI
Ni trovis 16 (maldekstra hemisfero) kaj 7 Clusters (hemisfero) kie aĝas2 kaj lGI estis negative korelaciitaj (Figuro S1). La plej forta aĝo 2 efikoj al lGI estis lokalizitaj en maldekstra supera-frontala (grandeco = 2147.01 mm.)2, p = 10-5.48, BA 8, 9 kaj 10), maldekstra supera-parietala (areo grandeco = 5233.35 mm2, p = 10-4.51, BA 1, 2, 3, kaj 4) kaj maldekstra pericalcarino (grandeco = 243.34 mm2, p = 10-3.80, BA 17) kluzoj. Por la dekstra hemisfero, efikoj estis observitaj en antaŭcentra regiono (grandeco = 1165.59 mm2, p = 10-4.81, BA 1, 2, 3, 4, kaj 6), postcentra (grandeco de areo = 465.07 mm2, p = 10-3.53, BA 1, 2 kaj 3) kaj en superaj fruntaj kortikoj (grandeco = 330.55 mm2, p = 10-3.48, BA 8).
Kubaj efikoj aĝaj sur lGI estis trovitaj en 18 (maldekstra hemisfero) kaj 7 Clusters (dekstra hemisfero). Regionoj kun la plej fortaj kubaj efikoj estis lokitaj en granda supera frontalo (grandeco = 5598.96 mm.)2, p = 10-6.54, BA 8, 9, 10, 11, 45, 46 kaj 47), supera-parietala (grandeco = 11513.02 mm2, p = 10-6.11, BA 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 kaj 9) kaj pericalcarine (grandeco de areo = 292.35 mm2, p = 10-3.73, BA 17) areto por la maldekstra hemisfero. En la dekstra hemisfero, plej fortaj kubaj aĝoj kaj lGI-rilatoj estis trovitaj en antaŭcentra (areo grandeco = 5862.33 mm2, p = 10-5.52, BA 6, 4, 5, kaj 7), caŭda-mezfrontal (areo grandeco = 503.66 mm2, p = 10-3.56, BA 8 kaj 9) kaj meztempa areto (areo grandeco = 152.44 mm.)2, p = 10-2.98, BA 21).
GMW
aĝo2 efikoj al GMV limiĝis al la maldekstra hemisfero (Figuro S2). Plej fortaj efikoj estis viditaj en plilongigitaj partoj de la pars opercularis (grandeco = 630.89 mm.)2, p = 10-4.35, BA 13, 44 kaj 45), paracentraj (grandeco = 495.23 mm2, p = 10-4.11, BA 4, 6 kaj 31) kaj malsupera-parietala (areo grandeco = 144.45 mm2, p = 10-3.71, BA 39 kaj 22) kortikoj.
Kubaj aĝaj efikoj sur GMV situis en 3-kortikoj en la maldekstra hemisfero. Unu areto en la postaj partoj de la gyrus cinguli (areo grandeco = 175.00 mm2, p = 10-4.55, BA 31), parto de la gyrus inferior frontalis-pars opercularis- (areo grandeco = 124.78 mm2, p = 10-4.25, BA 44) kaj la bordoj de supera tempa sulko (areo grandeco = 7.12 mm.)2, p = 10-3.61, BA 39) estis karakterizitaj de signifa aĝo3 kaj lGI-rilato (Figuro S2).
CT / SA: Neniu signifa aĝo2/ aĝo3 efikojn, kiujn ni trovis por CT kaj SA.
diskuto
La rezultoj de nia studo emfazas ĝeneraligitajn ŝanĝojn en la girrifika ŝablono de la cerba kortekso dum la adoleskeco. Antaŭa postmortigo [18] kaj MRI-studoj [19]-[21] indikis malpliiĝon de lGI-valoroj dum pli postaj disvolvaj periodoj sed la amplekso de ŝanĝo, la cerbaj regionoj implikitaj kaj la rilato kun samtempa anatomia procezo restis neklaraj. Kortikaj areoj, kiuj estis karakterizitaj per la plej fortaj reduktoj de lGI-valoroj, estis antaŭcentraj, tempaj kaj frontaj regionoj. Ĉi tiuj cerbaj areoj interkovriĝis nur parte kun regionoj karakterizitaj de ŝanĝoj en GM kaj efikaj grandecoj estis en la gamo kaj pli por kortika dikeco kaj GM-volumo, sugestante, ke la observitaj modifoj en grifriĝo reprezentas aldonan gravan modifon de la cerba kortekso dum adoleskeco.
Corticales Regionoj de IGl-Ŝanĝoj
La plej granda kortika regiono karakterizita de reduktoj en grifriĝo estis grapolo en la pracentra kortekso, kiu inkluzivis BA 3, 6 kaj 7. Kompare, ŝanĝoj en la dikeco kaj volumo de GM estis koncentritaj super frontalaj (BA 8 kaj 9) kaj tempaj (BA 20 kaj 21) kortikoj, kio konformas al datumoj de antaŭaj longformaj studoj [6] sed interkovris nur parte kun malpliigitaj lGI-valoroj.
Kvankam la pracentra areto, kiu etendiĝis al antaŭ- / post-centra giro, supramargina giro same kiel al la supera parietala kortekso, estis malpli konstante implikita en adoleska cerba maturiĝo, estas evidentaĵoj por sugesti, ke ĉi tiuj cerbaj areoj povas rilati al daŭraj ŝanĝoj en kogno kaj konduto. Lastatempa studo de Ramsden et al. [44] pruvis, ke fluktuoj en inteligenteco dum adoleskeco estas proksime rilataj al GM-ŝanĝoj en maldekstraj motor-parolaj regionoj. Simile, estas daŭra plibonigo en motora kortekso kiel rivelita per studoj kun transkrania magneta stimulado (TMS) [45] kaj EEG [46]. Fine, BA 7 estas kritika por la disvolviĝo de kortikaj retoj sub la pli altaj kognaj funkcioj dum adoleskeco, kiel labora memoro (WM), ĉar BOLD-agado en la supera parietala kortekso montras konsiderindajn disvolvajn pliiĝojn dum la manipulado de WM-eroj. [47].
Dua regiono de prononcitaj ŝanĝoj en IGl-valoroj estis la fronta kortekso kiu estis konstante ligita al ŝanĝoj en anatomio kaj konduto dum adoleskeco. En la aktuala studo, malpliigitaj lGI-valoroj estis trovitaj en la fronta poluso (BA 10), orbitofrontala kortekso (BA 11) kaj la malsupera frontala giro (BA 47). Granda laboro laboras indikis, ke ĉi tiuj regionoj estas centraj en la kondutaj modifoj dum adoleskeco, kiel ekzemple la plibonigoj de kognitiva inhibicio [48], risko-preno [49] kaj mensumi [50].
Fine, konsiderindaj reduktoj de grifriĝo estis trovitaj en raŭpo responda al BA 19, 20 kaj 37, kiu enhavas fruajn vidajn areojn kaj kortikajn regionojn dediĉitajn al agnosko de celoj. Aldone al modifoj en pli altaj kognaj funkcioj, adoleskeco ankaŭ asocias kun plibonigoj en neŭraj osciloj provokitaj de simplaj kaj kompleksaj vidaj stimuloj. [51], [52] same kiel kun maturiĝo de objektoprilatado en la ventra rivereto [53].
Fortaj kvadrataj efikoj de aĝo sur lGI estis trovitaj en maldekstra supera-frontalo (BA 8, 9 kaj 10) kaj dekstra-esferma frontala (BA 8) fendoj, kio kongruas kun antaŭa studo de (Hogstrom et al. [22]. Kubaj aĝaj-LGI-rilatoj lokiĝas en maldekstra supera-frontala (BA 8, 9, 10, 11, 45, 46 kaj 47), supera-parietala (BA 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 8), dekstra kaŭdal-meza fronta (BA 9 kaj 21) kaj meztempaj (BA XNUMX) areoj.
La aktualaj datumoj tiel donas novajn perspektivojn pri regionoj implikitaj en grifrikada disvolviĝo dum adoleskeco, kiuj entute estas karakterizitaj per lineara disvolva trajektorio kun iuj regionoj kun kurbaj kaj kubaj efikoj. Antaŭaj studoj kun malpli grandaj specimenoj [20], [21] identigitaj predominate ŝanĝoj en GI-valoroj en tempaj, parietaj kaj frontaj regionoj. Krome, Mutlu kaj kolegoj [20] observis pli akvan malpliiĝon de LGI kun aĝo en viroj ol inoj en antaŭfrontaj regionoj, kio ne estis konfirmita de la nuna studo.
Disvolviĝo de Cortical Folding dum Adoleskeco: Rilato kun GM / WM-ŝanĝo
Oni proponis plurajn mekanismojn por la ŝanĝoj en grifriĝo dum disvolviĝo [54]. Van Essen [55] sugestis, ke la faldebla mastro de la cerba kortekso povas esti klarigita per la mekanika streĉiĝo laŭ aksonoj. Laŭ ĉi tiu teorio, la formado de gyri estas la rezulto de mekanikaj fortoj inter dense ligitaj regionoj dum streĉiĝo tiras forte interligitajn regionojn kune. Krome alternativaj kontoj emfazis la rolon de diferenca kresko inter internaj kaj eksteraj kortikaj tavoloj [17]. Fine, estas evidenteco, ke kortika faldado estas sub genetika kontrolo [56] kaj ke seksaj diferencoj ekzistas en la matura kortekso [57].
Dum la nuna studo ne permesas enrigardojn pri la mekanismoj sub la redukto de girrifigo dum adoleskeco, komparo kun ŝanĝoj en GM- kaj WM-parametroj povas esti grava por la demando, ĉu la observitaj ŝanĝoj en kortika faldado estas influitaj de daŭraj anatomiaj modifoj. Grava trovo de la nuna studo estas, ke reduktoj de lGI-valoroj okazas en kortikaj regionoj, kiuj estas plejparte diferencaj de reduktoj de volumeno kaj dikeco de GM. Korelacioj inter lGI-valoroj en regionoj, kiuj estis karakterizitaj per prononcitaj maljunaj dependaj malpliiĝoj kaj GM / WM-parametroj sugestas, tamen, ke la grado de kortika faldado tamen rilatas al GM-volumeno kaj surfaco. Specife, ni observis pozitivan rilaton inter pliigitaj lGI-valoroj kun surfacareo kaj volumeno de GM. Interese, tio ne okazis en la dikeco de GM. Fine, WM-volumo ankaŭ kontribuis al pli altaj lGI-valoroj en 5 el 7-kortikaj regionoj.
Gyrifation, Konduto kaj Psikopatologio
Malgraŭ la ĝeneraligitaj reduktoj de kortika faldado dum adoleskeco kaj la grandaj efikgrandecoj asociitaj kun malpliigitaj lGI-valoroj, la implicoj por ŝanĝoj en kogno kaj konduto dum adoleskeco restas esti establitaj. Antaŭa esplorado indikis, ke individuaj diferencoj en kortika faldado en frontaj regionoj influas plenumajn procezojn en plenkreskuloj [58] kaj kondutaj modifoj, kiel meditado [59], efiko sur grifriĝo, sugestante rolon de kortika faldado en kogno kaj sperto-dependa plastikeco.
Plue, ekzistas granda atestaĵo pri tio, ke gyrifaj ŝablonoj estas asociitaj kun psikopatologio, kiuj substrekas la eblan gravecon kompreni evoluajn ŝanĝojn en girrifiko kaj la rilato al kogno kaj konduto. Pluraj neŭroevoluaj malordoj, kiel la sindromo Williams (WS) kaj la Aŭtospektro-Malordoj (ASDoj), estas asociitaj kun eksternormaj kortikaj faldaj ŝablonoj. Specife, partoprenantoj kun MS estas karakterizitaj de reduktoj en la profundo de sulkoj en parieto-okcipitalaj regionoj, kiuj estas eminente implikitaj en la visuo-konstruaj deficitoj. [60]. En kontrasto, grifrikaj padronoj en ASDoj estas karakterizitaj per pliigita faldado relative al kutime evoluantaj infanoj [61].
Skizofrenio estas severa psikiatria malordo kun tipa komenco dum la transiro de adoleskeco ĝis plenaĝeco, kiu ankaŭ implikas aberran grifriĝon. Postmorta [62] kaj MRI-studoj [63], [64] observis kreskon de kortika faldado, precipe en la antaŭfrontaleca kortekso, kiu cetere prognozas por disvolviĝo de skizofrenio en subjektaj riskoj [65]. Pli lastatempe, faldeblaj difektoj ankaŭ estis montritaj antaŭdiri malbonan traktadon de respondo en unua-epizoda psikozo [66].
Ĉar niaj datumoj forte sugestas, ke kortika faldado spertas gravajn modifojn dum adoleskeco, unu ebleco estas, ke krom fruaj neŭrodezvolvaj influoj, eksternorma cerba disvolviĝo dum adoleskeco kontribuas al aberacia anatomio de la neokortekso kaj al la manifestiĝo de kognaj disfunktoj kaj klinikaj simptomoj.
konkludo
La trovoj subtenas la vidon, ke la adoleskeco implikas fundamentajn ŝanĝojn en la arkitekturo de la cerba kortego. Specife, ni povas montri, ke kortikaj faldaj padronoj spertas prononcan ŝanĝon, kiu implikas redukton de grifriĝo tra grandaj areoj de la cerba kortekso, precipe en antaŭcentraj, frontaj kaj tempaj regionoj. Estontaj studoj bezonas establi la funkcian gravecon de ĉi tiuj modifoj por samtempaj ŝanĝoj en konduto, kogno kaj fiziologio per korelacioj kun neuropsikologiaj datumoj kaj funkciaj cerbaj bildmetodoj, kiel fMRI kaj MEG.
Subtenanta Informon
Figuro S1
Ne-linearaj aĝaj efikoj sur la loka grifrika indekso (LGI) en tuta cerbo, vertico-post-vertikalaj analizoj projekciitaj al averaĝa ŝablona cerbo. Supra Vico: Aĝo2 efikoj estas ilustritaj por la maldekstra hemisfero (maldekstra) kaj dekstra hemisfero (dekstra) de flankaj kaj mezaj vidpunktoj. Malsupra Vico: Korelacioj inter aĝo3 kaj lGI estas montritaj por la maldekstra (maldekstra) kaj dekstra hemisfero (dekstra) de flankaj kaj mezaj vidpunktoj. Bluaj koloroj indikas signifan malpliiĝon de lGI-valoroj kun kreskanta aĝo, dum pli varmaj koloroj estas koditaj por pliigo de lGI. Ĉiuj analizoj estis farataj kontrolante la efikojn de sekso, eTIV kaj aĝo (lineara). Noto: Neniuj signifaj korelacioj inter aĝo3 kaj lGI estis trovitaj kontrolante la efikojn de sekso, eTIV, aĝo (lineara) kaj aĝo2.
(TIFF)
Figuro S2
Ne-liniaj aĝaj efikoj sur GMV en tuta cerbo, vertic-post-vertikalaj analizoj projekciitaj sur averaĝa ŝablona cerbo. Maldekstre: Aĝo2 efikoj al GMV por la maldekstra hemisfero de flanka kaj meza vidpunkto. Dekstre: Efikoj de aĝo3 estas ilustritaj por la maldekstra hemisfero de flanka kaj meza vidpunkto. Bluaj koloroj indikas signifan malpliiĝon de GMV kun kreskanta aĝo, dum pli varmaj koloroj estas koditaj por pliigo de GMV. Ĉiuj analizoj estis farataj kontrolante la efikojn de sekso, eTIV kaj aĝo (lineara). Noto: Neniuj signifaj korelacioj inter aĝo3 kaj GMV estis trovitaj kontrolante la efikojn de sekso, eTIV, aĝo (lineara) kaj aĝo2.
(TIFF)
Financa Rakonto
Referencoj
;
