کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
5631124 1406492 2017 7 صفحه PDF 15 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله
Combined fMRI-MRS acquires simultaneous glutamate and BOLD-fMRI signals in the human brain
ترجمه فارسی عنوان
fMRI-MRS ترکیبی، سیگنال گلوتامات و BOLD-fMRI را همزمان در مغز انسان بدست می آورد
کلمات کلیدی
طیف سنجی عملکردی ، BOLD-fMRI، گلوتامات، نوروشیمی، قشر بینایی
فهرست مطالب مقاله
چکیده
کلید واژه ها
مقدمه
مواد و روش ها
شکل 1: (a) دیاگرام، توالی MR حاوی تصویر صفحه ای سه بعدی اکوی BOLD(3D-BOLD) و توالی طیف سنجی MR نیمه LASER را در TR مشابه، نشان می دهد، دیاگرام پایین، ووکسل MRS 2×2×2 سانتی متر را در لب پس سری( مربع آبی) و پوشش قطعه EPI( طرح کلی قرمز)، که روی تصویر آناتومی با دقت بالا قرار دارد نشان می دهد.(b) طرح زمایشگاهی، شرایط محرک، که شامل خط خط پایه( قسمت سیاه، 64 ثانیه) و صفحه شطرنج چشمک زن(64 ثانیه) می شود را نشان می دهد. هر شرکت کننده در یک آزمایش تحریک بینایی MRS عملکردی منفرد که شامل چرخه های خط پایه و سنگ بنای تحریک می شد، شرکت کردند. افراد یک وظیفه تثبیت را در یک آزمایش 8 دقیقه و 24 ثانیه ای اجرا نمودند.
طرح آزمایشگاهی
تحلیل fMRI
پد دی الکتریک
کاهش داده ها
اختلاف طیف
برآورد دوره زمانی
شکل 2: (a) نقشه حرارت قرمز، فعالسازی گروه آستانه که از طریق مقایسه تحریک علیه خط پایه( حالت z بیشتر از 2.3، تصحیح شده خوشه ای در p کمتر از 0.05) بالای نواحی استاندارد مغزی سهمی( چپ) و افقی(راست) بدست آمده است را نشان می دهد. نقشه آبی ناحیه ای را نشان می دهد که در آن بیشتر از 50 درصد ووکسل گروه MRS پوشانده شده است(N برابر با 13). داده های MRS تلفیقی طی شرایط تحریک(b) و خط پایه(c). هر یک از طیف های خط پایه و تحریک از مجموع 13 نفر×4 تکرار×14 طیف/سنگ بنا که برابر است با 728 طیف کل در هر موقعیت، تشکیل شده است.(d) اختلاف طیف که از طریق تفریق خط پایه از تحریک با تطبق LCModel بدست آمده است. خطوط خاکستری کمرنگ موقعیت های سینگلت گلوتامات و N-استیل آسپارتات(NAA) را در ppm 2.01 نشان می دهند. نمودار طیف ها در b-c علیه مقیاس محور y ترسیم شده است؛ d-f نیز علیه مقیاس عمودی گسترده ترسیم شده است.
بحث
شکل 3: (a) پاسخ گلوتامات طی گذشت زمان، به صورت درصد غلظت میانگین گلوتامات خط پایه. داده ها، نشان دهنده پاسخ آزمایش تحریک سینگلت 512 ثانیه که از هر نمونه جمع آوری شده اند، هستند، میانگین داده ها نیز تهیه شده است(N برابر با 13، s.e.m±). خط قرمز کمرنگ و دایره های پر، پاسخ گذار را در دوره خط پایه نشان می دهد. پاسخ BOLD-fMRI به رنگ آبی نشان داده است( N برابر با 13، s.e.m±). مقادیر R و p با فونت پر رنگ همبستگی پیرسون را با استفاده از داده های بدست آمده از دوره زمانی کامل نشان می دهند. مقادیر R و p  با فونت ایتالیک، همبستگی پیرسون را با استفاده از داده های بعد از نخستین دوره خط پایه نشان می دهند. دوره های خط پایه با پس زمینه سفید و دوره های تحریک با پس زمینه خاکستری هاشور خورده نشان داده شده اند. (b) نمودار میله ای ΔGlu( Stim-Base) را نشان می دهد. (c) نمودار میله ای حالت استراحت ΔGlu تحلیل شده به هنگام تحریک را نشان می دهد. طی اسکن حالت استراحت، شرکت کنندگان چشم های خود را بسته نگه می دارند و هیچ تحریکی انجام نمی شود(N برابر با 13، s.e.m±). مقدار P از آزمون T یک نمونه ای بدست آمده است. NS یعنی بی معنا، *  یعنی p کمتر از 0.05.
 
ترجمه چکیده
fMRI-MRS ترکیبی، یک روش جدید برای بررسی غیر تهاجمی فعالسازی عملکردی در مغز انسان با استفاده از به دست آوردن همزمان مقادیر همودینامیک و شیمیایی عصبی است. هدف مطالعه کنونی، اندازه گیری فعالیت عصبی با استفاده از fMRI-MRS ترکیبی در T7 بوده است. داده های BOLD-fMRI و MRS قرار گیری نیمه LASER از قشر بینایی 13 شرکت کننده طی دوره های کوتاه(64 ثانیه) صفحه شطرنج چشمک زن، بدست آمد. ما ارتباط میان گلوتامات و دوره های زمانی BOLD-fMRI (R برابر با 0.381،p برابر با 0.031) را اثبات می کنیم. به علاوه، افزایش BOLD-fMRI( 0.17%±1.43) و غلظت های گلوتامات(IU 0.05±0.15، تقریبا 2 درصد) را طی تحریک بینایی نشان می دهیم. در مقابل، هیچ تغییری در غلظت های گلوتامات در داده های حالت استراحت MRS حین دوره های تحریک ساختگی مشاهده نکردیم. تغییرات عرض خط طیفی ایجاد شده به وسیله پاسخ BOLD با استفاده از گسترده کردن خط بدست آمد. به طور خلاصه، نتایج ما امکان اندازه گیری های متقارن BOLD-fMRI و مواد شیمیایی عصبی را با استفاده از توالی تلفیقی جدید fMRI-MRS نشان می دهند. یافته های ما، ارتباط میان گلوتامات و فعالیت کارکردی را در مغز انسان با تثبیت همبستگی معنادار BOLD-fMRI و گلوتامات طی گذشت زمان، و نیز با نشان دادن افزایش حدودا 2 درصدی طی تحریک بینایی 64 ثانیه ای، تایید می کنند. ابزار ما برای مطالعاتی که دینامیک کارکردی را میان مواد شیمیایی عصبی و همودینامیک در سلامت و بیماری توصیف می کنند، مفید است.
موضوعات مرتبط
علوم زیستی و بیوفناوری علم عصب شناسی علوم اعصاب شناختی
چکیده انگلیسی

•Novel MRI sequence measures hemodynamics and neurochemistry in same TR.•Stimulation block duration relevant for functional experiments (64s).•BOLD-fMRI and glutamate time courses correlate during functional stimulation.•Visual stimulation increases glutamate concentrations.•Useful to study fundamental relationship between hemodynamics and neurochemistry.

Combined fMRI-MRS is a novel method to non-invasively investigate functional activation in the human brain using simultaneous acquisition of hemodynamic and neurochemical measures. The aim of the current study was to quantify neural activity using combined fMRI-MRS at 7 T. BOLD-fMRI and semi-LASER localization MRS data were acquired from the visual cortex of 13 participants during short blocks (64 s) of flickering checkerboards. We demonstrate a correlation between glutamate and BOLD-fMRI time courses (R=0.381, p=0.031). In addition, we show increases in BOLD-fMRI (1.43±0.17%) and glutamate concentrations (0.15±0.05 I.U., ~2%) during visual stimulation. In contrast, we observed no change in glutamate concentrations in resting state MRS data during sham stimulation periods. Spectral line width changes generated by the BOLD-response were corrected using line broadening. In summary, our results establish the feasibility of concurrent measurements of BOLD-fMRI and neurochemicals using a novel combined fMRI-MRS sequence. Our findings strengthen the link between glutamate and functional activity in the human brain by demonstrating a significant correlation of BOLD-fMRI and glutamate over time, and by showing ~2% glutamate increases during 64 s of visual stimulation. Our tool may become useful for studies characterizing functional dynamics between neurochemicals and hemodynamics in health and disease.

Graphical abstractDownload high-res image (277KB)Download full-size image

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: NeuroImage - Volume 155, 15 July 2017, Pages 113-119
نویسندگان
, , , , , ,