Мультимодальные исследования головного мозга человека с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Резюме

Исследование структурно-функциональной организации головного мозга в норме и при патологии является одним из приоритетных и интенсивно развивающихся направлений нейронауки в новом столетии. Прижизненные исследования структуры, метаболизма, кровотока, функций головного мозга в настоящее время базируются, главным образом, на биологически безопасных, не связанные с ионизирующим излучением технологиях визуализации, основанных на магнитно-резонансной томографии (МРТ). В обзоре представлено подробное описание основ таких высокоинформативных методик, занявших прочное место в современном исследовательском арсенале, как функциональная МРТ (фМРТ) и магнитно-резонансная спектроскопия (МРС). Представлены возможности и преимущества этих методик, в том числе при их совместном применении с другими нейровизуализационными технологиями (МР-трактография и др.). Авторы убеждены, что совместное применение всех возможностей МРТ в одном исследовании позволит создать комплексный подход к изучению физико-химических механизмов, лежащих в основе функционирования мозга, что имеет как фундаментальное, так и прикладное значение.  

Об авторах

Максим В. Ублинский

Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: maxublinsk@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Манжурцев

Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии

Email: maxublinsk@mail.ru
Россия, Москва

П. Е. Меньщиков

Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии

Email: maxublinsk@mail.ru
Россия, Москва

Т. А. Ахадов

Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии

Email: maxublinsk@mail.ru
Россия, Москва

Н. А. Семенова

Научно-исследовательский институт неотложной детской хирургии и травматологии

Email: maxublinsk@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Graham G.D., Kalvach P., Blamire A.M. et al. Clinical correlates of proton magnetic resonance spectroscopy findings after acute cerebral infarction. Stroke 1995; 26: 225–229. PMID: 7831692 doi: 10.1161/01.STR.26.2.225
  2. Pellerin L., Magistretti P.J. Glutamate uptake into astrocytes stimulates aerobic glycolysis: a mechanism coupling neuronal activity to glucose utilization. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1994; 91: 10625– 10629. PMID: 7938003 doi: 10.1073/pnas.91.22.10625
  3. Vazquez A.L., Fukuda M., Kim S.G. Evolution of the dynamic changes in functional cerebral oxidative metabolism from tissue mitochondria to blood oxygen. J Cereb Blood Flow Metab 2012; PMID: 22293987 PMCID: PMC3318152 doi: 10.1038/jcbfm.2011.198
  4. Kim H., Jin S.T., Kim Y.W. et al. Risk Factors for Early Hemorrhagic Progression After Traumatic Brain Injury: A Focus on Lipid Profile. Journal of neurotrauma 2015. PMID: 25557755 doi: 10.1089/neu.2014.3697
  5. Magistretti P.J., Pellerin L., Rothman D.L., Shulman R.G. Energy on demand. Science 1999; 283: 496-497.PMID: 9988650
  6. Erin L., Habecker F., Melissa A. et al. FMRI in Psychiatric Disorders. Neuromethods 2009; 41: 615-656.
  7. Ames A. CNS energy metabolism as related to function. Brain Res Brain Res Rev 2004; 34: 42-68. PMID: 11086186
  8. Merboldt K., Hanicke W., Frahm J. Self-diffusion NMR imaging using stimulated echoes. Journal of Magnetic Resonance 1969; 64 (3): 479–486. PMID: 1881309 doi: 10.1016/0022-2364(85)90111-8
  9. Rink P.A. Introduction into Magnetic Resonance in Medicine. Stuttgart – New York: Theme Medical Publishers Inc 1990 - 228 p.
  10. Fox P.T., Raichle M.E. Focal physiological uncoupling of cerebral blood flow and oxidative metabolism during somatosensory stimulation in human subjects. Proc Natl Acad Sci USA 1986; 83:1140–1144. PMID: 3485282 PMCID: PMC323027 doi: 10.1073/pnas.83.4.1140
  11. Skripuletz T., Manzel A., Gropengieber et.al. Pivotal role of choline metabolites in remyelination. Brain. 2015; 138: 398-413. PMID: 25524711 doi: 10.1093/brain/awu358
  12. Ogawa S. Lee T.M., Kay A.R., Tank D.W. Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation. Proc Natl Acad Sci USA 1990; 87: 9868-9872.
  13. Westin C.F., Maier S.E., Mamata H. et.al. Processing and visualization of diffusion tensor MRI. Medical Image Analysis 2002; 6(2):93-108. PMID: 12044998
  14. Hollian A., Owen C.S., Wilson D.F. Control of Respiration in Isolated Mitochondria: Quantitative Evaluation of the Dependence of Respiratory Rates on [ATP], [ADP], and [Pi].Arch. Biochem. Biophy. 1977; 181: 164.
  15. Diehl P., Fluck E., Gunther H. et.al. NMR. Basic principles and progress. In vivo Magnetic resonance spectroscopy III: In vivo Magnetic resonance spectroscopy III: potential and limitations. Berlin Heidelberg New York: Springer-Verlag 1992; 190: 35
  16. Silva A.C., Lee S.P., Iadecola C., Kim S.G. Early temporal characteristics of CBF and deoxyhemoglobin changes during somatosensory stimulation. J Cereb Blood Flow Metab 2000; 20:201–206. PMID: 10616809 doi: 10.1097/00004647-200001000-00025
  17. Turner R., Le Bihan D., Moonen C.T. et.al. Echo-planar time course MRI of cat brain oxygenation changes. Magn Reson Med 1991; 22(1): 159-166. PMID: 1798390 doi: 10.1002/mrm.1910220117
  18. Ross B., Bluml S. Magnetic resonance spectroscopy of the human brain. The Anatomical Record 2001; 265: 54–84.
  19. Baslow M. H. Brain N-acetylaspartate as a molecular water pump and its role in the etiology of Ganavan disease; a mechanistic explanation. J. Mol. Neurosci. 2003; 21: 185 – 190. PMID: 14645985
  20. Baslow M.H. In: Moffet J., Tieman S. (eds.) N-acetylaspartate: a unique neuronal molecule in the central nervous system. New York: Springer Science. 2006: 95 – 113.
  21. De Stephano N., Matthews P.M., Arnold D.L. Reversible decrease in N-acetylaspartate after acute brain injury. Magn. Reson. Med 1995; 34: 721 – 727. PMID: 8544693
  22. Nagaoka T., Zhao F., Wang P. et.al. Increases in oxygen consumption without cerebral blood volume change during visual stimulation under hypotension condition. J Cereb Blood Flow Metab 2006; 26: 1043–1051. PMID: 16395284 doi: 10.1038/sj.jcbfm.9600251
  23. Federico F., Simone I.L., Lucivero V. et.al. Prognostic value of proton magnetic resonance spectroscopy in ischemic stroke. Arch. Neurol 1998; 55: 489–494. PMID: 9561976 doi: 10.1001/archneur.55.4.489
  24. Hahn E.L. Spin echoes. Phys. Rev 1950; 80: 580-594.
  25. Delamillieure P. Constans J.M., Fernandez J. et.al. Proton Magnetic Resonance Spectroscopy (1 H MRS) in Schizophrenia. Schizophrenia bulletin 2002; 28: 329-339.
  26. Baslow M.H. Evidence supporting a role for N-acetyl-L-aspartate as a molecular water pump in myelinated neurons in the central nervous system. An analytical review. Neurochem. Int 2002; 28: 941 – 953. PMID: 11792458 doi: 10.1016/S0197-0186(01)00095-X
  27. Stein P., Vitavska O., Kind P. et.al. The biological basis for poly-l-lactic acid-induced augmentation. J Dermatol Sci 2015; 7: S0923-1811(15)00037-7. PMID: 25703057 doi: 10.1016/j.jdermsci.2015.01.012
  28. Tallan H.H., Moore S., Stein W.H. N-Acetyl-l-Aspartic acid in brain. J. Biol. Chem 1956; 219: 257.
  29. Ljunggren S. A simple graphical presentation of Fourier-based imaging method. Journal of Magnetic Resonance 1983; 54: 338.
  30. Hu X., Yacoub E. The story of the initial dip in fMRI. Neuroimage 2012;62(2): 1103-1108. PMID: 22426348 doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.005

© Ublinskiy M.V., Manzhurtsev A.V., Men'shchikov P.E., Akhadov T.A., Semenova N.A., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах