معلومة

ما الذي يصلح بشكل أسرع عند الإصابة: المادة البيضاء أم المادة الرمادية؟


كانت هذه هي الصياغة الدقيقة لسؤال اختبار قدمته معلمة الأحياء وقالت إن المادة البيضاء ستصلح بشكل أسرع ، لأن هناك غمدًا من المايلين لحماية الخلايا.

هل توافق على هذه الإجابة؟ هل يمكن أن تعطيني شرحًا أكثر تفصيلاً عن الحياة الواقعية (ليس المدرسة ، ولكن علم الأعصاب الحقيقي ، والبيانات الحقيقية)؟


اجابة قصيرة
كما يشيرBryanKrause ، فإن أي من الجوابين لا معنى له حقًا.

خلفية
هذا هو أساسًا إجابةBryanKrause. المايلين هو المادة التي تشكل المكون الرئيسي المميز للمادة البيضاء. المادة البيضاء يجرى

[النسيج] الموجود في العمق [في] الدماغ (تحت القشرة). يحتوي على ألياف عصبية (محاور عصبية) ، وهي امتداد للخلايا العصبية (الخلايا العصبية). العديد من هذه الألياف العصبية محاطة بنوع من الغمد أو غطاء يسمى المايلين. يعطي الميالين المادة البيضاء لونها. كما أنه يحمي الألياف العصبية من الإصابة. كما أنه يحسن سرعة ونقل الإشارات العصبية الكهربائية

أعتقد أن الهدف من السؤال هو فهمك لما هو غمد المايلين (ومن ثم ما هو ليس المعدة لل). نقلا عن (Morell & Quarles، 1999):

  • ماذا او ما

[A] غشاء بلازما ممتد ومعدّل بشكل كبير ملفوف حول محور العصب بطريقة حلزونية. [وهي] تنشأ من خلايا شوان في الجهاز العصبي المحيطي (PNS) والخلايا الدبقية قليلة التغصن في الجهاز العصبي المركزي (CNS) وتشكل جزءًا منها

  • لأي غرض

توفر كل خلية مولدة للمايلين المايلين لجزء واحد فقط من أي محور عصبي معين. الانقطاعات الدورية التي تترك فيها أجزاء قصيرة من المحور العصبي مكشوفة بواسطة المايلين هي عُقد رانفييه ، وهي ضرورية لعمل المايلين.

  • كيف

في المحاور النخاعية ، يتعرض الغشاء المحوري المثير للفضاء خارج الخلية فقط عند عقد رانفير ؛ هذا هو موقع قنوات الصوديوم. عندما يتم إثارة الغشاء الموجود في العقدة ، لا يمكن للدائرة المحلية المتولدة أن تتدفق عبر الغلاف عالي المقاومة ، وبالتالي تتدفق عبر الغشاء ويزيل استقطاب الغشاء عند العقدة التالية ، والتي قد تكون على بعد 1 مم أو أبعد []. تعني السعة المنخفضة للغلاف أن هناك حاجة إلى القليل من الطاقة لإزالة استقطاب الغشاء المتبقي بين العقد ، مما يؤدي إلى انتشار الدائرة المحلية بسرعة متزايدة. يقفز الإثارة النشطة للغشاء المحوري من عقدة إلى أخرى ؛ يسمى هذا الشكل من الانتشار النبضي بالتوصيل الملحي (الملح اللاتيني "للقفز"). هذه الحركة لموجة إزالة الاستقطاب أسرع بكثير من حركة الألياف غير المبطنة. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن عُقد Ranvier فقط هي التي يتم تحفيزها أثناء التوصيل في الألياف النخاعية ، فإن تدفق Na + إلى العصب يكون أقل بكثير من الألياف غير الملقحة ، حيث يكون الغشاء بأكمله متورطًا.

  • ما لا
    على الرغم من أن غمد المايلين يتكون من أ الخلايا الدبقية النوع ، وعلى الرغم من أن الخلايا الدبقية تدعم الخلايا العصبية من الناحية الهيكلية والأيضية ، إلا أنني لا أقول إن هذا يعني أن الأنسجة النخاعية تلتئم بشكل أسرع. وبدلاً من ذلك ، فإن الميالين يتعلق بالدور الوظيفي للمادة البيضاء ، أي النقل الفعال والسريع والموثوق للمعلومات لمسافات طويلة عبر مناطق الدماغ البعيدة.

المرجعي
- موريل وكوارلز. غمد المايلين. في: سيجل وآخرون (محرران) ؛ الكيمياء العصبية الأساسية. 6ذ إد. فيلادلفيا: ليبينكوت-رافين (1999)


للأسف ، تمت صياغة سؤال مدرس الأحياء بشكل سيء والتبرير أسوأ ، ليس فقط من الناحية البيولوجية ولكن أيضًا من الناحية المنطقية. بالنسبة للخطأ المنطقي ، ضع في اعتبارك هذه العبارة: يشفى الفرسان الذين يرتدون سلسلة بريدية بشكل أسرع لأنهم محميون بدروعهم. هذا لا معنى له. ربما إذا سمحت بأن الضرر الأولي أقل ، لكن حتى هذا لا معنى له.

ليس من المنطقي التحدث عن سرعة الشفاء للمادة البيضاء والمادة الرمادية لأنك تتحدث عن شيئين مختلفين. المادة البيضاء هي في الغالب محاور عصبية وصفائح المايلين الخاصة بها ، بينما تتكون المادة الرمادية من أجسام الخلايا وخلايا عصبية. تلف المادة الرمادية يعني الموت الخلوي. تلف المادة البيضاء يعني فقدان الاتصال. يمكن أن يؤدي تلف المادة الرمادية أيضًا إلى تدهور المادة البيضاء (أي أن الخلايا التي ترسل الإسقاطات قد ماتت الآن). يمكن أن يؤدي تلف المادة البيضاء أيضًا إلى تدهور المادة الرمادية بسبب فقدان الاتصال.

ومع ذلك ، فمن الصحيح أن أنواعًا مختلفة من إصابات الدماغ يمكن أن تؤثر بشكل مختلف على المادة البيضاء مقابل المادة الرمادية ، ولكن الخوض في جميع الأسباب المختلفة لإصابة الدماغ هو موضوع واسع جدًا لسؤال واحد في هذا الموقع.

علاوة على ذلك ، فإن إصلاح أنسجة الجهاز العصبي المركزي يتعلق بالتعويض بدلاً من الإصلاح في حد ذاته. تعتبر عمليات الإصلاح مهمة للحد من الضرر وتنظيف الأنسجة الميتة واستعادة بعض أنواع الاتصال ، لكن التعافي من إصابة كبيرة يتعلق بقدر كبير من مرونة الدماغ وإعادة تعلم كيفية العمل بشكل فعال بعد الإهانة.


تجميع معياري من الحبل الشوكي - مثل الأنسجة يسمح بإصلاح الأنسجة المستهدفة في الحبل الشوكي المقطوع

يبشر البناء العصبي القائم على هندسة الأنسجة بالوعد في تزويد العضيات مع تمايز محدد وإمكانيات علاجية. هنا ، يتم تجميع نسيج شبيه بالحبل الشوكي (SCLT) قابل للزراعة باستخدام الهندسة الحيوية في المختبر عن طريق محاكاة المادة البيضاء وتركيب المادة الرمادية في الحبل الشوكي باستخدام تقنية هندسة الأنسجة القائمة على الخلايا الجذعية العصبية. يتم تقييم ما إذا كان العضو العضوي سينفذ الإصلاح المستهدف في الحبل الشوكي المصاب. إن SCLT المتكامل ، الذي تم تجميعه بواسطة وحدة الأنسجة الشبيهة بالمادة البيضاء (WMLT) ووحدة الأنسجة الشبيهة بالمادة الرمادية (GMLT) ، يشترك في التشابه المعماري والظاهري والوظيفي مع الحبل الشوكي للفئران البالغة. يُظهر الاستزراع المشترك للنمط العضوي مع العقدة الجذرية الظهرية أو الخلايا العضلية أن SCLT يحتضن إمكانات تكوين أعضاء الحبل الشوكي لإقامة روابط مع الأهداف ، على التوالي. ينتج عن زرع SCLT في الحبل الشوكي المقطوع استعادة وظيفة حركية مهمة للأطراف الخلفية المشلولة في الفئران. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحقيق إصلاح مستهدف لأنسجة الحبل الشوكي من خلال التصميم المعياري لـ SCLT ، كما يتضح من زيادة إعادة الميالين في منطقة WMLT وتضخم التعصيب في منطقة GMLT. والأهم من ذلك ، أن البيئة المؤيدة للتجديد تسهل تكوين مرحل عصبي بواسطة الخلايا العصبية المانحة ، مما يسمح بتوصيل المدخلات العصبية الهابطة والصاعدة.


مقدمة

تعد إصابات الدماغ الرضحية (TBI) السبب الرئيسي للوفاة والعجز عند الأطفال ، ومع ذلك ، فشلت جميع العلاجات الوقائية العصبية الواعدة التي تم تطويرها في نماذج القوارض في التجارب قبل السريرية حتى الآن (Margulies and Hicks ، 2009). قد تكون إحدى استراتيجيات العلاج هي تحفيز آليات التجدد العصبي الفطرية لدعم أو استبدال الخلايا العصبية التالفة (Longhi et al. ، 2004). يُدرس تأثير إصابات الدماغ الرضية على تكوين الخلايا بشكل شائع في الحُصين حيث ثبت أن إصابات الدماغ الرضية تحفز تكوين الخلايا العصبية في مكانة الحصين في كل من نماذج القوارض غير الناضجة والبالغ (داش وآخرون ، 2001 رولا وآخرون ، 2006) أقل دراسة هي الهجرة من الخلايا العصبية من المنطقة تحت البطينية (SVZ) إلى إصابة قشرية حيث لوحظ أن الخلايا العصبية العصبية تتمايز حول تجويف الآفة في المادة الرمادية في نماذج القوارض من إصابات الدماغ الرمادية (Covey et al. ، 2010 Saha et al. ، 2013). في نماذج القوارض للسكتة الدماغية ، ثبت أن تثبيط تكوين الخلايا العصبية يؤدي إلى تفاقم الضرر (جين وآخرون ، 2010 مارلير وآخرون ، 2015). قد تكون هجرة الأرومات العصبية إلى الإصابة وقدرة الأرومات العصبية للمساعدة في إصلاح الإصابة خاصة بالأنواع مع التركيز على أهمية دراسة تكوين الخلايا العصبية والاستجابة للإصابة في الدماغ الحلقي (Cattaneo and Bonfanti، 2014 Peretto and Bonfanti، 2015). لم يتم تحديد ما إذا كان تكوين الخلايا العصبية واستهداف الخلايا العصبية في موقع الإصابة هو استراتيجية مفيدة لتعزيز التعافي في الدماغ الحلقي حيث يؤدي إصابات الدماغ الرضية إلى إصابة كبيرة بالمادة البيضاء (Wilde et al.، 2006 Wu et al.، 2010).

في نموذجنا الحيواني الكبير ، يؤثر التأثير القشري على كل من المادة الرمادية القشرية والمادة البيضاء في المخ حيث أنها تشوه 50٪ من المسافة من قمة الجيرال القشري إلى البطينين الجانبيين ، وبالتالي فهي تشكل إصابات الرأس غير الحادة في الأطفال الذين لديهم جماجم مشوهة ويظهرون تفضيليًا. إصابة المادة البيضاء (Duhaime et al. ، 2000 Missios et al. ، 2009). لقد أظهرنا سابقًا زيادة في حجم الآفة مع تقدم العمر على الرغم من تحجيم معلمات إدخال الإصابة لنمو الدماغ ، وأظهرنا انخفاضًا في النمو في منطقة SVZ مع تقدم العمر (Costine et al. ، 2015). استجابة للتأثير القشري المتدرج ، تزداد مساحة الخلايا العصبية في SVZ ، ولكنها تعتمد على العمر مع زيادة في الخنازير التي تشبه نموًا للرضع (PND 7) والأطفال الصغار (PND 30) ، ولا توجد استجابة في الخنازير التي تشبه نمو الإنسان. قبل المراهقين (4 أشهر ، كوستين وآخرون ، 2015). يحتوي دماغ الخنزير الصغير غير المصاب على مليوني أرومات عصبية مع مورفولوجيا مهاجرة في جميع أنحاء مناطق المادة البيضاء الرئيسية (Costine et al. ، 2015). لوحظ أن الخلايا العصبية تهاجر من SVZ إلى المادة البيضاء المحيطة بالبطين مع تناقص العدد مع زيادة العمر (Sanai et al. ، 2011 Taylor et al. ، 2013 Costine et al. ، 2015).

قد لا تسبب صدمة الرأس الحادة أثناء عدم النضج بؤر الإصابة فحسب ، بل قد تؤدي أيضًا إلى تعطيل برنامج النمو الطبيعي لسكان ما بعد الولادة في مناطق معينة من الدماغ (De Marchis et al.، 2004 Sanai et al.، 2011 Costine et al.، 2015) . في التطور الطبيعي المبكر بعد الولادة في الأنواع المخروطية ، توجد مجموعات كبيرة من الأرومات العصبية في مورفولوجيا مهاجرة في مناطق المادة البيضاء الرئيسية (Sanai et al. ، 2011 Costine et al. ، 2015). يولد SVZ الأرومات العصبية التي تهاجر إلى مناطق الدماغ البعيدة عبر مسارات مميزة ، وتيارات مهاجرة إلى البصيلات الشمية (حيث يستمر السكان في مرحلة الطفولة السابقة) ، وقشرة الفص الجبهي ، وربما النواة المتكئة (De Marchis et al. ، 2004 Sanai et al. ، 2011) ). قد تؤدي محاولة إصلاح إصابة رضحية في الدماغ غير الناضج إلى مقاطعة السكان بعد الولادة في مناطق معينة من الدماغ مما يؤدي إلى توجيه خاطئ للأرومات العصبية المهاجرة من المناطق التي تخضع لسكان ما بعد الولادة أو تأخير التقدم من خلال المادة البيضاء التالفة. قد تؤدي الهجرة المتوقفة للأرومات العصبية إلى بؤر خارج الرحم للخلايا العصبية ، والتي قد تعمل كركيزة للنشاط الكهربائي الشاذ والصرع بعد الصدمة (Taylor et al. ، 2013 Petit et al. ، 2014 Irimia and Van Horn ، 2015). بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي الاضطراب الميكانيكي للسلامة الهيكلية لمسارات المادة البيضاء في الجيرال بعد إصابات الدماغ الرضية إلى زيادة إعاقة هجرة الأرومات العصبية إلى المادة الرمادية القشرية. في الدماغ الحلقي غير الناضج ، والذي يستخدم مساحات واسعة من المادة البيضاء لهجرة الأرومة العصبية أثناء نمو الدماغ بعد الولادة ، قد يؤدي اضطراب أنماط الهجرة إلى تفاقم مضاعفات الإصابة بإصابات الدماغ الرضية (Scharfman and Hen ، 2007 Scharfman and McCloskey ، 2009 Costine et al. ، 2015).

هنا ، نواصل تحقيقنا في الأرومات العصبية بعد التأثير القشري أو الجراحة الزائفة. نصف لأول مرة السكان النشطين بعد الولادة من claustrum ، والتي تلعب دورًا في تكامل المعلومات الحسية. كانت أهداف هذه التجارب هي تحديد ما إذا كان التأثير القشري في الدماغ الحلقي غير الناضج ينتج عنه (1) أرومات عصبية تستهدف موقع الإصابة ، (2) اضطراب في الجمهرة الطبيعية بعد الولادة من كلوستروم ، وأخيرًا ، (3) لتحديد ما إذا كان ولدت الأرومات العصبية في هذه المناطق قبل أو بعد التأثير القشري. على وجه التحديد ، قمنا بإعطاء بروموديوكسيوريدين (BrdU) قبل أو بعد الجراحة الوهمية في خنازير PND 7 وقمنا بتحليل الدماغ بعد 7 أيام من الإصابة. تم تحديد كمية الأرومات العصبية مع BrdU أو بدونها في مسارات المادة البيضاء المؤدية من SVZ إلى الإصابة ، وداخل التلفيف المنقاري المصاب ، وفي تيار الهجرة البطني الذي يؤدي إلى claustrum ، والذي يمر عادةً بالسكان النشطين بواسطة الخلايا العصبية في PND 14.


ما الذي يصلح بشكل أسرع عند الإصابة: المادة البيضاء أم المادة الرمادية؟ - مادة الاحياء

تسبب الإصابة القشرية ، مثل السكتة الدماغية ، شلالات عصبية تؤدي إلى الموت السريع و / أو تلف الخلايا العصبية والدبقية. يعد تلف المحوار والميالين على وجه الخصوص من العوامل الحاسمة التي تؤدي إلى خلل وظيفي في الخلايا العصبية وإعاقة استعادة الوظيفة بعد الإصابة. يمكن أن تتفاقم هذه العوامل في الدماغ المسن حيث ينتشر تلف المادة البيضاء. العلاجات التي يمكن أن تخفف من تلف المايلين وتعزز الإصلاح من خلال استهداف الخلايا قليلة التغصن ، الخلايا التي تنتج وتحافظ على المايلين ، قد تسهل التعافي بعد الإصابة ، خاصة في الدماغ المسن حيث تكون هذه العمليات معرضة بالفعل للخطر. لقد أبلغنا سابقًا أن الحويصلات خارج الخلية العلاجية الجديدة المشتقة من الخلايا الجذعية الوسيطة (MSC-EVs) ، تُعطى عن طريق الوريد في كل من 24 ساعة و 14 يومًا بعد الإصابة القشرية ، وانخفاض داء microgliosis (Go et al. 2019) ، وخفض أمراض الخلايا العصبية (Medalla et al. .2020) ، وتحسين التعافي الحركي (Moore et al. 2019) في إناث قرود الريسوس المسنة. هنا ، قمنا بتقييم تأثير علاج MSC-EV على التغيرات في نضج oligodendrocyte وعلامات المايلين المرتبطة بها في المادة البيضاء تحت الجزئية باستخدام الكيمياء المناعية ، والفحص المجهري متحد البؤر ، وعلم التجسيم ، و qRT-PCR ، و ELISA. بالمقارنة مع قرود التحكم في المركبات ، أظهرت القردة المعالجة بالمركبات انخفاضًا في كثافة الخلايا الدبقية قليلة التغصن التالفة. علاوة على ذلك ، ارتبط علاج EV مع تعزيز صيانة المايلين ، كما يتضح من تنظيم الجينات المرتبطة بالمايلين وزيادة في الخلايا الدبقية قليلة التغصن النخاعية النشطة في المادة البيضاء تحت الجلد. ترتبط هذه التغييرات في الميالين بمعدل استرداد المحرك ، مما يشير إلى أن تحسين صيانة الميالين يسهل هذا التعافي. بشكل عام ، تشير نتائجنا إلى أن المركبات الكهربائية تعمل على الخلايا قليلة التغصن لدعم عملية تكوّن النخاع وتحسن التعافي الوظيفي بعد الإصابة في الدماغ المسن.

لقد ذكرنا سابقًا أن المركبات الكهربائية تسهل استعادة الوظيفة بعد الإصابة القشرية في دماغ القرد المسن ، بينما تقلل أيضًا من أمراض الخلايا العصبية (Medalla et al. 2020) وداء microgliosis (Go et al. 2019). ومع ذلك ، فإن تأثير الإصابة و EVs على الخلايا قليلة التغصن والميالين لم يتم تمييزه في دماغ الرئيسيات (Dewar et al. 1999 Sozmen et al. 2012 Zhang et al. 2013). في هذه الدراسة ، قمنا بتقييم التغييرات في الميالين بعد الإصابة القشرية في القرود المسنة. تظهر نتائجنا ، لأول مرة ، أن MSC-EVs تدعم استعادة الوظيفة بعد الإصابة القشرية من خلال تعزيز صيانة المايلين في دماغ الرئيسيات المسن.

يعزز CXCL12 تكاثر الخلايا الدبقية الشعاعية بعد إصابات الدماغ الرضحية في الفئران

أشارت الدراسات السابقة إلى أن تجديد الأعصاب بعد إصابات الدماغ الرضية كان في الأساس عملية تكاثر الخلايا النجمية ، مما قد يؤدي إلى الإصابة بالتسمم الغضروفي ويؤثر سلبًا على استعادة الوظيفة العصبية. الخلايا النجمية وتكاثر الخلايا السليفة قليلة التغصن والخلايا الجذعية العصبية (NSCs) [4-6]. في دماغ الثدييات البالغة ، تقع NSCs بشكل أساسي في المنطقة تحت البطينية (SVZ) التي تحيط البطينين الجانبيين والمنطقة تحت الحبيبية (SGZ) في دماغ الثدييات البالغة. التلفيف المسنن (DG) في قرن آمون [7].

للتحقيق في تأثير CXCL12 على تجديد الخلايا الدبقية الشعاعية بعد إصابة الدماغ الرضحية (TBI). قمنا بتقسيم 48 جرذًا بشكل عشوائي إلى 4 مجموعات: (1) المجموعة الشام ، تم إجراء الجرذان فقط حج القحف ، (2) المجموعة الضابطة ، تم حقن محلول ملحي في القشرة المماثل بعد TBI ، (3) مجموعة CXCL12 ، تم حقن CXCL12 ، و (4) مجموعة CXCL12 + AMD3100 ، تم حقن خليط من CXCL12 و AMD3100. بعد سبعة أيام من الإصابة ، تعرضت أنسجة المخ لتلطيخ مزدوج المناعي من BrdU / Nestin ، BLBP / Nestin ، BLBP / Vimentin ، BLBP / SOX2 ، BLBP / CXCR4 ، BLBP / DCX. تم استخدام اختبار Western Blot لقياس مستويات Nestin و BLBP و Vimentin. بالمقارنة مع مجموعة التحكم ، زاد علاج CXCL12 بشكل كبير من عدد الخلايا الملطخة بـ BrdU / Nestin و BLBP / Nestin و BLBP / Vimentin حول مناطق القشرة والجسم الثفني المصابة. أدى علاج CXCL12 + AMD3100 إلى انخفاض كبير في عدد هذه الخلايا مقارنة بمجموعة العلاج والسيطرة CXCL12. كان لمستويات البروتين في Nestin و BLBP و Vimentin نفس اتجاهات التغيير كتلك الخاصة بتلوين التألق المناعي. تم تقديم الخلايا الإيجابية BLBP / Vimentin مع نمط الخلايا النجمية حول منطقة القشرة المصابة ولكن مع نمط RGCs حول منطقة الجسم الثفني المصابة. عبرت الخلايا الإيجابية BLBP أيضًا عن CXCR4 و SOX2. إجمالاً ، يعزز CXCL12 تكاثر الخلايا العصبية السليفة بعد إصابات الدماغ الرضحية عن طريق التمشيط إلى مستقبله ، CXCR4. تقدم الخلايا السليفة العصبية المتكاثرة خلايا شعاعية تشبه الخلايا. يمكن للخلايا الشبيهة بـ RGCs أن تتمايز إلى خلايا عصبية غير ناضجة وتعزز هجرة الخلايا العصبية غير الناضجة.

المؤشرات الحيوية للبروتين للصرع بعد إصابات الدماغ الرضحية

على المستوى الجزيئي ، يتم خلع المستقبلات ، والجزيئات السطحية ، والقنوات الأيونية ، وكذلك البروتينات الهيكلية داخل الخلايا وجزيئات الإشارة للخلايا التالفة (بوتس وآخرون ، 2006) ، مما يؤثر على عمليات الإشارات والتمثيل الغذائي في الدماغ (Buitrago Blanco et al. ، 2016). تبدأ عملية الإصابة الثانوية فورًا تقريبًا بعد التأثير المادي وتشمل التهاب الأعصاب (Kelso and Gendelman ، 2014) لإزالة البؤر التالفة والقضاء على الحطام الخلوي (Simon et al. ، 2017) ، بالإضافة إلى آليات التجديد لتعزيز الانتشار الخلوي وإعادة تنظيم التشابك العصبي (أبوت وفيدنوفيتش ، 2016 بيكر ، 2014 تاكاسي وآخرون ، 2018). أظهرت الدراسات السريرية والتجريبية أن كل من عمليات الإصابة هذه لها شكل زمني مميز وديناميكي ، خاصة خلال المرحلة الحادة إلى ما بعد الحاد. - مرحلة الإصابة حيث تتداخل العمليات الأولية (التلف) والثانوية (الإصلاح) (Adams et al.، 2017 Bogoslovsky and Diaz-Arrastia، 2016 Bramlett et al.، 1997 Cern ak et al.، 2002 Hicks et al.، 1996 Li et al.، 2013 O & # x27Connor et al.، 2006 Schuhmann et al.، 2003).

تعتبر إصابات الدماغ الرضحية (TBI) أحد عوامل الخطر الرئيسية للصرع المكتسب. يتطور صرع ما بعد الصدمة (PTE) بمرور الوقت في ما يصل إلى 50٪ من المرضى الذين يعانون من إصابات شديدة. لا تستجيب PTE في الغالب للعلاجات التقليدية المضادة للتشنج التي تشير إلى آليات مرضية مميزة ناتجة عن الإصابة في تطوير هذه الحالة. تسبب إصابات الدماغ الرضحية المعتدلة والشديدة تلفًا كبيرًا في الأنسجة ، ونزيفًا ، وموت الخلايا العصبية والدبقية ، بالإضافة إلى تشوهات عصبية ، وعائية ، واستقلابية. تؤدي هذه التغييرات إلى استجابة بيولوجية معقدة تهدف إلى الحد من الضرر المادي واستعادة التوازن والوظائف.على الرغم من وجود ارتباط إيجابي بين نوع وشدة الإصابة بالتهاب الدماغ الرضحي المزمن و PTE ، إلا أنه لا يوجد سوى فهم غير مكتمل للعقابيل التي تعتمد على الوقت لبيولوجيا إصابات الدماغ الرضية ودورها في تكوين الصرع. يمكن أن يساعد تحديد المظهر الزمني للعلامات الحيوية للبروتين في الدم (المصل أو البلازما) والسائل النخاعي (CSF) في تحديد البيولوجيا المرضية الكامنة وراء تطور PTE والأفراد المعرضين لمخاطر عالية وعلاجات تعديل المرض. هنا نراجع العواقب المرضية البيولوجية لـ TBI في سياق المؤشرات الحيوية للبروتين المستندة إلى الدم و CSF ، ودورها المحتمل في تكوين الصرع ، ونناقش الاتجاهات المستقبلية التي تهدف إلى تحسين تشخيص وعلاج PTE.


المواد والأساليب

الحيوانات

تم شراء فئران ICR من النوع البري (WT) من SLC (شيزوكا ، اليابان). تم تزاوج الفئران Olig2 التي تدق مع التعبير عن Cre-ER تحت سيطرة محفز Olig2 (الفئران Olig2CreER TM) [45] مع روزا 26 إكفب الفئران [46] للحصول على الفئران مزدوجة المعدلة وراثيا. تمت الموافقة على جميع الدراسات على الحيوانات من قبل لجنة أبحاث الحيوان ، كلية الدراسات العليا للعلوم الطبية ، جامعة ناغويا سيتي وتم إجراؤها وفقًا للجنة المؤسسية لرعاية الحيوان واستخدامه في المختبر.

إجراء مرحبا

تم تحفيز HI في الفئران P5. تم كي الشريان السباتي الأيمن كما هو موصوف سابقًا [47 ، 48] ، تليها فترة نقاهة مدتها ساعة واحدة ، ثم نقص الأكسجة الجهازي. تم تفصيل البروتوكول في مواد وطرق المعلومات الداعمة.

المناعية

تم إجراء الكيمياء الهيستولوجية المناعية كما هو موضح سابقًا [18 ، 49]. الشروط التفصيلية موجودة في مواد وطرق المعلومات الداعمة.

وضع العلامات على Bromodeoxyuridine

تم حقن الفئران داخل الصفاق ببرومودوكسيوريدين (BrdU ، 50 مجم / كجم ، سيجما) في محلول ملحي بالفوسفات (PBS) لتسمية الخلايا المولودة حديثًا. تم تفصيل بروتوكول وضع العلامات BrdU في مواد وطرق المعلومات الداعمة.

تحضير تاموكسيفين وحقن

تمت إذابة تاموكسيفين (سيغما) في خليط ثنائي ميثيل سلفوكسيد / إيثانول / زيت سمسم (4: 6: 90) عند 10 مجم / مل كما ورد سابقًا [50 ، 51]. أعطيت الفئران حقنة واحدة من عقار تاموكسيفين (200 ميكروغرام / غرام من وزن الجسم) داخل الصفاق عند P9.

حقن الفيروسات القهقرية

تلقى كل حيوان حقنة مقدارها 1 ميكرولتر من فيروسات النسخ المتماثل غير الكفؤة في pSVZ الصحيح عند P5. كانت الإحداثيات التجسيمية 2.0 ملم أمامي و 2.3 ملم جانبي لامدا ، وعمق 2.0 ملم. بروتوكول إعداد الفيروسات القهقرية موجود في مواد وأساليب المعلومات الداعمة.

علاج AEPO

تم إهداء المكتب الأوروبي للبراءات المؤتلف من قبل شركة Chugai Pharmaceutical Co. ، Ltd. وتمت إزالة الهالة باستخدام النورامينيداز كما هو موصوف سابقًا [44]. بالنسبة للتجارب في الجسم الحي ، تم تخفيف AEPO إلى 8 ميكروغرام / مل باستخدام PBS ، ثم حقنها داخل الصفاق في الفئران مرة واحدة يوميًا لمدة 3 أو 14 يومًا متتاليًا بدءًا من P10. بالنسبة للتجارب في المختبر ، تم تخفيف AEPO بمتوسط ​​مستنبت إلى 0.0008 ، 0.008 ، أو 0.08 ميكروغرام / مل قبل الاستخدام.

ثقافة OPC

تم تحضير ثقافات OPC كما هو موضح سابقًا [49 ، 52]. البروتوكولات التفصيلية موجودة في مواد وطرق المعلومات الداعمة.

ضربة قاضية لمستقبلات EPO

تم شراء اثنين من مستقبلات EPO (EPOR) الشبحية الصغيرة المتداخلة (siRNAs) (MSS274172 ، MSS236416) وسيرنا التحكم السلبي من Invitrogen (Carlsbad ، CA ، http://www.invitrogen.com). تم نقل OPCs المعزولة على الأغطية باستخدام siRNA ، كما هو موضح سابقًا [49] في الأيام 4 و 5 و 7. تمت إضافة AEPO (0.0008 نانوغرام / مل) إلى الثقافة في اليوم الخامس ، ثم تم إصلاح الخلايا بنسبة 4 ٪ بارافورمالدهيد ( PFA) في اليوم التاسع.

اختبار السلوك

تم تعديل اختبار خطأ القدم [53] وإجراء خلال الأسابيع 4 و 6 و 8 بعد الولادة. البروتوكول موجود في مواد وطرق المعلومات الداعمة.

معالجة الصور والقياس الكمي

تم حساب أرقام الخلايا في أقسام الدماغ في كل قسم إكليلي سادس ، بما في ذلك pSVZ (1–3 أقسام إجمالية) ، باستثناء تحليل الجزء الأمامي من SVZ (aSVZ) في الشكل 1. التفاصيل المنهجية موصوفة في مواد المعلومات الداعمة والطرق.

يؤدي HI إلى تكاثر خلايا Olig2 + في انتقال الخلية السلفية pSVZ وخلية oligodendrocyte (OPC) إلى CC. (أ): مواقع pSVZ الأيمن (الأحمر) والمنطقة المصابة (الرمادية) في نموذج الماوس HI. (ب): المقاطع الإكليلية للمناطق المشار إليها بواسطة المربعات الموجودة في (A) مناعياً لـ MBP في P17 ، والتي تُظهر تكوين المايلين المعيب في CC المماثل. (ج): تصميم تجريبي لوضع العلامات على OPCs باستخدام الأجسام المضادة لـ BrdU والأجسام المضادة لـ Olig2. (د): تم إنشاء OPCs الجديدة بعد HI. تمت زيادة خلايا BrdU + (الحمراء) المتكاثرة Olig2 + (الخضراء) في الدماغ المصاب بجروح عالية (يمين) ، في كل من pSVZ و CC في P10. تشير الخطوط البيضاء المكسورة إلى جدار البطين الجانبي. (هـ ، و): كثافة خلايا Olig2 + التي تم إنشاؤها حديثًا. تمت زيادة خلايا BrdU + Olig2 + في pSVZ المماثل للدماغ المصاب بجروح عالية بشكل ملحوظ بعد حقن BrdU (عند P10) ، ولكن ليس في P13 أو P17 (E). ومع ذلك ، لوحظت زيادة كبيرة في هذه الخلايا في CC بشكل مستمر طوال الفترة التجريبية (F) (ن = 3, *, ص & lt.05 ، غير مقترن ر اختبار). (ز): تصميم تجريبي لوصف خلايا pSVZ باستخدام الفيروسات القهقرية. تم حقن ترميز الفيروسات القهقرية DsRed في pSVZ الأيمن للأدمغة السليمة والمصابة بجروح عالية. (ح): توزيع خلايا DsRed + في CC المصابة بجروح عالية في P13. تم توزيع خلايا DsRed + على نطاق واسع في CC. تشير الخطوط البيضاء المتقطعة إلى حدود CC. (اي جاي): خلايا Olig2 + المشتقة من pSVZ (خلايا DsRed + Olig2 +) في CC السليمة والمصابة. تمت زيادة خلايا DsRed + المسمى Virally التي تعبر عن Olig2 (أخضر) في CC (I) بشكل كبير بواسطة HI (J) (ن = 3, *, ص & lt.05 ، غير مقترن ر اختبار). أشرطة المقياس = 200 ميكرومتر (B ، H) 50 ميكرومتر (D ، I). الاختصارات: BrdU ، bromodeoxyuridine CC ، الجسم الثفني HI ، نقص الأكسجة ، نقص التروية MBP ، بروتين المايلين الأساسي pSVZ ، الجزء الخلفي من منطقة تحت البطين

إحصائيات

تم تحليل جميع البيانات باستخدام برنامج Prism (Graphpad) وتظهر على أنها متوسط ​​± SEM. تم إجراء مقارنات جماعية متعددة بواسطة ANOVA متبوعًا بإجراء Bonferroni. ثنائي الذيل إقران ر اختبار ، غير متزاوج ر اختبار ، ومان ويتني يو تم استخدام الاختبار للمقارنات الزوجية. ص & lt.05 يعتبر هامًا.


نتائج MRS التالية TBI

MRS كعلامة بيولوجية للإصابة

طرق التصوير العصبي السريرية القياسية مثل التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي التقليدي هي طرق التصوير العصبي السريرية الأولية للكشف عن الآفات بعد إصابات الدماغ الرضية وتستمر في توفير المعلومات التشخيصية والإنذارية ، خاصة للمرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الرضية الشديدة (Jeter et al.، 2013 Mayer et آل ، 2018). بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي المتقدمة مثل التحليل الحجمي للتصوير بالرنين المغناطيسي ، والتصوير الموزون للحساسية (النزف الدقيق) ، والتصوير الموتر للانتشار (DTI) ، والتصوير (إصابة المادة البيضاء) ، والتصوير الوظيفي بالرنين المغناطيسي (اتصال الشبكة) ، والتصوير بالتروية (تدفق الدم أو الحجم) أنتجت مجموعات من المؤشرات الحيوية للتصوير المستخدمة للتنبؤ بالنتائج العصبية و / أو النفسية العصبية عبر جميع شدة إصابات الدماغ (Hunter et al. ، 2012 Kou et al. ، 2010). ومع ذلك ، فإن الحساسية الرائعة لـ MRS للقياس غير الجراحي للمركبات العصبية الرئيسية توفر نافذة فريدة في استجابة الدماغ للإصابة تتجاوز الأعراض السريرية ، بالإضافة إلى التغييرات الهيكلية والوظيفية التي لوحظت في التصوير التقليدي.

يمكن أن يكون الجمع بين MRS في دراسات التصوير متعدد الوسائط مفيدًا أيضًا حيث توفر كل طريقة معلومات يمكن أن تكون مكملة. على سبيل المثال ، يمكن أن يوفر الجمع بين MRS مع التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) رؤية إضافية للتغييرات في صحة المادة البيضاء ويمكن أن يؤدي إلى تنبؤ أكثر دقة بالنتائج السريرية (Dennis et al. ، 2018). علاوة على ذلك ، غالبًا ما تُظهر المؤشرات الحيوية MRS (أي مستويات أو نسب المستقلب) تشوهات في الدماغ المصاب حتى عندما يبدو التصوير العصبي التقليدي طبيعيًا (Garnett et al. ، 2000 Holshouser et al. ، 2005 Kirov et al. ، 2013a ، b). بعد إصابات الدماغ الرضحية ، ارتبط الانخفاض في NAA بالمخ ، سواء أكان جزئيًا أم كامل الدماغ ، بالنتائج التالية لإصابات الدماغ الرضية المعتدلة إلى الشديدة (Friedman et al. ، 1998 Garnett et al. ، 2000 Holshouser et al. ، 2005 Kirov et al. ، 2013a، b Maudsley et al.، 2017). أظهرت الدراسات الطولية أن مستويات NAA ديناميكية بعد الإصابة - يظل NAA منخفضًا في المرضى الذين يعانون من ضعف التعافي مما يشير إلى فقدان الخلايا العصبية (الشكل 4 أ) ، ويتعافون في المرضى الذين لديهم نتائج جيدة تشير إلى استعادة وظيفة الميتوكوندريا و / أو إصلاح الخلايا العصبية (Garnett et al . ، 2000 Holshouser et al. ، 2019 Signoretti et al. ، 2002). ربطت العديد من الدراسات انخفاض مستويات NAA بعد إصابة الذاكرة طويلة المدى أو نقص الانتباه (Babikian et al. ، 2006 Holshouser et al. ، 2019) وبين مقاييس الوظيفة العصبية النفسية (Friedman et al.، 1998 Govind et al.، 2010 Maudsley وآخرون ، 2015 بابيكيان وآخرون ، 2018 دينيس وآخرون ، 2018). زيادة مستويات Cho (Maudsley et al. ، 2017) ، و mI (Ashwal et al. ، 2004) ، و Glx (Ashwal et al.، 2004 Garnett et al.، 2001 Gasparovic et al.، 2009 Shutter et al.، 2004 ) قد ارتبطت أيضًا بنتائج عصبية سيئة. تم الإبلاغ عن وجود اللاك والدهون بعد إصابات خطيرة في المرضى الذين يعانون من أسوأ النتائج (Ashwal et al. ، 1997 Panigrahy et al. ، 2010). أخيرًا ، هناك أدلة متزايدة على أن MRS توفر مؤشرات حيوية فريدة للإصابة ، مما يحسن اكتشاف الإصابات والتنبؤ بها وقد تكون أكثر حساسية بعد إصابة أكثر اعتدالًا من التصوير وحده كما هو مفصل أدناه تحت عنوان الإصابات الدماغية الرضية ذات الصلة بالرياضة.

حجم الاهتمام MRSI (VOI) متراكب على صورة MR مرجحة T2 لمريض NAT يبلغ من العمر 3 أشهر قدم مع درجة GCS الأولية من 3 ، ونزيف الشبكية وإصابة نقص الأكسجة الدماغية المنتشرة (أ). تم الحصول على MRSI (PRESS TR / TE = 3000/144 مللي ثانية 1.5 T) بعد يوم واحد من الإصابة. (ب). تُظهر الخريطة الطيفية انخفاضًا منتشرًا في NAA وقمم بحيرة مقلوبة كبيرة (مضاعفة عند 1.33 جزء في المليون B). تنعكس قمم البحيرة نتيجة زمن الصدى المتوسط. يظهر الطيف من المادة البيضاء اليمنى الجدارية القذالية انخفاضًا ملحوظًا في NAA ووجود Lac (ج)

تؤدي العوامل التالية إلى تعقيد التعميمات حول نتائج MRS بعد إصابات الدماغ الرضحية: استخدام نسب المستقلب والاختلافات في (1) مناطق الاهتمام (ROI) (2) حساسية القياس (أي SNR ، الحجم الجزئي) (3) عمر الشخص المدروس السكان (4) شدة الإصابة ونوع الإصابة داخل مجموعة المرضى و (5) المدة الزمنية بين الإصابة ودراسة MRS. نظرًا لعدم تجانس الإصابة والتنوع في طرق الاستحواذ والمواقع التي تم أخذ عينات منها ، فربما لا يكون من المستغرب أن النتائج عبر الدراسات ليست متسقة دائمًا حتى عندما يتم فحص المرضى في فترات مماثلة بعد إصابات الدماغ الرضحية ، على سبيل المثال ، George et al. (جورج وآخرون ، 2014) عن انخفاض Cho / Cr في المهاد ، في حين تم الإبلاغ عن زيادة (Govind et al. ، 2010) والطبيعية (Yeo et al. ، 2011) في إصابات الدماغ الرضحية تحت الحاد. ومع ذلك ، فإن الإجماع هو أن NAA تنخفض ، في كل من المرضى الحادة وما بعد الحادة ، مع نتيجة ثانوية لزيادة تشو (Gardner et al.، 2014 Kirov et al.، 2018 Lin et al.، 2012). يبدو أن هذه التشوهات تزداد مع شدة الإصابة كما تم تقييمها بواسطة مقياس غلاسكو للغيبوبة (GCS) ، وفقدان الذاكرة بعد الصدمة (PTA) ونتائج التصوير بالرنين المغناطيسي (Garnett et al. ، 2000 Govind et al. ، 2010) ، وبشكل عام ، المادة البيضاء. قد تتأثر أكثر من الرمادي (جوفيند وآخرون ، 2010 يو وآخرون ، 2011). في الدراسات بما في ذلك الإصابات الخفيفة ، قد يتم أيضًا إعاقة تفسير الدراسات المقطعية بسبب تحيز التوظيف والإصابة السابقة في الدراسات الحادة مقابل الدراسات اللاحقة الحادة. من المرجح أن تقوم الدراسات الأخيرة بتسجيل المرضى من مكتب الطبيب ، وبالتالي تحيز العينة الخاصة بهم نحو المرضى ذوي النتائج الأسوأ بينما تميل الدراسة الأولى إلى تجنيد جميع المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الرضية ، والذين يتعافون من معظمهم. في الواقع ، تُظهر الدراسات المتسلسلة في المرحلة الحادة من إصابات الدماغ الرضحية الخفيفة تطبيع التشوهات (Vagnozzi et al. ، 2010 ، 2013 ، 2008 Yeo et al. ، 2011) ، بما في ذلك استعادة NAA / Cr (Vagnozzi et al. ، 2010 ، 2008 ). في المقابل ، تنخفض NAA / Cr بمرور الوقت في مجموعات من الإصابات الدماغية المتوسطة والشديدة (Garnett et al. ، 2000) ، حيث سيبدأ عدد أقل من الناس في الشفاء الجيد. جانب آخر يجب مراعاته فيما يتعلق بالنتيجة هو أن تشوهات Cr و Cho من المحتمل أن تمثل عمليات مختلفة في مراحل TBI الحادة وما بعد الحادة (Lin et al. ، 2012). هذا مهم ، لأن النتائج الأولية قد تعكس عمليات قابلة للعكس ، في حين أن القياسات اللاحقة قد تعكس آلية طويلة المدى مسؤولة عن الضعف السريري.

تتحدى الإصابات الدماغية الرضية لدى الأطفال التعميم أيضًا نظرًا لوجود العديد من أنواع الإصابات المتميزة المرتبطة بأعمار مختلفة ضمن هذه الفئة من السكان: الصدمات غير العرضية (عادةً ما تكون ناتجة عن عامين من العمر أو أقل) ، وحوادث السيارات مقابل حوادث المشاة (في سن المدرسة) ، والارتجاجات / الإصابات الرياضية وحوادث السيارات (المراهقة). بالإضافة إلى ذلك ، يصبح الاختبار العصبي النفسي مشكلة عند محاولة تضمين فترة عمرية كبيرة في مجموعة الأطفال لأن الاختبار يختلف حسب العمر ولا يمكن دائمًا مقارنته بشكل مباشر. في الدراسات البحثية ، يتم تخفيف العديد من هذه التحديات عن طريق تجنيد عناصر تحكم مطابقة للعمر ، وهي قضية نوقشت أدناه وفي المقالة المصاحبة في هذا العدد الخاص الذي يركز على إصابات الأطفال الدماغية المتوسطة / الشديدة (Dennis et al. ، 2019).

MRS في توقع النتائج

MRS ليست فقط أداة لتقييم وجود ومدى الإصابة (كما هو الحال في الدراسات الحادة) ، ولكن يمكن أيضًا استخدامها كمؤشر مبكر للنتائج المستقبلية. عند تطبيقه بعد الحدة ، يمكنه تحديد التشوهات الأيضية المستمرة التي تكمن وراء العجز الوظيفي المستمر. تم استخدام دراسات MRS للتنبؤ بالنتائج السريرية في كل من مجموعات الأطفال والبالغين ، والتي تمت مراجعتها أدناه بشكل منفصل للإصابات الخفيفة مقابل الإصابات الأكثر خطورة.

في الأطفال الذين يعانون من إصابات خفيفة معتدلة / شديدة ، أظهرت دراسات MRS الحادة انخفاضًا في NAA والارتفاعات في Cho. ترتبط هذه التشوهات بالنتائج العصبية والنفسية العصبية اللاحقة (Ashwal et al. ، 2000 Babikian et al. ، 2006) ، مع انخفاض NAA في المناطق تحت القشرية التي تتنبأ بقوة بنتائج معرفية ضعيفة على المدى الطويل (بابيكيان وآخرون ، 2006). أظهرت التقييمات ما بعد الحادة أو المزمنة تغيرات استقلابية عصبية مماثلة (Yeo et al. ، 2006) ، مع وجود ارتباطات لوحظت مع الأداء النفسي العصبي والسلوكي (Babikian et al. ، 2010 Parry et al. ، 2004 Walz ، Cecil ، Wade ، & # x00026 Michaud ، 2008) ، والتشوهات المستمرة في مجموعات فرعية من المرضى ترتبط بمسارات أقل للنتائج (بابيكيان وآخرون ، 2018). على غرار الأطفال المصابين بـ MSTBI ، أظهر المرضى البالغون المصابون بإصابات الدماغ الرضية المتفاوتة شدة الإصابة تغيرات واسعة النطاق في كل الدماغ Cho و / أو NAA التي ترتبط بشدة الإصابة أو الأعراض أو الأداء النفسي العصبي (Govindaraju et al.، 2004 Govind et al.، 2010 Kirov et al.، 2013a، b Maudsley et al.، 2015) وكذلك مع النتائج العصبية الإجمالية (Glasgow Outcome Scale GOS) بعد 3 أشهر من الإصابة (Marino et al.، 2007). ارتبطت أيضًا قياسات ما بعد الحادة أو الأطول لنقص NAA / Cho في العقد القاعدية مع المقاييس العصبية النفسية للسرعة الحركية والمسح الحركي والانتباه (Ariza et al. ، 2004).

ركزت الفائدة التنبؤية لـ MRS في الإصابات الأكثر اعتدالًا (بما في ذلك الارتجاج) بشكل أساسي على الإصابات المرتبطة بالشباب والرياضة. في دراستين عن MRS في مجموعات الأطفال ، تم جمع الأطياف التسلسلية في نقاط زمنية متعددة (72 ساعة أو أقل ، و 14 يومًا ، وبعد استعادة الأعراض) ، ولم يلاحظ أي شذوذ استقلابي ، مع حل الأعراض وتطبيع الأداء المعرفي بحلول اليوم 14 ( Maugans، Farley، Altaye، Leach & # x00026 Cecil، 2012). من ناحية أخرى ، في قياسات ما بعد الحادة لمجموعة أعراض مستمرة ، لوحظ انخفاض في NAA / Cr و NAA / Cho (Bartnik-Olson et al. ، 2014). في الرياضيين البالغين ، تم الإبلاغ عن انخفاض نسب NAA / Cr خلال 30 يومًا بعد الإصابة ، مع انتعاش متواضع بحلول اليوم الخامس عشر ، على الرغم من أن الإبلاغ الذاتي عن الأعراض تم حله بحلول اليوم الثالث (Vagnozzi et al. ، 2008). في دراسة أخرى ، ارتبط انخفاض Cr في قشرة الفص الجبهي الظهرية اليمنى بعلامات التصوير الهيكلية والوظيفية التي يبدو أنها تكمن وراء أعراض ما بعد الارتجاج المستمرة (دين وآخرون ، 2015). علاوة على ذلك ، كانت المستويات الأعلى من المادة البيضاء Cr في الفترة شبه الحادة المبكرة (& # x0003c1 شهرًا) تنبئ بصعوبات الوظيفة التنفيذية والضيق العاطفي (Gasparovic et al. ، 2009). حدد تقييم تحت الحاد لاحقًا (& # x0003e شهر واحد) ومزمن (& # x0003e 6 أشهر) انخفاضات في Cho / Cr في المهاد و سينتروم سيميوفال، والتي ارتبطت بالقياسات المعرفية للاعتراف والذاكرة (George et al. ، 2014). مجتمعة ، في كل من دراسات الأطفال والبالغين ، وعبر جميع نطاقات الشدة ، عندما يكون هناك شذوذ MRS لوحظ في الدراسات الحادة ، فإن هذه التشوهات لها فائدة تنبؤية ليس فقط للنتائج العصبية الإجمالية ولكن أيضًا للعجز في الوظائف الإدراكية العصبية. أظهرت فحوصات MRS بعد الفترة الحادة أيضًا فائدة في شرح البيولوجيا المرضية للعجز الإدراكي المستمر والعجز السلوكي الآخر (Bartnik-Olson et al. ، 2014). على النحو الأمثل ، ستشمل النماذج لتقييم إصابات الدماغ الرضية المؤشرات الحيوية من مصادر متعددة بما في ذلك العديد من طرائق التصوير العصبي ، و MRS ، والمؤشرات الحيوية للدم (Kawata et al. ، 2018) ، وكلها متوفرة في النقطة الزمنية المثلى بعد الإصابة لتعزيز المعلومات الإنذارية ، وقرارات العلاج ، والمريض النتيجة (Manivannan et al. ، 2018). على سبيل المثال ، تعد المؤشرات الحيوية للدم والتصوير المقطعي المحوسب والرنين المغناطيسي التقليدي مفيدة في وقت مبكر بعد الإصابة ، في حين أن مستويات المستقلب من MRS أو تقنيات التصوير المتقدمة الأخرى مثل DTI قد توفر معلومات تنبؤية أفضل يتم قياسها تحت الحاد.

آليات إصابة مميزة

يمكن أن ينتج الإصابات الدماغية الرضية عن عدد من الآليات المختلفة. في الأقسام أدناه ، تتم مراجعة تطبيق MRS في الصدمات غير العرضية (NAT) عند الأطفال ، والارتجاج المرتبط بالرياضة ، والدماغ العسكري. في حين أن آليات الإصابة هذه تشترك في بعض السمات المرضية الشائعة (على سبيل المثال ، الخلل الأيضي ، وإصابة المادة البيضاء) مع أشكال أخرى من الصدمات العرضية ، إلا أنها تتميز بخصائص ميكانيكية حيوية تؤثر على توقيع MRS ونتائجه.

الصدمة غير العرضية (NAT)

عادةً ما يطلق على الصدمة العصبية الناتجة عن إساءة معاملة الأطفال اسم NAT (الصدمة غير العرضية). يتميز NAT بآليات إصابة معقدة ناتجة عن أنواع متعددة من إصابات المحور العصبي التي يمكن أن تحدث في نفس الدماغ بما في ذلك الإصابة بنقص التأكسج الإقفاري المعين كإصابة محورية عصبية وإصابة محور عصبي منتشر ناتجة عن قوى التسارع والتباطؤ (أي ، اهتزاز الطفل) (Dolinak & # x00026 Reichard، 2006 Gill et al.، 2009). تم الإبلاغ عن إصابة الدماغ بأنها السبب الرئيسي لوفاة الأطفال الذين تقل أعمارهم عن سنتين. ومع ذلك ، يمكن للإصابات غير المميتة أن تترك الضحية تعاني من عجز عصبي مدى الحياة (كينان وآخرون ، 2003 ثيودور وآخرون ، 2005).تعمل الصور الشعاعية للهيكل العظمي والتصوير المقطعي المحوسب كنهج تصوير أولي للضحية المشتبه في إصابتها بصدمة عنيفة ، حيث تأتي الإصابات العظمية في المرتبة الثانية بعد الجروح الجلدية كعلامات على سوء معاملة الأطفال (فايفر وآخرون ، 2018). غالبًا ما يتم استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للمتابعة لتقييم وجود تجلط الوريد الجسر المشتبه به في المرضى الذين يعانون من ورم دموي تحت الجافية ، أو نزيف دقيق ، أو إصابة نقص تروية ، أو إصابة رباط عنق ، ويمكن أن يزيد من خصوصية تشخيص NAT (Colbert et al. ، 2010 Foerster et al.، 2009 Hahnemann et al.، 2015 Jacob et al.، 2016 Suh et al.، 2001).

يعتبر MRS مفيدًا أيضًا في تقييم إصابات الدماغ بعد NAT ويقدم رؤى حول استقلاب الدماغ العصبي الذي يختلف عن إصابات الدماغ الرضحية العرضية. نظرًا لأن ضحايا الإساءة عادة ما يكونون أصغر سنًا مقارنة بالأطفال الذين يعانون من إصابات الدماغ الرضية العرضية ، يجب مراعاة التغيرات الطيفية الطبيعية المرتبطة بنضج الدماغ. تميل إصابات NAT أيضًا إلى أن تكون متكررة وليست أحداثًا منعزلة ، مما يزيد من تعقيد علم الأمراض إذا حدثت إصابات لاحقة أثناء الشفاء. قد يفسر الدماغ غير الناضج سبب كون درجة الضرر العصبي الذي يعاني منه الأطفال بعد NAT أكبر من الشدة الواضحة للصدمة (Haseler et al. ، 1997). بالإضافة إلى ذلك ، يكون لدى الرضع والأطفال الصغار ردود أفعال وقائية أقل لمجرى الهواء ، مما يعرضهم لخطر أكبر للإصابة بفشل الجهاز التنفسي كما ينعكس في معدلات التنبيب المرتفعة بعد NAT مقارنة بإصابات الدماغ الرضية العرضية (Ichord et al. ، 2007). غالبًا ما يُعزى وجود اللاك في طيف الدماغ إلى ضعف تحلل السكر الهوائي وهو علامة محددة وحساسة للإصابة بنقص التأكسج الإقفاري (HII). بالإضافة إلى ذلك ، ارتبط تراكم لاك بالتغيرات الفيزيولوجية المرضية المتعددة المرتبطة بإصابات الدماغ الرضية بما في ذلك: الإفراط في إفراز الغلوتامات ، واستقلاب الميتوكوندريا والأكسدة المضطرب والاستجابات النظامية للصدمات (Hovda et al. ، 1992 Krishnappa et al. ، 1999 Prasad et al. ، 1994). تم العثور على Lac في كثير من الأحيان في أطياف دماغ الأطفال بعد NAT ويرتبط مع انخفاض NAA بنتائج سيئة (الشكل 5 Aaen وآخرون ، 2010 Ashwal et al. ، 1997 Haseler et al. ، 1997 Makoroff et al. ، 2005). كما هو الحال في إصابات الدماغ الرضحية العرضية ، يعد انخفاض NAA أحد النتائج الرئيسية لـ MRS بعد NAT لأنه يعكس إصابة الخلايا العصبية أو الخلل الوظيفي الناتج عن كل من الإصابات الناتجة عن الصدمة ونقص التأكسج ، ونتيجة لذلك يكون أكثر تنبؤًا بالنتائج طويلة المدى من وجود اللاكتات وحده. كما هو موضح في دراسة MRSI ، كانت التخفيضات في نسب NAA / Cr أكثر تنبؤية من النتائج السريرية مثل نزيف الشبكية أو وجود اللاكتات وحده للتنبؤ بالنتائج على المدى الطويل بعد NAT (Aaen et al. ، 2010).

أ. MRS تنبئ بنتيجة الإصابة الشديدة بإصابات الدماغ الرضية (Mountford et al. ، 2010). تم الحصول على الأطياف التمثيلية في الضوابط الصحية (أعلى) والمرضى الذين يعانون من إصابات دماغية شديدة بناءً على النتيجة. الثاني من الأعلى يظهر الأطياف بنتيجة جيدة. يظهر الجزء الثالث من الأعلى مريضًا في حالة إنباتية مستمرة (PVS) ويظهر الطيف السفلي مريضًا مات. لاحظ انخفاض في NAA ، وزيادة في اللاكتات والجلوتامات / الجلوتامين مع زيادة شدة النتيجة. تم الحصول على جميع الأطياف عند 1.5 تسلا باستخدام البخار (TE = 30 مللي ثانية) في الحزامية الخلفية. ب. MRS حساسة لصدمات الدماغ تحت الارتطام (Koerte et al. 2015). تم فحص لاعبي كرة القدم المحترفين المتقاعدين الذين ليس لديهم تاريخ من الإصابة بالارتجاج ، مع التعرض الوحيد لتأثيرات الرأس المتكررة بسبب ضربات كرة القدم ، والرياضيين الذين لم يتعرضوا لتأثيرات الرأس تم فحصهم باستخدام PRESS (TE = 30 مللي ثانية) في المنطقة الحزامية الخلفية في 3 T. باللون الأزرق الثقيل متوسط ​​الطيف لجميع عناصر التحكم وباللون الأحمر يوجد لاعبو كرة القدم الفرديون. كانت هناك زيادة كبيرة في الكولين وميو-إينوزيتول وجدت في لاعبي كرة القدم تظهر تغيرات طيفية بسبب التأثيرات تحت الارتطام

إصابات الدماغ الرضية ذات الصلة بالرياضة

مع حدوث أكثر من 3.8 مليون حالة ارتجاج في الولايات المتحدة وحدها ، تعد إصابات الرأس المرتبطة بالرياضة أحد الأسباب الرئيسية للإصابة بإصابات الدماغ الرضية (Langlois et al. ، 2006). على عكس الحوادث الفردية للإصابات الدماغية الخفيفة التي نوقشت سابقًا ، فإن الإصابات الدماغية الرضية ذات الصلة بالرياضة تكون ذات طبيعة أكثر تكرارا مع تأثيرات متعددة على الرأس على مدار شهور وسنوات. على سبيل المثال ، يتلقى لاعب كرة القدم في المدرسة الثانوية 652 ضربة للرأس تتجاوز 15 G & # x02019s من القوة في كل موسم (Broglio et al. ، 2011). وبالمثل ، فإن عمليات النشر الأطول والمتكررة قد عرّضت الجنود لتفجيرات متكررة (Eskridge et al.، 2012). هذا مقلق بشكل خاص لأن التعرض لتأثيرات الدماغ المتكررة يمكن أن يؤدي إلى تطور اعتلال دماغي رضحي مزمن (CTE) ، وهو اضطراب تنكسي عصبي في الدماغ يتميز بتراكم تاو الفسفوري ويؤدي إلى مشاكل معرفية ونفسية وذاكرة ومزاج في وقت لاحق. الحياة (ماكي وآخرون ، 2009). تم التعرف على CTE ، وهو تشخيص مؤكد فقط بعد الوفاة ، في كل من الرياضيين والجنود ، وقد ثبت أنه واضح حتى في التأثيرات subconcussive المتكررة (ستيرن وآخرون ، 2013). تعتبر MRS مناسبة تمامًا لفحص آثار هذه التأثيرات المحتملة ، حتى على مستوى تحت الارتجاج نظرًا لحساسيتها العالية للإصابة (الشكل 4 ب ألوسكو وآخرون ، 2019 شامارد وآخرون ، 2013 بول وآخرون ، 2014 ، 2015). شهد العقد الأخير اهتمامًا متزايدًا باستخدام MRS لتقييم إصابات الرأس المرتبطة بالرياضة في حالات الارتجاج الحادة وتحت الحاد والمزمن.

كما تم وصفه سابقًا ، فإن دراسات الإصابات الرياضية التي أجراها Vagnozzi et al. (Vagnozzi et al. ، 2010 ، 2013 ، 2008) كانت أساسية في وصف التخفيضات في نسب NAA / Cr بعد الارتجاج والانتعاش اللاحق. كما تم عرض نتائج مماثلة للتخفيضات في NAA / Cr في قشرة الفص الجبهي الحركي والظهراني جنبًا إلى جنب مع التغيرات في Glu مع استخدام MRS قصير الصدى (Henry et al. ، 2010 ، 2011). باستخدام 3D MRSI ، وجدت دراسة أخرى أيضًا انخفاضات في NAA في الجسم الثفني من أسبوع إلى ثلاثة أسابيع بعد الإصابة (جونسون وآخرون ، 2012 أ ، ب). في نفس الإطار الزمني ، فريدمان وآخرون. (2017 فريدمان وآخرون ، 2017) استخدم MEGA-PRESS لفحص مستويات GABA ووجدوا زيادة في GABA في الفص الجبهي لكنها انخفضت في الحزامية الخلفية عند الأطفال المصابين بارتجاج مرتبط بالرياضة. استخدمت دراسات أخرى أيضًا MEGA-PRESS للوصول إلى منتصف الموسم الرياضي الجماعي ولكن لم تجد تغييرات في GABA (Tremblay et al. ، 2014 Lefebvre et al. ، 2018). مانينغ وآخرون. قام (مانينغ وآخرون ، 2017) بفحص لاعبي الهوكي الذكور في غضون 24 & # x0201372 ساعة من الإصابة و 3 أشهر بعد الارتجاج ووجدوا انخفاضًا في المادة البيضاء قبل الجبهية فقط في 3 أشهر.

في مجموعة من الرياضيين من الأطفال ، Bartnik-Olson et al. (Bartnik-Olson et al. ، 2014) استخدم MRSI ثلاثي الأبعاد وأبلغ عن انخفاض في NAA / Cr و Cho في الجسم الثفني وفي المادة البيضاء الجدارية في 2 & # x0201312 شهرًا بعد الإصابة. أيضا في المرحلة تحت الحادة ، أي 6 أشهر إلى سنة واحدة بعد الإصابة ، تم الإبلاغ عن اختلافات بين الجنسين. على سبيل المثال ، Henry et al. (Henry et al. ، 2011) وجد زيادة في القشرة الحركية لدى الرياضيين الذكور بينما Charmard et al. (تشامارد وآخرون ، 2013) وجدت انخفاضًا في كميات المليلتر في كل من القشرة الحركية والحصين.

ركزت دراسات أخرى على الإصابة تحت الارتجاج من خلال استخدام تصميم دراسة حيث تم فحص الرياضيين قبل بداية الموسم ثم مرة أخرى في نهاية الموسم. في هذه الدراسات ، لم يصاب الرياضيون بالضرورة بارتجاج في هذه الفترة الزمنية ، مما يشير إلى أن أي تعرض لإصابة في الرأس من المحتمل أن يكون في مستوى تحت الارتجاج. بول وآخرون. (بول وآخرون ، 2014) درس القشرة الجبهية الظهرية الوحشية (DLPC) والقشرة الحركية الأولية في النقاط الزمنية قبل ومنتصف وما بعد الموسم ووجد أنه بالنسبة إلى الضوابط الرياضية غير التعاقدية ، أظهر لاعبو كرة القدم انخفاضًا في Cr و mI في DLPFC و Glx ، Cr ، Cho في القشرة الحركية. أظهرت دراسة متابعة ، بما في ذلك مقاييس قياس تأثير الرأس ، أنه في DLPFC ، كان عدد ضربات 60 G مرتبطًا عكسياً بتركيزات Cr و mI ، وتوقعت مقاييس الضرب تغييرات NAA و Cho. في القشرة الحركية ، كانت مدة التعرض أقوى مؤشر على Glx وأنها ارتبطت سلبًا بعدد الضربات ، وارتبط Cr بشكل إيجابي مع إجمالي عدد الزيارات التي تمت تجربتها في الأسبوع السابق. شامارد وآخرون (تشامارد وآخرون ، 2013) وجدت أيضًا انخفاضًا كبيرًا في NAA / Cr في الجسم الثفني على مدار موسم في لاعبات هوكي الجليد بدون تاريخ من الارتجاج ، ولكن ليس في لاعبي هوكي الجليد الذكور.

نظرًا للقلق بشأن الاعتلال الدماغي الرضحي المزمن وتأثيره على الرياضيين المحترفين المتقاعدين ، فقد ركزت العديد من الدراسات على آثار سنوات من إصابات الرأس المتكررة من خلال فحص الرياضيين المتقاعدين والضوابط. De Beaumont et al. (De Beaumont et al. ، 2013) أظهر انخفاضًا في Glu في القشرة الحركية لدى الرياضيين الجامعيين السابقين. لين وآخرون. (لين وآخرون ، 2015) ، مع ذلك ، أظهر زيادة في Glu ولكن في الحزامية الخلفية ، بالإضافة إلى زيادات في تشو في دراسة أولية للرياضيين المحترفين المتقاعدين. تمت متابعة هذه الدراسة بعد ذلك في مجموعة أكبر من الرياضيين المتقاعدين في اتحاد كرة القدم الأميركي حيث كانت النتيجة الأولية هي انخفاض في NAA في المادة البيضاء الجدارية وتقليل Cr (Alosco et al. ، 2019). في دراسة أجريت على لاعبي الرجبي وفقًا للقواعد الأسترالية ، كان الاكتشاف الأكثر أهمية هو انخفاض الجلوتاثيون والعضلات في الحزامية الخلفية (Gardner et al. ، 2014). كما تم استكشاف التعرض المزمن للإصابات تحت الارتجاج في دراسة أجريت على لاعبي كرة القدم المحترفين المتقاعدين الذين لم يبلغوا أبدًا عن تعرضهم لارتجاج في المخ خلال مسيرتهم المهنية ولكنهم تعرضوا لتأثيرات خفية على الرأس من خلال كرة القدم الرأسية (Koerte et al. ، 2015). وجدت هذه الدراسة زيادات في تشو ومي في الحزامية الخلفية لدى الرياضيين الذين لديهم تاريخ في الضربات الرأسية مقارنةً بالرياضيين الذين لم يفعلوا ذلك (الشكل 4 ب). كما ارتبطت الزيادة في مي مع عدد عناوين كرة القدم المبلغ عنها ذاتيًا.

تتوافق دراسات MRS لإصابات الرأس المرتبطة بالرياضة مع أنواع أخرى من إصابات الدماغ مع انخفاض في NAA ، وزيادة الكولين والغلوتامات ، وانخفاض الكرياتين. تظهر التغييرات التي لوحظت في دراسات الإصابة تحت الارتجاج حساسية مقاييس MRS. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها توفر أيضًا نظرة ثاقبة للآليات المحتملة للإصابة مثل التهاب الأعصاب. بينما يبدو أن هناك تأثيرًا تراكميًا للإصابات المتكررة ، فإن الأنماط التي لوحظت ليست بسيطة مثل التغيرات التراكمية في مستقلبات الدماغ. بينما تم العثور على تغييرات زمالة المدمنين المجهولين ، فإنها ليست واضحة كما كان متوقعًا. تشير التغييرات في mI إلى التغييرات الأخرى التي تحدث في الدماغ ، وربما إلى التأثير على الخلايا الدبقية بالإضافة إلى إصابة الخلايا العصبية التي تنعكس في تخفيضات NAA (Kierans et al. 2014 Ashwal et al.2004). مع نمو الأدبيات في هذا المجال من البحث ، ستلعب MRS دورًا مهمًا في توفير نظرة ثاقبة للتغيرات الفيزيولوجية المرضية الكامنة لإصابات الدماغ المتكررة.

TBI العسكرية

كان هناك ندرة مفاجئة في الدراسات حول الإصابات الدماغية الرضية ذات الصلة بالجيش. Hetherington et al. (Hetherington et al.، 2014) قام بفحص 25 من قدامى المحاربين بعد عام واحد على الأقل من التعرض لانفجار واحد أو أكثر وقارنوهم بالعمر والجنس مع الضوابط الصحية المتطابقة مع عدم وجود تاريخ لإصابة الدماغ عند 7 ت. وأظهرت نتائج الدراسة أن قدامى المحاربين انخفض بشكل كبير نسب NAA / Cr و NAA / Cho (احتمال زيادة تشو) على غرار إصابة الرأس المرتبطة بالرياضة. إحدى النتائج المثيرة للاهتمام ، لا سيما بالنسبة للفوج العسكري ، لم يكن هناك فرق كبير بين موضوعات إصابات الدماغ الرضحية مع وبدون إجهاد ما بعد الصدمة أو القلق أو الاكتئاب أو الاعتماد على الكحول ، وهي الأمراض المصاحبة الرئيسية في الإصابات الدماغية الرضية العسكرية. هذا أمر مثير للدهشة بالنظر إلى أن دراسات MRS في الموضوعات العسكرية مع اضطراب ما بعد الصدمة أظهرت تغيرات في الحُصين مثل انخفاض NAA والتغيرات في Cho (Brown et al. ، 2003 Freeman et al. ، 1998 Kimbrell et al. ، 2005 Schuff et al. ، 2001 ) ربما يكون قد أظهر تأثيرًا مركبًا. ماريانو وآخرون. (Mariano et al. 2017) ، فحص عدة مجموعات مختلفة من قدامى المحاربين العسكريين مع وبدون mTBI و PTSD ووجد اختلافات في مناطق الطيف بما في ذلك Glu و GABA و Cr و Lac. أظهرت المصنفات القائمة على هذه الميزات معدلات تصنيف صحيحة بنسبة 80٪ أو أفضل في التحقق المتقاطع مما يدل على أن MRS لديها القدرة على استخدامها للتمييز بين الظروف المختلفة.


نتائج

التصوير بالرنين المغناطيسي القياسي

تي1 كان التصوير طبيعيًا في 61 ٪ من المرضى و T2* طبيعي في 25٪. تم العثور على نزيف مجهري محدد ومحتمل داخل اللثة يشير إلى إصابة محور عصبي منتشر في 50 ٪ من المرضى (11 ذكرًا ، متوسط ​​العمر 38.9 ± 9.9 سنة ، متوسط ​​الوقت منذ الإصابة 26 شهرًا مجموعة غير ميكروبلييد 10 ذكور ، متوسط ​​العمر 38.9 ± 14.5 سنة ، متوسط الوقت منذ الإصابة 25 شهرًا). العدد المتوسط ​​للنزيف الدقيق كما تم تحديده باستخدام مقياس التصنيف التشريحي Microbleed (Gregoire وآخرون.، 2009) سبعة (النطاق 1-19). تم العثور على النزيف الدقيق بشكل أساسي في المادة البيضاء الأمامية والزمانية بشكل ثنائي. كان هناك القليل من التداخل في موقع تلف المادة البيضاء. تم العثور على الآفات القشرية في 39 ٪ من جميع المرضى وشوهدت بشكل رئيسي في المناطق الأمامية والزمنية. مرة أخرى ، كان هناك قدر صغير نسبيًا من تداخل الآفات (الشكل 1 ، انظر المواد التكميلية لمزيد من التفاصيل). تم العثور على شذوذ إشارة الرنين المغناطيسي الذي يشير إلى وجود داء سطحي في 43 ٪ من المرضى ، وخاصة القشرة الأمامية والصدغية اليمنى. من المحتمل أن يكون هذا ثانويًا لترسب الهيموسيديرين المزمن نتيجة للنزيف تحت الجافية أو تحت العنكبوتية في وقت الإصابة.

خرائط احتمالية الآفة لـ (أ) آفات المادة البيضاء المرئية في التصوير بالصدى المتدرج و (ب) كدمات. يشير شريط اللون إلى عدد المرضى الذين أصيبوا بآفات في كل موقع. يشير اللون الأخضر والأصفر إلى مكان وجود الآفات لدى ثلاثة (11٪) من 28 مريضًا يعانون من إصابات دماغية رضحية ، ويشير اللون الوردي إلى مكان وجودهم في اثنين (7٪) والأزرق حيث تم العثور على الآفة في مريض واحد فقط.

خرائط احتمالية الآفة لـ (أ) آفات المادة البيضاء المرئية في التصوير بالصدى المتدرج و (ب) كدمات. يشير شريط اللون إلى عدد المرضى الذين أصيبوا بآفات في كل موقع. يشير اللون الأخضر والأصفر إلى مكان وجود الآفات لدى ثلاثة (11٪) من 28 مريضًا يعانون من إصابات دماغية رضحية ، ويشير اللون الوردي إلى مكان وجودهم في اثنين (7٪) والأزرق حيث تم العثور على الآفة في مريض واحد فقط.

الوظيفة المعرفية

تفوقت مجموعة المرضى على المجموعة الضابطة من حيث متوسط ​​القدرة الفكرية الحالية ، كما هو مفهرس بواسطة مقياس Wechsler المختصر للتشابهات الذكية واستدلال المصفوفة ، الذي يتم التحكم فيه حسب العمر. ومع ذلك ، أظهر المرضى نمطًا من الإعاقات المعرفية المحددة المميزة لإصابات الدماغ الرضحية (Ponsford and Kinsella ، 1992 Levin and Kraus ، 1994 Levin ، 1995 Scheid وآخرون.، 2006 دريبر وبونسفورد ، 2008). وبالتالي ، عند التحكم في القدرة الفكرية ، أظهروا: (1) ضعف التعلم النقابي والذاكرة في اختبار الأشخاص (2) ضعف الأداء التنفيذي ، كما يتضح من أوجه القصور في اختبار صنع المسار ، وتثبيط / تبديل اللون والكلمة ، وطلاقة الحروف و ( 3) ضعف سرعة معالجة المعلومات في مهمة تفاعل الاختيار وجميع المقاييس الأخرى لسرعة المعالجة ، بصرف النظر عن قراءة الكلمات.

تمزق المادة البيضاء على نطاق واسع عقب إصابات الدماغ الرضية

كشفت المقارنة بين المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الرضحية والضوابط المتطابقة مع العمر أن غالبية المادة البيضاء أظهرت بعض الأدلة على حدوث اضطراب في مجموعة إصابات الدماغ الرضحية. كانت الفروق بين المجموعات أكثر وضوحًا بالنسبة للتباين الجزئي والانتشار المتوسط ​​، مع وجود اختلافات أقل شمولًا ولكن لا تزال ملحوظة فيما يتعلق بالانتشار المحوري والاختلافات المحدودة للغاية في الانتشار الشعاعي. تم العثور على تباين كسور منخفض في مجموعة إصابات الدماغ الرضحية في الألياف بين نصف الكرة الأرضية (الجين والجسم والطحال من الجسم الثفني) والألياف الرابطة داخل نصف الكرة من الحزم غير المحددة ، الحشية الطولية السفلية والمتفوقة ، الحزم الأمامية القذالية السفلية و حزمة cingulum. تم العثور أيضًا على تباين كسور سفلي في ألياف الإسقاط في المسالك القشرية والقشرية النخاعية ، وكذلك في القُبُلة ، والإسقاطات المهادية الأمامية والخلفية ، والملقط الرئيسي والثانوي ، والأطراف الأمامية والخلفية للكبسولة الداخلية والأطراف المشعة الإكليلية الأمامية (الشكل 2 أ). أظهر التباين نفسه متوسط ​​انتشار أعلى للمرضى في مواقع مماثلة مثل التباين الجزئي السفلي ، ولكن بشكل أكبر في الحزمة الطولية اليسرى العلوية وأيضًا في الكبسولة الخارجية بشكل ثنائي (الشكل 2 ب). شوهد الانتشار المحوري المرتفع في مجموعة إصابات الدماغ الرضحية في العديد من المساحات بما في ذلك الجسم الثفني ، واللفافة غير المحورية الثنائية ، واللفافة الطولية اليمنى العلوية والسفلية ، والحزمة الحزامية ثنائية الجانب الكامنة وراء القشرة الحزامية الخلفية ، والمسالك القشرية النخاعية ، والجبهة ، والأمامية الإشعاعات المهادية ثنائية الأطراف ، الملقط الرئيسي والثانوي والأطراف الأمامية والخلفية للكبسولة الداخلية (الشكل 2 ج). كان الانتشار الشعاعي أعلى بالنسبة للمرضى في الجسم الثفني ، والحزمة الطولية اليمنى العلوية ، والمادة البيضاء الجدارية الخلفية / الإنسي اليمنى الكامنة وراء القشرة الحزامية الخلفية والقشرة الطليقة ، والقوة ، والإشعاعات المهادية الأمامية الثنائية ، والملقط الصغير ، ولكن بشكل محدود. المدى فقط (الشكل 2D). لم تكن هناك مناطق من المادة البيضاء أظهرت إما تباينًا كسريًا أعلى ، أو متوسطًا أقل ، أو انتشارًا محوريًا أو شعاعيًا في مجموعة المرضى.

تمزق المادة البيضاء على نطاق واسع عقب إصابات الدماغ الرضية. شرائح محورية من نتائج (أ) التباين الجزئي (FA) ، (ب) يعني الانتشار (MD) ، (ج) الانتشارية المحورية (Dفأس) و (د) الانتشار الشعاعي (Dراد) يتناقض TBSS بين إصابات الدماغ الرضحية ومجموعات التحكم. تباين كسور (أحمر): الضوابط و GT.فأس (أصفر): إصابات الدماغ الرضحية وضوابط gt و D.راد (أزرق فاتح): إصابات الدماغ الرضحية وضوابط GT. تراكب التباينات على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 مم من الدماغ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر) مع تعيين عتبات عرض تتراوح من 0.2 إلى 0.8. النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.05 ، مصححة لمقارنات متعددة.

تمزق المادة البيضاء على نطاق واسع عقب إصابات الدماغ الرضية. شرائح محورية من نتائج (أ) التباين الجزئي (FA) ، (ب) يعني الانتشار (MD) ، (ج) الانتشار المحوري (Dفأس) و (د) الانتشار الشعاعي (Dراد) يتناقض TBSS بين إصابات الدماغ الرضحية ومجموعات التحكم. تباين كسور (أحمر): الضوابط و GT.فأس (أصفر): إصابات الدماغ الرضحية وضوابط gt و D.راد (أزرق فاتح): إصابات الدماغ الرضحية وضوابط GT. تراكب التباينات على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 مم من الدماغ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر) مع تعيين عتبات عرض تتراوح من 0.2 إلى 0.8. النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.05 ، مصححة لمقارنات متعددة.

بعد ذلك ، قمنا بفحص ما إذا كان الوقت المنقضي منذ الإصابة قد أثر على هذه الاختلافات الجماعية في بنية المادة البيضاء. كان تأثيره يُرى في المقام الأول في الانتشار المحوري والانتشار المتوسط. ارتبط ارتفاع معدل الانتشار المحوري بزيادة الوقت منذ الإصابة (ر = 0.49, ص & lt 0.01) ، وهو تأثير كان موجودًا عند التحكم في عمر المريض (رجزئي = 0.45, ص & lt 0.05). تم العثور على نتيجة مماثلة لمتوسط ​​الانتشار (ر = 0.55, ص & لتر 0.01 رجزئي = 0.46, ص & lt 0.05). لم يكن الوقت المنقضي منذ الإصابة مرتبطًا إما بالتباين الجزئي أو بالانتشار الشعاعي بمجرد التحكم في عمر المريض.

يُظهر المرضى الذين يعانون من أدلة مجهرية على إصابة محور عصبي منتشر أضرارًا أكثر شمولاً للمادة البيضاء

كما هو متوقع ، كشفت مقارنة المرضى الذين يعانون من نزيف مجهري وأولئك الذين ليس لديهم (غير مجهري) دليلًا على حدوث اضطراب أكثر شدة في مجموعة الميكروبلييد في أجزاء كبيرة من المادة البيضاء. لوحظ تباين كسور أقل بشكل ملحوظ للتباين بين مرضى microbleed مقابل المرضى غير الميكروبيلين في الجسم والطحال من الجسم الثفني ، وكذلك بشكل ثنائي داخل اللفافة الطولية السفلية ، المسالك القشرية / القشرية النخاعية ، الشقوق ، الإشعاعات المهادية ، الكبسولات الداخلية والخارجية وداخل تراكيب المادة البيضاء للدماغ المتوسط ​​(فك السويقات المخيخية العلوية الشكل 3 أ). كان هناك أيضًا متوسط ​​انتشار أعلى للمرضى الذين يعانون من نزيف مجهري يتوافق إلى حد كبير مع مواقع تباين الأجزاء السفلية ، بما في ذلك الحزم الطولية السفلية الثنائية ، والمسالك القشرية الشوكية ثنائياً ، والقناة ، والإشعاعات المهادية الأمامية الثنائية ، والأطراف الخلفية للكبسولة الداخلية و كبسولة خارجية. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ ارتفاع متوسط ​​الانتشار في الحزم الطولية الفائقة ، والحزمة الحزامية ثنائية الجانب الكامنة وراء القشرة الحزامية الخلفية والقشرة خلف الطحال والملقط الكبير والثانوي ، ولكن فقط في الجسم الخلفي والطحال من الجسم الثفني (الشكل 3 ب) . أظهر المرضى المصابون بالنزيف الدقيق أيضًا انتشارًا شعاعيًا مرتفعًا بشكل ملحوظ في العديد من مساحات المادة البيضاء (الشكل 3 ج). تتوافق هذه مع المسالك التي تظهر إما تباين كسري أقل أو انتشار متوسط ​​أعلى (أو كليهما) ، بصرف النظر عن الحزم الطولية الفائقة والملقط الصغير على اليمين الذي أظهر انتشارًا متوسطًا أعلى في غياب انتشار شعاعي مرتفع. في حالة الانتشار المحوري ، لم تكن هناك فروق جماعية بين المرضى الذين يعانون من نزيف مجهري وغير مصابين به. مرة أخرى ، لم تكن هناك مناطق المادة البيضاء التي أظهرت تباينًا كسريًا مرتفعًا أو متوسطًا منخفضًا ، أو محوريًا أو شعاعيًا في مجموعة الميكروبلييد.

يُظهر المرضى الذين يعانون من أدلة مجهرية على إصابة محور عصبي منتشر أضرارًا أكثر شمولاً للمادة البيضاء. نتائج (أ) التباين الجزئي (FA) ، (ب) يعني الانتشار (MD) و (ج) الانتشار الشعاعي (Dراد) يتناقض TBSS بين مجموعات المرضى مع وبدون دليل مجهري لإصابة محور عصبي منتشر. التباين الجزئي (أحمر): متوسط ​​الانتشار غير الدقيق و GT.راد (أزرق فاتح): microbleed و gt non-microbleed. تراكب التباينات على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.05 ، مصححة لمقارنات متعددة.

يُظهر المرضى الذين يعانون من أدلة مجهرية على إصابة محور عصبي منتشر أضرارًا أكثر شمولاً للمادة البيضاء. نتائج (أ) التباين الجزئي (FA) ، (ب) يعني الانتشار (MD) و (ج) الانتشار الشعاعي (Dراد) يتناقض TBSS بين مجموعات المرضى مع وبدون دليل مجهري لإصابة محور عصبي منتشر. التباين الجزئي (أحمر): متوسط ​​الانتشار غير الدقيق و GT.راد (أزرق فاتح): microbleed و gt non-microbleed. تراكب التباينات على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.05 ، مصححة لمقارنات متعددة.

يظهر المرضى الذين لا يعانون من نزيف مجهري أيضًا دليلًا على تلف المادة البيضاء

لتقييم ما إذا كان DTI أكثر حساسية لوجود ضرر المادة البيضاء من التصوير المتدرج الصدى ، قمنا بمقارنة المرضى الذين لا يعانون من نزيف مجهري (المجموعة غير الميكروبية) مع عناصر التحكم. تم العثور على تباين كسور أقل بشكل ملحوظ في المرضى الذين لا يعانون من نزيف مجهري في الجسم والجنس من الجسم الثفني ، كل من المسالك القشرية والملقط الأيمن الرئيسي (الشكل 4 أ). تم رفع متوسط ​​الانتشار بشكل كبير في المجموعة غير الميكروبية في العديد من المساحات ، بما في ذلك الجسم الثفني ، والحزمة الحزامية ثنائياً ، والمسالك القشرية / القشرية ، والقنوات ، والملقط الرئيسي والثانوي ، والأطراف الأمامية والخلفية للكبسولة الداخلية ، أكثر من ذلك على اليمين (الشكل 4 ب). كان الانتشار المحوري أعلى بالنسبة للمرضى الذين لا يعانون من نزيف مجهري في المواقع التي تتوافق إلى حد كبير مع تلك التي كان فيها متوسط ​​الانتشار مرتفعًا أيضًا ، بما في ذلك الجسم الثفني (بصرف النظر عن المنصة) ، والجبن وحزمة الحزام ثنائي الجانب ، ولكن ليس في الكبسولة الداخلية أو ملقط كبير وثانوي (الشكل 4 ج). لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في المجموعة في الانتشار الشعاعي. لم تكن هناك أيضًا مناطق كان فيها التباين الجزئي مرتفعًا أو متوسطًا أو منخفضًا في مجموعة غير متناهية الصغر مقارنةً بمجموعة التحكم. توضح هذه النتائج وجود تشوهات في المادة البيضاء في المرضى الذين لا يعانون من نزيف دقيق في التصوير المتدرج بالصدى. كما هو متوقع ، أظهرت التباينات نفسها بين المرضى الذين يعانون من نزيف مجهري وضوابط صحية تشوهات واسعة النطاق في المادة البيضاء في المرضى (الشكل التكميلي 1).

يظهر المرضى الذين لا يعانون من نزيف مجهري أيضًا دليلًا على تلف المادة البيضاء. نتائج (أ) التباين الجزئي (FA) ، (ب) يعني الانتشار (MD) و (ج) الانتشار المحوري (Dفأس) يتناقض TBSS بين المرضى الذين ليس لديهم دليل دقيق على إصابة محور عصبي منتشر (غير مجهري) والضوابط. تباين كسور (أحمر): عناصر تحكم و gt non-microbleed ، متوسط ​​الانتشار (أزرق غامق): عناصر تحكم non-microbleed & gt و Dفأس (أصفر): عناصر تحكم non-microbleed & gt. تراكب التباينات على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.05 ، مصححة لمقارنات متعددة.

يظهر المرضى الذين لا يعانون من نزيف مجهري أيضًا دليلًا على تلف المادة البيضاء. نتائج (أ) التباين الجزئي (FA) ، (ب) يعني الانتشار (MD) و (ج) الانتشار المحوري (Dفأس) يتناقض TBSS بين المرضى الذين ليس لديهم دليل مجهري لإصابة محور عصبي منتشر (غير مجهري) والضوابط. تباين كسور (أحمر): عناصر تحكم و gt non-microbleed ، متوسط ​​الانتشار (أزرق غامق): عناصر تحكم non-microbleed & gt و Dفأس (أصفر): عناصر تحكم non-microbleed & gt. تراكب التباينات على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.05 ، مصححة لمقارنات متعددة.

يُظهر المرضى المصنفون على أنهم تعرضوا لإصابة دماغ رضحية "خفيفة" تشوهات في المادة البيضاء

قمنا أيضًا بفحص العلاقة بين شدة إصابات الدماغ الرضحية على النحو المحدد باستخدام نظام تصنيف Mayo (Malec وآخرون.، 2007) وتلف المادة البيضاء. على الرغم من أن المجموعة الخفيفة تتكون من ثمانية مرضى فقط ، إلا أنهم أظهروا تباينًا جزئيًا أقل مقارنةً بعناصر التحكم في مجموعة واسعة من المسالك (الشكل التكميلي 2 أ). وشملت هذه القباب ، والحزمة الحزامية ثنائياً ، والجسم الثفني ، والطرف الأمامي للكبسولة الداخلية اليمنى ، والكبسولة الخارجية اليسرى ، والحزمة الأمامية القذالية السفلية ، والحزمة الطولية العلوية اليسرى ، والملقط الثنائي الرئيسي والثانوي ، والأمامي الإشعاعات المهادية ثنائية الأطراف والمسالك القشرية. أظهر المرضى المعتدلون أيضًا انتشارًا متوسطًا مرتفعًا في مساحات متشابهة ولكن أكثر انتشارًا ، مع وجود اختلافات إضافية في الكبسولات الداخلية والخارجية على المستوى الثنائي واللفافة الطولية العلوية (الشكل التكميلي 2 ب). كان الانتشار المحوري أعلى بالنسبة للمرضى المعتدلين من الضوابط الموجودة في الجسم الثفني ، والحزم الأمامية القذالية السفلية ، والحزم الحزمية الخلفية ، والحزمة الطولية اليسرى العلوية ، والأطراف الخلفية للكبسولة الداخلية ، والمسالك القشرية ، وكلا الإشعاعات المهادية الأمامية ( الشكل التكميلي 2 ج). كان لدى المرضى المعتدلين انتشار محوري أعلى من المرضى المعتدلين / الوخيمين في الجسم وجنس الجسم الثفني ، وهو فرق كان لا يزال موجودًا بعد التحكم في الوقت المنقضي منذ الإصابة. لم تكن هناك اختلافات أخرى في أي من مقاييس DTI بين المرضى الخفيفين والمتوسطين / الحادين. كما هو متوقع ، كانت هناك اختلافات واسعة النطاق في تباين الخواص الجزئية (مرضى الضوابط و gt) والانتشار المتوسط ​​والمحوري (المرضى والضوابط gt) بين المرضى المعتدلين / الحادين والضوابط. شوهدت هذه الاختلافات داخل القباب ، والجسم الثفني ، وجميع الترابطات الرئيسية داخل نصف الكرة الأرضية وألياف الإسقاط ، والكبسولات الداخلية والخارجية ، والإكليل الإشعاعي العلوي والأمامي. لم تكن قياسات الانتشار الشعاعي مختلفة بين أي من المجموعات الثلاث.

العلاقة بين بنية المادة البيضاء والوظيفة المعرفية

الذاكرة الترابطية

عبر كل من المرضى والضوابط ، وجدنا دليلاً على أن بنية القبو تنبأت بأداء الذاكرة الترابطية. كما هو متوقع ، كان التباين الجزئي داخل fornix مرتبطًا بشكل إيجابي بالذاكرة ، مما يدل على أن الأفراد الذين لديهم مادة بيضاء متباينة الخواص داخل fornix كان لديهم أداء أفضل. لوحظت هذه العلاقة بين التباين الجزئي والذاكرة الترابطية في كل من المرضى والمجموعات الطبيعية (الشكل 5 أ). باستخدام اختبار التقليب الصارم الذي استخدمناه ، كانت هذه العلاقة ذات أهمية حدية ، عند تصحيحها لمقارنات متعددة عبر الدماغ كله (ص & lt 0.06 في fornix الأيمن ، ذروة فوكسل: x = 7, ذ = −5, ض = 9 و ص & lt 0.07 في fornix الأيسر ، ذروة فوكسل: x = −2, ذ = −16, ض = 17). في ذروة فوكسل داخل fornix ، كان التباين الجزئي مرتبطًا بشكل كبير بمقياسنا للتعلم النقابي والذاكرة عبر كلا المجموعتين (ر 2 = 0.25, ص & lt 0.001). اختبارات TBSS للعلاقات الخطية بين بنية المادة البيضاء والمتغيرات المعرفية ، ولكن قد لا تكون هذه العلاقة أفضل نموذجًا خطيًا ، كما هو مقترح في الشكل 5 ب. لهذا السبب ، قمنا بتركيب منحدر انحدار متعدد الحدود من الدرجة الثانية ، والذي يصمم البيانات بشكل أكثر دقة (ر 2 = 0.33, ص & lt 0.0001). كانت هذه العلاقة خاصة بتكوين الحصين حيث لم تكن هناك مناطق مهمة خارجها حيث كان التباين الجزئي مرتبطًا بقياس وظيفة الذاكرة. كانت العلاقة موجودة أيضًا عند التحكم في القدرة الفكرية (رجزئي = 0.48, ص & lt 0.001) ، ولم يُظهر ANCOVA مع الشدة كعامل بين الموضوعات أي تفاعل كبير بين الشدة والتباين الجزئي في ذروة فوكسل من علاقة fornix / الذاكرة. لم يلاحظ أي ارتباط كبير بين التعلم النقابي والذاكرة وبنية المادة البيضاء لأي من الانتشارات الثلاثة.

نتائج تحليل الانحدار TBSS للتعلم الترابطي والذاكرة (إجمالي عدد الأشخاص الذين يختبرون الاستدعاء الفوري) عن طريق التباين الجزئي (FA) عبر إصابات الدماغ الرضحية ومجموعات التحكم. (أ) المناطق التي يرتبط فيها التباين الجزئي ارتباطًا إيجابيًا بنتيجة استدعاء اختبار الأشخاص (PT) عبر المجموعتين باللون الأحمر (FA / PT: ALL +). النتيجة متراكبة على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). لأغراض العرض ، يتم عرض النتيجة مع عتبة مقارنات متعددة ص ≤ 0.1. (ب) رسم بياني يوضح نقاط البيانات الفردية في كلا المجموعتين لدرجة استدعاء اختبار الأشخاص مقابل التباين الجزئي في ذروة فوكسل (معهد مونتريال للأعصاب x = 7, ذ = −5, ض = 9). يتم عرض منحدر انحدار متعدد الحدود من الدرجة الثانية ، والذي يوفر توافقًا أكثر دقة من الانحدار الخطي المحدد بواسطة تحليل النموذج الخطي العام لكامل الدماغ. CON = control TBI = إصابات الدماغ الرضحية.

نتائج تحليل الانحدار TBSS للتعلم الترابطي والذاكرة (اختبار الأشخاص الفوري إجمالي الاستدعاء) عن طريق التباين الجزئي (FA) عبر إصابات الدماغ الرضحية ومجموعات التحكم. (أ) المناطق التي يرتبط فيها التباين الجزئي ارتباطًا إيجابيًا بنتيجة استدعاء اختبار الأشخاص (PT) عبر المجموعتين باللون الأحمر (FA / PT: ALL +). النتيجة متراكبة على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). لأغراض العرض ، يتم عرض النتيجة مع عتبة مقارنات متعددة ص ≤ 0.1. (ب) رسم بياني يوضح نقاط البيانات الفردية في كلا المجموعتين لدرجة استدعاء اختبار الأشخاص مقابل التباين الجزئي في ذروة فوكسل (معهد مونتريال للأعصاب x = 7, ذ = −5, ض = 9). يتم عرض منحدر انحدار متعدد الحدود من الدرجة الثانية ، والذي يوفر توافقًا أكثر دقة من الانحدار الخطي المحدد بواسطة تحليل النموذج الخطي العام لكامل الدماغ. CON = control TBI = إصابات الدماغ الرضحية.

وظيفة تنفيذية

لوحظ وجود علاقة أكثر تعقيدًا بين بنية المادة البيضاء والوظيفة التنفيذية. لم تكن هناك علاقة بين مقاييس الوظيفة التنفيذية لدينا والتباين الجزئي ، ولكن لوحظت علاقة مهمة بين تغيير المجموعة ، كما تم قياسه بواسطة مؤشر تكلفة التبديل بالتناوب واختبار تريل وكلاهما متوسط ​​وانتشار شعاعي. تم الإبلاغ سابقًا عن زيادات في الانتشار المتوسط ​​والشعاعي بعد إصابات الدماغ الرضحية (Kraus وآخرون.، 2007 سيداروس وآخرون.، 2008 كينيدي وآخرون.، 2009) ويعتقد أنها تشير إلى إصابة محور عصبي. في تحليل الدماغ بالكامل ، أظهرت مجموعة المرضى ارتباطًا متوقعًا بين متوسط ​​الانتشار المرتفع والخلل الوظيفي التنفيذي. أظهر المرضى الذين يعانون من ارتفاع متوسط ​​الانتشار في المادة البيضاء الأمامية العلوية اليسرى أداءً أسوأ. أكد تحليل لاحق داخل جميع وحدات البكسل المهمة هذه العلاقة (رجزئي = 0.75, ص & lt 0.001) ، للتحكم في القدرة الفكرية. لم يكن هناك مثل هذه العلاقة في المجموعة الضابطة الصحية ، في المجموعات مجتمعة أو في التفاعل بين المجموعات.

لوحظ تفاعل جماعي مهم للغاية بين الانتشار الشعاعي وتكلفة التبديل المتناوب (تم تصحيح الدماغ بالكامل عند ص & لتر 0.01). كان هذا في تناقض صارخ مع النتيجة التي توصلنا إليها للعلاقة بين التباين الجزئي والتعلم النقابي والذاكرة ، حيث لوحظ تأثير مماثل عبر المجموعات. شوهدت وحدات البكسل حيث أظهرت المجموعتان علاقات متميزة مع الوظيفة التنفيذية بشكل خاص في وصلات المادة البيضاء الأمامية ، بما في ذلك الحزمة الحزامية والجسم والجذع من الجسم الثفني والحزمة الطولية اليمنى العلوية والجهاز القشري الأيمن (الشكل 6 أ) . تم العثور على شدة تأثير الذروة في فوكسل في المادة البيضاء الجدارية الخلفية / الإنسي اليمنى ، بين الحزمة الطولية العلوية والحزمة الحزامية. في هذا فوكسل ، كان هناك ارتباط إيجابي بين المتغيرات في مجموعة المرضى (ر 2 = 0.30, ص & lt 0.01) ، ولكن لا توجد علاقة ذات دلالة إحصائية في المجموعة الضابطة (الشكل 6 ب). ظهرت نتيجة مماثلة عندما فحصنا جميع وحدات البكسل التي تظهر تأثير التفاعل الكبير ، مع وجود علاقة إيجابية لوحظت بين المتغيرات في مجموعة المرضى (ر 2 = 0.17, ص & lt 0.05) ، ولكن لم يتم العثور على علاقة لعناصر التحكم. لذلك ، كان المرضى الذين يعانون من انتشار شعاعي أعلى في مناطق المادة البيضاء هذه يعانون من ضعف تنفيذي أكثر. ظلت هذه العلاقة في مجموعة المرضى مهمة بعد التحكم في القدرة الفكرية (رجزئي = 0.53, ص & لتر 0.01 في ذروة فوكسل و رجزئي = 0.43, ص & lt 0.05 عبر جميع وحدات البكسل المهمة). لم يُظهر ANCOVA ذو الشدة كعامل بين الموضوعات أي تفاعل كبير بين الشدة والانتشار الشعاعي في ذروة فوكسل ، أو عبر جميع وحدات البكسل المهمة.

نتائج تحليل الانحدار TBSS للتفاعل الجماعي بين تكلفة التبديل المتناوب (Trail Making Test Trails B ناقص Trail A) والانتشار الشعاعي (Dراد) في إصابات الدماغ الرضحية ومجموعات التحكم. (أ) نتائج تحليل الدماغ بالكامل مع مناطق مهمة من تأثير التفاعل لـ Dراد (TBI + / CON−) يظهر باللون الأزرق الفاتح. النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.01 ، مصحح لمقارنات متعددة ومضاف على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). (ب) رسم بياني يوضح منحدرات الانحدار الخطي لكل مجموعة ونقاط البيانات الفردية لتكلفة التبديل البديل مقابل Dراد في ذروة فوكسل (معهد مونتريال للأعصاب x = 18, ذ = −38, ض = 36) لتأثير التفاعل. دراد يتم التعبير عن القيم كـ mm 2 / s × 10 −3 لتسهيل العرض. CON = control TBI = إصابات الدماغ الرضحية.

نتائج تحليل الانحدار TBSS للتفاعل الجماعي بين تكلفة التبديل المتناوب (Trail Making Test Trails B ناقص Trail A) والانتشار الشعاعي (Dراد) في إصابات الدماغ الرضحية ومجموعات التحكم. (أ) نتائج تحليل الدماغ بالكامل مع مناطق مهمة من تأثير التفاعل لـ Dراد (TBI + / CON−) يظهر باللون الأزرق الفاتح. النتائج هي عتبة في ص ≤ 0.01 ، مصحح لمقارنات متعددة ومضاف على معيار معهد مونتريال للأعصاب 152 ت1 1 ملم من المخ والهيكل العظمي للتباين الجزئي (باللون الأخضر). (ب) رسم بياني يوضح منحدرات الانحدار الخطي لكل مجموعة ونقاط البيانات الفردية لتكلفة التبديل البديل مقابل Dراد في ذروة فوكسل (معهد مونتريال للأعصاب x = 18, ذ = −38, ض = 36) لتأثير التفاعل. دراد يتم التعبير عن القيم كـ mm 2 / s × 10 −3 لتسهيل العرض. CON = control TBI = إصابات الدماغ الرضحية.

قمنا أيضًا بتحليل كل مجموعة على حدة.في المجموعة الضابطة ، تم العثور على علاقة سلبية غير متوقعة بين الوظيفة التنفيذية والانتشار الشعاعي ، حيث كان الانتشار الشعاعي المتزايد مرتبطًا بوظيفة تنفيذية أفضل. شوهدت هذه العلاقة في أجزاء من الجسم الثفني والحزمة الطولية العلوية والحزمة الحزامية. حدد هذا التحليل مجموعة من وحدات البكسل التي كانت متداخلة جزئيًا فقط مع نتائج تحليل التفاعل. لم تكن هناك علاقة ذات دلالة إحصائية بين الوظيفة التنفيذية والانتشار الشعاعي في مجموعة المرضى وحدها في تحليل الدماغ بالكامل ، لكن نمط الارتباط كان عكسيًا إلى المجموعة الضابطة. يُظهر هذان التحليلين وجود علاقة معقدة بين الوظيفة التنفيذية وبنية المادة البيضاء ، حيث تظهر وحدات البكسل في أجزاء مختلفة من المادة البيضاء علاقات بنية ووظيفة مختلفة في الدماغ السليم والمتضرر.

لم يكن التباين الجزئي والانتشار المحوري مرتبطين بتحويل الضبط كما هو مفهرس بتكلفة التبديل المتناوب في اختبار صنع المسار. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوظيفتين التنفيذيتين الأخريين اللتين تم التحقيق فيهما (أي المرونة المعرفية وطلاقة توليد الكلمات) لم تظهر علاقة مهمة مع أي من مقاييس DTI.

سرعة معالجة المعلومات

في تحليل الدماغ بالكامل ، لم يتم العثور على سرعة معالجة المعلومات ، التي تم قياسها بواسطة متوسط ​​وقت رد الفعل للاستجابات الدقيقة في مهمة رد فعل الاختيار ، مرتبطة بشكل كبير بأي مؤشر لبنية المادة البيضاء.

ارتفاع معدل الانتشار المحوري بعد إصابات الدماغ الرضحية والوظيفة الإدراكية

لقد ثبت سابقًا أن المرضى الذين يظهرون زيادات كبيرة نسبيًا في الانتشار المحوري في السنة الأولى بعد إصابة الرأس لديهم نتائج أكثر ملاءمة (Sidaros وآخرون.، 2008). هذا يثير احتمال أن يكون الانتشار المحوري المرتفع بعد إصابة الدماغ علامة على الانتعاش المحوري. سيداروس وآخرون. (2008) لاحظ زيادات في الطرف الخلفي للكبسولة الداخلية ، وهو ممر متحرك نازل له هيكل وبنية طبيعية مشهورة (Pierpaoli) وآخرون.، 2001). دفعنا هذا إلى إجراء تحليل مركز للانتشار المحوري داخل هذا الجزء من المادة البيضاء. اختبرنا الارتباطات الجزئية بين الانتشار المحوري والمتغيرات المعرفية الخمسة الموضحة أعلاه ، والتحكم في العمر والوقت منذ إصابة الدماغ الرضحية والقدرة الفكرية الحالية. ارتبطت سرعة المعالجة سلبًا بالانتشار المحوري (رجزئي = −0.55, ص & lt 0.01) ، بحيث كان المرضى الذين يعانون من أعلى انتشار محوري في الطرف الخلفي للكبسولة الداخلية لديهم أسرع أوقات رد فعل. لم يظهر أي من المتغيرات المعرفية الأربعة الأخرى علاقة مهمة بالانتشار المحوري.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو وصول كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


أساليب

المرضى وموضوعات المراقبة

تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنتنا الأخلاقية المحلية ، وتم الحصول على موافقة مستنيرة من الأشخاص. قمنا بفحص 21 مريضًا يعانون من إصابات خفيفة في الدماغ (12 رجلاً و 9 نساء متوسط ​​العمر ± SD ، 32 ± 9 سنوات) ، والتي تم تعريفها على أنها إصابة في الرأس مع درجة مبدئية لمقياس غلاسكو للغيبوبة (GCS) عند أو أكثر من 13. ناجمة عن حادث مروري في 14 مريضاً ، وضربات على الرأس مرتبطة بالعدوانية في 4 مرضى ، وبسبب انخفاض في 3 مرضى. كان متوسط ​​الفترة الزمنية بين الإصابة والتحقيق بالرنين المغناطيسي 5.5 شهرًا (الحد الأدنى ، 0.1 شهرًا كحد أقصى ، 109.3 شهرًا في الربع الأول ، 0.5 شهرًا في الربع الثالث ، 31.5 شهرًا). في هذا الفاصل الزمني ، لم يكن لدى المرضى نوبات متكررة من إصابات الدماغ الرضية. تم اختيار مجموعة المرضى لدينا من 43 مريضًا متتاليًا تمت إحالتهم إلى قسم الأشعة العصبية لدينا لتقييم DTI لـ TBI بين يونيو 2006 ومايو 2007 والذين ليس لديهم تاريخ معروف أو دليل التصوير بالرنين المغناطيسي للإصابة بمرض إضافي في الجهاز العصبي المركزي. من هؤلاء المرضى البالغ عددهم 43 مريضًا ، استبعدنا أولئك الذين لديهم آثار حركية على صورة الرنين المغناطيسي (ن = 7) وأولئك الذين يعانون من إصابات معتدلة أو شديدة (GCS ، & lt13 ن = 15). قمنا بالتحقيق في 11 موضوع تحكم (8 رجال و 3 نساء متوسطات العمر ± SD ، 37 ± 9 سنوات) للقيم المرجعية. كانوا متطوعين من قسمنا وليس لديهم تاريخ معروف أو دليل التصوير بالرنين المغناطيسي لأمراض الجهاز العصبي المركزي.

بروتوكول MR

تم إجراء التحقيقات على نظام 1.5T (Sonata Siemens ، Erlangen ، ألمانيا). كان وضع الرأس المستقيم بدون إمالة يهدف إلى كل مريض وموضوع تحكم. يتألف بروتوكول MR من مسح محوري ثلاثي الأبعاد T1 (TR / TE ، 11/4 مللي ثانية) ، ومسح محوري لاسترداد انعكاس السوائل (FLAIR) (TR / TE / وقت الانقلاب ، 9480/112/2390 مللي ثانية) ، فحص صدى متدرج مرجح T2 * (GE) (TR / TE ، 1330/33 مللي ثانية) ، ومسح DTI للتصوير بالصدى المحوري (TR / TE ، 5700/110 مللي ثانية FOV ، مصفوفة صور 24 × 24 سم ، 128 × 128 30 مقطعًا بسماكة 4 مم بحجم فوكسل الاسمي ، 1.875 × 1.875 × 4 مم عدد متوسطات شدة الإشارة ، 3) مع تدرجات الانتشار المحددة في 25 اتجاه غير خطي باستخدام قيمتين ب (ب = 0 و 1000 ق / مم 2). استغرق فحص DTI 7 دقائق و 30 ثانية.

معالجة بيانات DTI

تمت معالجة بيانات DTI على أساس voxel-by-voxel باستخدام برنامج مخصص (DPTools ، http://www.fmritools.org). تم تطبيق خوارزمية تصحيح على مجموعة بيانات DTI لمراعاة التشوهات التي كانت مرتبطة بالتيارات الدوامة الناتجة عن التدرجات الكبيرة للحساسية للانتشار. واعتمد على نموذج تشويه مكون من 3 معلمات بما في ذلك المقياس والقص والترجمة الخطية في اتجاه ترميز الطور. تم تحديد 25 عنصرًا لكل فوكسل ، المحسوبة من الصور التي تم الحصول عليها عن طريق تطبيق تدرجات تحسس الانتشار في 25 اتجاهًا غير خطي ، بالإضافة إلى صورة غير مرجحة غير قابلة للانتشار ، لحساب القيم الذاتية (λ1، λ2و λ3) من مصفوفة موتر الانتشار. تم حساب معامل الانتشار الظاهري (ADC) و FA لاحقًا. قيم FA عند 1 تقريبًا متباينة تمامًا ، وقيم FA عند 0 تقريبًا متناحية تمامًا. تم تصور 24 قيمة FA في خرائط ملونة ثنائية الأبعاد.

تتبع الألياف

تم إجراء تتبع الألياف باستخدام برنامج مخصص (MedINRIA ، http://www-sop.inria.fr/asclepios/software/MedINRIA). تم إنشاء مساحات ألياف المادة البيضاء في صورة ثلاثية الأبعاد استنادًا إلى أوجه التشابه بين وحدات فوكسل المجاورة في الشكل (مقاييس تباين الانتشار الكمي) والتوجيه (خريطة المتجهات الذاتية الرئيسية) للناقل الإهليلجي للنشر وتم تسجيلها على خريطة FA باستخدام خوارزمية خاصة موصوفة سابقًا. تم استخدام طريقة اتجاهات الانتشار الرئيسية 26-28 ، حيث يتم استخراج المتجه الذاتي المقابل لأكبر قيمة ذاتية من حقل موتر الانتشار الناتج من مجموعات بيانات DTI في المنطقة التي كان الانتشار فيها خطيًا. كانت قيمة عتبة FA هي 0.20 ، وكانت عتبة الزاوية 45 درجة (لمنع الألياف من الانتقال المفاجئ وللحفاظ على التتبع بناءً على اتصال الحي) ، كما هو موضح في مكان آخر. 26،27 تم ترميز إعادة بناء الألياف ثلاثية الأبعاد بالألوان ، حيث يمثل اللون الأزرق الأعلى - السفلي ، والأخضر الأمامي الخلفي ، والأحمر في الاتجاه الأيسر - الأيمن.

قياسات

تم إجراء القياسات مع العمى على الحالة السريرية للمريض باستخدام حزم البرامج الموضحة في الفقرات السابقة. بعد إعادة التنظيم والتطبيع المكاني ، تم تجميع قيم FA لموضوعات التحكم على أساس voxel-by-voxel لاشتقاق القيم المرجعية المتوسطة والقيم SD لمجموعة التحكم. لتحديد وحدات البكسل التي تم تخفيضها بشكل غير طبيعي في كل مريض ، تمت إعادة محاذاة خريطة FA الخاصة بالمريض وتطبيعها مكانيًا ومقارنتها بشكل فردي مع مجموعة التحكم في ض تحليل النتيجة. أ |ض| & GT1.96 (ص & lt .05) للإشارة إلى وحدات البكسل غير الطبيعية ، والتي تم تمييزها تلقائيًا على ملف ض خريطة النقاط (الشكل 1). تم تحديد مناطق المادة البيضاء من voxels مع انخفاض FA يدويًا كما هو موضح في الشكل 1. لكل من هذه المناطق ذات الأهمية (ROIs) مع انخفاض FA ، تم إجراء مقارنة بصرية مع الانتشار المقابل ذي القيمة المنخفضة b ، ومسح T1 ، و FLAIR للتأكيد توطينها في المادة البيضاء. تم الحرص بشكل خاص على تجنب إدراج المادة الرمادية أو السائل الدماغي الشوكي. لكل منطقة اهتمام ، قمنا بحساب الحجم ، FA ، ض النتيجة ، و ADC وتحديد وجود فرط كثافة FLAIR و T2 * GE hypointens مما يدل على النزف الدقيق.

اختيار العائد على الاستثمار في مريض مصاب بإصابات الدماغ الرضية الخفيفة. يُظهر الصف العلوي 2 من 30 قسمًا من ض خريطة نقاط التباين الجزئي ، متراكبة على أ ب = 0 مسح DTI. بكسل مع أ ض يتم تمييز النتيجة الأقل من 1.96 في نفسجي. تظهر مناطق غير طبيعية في الطحال وجين الجسم الثفني (أعلى الصورة اليسرى) وفي مركز شبه الحرار الأيمن (أعلى الصورة اليمنى). تم رسم عائد الاستثمار ، بما في ذلك وحدات البكسل غير الطبيعية ، يدويًا ، كما هو موضح في الصف السفلي من الصور المقابلة.

تم تصنيف توطين العائد على الاستثمار (ROI) في المادة البيضاء في الدماغ وفقًا للتصنيف التالي: المادة البيضاء الفصي الدماغي ، الحزام ، الجسم الثفني ، الطرف الأمامي والخلفي للكبسولات الداخلية ، الدماغ المتوسط ​​، جذع الدماغ ، والمخيخ. تم تقسيم المادة البيضاء للفص الدماغي إلى الفصوص الوسطى ، والفص الجبهي ، والفص الجداري ، والفص الصدغي ، والفص القذالي. إذا امتد عائد الاستثمار في أكثر من موقع واحد من هذه المواقع ، فسيتم تسجيل جميع المواقع المعنية.

يسمح برنامج تتبع الألياف بإعادة بناء الألياف التي مرت عبر عائد استثمار معين. تم حساب عدد وطول الألياف الفردية المارة لكل عائد استثمار ، وحددنا النوع التشريحي لحزمة (حزم) الألياف المارة 29 التي تتكون من الألياف الفردية. أخيرًا ، تم الحكم بصريًا على حزمة الألياف التي أعيد بناؤها عبر المرور للانقطاع على مستوى عائد الاستثمار.

تحليل احصائي

تم حساب عدد عائد الاستثمار مع انخفاض FA على النحو التالي ن (٪) لإجمالي المرضى ومتوسط ​​± SD لوصف متوسطات المريض. حجم العائد على الاستثمار ، FA ، ض يتم إعطاء النتيجة و ADC وعدد وطول الألياف المارة كوسائل مع فواصل ثقة 95 ٪. تم حساب ارتباط بيرسون بين هذه المعلمات والفاصل الزمني بعد الإصابة. يتم إعطاء حزم ألياف المادة البيضاء التي كانت متورطة في مناطق ذات FA منخفض على النحو التالي ن (٪) لإجمالي المرضى. تم تطبيق تحليل الانحدار الخطي المتعدد لتحديد المتغيرات التي كانت مرتبطة بوجود ألياف متقطعة في عائد الاستثمار. باستخدام اختبار χ 2 ، تمت مقارنة توزيع العائد على الاستثمار بين مناطق المادة البيضاء المختلفة ونسبة حزم الألياف المتقطعة بين المرضى الذين تم فحصهم في أقل من 3 أشهر وبعد أو أكثر من 3 أشهر بعد الإصابة. في جميع التحليلات ، تم تجميع البيانات من الجانبين الأيمن والأيسر من الدماغ ، لأننا لم نجد فروقًا ذات دلالة إحصائية بين جانبي الدماغ. أ ص تم اعتبار القيمة الأقل من 0.05 للإشارة إلى فرق معتد به إحصائيًا.


معلومات الكاتب

الانتماءات

معهد ماكس بلانك لعلم الأعصاب ، نمو وتجديد المحور العصبي ، مارتينسريد ، ألمانيا

علي إرتورك وفريدة هلال وأمبير فرانك برادك

قسم علم الأعصاب ، جينينتيك ، جنوب سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

معهد ماكس بلانك للطب النفسي ، ميونيخ ، ألمانيا

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen ، نمو وتجديد محور عصبي ، بون ، ألمانيا

فريدة هلال وأمب فرانك برادك

معهد ماكس بلانك للبيولوجيا العصبية والأنظمة والبيولوجيا العصبية الحاسوبية ، مارتينسريد ، ألمانيا

معهد ماكس بلانك لعلم الأعصاب والبيولوجيا العصبية الخلوية والأنظمة ، مارتينسريد ، ألمانيا

مركز مجلس البحوث الطبية للبيولوجيا العصبية التنموية ، كينجز كوليدج لندن ، مستشفى جايز ، لندن ، المملكة المتحدة.

قسم الإلكترونيات الحيوية ، الجامعة التقنية في فيينا ، معهد إلكترونيات الحالة الصلبة ، فيينا ، النمسا

كلاوس بيكر ونينا يهرلنغ وهانس أولريش دودت

مركز أبحاث الدماغ ، جامعة فيينا الطبية ، قسم الإلكترونيات الحيوية ، فيينا ، النمسا

كلاوس بيكر ونينا يهرلنغ وهانس أولريش دودت

قسم البيولوجيا العصبية ، جامعة أولدنبورغ ، أولدنبورغ ، ألمانيا

قسم علم الوراثة العصبية وعلم وظائف الأعضاء الدبقية والتصوير ، معهد ماكس بلانك للطب التجريبي ، غوتنغن ، ألمانيا

هاينز ستيفنز وأمبير فرانك كيرشوف

تطوير وصيانة الجهاز العصبي ، مركز البيولوجيا العصبية الجزيئية ، هامبورغ ، ألمانيا

ميلاني ريختر وأمبير إدغار كرامر

علم وظائف الأعضاء الجزيئي ، معهد علم وظائف الأعضاء ، جامعة سارلاند ، هومبورغ / سار ، ألمانيا


شاهد الفيديو: نقص المادة البيضاء أسبابه وطرق علاجه مع الدكتور ياسر المنسي (كانون الثاني 2022).