Vill psychiatresch Stéierungen, ënnert anereg mat e puer vu erwuessene Begrëffer wéi Schizophrenie, ginn ëmmer méi konzeptualiséiert wéi d'Aarmut vun der Neurodevelopment. Fir Neuropevelopmentelle Hypothesen vu Krankheet ze erfannen, ass et nëtzlech fir gutt Daten ze charakteriséieren iwwer typesch Reapuitéit als "Yardstick", aus deem fir méiglech Abriecher ze beurteelen. Studien vun der typescher Entwécklung, an den Afloss op dës Entwécklung, kann och den Timing an d'Mechanismen vun der Gehaltsempfehlung vun de Gehälter fir de Roman Interventiounen weisen.
An dëser Iwwersiichtsstatioun wäerte mir op methodesch Problemer am Beräich vun der Magnéitresonanztomographie (MRI) Studie vun der Anatomie vun der Gehirerberechnung berouegen, fërderen d'MRI Erkenntnisser vun neuroanatomesche Verännerungen während der Kandheet an der Jugendzäit a diskutéieren méiglecherweis Influenzen op der Hirerentwécklung.
Wéi an de fréieren Artikelen vun dëser Serie erkläert ginn, ass eng vun den éischte Schrëtt am Moosmorphometrie-Gehirn am Gehirn an engem konventionell anatomesche MRI ass individuell Voxelen klasséiert ginn (déi kleng Elementer vu verschiddene MRT-Signaler, déi meeschtens ongeféier 1 mL) wéi déi entspriechend CSF, wäiss Matière (WM) oder grau Matière (GM). Wann d'Tissue-Typ kategoriséiert gëtt, kënnen verschidde Parzellatiounen zur Ableitung vu Volumen op der Niveau vu Lëpse gemaach ginn (zB frontal, temporär, parietal, occipital); Regiounen, déi duerch gyrolesch, sulcal oder GM, WM a CSF definéiert sinn (zB caudate nucleus); oder eenzel Voxelen.
D'Segmentatioun an d'Parzellatioun vun de MRI war ursprénglech ausschliesslech aus geschulte Leit gemaach ginn, déi bestëmmte Regiounen vun Zënsen (déi heefeg als ROI) ofgeschriwwe ginn. Obwuel si mat engem héich trainéiert Individuellt manuell Hirnregiounen identifizéieren, ass als déi am meeschten zu engem "Goldstandard" visuell betraff ginn, kann d'Zäit an anatomesche Expertise fir d'Formatiounsariersënnend sinn a wéi dës Analysentyp ze maachen ass verbitt. Dëst huet vill Laboratoiren ze motivéieren fir Computerkalgorithmen ze developpéieren déi automatesch Regiounen vu MRI-Biller bezeechent ginn als Zuite vu Gewëssheet an anatomesche Regiounen. De rapide Fortschrëtter an dësem Beräich huet et machbar gemaach fir d'Type vu groussen Skala Studien ze maachen, fir vill vun de Verännerunge mat der typescher a atypescher Gehirnentwicklung ze erfassen. Automatiséierter Methoden hunn och d'Dier op nei innovativ Manéier vu Gehirnstrukturen gefrot, wéi d'Analyséiere vun der Form a Stärke vum cortical Blatt.
D'Trëtt vun automatiséiertem Methoden hänkt vun der Klarheet vun de Grenzen tëscht Strukturen, déi sech duerch eng Kombinatioun vun der Anatomie vun enger spezieller Struktur an der Qualitéit vum MRI-Bild befaasst. Zum Beispill, d'Amygdala a Hippocampus si schwéier fir automatiséiert Methoden ze trennegen richteg, well se representéiert GM Strukturen repräsentéieren. An Fäll wéi dës, Handmessunge sinn ëmmer nach déi bescht Approche, obwuel sämt menschlech Rachter kënnen bedeitend Erfahrung brauchen, ier se d'Grenzen vun esou Strukturen konsequent an de konventionell MRI identifizéieren.
D'Donnéeën fir dësen Iwwerbléck goufe gréisstendeels aus 387 ofgeleet typesch Fächer (829 Scans) déi un enger laange laangt Studie op der Kannerpsychiatrie Branch vum Nationalen Institut fir Mentalitéit deelhuelen. An der 1989 vu Markus Kruesi, MD, a Judith Rapoport, MD, ass de Studium Entworf fir Membere vu 3 zu 30 Joer fir an de National Institutes of Health zu ronn 2-Joer-Intervalle fir Gehirn-Bildmaterial, psychologesch a Verhalensbeurteilung ze kommen an Sammlung DNA. D'Betonnung op dëser eenzeger Quell ass net déi vill exzellent Ënnerstëtzung vun aneren Ermëttleren ze entschäerfen, awer eng integraert Kont aus der Welt vun de gréisste Sammlung vu Kanner- a Jugendbetriber MRI Scans mat Daten ze kréien déi iwwer eegene Screening / Evaluatioun vun Batterien erakommen, de selwechte Scanner a Déi selwecht Methoden vun Bildanalysen. Mir hunn ergänzt mat Referenzen op Studien vun aneren Laboratoiren, obwuel eng komplett iwwerpréift vun deem Feld ausserhalb vum Ëmfang vun dësem Artikel ass.
TOTAL CEREBRAL, CEREBELLAR, VENTRICULAR VOLUME
An der Kannerpsychiatrie Branch Cohort, Total Hirsche Volume Späicher, duerchschnëttlech bei 10.5 Joer bei Fraen an 14.5 Joer bei männleche Sujeten.1 Am Alter vu 6 Joer ass de Gehir an ongeféier 95% vun dësem Héichpunkt (Figebam. 1). Cerebellum Volumen sen méi ongeféier 2 Joer méi spéit wéi den Cerebral Volumen.2 Lateral Wagniskummer huet déi gréissten Differenzen tëscht Individuen3 an zielt gesamt Kand a Jugendlecher Entwécklung. Dës typesch a vläicht Erhéijunge sollten an deem Fall interpretéiert ginn, wann d'Ventrikuläre Vergréisserung a weit de Patienten an de Patient Populatioun gemellt huet.
Sowell a Mataarbechter4 gemoossene Verännerungen am Gehirervolumen an enger Grupp vu 45 Kanner, déi zweemol abstrakt (2 Joer apart) tëscht dem Alter 5 an dem 11 Joer. Mat enger anerer Methode, an där d'Distanz tëscht Punkten op der Gehir vum Uewerfläch an dem Zentrum vum Gehirwe gemooss gouf, hu se och erhéicht d'Gehireregréisst während dësen Altersbereich, virun allem an de Frontal- an Occasiounsregiounen.
Caviness et al., Op.5 an enger Querschnittsproblem vu 15-Jongen an 15-Meedercher vu 7 bis 11 Joer, hu festgestallt dass de Cerebellum am erwuessene Volumen an de weiblechen Themen war awer net an de männleche Sujeten an dësem Alterskalennium, andeems d'Präsenz vu spéider Entwécklung a Sex Dimorphismus .
WEI MAT MAT
Déi wäiss Faarf vu WM gëtt vu Myelin produzéiert, fetteg wei Wäermännchen déi vun Oligodendrozyten gebilt ginn, déi ëm Axonen ëmschneiden an drastesch d'Geschwindegkeet vun den neuronalen Signalen erhöhen. D'Band vun der WM hängt allgemeng vun der Kandheet an der Jugend,1 wat méi eng Konnektivitéit an Integratioun vun differs neureschem Schaltungen kann erreechen. Eng wichteg Funktioun déi nëmme viru kuerzem geschät gi war, ass Myelin net nëmmen d'Geschwindegkeet vun der Transmissioun, mee och d'Moduléierung vun der neuronaler Feurmuster, déi funktionell Netzwierker am Gehir schaffen.6 Duerch dës bestëmmten Studie fanden eng Mass vun der WM Density, déi de regionalen WM Wuesstem ze mapen hunn, séier séier lokaliséiere méi séier wéi d'Kandheet an d'Jugend. Corticospinale Traken hunn eropgeluede Stären, déi sou grouss wéi d'Magnitude vun deenen zwou Seiten hunn, während Traktiounen, déi de Frontal- a Temporalregiounen verbannen, méi Steigerung vun de Linken an der leschter Säit verbonnener Regioun.7
GREY MATTER
Während de Wuestum an der Kandheet an d'Jugend, d'Trajectorië vu GM Volumen eng Inversed U-fërmeg Entwécklungsstrooss folgen. Déi verschidden Entwécklungshëllef vu WM a GM beliwwert d'intim Relatiounen tëscht Neuronen, Glialenzellen a Myelin, déi Kollektiv Komponenten an neuresch Schaltkreesser sinn a verbonne sinn duerch relatioune Liewenslaf zréck. Cortical GM verännert am Voxel Niveau vum Alter vu 4 bis 20 Joer aus Scanner vu 13 Sujeten, déi all Scannent 4-Zäite bei ongeféier 2-Joer intervaléiert goufen a Figure 2 (Animatioun ass verfügbar http://www.nimh.nih.gov/videos/press/prbrainmaturing.mpeg).8 Den Alter vu Peak GM Densitéit ass fréier am primären Sensormotorgebidder an am spéideren Asazgebidder, wéi den dorsolateral prefrontal cortex, de schlechte Parietal, an iwwerliewen temporäre Gyros. Eng ongeléeste Froen ass de Grad, zu deem d'kortikale GM Reduktioun vum synaptesche Pronfeld versus Myeléierung op der GM / WM Grenz geleet gëtt.9 Den Volume vum Kaubedüsenkierper, eng subcortikal GG Struktur, ass och eng Inversed U-förmlech Entwécklungsstreckung, mat Spikes ähnlech mat de Frontallappen, mat deenen se verbreet Bezierkunge verbannen.1
INFLUENCES AUF DEVELOPMENTAL TRAJEKTORIES VUN DER BRAIN ANATOMI
Gene an Ëmwelt
Am Verglach wéi d'monozygotesch Zwillinge sinn iwwer dizygotesche Zwillinge kënne mir d'relative Ënnerbeeldungen vun der genetescher (dh "Heribbility") an ëmweltbeeffective Effekter fir d'Gehirnfittingerféierung schätzen.10 Wichteg ass et och, datt Interaktioune vun Gent-Nodeur an d'Effekter vum Alter an dem Geschlecht op Erliichtegkeet beurteelen. Déi aktuell Gréisst vun der Längsstudie ass ongeféier 600 scannt aus 90 monozygoteschen a 60 dizygotesche Zwillingspaar. D'Heribbarbarkeet fir Total Horizontal a Lobar Volumen (ënnert GM an WM Subcompartments) reest vu 0.77 op 0.88.11 Häerzhemsmiirometresch Moossnamen erlaaben biologesch Marker fir inheroltziiv Attraktiounen a kënnen als Ziler fir genetesch Linken an Associatiounstudien déngen.12,13 Multivariate Analysen, déi d'Bewäertung vum Grad, deen déiselwecht genetesch oder ökologesch Faktoren zum Deel multiplen neuroanatomesche Strukturen beaflosse kënnen, weisen op, datt e gemeinsamen geneteschen Effekt vum 60% vun der Variabilitéit an der kortikaler Stärkeet ausmécht.14
Alter Ännerunge vun der Herbéierbarkeet kënne mat dem Timing vun der Genexpressioun verknëppelt ginn an am Zesummenhang mam Alter vun der Erkrankung. Allgemeng ass d'Heribirung mam Alter fir de WM erhéicht ginn an d'Veraarbechtung vu GM Bänn,11 D'Herimabilitéit erhéicht sech fir d'kortikale Dichtheet an de Regiounen am Frontal, Parietal a vun der temporärer Léisung (Figebam. 3).15 Wëssen, wann verschidde Gehirerstrukturen ganz empfindlech op genetesch oder ökologesch Influenzen an der Entwécklung hunn eng wichteg pädagogesch an / oder therapeutesch Konsequenzen.
Männlech Weiblech
Well bal all neuropsychiatresch Stéierungen verschidde Prévisiounsfäegzeechkeet, Alter vu Betriber an Symptomer tëschent dem männlechen a weiblechen Sujet hunn, ënnerscheeden d'Sexualdifferen an typescher Entwécklung vu Gehiregrubben héich relevant fir Kannerpsychiatrie. Duerch d'erwuesse neurologesch Literatur respektéiert ginn,16 déi total Cerebral Volumen war ongeféier 10% méi grouss an de männleche Sujeten. Och GM-Volumenpeaks hu generell am 10 op 1 Joer virdrun fir d'Fraen geschitt.1
Déi rapid Entwécklung vum Gehirwe iwwer déi éischt Liewensdauer an d'Unerkennung vun der Wichtegkeet vun de fréie Evenementer an der neurodevelopmentalen Erkrankung wéi den Autismus huet zu méi erhéicht Interesse fir Scannen vun Kanner an Kanner. Eng Studie vun Enquêteurë vun der University of North Carolina vun den 74 Neonateren, déi d'Beleidegung an den éischte Wochen vum Liewen erfonnt hunn, séier an Zirbala volumes fonnt; Den sexuellen Dimorphismus vum Gehaltsvolumen ass scho präsent, mat intracranialem Volume gëtt et méi grouss an de männleche Sujeten, och nach Korrektur fir Ënnerscheeder am Gebuertsgewicht.17
Total Hirngréisst Differenzen tëscht dem männlechen a weiblechen Sujet däerfen net interpretéiert ginn als funktionnele Virdeel oder Nodeel. Grouss Strukturmaart däerf keng sexuell Dimorphen-Differenzen an funktionell relevante Faktoren wéi z. B. Neuronal Konnektivitéit a Rezeptor Dichtreflektiounen. Egal wéi oder wéi, fir dësen totale Gehaltsofdifferenz vun der Untersuewung vun de Subcomponenten vum Gehir, (dh, siwen Hirnstrukturen "relativ" méi grouss an de Fraen) beaflosse staark beaflossen, wat als sexuell Dimorph an der Literatur bezeechent gëtt.
Eng interessant Approche fir dës Skalingsproblemer ze bewäerten war vum Sowell et al.18 déi fonnt hunn, datt regional regional spezifesch Geschlechtsunterschiede an enger Probe vun 176 Leit tëscht dem 7 an dem 87 Joer (dh dem recht parietal a vun der hinterer zeitlech Kortex décker bei weiblem Thema) erfaasst goufen an enger Ënnergrupp vun 18 männlech an 18 weibleche Gehirne replizéiert ginn, déi net an de totale Gehiregréisst ënnerscheeden.
Diskussioun
Den allgemengen Muster fir typesch Gehirerentwicklung an den éischten 25 Joren vum Liewen ass eng ongeféier linear Erhéijung vun de WM-Volumina a regional spezifesch ëmgedeelte U-fërmeg Entwécklungsträfereien fir GM Strukturen, mat Spektrum Volumenter déi spéit an der fréuter Kandheet an der fräier Jugend erfollegräich sinn. Eng prominent Thema ass datt an Neuroimage wéi am Liewen et dacks méi iwwer d'Rees wéi d'Ziel ass. Dëst Thema ass relevant am Studium vun der typescher Entwécklung, wou et eng staark Alter vun Herimabilitéit Interaktiounen an Zwillingsstudien gëtt, sexueller Dimorphismus ass méi grouss fir d'Entwécklunge vun der Entwécklung wéi d'endgülteg Gréisst, an d'Alter vu Kortikale Stärken Entwécklungskurven sinn méi prognostizéiert vum IQ wéi Kortikale Stär am Alter 20 Joer.19 D'"Rees net just Destinatioun" Thema ass och wichteg Relevanz am Studium vu Psychopathologie, wou et déi Trajectorien vun der Entwécklung déi déi Kontrollen am meeschten mam Opmierksamkeetsdefizit / Hyperaktivitéitstéierunge oder Kandheet vun der Schizophrenie ënnerscheeden.
Adeptlech charakteristesch Entwécklungsgeschäfter erfordert entweder grouss Querschnittsproblemer oder Längserstudien, déi zwee substantiell methodesch Erausfuerderunge stellen. D'Ënnerscheeder am Beräich vum Thema a Kontroll Selektiouns Kriterien, Bildausféierung an Bildanalyse-Techniken bénévoléieren zu der grousser Taux vun der Replikatioun an der pädiatrescher Neuroimaging Literatur a maachen d'valabel meta-analytesch Studien schwéier. Eng sechs neuroimaging-Studie vu Kontrollpädagogik mat Standardiséierungsmethoden iwwert d'Siten ass an der Stad a soll d'Nuancen vun der typescher Gehirnentwicklung weider leuchten.20
Obwuel Gruppengesetzte Gehirin Anatomie Differenze fir bal all neuropsychiatresch Stéierunge bericht gi war, ass déi grouss Iwwerlappung vun Wäerter tëscht klineschen a Kontrollbefäegungen momentan diagnostesch benotzt ginn (ausser datt et méiglech Zentralnervensystem gëtt, wéi zB Tumoren, intrakranielle Bléiungen oder anonyme Anomalien wéi Etiologie fir d'Symptomer). Et gëtt keng identifizéiert "Lëftung" fir all oder allermeescht Kanner, déi mat de meeschte geléiert Unerkennungsstéierunge vun Autismus, Opmierksamkeet / Defizitstrydung, Ongewëssheet Schizophrenie, Dyslexie, zerebrale X, Juvenil-onset bipolare Stéierung, posttraumatesche Stress Schold, Sydenham Chorea oder Tourette Syndrom. Neuroimaging ass am Moment am meeschten nëtzlech fir d'Kern Natur vun de Krankheeten z'erfëllen an endophenotypen, biologesch Marker déi zwëschen Genen an Verhalensmethod sinn. Endophenotypen kënnen och hëllefen, Ënnertypen vu Krankheeten z'identifizéieren, déi verschidden Pathophysiologie, Prognose oder Behandlungsaktioun sinn.
D'Zukunft vun der pädiatrescher Neuroimaging wäert wahrscheinlech eng wuessend Unzuel vu Studien gesinn, déi verschidde Bildgebungsmodalitéiten op déi selwecht Individuen kombinéiere (zB Struktur MRI, funktionell MRI, Diffusiouns Tensorabbildung, Magnetiséierungstechnik, elektroencephalografesch a magnetoencephalografesch). Dëst bitt e "gréisser wéi d'Zomme vun hiren Deeler" Synergie well Informatiounen aus all Modalitéiten d'Interpretatioun vun deenen aneren informéiert. Och d'Kombinéiere vun der Imaging mat postmortem Studien vun Déieren wäert instrumentell am Klärung vun den Mechanismen fir d'Bildbegrëfferfuerderen ze klären, wéi zum Beispill de Verständniss vum Grad, an deem d'kortikale GM Verännerungen wéi d'MRI entdeckt ginn, mat der Arboriséierung / Pruning vun Neuronen, oder zur Verdréckung vun der WM op der der Lorbeerkrank. Eng aner wichteg Orientatioun fir zukünfteg Neuroimaging-Studien gëtt verstäerkt Integratioun mat der sozialer a pädagogescher Wëssenschaft, déi relativ onofhängeg bleiwt trotz dem gemeinsame Zil, d'Leit duerch d'Kandheet an d'Jugend agezeechent an d'Virbereedung fir d'Erwuessenen ze léieren.
Arbeschterlidder
Dës Aarbecht gouf vum Intramural Research Programm vun de National Institutes of Health ënnerstëtzt.
Noten
Disclosure: D'Autoren berichten net iwwer Konflikte vu Interesse.
D'Zuelen an dësem Artikel waren als Deel vun der Beschäftegung vun den Auteur mat der Bundesregierung geschaf a sinn dofir am ëffentleche Bereich.
Referenze
;