نورآناتومی و نوروایمیجینگ

نورآناتومی و نوروایمیجینگ در کنار هم ساختار سیستم عصبی مرکزی و روش‌های مورد استفاده برای مشاهده آن در افراد زنده را توصیف می‌کنند. نورآناتومی قشر مغز، هسته‌های زیرقشری، مسیرهای ماده سفید و خون‌رسانی عروقی مغز را نقشه‌برداری می‌کند؛ نوروایمیجینگ تصاویر ساختاری و عملکردی را فراهم می‌آورد که از طریق آن‌ها این آناتومی مشاهده، اندازه‌گیری و به عملکرد درون‌تنی (in vivo) مرتبط می‌شود.

Definition

نورآناتومی مطالعه سازماندهی ساختاری سیستم عصبی است؛ نوروایمیجینگ مجموعه‌ای از تکنیک‌ها (مانند تصویربرداری رزونانس مغناطیسی، توموگرافی کامپیوتری، تصویربرداری انتشاری و fMRI) است که برای مشاهده غیرتهاجمی این ساختار و فعالیت آن استفاده می‌شود.

Scope

این حوزه خواننده را با سازماندهی ماکروسکوپی مغز و روش‌های تصویربرداری که آن را آشکار می‌کنند، آشنا می‌سازد. این بخش پنج موضوع را به هم پیوند می‌دهد: لوب‌های مغزی و نواحی قشری، ساختارها و هسته‌های زیرقشری، مسیرهای ماده سفید که آن‌ها را به هم متصل می‌کنند، روش‌های تصویربرداری ساختاری و عملکردی مورد استفاده برای مطالعه آن‌ها، و آناتومی عروقی که خون‌رسانی آن‌ها را تأمین می‌کند. این یک مرور کلی مرجع است، نه راهنمایی بالینی.

Sub-topics

• لوب‌های مغزی و نواحی قشری
• تصویربرداری عصبی ساختاری و عملکردی
• ساختارهای زیرقشری و هسته‌ها
• آناتومی عروقی و خون‌رسانی
• مسیرهای ماده سفید و اتصال‌پذیری

Core questions

• مغز انسان چگونه به نواحی قشری، هسته‌های زیرقشری، مسیرهای ارتباطی و مناطق عروقی سازماندهی شده است؟
• کدام روش‌های تصویربرداری ساختار را در مقابل عملکرد آشکار می‌کنند و هر کدام چه چیزی را اندازه‌گیری می‌کنند؟
• سازماندهی آناتومیکی و نقشه‌های مبتنی بر تصویربرداری چگونه با عملکرد مغز مرتبط هستند؟

Key concepts

• نورآناتومی ناخالص و منطقه‌ای
• سازماندهی قشری و زیرقشری
• اتصال‌پذیری ساختاری (مسیرهای ماده سفید)
• نوروایمیجینگ ساختاری در مقابل عملکردی
• مناطق عروقی مغز
• شبکه‌های مغزی در مقیاس بزرگ

Mechanisms

مغز به صورت سلسله‌مراتبی سازماندهی شده است: یک قشر مغزی چین‌خورده روی هسته‌های زیرقشری عمقی، که توسط مسیرهای ماده سفید به هم متصل شده‌اند و توسط یک سیستم شریانی قدامی و خلفی که در حلقه ویلیس به هم می‌پیوندند، خون‌رسانی می‌شوند. تصویربرداری این سازماندهی را قابل مشاهده می‌سازد: تصویربرداری رزونانس مغناطیسی ساختار ماده خاکستری و سفید را تفکیک می‌کند، تصویربرداری انتشاری جهت‌گیری آب را در امتداد مسیرهای فیبری دنبال می‌کند، و fMRI فعالیت را از تغییرات سیگنال وابسته به سطح اکسیژن خون که به دنبال فعالیت عصبی رخ می‌دهد، استنباط می‌کند (Ogawa et al., 1990). ابزارهای خودکار سپس این ساختارها را از تصاویر قطعه‌بندی و برچسب‌گذاری می‌کنند (Fischl, 2012)، که امکان کمی‌سازی آناتومی را به جای صرفاً توصیف آن فراهم می‌آورد و ساختار منطقه‌ای را به شبکه‌های شناختی عصبی توزیع‌شده مرتبط می‌سازد (Mesulam, 1990).

Clinical relevance

نورآناتومی و نوروایمیجینگ زیربنای چگونگی مکان‌یابی، توصیف و مطالعه سیستم عصبی در سراسر علوم اعصاب بالینی هستند، و واژگان مشترک آناتومیکی و تصویربرداری امکان انتقال یافته‌ها را فراهم می‌آورند. این حوزه چارچوب ساختاری و روش‌شناختی را توضیح می‌دهد؛ این یک پیش‌زمینه آموزشی است و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

History

نورآناتومی کلاسیک از کالبدشکافی ناخالص و بافت‌شناسی در طول قرون هجدهم و نوزدهم بنا شد و در اطلس‌هایی مانند آناتومی گری (Standring, 2020) کدگذاری شد. قرن بیستم تصویربرداری درون‌تنی را اضافه کرد: توموگرافی کامپیوتری اشعه ایکس و سپس تصویربرداری رزونانس مغناطیسی امکان مشاهده ساختار مغز را در افراد زنده فراهم آوردند، و کشف کنتراست وابسته به سطح اکسیژن خون (Ogawa et al., 1990) تصویربرداری عملکردی را گشود. قطعه‌بندی محاسباتی بعدها تصاویر را به اندازه‌گیری‌های آناتومیکی کمی تبدیل کرد (Fischl, 2012).

Key figures

• Marsel Mesulam
• Bruce Fischl
• Seiji Ogawa

Seminal works

• ogawa-1990
• mesulam-1990
• fischl-2012

Frequently asked questions

تفاوت بین نورآناتومی و نوروایمیجینگ چیست؟

نورآناتومی توصیف خود ساختار مغز است؛ نوروایمیجینگ مجموعه‌ای از روش‌ها است که برای مشاهده آن ساختار، و به طور فزاینده فعالیت آن، در افراد زنده استفاده می‌شود.

آیا تصویربرداری ساختاری فعالیت مغز را نشان می‌دهد؟

خیر. تصویربرداری ساختاری آناتومی را نشان می‌دهد، در حالی که تصویربرداری عملکردی مانند fMRI فعالیت را به طور غیرمستقیم از تغییرات سیگنال مرتبط با اکسیژن‌رسانی خون که همراه با فعالیت عصبی هستند، استنباط می‌کند.