Untersuchung von Diffusionseigenschaften der grauen Substanz der Hirnrinde mit diffusionsgewichteter Bildgebung mit einem 180°-Inversionspuls (IR-DWI)

Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der strukturell komplexen grauen Substanz der Hirnrinde (Kortex) des Menschen anhand der unterschiedlichen Relaxations- (T1) und Diffusionseigenschaften ihrer mikrostrukturellen Kompartimente. Zur genaueren Charakterisierung dieser unterschiedlichen Kompartimente verwenden wir diffusionsgewichtete 'inversion recovery' (IR-DWI) Bildgebungssequenzen, die in vivo mit unterschiedlichen Inversionszeiten (TI) aufgenommen wurden.

Erste Ergebnisse der aus diesen Sequenzen abgeleiteten Parameter 'fraktionale Anisotropie (FA)' und 'mittlere Diffusivität (MD)' weisen spezifische Muster der TI-Abhängigkeit dieser Parameter in der grauen und weißen Substanz aus. Während die von der Inversionszeit (TI) unabhängige FA und MD keine Hinweise auf die Existenz mehrerer Kompartimente in der weißen Substanz liefern, zeigt ihre beobachtete Abhängigkeit von der Inversionszeit (TI) eine Multikompartimentstruktur in der grauen Substanz.

Wir nehmen an, dass dieser Befund durch eine Kompartimentierung in drei verschiedenen räumlichen Größenordnungen erklärt werden kann, die derzeit mit diffusionsgewichteter Bildgebung in vivo darstellbar sind. Auf mikroskopischer Ebene lässt sich der Kortex in ein intra- und extraaxonales Kompartiment unterteilen, auf mesoskopischer Ebene in kortikale Schichten (Laminae) und makroskopisch in kortikale Areale. Wir werden in der Zukunft speziellere Aufnahme- und Analysemethoden verwenden, um das zugrunde liegende räumliche Korrelat der TI-Abhängigkeit der Parameter FA und MD in der grauen Substanz der Hirnrinde weiter zu untersuchen.

Relevante Arbeiten:

Movahedian Attar F, Dhital B, Edwards L J, Weiskopf N. 2019. Exploring diffusion properties in neocortical grey matter using inversion recovery diffusion weighted imaging. In Proceedings of the 2019 ISMRM Annual Meeting.

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