Mörg geðræn vandamál, þar á meðal sumar með fullorðinsárás, svo sem geðklofa, eru sífellt hugsaðar sem afleiðingar fráviks á taugakvilla. Til að kanna taugakerfisviðhorf veikinda er gagnlegt að hafa vel einkenndu gögn um dæmigerð þroska til að þjóna sem "mælikvarði" sem hægt er að meta mögulegar frávik. Rannsóknir á dæmigerðri þróun og áhrifum þessarar þróunar geta einnig afhjúpað tímasetningu og aðferðir við þroska heila sem leiða til nýrra inngripa.
Í þessari yfirliti munum við snerta aðferðafræðileg vandamál sem tengjast rannsóknum á segulómun (MRI) á líffæraheilbrigði, útskýra MRI niðurstöður taugakerfisbreytinga á æsku og unglingsár og ræða hugsanleg áhrif á brautir í heilaþroska.
Eins og fram kemur í fyrri greinum í þessari röð er ein af fyrstu skrefin í að mæla heilafrumnafræðileg einkenni í hefðbundnum líffærafræðilegum geislameðferð að flokka (eða "hluti") einstakar voxels (minnstu þættir mismunandi MRI-merki - venjulega um það bil 1 mL) sem samsvarar CSF, hvítt efni (WM) eða grátt efni (GM). Þegar flokkað er eftir tegund vefja er hægt að framkvæma ýmsar parcellations til að öðlast magn á lobes (td framhlið, tímabundið, parietal, occipital); svæði sem eru skilgreindir með gyral, súlkum eða GM, WM og CSF mörkum (td caudate kjarn); eða einstakar voxels.
Segmentation og parcellation of MRIs var upphaflega eingöngu gert af þjálfa einstaklingum sem útskýra sérstaklega áhugaverða svæðisbundin áhugaverða staðreyndir (oft styttar sem arðsemi). Þó að hafa mjög þjálfaðir einstaklingsbundnar handahófsvalir heilaþættir teljast næst "gullstaðall" í boði, þá er tími og líffærafræðiþekkingu sem nauðsynleg er til að þjálfa fullorðna og framkvæma þessa tegund af greiningu bönnuð. Þetta hefur hvatt marga rannsóknarstofur til að þróa tölvu reiknirit sem geta sjálfkrafa flokka svæði MRI mynda sem tilheyra mismunandi gerðum vefja og líffærafræði. Hraða framfarir á þessu sviði hafa gert það mögulegt að framkvæma gerð stærri rannsókna sem nauðsynlegar eru til að ná mörg af þeim breytingum sem tengjast dæmigerðum og óhefðbundnum heilaþroska. Sjálfvirkar aðferðir hafa einnig opnað hurðina til nýjar leiðir til að skoða heilauppbyggingu, svo sem eins og að greina lögun og þykkt lóðrétta lakans.
Hins vegar er trúverðugleiki sjálfvirkra aðferða veltur á skýrleika landamæra milli mannvirkja, sem aftur er ákvörðuð af blöndu líffærafræði tiltekins uppbyggingar og gæði MRT myndarinnar. Til dæmis eru amygdala og hippocampus erfitt fyrir sjálfvirkan aðferðir til að aðskilja rétt vegna þess að þeir tákna samliggjandi GM-mannvirki. Í tilvikum eins og þessir geta höndmælingar samt verið besti nálgunin, þótt jafnvel matsskýrendur gætu þurft mikla reynslu áður en þeir geta stöðugt skilgreint mörk slíkra mannvirkja á hefðbundnum MRI.
Gögnin fyrir þessa yfirsýn eru að mestu afleiðing af 387 sem einkennist af þroskaþroska (829 skannar) sem taka þátt í áframhaldandi langtímarannsókn á barnasjúkdómafræðideild National Institute of Mental Health. Byrjað í 1989 af Markus Kruesi, MD og Judith Rapoport, MD, er rannsóknarhönnunin fyrir þátttakendur á aldrinum 3 til 30 ára að koma til heilbrigðisstofnana um u.þ.b. 2 ár fyrir hugsanlegar hugmyndir um heilahugsun, sálfræðilegan og hegðunarvanda og safn DNA. Áherslan á þennan eina uppspretta er ekki að afskrifa margar framúrskarandi framlag annarra rannsóknaraðila en að veita samþætt reikning frá stærsta safninu í heimi af barna- og unglingastarfsemi heilablóðfallsskoðunar með upplýsingum sem fengnar eru með því að nota samræmda skimunar- / matsbitar, sama skannann og sömu aðferðir við myndgreiningu. Við höfum bætt við tilvísanir til rannsókna frá öðrum rannsóknarstofum, þó að heildarendurskoðun á þessu sviði sé utan gildissviðs þessarar greinar.
TOTAL CEREBRAL, CEREBELLAR OG VENTRICULAR VOLUME
Í hópi geðdeildar í geðsjúkdómum er heildarmagn heilastigs að meðaltali á 10.5 ára hjá konum og 14.5 ára hjá karlkyns einstaklingum.1 Eftir aldri 6 ára er heilinn í u.þ.b. 95% af þessum hámarki (Fig. 1). Klukkan á eyrnabólgu er u.þ.b. 2 árum seinna en heilabólur.2 Lateral sæðisfrumur hafa mestan mun á milli einstaklinga3 og eykst í heilbrigðri þróun barna og unglinga. Taka skal tillit til þessara eðlilegra aukaverkana við túlkun á slegli í sermi, sem greint er frá í sjúklingahópum.
Sowell og samstarfsmenn4 mældar breytingar á heila bindi í hópi 45 barna skönnuð tvisvar (2 ára í sundur) á milli ára 5 og 11 ára. Með því að nota annan aðferð, þar sem fjarlægðin var mæld milli punkta á heilayfirborði og miðju heilans, fundu þeir einnig aukningu á stærð hjarna á þessu aldursbili, sérstaklega í framhlið og nálægum svæðum.
Caviness et al.,5 í þversniðs sýni af 15 strákum og 15 stúlkum á aldrinum 7 til 11 ára, kom í ljós að heilahimnan var í fullorðinsþyngd hjá kvenkyns einstaklingum en ekki hjá karlkyns einstaklingum á þessum aldri, sem bendir til þess að til staðar sé seint þróun og kynlíf dimorphism .
Hvítt mál
Hvíta liturinn af WM er framleiddur af myelin, feitur hvítum kúlum sem myndast af smitandi blóðkornum sem vefja um axón og auka hraðann á taugafrumum. Rúmmál WM eykst almennt í gegnum æsku og unglinga,1 sem getur falið í sér meiri tengingu og samþættingu ólíkar tauga rafrásir. Mikilvægur eiginleiki sem nýlega hefur verið þakklátur er að myelin ekki aðeins hámarkar hraða sendingarinnar heldur einnig mótast tímasetningu og samstillingu taugafrumvarpsins sem skapar hagnýtan net í heilanum.6 Í samræmi við þetta, rannsókn með mælikvarða á WM þéttleika til að kortleggja svæðisbundinn WM vöxtur fann hrað staðbundin aukning milli barna og unglinga. Skammtar í barkakýli sýndu aukningu sem var svipuð í báðum hliðum, en svæði sem tengdu framhlið og tímabundin svæði sýndu aukningu á vinstri hliðum tengdum svæðum.7
GRAY MATTER
Þar sem WM eykst meðan á æsku og unglingum stendur, fylgjast brautirnar með erfðabreyttum rúmmálum við óbreyttu U-laga þroskaferil. Hinar mismunandi þróunarferlar WM og GM trúðu á náinn tengsl milli taugafrumna, gliala frumna og myelin, sem eru samsettir í taugakerfinu og eru tengdir með ævilangt gagnkvæmum samskiptum. Breytingar á erfðafræðilegum erfðabreyttum erfðabreyttum áhrifum á mælikvarða frá aldurshópum 4 til 20 ára sem fengust vegna skanna af 13 einstaklingum sem höfðu verið skönnuð 4 sinnum með u.þ.b. 2 ára millibili eru sýndar í Mynd 2 (fjör er að finna á http://www.nimh.nih.gov/videos/press/prbrainmaturing.mpeg).8 Aldurinn af hámarki GM-þéttleika er elstu fyrst og fremst í frumum skynjunarhimnu og nýjustu í tengslasvæðum á háu stigum eins og dorsolateral prefrontal heilaberki, óæðri parietal og betri tímabundna gyrus. Óleyst spurning er sú hve miklu leyti cortical GM lækkunin er knúin áfram með synaptic pruning móti mýkingu eftir GM / WM landamærunum.9 Rúmmál caudate kjarnans, erfðafræðilega erfðafræðilega uppbyggingu, fylgist einnig með innhverfu U-laga þroskaferli, með tindum sem svipar til frontal lobes sem þeir deila miklum tengingum.1
Áhrif á þróunarmöguleika á beinagrind
Gen og umhverfi
Með því að bera saman hvernig sömu tvísykrandi tvíburar eru á móti tvíhverfa tvíburum getum við metið hlutfallslegt framlag erfðafræðinnar (þ.e. "arfleifð") og umhverfisáhrif á niðurstöðum heilans.10 Mikilvægt er að við getum einnig metið samskipti milli gena og umhverfis og áhrif aldurs og kyns á erfðaefni. Núverandi sýnisstærð frá áframhaldandi langtímarannsókninni er um það bil 600 skannar frá 90 monozygotic og 60 dizygotic tvíburapörum. Erfðir fyrir heildarstyrk heila og lobar (þ.mt GM og WM undirhólf) á bilinu frá 0.77 til 0.88.11 Mjög arfgengar heilablóðfrumnafræðilegar ráðstafanir veita líffræðileg merki fyrir erfða eiginleika og geta þjónað sem markmið fyrir erfðafræðilega tengsl og samtengingarannsóknir.12,13 Fjölbreytilegar greiningar, sem gera kleift að meta hve miklu leyti sömu erfðafræðilegir eða umhverfisþættir stuðla að margvíslegum taugakerfinu, benda til þess að einn sameiginleg erfðafræðilegur áhrif grein fyrir 60% af breytileika í barksteraþykkt.14
Aldurstengd breyting á arfgengni getur verið tengd við tímasetningu genatexta og tengd aldri aldurs sjúkdóms. Almennt eykst arfgengi með aldri fyrir WM og lækkun á erfðabreyttum bindi,11 en arfgengi eykst vegna barksteraþykktar á svæðum innan frontal, parietal og temporal lobes (Fig. 3).15 Þekking á hvenær ákveðin heilaverk eru sérstaklega viðkvæm fyrir erfðafræðilegum eða umhverfisáhrifum á meðan á þróun stendur gæti haft mikil áhrif á menntun og / eða meðferðaráhrif.
Karlkyns Kvenkyns
Í ljósi þess að næstum öll taugasjúkdómar hafa mismunandi útbreiðslu, aldur og einkenni karla og kvenna, eru kynjamunur í dæmigerðum þroskaheilbrigðisheilum mjög mikilvæg fyrir barnasjúkdóm. Í samræmi við fullorðinsfræðilegar taugakerfi,16 Meðal heildarmagn heilans var um það bil 10% stærra hjá karlkyns einstaklingum. Einnig komu tíðni GM-rúmmáls yfirleitt 1 til 3 árum áður fyrir kvenkyns einstaklinga.1
Hraðri þróun heilans á fyrstu árum lífsins og viðurkenningu á mikilvægi snemma atburða í taugakerfinu, eins og einhverfu, hefur leitt til aukinnar áhuga á að skanna ungbörn og smábörn. Rannsókn rannsakenda við Háskólann í Norður-Karólínu á 74 nýburum, sem gengu undir hugsanlegan myndun á fyrstu vikum lífsins, leiddu til mikillar vaxtar heila magns; kynferðislega dimorphism í heila bindi var þegar til staðar, þar sem rúmmál innan höfuðkúpu var marktækt stærra hjá karlkyns einstaklingum, jafnvel eftir leiðréttingu fyrir mismunandi fæðingarþyngd.17
Heildarmunur heila á stærð milli karla og kvenna ætti ekki að túlka sem skila hagnýtur kostur eða ókostur. Brúttóbyggingarráðstafanir mega ekki endurspegla kynferðislega dimorphic munur á virkniþáttum eins og taugafrumum og viðtakaþéttleika. Hvort eða hvernig á að laga sig fyrir þessa heildarmörk í heila stærð við að meta undirhluta heilans (þ.e. eru ákveðnar heilaþættir "tiltölulega" stærri hjá kvenkyns einstaklingum) mjög áhrif á það sem greint er frá sem kynferðislega dimorphic í bókmenntum.
Athyglisvert nálgun til að takast á við þetta stigstærð var tilkynnt af Sowell et al.18 sem komust að þeirri niðurstöðu að svæðisbundin sérstakur kynjamunur sem sýndur var í sýni af 176 fólki á milli 7 og 87 ára (þ.e. rétt parietal og posterior tímabundinn heilaberki þykkari hjá konum) voru endurtekin í undirhópi 18 karlkyns og 18 kvenkyns heila sem ekki mismunandi í heildarstærð heila.
Umræða
Almennt mynstur fyrir dæmigerð heilaþroska í fyrstu 25 ára lífsins er u.þ.b. línuleg aukning á WM bindi og svæðisbundnum sérsnúnum U-laga þroskaferlum fyrir erfðabreyttar mannvirki, með hámarks bindi sem koma fram í seinni bernsku eða snemma unglinga. Áberandi þema er að í taugakerfinu, eins og í lífinu, er það oft meira um ferðina en áfangastað. Þetta þema skiptir máli í rannsóknum á dæmigerðri þróun þar sem sterkar milliverkanir eiga sér stað á æxlun í tvíburum, kynferðisleg dimorphism er meiri fyrir þroskaþroska en endanleg stærð og þroskaþroska í aldrinum til cortical þykkni er meira fyrirsjáanlegt af IQ en cortical þykkt á aldrinum 20 ára.19 Þemað "ferðalagið ekki bara áfangastaðurinn" er einnig mjög viðeigandi í rannsóknum á sálfræðilegu rannsóknum þar sem það er þróunarsvið sem einkennir eftirlit með þeim sem hafa athyglisbrest / ofvirkni eða geðklofa í æsku.
Nægilega einkennandi þroskaferlar þurfa annaðhvort stóra þversniðsskoðanir eða lengdarrannsóknir, sem báðar eru til verulegrar aðferðafræðilegrar áskorunar. Mismunur á viðfangsefnum og eftirlitsviðmiðum, myndauppstreymi og myndgreiningartækni stuðla að því að ekki sé hægt að fá aukna tíðni í taugakerfi barna og gera giltar meta-greiningarrannsóknir erfiðar. Sex rannsókn á taugafrumum úr stjórn barna við notkun staðlaðrar aðferðar á öllum stöðum er í gangi og ætti að lýsa enn frekar blæbrigði dæmigerðra heilaþroska.20
Þó að hópur meðaltalsheilbrigðisheilbrigðisheilbrigðis hafi verið greint frá næstum öllum taugasjúkdómum, útilokar stór skörun á gildum milli klínískra og stjórnbúa í augnablikinu greiningu (nema að útiloka möguleg miðtaugakerfi móðganir eins og æxli, blóðkornablæðingar eða meðfædda frávik sem eiturefnafræðileg einkenni). Ekki er nefnt "lasleiki" sem er algengt hjá öllum, eða jafnvel flestum börnum með algengustu sjúkdómsgreindir einhverfu, athyglisbrestur / ofvirkni röskun, geðklofa í geðdeildarskyni, dyslexíu, brothætt X, geðhvarfasjúkdómur í ungabörnum, röskun, Sydenham chorea eða Tourette heilkenni. Neuroimaging er nú gagnlegur til að kanna algerlega eðli veikinda og veita endophenotypes, líffræðileg merki sem eru milliefni milli gena og hegðunar. Endophenotypes geta einnig hjálpað til við að greina undirtegundir sjúkdóma sem hafa mismunandi sjúkdómsgreiningu, horfur eða meðferðarsvörun.
Framtíð taugabreytinga í börnum er líklegt til að sjá vaxandi fjölda rannsókna sem sameina margar hugsanlegar líkur á myndun á sömu einstaklingum (td uppbyggingu Hafrannsóknastofnunin, hagnýtur Hafrannsóknastofnun, ljósmælingar á tíðnissviði, segulmagnaðir flytja myndhugmyndir, rafgreiningarhöfundur og magnæxlalyfmyndun). Þetta veitir "meiri en summan af hlutum sínum" samlegðaráhrifum vegna þess að upplýsingar frá hverjum hegðun lýsa túlkun hinna. Að sameina myndun með rannsóknum á dýrum eftir dýrum mun það leiða til þess að gera grein fyrir þeim aðferðum sem stýra myndatökumynduninni, svo sem að meta hve miklu leyti cortical GM breytingarnar, sem finnast með MRI, tengjast arborization / pruning taugafrumna eða víxlverkun WM á innri cortical landamæri. Annar mikilvægur stefna fyrir framtíðarmeinafræðilegar rannsóknir verður aukin samþætting við félagsleg og fræðileg vísindi, sem hefur verið tiltölulega aðgreind þrátt fyrir sameiginlegt markmið að leiða fólk vel í gegnum æsku og unglinga í undirbúningi fyrir fullorðnaheiminn.
Neðanmálsgreinar
Upplýsingagjöf: Höfundarnir tilkynna ekki hagsmunaárekstra.
Tölurnar í þessari grein voru búin til sem hluti af störfum höfunda við sambandsríkið og eru því í almenningi.
HEIMILDIR
;