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

Обложка


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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© 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.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77-83204 от 12.05.2022.


Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах