Einblicke in die Veränderungen der Mikrostruktur des Gehirns über die Lebensspanne hinweg
Ezequiel Farrher, Farida Grinberg, Tamara Khechiashvili, Irene Neuner, Kerstin Konrad and N. Jon Shah
13. Mai 2024
In einer aktuellen Studie haben INM-4-Forscher gezeigt, wie Diffusions-Tensor-Imaging (DTI) und Diffusions-Kurtose-Imaging (DKI) wertvolle Einblicke in die Heterochronizität der mikrostrukturellen Reifung bieten. Die Ergebnisse, die in der Zeitschrift Brain Sciences veröffentlicht wurden, geben Aufschluss über die Veränderungen der Mikrostruktur des Hirngewebes während der Reifung und des Alterns.
DTI und DKI sind fortschrittliche MR-Bildgebungsverfahren, die eine Bewertung der Mikrostruktur des Hirngewebes in vivo ermöglichen.
Während DTI-Metriken nur eine geringe Sensitivität für mikrostrukturelle Gewebeveränderungen während des Alterns bieten, deuten neuere Studien darauf hin, dass die Sensitivität von DKI-Metriken deutlich größer ist.
In dieser Studie wollten die Forscher die Heterochronizität der mikrostrukturellen Reifung zwischen dem präadoleszenten und dem mittleren Erwachsenenalter mit Hilfe von DTI- und DKI-Metriken weiter untersuchen. Durch die Analyse der Effektgröße der parametrischen Veränderungen zwischen den Gruppen über das Cohen's d verschiedener DKI-Metriken war es möglich, den Reifegrad verschiedener anatomischer Strukturen der weißen Substanz zu bewerten. Es zeigte sich, dass die Kommissuralfasern den höchsten Reifegrad aufwiesen, gefolgt von den Projektionsfasern, während die Assoziationsfasern am wenigsten ausgereift waren.
Diese Ergebnisse sind ein deutlicher Beleg für das Vorhandensein räumlicher Gradienten bei der zeitlichen Reifung der weißen Substanz und legen nahe, dass Cohens d der mittleren Wölbung (eine vom Wölbungstensor abgeleitete rotationsinvariante Größe) ein nützlicher Biomarker für die Untersuchung der räumlichen Heterogenität und Heterochronizität der Reifung ist.
Darüber hinaus trägt diese Forschung zu unserem Verständnis von Gehirnentwicklung und -alterung bei und ebnet den Weg für künftige Studien, die darauf abzielen, die komplexen Prozesse aufzuklären, die den mikrostrukturellen Veränderungen des Gehirns und der kognitiven Entwicklung über die gesamte Lebensspanne zugrunde liegen.
Originalpublikation: Spatiotemporal Patterns of White Matter Maturation after Pre-Adolescence: A Diffusion Kurtosis Imaging Study