술이 뇌와 행동에 미치는 영향-8

MR Diffusion Tensor Imaging.[MR 확산 텐서 이미징]

The development of MR diffusion tensor imaging (DTI) provided a noninvasive approach for in vivo examination of the microstructure of brain tissue, particularly white matter (for a review of the method, see Rosenbloom and Pfefferbaum 2008). White matter pathology is a consistent finding in the brains of alcohol­dependent people. Postmortem study of alcoholics had identified pathology in white matter constituents and noted demyelination (Lewohl et al. 2000; TarnowskaDziduszko et al. 1995), microtubule disruption (Paula­Barbosa and Tavares 1985; Putzke et al. 1998), and axonal deletion. Other studies detected morphological distortion of cell extensions (Harper et al. 1987; Pentney 1991) and volume reduction arising from shrinkage or deletion of cell bodies (Alling and Bostrom 1980; BadsbergJensen and Pakkenberg 1993; De la Monte 1988; Harper and Kril 1991, 1993; Lancaster 1993).

MR 확산 텐서 이미징 (DTI)의 개발은 뇌 조직, 특히 백색 물질의 미세 구조에 대한 생체 내 검사를위한 비 침습적 인 접근법을 제공했습니다 (이 방법에 대한 검토는 Rosenbloom and Pfefferbaum 2008 참조). 백질 병리는 알코올 의존적인 사람들의 뇌에서 일관적으로 발견되는 병입니다. 알코올 중독 환자에 대한 사후 연구는 백질 성분의 병리를 확인하고 탈수 초화 (Lewohl et al 2000; TarnowskaDziduszko et al 1995), 미세 소관 파괴 (PaulaBarbosa and Tavares 1985; Putzke et al., 1998) 및 축삭 결실을 보고했습니다. 다른 연구들은 세포 확장의 형태학적 왜곡 (Harper et al., 1987; Pentney 1991)과 세포체의 수축 또는 결손으로 인한 체적 감소를 발견했습니다. 

DTI permits assessment of water diffusion orientational coherence, measured as anisotropy, by quantifying the magnitude and orientation of water mobility on a voxel­by­voxel basis in a structure of interest. Tissue with high anisotropy is indicative of restricted diffusion that typically is found in a regularly organized region, such as a white matter fiber (see figure 2E). Evidence for microstructural degradation of white matter integrity that evades detection with conventional structural MRI is detectable with DTI. In alcoholics, such disruption of white matter microstructure is especially prominent in frontal brain regions, such as the genu of the corpus callosum. 

DTI는 관심 구조에서 복셀 바이옥 스 단위로 물의 이동성의 크기와 방향을 정량화하여 이방성으로 측정한 수분 확산 방향성 결맞음의 평가를 허용합니다. 높은 이방성을 갖는 조직은 백색 물질 섬유 (그림 2E 참조)와 같이 규칙적으로 조직된 영역에서 일반적으로 발견되는 제한된 확산을 나타냅니다. 기존의 구조적 MRI로 검출을 회피하는 백색 물질 무결성의 미세 구조적 분해에 대한 증거가 DTI로 검출 가능합니다. 알코올 중독 환자에서 이러한 백색질 미세 구조의 붕괴는 특히 전두엽의 고환과 같은 전두엽 전면 영역에서 두드러지게 나타납니다.

The alcohol ­related deficits in white matter anisotropy exceed those observed in normal aging (Pfefferbaum et al. 2000b; Sullivan et al. 2001), cannot be accounted for by shrinkage in the underlying tissue mass (Pfefferbaum and Sullivan 2003), and occur in both men (Pfefferbaum et al. 2000a) and women (Pfefferbaum and Sullivan 2002). These findings are functionally meaningful because the degree of abnormality detected in certain fiber tracts correlated with compromised performance on tests of attention and working memory (Pfefferbaum et al. 2000a), cognitive flexibility (Chanraud et al. 2009), and speeded performance and postural stability (Pfefferbaum et al. 2010). (For more information on ways to establish an association between changes in brain structures and functional alterations, see the sidebar “Double Dissociation.”) One of the most appealing applications of DTI is fiber tracking and the quantification of the exquisite visual modeling of fiber systems.

백질 이방성의 알코올 관련 손실은 정상적인 노화 (Pfefferbaum 등 2000b; Sullivan et al. 2001)에서 관찰된 것보다 높으며, 기본 조직 질량 (Pfefferbaum and Sullivan 2003)의 수축에 의해 설명 될 수 없고 두 가지 모두에서 남성과 여성 모두에게서 발생합니다(Pfefferbaum and Sullivan 2002). 이 연구 결과는 특정 섬유 영역에서 발견된 비정상적인 정도가 주의력과 작업 기억 테스트 (Pfefferbaum 외 2000a),인지 유연성 (Chanraud 외. 2009) 및 성능 및 자세 안정성의 테스트에서 손상된 성능과 관련이 있었기 때문에 기능적으로 의미가 있습니다 (Pfefferbaum 외. 2010). DTI의 가장 매력적인 응용 분야 중 하나는 섬유 추적과 섬유 시스템의 정교한 시각적 모델링의 정량화입니다 .

Quantitative fiber tracking has revealed degradation of selective fiber systems in alcoholics that are greater in anterior and superior than posterior and inferior fiber bundles (Pfefferbaum et al. 2009, 2010). Although the pattern of disruption can be different in alcoholic men and women, both sexes are affected (Pfefferbaum et al. 2009). Analyses of individual components of DTI metrics have provided novel in vivo information about myelin integrity (measured as radial diffusivity) and axonal integrity (measured as axial diffusivity). In general, DTI findings in alcoholism indicate a greater role for demyelination than axonal degeneration in the compromise of white matter integrity. This distinction provides convergent validity with postmortem findings, establishing DTI metrics as in vivo markers of white matter neuropathology.

정량적인 섬유 추적은 알콜 중독에서 선택적인 섬유 시스템이 후방 및 내측보다 전방 및 표면에서 비교덕 확실히 나타남을  보여 주었습니다 (Pfefferbaum et al., 2009). 알콜중독의 남녀에서 분열 패턴이 다를 수 있지만 남녀 모두 영향을받습니다 (Pfefferbaum 외 2009). DTI 측정법의 개별 구성 요소 분석을 통해 myelin integrity (radial diffusivity로 측정) 및 axonal integrity (axial diffusivity로 측정)에 대한 새로운 생체 내 정보를 제공했습니다. 일반적으로 알콜 중독에서의 DTI 발견은 백질 무결성의 타협에서 축삭 퇴행보다 탈수 초의 더 큰 역할을 나타냅니다. 이 구별은 사후 연구 결과에 대한 수렴 타당성을 제공하고, 백질 신경 병증의 생체 내 표지자로서 DTI 측정법을 확립했습니다.