Imagistica cerebrală a creșterii enciclopediei creierului despre dezvoltarea timpurie a copilăriei
Acest subiect vă oferă o mai bună înțelegere a dezvoltării creierului în timpul copilăriei, a structurilor sale, a maturizării și a rolului său major în toate sferele vieții copiilor mici, de la emoțiile lor până la învățarea lor, inclusiv comportamentele lor.
Imaginarea creierului pe măsură ce crește
Tomáš Paus, MD, dr.
Universitatea din Toronto, Canada
Când creierul nostru încetează să crească? Pentru a răspunde simplu: niciodată.
Desigur, cea mai spectaculoasă creștere are loc în uter. În perioada scurtă de nouă luni, celula „mamă” inițială produce mai mult de 100 de miliarde de celule nervoase și un creier cântărind în jur de 400 de grame la nașterea copilului. Pe măsură ce un copil învață să meargă și să vorbească, creierul lor continuă să crească, ajungând la 1200 de grame în jurul vârstei de patru ani, adică cu doar 200 de grame mai puțin decât creierul unui copil. Dar nu se oprește aici.
Creșterea sa continuă în următorii 10-15 ani, până când copilul devine un tânăr adult: această creștere afectează acum diferite părți ale creierului în moduri ușor diferite. De exemplu, grosimea diferitelor regiuni ale cortexului cerebral se schimbă la ritmuri diferite între 15 și 18 ani, ultimele zone importante pentru raționament, planificare și comunicare socială. Substanța albă care conține căile care leagă diferite zone ale creierului continuă să se maturizeze și în acest timp. La băieți, volumul substanței albe crește brusc în timpul adolescenței, posibil sub influența nivelurilor în creștere ale hormonului sexual testosteron. La fete, modificările substanței albe par mai subtile și pot reflecta un proces numit mielinizare, în care axonii sunt acoperiți cu straturi suplimentare de substanță grasă numită mielină, care le permite să conducă impulsurile nervoase mai repede.
Ce se întâmplă în continuare? Creierul unui adult încetează să crească? Nu chiar.
Se pare că experiența continuă să ne modeleze creierul chiar și la începutul anilor douăzeci. De exemplu, atunci când încercăm să învățăm să jonglăm cu trei bile și să exersăm în fiecare zi timp de două luni, părțile cortexului nostru cerebral care urmează bilele în mișcare devin mai mari. Nu știm ce celule cresc, dar este probabil ca toată activitatea suplimentară care are loc în această zonă specializată în urmărirea stimulilor vizuali să provoace o cascadă de evenimente care să ducă la modificări structurale în această zonă. Cu toate acestea, acest lucru nu este permanent - atunci când încetați să jonglați, aceste modificări dispar în două luni.
În cele din urmă, ce zici de creierul „îmbătrânit”? Crește sau se micșorează?
Se pare că depinde de zona creierului observată și de cine deține creierul observat. De exemplu, muzicienii profesioniști mai în vârstă care cântă într-o orchestră pot dobândi substanță cenușie sau cel puțin cu siguranță nu o vor pierde, în zona corticală subliniată în mod repetat în timpul activității de citire a partiturilor. Această observație sugerează că structura creierului rămâne plastică și receptivă la experiență chiar și la bătrânețe.
RMN: Noțiuni de bază
Pentru a vizualiza structura creierului, cele mai utilizate secvențe de achiziție sunt imaginile ponderate T1 și T2, imaginile tensorului de difuzie și imaginile de transfer de magnetizare. Imaginile ponderate T1 și T2 sunt utilizate în mod obișnuit pentru a cuantifica volumul global și regional de substanță gri și albă și pentru a estima grosimea sau alte proprietăți morfologice ale cortexului, cum ar fi ridarea acestuia. Folosind imagistica prin tensor de difuzie și imagistica prin transfer de magnetizare, este posibilă evaluarea diferitelor proprietăți ale substanței albe, atât la nivel global, cât și local. Diferitele caracteristici ale structurii creierului care pot fi extrase din aceste patru tipuri de imagini sunt descrise mai jos. În plus față de aceste secvențe de achiziție, există altele mai puțin frecvente, dar adesea chiar mai informative: relaxometria T1 și T2 (adică măsurarea timpilor de relaxare efectivi) 2 și spectroscopia prin rezonanță magnetică (SRM). 2
Pentru a vizualiza funcționarea creierului, parametrul de rezonanță magnetică cel mai frecvent măsurat este semnalul dependent de rata de oxigenare a sângelui (semnal BOLD pentru „semnal dependent de nivelul oxigenării sângelui”). Semnalul BOLD reflectă proporția de sânge oxigenat și dezoxigenat într-o anumită zonă a creierului la un moment dat. Corelația puternică dintre fluxul sanguin într-o zonă a creierului și nivelul de activitate sinaptică din acea zonă explică de ce semnalul BOLD este o măsură bună, deși indirectă, a „funcționării” creierului. 3 În majoritatea studiilor RMN funcționale (fMRI), modificările semnalului BOLD sunt măsurate ca răspuns la diferiți stimuli senzoriali, motori sau cognitivi. Prin urmare, este posibil să se examineze doar zonele creierului care sunt susceptibile să răspundă la astfel de stimuli folosind o paradigmă dată.
RMN structural: măsurarea creșterii creierului
Așa cum am subliniat mai sus, diferitele secvențe de achiziție captează diverse proprietăți ale substanței gri și albe și, în schimb, oferă o cantitate mare de informații care pot fi extrase din imagini folosind un ventilator nesfârșit. Număr tot mai mare de algoritmi de calcul. Vă prezint acum o prezentare generală a tehnicilor utilizate cel mai frecvent în studiile de dezvoltare.
Analiza computerizată a imaginilor structurale de înaltă definiție MR ale creierului (de obicei imagini ponderate T1 și T2) este utilizată pentru a extrage automat două tipuri de măsurători: (1) Caracteristicile scării Voxel sau ale vârfului (de exemplu, hărți de „densitate” gri și alb, cortex grosime și pliere) derivate pentru fiecare locație X, Y și Z (tridimensională); și (2) măsurători volumetrice (volume de substanță gri sau albă în anumite zone ale creierului sau suprafața structurilor cerebrale specifice etc.).