Cortex ของคุณเติบโตอย่างไร (2011)

J Neurosci ต้นฉบับผู้เขียน; มีอยู่ใน PMC พ.ย. 11, 2011
เผยแพร่ในแบบฟอร์มการแก้ไขขั้นสุดท้ายเป็น:
PMCID: PMC3157294
NIHMSID: NIHMS297379
บทความนี้ฉบับแก้ไขสุดท้ายของผู้จัดพิมพ์มีให้บริการฟรีที่ Neurosci J
ดูบทความอื่น ๆ ใน PMC ที่ กล่าวถึง บทความที่ตีพิมพ์

นามธรรม

การทำความเข้าใจการเจริญเติบโตของเยื่อหุ้มสมองของมนุษย์เป็นเป้าหมายสำคัญของการพัฒนาระบบประสาท ความก้าวหน้าที่สำคัญไปสู่เป้าหมายนี้มาจากสองเส้นที่ผ่านมา ในร่างกาย การวิจัยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (sMRI): (i) การออกแบบการศึกษาระยะยาวได้เปิดเผยว่าปัจจัยต่าง ๆ เช่นเพศความสามารถในการคิดและโรคมักเกี่ยวข้องกับความแปรปรวนใน เวลา ของการเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของกายวิภาคศาสตร์ ณ จุดเวลาใดจุดหนึ่งและ (ii) การใช้วิธีการตัดขวางของวิธีการ "morphometry บนพื้นผิว" (SBM) แบบใหม่แสดงให้เห็นว่าการมุ่งเน้นแบบดั้งเดิมที่ปริมาตรเยื่อหุ้มสมอง (CV) สามารถบดบังได้อย่างไร ข้อมูลเกี่ยวกับปัจจัยกำหนดทั้งสองทางวิวัฒนาการและความแตกต่างทางพันธุกรรมของ CV - ความหนาของเปลือกนอก (CT) และพื้นที่ผิว (SA) ด้วยการรวมกลยุทธ์ทั้งสองนี้เข้าด้วยกันเป็นครั้งแรกและใช้ SBM ในการสแกนสมองที่ได้มาตามยาวกว่า 1,250 คนจากผู้ที่มีสุขภาพดี 647 คนที่มีอายุ 3 ถึง 30 ปีเราจะแยกโครงสร้างของการพัฒนาเยื่อหุ้มสมองออกเพื่อเผยให้เห็นว่าวิถีที่แตกต่างกันของการเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคนั้น "ซ่อน" อยู่ภายใน และก่อให้เกิดรูปแบบเส้นโค้งของการเจริญเติบโตของ CV การเปลี่ยนแปลงพัฒนาการใน CV เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางเพศและการเปลี่ยนแปลงตามอายุใน CT และ SA ยิ่งไปกว่านั้นการเปลี่ยนแปลงของ SA สะท้อนให้เห็นถึงปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับขนาดของสมองในพื้นที่ "เปลือกนูน" ที่เปิดเผย (CHA) และการเปลี่ยนแปลงระดับการหมุนของเยื่อหุ้มสมองซึ่งแตกต่างกันไปตามอายุและเพศ การรู้ถึงความแตกต่างของพัฒนาการเหล่านี้และการระบุระยะเวลาและอคติทางเพศของพวกเขาเพิ่มเติมทำให้เป้าหมายการวิจัยใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับประสาทวิทยาศาสตร์พื้นฐานและทางคลินิก

บทนำ

ตั้งแต่การกำเนิดของ ในร่างกาย neuroimaging โครงสร้างกายวิภาคของเยื่อหุ้มสมองได้มาภายใต้การพิจารณาอย่างเข้มข้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับปริมาณเยื่อหุ้มสมอง (CV) เป็นดัชนี morphometric หลักที่น่าสนใจ เริ่มแรกการศึกษาแบบภาคตัดขวางสร้างความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างประวัติย่อและปัจจัยต่างๆเช่นอายุเพศความสามารถในการคิดและโรค (Mechelli และคณะ, 2005) จากนั้นการศึกษาระยะยาวที่สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคได้โดยตรงแสดงให้เห็นว่า (i) การพัฒนา CV ปกติตามแนวโค้ง“ inverted-U” (Giedd et al., 1999) และ (ii) ในบริบทนี้ความแปรปรวนของ CV ณ จุดใดช่วงหนึ่งมักจะเป็นเครื่องหมายที่ไม่ดีของการสุกแก่ของสมองการมีเพศสัมพันธ์และพยาธิสภาพมากกว่าการเปลี่ยนแปลงใน CV ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา (Giedd และ Rapoport, 2010) อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าเหล่านี้ยังมีหลักฐานอีกหลายบรรทัดที่แสดงให้เห็นว่า CV เป็นตัวบ่งชี้เชิงกายวิภาคของเยื่อหุ้มสมองซึ่งประกอบด้วย (และอาจปิดบังข้อมูล) คุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาของสมองที่แตกต่างกันหลายอย่าง

ปริมาตรของเยื่อหุ้มสมองถูกกำหนดโดยสองมิติที่แตกต่างกันของแผ่นเปลือกนอก - พื้นที่ผิว (SA) และความหนาของเยื่อหุ้มสมอง (CT) ในทางกลับกันพื้นที่ผิวประกอบด้วยพื้นที่ของผิวเปลือกนอกที่สัมผัสหรือ“ พื้นที่ตัวถังนูน” (CHA) และพื้นที่ของเยื่อหุ้มสมองที่ซ่อนอยู่ในซัลซี ระดับการซัลเฟตสามารถหาปริมาณได้โดยการคำนวณ "ดัชนีไจริฟิเคชัน" (GI) - อัตราส่วนระหว่าง SA และ CHA ทั้งหมด (Van Essen และ Drury, 1997) กดไลค์ CVSchmitt และคณะ, 2007) และการเปลี่ยนแปลง CV (Brans และคณะ, 2008) ฟีโนไทป์ neuroanatomical ที่หลากหลายเหล่านี้ที่ร่วมกันกำหนดประวัติย่อเป็นสิ่งที่สืบทอดได้สูง (Panizzon และคณะ, 2009; Rogers et al., 2010) อย่างไรก็ตามปัจจัยที่แตกต่างกันของ CV จับวิวัฒนาการที่แตกต่าง (ราคิช 1995) พันธุกรรม (Panizzon และคณะ, 2009; Raznahan และคณะ, 2010b) และโทรศัพท์มือถือ (Chenn และ Walsh, 2002) กระบวนการทั้งหมดที่ทำในรูปแบบ CV เดียว ตัวอย่างเช่นโรคระบุ (Raznahan et al., 2010a) สายพันธุ์ทางพันธุกรรมทั่วไป (Joyner et al., 2009) และการแก้ไขด้านสิ่งแวดล้อม (Park HJ, 2009) ทุกคนสามารถมีผลที่แตกต่างกันสำหรับส่วนประกอบย่อย CV ที่แตกต่างกัน

แม้จะมี CHA, GI, SA และ CT แต่ก็มีข้อมูลทางชีวภาพที่ไม่เหมือนใคร แต่มีการศึกษาทาง CT เพียงระยะยาว (Shaw และคณะ, 2008) มีคนรู้จักน้อยมากเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของ CHA, GI, SA และ CT ในช่วงเวลาหนึ่งเพื่อสร้างการพัฒนา CV ทั่วไป (Giedd et al., 1999) หรือความแตกต่างในการพัฒนา CV ระหว่างกลุ่มที่กำหนดโดยเพศหรือสถานะโรค (Giedd และ Rapoport, 2010) ความพยายามตัดขวางเพื่อแยก CV การพัฒนาได้สร้างผลลัพธ์ที่ไม่สอดคล้องกัน (Salat et al., 2004; Ostby และคณะ, 2009).

หากการเปลี่ยนแปลงใน CT และ SA (และภายใน SA - CHA และ GI) มีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลง CV ที่แตกต่างกันไปตามขั้นตอนพัฒนาการและเพศการเปลี่ยน CV แบบแยกส่วนจะกลายเป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจทางชีววิทยาที่เป็นรากฐานของการพัฒนาเยื่อหุ้มสมองในด้านสุขภาพ และโรค (Geschwind และ Konopka, 2009) ดังนั้นเราจึงใช้ฐานข้อมูลตามยาวที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักกันของการพัฒนาสมองโดยทั่วไปเพื่อกำหนดลักษณะการอ้างอิงแบบครบรอบสำหรับคุณสมบัติสมองที่หลากหลายที่กำหนด CV และพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสมองเหล่านี้มีส่วนช่วย CV ในลักษณะที่แตกต่างกันไปตามอายุและเพศ

วัสดุและวิธีการ

เรารวมการสแกนสมองด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก 1274 ทั้งหมดซึ่งนำมาจากผู้หญิงที่มีสุขภาพดี 647 (319 people / 607 สแกน) และเพศผู้ (328 people / 667 สแกน) ระหว่างอายุ 3 และ 30 ปี [สรุปลักษณะของผู้เข้าร่วม 1 ตาราง] การสแกน sMRI ทั้งหมดนั้นเป็นภาพถ่วงน้ำหนัก T-1 ที่มีส่วนแกน 1.5 มม. ต่อเนื่องและชิ้นส่วนโคโรนา 2.0mm ที่ได้จากเครื่องสแกนเนอร์ 1.5-T General Electric (Milwaukee, WI) ที่ใช้การไล่ระดับสี การสแกนแต่ละครั้งได้รับการประมวลผลโดยใช้เทคนิคที่มีการตรวจสอบความถูกต้องและสมบูรณ์แบบอัตโนมัติสำหรับการวิเคราะห์ MRI (Im et al., 2008) ที่ประมาณ CV ทั้งหมดและสร้างการสร้างมิติ 3 ขึ้นใหม่ของแผ่นเยื่อหุ้มสมองที่ซับซ้อนซึ่งได้รับการวัดสี่แบบ หมายถึง CT ทั่วจุด 80,0000 โดยประมาณ (จุดยอด) บนพื้นผิวเยื่อหุ้มสมอง; รวม SA; CHA รวม; และ GI

1 ตาราง 

ลักษณะผู้เข้าร่วม

เราใช้โมเดลผสม (Pinheiro และ DM, 2000) เพื่อประมาณผลคงที่ของอายุเพศและปฏิสัมพันธ์ระหว่างข้อกำหนดเหล่านี้ในแต่ละมาตรการ คำศัพท์เอฟเฟกต์แบบสุ่มที่ซ้อนกันซึ่งจำลองขึ้นภายในครอบครัวและภายในการสังเกตการณ์ของบุคคล ดังนั้น (โดยใช้การเติบโตของลูกบาศก์ CT ตามอายุเป็นตัวอย่าง) CT สำหรับจุดเวลา kth ของครอบครัวที่ jth แต่ละคนถูกจำลองเป็น:

CTIJK = สกัดกั้น + di +dij + ส1(เพศ) + ß2(อายุ) + ß3(อายุ2) + ß4(อายุ3) NS5(เพศ * อายุ) + ß6(อายุเพศ *2) + ß7(อายุเพศ *3) + อีIJK

สำหรับดัชนีความสนใจแต่ละ morphometric การทดสอบ F ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกเพื่อตรวจสอบว่าแบบจำลองการเติบโตแบบลูกบาศก์กำลังสองหรือเชิงเส้นตรงกับข้อมูลหรือไม่ จากนั้นการทดสอบอัตราส่วนความน่าจะเป็นถูกใช้เพื่อตรวจสอบว่าแบบจำลองรวมถึงการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างคำศัพท์อายุและเพศทำนายความแปรปรวนในการวัดที่น่าสนใจมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับแบบจำลองที่ง่ายกว่ารวมถึงเงื่อนไขอายุเท่านั้นและผลกระทบหลักของเพศ เส้นโค้ง“ รูปร่าง” สำหรับการวัดความสนใจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างเพศชายและเพศหญิง) เมื่อใดก็ตามที่ไม่พบความแตกต่างทางเพศอย่างมีนัยสำคัญในรูปของวิถีการเจริญเติบโตการทดสอบอัตราส่วนความน่าจะเป็นที่สองถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบว่าแบบจำลองที่รวมอายุและผลกระทบหลักของเพศทำนายความแปรปรวนในการวัด แบบจำลองรวมถึงอายุตามลำพัง (เช่นถ้าเส้นโค้งการเติบโต“ ความสูง” แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเพศชายและเพศหญิงสำหรับการวัดที่น่าสนใจ) แบบจำลองทั้งหมดทำงานโดยใช้คำว่า "กึ่งกลาง - ศูนย์กลาง" เพื่อให้ค่าสัมประสิทธิ์ของคำว่าเพศหมายถึงผลหลักของเพศที่อายุเฉลี่ย (13.11 ปี) มากกว่าศูนย์อายุ สำหรับดัชนี morphometric ที่ตามแนววิถีการพัฒนาที่ไม่ใช่เชิงเส้นนั้น“ อายุ - จุดสูงสุด” ถูกกำหนดโดยการแก้อนุพันธ์ลำดับที่หนึ่งของสมการวิถีการเจริญเติบโตที่กำหนดไว้สำหรับดัชนี morphometric นั้นโดยใช้แบบจำลองผสม

เพื่อให้ปริมาณการมีส่วนร่วมของการเปลี่ยนแปลง CT และ SA เป็นการเปลี่ยนแปลง CV และการเปลี่ยนแปลง GI และ CHA เป็นการเปลี่ยนแปลง SA - เราแปลงวิถีการเจริญเติบโตสำหรับแต่ละการวัดเป็นวิถีการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ต่อปี หากเยื่อหุ้มสมองถือเป็นแผ่น CV เป็นผลิตภัณฑ์ของ CT และ SA รับสิ่งนี้เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลง CV คือผลรวมของการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ใน CT และ SA ในทำนองเดียวกันเนื่องจาก SA เป็นผลิตภัณฑ์ของ CHA และ GI การเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ SA คือผลรวมของการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ใน CHA และ GI ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในเชิงปริมาณเพื่อการมีส่วนร่วมของการเปลี่ยนแปลงใน CT, SA, CHA และ GI กับการเปลี่ยนแปลงใน CV

ผลสอบ

โดยการสร้างแผนภูมิ CV ครั้งแรกเปลี่ยนตามอายุในเพศชายและหญิงFig1] เราจำลองแบบการค้นพบก่อนหน้านี้ของเราในตัวอย่างขนาดเล็ก (Lenroot และคณะ 2007) ที่; CV ติดตามวิถีลูกกลับหัว - U (F2,629 = 64.7, p <0.0001) ซึ่งจุดสูงสุดในวัยเด็กตอนปลาย / วัยรุ่นตอนต้นแล้วลดลงด้วยความเร็วที่ลดลงก่อนที่จะคงที่ใน 3rd ทศวรรษแห่งชีวิต CV สัมบูรณ์ในเพศชายมากกว่าเพศหญิง (t = 14, p <0.00005); และ CV trajectories มีลักษณะทางเพศสลัว [Likelihood Ratio (LR) = 18, p = 0.0002] โดยมีจุดสูงสุดในตัวผู้ (9.3 ปี) มากกว่าเพศหญิง (8 ปี) ดีเทอร์มิแนนต์ทั้งสองของ CV - CT และ SA ทั้งสองตามวิถีลูกบาศก์กลับหัว (F2,629= 12.8, p <0.0001 และ F2,629= 66.8, p <0.0001 ตามลำดับ) ซึ่งจุดสูงสุดก่อนหน้าสำหรับ CT มากกว่า SA ในทั้งสองเพศ รูปทรงวิถีและค่าอายุที่บรรลุ - สูงสุดเป็นมิติทางเพศสำหรับ SA (ความแตกต่างของวิถี: LR = 32.9, p <0.0001 / ยอด = 9.7 ปีตัวผู้เทียบกับตัวเมีย 8.1 ปี) แต่ไม่ใช่ CT (LR = 0.45, p = 0.8 / สูงสุด = 8.6 ปีชายเทียบกับหญิง 8.4 ปี) ดีเทอร์มิแนนต์ทั้งสองของ SA - CHA และ GI - ทั้งสองยังเป็นไปตามวิถีลูกบาศก์กลับหัว [CHA (F2,629= 26.2, พี <0.0001), GI (F2,629= 28.9, p <0.0001)] รูปทรงวิถีมีมิติทางเพศสำหรับทั้ง CHA (LR = 27.4, p <0.0001) และ GI (LR = 11.1, p = 0.01) พื้นที่ลำตัวนูนเพิ่มขึ้นอย่างมากตั้งแต่อายุ 3 ขวบในทั้งสองเพศ แต่จะถึงจุดสูงสุดในเวลาต่อมาในเพศชาย (15.2 ปี) มากกว่าเพศหญิง (11.8 ปี) ในทางตรงกันข้ามค่า GI สูงสุดเกิดขึ้นที่ขีด จำกัด ล่างของช่วงอายุของเราในทั้งสองเพศและลดลงเรื่อย ๆ หลังจากนั้น ทั้ง CHA (t = 15.7, p <0.00005) และ GI (t = 4.8, p <0.00005) ในเพศชายมากกว่าเพศหญิง ในระหว่างช่วงอายุที่ศึกษาวิถีเฉลี่ยกลุ่มโดยประมาณสำหรับเพศชายและเพศหญิงจะไม่ตัดกันสำหรับ CV, CT, SA, CHA หรือ GI

รูป 1 

วิถีการพัฒนาสำหรับปริมาตรเยื่อหุ้มสมองและส่วนประกอบย่อยแต่ละตัวในเพศชายและเพศหญิง

เพื่อแสดงให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมของการเปลี่ยนแปลง CT และ SA เป็น CV ได้ดีขึ้นและการเปลี่ยนแปลง CHA และ GI เป็น SA เราได้วางแผนการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ต่อปีสำหรับแต่ละมาตรการเหล่านี้เมื่อเทียบกับอายุ [รูป 2]. รูปที่ 2a เผยให้เห็นว่าในขณะที่การขยายตัวของ CV อย่างรวดเร็วในวัยเด็กนั้นได้รับแรงผลักดันจากการเปลี่ยนแปลงของ CT และ SA ในเพศหญิงเท่า ๆ กัน แต่ SA ประมาณ 2 / 3 ของการเปลี่ยนแปลง CV ในเพศชายนั้น นอกจากนี้ตลอดช่วงอายุที่ศึกษาความแตกต่างทางเพศในการเปลี่ยนแปลง CV เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างทางเพศในวิธี SA มากกว่า CT เปลี่ยนแปลงตามอายุ เนื่องจากจังหวะของการสุกแก่ CT นั้นแตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างเพศ, SA เพิ่มเร็วขึ้นและยั่งยืนมากขึ้นในเพศชาย (ตามด้วยการสูญเสีย SA ช้า), แปลเป็น CV สูงสุดล่าช้าเมื่อเทียบกับเพศหญิง (ตามด้วยการสูญเสีย CV ช้า) รูปที่ 2b แสดงให้เห็นว่าปัจจัยที่ผลักดันความแตกต่างระหว่างเพศในการสุก SA นั้นแตกต่างกันไปตามอายุ ความแตกต่างทางเพศในอัตราการขยายตัวของ SA ในวัยเด็กนั้นมีส่วนเท่า ๆ กันจากความแตกต่างทางเพศในการเจริญเติบโตของ CHA และ GI แต่เมื่อเวลาผ่านไปความแตกต่างทางเพศในการเจริญเติบโตของ GI กลายเป็นองค์ประกอบเล็ก ๆ ดังนั้นเกินอายุ 12.9 ปี (เมื่อ GI เปลี่ยนวิถีในการรวมกันของเพศชายและเพศหญิง) ความแตกต่างระหว่างเพศในการเปลี่ยนแปลง SA เกือบจะเป็นสาเหตุทั้งหมดของ CHA อย่างไรก็ตามในทั้งสองเพศการสูญเสีย CHA มีสัดส่วนน้อยกว่าการสูญเสีย SA ของวัยรุ่นตอนปลายเล็กน้อยกว่าการลดลงของ GI

รูป 2 

a) การเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ในคอร์เทอร์คอลปริมาตร (CV), ความหนา (CT) และพื้นที่ผิว (SA) วางแผนกับอายุสำหรับเพศชายและหญิง: การมีส่วนร่วมของ CT และ SA เป็น CV เพิ่มขึ้นในวัยเด็กเป็นเรื่องเพศสัมพันธ์ ความแตกต่างระหว่างเพศกับการเปลี่ยนแปลงระดับเสียงด้วย ...

การสนทนา

การศึกษาของเราแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าการเปลี่ยนแปลงของการเจริญพันธุ์และความแปรปรวนทางเพศของ CV เกิดขึ้นได้อย่างไรผ่านการเล่นที่ซับซ้อนของรูปแบบของเยื่อหุ้มสมอง “ การเปลี่ยนแปลง CV ทั้งหมดไม่ได้ถูกสร้างขึ้นอย่างเท่าเทียมกัน” เนื่องจากการเปลี่ยนแปลง CV นั้นประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงใน CT, CHA และ GI ที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเพศและขั้นตอนการพัฒนาภายใต้การพิจารณา การรู้ถึงความร้าวฉานเหล่านี้ช่วยให้การ จำกัด ขอบเขตใหม่ของการค้นหาปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมเหล่านั้นเป็นไปตามการเปลี่ยนแปลงเชิงบรรทัดฐานและพยาธิสภาพในการพัฒนาเยื่อหุ้มสมอง ตัวอย่างเช่นการศึกษากายวิภาคของสมอง dimorphic ทางเพศในมนุษย์ที่มีสุขภาพดีเพิ่งจะย้ายจากการเปรียบเทียบแบบตัดขวางของมาตรการเชิงปริมาตรเพื่อมุ่งเน้นที่ความแตกต่างทางเพศในจังหวะของการสุกแก่ของสมองปริมาตร (Lenroot และคณะ 2007) ตอนนี้เราแสดงให้เห็นว่าพฟิสซึ่มทางเพศในพลวัตของการเจริญเติบโตของ CV นั้นเป็นคุณสมบัติที่เกิดขึ้นใหม่ของความแตกต่างระหว่างเพศใน CHA (ซึ่งแปรผันตามขนาดของสมองรัศมี) มากกว่าระดับของเยื่อหุ้มสมองพับ (ดัชนีโดย GI) โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแตกต่างทางเพศในการเปลี่ยนแปลงประวัติส่วนตัวตามอายุนั้นส่วนใหญ่มาจากยอดเขาล่าช้าและการลดลงของ CHA ในผู้ชายเมื่อเปรียบเทียบกับเพศหญิง ยิ่งไปกว่านั้นเนื่องจากเราไม่พบความแตกต่างระหว่างเพศที่สำคัญในจังหวะของการเปลี่ยนแปลง CT โดยรวมการศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่าปัจจัยอื่น ๆ ที่ไม่ใช่เยื่อหุ้มสมองขนาดของรัศมีสมองจะต้องรองรับการพัฒนา CHA และ CV ทางเพศสัมพันธ์ ดังนั้นขั้นตอนต่อไปที่สำคัญในการแก้ไขความแตกต่างระหว่างเพศในจังหวะของการเปลี่ยนแปลง CV จะ (i) ตรวจสอบระยะยาวว่าขนาดรัศมีของมวลเนื้อเยื่อที่อยู่ภายใต้เยื่อหุ้มสมองเปลี่ยนแปลงไปตามอายุและ (ii) จากนั้นสร้างความแตกต่างทางเพศใน การเจริญเติบโตของรัศมีนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณของสสารสีขาวในสมอง, สสารสีเทาเยื่อหุ้มสมองย่อยและของเหลวในสมอง

ผลลัพธ์ของเรายังมีนัยสำคัญสำหรับการศึกษาในอนาคตของการพัฒนาสมองผิดปกติ ยกตัวอย่างเช่นเป็นที่ยอมรับกันดีว่าเพศชายมีความเสี่ยงสูงกว่าเพศหญิงออทิสติกในวัยเด็กและการเกิดขึ้นของความผิดปกติในวัยเด็กนั้นมีความสัมพันธ์อย่างมากกับ CV overgrowth (รัซนาฮานและโบลตัน 2008) การแยกส่วนของการสุกแก่ CV ของเราในตอนนี้แสดงให้เห็นว่าทั้งสองประเด็นหลักของฟีโนไทป์ ASD นั้นสามารถนำมารวมกันได้อย่างไรโดยสมมติฐาน (แต่ทดสอบได้) นวนิยายที่ปัจจัยเสี่ยง ASD ดำเนินการโดยตกราง SA (มากกว่า CT) รูปที่ 2a แสดงให้เห็นว่าเหตุใดการเจริญเติบโต SA ที่ผิดปกติจึงคาดว่าจะมีผลกระทบสูงสุดต่อการพัฒนา CV ในวัยเด็กและในเพศชายมากกว่าเพศหญิง ข้อมูลเชิงลึกดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความต้องการที่ไม่ดีในการศึกษาทางชีววิทยาของเงื่อนไขการพัฒนาระบบประสาทที่สืบทอดได้อย่างเช่นออทิซึมเนื่องจากอิทธิพลทางพันธุกรรมของ CT และ SA เป็นที่ทราบกันว่าส่วนใหญ่ไม่ทับซ้อนกัน (Panizzon และคณะ, 2009) และเปลี่ยนแปลงไปตามความแตกต่างของอัลลีลในยีนที่มีความเสี่ยงต่อความผิดปกติของพัฒนาการ (Joyner et al., 2009) การค้นพบของเรายังให้หลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดจนถึงปัจจุบันซึ่งระบุการเปลี่ยนแปลงที่แยกจากกันของส่วนประกอบ CV ที่แตกต่างกันในรัฐที่เป็นโรคอาจช่วยในการดื้อพัฒนาการ ตัวอย่างเช่นเนื่องจากเราพบว่าค่าสูงสุดของ GI นั้นเกิดขึ้นระหว่างหรือก่อนวัยเรียน (ซึ่งมาบรรจบกับการศึกษาในมดลูกของไพรเมตอื่น ๆ )Kochunov และคณะ, 2010)) ความแปรปรวนของการหมุนวนของเยื่อหุ้มสมองปรากฏว่าเป็นเครื่องหมายที่มีประโยชน์ของหน้าต่างพัฒนาการที่สำคัญนี้

ผลการวิจัยที่เรานำเสนอควรได้รับการพิจารณาในแง่ของบางประการ ประการแรกมีการใช้เกณฑ์การยกเว้นในระหว่างการสรรหาผู้เข้าร่วม (รายละเอียดใน (Giedd et al., 1996)) เพื่อ จำกัด ปัจจัยรบกวนที่อาจเกิดขึ้นเช่นประวัติส่วนตัวหรือประวัติครอบครัวของความเจ็บป่วยทางจิตหรือความพิการทางพัฒนาการ ประโยชน์ที่ได้จากการเสริมสร้างความถูกต้องภายในของตัวอย่างระยะยาวขนาดใหญ่ของเราจะต้องมีความสมดุลกับข้อเสียที่อาจเกิดจากการเลือกโดยไม่ตั้งใจสำหรับคุณสมบัติอื่น ๆ ที่อาจเกี่ยวข้องกับความแตกต่างในการพัฒนาสมองเช่น IQ ประการที่สองในขณะที่การศึกษาของเราเป็นครั้งแรกที่ระบุลักษณะการพัฒนาระยะยาวสำหรับตัวแปร CV ที่แตกต่างกันหลายขนานเราไม่สามารถตรวจสอบว่าความแตกต่างทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงอาจทำหน้าที่และมีปฏิสัมพันธ์ในช่วงเวลาการพัฒนา ประการที่สามเพื่อที่จะตอบคำถามของเราเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของ CT, CHA และ GI ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลง CV การประมาณการการเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคสัมบูรณ์สำหรับแต่ละมาตรการที่หลากหลายเหล่านี้จะต้องถูกแปลงเป็นตัวชี้วัดการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ทั่วไป การเปลี่ยนแปลงแบบสัมบูรณ์อาจเป็นฟีโนไทป์ที่เหมาะสมกว่าการเปลี่ยนแปลงร้อยละเพื่อจุดประสงค์ในการตอบคำถามต่าง ๆ เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเชิงพัฒนาการของสมองกายวิภาค ประการที่สี่องค์ประกอบย่อย CV ที่ตรวจสอบในการศึกษาของเราในหลักการสามารถแยกส่วนเพิ่มเติมได้ (เช่นการเปลี่ยนแปลงความหนาในชั้นเยื่อหุ้มสมองที่แตกต่างกันทำให้เกิด CT การเปลี่ยนแปลงของความลึก sulcal เทียบกับความยาว sulcal เป็นผู้สนับสนุน GI) และนี่จะเป็นจุดสำคัญ สำหรับการทำงานในอนาคตเป็นวิธีสำหรับการได้มาและการประมวลผล sMRI ยังคงล่วงหน้า

แม้จะมีข้อ จำกัด เหล่านี้การศึกษาของเราแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าปัจจัยที่มีความแตกต่างทางชีววิทยาของ CV มีส่วนในการเปลี่ยนแปลง CV ในลักษณะที่แตกต่างกันอย่างมากในฐานะที่เป็นหน้าที่ของเพศและระยะพัฒนา ความรู้เกี่ยวกับความร้าวฉานเหล่านี้ช่วยให้คำถามในอนาคตเกี่ยวกับสาเหตุและผลของการโตเต็มที่ของเยื่อหุ้มสมองจะถูกถามด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพ

กิตติกรรมประกาศ

การศึกษานี้ได้รับทุนจาก National Institutes of Health, National Institute of Health Intramural Research และสหราชอาณาจักร Medical Research Council Clinical Research Training Fellowship (Author AR - G0701370) ผู้เขียนขอขอบคุณผู้เข้าร่วมที่มีส่วนร่วมในการศึกษานี้

เชิงอรรถ

 

ไม่มีความขัดแย้งทางผลประโยชน์ที่จะประกาศ

อ้างอิง

  1. Brans RG, van Haren NE, van Baal GC, Schnack HG, Kahn RS, Hulshoff Pol HE การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของการเปลี่ยนแปลงของปริมาณสมองเมื่อเวลาผ่านไปในคู่แฝดไม่ลงรอยกันสำหรับโรคจิตเภท จิตเวชศาสตร์ Arch Gen 2008; 65: 1259 1268- [PubMed]
  2. Chenn A, Walsh CA การควบคุมขนาดของเยื่อหุ้มสมองในสมองโดยการควบคุมการออกจากวงจรของเซลล์ในสารตั้งต้นของระบบประสาท วิทยาศาสตร์. 2002; 297: 365 369- [PubMed]
  3. Geschwind DH, Konopka G. ประสาทในยุคของฟังก์ชั่นการทำงานและชีววิทยาของระบบ ธรรมชาติ. 2009; 461: 908 915- [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  4. Giedd JN, Rapoport JL MRI โครงสร้างของการพัฒนาสมองในเด็ก: เราเรียนรู้อะไรและเราจะไปไหน เซลล์ประสาท 2010; 67: 728 734- [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  5. Giedd JN, Blumenthal J, Jeffries NO, Castellanos FX, Liu H, Zijdenbos A, Paus T, Evans AC, Rapoport JL การพัฒนาสมองในวัยเด็กและวัยรุ่น: การศึกษา MRI ระยะยาว ประสาทวิทยาศาสตร์ 1999; 2: 861 863- [PubMed]
  6. Giedd JN, Snell JW, Lange N, Rajapakse JC, Casey BJ, Kozuch PL, Vaituzis AC, VaussyC YC, แฮมเบอร์เกอร์ SD, Kaysen D, Rapoport JL การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กเชิงปริมาณของการพัฒนาสมองของมนุษย์: วัย 4-18 Cereb Cortex 1996; 6: 551 560- [PubMed]
  7. Im K, Lee JM, Lyttelton O, Kim SH, Evans AC, Kim SI ขนาดของสมองและโครงสร้างของสมองในสมองมนุษย์ผู้ใหญ่. Cereb Cortex: bhm 2008; 244 [PubMed]
  8. Joyner AH, J CR, Bloss CS, Bakken TE, Rimol LM, Melle I, Agartz I, Djurovic S, Topol EJ, Schork NJ, Andreassen OA, Dale AM Haplotype MECP2 ทั่วไปจะเชื่อมโยงกับพื้นที่ผิวเปลือกนอกที่ลดลงในมนุษย์ในประชากรอิสระสองคน Proc Natl Acad Sci US A. 2009; 106: 15483 – 15488 [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  9. Kochunov P, Castro C, Davis D, Dudley D, Brewer J, Zhang Y, CD Kroenke, Purdy D, Fox PT, Simerly C, Schatten G. การทำแผนที่ gyrogenesis หลักในระหว่างการพัฒนาของทารกในครรภ์เจ้าคณะ MRI ความละเอียดสูงในโครงสร้างมดลูก MRI ของการพัฒนาสมองของทารกในครรภ์ในลิงบาบูนตั้งครรภ์ ด้านหน้า Neurosci 2010; 4: 20 [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  10. Lenroot RK, Gogtay N, Greenstein DK, Wells EM, วอลเลซ GL, Clasen LS, Blumenthal JD, Lerch J, Zijdenbos AP, Evans AC, Thompson PM, Giedd JN พฟิสซึ่มทางเพศของวิถีการพัฒนาสมองในช่วงวัยเด็กและวัยรุ่น Neuroimage 2007; 36: 1065 1073- [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  11. Mechelli A, Price CJ, Friston KJ, รูปทรงแอชเบิร์นเนอร์เจ Voxel ของสมองมนุษย์: วิธีการและการใช้งาน รีวิวการถ่ายภาพทางการแพทย์ในปัจจุบัน 2005; 1: 1 9-
  12. Ostby Y, Tamnes CK, Fjell AM, Westlye LT, Due-Tonnessen P, Walhovd KB ความแตกต่างในการพัฒนาสมอง subcortical: การศึกษาการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กด้วยโครงสร้างของการเจริญเติบโตของสมองจาก 8 ถึง 30 ปี J Neurosci 2009; 29: 11772 11782- [PubMed]
  13. Panizzon MS, Fennema-Notestine C, Eyler LT, Jernigan TL, Prom-Wormley E, Neale M, Jacobson K, Lyons MJ, MD MD, Franz CE, Xian H, Tsuang M, Fischl B, Seidman L, Drem A, Kremen WS อิทธิพลทางพันธุกรรมที่แตกต่างในพื้นที่ผิวเยื่อหุ้มสมองและความหนาของเยื่อหุ้มสมอง Cereb Cortex 2009; 19: 2728 2735- [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  14. Park HJ, LJ, Kim EY, Park B, Oh MK, Kim JJ การดัดแปลงทางสัณฐานวิทยาในคนตาบอด แต่กำเนิดขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ความหนาของเปลือกนอกและพื้นที่ผิว Neuroimage 2009 Epub ก่อนการพิมพ์ Apr 8th [PubMed]
  15. Pinheiro J, B DM โมเดลผสมเอฟเฟกต์ใน S และ S-PLUS นิวยอร์ก: สปริงเกอร์; 2000
  16. Rakic ​​P. ก้าวเล็ก ๆ สำหรับเซลล์ก้าวกระโดดครั้งใหญ่สำหรับมนุษยชาติ: สมมติฐานของการขยายตัวของนีโอคอร์ติคอลในช่วงวิวัฒนาการ เทรนด์ Neurosci 1995; 18: 383 388- [PubMed]
  17. Raznahan A, Bolton PF. ออทิสซึมสเปกตรัมผิดปกติ แพทยศาสตร์ (บัลติมอร์) 2008; 36: 489 – 492
  18. Raznahan A, Toro R, Daly E, Robertson D, Murphy C, Deeley Q, Bolton PF, Paus T, Murphy DG กายวิภาคของเยื่อหุ้มสมองในโรคสเปกตรัมออทิสติก: การศึกษาในร่างกาย MRI ต่อผลของอายุ Cereb Cortex 2010a; 20: 1332 1340- [PubMed]
  19. Raznahan A, คัตเตอร์ W, Lalonde F, Robertson D, Daly E, Conway GS, Skuse DH, Ross J, Lerch JP, Giedd JN, Murphy DD กายวิภาคของเยื่อหุ้มสมองใน X monosomy ของมนุษย์ Neuroimage 2010b; 49: 2915 2923- [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  20. Rogers J, Kochunov P, Zilles K, Shelledy W, Lancaster J, Thompson P, Duggirala R, Blangero J, Fox PT, Glahn DC ในสถาปัตยกรรมทางพันธุกรรมของเยื่อหุ้มสมองพับและปริมาณสมองในบิชอพ Neuroimage 2010; 53: 1103 1108- [บทความฟรี PMC] [PubMed]
  21. Salat DH, Buckner RL, Snyder AZ, Greve DN, Desikan RS, Busa E, มอร์ริส JC, Dale AM, Fischl B. การทำให้ผอมบางของเยื่อหุ้มสมองสมองในวัยชรา Cortex สมอง 2004; 14 (7): 721 30- [PubMed]
  22. Schmitt JE, Eyler LT, Giedd JN, Kremen WS, Kendler KS, Neale MC ทบทวนการศึกษาคู่และครอบครัวเกี่ยวกับฟีโนไทป์ของระบบประสาทส่วนกลางและพัฒนาการทางระบบประสาททั่วไป TwinResHumGenet 2007; 10: 683 694- [PubMed]
  23. Shaw P, Kabani NJ, Lerch JP, Eckstrand K, Lenroot R, Gogtay N, Greenstein D, Clasen L, Evans A, Rapoport JL, Giedd JN, Wise SP วิถีการพัฒนาระบบประสาทของเปลือกสมองของมนุษย์ J Neurosci 2008; 28: 3586 3594- [PubMed]
  24. Van Essen DC, Drury HA การวิเคราะห์โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มสมองมนุษย์โดยใช้แผนที่ผิว วารสารประสาทวิทยา 1997; 17 (18): 7079 102- [PubMed]