Нейроанатомия и нейровизуализация

Нейроанатомия и нейровизуализация совместно описывают структуру центральной нервной системы и методы, используемые для ее визуализации у живых людей. Нейроанатомия картирует кору головного мозга, подкорковые ядра, тракты белого вещества и сосудистое снабжение мозга; нейровизуализация предоставляет структурные и функциональные изображения, с помощью которых эта анатомия наблюдается, измеряется и соотносится с функцией in vivo.

Definition

Нейроанатомия — это изучение структурной организации нервной системы; нейровизуализация — это совокупность методов (таких как магнитно-резонансная томография, компьютерная томография, диффузионная томография и функциональная МРТ), используемых для неинвазивной визуализации этой структуры и ее активности.

Scope

Эта область знакомит читателя с макроскопической организацией мозга и методами визуализации, которые ее выявляют. Она объединяет пять тем: доли головного мозга и корковые области, подкорковые структуры и ядра, тракты белого вещества, которые их соединяют, структурные и функциональные методы визуализации, используемые для их изучения, и сосудистую анатомию, которая их снабжает. Это справочный обзор, а не клиническое руководство.

Sub-topics

• Доли и корковые области головного мозга
• Структурная и функциональная нейровизуализация
• Подкорковые структуры и ядра
• Анатомия сосудов и кровоснабжение
• Тракты белого вещества и коннективность

Core questions

• Как человеческий мозг организован в корковые области, подкорковые ядра, соединительные тракты и сосудистые территории?
• Какие методы визуализации выявляют структуру по сравнению с функцией, и что измеряет каждый из них?
• Как анатомическая организация и карты, основанные на визуализации, соотносятся с функцией мозга?

Key concepts

• Макроскопическая и региональная нейроанатомия
• Корковая и подкорковая организация
• Структурная связность (тракты белого вещества)
• Структурная против функциональной нейровизуализации
• Сосудистые территории мозга
• Крупномасштабные сети мозга

Mechanisms

Мозг организован иерархически: складчатая кора головного мозга над глубокими подкорковыми ядрами, соединенными трактами белого вещества и снабжаемыми передней и задней артериальными системами, соединенными в виллизиев круг. Визуализация делает эту организацию наблюдаемой: магнитно-резонансная томография позволяет различать структуру серого и белого вещества, диффузионная томография отслеживает ориентацию воды вдоль волоконных трактов, а функциональная МРТ выводит активность из изменений сигнала, зависящих от уровня кислорода в крови, которые следуют за нейронной активностью (Ogawa et al., 1990). Автоматизированные инструменты затем сегментируют и маркируют эти структуры на изображениях (Fischl, 2012), позволяя количественно оценивать анатомию, а не только описывать ее, и связывать региональную структуру с распределенными нейрокогнитивными сетями (Mesulam, 1990).

Clinical relevance

Нейроанатомия и нейровизуализация лежат в основе того, как нервная система локализуется, описывается и изучается в клинических нейронауках, а общие анатомические и визуализационные словари позволяют обмениваться результатами. Эта область объясняет структурную и методологическую основу; это образовательный материал, а не основа для индивидуальной диагностики или лечения.

History

Классическая нейроанатомия была построена на основе макроскопического препарирования и гистологии в течение XVIII и XIX веков, кодифицирована в таких атласах, как «Анатомия Грея» (Standring, 2020). В XX веке добавилась визуализация in vivo: рентгеновская компьютерная томография, а затем магнитно-резонансная томография позволили видеть структуру мозга у живых людей, а открытие контраста, зависящего от уровня кислорода в крови (Ogawa et al., 1990), открыло функциональную визуализацию. Вычислительная сегментация позже превратила изображения в количественные анатомические измерения (Fischl, 2012).

Key figures

• Marsel Mesulam
• Bruce Fischl
• Seiji Ogawa

Seminal works

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

Frequently asked questions

В чем разница между нейроанатомией и нейровизуализацией?

Нейроанатомия — это описание самой структуры мозга; нейровизуализация — это набор методов, используемых для визуализации этой структуры и, все чаще, ее активности у живых людей.

Показывает ли структурная визуализация активность мозга?

Нет. Структурная визуализация показывает анатомию, в то время как функциональная визуализация, такая как функциональная МРТ, косвенно выводит активность из изменений сигнала, связанных с оксигенацией крови, которые сопровождают нейронную активность.