Multaj psikiatriaj malordoj, inkluzive de iuj kun plenkreskula komenco kiel skizofrenio, estas pli kaj pli konceptataj kiel devenantaj de anomalioj de neŭroevoluo. Por esplori neŭroevoluajn hipotezojn pri malsano, estas utile havi bone karakterizitajn datumojn pri tipa maturiĝo por servi kiel "korto" el kiuj taksi eblajn deviojn. Studoj pri tipa evoluo kaj la influoj sur tiu evoluo ankaŭ povas malkaŝi la tempon kaj mekanismojn de cerba maturiĝo gvidante la vojon por novaj intervenoj.
En ĉi tiu superrigardo, ni tuŝos metodikajn aferojn rilatajn al magnetaj resonaj bildigaj studoj (MRI) pri cerba anatomio, resumos MRI-trovojn de neŭroanatomaj ŝanĝoj dum infanaĝo kaj adoleskeco, kaj diskutos eblajn influojn sur cerbaj disvolvaj trajektorioj.
Kiel indikite en la antaŭaj artikoloj de ĉi tiu serio, unu el la unuaj paŝoj por mezuri cerbajn morfometriajn trajtojn en konvencia anatomia MRI estas klasifiki (aŭ "segmenti") unuopajn vokalojn (la plej malgrandaj elementoj de malsamaj MRI-signaloj - kutime proksimume 1 mL) kiel responda al CSF, blanka materio (WM), aŭ griza materio (GM). Fojo kategoriigita laŭ histo-tipo, diversaj parceloj povas esti faritaj por derivi volumojn ĉe la nivelo de loboj (ekz. Frontala, temporala, parietala, okcipita); regionoj difinitaj per ĝiralaj, sulka, aŭ GM, WM, kaj CSF-limoj (ekz. kaŭda kerno); aŭ individuaj vokaloj.
Segmentado kaj nuligo de MRI-oj estis origine ekskluzive de trejnitaj individuoj elmontrantaj apartajn regionojn de intereso (ofte mallongigitaj kiel ROIoj) mane. Kvankam havi tre trejnitan individuon permane identigi cerbajn regionojn estas konsiderata la plej proksima afero al "ora normo" havebla, la tempo kaj anatomia kompetenteco necesa por trejnado de ratistoj kaj realigado de ĉi tiu tipo de analizo povas esti malpermesita. Ĉi tio motivis multajn laboratoriojn evoluigi komputilajn algoritmojn kapablajn aŭtomate klasifiki regionojn de MRI-bildoj kiel apartenantaj al malsamaj histoj kaj anatomiaj regionoj. La rapida progreso en ĉi tiu areo ebligis plenumi la specon de grandskalaj studoj necesaj por kapti multajn el la ŝanĝoj asociitaj kun tipa kaj atipika cerba disvolviĝo. Aŭtomataj metodoj ankaŭ malfermis la pordon al novigaj manieroj rigardi cerban strukturon, kiel ekzemple analizi la formon kaj dikecon de la kortika folio.
Tamen la fideleco de aŭtomataj metodoj dependas de la klareco de la limoj inter strukturoj, kiu siavice estas determinita per kombinaĵo de anatomio de aparta strukturo kaj kvalito de MRI-bildo. Ekzemple, la amigdala kaj la hipokampo malfacilas al aŭtomataj metodoj disigi ĝuste ĉar ili reprezentas apudajn GM-strukturojn. En tiaj kazoj, manaj mezuradoj ankoraŭ povus esti la plej bonaj aliroj, kvankam eĉ homaj ratistoj eble bezonas konsiderindan sperton antaŭ ol ili konstante povas identigi la limojn de tiaj strukturoj sur konvencia MRI.
La datumoj por ĉi tiu superrigardo estas plejparte derivitaj de 387 tipe evoluantaj subjektoj (829-skanoj) partoprenantaj daŭrantan longforman studon ĉe la Infana Psikiatria Filio de la Nacia Instituto pri Mensa Sano. Komencita en 1989 de Markus Kruesi, MD, kaj Judith Rapoport, MD, la studodezajno estas por partoprenantoj en aĝo de 3 ĝis 30-jaroj veni al la Naciaj Institutoj de Sano je proksimume 2-jaraj intertempoj por cerba bildigo, psikologia kaj kondutisma takso, kaj kolekto de DNA. La emfazo de ĉi tiu ununura fonto estas ne devalori la multajn bonegajn kontribuojn de aliaj enketistoj, sed liveri integran konton de la plej granda kolekto de infanoj kaj adoleskaj cerbaj MRI-skanoj kun datumoj akiritaj uzante uniformajn kribrilojn / taksadajn bateriojn, la saman skanilon, kaj la samaj metodoj de bildaj analizoj. Ni kompletigis referencojn al studoj de aliaj laboratorioj, kvankam kompleta revizio pri la kampo superas la amplekson de ĉi tiu artikolo.
TOTALA CEREBRALO, CEREBELO, KAJ VENTUMULARO
En la kohorto de Infana Psikiatria Branĉo, maksimume cerbaj volumenaj pintoj, averaĝe, je 10.5-jaroj en inaj subjektoj kaj 14.5-jaroj en viraj subjektoj.1 Por aĝo 6 jaroj, la cerbo estas proksimume 95% de ĉi tiu pinto (Figo. 1). Cerebra volumeno pintas proksimume 2 jarojn poste ol cerba volumeno.2 Latera ventrikula volumo havas la plej multajn diferencojn inter individuoj3 kaj pliiĝas dum sana kaj infana disvolviĝo. Ĉi tiuj kutime okazantaj pliigoj devas esti pripensataj kiam oni interpretas la ventrikan pligrandigon vaste raportatan en pacientoj.
Sowell kaj kunlaborantoj4 mezuris ŝanĝojn en cerba volumo en grupo de 45-infanoj skanitaj dufoje (2-jaroj aparte) inter aĝoj 5 kaj 11-jaroj. Uzante malsaman metodon, per kiu la distanco estis mezurita inter punktoj sur la cerba surfaco kaj la centro de la cerbo, ili ankaŭ trovis pliigojn de cerba grandeco dum ĉi tiu aĝa gamo, precipe en la frontaj kaj okcipitraj regionoj.
Caviness et al.,5 en transversa specimeno de 15-knaboj kaj 15-knabinoj en aĝo de 7 ĝis 11-jaroj, trovis, ke la cerebelo estis ĉe plenkreska volumo en la inaj subjektoj, sed ne ĉe la viraj subjektoj en ĉi tiu aĝa gamo, sugestante la ĉeeston de malfrua disvolviĝo kaj seksa dimorfismo. .
WHITE MATTER
La blanka koloro de WM estas produktita de mielino, grasaj blankaj tegaĵoj formitaj de oligodendrocitoj, kiuj ĉirkaŭas axonojn kaj draste kreskas la rapidecon de neŭronaj signaloj. La volumo de WM ĝenerale pliiĝas dum infanaĝo kaj adoleskeco,1 kiu eble substrekas pli grandan konekteblecon kaj integriĝon de disaj neŭraj cirkvitoj. Grava ĉefaĵo apenaŭ antaŭnelonge aprezita estas, ke mielino ne nur maksimumigas rapidon de transdono, sed ankaŭ modulas la tempigon kaj sinkronecon de la neuronaj pafaj ŝablonoj, kiuj kreas funkciajn retojn en la cerbo.6 Konsentite kun tio, studo uzanta mezuron de WM-denseco por mapi regionan WM-kreskon trovis rapidajn lokajn kreskojn inter infanaĝo kaj adoleskeco. Kortikospinalaj vojoj montris kreskojn similajn laŭ amplekso de ambaŭ flankoj, dum la vojoj kunligantaj la frontajn kaj tempajn regionojn montris pli da kresko en la maldekstraj regionoj kun la maldekstra lingvo.7
GRAVA MATERO
Dum WM pliiĝas dum infanaĝo kaj adoleskeco, la trajektorioj de GM-volumoj sekvas renversitan evolu-trajektorion. La malsamaj disvolvaj kurboj de WM kaj GM opinias la intimajn ligojn inter neŭronoj, gliaj ĉeloj kaj mielino, kiuj estas kompaniaj komponentoj en neŭralaj cirkvitoj kaj estas ligitaj per dumvivaj reciprokaj rilatoj. Tranĉaj GM-ŝanĝoj ĉe la voxel-nivelo de aĝoj 4 ĝis 20-jaroj derivitaj de skanadoj de 13-subjektoj, kiuj estis ĉiu skanita 4-fojojn je proksimume 2-jaraj intervaloj, estas montritaj en figuro 2 (kuraĝigo haveblas ĉe http://www.nimh.nih.gov/videos/press/prbrainmaturing.mpeg).8 La aĝo de maksimuma GM-denseco estas plej frua en primaraj sensimotoraj areoj kaj plej malfrua en pli-ordaj asociaj areoj kiel ekzemple la dorsolateral prefrontal-kortekso, malsupera parietal, kaj supera tempa giro. Nesolvita demando estas la grado, en kiu la kortikaj GM-reduktoj estas pelataj de sinapsa pritondado kontraŭ mirigado laŭ la GM / WM-limo.9 La volumo de la kaŝa kerno, subkortika GM-strukturo, ankaŭ sekvas renversitan evolu-trajektorion en U, kun pintoj similaj al la frontaj loboj kun kiuj ili dividas vastajn ligojn.1
INFLUOJ SEN NOVAJ EKZERVOJ DE BRAINA ANATOMIO
Gene kaj Medio
Komparante kiom egale monozygotaj ĝemeloj kontraŭ dizygotaj ĝemeloj, ni povas taksi la relativajn kontribuojn de genetikaj (t.e., "heritabileco") kaj mediaj efikoj al la cerbaj bildaj trovoj.10 Grave, ni ankaŭ povas taksi gen-post-ĉirkaŭajn interagojn kaj la efikojn de aĝo kaj sekso sur heredeco. La aktuala specimeno de nia daŭra longforma studo estas proksimume 600-skanoj de 90 monozygotaj kaj 60 dizygotaj ĝemelaj paroj. Heritability por totalaj cerebro- kaj lobaj volumoj (inkluzive de GM kaj WM-subpartoj) iris de 0.77 al 0.88.11 Alte heriteblaj cerbaj morfometriaj mezuroj provizas biologiajn markilojn por hereditaj trajtoj kaj povas servi kiel celoj por genetikaj ligaj kaj asociaj studoj.12,13 Multivariaj analizoj, kiuj permesas takson de la grado, en kiu la samaj genetikaj aŭ mediaj faktoroj kontribuas al multnombraj neuroanatomaj strukturoj, indikas, ke ununura dividita genetika efiko respondecas pri 60% de la ŝanĝebleco en kortika dikeco.14
Aĝoj-rilataj ŝanĝoj en heredeco povas esti ligitaj al la tempolimo de gena esprimo kaj rilataj al la aĝo de apero de malordoj. Ĝenerale, heritabileco pliiĝas kun aĝo por WM kaj malpliiĝas por GM-volumoj,11 dum heritebleco pliigas por kortika dikeco en regionoj ene de la frontaj, parietaj kaj tempaj loboj (Figo. 3).15 Scio pri kiam iuj cerbaj strukturoj estas aparte sentemaj al genetikaj aŭ mediaj influoj dum disvolviĝo povus havi gravajn edukajn kaj / aŭ terapiajn implicojn.
Vira / Virino
Konsiderante, ke preskaŭ ĉiuj neuropsikiatriaj malsanoj havas malsaman prevalencon, aĝon de komenco kaj simptomojn inter la viraj kaj virinaj subjektoj, seksaj diferencoj en tipaj disvolvaj cerbaj trajektorioj estas tre gravaj por infana psikiatrio. Konsekvenca kun la neŭtraimagada literaturo por plenkreskuloj,16 meznombro de cerba volumeno estis proksimume 10% pli granda en la viraj subjektoj. Ankaŭ, GM-volumenaj pintoj ĝenerale okazis 1 al 3 jarojn pli frue por la inaj temoj.1
La rapida disvolviĝo de la cerbo dum la unuaj jaroj de la vivo kaj la rekono de la graveco de fruaj eventoj en neŭroevoluaj malordoj kiel aŭtismo kaŭzis pliigitan intereson pri skanado de beboj kaj junaj infanoj. Studo farita de enketistoj de novnaziaj universitatoj de 74, kiuj spertis bildadon dum la unuaj semajnoj de vivo, trovis rapidan kreskon de cerebraj volumoj; seksa dimorfismo de cerbaj volumoj jam ĉeestis, kun intrakrania volumo multe pli granda ĉe la viraj subjektoj, eĉ post korektado de diferencoj en naska pezo.17
Tuta diferenco de cerba grandeco inter la viraj kaj inaj subjektoj ne devas esti interpretita kiel prezentado de funkcia avantaĝo aŭ malavantaĝo. Malplenaj strukturaj mezuroj eble ne reflektas sekse dimorfajn diferencojn en funkcie gravaj faktoroj kiel neuronal konektebleco kaj ricevilo. Ĉu, aŭ kiel, agordi por ĉi tiu tuta cerba grandeco-diferenco en taksado de subkomponentoj de la cerbo (t.e., certaj cerbaj strukturoj "relative" pli grandaj ĉe la inaj subjektoj) forte influas tion, kio estas raportita kiel sekse dimorfia en la literaturo.
Sowell et al.18 kiu trovis, ke regionaj specifaj seksaj diferencoj detektitaj en specimeno de 176-homoj inter 7 kaj 87-jaraĝaj (t.e., dekstra parietala kaj posta tempora kortekso pli dika ĉe inaj subjektoj) estis replikitaj en subaro de 18-masklaj kaj 18-inaj cerboj, kiuj ne faris malsamas en totala cerba grandeco.
DISCUSO
La ĝenerala mastro por tipa cerba disvolviĝo en la unuaj 25-jaroj de la vivo estas proksimume lineara kresko de WM-volumoj kaj regione specifaj renversitaj U-formaj evoluaj trajektorioj por GM-strukturoj, kun pintaj volumoj en malfrua infanaĝo aŭ frua adoleskeco. Elstara temo estas, ke en neŭroimagado, kiel en la vivo, temas ofte pli pri la vojaĝo ol pri la celloko. Ĉi tiu temo rilatas al studoj pri tipa evoluo, kie ekzistas fortaj intere-heritaj interagoj en ĝemelaj studoj, seksa dimorfismo estas pli granda por la vojoj de disvolviĝo ol fina grandeco, kaj evoluaj kurboj de disvolviĝo de kortika dikeco estas pli prognozaj de IQ. ol kortika dikeco en aĝo de 20 jaroj.19 La temo "vojaĝo ne nur celloko" estas tre grava en studoj de psikopatologio, kie estas la trajektorioj de disvolviĝo, kiuj plej distingas kontrolojn de tiuj kun deficita atento-deficito / hiperaktiveco aŭ skizofrenio de infanaĝo.
Adekvate karakterizi evoluajn trajektoriojn postulas aŭ grandajn transversajn specimenojn aŭ longformajn studojn, kiuj ambaŭ prezentas substancajn metodajn defiojn. Diferencoj en kriterioj pri selektado de subjektoj kaj kontroloj, bilda akiro kaj bildaj analizaj teknikoj kontribuas al la alta indico de nereplikaĵo en la infana neuroimage-literaturo kaj malfaciligas validajn meta-analizajn studojn. Ses-retejo neŭroimaga studo pri kontrolaj pediatriaj subjektoj uzantaj normigitan metodaron tra la lokoj funkcias kaj devas plue lumigi la nuancojn de tipa cerba disvolviĝo.20
Kvankam raportis malsamajn grupajn cerbajn anatomiajn diferencojn por preskaŭ ĉiuj neuropsikiatriaj malordoj, la granda interkovro de valoroj inter klinikaj kaj kontrolaj populacioj nuntempe malhelpas diagnozan uzon (krom ekskludi eblajn nervajn sistemajn insultojn kiel tumoroj, intrakraniaj sangoj aŭ kungenitalaj anomalioj kiel etiologioj por la simptomoj). Estas neniu identigita "lezo" komuna al ĉiuj, aŭ eĉ plej multaj, al infanoj kun la plej ofte studataj malordoj de aŭtismo, atento-deficita / hiperactiveca malordo, infana-komenca skizofrenio, disleksio, fragila X, juneca-aperiga bipola malordo, posttraŭmatika streso malordo, Sydenham-koruso, aŭ Tourette-sindromo. Neŭroimagado nuntempe estas plej utila por esplori la kernan naturon de la malsanoj kaj provizi endofenotipojn, biologiajn markilojn, kiuj estas interaj inter genoj kaj konduto. Endofenotipoj povas ankaŭ helpi identigi subtipojn de malsanoj, kiuj havas malsamajn fiziopatologion, prognozon, aŭ traktadon.
La estonteco de infana neuroimagado verŝajne vidos kreskantan nombron de studoj kombinantaj multoblajn bildajn modalecojn sur la samaj individuoj (ekz. Struktura RMN, funkcia MRI, difusa tensora bildigo, magnetiga transiga bildigo, elektroencefalografio kaj magnetoencefalografio). Ĉi tio donas "pli grandan ol la sumo de ĝiaj partoj" sinergio, ĉar informoj de ĉiu kategorio informas pri interpretado de la aliaj. Ankaŭ, kombini bildadon kun postmortemaj studoj ĉe bestoj estos instrumenta por klarigi la mekanismojn pelantajn la trovojn de bildado kiel ekzemple konstati la gradon en kiu kortikaj GM-ŝanĝoj kiel detektitaj per MRI rilatas al arborigo / prunado de neŭronoj aŭ al ĉikanado de WM en la interno. kortika limo. Alia grava direkto por estontaj neŭroimaj studoj estos pliigita integriĝo kun socia kaj eduka scienco, kiu restis relative aparta malgraŭ la komuna celo sukcesi gvidi homojn tra la infanaj kaj adoleskaj jaroj en preparo por la plenkreska mondo.
Dankojn
Ĉi tiu laboro estis subtenita de la Intramural Esplora Programo de la Naciaj Mezlernejoj.
Piednotoj
Malkaŝo: La aŭtoroj raportas neniajn interesajn konfliktojn.
La ciferoj en ĉi tiu artikolo estis kreitaj kiel parto de la dungado de la aŭtoroj kun la federacia registaro kaj sekve estas en la publika havaĵo.
Referencoj
;
