IRM cu câmp ultraînalt descoperă structura detaliată a cerebelului creierului

Cerebelul, o mică regiune a creierului situată în partea din spate a capului, este în mare măsură responsabilă de controlul motor, precum și de implicare în comportament și cogniție. De asemenea, joacă un rol în diferite procese ale bolii, cum ar fi scleroza multiplă (SM), de exemplu, care provoacă o demielinizare extinsă în cortexul cerebelos. Dar, în ciuda importanței sale, structura cerebelului nu a fost pe deplin investigată din cauza rezoluției inadecvate a curentului. in vivo tehnici imagistice.

Obstacolul cheie este că cortexul care acoperă cerebelul cuprinde straturi de țesut extrem de strâns pliate și necesită imagini de înaltă rezoluție pentru a vizualiza și a studia complet anatomia acestuia. Acum, cercetătorii de la Centrul Spinoza pentru Neuroimagistică în Țările de Jos, au dezvoltat o metodă de imagine a straturilor corticale cerebeloase folosind un scaner RMN 7 T puternic, care descrie tehnica în Radiologie.

Primul autor Nikos Priovoulos și colegii au modificat două secvențe de puls RMN care imaginează suprafața corticală și straturile intracorticale, pentru a traduce raportul ridicat semnal-zgomot de 7 T RMN în rezoluție spațială mare. De asemenea, compensând mișcarea, au generat imagini cu o rezoluție de până la 200 μm, cu un timp de scanare aplicabil clinic de mai puțin de 20 de minute.

Pentru studiul lor, cercetătorii au fotografiat participanții sănătoși într-un scaner RMN de 7.0 T. Pentru a vizualiza straturile din cortexul cerebelos, au folosit o secvență de fotografiere rapidă cu unghi mic (FLASH) ponderată T2* cu un câmp vizual (FOV) de 210 × 210 × 15 mm și o dimensiune a voxelului de 0.19 × 0.19 × 0.5 mm. Ei au folosit această scanare, care acoperă doar o parte a cortexului cerebelos, pentru a fotografia nouă subiecți.

Cu o dimensiune a voxelului atât de mică, mișcarea involuntară poate limita rezoluția spațială efectivă. Pentru a combate acest lucru, cercetătorii au intercalat secvența FLASH cu imagini cu grăsimea întregului cap, pe care le-au folosit pentru a estima și a corecta mișcarea. La patru participanți care au fost supuși scanărilor atât cu, cât și fără acest pas, corecția potențială a mișcării a îmbunătățit claritatea imaginii și a păstrat caracteristicile de înaltă rezoluție.

Scanările FLASH corectate în funcție de mișcare au vizualizat structurile straturilor interioare și externe din cortexul cerebelos pentru toți participanții. Cercetătorii sugerează că acestea reprezintă stratul granular profund, bogat în fier și stratul molecular superficial mai puțin dens neuronal, care prezintă diferențe în susceptibilitatea magnetică la 7.0 T. Ei observă că straturile cerebeloase sunt afectate diferențial în boli precum SM, astfel capacitatea a observa straturi individuale ar putea oferi markeri de diagnostic valoroși.

„În SM, cerebelul joacă un rol important”, explică Priovoulos într-o declarație de presă. „Pacienții cu SM au leziuni motorii, ceea ce înseamnă că au leziuni ale celulelor nervoase implicate în mișcare. Pe baza descoperirilor anterioare, știm în special pentru SM că am putea beneficia de imagini de înaltă rezoluție în cerebel.”

Desfacerea cerebelului

Cercetătorii au folosit, de asemenea, RMN 7 T pentru a vizualiza întregul cerebel la nouă participanți sănătoși. Aici, ei au folosit o secvență de 2 ecouri de gradient rapid (MP2RAGE) pregătită pentru magnetizare cu un FOV de 210 × 120 × 60 mm și o dimensiune a voxelului de 0.4 mm³. Au folosit același navigator gras pentru corectarea mișcării.

Scanările MP2RAGE corectate în funcție de mișcare au rezolvat caracteristicile anatomice cerebeloase până la foliile individuale - pliurile minuscule de pe suprafața corticală. Echipa, condusă de Wietske van der Zwaag, rețineți că reducerea eșantionării datelor pentru a se potrivi cu achizițiile RMN de ultimă generație a redus vizibilitatea acestor caracteristici.

Rezoluția spațială mare a imaginilor a permis cercetătorilor să desfășoare computațional suprafața corticală cerebeloasă într-o foaie continuă. Acest lucru le-a permis să calculeze măsuri clinice, cum ar fi suprafața corticală și grosimea, și să examineze factorii legați de boală, cum ar fi valorile T1 sensibile la mielină.

Suprafața corticală cerebeloasă mediană estimată a fost de 949 cm² (176%–759% mai mare decât pe baza imaginilor anterioare in vivo estimări) iar grosimea mediană a corticalei cerebeloase a fost de 0.88 mm, în acord cu ex vivo rapoarte și de patru până la cinci ori mai subțire decât bazate pe imagistica actuală in vivo estimări.

În timp ce majoritatea participanților la studiu erau tineri (o vârstă medie de 36 de ani), echipa a inclus doi subiecți mai în vârstă (cu vârsta de 57 și 62 de ani). Imaginile RM ale acestor participanți au arătat subțierea corticală vizibilă în cerebel la inspecția vizuală și grosimea corticală cerebeloasă și valorile T1 ale materiei cenușii mai mici decât în ​​cohorta mai tânără.

„Este prima dată când putem vedea cerebelul uman direct la oameni vii, cu atât de multe detalii”, spune Priovoulos. „Putem face acest lucru în mod special pentru că avem un magnet cu câmp foarte mare (care este scump și greu de construit) și, de asemenea, corectarea mișcării, deoarece oamenii tind să se miște în timpul scanărilor.”

IRM cu câmp ultraînalt urmărește progresia sclerozei multiple

Priovoulos, van der Zwaag și doctorand Emma Brouwer lucrează acum pentru ca semnalul RMN din cerebel să fie mai fiabil. „Lungimea de undă a semnalului RMN la 7 T este comparabilă cu dimensiunea capului uman și acest lucru face frecvent semnalul din cerebel neomogen”, spune Priovoulos. Lumea fizicii. „Pentru a rezolva acest lucru, încercăm să combinăm configurația noastră cu mai multe bobine producătoare de radiofrecvență pentru a optimiza generarea de semnal. Provocarea este de a face acest lucru, păstrând totuși lungimea de scanare scurtă și configurația translabilă în clinică.”

Cercetătorii aplică deja abordarea 7 T RMN pentru a scana pacienții cu SM. De asemenea, vor să-l folosească pentru a înțelege mai bine ataxia cerebeloasă, o boală de control muscular. În plus, ei folosesc imagistica funcțională 7 T, împreună cu reconstrucția anatomică cerebeloasă, pentru a examina răspunsurile funcționale cerebeloase în detaliu și pentru a explora rolul cerebelului în sănătatea umană și boli.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-uncovers-detailed-structure-of-the-brains-cerebellum/