Využití zobrazení tenzorů difuze (DTI) pro mapovaní strukturální konektivity a mikrostruktury bílé hmoty

MUDr. Alena Svátková, Ph.D.

Doctoral thesis

Diffusion Tensor Imaging (DTI) For Structural Connectivity And White Matter Microstructure Mapping

Anotácia:

Zobrazení tenzorů difuze (DTI) představuje stále více využívanou MRI metodu charakterizující změny mikrostruktury bílé hmoty (BH) na základě kvantifikace pohybů molekul vody, která je přednostně směrovaná podél axonů. Kontinuální proměny mozkových sítí v průběhu celého života předurčují náchylnost BH k nepříznivým i pozitivním vlivům. Srovnání mezi zdravými dětmi a pacienty s kombinovanou formou hyperaktivity s poruchou pozornosti (ADHD-C) a formou s preferenční poruchou pozornosti (ADHD-PI) odhalilo charakteristické abnormality ve frontálních spojeních BH u obou forem ADHD, které měli zásadní vliv na neuropsychologické profily subjektů. DTI rovněž detekovalo pozitivní účinky pravidelného půlročního tréninku složeného převážně z jezdění na rotopedu na BH v dospělosti u zdravých jednotlivců i pacientů se schizofrenií. Jízda na kole představuje endemickou charakteristiku holandské populace, což navíc umožnilo odlišit účinky kontinuálního opakovaní specifické dovednosti od efektu vzniklého při její akvizici. DTI proto zásadně zlepšuje naše pochopeni kontinuálně probíhajících procesů BH, které jsou buďto výsledkem abnormálního vývoje mozku v dětství nebo plastických změn v dospělosti.

Abstract:

Diffusion tensor imaging (DTI) as an increasingly utilized MRI method, quantifies changes in white matter (WM) microstructure based on measurements of water movement, which is preferentially hindered along the axons. Sustained rewiring of the brain networks throughout the lifespan leaves WM susceptible to either adverse or positive effectors. Comparison between healthy children and patients with combined (ADHD-C) and preferentially inattentive (ADHD-PI) attention-deficit/hyperactivity disorder revealed distinct abnormalities in frontal WM connections in both ADHD presentations, which had critical consequences on neuropsychological performance. DTI also delineated positive effects of 6-months of regular biking on a stationary bicycle on WM in adulthood in healthy individuals and patients with schizophrenia. Biking represents an endemic skill in the Dutch population that allows disentangling effects of acquisition versus the continuous practice of the skill. Thus, DTI critically improves our understanding of ongoing WM processes, which are either result of abnormal brain development in childhood or plastic changes in the adulthood.

Keywords

Diffusion tensor imaging, white matter, axons, fractional anisotropy, diffusivity, development, plasticity, exercise, schizophrenia, attention deficit hyperactivity disorder

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 12. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 3. 2017
• Vedúci: doc. MUDr. Petr Krupa, CSc., prof. MUDr. Ivan Rektor, CSc., prof. Hilleke Hulshoff Pol
• Oponent: Mgr. Ibrahim Ibrahim, Ph.D., prof. MUDr. Ing. Petr Hluštík, Ph.D., doc. MUDr. Hana Malíková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / odbor:
Neuroscience (4-years) / Neuroscience