Mion-mhapachadh mapadh de leasachadh cortical daonna rè leanabas tro aosachd tràth (2004)

Rach gu:

Abstract

Tha leasachadh eanchainn daonna gu structarail agus gu gnìomhach na phròiseas neo-àbhaisteach (1-3), agus tha a bhith a ’tuigsinn maturation eanchainn àbhaisteach deatamach airson a bhith a’ tuigsinn eas-òrdughan neurodevelopmental (4, 5). Tha nàdar heteromodal leasachadh eanchainn cognitive follaiseach bho sgrùdaidhean air coileanadh neurocognitive (6, 7), ìomhaighean gnìomh (MRI gnìomh no tomagrafaireachd positronemission) (8-10), agus sgrùdaidhean co-leanailteachd electroencephalogram (1, 2, 10). Tha sgrùdaidhean ìomhaighean roimhe a ’sealltainn atharrachaidhean neo-riaghailteach roinneil ann an dùmhlachd cuspair liath (GM) rè leanabachd agus òigeachd le àrdachadh prepubertal air a leantainn le call postpubertal (11-14). Tha an dùmhlachd GM air MRI na thomhas neo-dhìreach de ailtireachd iom-fhillte de glia, vasculature, agus neurons le pròiseasan dendritic agus synaptic. Tha sgrùdaidhean air maturation GM a ’sealltainn call ann an dùmhlachd cortical GM thar ùine (15, 16), a tha ann an co-dhàimh sealach ri toraidhean postmortem de mheudachadh pruning synaptic rè òigeachd agus tràth-inbheach (17-19). An seo tha sinn a ’toirt a-steach sgrùdadh air leasachadh cortical GM ann an clann is deugairean le bhith a’ cleachdadh innleachd mapaidh eanchainn agus sampall a chaidh a sgrùdadh gu ro-shealladh de chlann fallain 13 (4 - 21 bliadhna a dh’aois), a chaidh a sganadh le MRI gach bliadhna 2 airson 8 - 10 bliadhna . Leis gun deach na sganaidhean fhaighinn a-rithist is a-rithist air na h-aon chuspairean thar ùine, le bhith a ’toirt a-mach staitistig de phuingean eadar sganaidhean a’ toirt cothrom sreath òrdugh beòthail ùine (“film”) de leasachadh eanchainn péidiatraiceach a thogail. Bha sinn a ’gabhail a-steach gum biodh leasachadh GM ann an leanabachd tro bhith nan inbhich tràth neo-fhaicsinneach mar a chaidh a mhìneachadh roimhe agus gun deidheadh ​​e air adhart ann an dòigh ionadail, sònraichte don sgìre aig an aon àm ris an aibidh gnìomh. Rinn sinn ro-innse cuideachd gum biodh na roinnean co-cheangailte ri barrachd dhleastanasan bun-sgoile (me, cortex motair bun-sgoile) a ’leasachadh nas tràithe an coimeas ris na roinnean a tha an sàs le gnìomhan nas iom-fhillte agus nas aonaichte (me, lobe temporal).

Is e an toradh seo mapa fiùghantach de aibidh GM anns an ùine ro agus postpubertal. Tha na toraidhean againn, ged a tha iad a ’soilleireachadh an ioma-ghnèitheachd iongantach, a’ sealltainn gu bheil coltas ann gu bheil leasachadh cortical GM a ’leantainn an t-sreath maturation gnìomh, leis na cortices sensorimotor bun-sgoile còmhla ri pòlaichean toisich agus occipital a’ tighinn gu ìre an toiseach, agus an còrr den cortex a ’leasachadh ann am parietal-to- stiùireadh aghaidh (cùl-ri-aghaidh). Aibidh an cortex temporal adhartach, anns a bheil raointean comainn a tha a ’fighe a-steach fiosrachadh bho ghrunn mhodhan mothachaidh. A bharrachd air an sin, bha coltas an aibidh an cortex cuideachd a ’leantainn an t-sreath mean-fhàsach anns an deach na roinnean sin a chruthachadh.

Dòighean-obrach

Cuspairean. Tha eisimpleirean de dheamografaigs air an sealltainn ann an Clàr 1. Chaidh a h-uile cuspair fhastadh bhon choimhearsnachd airson sgrùdadh leantainneach Institiud Nàiseanta Slàinte Inntinn air leasachadh eanchainn daonna (20). Ann an ùine ghoirid, chaidh agallamh breithneachaidh structarail a thoirt do gach cuspair gus faighinn a-mach dè na sgrùdaidhean inntinn-inntinn aig gach tadhal. Chaidh cuspairean a thilleadh gach 2 bhliadhna airson MRI leanmhainn còmhla ri ath-mheasadh inntinn-inntinn agus neurocognitive. Chaidh fo-sheata den chloinn air fad aig an robh trì sganaidhean MRI a chleachdadh no a bha eadar aois 4 agus 21 bliadhna a thaghadh airson an toirt a-steach don sgrùdadh seo. Chaidh an sgrùdadh aontachadh le bòrd ath-bhreithneachaidh institiud Institiud Nàiseanta Slàinte Inntinn, agus chaidh cead fiosraichte fhaighinn bho chuspairean> 18 bliadhna a dh ’aois no bho phàrantan mhion-chuspairean, agus chaidh aonta sgrìobhte a bharrachd fhaighinn bho gach cuspair beag.

 

Clàr 1.

Eòlas-sluaigh an sampall sgrùdaidh

Giullachd ìomhaighean agus mion-sgrùdadh. Chaidh ìomhaighean MRI fhaighinn aig an Institiud Nàiseanta Slàinte Inntinn air an aon sganair 1.5-T General Electric. Bha an sreath MRI cunbhalach tron ​​sgrùdadh. Chaidh ìomhaighean le cuideam T1 le sliseagan 1.5-mm co-shìnte anns an itealan aiseach agus sliseagan 2.0-mm anns an itealan coronal fhaighinn le bhith a ’cleachdadh mac-talla cuimhneachaidh 3D-caisead millte anns an stàit sheasmhach. Bha paramadairean ìomhaighean: àm mac-talla, 5 ms; ùine ath-aithris, 24 ms; ceàrn flip, 45 °; matrix togail, 256 × 192; àireamh de chuiridhean, 1; agus raon seallaidh, 24 cm. Le gach prìomh ùrachadh bathar-bog / bathar-cruaidh, chaidh earbsachd an dàta ro agus às deidh an ùrachadh a dhearbhadh le bhith a ’sganadh seata de chuspairean ro agus às deidh an ùrachadh (20). Ann an ùine ghoirid, airson gach scan, chaidh algorithm ceartachadh raon claonadh rèidio-tricead a chuir an sàs. Chaidh ìomhaighean bun-loidhne a dhèanamh àbhaisteach, gan atharrachadh gu àite stereotaxic àbhaisteach 3D (21). Chaidh sganaidhean leanmhainn an uairsin a cho-thaobhadh ris an sganadh bun-loidhne bhon aon chuspair, agus chaidh sganaidhean a bha clàraichte le chèile airson gach cuspair a mhapadh gu sreathach a-steach don Cho-bhanntachd Eadar-nàiseanta airson Mapadh Brain (ICBM) (22). Chruthaich clasaiche clò a bha air a dhearbhadh gu farsaing mapaichean mionaideach de GM, stuth geal, agus lionn cerebrospinal le bhith a ’cleachdadh cuairteachadh measgachadh Gaussianach gus a’ char as àirde a ghineadh a posteriori sgaradh an dàta (23, 24), agus chaidh modal uachdar den cortex a thoirt a-mach gu fèin-ghluasadach airson gach cuspair agus puing ùine mar a chaidh a mhìneachadh (25).

Teicneòlas mion-sgrùdadh ìomhaighean ris an canar maids pàtran cortical (25-27) air a chleachdadh gus eadar-dhealachaidhean cortical a dhèanamh nas fheàrr thar ùine agus gus cumhachd àrdachadh gus atharrachaidhean eagarach a lorg (25). Tha an dòigh-obrach seo a ’maidseadh feartan gyral de anatomy uachdar cortical cho fad‘ s as urrainn thar chuspairean mus dèan thu coimeas tar-chuspair, cuibheasachd buidhne, agus mapaichean staitistigeil. Leis gu bheil an innleachd seo a ’cur às do chuid de dh’ eadar-dhealachadh anatomical, tha barrachd cumhachd staitistigeil ann airson buaidhean staitistigeil a lorg air ceumannan cortical a bharrachd air barrachd comas air na buaidhean sin a dhèanamh ionadail an coimeas ri prìomh chomharran sulcal agus gyral. Anns a ’cheum maidsidh cortical, thathas a’ tomhas deformations àrd-sgoile a tha a ’maidseadh pàtrain gyral thar na puingean ùine agus a h-uile cuspair, a leigeas le dàta a bhith cuibheasach agus a choimeas thar roinnean cortical co-fhreagarrach. Tha seata de chomharran-tìre sulcal 34 gach eanchainn a ’cuingealachadh mapadh aon cortex chun tèile le bhith a’ cleachdadh roinnean cortical co-fhreagarrach thar chuspairean. Bha anailisiche ìomhaigh dall gu dearbh-aithne cuspair, gnè, agus aois a ’leantainn gach aon de 17 sulci anns gach leth-chruinne taobhach air uachdar uachdar gach eanchainn. Bha na sulci sin a ’toirt a-steach fissure Sylvian, meadhan, precentral, agus postcentral sulci, prìomh bhuidheann sulcus temporal (STS) adhartach, meur dìreadh STS, meur posterior STS, sulci eadar-mheadhanach bun-sgoile agus àrd-sgoile, agus temporal temporal, superior, agus inferior inferior, intraparietal, sulc transverse occipital, olfactory, occipitotemporal, agus collateral. A bharrachd air a bhith a ’cumail smachd air na prìomh sulci, chaidh seata de shia lùban comharra-tìre meadhan-loidhne a tha a’ dol timcheall an t-slighe fhada a mhìneachadh anns gach leth-chruinne gus crìochan gyral hemispheric a stèidheachadh. Chaidh comharran-tìre a mhìneachadh a rèir protocol anatomical mionaideach. Gheibhear am protocol seo air an eadar-lìn (www.loni.ucla.edu/∼khayashi/Public/medial_surface) agus tha fios air earbsachd eadar- agus intrarater mar a chaidh aithris (25).

Chaidh modal cortical cuibheasach 3D a bha an urra ri ùine airson a ’bhuidheann a chruthachadh le bhith a’ flatachadh a h-uile comharra-tìre sulcal / gyral a-steach do phlèana 2D còmhla ris a ’mhodal cortical a’ sònrachadh còd dath gus fiosrachadh cumadh 3D a chumail. Aon uair ‘s gu robh dàta anns an àite chòmhnard seo, chaidh feartan sulcal a cho-thaobhadh thairis air cuspairean gu seata cuibheasach de lùban sulcal. Chaidh na mapaichean cortical warped ath-cheangal gu matamataigeach ri 3D, a ’toirt a-mach modal cortical cuibheasach crùbach le feartan gyral anns na h-àiteachan cuibheasach anatomic aca (28).

Gus tomhas a dhèanamh air GM ionadail, chleachd sinn tomhas ris an canar “dùmhlachd GM,” a chaidh a chleachdadh ann an iomadh sgrùdadh ro-làimh, a bhios a ’tomhas a’ chuibhreann de GM ann an sgìre bheag de radius stèidhichte (15 mm) timcheall air gach puing cortical (15, 25, 26, 28). Tha an tomhas dùmhlachd-GM a ’tomhas fiosrachadh cuibheasach mu mheudan GM thairis air nàbachd bheag (an kernel 15-mm a chaidh a chleachdadh san aithisg seo), a’ toirt seachad co-mheas comharra-gu-fuaim nas motha, agus bidh e a ’cuibheasachadh cuid den fhuaim a tha dualach a thaobh a bhith a’ fuasgladh an cortical GM. crìochan ann am MRI. Ach, ma thèid dùmhlachd GM a chleachdadh, thèid cuid de chumhachd ionadail a chall, agus faodaidh an dòigh-obrach dàta cuibheasach a thoirt bho bhith a ’cur an aghaidh bruaichean sulcal. Faodaidh an tomhas cuideachd clàr-innse a dhèanamh air atharrachaidhean GM a tha ag èirigh bho eadar-dhealachaidhean ann an curvature uachdar cortical, anns am faodadh barrachd curvature adhbhrachadh gum bi nas lugha de GM air a shamplachadh taobh a-staigh kernel radius stèidhichte. Tha ar n-obair, ge-tà, a ’sealltainn gu bheil dlùth cheangal agus dùmhlachd GM (K. Narr, RM Bilder, AW Toga, RP Woods, DE Rex, P. Szeszko, D. Robinson, Y. Wang, H. DeLuca, D. Asuncion, agus PM Thompson, dàta neo-fhoillsichte) agus mar sin clàr-amais pròiseasan maturational coltach.

Gus faighinn a-mach an robh cumhachd gu leòr ann gus brìgh staitistigeil a choileanadh aig gach puing uachdar air an cortex, chuir sinn modail atharrachaidh GM an sàs agus rinn sinn tuairmse air a ’cho-èifeachd ath-tharraingeach iomadach (R²) aig gach puing, a tha eadar-dhealaichte anns an raon de 0 gu 1. Bho sgaoileadh null R², air atharrachadh airson an àireamh de ìrean saorsa anns a ’mhodal staitistigeil, tha e comasach dearbhadh a bheil cumhachd gu leòr ann airson a’ bheachd-bheachd null a dhiùltadh (R² = 0) aig gach puing cortical. Tha brìgh a ’mhodail freagarrach, p(R²), an uairsin air a chuilbheart aig gach puing cortical (cha deach dàta a shealltainn). Chomharraich am mapa a thàinig às R² chan eil e neoni aig cha mhòr a h-uile puing cortical, a ’moladh gu robh na h-atharrachaidhean a chaidh fhaicinn gu math cudromach.

Chaidh plotaichean staitistigeil a chruthachadh le bhith a ’cleachdadh mion-sgrùdadh ath-tharraingeach de mhodail measgaichte (11, 30) airson na tomhasan GM aig gach aon de phuingean 65,536 air an uachdar cortical gu lèir a bharrachd air meudan lobar fa leth agus cuideachd aig grunn phuingean inntinneach thairis air an uachdar. Leis gun deach modal measgaichte neo-àbhaisteach a chleachdadh, chaidh eadar-dhealachaidhean eadar-ghnèitheach ann an dùmhlachd GM a mhodaladh air leth bho na h-ìrean eadar-dhealaichte de atharrachadh cortical, a ’toirt cumhachd a bharrachd gus atharrachaidhean fad-ùine fhuasgladh aig gach puing cortical. Bha deuchainnean beachd-bharail airson togail mhodail stèidhichte air F staitistig le α = 0.05. Gu sònraichte, F chaidh deuchainnean a chleachdadh gus faighinn a-mach an robh òrdugh modail fàis leasachaidh ciùbach, ceàrnach, no sreathach. Mura robh modal ciùbach cudromach, chaidh modal ceithir-cheàrnach a dhearbhadh; mura robh modal ceithir-cheàrnach cudromach, chaidh modal sreathach a dhearbhadh. Mar sin bha modail fàis ioma-polynomial / nonlinear ma chuir an teirm ciùbach no ceàrnanach gu mòr ris a ’cho-aontar toirt air ais. Leis nach deach gach beachd-bharail a dhearbhadh ach aon turas, cha robh feum air ceartachadh nan staitistig airson ioma-choimeas.

Chaidh na roinnean a leanas a thaghadh airson mion-sgrùdaidhean anns gach leth-chruinne: gyrus precentral, cortex motair bun-sgoile (Fig. 1A), gyrus aghaidh adhartach, crìoch posterior faisg air an sulcus sa mheadhan (Fig. 1B), gyrus aghaidh ìochdarach, crìoch posterior (Fig. 1C), sulcus aghaidh ìochdarach, crìoch anterior (Fig. 1D), sulcus aghaidh ìochdarach anns an cortex prefrontal dorsolateral (Fig. 1E), ceann roimhe sulcus aghaidh adhartach (Fig. 1F), pòla aghaidh (Fig. 1G), cortex mothachaidh bun-sgoile ann an gyrus postcentral (Fig. 1H), gyrus supramarginal (sgìre 40) (Fig. 1I), gyrus uilleach (sgìre 39) (Fig. 1J), pòla occipital (Fig. 1K), roinnean roimhe, meadhan agus posterior de gyrus temporal adhartach (STG) (Fig. 1 L - N.), meadhan-phuing gyrus temporal inferior, a bharrachd air na crìochan anterior agus posterior (Fig. 1 O - Q.), agus air an uachdar ìochdarach, oirean roimhe agus posterior de sulcus olfactory (Fig. 2 R agus S.) agus na h-oirean roimhe agus posterior de sulcus co-thaobhach (Fig. 2 T agus U.). Chaidh puingean co-fhreagarrach a thaghadh air an dà leth-chruinne le bhith a ’cleachdadh na h-aon comharran-tìre sulcal.

 

Fig. 1.

Plocan ath-tharraingeach de mhodail measgaichte aig roinnean inntinneach thairis air an uachdar cortical. Chaidh na roinnean a leanas a thaghadh airson mion-sgrùdaidhean anns gach leth-chruinne: A, gyrus precentral agus cortex motair bun-sgoile; B, gyrus aghaidh adhartach, ceann posterior faisg air sulcus sa mheadhan; ...

 

Fig. 2.

Sealladh bun den eanchainn a ’sealltainn ìomhaighean tìm tràth is fadalach. Tha puingean a ’freagairt ri oirean roimhe is posterior an sulcus olfactory (R agus S) agus sulcus co-thaobhach (T agus U), agus grafaichean modail measgaichte a’ freagairt ris na roinnean inntinneach air an ...

toraidhean

Uile gu lèir, fhuaireadh a-mach gun robh an àireamh iomlan de GM a ’dol am meud aig aois nas tràithe, agus às deidh sin bha call leantainneach a’ tòiseachadh timcheall air caitheachas. Ach, mar a chithear san t-sreath tìm (Figs. (Figs.22 agus And3), 3), bidh pròiseas call GM (maturation) a ’tòiseachadh an toiseach ann an cortices parietal dorsal, gu sònraichte na prìomh raointean sensorimotor faisg air an iomall interhemispheric, agus an uairsin a’ sgaoileadh gu rostrally thairis air an cortex front agus gu faiceallach agus gu taobhach thairis air an parietal, occipital, agus mu dheireadh an cortex temporal . (Tha an sreath seo ri fhaighinn ann am Movies 1 - 4, a tha air am foillseachadh mar fiosrachadh taice air làrach-lìn PNAS.) Bidh pòlaichean aghaidh agus occipital a ’call GM tràth, agus anns an lobe aghaidh, tha maturation GM a’ toirt a-steach an cortex prefrontal dorsolateral aig a ’cheann thall, a chailleas GM a-mhàin aig deireadh òigeachd.

 

Fig. 3.

Seallaidhean ceart fadalach agus mullach den t-sreath fiùghantach de aibidh GM thairis air an uachdar cortical. Tha am bàr-taobh a ’sealltainn riochdachadh dath ann an aonadan de mheud GM. Tha na frèamaichean tùsail a ’nochdadh roinnean de dh’ ùidh anns an cortex mar a chaidh a mhìneachadh Fig. 1. Tha seo a ' ...

Gus tuilleadh sgrùdadh a dhèanamh air na pàtranan maturation taobh a-staigh fo-roinnean cortical fa leth, chleachd sinn mion-sgrùdaidhean ath-tharraingeach de mhodail measgaichte gus plotaichean de bhuaidhean aois sreathach a bharrachd air neo-loidhneach (ceàrnanach no ciùbach) a thogail air meudan GM aig puingean inntinneach air an uachdar cortical le bhith a ’cleachdadh prìomh chomharran-tìre sulcal. gus dèanamh cinnteach gu robh ceangal ceart eadar anatomy co-fhreagarrach thar ùine agus cuspairean. Nuair a rinn sinn coimeas eadar na meudan lobar cuibheasach san t-sampall seo leis an sampall tar-roinneil nas motha againn (n = 149), bha na gluasadan airson meudan GM iomlan agus lobar ag aontachadh anns gach buidheann (cha deach dàta a shealltainn) (11). Ach, aig fo-roinnean fa leth air feadh an cortex, tha maturation GM a ’nochdadh pàtran maturation caochlaideach.

Taobh a-staigh an cortex aghaidh, tha na gyrus precentral (Figs. (Figs.1A1A agus Agus3) 3) aibidh tràth. Bidh call GM a ’dol air adhart gu sreathach aig aois òg, ach tha barrachd roinnean rostral den lobe aghaidh (air feadh na gyri aghaidh adhartach agus ìochdarach; Figs. Figs.11 agus 3, B - G.) aibidh gu soirbheachail ann an adhartas roimhe, mar a tha cuideachd air a chomharrachadh leis na binneanan nas fhaide air adhart de chall GM neo-àbhaisteach (Fig. 1 B - D.), leis an cortex prefrontal aibidh mu dheireadh (Figs. 1, D agus E., agus And3) .3). Anns an lobe parietal, bidh an call GM a ’tòiseachadh anns na gyrus postcentral (Figs. (Figs.1H1H agus Agus3; 3; le stùc tràth neo-àbhaisteach), a ’dol air adhart gu taobhach a-steach do na gyrus uilleach (sgìre 40; fig. Figs.1I1I agus And3), 3), agus gyrus supramarginal (sgìre 39; fig. Figs.1J1J agus And3) .3). Bidh na pòlaichean toisich agus occipital, coltach ris na gyri ro-agus postcentral, aibidh tràth (Figs. 1 G agus K. agus And33).

Aibidh nas fhaide air adhart. Air an làimh eile, tha pàirtean den lobe temporal a ’nochdadh pàtran maturation fadalach àbhaisteach. Bidh an lobe temporal a ’tighinn gu ìre ach a-mhàin am pòla temporal, a tha a’ sealltainn call GM timcheall air an aon àm ris na pòlaichean toisich agus occipital (Figs. (Figs.1O1O agus And3) .3). An coimeas ri sin, chan eil na gyri temporal adhartach agus inferior (STG agus gyrus temporal inferior) a ’nochdadh an aon ìre de chall GM air feadh an raon aoise seo. Tha seo cuideachd air a shealltainn leis na grafaichean còmhnard airson buaidhean aois (Figs. 1 L agus M. agus And3) .3). Taobh a-staigh an STG, tha am pàirt posterior a ’sealltainn slighe sreathach sònraichte (Fig. 1N).

Air uachdar eanchainn ìochdaranach, bidh na taobhan medial den lobe temporal inferior (cortex entorhinal presumptive, medial to the rhinal sulcus, eadar ceann roimhe an sulcus co-thaobhach agus ceann posterior an sulcus olfactory) aibidh tràth agus chan eil iad ag atharrachadh mòran às deidh sin , mar a chithear leis na grafaichean còmhnard airson na buaidhean aois (Fig. 2T). Tha pàtran maturational coltach ri seo a ’tachairt anns na pàirtean caudal agus medial den lobe aghaidh ìochdarach (Fig. 2S, cortex piriform presumptive). Tha pàirtean eile den lobe temporal temporal a ’nochdadh pàtran maturation lateral-to-medial, ach chùm na roinnean orbitofrontal aibidh gus an aois as sine a rannsaich sinn (Fig. 2).

Deasbaireachd

An seo tha sinn a ’sealltainn sealladh de adhartas fiùghantach de leasachadh eanchainn cortical daonna ann an sgrùdadh san amharc, fad-ùine air clann is òigearan fallain. Tha aithisgean na bu thràithe air a bhith tar-roinneil (ie, gheibhear scan MRI dìreach aon uair gach cuspair) no chleachd iad modhan a tha a ’toirt seachad tomhas cuibheasach cruinne an àite coimeas puing-às-puing a tha comasach leis na dòighean mapaidh (11, 15). Tha buaidh eadar-dhealachaidhean eadar-dhealaichte agus buaidhean cohort a ’toirt buaidh air dealbhadh tar-roinneil, ach chan eil modhan a tha a’ toirt seachad meudan cruinne a ’toirt seachad mion-fhiosrachadh spatiotemporal. Tha sinn air faighinn seachad air na cuingeadan sin le bhith a ’sgrùdadh sampall ro-làimh agus postpubertal a chaidh fhaighinn gu fada, anns an deach na h-aon chlann a chuir air ais gu ro-shealladh thar ùine 10-bliadhna. Tha na toraidhean againn, ged a tha iad a ’soilleireachadh heterochronicity de leasachadh cortical daonna, a’ moladh gu bheil fo-roinnean fa leth a ’leantainn comharran maturational sònraichte sealach anns am bi sgìrean comainn àrd-ìre aibidh a-mhàin às deidh na roinnean sensorimotor òrdugh nas ìsle, na gnìomhan a tha iad ag amalachadh, air tighinn gu ìre. A bharrachd air an sin, tha e coltach gu bheil sgìrean cortical nas sine phylogenetically aibidh nas tràithe na na roinnean cortical as ùire.

Chaidh maturation frontal-lobe air adhart ann an stiùireadh cùil, a ’tòiseachadh anns an cortex motair bun-sgoile (na gyrus precentral) agus a’ sgaoileadh gu h-àrd thairis air na gyri aghaidh adhartach agus ìochdarach, leis an cortex prefrontal a ’leasachadh mu dheireadh. Air an làimh eile, aibidh am pòla aghaidh aig an aon aois ris a ’phrìomh cortex motair. Anns an leth posterior den eanchainn, thòisich an t-aibidh anns a ’phrìomh raon mothachaidh, a’ sgaoileadh gu taobhach thairis air a ’chòrr den lobe parietal. Coltach ris a ’phòla aghaidh, thàinig am pòla occipital gu ìre tràth. B ’e lobes temporal lateral an fheadhainn mu dheireadh aibidh.

Mar sin, tha an sreath anns a bheil an cortex aibidh ag aontachadh le clachan-mìle buntainneach gu roinneil ann an leasachadh eanchainn agus gnìomh. Aibidh pàirtean den eanchainn co-cheangailte ri gnìomhan nas bunaitiche tràth: aibidh raointean eanchainn motair is mothachaidh an toiseach, agus an uairsin raointean a bha an sàs ann an stiùireadh spàsail, leasachadh cainnt is cànain, agus aire (lobes parietal àrd is ìosal). Nas fhaide air adhart gu ìre aibidh bha raointean an sàs ann an gnìomh gnìomh, aire, agus co-òrdanachadh motair (lobes aghaidh). Bidh am pòla aghaidh, a tha an sàs ann an giullachd blas agus fàileadh, agus am pòla occipital, anns a bheil an cortex lèirsinneach bun-sgoile, cuideachd aibidh tràth, mar a bhiodh dùil. Bha an sreath maturational seo cuideachd air a nochdadh anns na h-aoisean as àirde airson luachan GM as àirde, a tha a ’meudachadh mar a bhios leasachadh a’ dol air adhart roimhe (Fig. 1 A - D agus H - J.). Gu fradharcach, thàinig an cortex prefrontal agus an cortex parietal inferior air an taobh chlì gu ìre nas tràithe na na roinnean co-fhreagarrach air an taobh cheart, a dh ’fhaodadh a bhith air sgàth gu bheil a’ mhòr-chuid de chloinn san t-sampall seo air an làimh dheis, le làmh chlì. leth-chruinne a bhios a ’tighinn gu ìre tràth.

Bha an lobe temporal a ’leantainn pàtran sònraichte maturation. Bidh pòlaichean temporal a ’tighinn gu ìre tràth. Aibidh a ’mhòr-chuid den lobe temporal a bha air fhàgail rè raon aoise an t-sampall seo ach a-mhàin àite beag anns a’ phàirt posterior den STG, a bha coltach gu robh e aibidh mu dheireadh. Ann an daoine, thathas a ’smaoineachadh gu bheil cortex temporal, gu sònraichte an taobh posterior de sulcus temporal adhartach, gyrus temporal adhartach, agus gyrus temporal meadhanach, na làrach comann heteromodal (còmhla ri cortices parietal prefrontal agus inferior) agus tha e an sàs le amalachadh cuimhne, ceangal lèir-chlaistinneach, agus gnìomhan aithneachadh nithean (31-34). Mar sin, tha an cortex temporal a ’leantainn air adhart gu aibidh às deidh raointean comainn eile, na gnìomhan leis a bheil e ag aonachadh, air an leasachadh gu ìre mhath.

Phylogenetically, tha cuid de na roinnean cortical as sine nan laighe air uachdar eanchainn ìosal ann an taobh medial an lobe temporal (pàirt posterior an cortex piriform agus an cortex entorhinal, mar eisimpleir) no air taobh ìochdarach agus medial an lobe aghaidh faisg air deireadh caudal an sulcus olfactory (cortex piriform anterior agus an periallocortex orbital) (35-37). Bha e coltach gun do thòisich am pròiseas maturation faisg air na sgìrean sin tràth (ontogenetically) mu thràth ro aois 4 bliadhna, mar a chithear leis na plotaichean sreathach no còmhnard (Fig. 2 S agus T.). Bho na ceàrnaidhean sin, bidh maturation a ’dol air adhart gu slaodach. Anns an cortex aghaidh ìochdarach, dh ’fhàs na taobhan medial agus posterior de na cortices olfactory tràth, ach dh’ fhàs na cortices orbitofrontal nas fhaide air adhart. Anns a ’chòrr den lobe temporal temporal, nochd an t-aibidh nas fhaide air adhart agus ann an stiùireadh beagan taobhach-gu-medial. Ann am mamalan, tha an cortex temporal inferior, còmhla ri pàirtean den STG, cortex parietal posterior, agus cortex prefrontal, nan raointean comainn àrd-òrdugh, a tha cuideachd gu ìre mhòr mean-fhàs (38, 39). Is dòcha gu bheil an amharc againn air na raointean sin a tha a ’tighinn gu ìre nas fhaide air adhart a’ moladh gu bheil an leasachadh cortical a ’leantainn an t-sreath mean-fhàs gu ìre.

Chan eil fios cinnteach dè am pròiseas a tha air cùl call GM. Bidh cuspair geal cerebral a ’meudachadh anns a’ chiad ceithir deicheadan air sgàth myelination axonal (40) agus is dòcha gu ìre a ’mìneachadh an call GM a chaidh fhaicinn (41, 42). Ged a dh ’fhaodadh atharrachaidhean ann am pàtrain pasgadh sulcal agus gyral no pròiseasan neo-structarail eile leithid dehydration buaidh a thoirt air dùmhlachd GM, chan eil fios dè a’ phrìomh adhbhar airson call dùmhlachd GM. Tha sinn a ’dèanamh a-mach gum faodadh e a bhith air a stiùireadh co-dhiù ann am pàirt le pròiseas pruning synaptic (43) còmhla ri atharrachaidhean trial glial agus vascùrach agus / no lughdachadh cealla (44). Mar sin, dh ’fhaodadh eadar-dhealachaidhean sgìre-sònraichte ann am maturation GM a bhith mar thoradh air an ro-bhualadh synaptic heterochronous fon cortex, mar a chaidh a nochdadh anns a’ phrìomhachd agus leasachadh cortical cerebral daonna (18, 45-48). Gu h-inntinneach, anns an cortex aghaidh, bidh an cortex prefrontal dorsolateral a ’tighinn gu ìre, a’ co-chòrdadh ris an myelination nas fhaide air adhart, a ’sealltainn gum faodadh myelination pruning tachairt gu co-shìnte gu tric.

Dh ’fhaodadh gum bi buaidh clionaigeach aig na co-dhùnaidhean sin. Mar eisimpleir, tha autism, le tòiseachadh ro aois 3 bliadhna, a ’nochdadh hyperplasia cerebral GM cruinneil anns a’ chiad 2 bliadhna de bheatha (49) agus meudan GM aghaidh is ùine nas motha le 4 bliadhna, air a leantainn le ìre fàis nas slaodaiche anns na roinnean sin le bliadhnaichean 7 (50, 51). Tha sgitsophrenia a tha a ’tòiseachadh bho leanabas, le aois chuibheasach a’ tòiseachadh timcheall air aois 10 bliadhna, co-cheangailte ri call GM parietal drùidhteach, a bhios a ’dol air adhart taobh a-muigh òigeachd ann am fasan air ais (52), ach tha sgitsophrenia a tha a ’tòiseachadh le inbheach (an cruth as àbhaistiche) nas ceangailte ri easbhaidhean ann an roinnean ùineail agus aghaidh aibidh nas fhaide air adhart (53-55) agus tha e co-cheangailte ri eas-òrdughan roghnach de na roinnean heteromodal (29). Mar sin, dh ’fhaodadh gum bi atharrachaidhean an dàrna cuid ann an ceum no àm pàtran bunaiteach maturational gu ìre mhòr fo na h-eas-òrdughan neurodevelopmental seo.

Tha meud nan atharrachaidhean ann an cuid de roinnean cortical gu math cudromach agus co-chòrdail ris na h-ìrean fàis is call a chaidh fhaicinn anns na sgrùdaidhean fad-ùine againn roimhe. Ann an aithisg na bu thràithe (28), leasaich sinn dòigh-obrach a ’cleachdadh mapadh tensor gus ìrean fàis ionadail agus ìrean call teannachaidh a thomhas aig ìre ionadail ann an anatomy an caudate agus corpus callosum. Ann an roinnean glè bheag de na structaran sin, bha ìrean fàis ionadail nas àirde na 40% gach bliadhna, agus ràinig ìrean call teann ionadail 40% gach bliadhna ann an roinnean beaga den ganglia basal. Mar thoradh air an rùn spàsail nas motha, tha ìrean atharrachaidh ionadail as àirde a gheibhear bho mhodhan mapaidh anatomical gu tric nas àirde na na h-ìrean a gheibhear ann an sgrùdaidhean tomhas-lìonaidh de structaran eanchainn a tha air an cuairteachadh le anatomically. Faodaidh measadh air meudan lobar, mar eisimpleir, ìrean fàis no call fèithe cuibheasach thairis air structar mòr, agus tha na h-ìrean as àirde de atharrachadh tomhas-lìonaidh air an lughdachadh a rèir sin. Is dòcha gu bheil an substrate cealla airson na h-atharrachaidhean cortical sin mar mheasgachadh de myelination, pruning dendritic, agus atharrachaidhean ann an dùmhlachd pacaidh neuronal, glial, vascular, agus neurite ann an diofar laminae cortical. Dh ’fhaodadh gum bi atharrachaidhean ann an togalaichean relaxometric an comharra MRI, a tha stèidhichte air susbaint uisge fon uisge. Faodaidh a ’phàirt myelination leantainn gu atharrachaidhean ceudad glan mòr ann an tomhas cortical thar amannan grunn bhliadhnaichean, gu sònraichte nuair a tha na meudan a chaidh a mheasadh an ìre mhath beag.

Tha grunn chuingealachaidhean aig an sgrùdadh seo. Tha na mion-sgrùdaidhean sin stèidhichte air sganaidhean 52, anns an deach modalan anatomical 1,976 a chruthachadh, a ’toirt cumhachd gu leòr gus sùil a chumail air atharrachadh, ach tha iad bho chlann only13. A bharrachd air an sin, is e sluagh neo-riochdachail a tha seo le IQ cuibheasach de 125, a ’nochdadh claonadh tar-chuir sgrùdadh Institiud Nàiseanta Slàinte Inntinn. Cha b ’urrainn dhuinn buannachd prepubertal a ghlacadh ann an sreath film tìm, ged a bha e furasta fhaicinn anns na grafaichean modal measgaichte. San aon dòigh, cha b ’urrainnear sgrùdadh a dhèanamh air eadar-dhealachaidhean gnè ann am maturation eanchainn, oir chan eil ach sia fireannaich agus seachd boireannaich anns an sampall. Ach, tha na co-dhùnaidhean againn a ’faighinn a-mach prìomh fhiosrachadh mun t-sreath maturational de leasachadh tràth eanchainn agus an dàimh ri clachan-mìle gnìomh agus mean-fhàs.

Material a bharrachd

Acknowledgments

Notaichean

iomraidhean