Nicht-Gaußsche Diffusionsmetriken in der Entwicklung
Mithilfe von Diffusions-MRT-Techniken wie der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) und neuerdings auch von Nicht-Gauß-Techniken wie der Diffusions-Kurtose-Bildgebung (DKI) lassen sich wertvolle Informationen über mikrostrukturelle Gewebeveränderungen und neuronale Schaltkreise während der Gehirnentwicklung in vivo gewinnen.
Die Muster der zerebralen Reifung und des Verfalls ergeben nicht-monotone Trajektorien der DTI/DKI-Metriken über die Lebensspanne. Kognitive Veränderungen in der frühen Reifung sind mit Veränderungen der Gehirnintegrität und der Schaltkreise verbunden. Bisher haben nur sehr wenige Studien zur nicht-gaußschen Diffusion über Ergebnisse in Bezug auf die Gehirnentwicklung auf der Grundlage des DKI berichtet.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Sensitivität von DTI, DKI und anderen nicht-gaußschen Methoden für altersbedingte mikrostrukturelle Veränderungen entlang spezifischer Fasern in einer Gruppe von Kindern und in einer (Referenz-)Gruppe von Erwachsenen mittleren Alters zu vergleichen. Wir wollen erforschen, welche spezifischen Hirnregionen sich in der späten Kindheit bis ins Erwachsenenalter weiterentwickeln, wie dies durch fortgeschrittenere Messmethoden aufgezeigt wird. Für die Analyse zwischen den Gruppen werden wir die Tract-Based Spatial Statistics (TBSS) für das gesamte Gehirn und eine atlasbasierte Mittelwertbildung über 20 anatomisch definierte Regionen verwenden.
Unsere bisherigen Ergebnisse deuten auf eine hohe Sensitivität der nicht-Gasuss'schen Diffusionsmetriken als Biomarker für die mikrostrukturelle Entwicklung und regionale Heterogenität sowie für die Heterochronizität verschiedener Gruppen von Bahnen der weißen Substanz, wie Assoziations-, Projektions- und Kommissuralfasern, über die Präadoleszenz hinaus hin.
LITERATUR
- Grinberg, F., Maximov, II, Farrher, E., et al. Diffusion kurtosis metrics as biomarkers of microstructural development: A comparative study of a group of children and a group of adults. Neuroimage, 2017, 144:12-22 (see also references therein).
- Paydar, A., Fieremans, E., Nwankwo, et al. Diffusional kurtosis imaging of the developing brain. AJNR Am J Neuroradiol, 2014, 35: 808-814.
- Lebel, C., Gee, M., Camicioli, R., et al. Diffusion tensor imaging of white matter tract evolution over the lifespan. Neuroimage, 2012, 60:340-352.
- Kochunov, P., Williamson, D.E., Lancaster, J., et al. Fractional anisotropy of water diffusion in cerebral white matter across the lifespan. Neurobiol Aging, 2012, 33: 9-20.
- Hasan, K.M., Kamali, A., Abid, H., et al. Quantification of the spatiotemporal microstructural organization of the human brain association, projection and commissural pathways across the lifespan using diffusion tensor tractography. Brain Struct Funct, 2010, 214:361-373.