Dinamika mapeado de homa cortika evoluo dum infanaĝo tra frua plenkreskulo (2004)

Iru al:

abstrakta

Homa cerba disvolviĝo estas strukture kaj funkcie nelinia procezo (1-3), kaj kompreni normalan cerban maturiĝon estas esenca por kompreni neurodevoluajn malordojn (4, 5). La heteromodala naturo de kognitiva cerba disvolviĝo estas evidenta de studoj pri neurokognitiva agado (6, 7), funkcia bildigo (funkcia MRI aŭ positronemisi-tomografio) (8-10), kaj studoj de koherenco en electroencefalogramo (1, 2, 10). Antaŭaj bildigaj studoj montras regionajn neliniajn ŝanĝojn en griza materio (GM) denseco dum infanaĝo kaj adoleskeco kun prepuberta kresko sekvita de postpubertala perdo (11-14). La GM-denseco sur MRI estas nerekta mezuro de kompleksa arkitekturo de glia, vaskulacio, kaj neŭronoj kun dendritaj kaj sinaptaj procezoj. Studoj pri GM-maturiĝo montras perdon en kortika GM-denseco kun la tempo (15, 16), kiu temporalmente korelacias kun postmortemaj trovoj de pliigita sinaptika pritondado dum adoleskeco kaj frua plenaĝeco (17-19). Ĉi tie ni prezentas studon pri kortika GM-evoluo en infanoj kaj adoleskantoj per uzado de cerba mapado-tekniko kaj laŭplane studita specimeno de sanaj 13-infanoj (4-21-jaraj), kiuj estis ekzamenitaj per MRI ĉiuj 2-jaroj dum 8-10-jaroj . Ĉar la skanoj estis akiritaj ree sur la samaj temoj kun la paso de la tempo, statistika ekstrapolado de punktoj inter inter la skanoj ebligis konstruadon de vigla tempodaŭra sekvenco ("filmo") de pediatria cerba disvolviĝo. Ni hipotezis, ke GM-evoluo en infanaĝo tra frua plenaĝeco estus ne lineara kiel priskribita antaŭe kaj progresus en loka, regiona specifa maniero koincide kun la funkcia maturiĝo. Ni ankaŭ antaŭdiris, ke la regionoj asociitaj kun pli primaraj funkcioj (ekz. Primara motora kortekso) disvolviĝos pli frue kompare kun la regionoj, kiuj okupiĝas pri pli kompleksaj kaj integraj taskoj (ekz., Tempa lobo).

La rezulto estas dinamika mapo de GM-maturiĝo en la antaŭ- kaj postpubertala periodo. Niaj rezultoj, kvankam emfazante la rimarkindan heterogenecon, montras, ke la kortika GM-evoluo ŝajnas sekvi la funkcian maturiĝan sekvencon, kun la primaraj sensimotoraj kortikoj kune kun frontaj kaj okcipitaj polusoj maturiĝantaj unue, kaj la resto de la kortekso disvolviĝanta en parietal-al-. frontala (malantaŭa) direkto. Maturiĝis la supera temporal kortekso, kiu enhavas asociejojn, kiuj integras informojn de pluraj sensaj modalecoj. Plue, la maturiĝo de la kortekso ankaŭ sekvis la evoluan sinsekvon, en kiu ĉi tiuj regionoj estis kreitaj.

metodoj

Temoj. Specimenaj demografioj estas montritaj en tablo 1. Ĉiuj subjektoj estis varbitaj de la komunumo por daŭra studo pri Nacia Instituto pri Mensa Sano pri disvolviĝo de homa cerbo (20). Mallonge, ĉiu subjekto ricevis strukturitan diagnozan intervjuon por ekskludi iujn psikiatriajn diagnozojn ĉe ĉiu vizito. Temoj revenis ĉiun duan jaron por sekva resonado-RM kune kun psikiatria kaj neŭrokognitiva retakso. Subaro de ĉiuj infanoj, kiuj havis tri aŭ pli uzeblajn MRI-esploradojn kaj estis inter la aĝoj de 2 kaj 4 jaroj, estis elektita por esti inkluzivita en ĉi tiu studo. La studo estis aprobita de la institucia revizia komisiono de la Nacia Instituto de Mensa Sano, kaj informita konsento estis akirita de temoj> 21-jaraj aŭ de gepatroj de malpliaj temoj, kaj aldona skriba konsento estis ricevita de ĉiu plej malgranda temo.

 

Tablo 1.

Demografio de la studo

Bildo-Prilaborado kaj Analizo. MRI-bildoj estis akiritaj ĉe la Nacia Instituto pri Mensa Sano per la sama 1.5-T General Electric-skanilo. La MRI-sekvenco estis konsekvenca tra la studo. T1-pezitaj bildoj kun kontinuaj 1.5-mm-tranĉaĵoj en la aksa ebeno kaj 2.0-mm-tranĉaĵoj en la korona ebeno estis akiritaj per 3D-difektita-gradigita revokita echoo en la konstanta stato. Bildaj parametroj estis: eco tempo, 5 ms; ripetotempo, 24 ms; flip angulo, 45 °; akira matrico, 256 × 192; nombro de ekscitoj, 1; kaj vidkampo, 24 cm. Kun ĉiu grava ĝisdatigo pri programaro / aparataro, la fidindeco de la datumoj antaŭ kaj post la ĝisdatigo estis provita skanante aron de subjektoj antaŭ kaj post la ĝisdatigo (20). Mallonge, por ĉiu skanado, radiofrekvenca biasa kampo-korekta algoritmo estis aplikita. Bazliniaj bildoj estis normaligitaj, transformante ilin al norma 3D stereotaksa spaco (21). Sekvaj skanadoj tiam estis vicigitaj al la bazlinia skanado de la sama temo, kaj reciproke registritaj skanoj por ĉiu temo estis lineare mapitaj en la Internacian Konsorcion por Cerbaj Mapado (ICBM) spaco (22). Vaste validita histo-klasifikilo generis detalajn mapojn de GM, blanka materio kaj cerebrospina fluido per uzado de gaŭsa miksa distribuo por generi maksimumon posteriori segmentigo de la datumoj (23, 24), kaj surfacmodelo de la kortekso tiam estis aŭtomate ĉerpita por ĉiu temo kaj tempa punkto kiel priskribite (25).

Bild-analiza tekniko konata kiel kortikala ŝablono (25-27) estis uzata por pli bone lokalizi kortikajn diferencojn kun la tempo kaj pliigi la potencon detekti sistemajn ŝanĝojn (25). Ĉi tiu alproksimiĝo kongruas kun ĝiralaj ecoj de kortika surfaco-anatomio kiel eble plej multe tra subjektoj antaŭ fari kruc-temajn komparojn, grupajn mezumojn kaj statistikajn mapojn. Ĉar ĉi tiu tekniko forigas iom da konfuzaj anatomiaj variancoj, ekzistas pliigita statistika potenco por detekti statistikajn efikojn sur kortikaj mezuroj kaj pliigi kapablon lokalizi ĉi tiujn efikojn relative al gravaj sulkaj kaj giraj limŝtonoj. En la kortika egalrilato, oni kalkulas sekundarajn deformadojn, kiuj kongruas giralajn ŝablonojn tra ĉiuj tempopunktoj kaj ĉiuj subjektoj, kio ebligas mezuri kaj kompari datenojn tra respondaj kortikaj regionoj. Aro de 34-sulkaj limŝtonoj per cerbo limigas la mapadon de unu kortekso sur la alian uzante respondajn kortikajn regionojn tra subjektoj. Bilda analizisto blinda al subjekto identeco, sekso kaj aĝo spuris ĉiun 17 sulci en ĉiu flanka hemisfero sur la surfaco bildigas ĉiun cerbon. Ĉi tiuj sulkoj inkluzivis la Sylvian-fendeton, centran, antaŭcentran, kaj postcentralan sulci, superan temporalan sulkon (STS) ĉefan korpon, STS-suprenirantan branĉon, STS-postan branĉon, priman kaj malĉefan mezajn sulciojn, kaj malsuperajn tempajn, superajn, kaj malsuperajn frontalojn, intraparietalojn, transversa okcipita, olfacta, okcipitotemporal kaj kolatera sulci. Aldone al konturi la plej grandajn sulciojn, aro de ses mezaj limŝtonaj kurboj bordantaj la longforman fendeton estis skizita en ĉiu hemisfero por establi hemisferajn ĝiralajn limojn. Landmarkoj estis difinitaj laŭ detala anatomia protokolo. Ĉi tiu protokolo haveblas interrete (www.loni.ucla.edu/∼khayashi/Public/medial_surface) kaj sciis inter- kaj intraraterajn fidindecojn kiel raportite (25).

Temp-dependa averaĝa 3D-kortika modelo por la grupo estis kreita ebenigante ĉiujn sulkajn / giralajn limŝtonojn en ebenon 2D kune kun la kortika modelo asignanta kolor-kodon por reteni 3D-formajn informojn. Post kiam datumoj estis en ĉi tiu ebena spaco, sulkaj trajtoj estis vicigitaj tra subjektoj al averaĝa aro de sulkaj kurboj. La dispecigitaj kortikaj mapoj estis matematike reinflotitaj al 3D, produktante krispan mezan kortikan modelon kun ĝiralaj ecoj en iliaj mezaj anatomiaj lokoj (28).

Por kvantigi lokan GM, ni uzis mezuron nomatan "GM-denseco", uzata en multaj antaŭaj studoj, kiu mezuras la proporcion de GM en malgranda regiono de fiksa radio (15 mm) ĉirkaŭ ĉiu kortika punkto (15, 25, 26, 28). La GM-denseca mezuro mezuras informojn pri GM-volumoj super malgranda kvartalo (la 15-mm-kerno uzita en ĉi tiu raporto), provizante pliigitan signal-al-bruan rilatumon, kaj ĝi mezumas iom da el la ena bruo por solvi la kortikan GM. limoj en MRI. Tamen, se GM-denseco estas uzata, iu lokaliza potenco perdiĝas, kaj la alproksimiĝo povas mezumi datumojn de kontraŭaj sulkaj bankoj. La mezuro ankaŭ povas indeksi GM-ŝanĝojn devenantajn de diferencoj en kortika surfaco-kurbeco, en kiuj pliigita kurbeco povus kaŭzi specimenon de malpli da GM en la kerno de fiksa radio. Nia laboro tamen montras, ke GM-denseco kaj dikeco estas tre alte korelaciitaj (K. Narr, RM Bilder, AW Toga, RP Woods, DE Rex, P. Szeszko, D. Robinson, Y. Wang, H. DeLuca, D. Asuncion, kaj PM Thompson, nepublikigitaj datumoj) kaj tial probable indeksas similajn maturiĝajn procezojn.

Por determini, ĉu estas sufiĉe da potenco por atingi statistikan signifon ĉe ĉiu surfacpunkto de la kortekso, ni agordis la modelon de GM-ŝanĝo kaj taksis la multoblan regresan koeficienton (R²) ĉe ĉiu punkto, kiu varias en la gamo de 0 al 1. El la nula distribuo de R², agordita por la nombro da gradoj de libereco en la statistika modelo, eblas determini ĉu ekzistas sufiĉa potenco forpuŝi la nulan hipotezon (R² = 0) ĉe ĉiu kortika punkto. La signifo de la modelo taŭgas, p(R²), tiam estis komplotita ĉe ĉiu kortika punkto (datumoj ne montritaj). La rezulta mapo indikis tion R² estas preskaŭ nula ĉe preskaŭ ĉiu kortika punkto, kio sugestas, ke la ŝanĝoj viditaj estis tre alte signifaj.

Statistikaj intrigoj estis generitaj uzante miksa-modelan regresan analizon (11, 30) por la GM-volumoj ĉe ĉiu el 65,536-punktoj sur la tuta kortika surfaco same kiel individuaj lobaj volumoj kaj ankaŭ ĉe pluraj specifaj interesaj punktoj super la surfaco. Ĉar ne-linia miksita modelo estis uzita, intersubjektaj diferencoj en GM-denseco estis modeligitaj aparte de la intraindividualaj ritmoj de kortika ŝanĝo, donante plian potencon solvi longformajn ŝanĝojn ĉe ĉiu kortika punkto. Hipoteza testoj por modelkonstruado baziĝis F statistiko kun α = 0.05. Specife, F testoj estis uzataj por determini, ĉu la ordo de disvolva kreska modelo estis kuba, kvadrata aŭ lineara. Se kuba modelo ne estis signifa, kvadrata modelo estis provita; se kvadrata modelo ne estis signifa, lineara modelo estis provita. Tiel kreska modelo estis polinoma / ne lineara se aŭ la kuba aŭ kvadrata termino grave kontribuis al la regresa ekvacio. Konsiderante, ke ĉiu hipotezo estis provita nur unufoje, korekto de la statistikoj por multnombraj komparoj ne estis necesa.

La sekvaj regionoj estis elektitaj por analizoj en ĉiu hemisfero: antaŭcentra giro, primara motora kortekso (Fig. 1A), supera frontala giro, posta limo proksime al la centra sulko (Fig. 1B), malsupera frontala giro, posta limo (Fig. 1C), malsupera frontala sulko, antaŭa limo (Fig. 1D), malsupera frontala sulko en la dorsolateral prefrontal-kortekso (Fig. 1E), antaŭa fino de supera frontala sulko (Fig. 1F), antaŭa poloFig. 1G), primara sensa kortekso en postcentra giro (Fig. 1H), supramarginal gyrus (areo 40) (Fig. 1I), angula giro (areo 39) (Fig. 1J), okcipita polo (Fig. 1K), antaŭa, meza kaj posta partoj de supera tempa giro (STG) (Fig. 1 L – N), malsupera tempo gyrus mezpunkto, same kiel la antaŭaj kaj postaj limoj (Fig. 1 O – Q), kaj sur la malsupera surfaco, antaŭaj kaj postaj finoj de olfakta sulko (Fig. 2 R kaj S) kaj la antaŭaj kaj postaj finoj de kolateralaj sulkoj (Fig. 2 T kaj U). Korespondaj punktoj estis elektitaj sur ambaŭ hemisferoj per la samaj sulkaj limŝtonoj.

 

Fig. 1.

Miksitaj modelaj regresaj intrigoj ĉe regionoj de intereso super la kortika surfaco. La sekvaj regionoj estis elektitaj por analizoj en ĉiu hemisfero: A, antaŭcentra giro kaj primara motora kortekso; B, supera frontala giro, posta flanko proksime de centra sulko; ...

 

Fig. 2.

Malsupra vido de la cerbo montrante fruajn kaj malfruajn tempoperiodajn bildojn. Punktoj korespondas al antaŭaj kaj postaj finoj de la olfakta sulko (R kaj S) kaj flankaj sulkoj (T kaj U), kaj miksaj modelaj grafeoj respondantaj al la interesaj regionoj sur la ...

rezultoj

Entute, la totala GM-volumo estis trovita pliiĝi en pli fruaj aĝoj, sekvita per daŭra perdo komenciĝanta ĉirkaŭ pubereco. Tamen, kiel vidite en la tempodaŭra sekvenco (Figoj. (Figoj.22 kaj Kaj3), 3), la procezo de GM-perdo (maturiĝo) komenciĝas unue en dorsal-parietal-kortekso, aparte la primaraj sensimotoraj areoj proksime al la interhemisfera rando, kaj poste disvastiĝas rostralmente super la frontala kortekso kaj kaŭdale kaj laterale super la parietala, okcipita kaj fine la tempa kortekso. . (Ĉi tiu vico estas havebla en Filmoj 1 – 4, kiuj estas eldonitaj kiel subtenaj informoj en la retejo de PNAS.) Frontalaj kaj okcipitaj poloj perdas GM-frue, kaj en la frontala lobo la GM-maturiĝo finfine implikas la dorsolateran antaŭfrontalan kortekson, kiu perdas GM nur fine de la adoleskeco.

 

Fig. 3.

Dekstra flankaj kaj supraj vidoj de la dinamika sinsekvo de GM-maturiĝo super la kortika surfaco. La flanka stango montras kolorprezentadon en unuoj de GM-volumeno. La komencaj kadroj prezentas regionojn de intereso en la kortekso kiel priskribite Figo. 1. ĉi ...

Por ekzameni plu la maturiĝajn mastrojn ene de unuopaj kortikaj subregionoj, ni uzis miksitajn modelajn regresajn analizojn por konstrui komplotojn de liniaj kaj ne linearaj (kvadrataj aŭ kubaj) aĝaj efikoj sur GM-volumoj ĉe interesaj interesoj laŭ la kortika surfaco per uzado de gravaj sulkaj limŝtonoj. certigi, ke responda anatomio estis korelaciita ĝuste tra tempo kaj temoj. Kiam ni komparis la mezajn lobajn volumojn en ĉi tiu specimeno kun nia pli granda transversa specimeno (n = 149), la tendencoj por totalaj kaj lobaj GM-volumoj konsentis en ambaŭ grupoj (datumoj ne montritaj) (11). Tamen, ĉe unuopaj subregionoj trans la kortekso, GM-maturiĝo montras ŝanĝiĝeman maturiĝan padronon.

Ene de la fronta kortekso, la antaŭcentra giro (Figoj. (Figoj.1A1A kaj Kaj3) NENIU) maturiĝas frue. MG-perdo progresas lineare en frua aĝo, dum pli regionaj regionoj de la frontala lobo (laŭ la supera kaj malsupera frontala gir; Figoj. Figoj.11 kaj 3, B – G) maturiĝas sinsekve en antaŭa progresio, kiel ankaŭ indikite per la iom post iom pli postaj pintoj de ne-linia perdo (Fig. 1 B – D), kun la maturo prefrontal maturiĝanta lasta (Figoj. 1, D kaj EKaj Kaj 3) .3). En la parietula lobo, GM-perdo komenciĝas en la postcentra giro (Figoj. (Figoj. 1H1H kaj Kaj3; 3; kun nelinia frua pinto), progresante flanken al la angula giro (areo 40; Figoj. Figoj.1I1I kaj Kaj3), 3), kaj supramarginal giro (areo 39; Figoj. Figoj.1J1J kaj Kaj 3) .3). La fronta kaj okcipita poloj, similaj al la antaŭ- kaj postcentra girrio, maturiĝas frue (Figoj. 1 G kaj K kaj Kaj 33).

Poste Maturiĝo. Partoj de la tempa lobo, aliflanke, montras karakterizan malfruan maturiĝan padronon. La temporaba lobo maturiĝas krom la tempora poluso, kiu montras GM-perdon ĉirkaŭ la sama tempo kiel la antaŭaj kaj okcipitaj polusoj. (Figoj.1O1O kaj Kaj 3) .3). Kontraŭe, la supera kaj malsupera tempa giro (STG kaj malsupera tempa giro) ne montras la saman gradon de GM-perdo tra ĉi tiu aĝa gamo. Ĉi tio ankaŭ montras la ebenajn grafikojn por aĝaj efikoj (Figoj. 1 L kaj M kaj Kaj 3) .3). Ene de STG, la posta parto montras distingan linean trajektorion (Fig. 1N).

Sur la malsupera cerba surfaco, la mediaj aspektoj de la malsupera tempa lobo (supozebla entorhinal cortex, medial al la rhinal sulcus, inter la antaŭa fino de la flankaj sulkoj kaj la posta fino de la olfacta sulko) maturiĝas kaj ne multe ŝanĝiĝas poste. , kiel vidite de la plataj grafikaĵoj por la aĝaj efikoj (Fig. 2T). Simila maturiga mastro okazas en la kaŭdaj kaj mezaj partoj de la malsupera frontala lobo (Fig. 2S, supozebla piriforma kortekso). Aliaj partoj de la ventra tempa lobo montras flank-al-median padronon de maturiĝo, dum la orbitofrontaj regionoj daŭre maturiĝis ĝis la plej malnova aĝo, kiun ni studis (Figo. 2).

diskuto

Ĉi tie ni montras videblan dinamikan progresadon de homa kortika disvolviĝo en perspektiva, longforma studo de sanaj infanoj kaj adoleskantoj. Pli fruaj raportoj estis aŭ transversaj (t.e., MRI-skanado estas akirita nur unufoje per temo) aŭ uzataj metodoj, kiuj provizas mezajn tutmondajn volumojn anstataŭ kompara punkto, kiu estas ebla kun la mapado-metodoj (11, 15). Trans-sekciaj dezajnoj estas influitaj de interindividualaj varianco kaj kohortaj efikoj, dum metodoj kiuj provizas mezajn tutmondajn volumojn ne donas spatiotemporal-detalon. Ni venkis ĉi tiujn limojn per studado de longe kaj akirita antaŭ- kaj postpubertala specimeno, en kiu la samaj infanoj estis rekrutitaj potenciale dum 10-jara periodo. Niaj rezultoj, kvankam emfazantaj heterokronikecon de homa kortika evoluo, sugestas, ke unuopaj subregionoj sekvas samtempe malsamajn maturiĝajn trajektoriojn, en kiuj superaj ordaj asocioj areoj maturiĝas nur post la sensimotoraj regionoj de malpli alta ordo, kies funkcioj ili integriĝas. Aldone, ŝajnas ke filogenetike pli malnovaj kortikaj areoj maturiĝas pli frue ol la pli novaj kortikaj regionoj.

Frontal-loba maturiĝo progresis malantaŭa-antaŭa direkto, komencante en la primara motora kortekso (la pracentra giro) kaj disvastiĝanta antaŭe super la supera kaj malsupera frontala girrizo, kun la antaŭfronta kortekso disvolviĝanta laste. Al la inversa, la fronta poluso maturiĝis proksimume al la sama aĝo kiel la primara motora kortekso. En la posta duono de la cerbo, la maturiĝo komenciĝis en la primara sensa areo, disvastiĝante laterale super la resto de la parietula lobo. Simile al la fronta poluso, la okcipita poluso maturiĝis frue. Flankaj tempaj loboj estis la lastaj maturiĝantaj.

Tiel la sekvenco en kiu maturiĝis la kortekso koincidas kun regionaj signifaj mejloŝtonoj en kognitiva kaj funkcia disvolviĝo. Partoj de la cerbo asociitaj kun pli bazaj funkcioj maturiĝis frue: motoroj kaj sensaj cerbaj regionoj maturiĝis unue, sekvataj de areoj implikitaj en spaca orientiĝo, parolado kaj lingva disvolviĝo, kaj atento (supraj kaj malsuperaj parietaj loboj). Poste maturiĝis areoj implikitaj en plenuma funkcio, atento kaj motora kunordigo (frontaj loboj). La fronta poluso, implikita en prilaborado de gusto kaj odoro, kaj la okcipita poluso, enhavanta la priman vidan kortekson, maturiĝis ankaŭ frue, kiel atendite. Ĉi tiu maturiĝa sekvenco ankaŭ reflektiĝis en la pintaj aĝoj por maksimumaj GM-valoroj, kiuj pliiĝas dum evoluo progresas antaŭe (Fig. 1 A – D kaj H – J). Vide, la antaŭfrosta kortekso kaj la malsupera parietala kortekso maldekstre maturiĝis pli frue ol la respondaj regionoj dekstre, kio povas esti pro la fakto, ke la plej multaj infanoj en ĉi tiu specimeno estas dekstraj, kun maldekstra-reganta. hemisfero, kiu maturiĝas frue.

La tempa lobo sekvis apartan maturiĝon. Tempaj polusoj maturiĝis frue. La plej granda parto de la restanta tempa lobo maturiĝis dum la aĝa gamo de ĉi tiu specimeno krom malgranda areo en la posta parto de la STG, kiu ŝajnis maturiĝi. Ĉe homoj, tempa kortekso, precipe la posta aspekto de supera tempa sulko, supera tempa giro, kaj meza tempa giro, estas pensata kiel heteromodala asocio-ejo (kune kun prefrontalaj kaj malsuperaj parietaj kortekso) kaj estas implikita kun integriĝo de memoro, aŭdvida asocio, kaj objektaj agnoskaj funkcioj (31-34). Tiel la tempa kortekso daŭre maturiĝas post aliaj asociaj areoj, kies funkcioj en kiuj ĝi integras, estas relative evoluintaj.

Filogenetike, kelkaj el la plej malnovaj kortikaj regionoj kuŝas sur la malsupera cerba surfaco en la media aspekto de la tempa lobo (la posta parto de la piriforma kortekso kaj la entorhina kortekso, ekzemple) aŭ sur la malsupera kaj media aspekto de la antaŭa lobo. la kaŝa fino de la olfakta sulko (antaŭa piriforma kortekso kaj la orbita periallocortekso) (35-37). La maturiĝo procezo en la najbareco de ĉi tiuj areoj ŝajnis esti komencita (ontogenetike) jam en la aĝo de 4 jaroj, kiel vidita de la liniaj aŭ ebenaj intrigoj (Fig. 2 S kaj T). De ĉi tiuj areoj, maturiĝo malrapide progresas flanken. En la malsupera frontala kortekso, la mezaj kaj postaj aspektoj de la olfaktaj kortikoj maturiĝis frue, dum orbitofrontaj kortikoj maturiĝis poste. En la restaĵo de la malsupera tempa lobo, la maturiĝo aperis poste kaj iom flank-al-meza direkto. En mamuloj, la malsupera tempa kortekso, kune kun partoj de la STG, posta parietala kortekso, kaj antaŭfronta kortekso, estas alt-ordaj asocioj, kiuj estas ankaŭ plej lastatempe evolue (38, 39). Nia observado pri ĉi tiuj areoj ŝajnantaj maturiĝi poste povus sugesti, ke la kortika evoluo sekvas la evoluan sinsekvon ĝis iu grado.

La ĝusta procezo sub la GM-perdo estas nekonata. Cerebra blanka materio pliiĝas dum la unuaj kvar jardekoj pro axona mielinigo (40) kaj eble klarigos parte la observitan GM-perdon (41, 42). Kvankam ŝanĝoj en sulkaj kaj giralaj faldaj padronoj aŭ aliaj neatrofaj procezoj kiel ekzemple dehidratado povus influi la GM-densecon, la ĉefa kaŭzo por perdo de GM-denseco estas nekonata. Ni konjektas, ke ĝi eble estos antaŭenigata almenaŭ parte per la procezo de sinapsa podado (43) kune kun trofaj gliaj kaj vaskulaj ŝanĝoj kaj / aŭ ĉelaj ŝrumpoj (44). Tiel, regionaj specifaj diferencoj en GM-maturiĝo povas rezulti de la subĉiela heretrona sinkaptika podado en la kortekso, kiel estis montrita en la primata kaj homa cerba kortika disvolviĝo (18, 45-48). Interese, ke en la fronta kortekso daŭras la dorsolatera antaŭfrontalaj kortekso, koincidante kun ĝia posta mielinigo, pruvante, ke la pruneligado povas ofte okazi paralele.

Ĉi tiuj trovoj povas havi klinikajn implicojn. Ekzemple, aŭtismo, kun komenco antaŭ la aĝo de 3-jaroj, montras tutmondan cerebran hiperplasion de GM en la unuaj 2-jaroj de vivo (49) kaj pli grandaj antaŭaj kaj tempaj GM-volumoj antaŭ 4-jaroj, sekvataj de pli malrapida kresko en ĉi tiuj regionoj de 7-jaroj (50, 51). Infanaĝa-komenca skizofrenio, kun meznivela komenco dum la aĝo de 10-jaroj, estas asociita kun okulfrapa parietala GM-perdo, kiu progresas pli frue dum adoleskeco laŭ dorsflanka modo (52), dum skizofrenio de plenkreskuloj (la pli tipa formo) estas pli forte asociita kun deficitoj en tempaj kaj frontaj regionoj de poste maturiĝo (53-55) kaj estas asociita kun selektemaj anormalecoj de la heteromodaj regionoj (29). Tiel, ŝanĝoj ĉu en grado aŭ en tempigo de baza maturiĝa aranĝo eble almenaŭ parte sub ĉi tiuj neurodevoluaj malordoj.

La grando de la ŝanĝoj en iuj kortikaj regionoj estas tre signifa kaj konformas al la kreskaj kaj perdaj indicoj observitaj en niaj antaŭaj longformaj studoj. En pli frua raporto (28), ni disvolvis aliron uzantan tensor-mapadon por mezuri la lokajn kreskajn tarifojn kaj histo-perdajn rapidecojn je loka nivelo en la anatomio de la kavo kaj korpus callosum. En tre malgrandaj regionoj de ĉi tiuj strukturoj, lokaj kreskorapidecoj superis 40% jare, kaj lokaj histoj-perdiĝoj atingis 40% jare en malgrandaj regionoj de la bazaj ganglioj. Pro la pliigita spaca rezolucio, pintaj lokaj indicoj de ŝanĝo akiritaj de anatomiaj mapaj aliroj estas ofte pli grandaj ol tiuj akiritaj en volumetraj studoj de anatomie parigitaj cerbaj strukturoj. Takso de lobaj volumoj, ekzemple, povas mezume kreskigi aŭ histo-perdi tarifojn super granda strukturo, kaj la pintaj rapidecoj de volumetria ŝanĝo respektive. La ĉela substrato por ĉi tiuj kortikaj ŝanĝoj povas esti kombinaĵo de mielinigo, prunti dendrita kaj ŝanĝoj en la neŭtona, glia, vaskula, kaj neŭtita pleniga denseco en malsamaj kortikaj plakaĵoj. Eble ankaŭ ŝanĝiĝoj en la malstreĉometraj ecoj de la MRI-signalo, kiu baziĝas sur subakva enhavo. La mielina komponento povas rezultigi tre grandajn netajn procentajn ŝanĝojn en kortikaj volumoj dum periodoj de pluraj jaroj, precipe kiam la volumoj taksitaj estas relative malgrandaj.

Estas multaj limigoj al ĉi tiu studo. Ĉi tiuj analizoj baziĝas sur 52-skanoj, en kiuj 1,976-anatomiaj modeloj estis kreitaj, donantaj sufiĉan potencon por spuri ŝanĝon, sed devenas de nur13-infanoj. Krome, ĉi tiu estas nereprezentema populacio kun averaĝa IQ de 125, reflektanta referencan biason de la Nacia Instituto pri Mensa Sano. Ni ne sukcesis kapti antaŭpublikan gajnon en la tempodaŭra filma sekvenco, kvankam ĝi estis facile videbla en la miksitaj modelaj grafikaĵoj. Simile, seksaj diferencoj en cerba maturiĝo ne povus esti esploritaj, ĉar estas nur ses viroj kaj sep inoj en la specimeno. Tamen niaj trovoj malkovras ŝlosilajn informojn pri la maturiĝa sinsekvo de frua cerba disvolviĝo kaj ties rilato al funkciaj kaj evolutaj mejloŝtonoj.

Suplementa Materialo

Dankojn

Notoj

Referencoj