Диффузионная магнитно-резонансная томография (dМRI) — это передовой метод визуализации, который позволяет in vivo реконструировать соединения белого вещества мозга в макромасштабе.
Он обеспечивает важный инструмент для количественного картирования структурной связи мозга с использованием показателей связи или микроструктуры ткани. За последние два десятилетия изучение связности мозга с помощью dMRI-трактографии сыграло заметную роль в исследованиях нейровизуализации. Выделяют два типа количественного анализа трактографии, в том числе:
1) анализ конкретного тракта - это относится к исследованиям, которые обычно основаны на гипотезах и изучают определенные анатомические пути волокон, и
2) анализ на основе коннектомов , который относится к исследованиям, которые в большей степени основаны на данных и обычно изучают структурную связность всего мозга.
Анализ, специфичный для трактов, все чаще используется, особенно для изучения локальных областей белого вещества в норме и при заболеваниях на основе коннектома относится к исследованиям, которые в большей степени основаны на данных и обычно изучают структурную связность всего мозга. Этот тип анализа направлен на понимание закономерностей анатомической связи всего мозга и, следовательно, опирается на трактографию, выполненную по всему белому веществу.
Для проведения трактографических исследований доступно множество программных пакетов, в том числе ANIMA ( Descoteaux et al., 2008 ), BrainSUITE ( Shattuck and Leahy, 2002 ), Camino ( Cook et al., 2006 ), COMMIT ( Daducci et al., 2013 ; 2014 ). ; Ocampo-Pineda et al., 2021 ; Schiavi et al., 2020), Diffusion toolkit ( Wang et al., 2007 ), Dipy ( Garyfallidis et al., 2014 ), DMIPY ( Fick et al., 2019 ), DSI studio ( Yeh et al., 2013 ), DTIstudio ( Jiang et al., 2006 ), ExploreDTI ( Leemans et al., 2009 ), Fiber-Navigator ( Chamberland et al., 2014).), FSL ( Jenkinson et al., 2012 ), MITK ( Wolf et al., 2005 ), MRtrix3 ( Tournier et al., 2012 ; 2019 ), PANDA ( Cui et al., 2013 ), SlicerDMRI ( Norton et al. , 2017 ; Zhang et al., 2020), TractSeg ( Wasserthal et al., 2018 ) и Tracula ( Yendiki et al., 2011 ).
Важно отметить, что известно, что трактография чувствительна к выбору лежащих в основе алгоритмов отслеживания волокон, что может дополнительно повлиять на любой последующий количественный анализ с использованием данных трактографии.
Обычные методы идентификации анатомических трактов основаны на ручном выборе обтекаемых линий , также называемом виртуальным рассечением , когда эксперты в области анатомии в интерактивном режиме выбирают трактографические обтекаемые линии, используя нарисованные вручную области интереса в мозгу. Обычно ROI включения помещают в серое вещество (корковое и подкорковое), чтобы определить, где должны заканчиваться линии тока, и в белое вещество, чтобы определить, где должны проходить линии тока, а ROI исключения помещают в другие области, чтобы исключить нежелательные линии тока. Ручной обтекаемый выбор считается золотым стандартом для определения анатомических путей волокон в трактографии и широко используется для проверки других методов идентификации анатомических путей . Трактография по конкретным трактам может быть более эффективной в вычислительном отношении, если число интересующих трактов невелико, в то время как трактография всего мозга может потребовать значительных вычислительных ресурсов, но позволяет идентифицировать тракты или парцеллировать участки.
Шизофрению можно наблюдать с точки зрения пораженных путей между областями коры ( Goldsmith et al., 2018 ; Griffa et al., 2013 ). Например, в мозолистом теле обнаруживаются нарушения снижения фракционной анизотропии (FA) в анатомических структурах при шизофрении. Эти нарушения воспроизводятся в разных исследованиях. Исследователи часто обнаруживают постоянное снижение FА в трактах лобно-височных систем, таких как верхние/нижние продольные пучки, крючковидные пучки, дугообразные пучки и поясные пучки (Peters and Karlsgodt, 2015; Wheeler and Voineskos, 2014 ) как при хроническом, так и при первом эпизоде шизофрении.
Эти нарушения, специфичные для тракта, демонстрируют значительную связь симптомов с дефицитом рабочей памяти ( Karlsgodt et al., 2008).), галлюцинациями ( Shergill et al., 2007 ) и концентрацией внимания.
Однако все больше данных свидетельствует о том, что нарушения трактов при шизофрении более распространены, чем классические лобно-височные области , в которых подчеркивается необходимость исследования всего мозга.
Имеются данные о том, что анализ трактографии показал более высокую специфичность и чувствительность для выявления нарушений белого вещества при шизофрении по сравнению с подходом анализа, основанным на вокселях.