结束扩散混乱:识别自闭症谱系障碍的精确神经相关

(bob游戏医学快报)-自闭症谱系障碍(ASD)是指一组发育障碍(如自闭症和阿斯伯格综合症)，其特征是沟通和社交能力受损。自闭症谱系障碍有一个普遍被接受的大脑特征，即远距离白质纤维束的完整性降低，这些纤维束主要由神经胶质细胞和有髓鞘的轴突组成，它们将信号从大脑的一个区域传递到另一个区域，并在大脑和较低的大脑中心之间传递。这些束主要通过扩散成像研究来研究。(基于分子的随机热运动，扩散成像-具体地说，扩散磁共振成像或dMRI -通过测量水在多个方向扩散的大小和方向来计算三维水扩散轮廓，在密集白质轨道的情况下，它是高度各向异性的，或卵圆形，指向纤维束的方向，从而实现对大脑白质的成像。)最近，麻省理工学院和麻省总医院的科学家们利用扩散加权成像(DWI-MRI)评估了ASD儿童的已知白质束，图像对比度由水质子的布朗(随机)微观运动确定。然而，与之前的大多数研究不同，研究人员仔细地匹配了组间的头部运动，这样做证明了ASD组中白质束没有广泛变化的证据——相反，差异只存在于右侧下纵束(rILF)，这是连接颞叶和枕叶的白质束。他们得出结论，他们的数据挑战了白质完整性的广泛变化是ASD特征的观点，并强调了在未来ASD和其他临床疾病的扩散研究中匹配数据质量的重要性。

讨论她和Nancy Kanwisher教授以及他们的合著者在美国国家科学院院刊Kami Koldewyn博士首先向《医学快报》讲述了他们在进行bob游戏研究时面临的挑战，从他们决定确定目标开始头部运动伪影是潜在错误的多白质束发现的关键因素。Koldewyn指出:“最近的几篇论文已经表明，扫描过程中的头部运动如何直接导致功能连通性研究中组间发现的错误。”他们补充说，他们想知道在弥散张量加权磁共振成像(DW-MRI)中是否也能证明这一点。“我们知道DW-MRI扫描过程中的头部运动会导致图像强度下降，”她解释说，“从而改变了产生DW-MRI对比度的现象。这意味着组间在扫描仪内移动多少的差异可能直接导致DW-MRI测量的组间差异。事实上，很少有论文招募患有ASD的参与者测量头部运动，或将其纳入他们的分析中，这意味着两组之间DWI测量的差异可能被错误地解释为白质束中不那么强大的连接，而它们可能只是扫描过程中头部运动的差异。”

另一个问题是精确匹配组之间的数据质量，科尔德温承认这不是一个简单的过程，以达到很高的精度。她解释说:“需要修复的不仅仅是扫描之间的错位。”“扫描仪中的头部运动会导致图像伪影，无法轻易补偿。”这意味着运动的类型会产生影响——研究人员在《神经图像》杂志上发表了一篇更具技术性的论文¹检查头部运动对DWI组分析的影响表明，所有类型的运动在组间分析中都有差异。因此，Koldewyn告诉《医学快报》，科学家们在当前论文中对每bob游戏一种运动测量进行了分组匹配，而不是在一种复合运动测量上进行分组匹配。她承认:“我们使用的头部运动测量并不像我们希望的那样精确，未来显然需要更好的运动测量创新，以及扫描后和扫描中头部运动的补偿。”

具有讽刺意味的是，头部运动的群体差异可以人为地导致最常报道的影响——具体来说，ASD白质束的分数各向异性(FA)减少。(分数各向异性给出了0到1之间的值，0是各向同性的，或球形的。FA以纵向定向扩散为特征，从而反映白质纤维密度、轴突直径和髓鞘形成。)然而，科学家们发现，在头部运动匹配组之前，这些差异在整个大脑中被观察到，但关键的是，在匹配组之后没有。这表明，在观察群体差异时，头部运动确实很重要——上述技术论文也提出了这一点¹在该研究中，科学家们表明，组间DW-MRI差异不仅在比较自闭症和典型组时成立，而且在两组都只包括典型发育组时也成立孩子们．“事实上，”Koldewyn强调，“我们发现两组之间头部运动的差异也会导致DW-MRI测量的差异，即使两组中的儿童是两次扫描的同一组儿童。”

综上所述，研究人员发现只有rILF纤维束连通性降低的证据是至关重要的。“包括我们小组在内的许多研究人员发现，患有ASD的儿童比同龄人更难记住面孔，”科尔德温指出。“事实上，”她举例说，“最近的研究表明，那些有先天性prosopagnia——一种以识别面孔能力受损为特征的发育状况——“右侧下纵束的结构连通性较弱。”我们认为，患有ASD的儿童可能会在右侧下纵束中表现出类似的差异，所以我们对各组之间的那条束特别感兴趣。”

这些发现使得科学家们有必要确定他们的结果与先前文献之间的一些差异是否可以用其他因素来解释，例如分析方法的差异，例如基于束的基于束的分析与基于体素的形态测量(VBM) -两种分析扩散图像的主要方法。(基于束的分析以白质纤维轨道为目标，计算整个束的平均FA值，可以在各组之间进行比较，以研究结构连通性。基于体素的形态测量术统计地比较了不同受试者之间整个大脑的局部各向异性值。)

Koldewyn解释说:“我们决定采用我们的特殊方法，因为它之前已经被证明是可靠和准确的。”“此外，在每个参与者中识别尿道的事实已经自动化，这意味着在识别尿道时减少了主观性，在一个大群体中运行这些分析更加可行。当我们使用体素方法查看数据时，我们还发现头部运动在组间分析中产生了差异。因此，我们怀疑我们的发现并不依赖于我们的分析技术。”然而，她承认，他们的结果与以前的发现之间的差异仍然有可能部分是由分析技术的差异引起的。

科学家们还必须评估他们最初为成人受试者开发的方法是否也适用于儿童参与者。科尔德温说:“之前的一篇论文探讨了这个确切的问题，发现我们使用的方法不受受试者年龄的影响，对儿童和成人都一样有效。”“因此，我们相信我们的研究结果不会因为参与者是儿童而受到负面影响。”

最后，研究小组必须确定，与他们测试的人相比，年龄更小、年龄更大或功能更低的ASD患者是否存在广泛的FA减少。“我们自己的分析发现，与TD儿童相比，没有迹象表明年龄较小或较大的ASD儿童表现出更大的差异，”Koldewyn指出，“这表明只有一个年龄范围内不存在‘隐藏的’群体差异——但也就是说，我们只研究了5 - 12岁的儿童，所以仍然有可能很小的儿童或年龄较大的青少年或成年人表现出更多的差异。”

在低功能或更严重的ASD患者中观察扩散测量的变化是困难的，因为这些人中的许多人不能忍受扫描。(患有自闭症的低功能儿童通常表现出很少或没有语言，有一定程度的智力障碍，对社会期望的认识不足，并可能表现出自残行为，特别是在痛苦时。)Koldewyn解释说:“除非成像研究选择在参与者被麻醉时进行DWI扫描，这通常是用于临床扫描，而不仅仅是用于研究目的，否则这些人无法通过成像对我们获得的疾病图像做出贡献。”“反过来，这可能会使我们对ASD的整体成像图像产生偏见。对低功能参与者进行的少量DWI研究表明，在这一组中发现的DWI差异可能与智力障碍有关，而不是ASD本身。然而，在我们得出强有力的结论之前，显然还需要更多的研究。”

科尔德温说，他们论文的关键见解只是考虑了头部运动可能会使我们对自闭症谱系障碍患者大脑结构差异的认识产生偏差的可能性。“我们有一个很棒的研究团队，其中包括图像分析和DWI方面的专家，在这个团队中的工作帮助我们将优秀的工具应用到一个实际上相当复杂的问题上。”

在研究人员的额外分析中，有一项分析旨在通过显示ASD和典型组中纤维束FA的预期发育增加来表明该研究具有足够的统计力。“这篇论文的大部分内容都是一个零发现——我们没有发现ASD和典型组之间有很大的差异，除了在一个区域。提出空结果的一个困难是，读者会怀疑我们是否有足够的数据(足够的统计能力)来发现组间的差异，如果它们真的存在的话。证明你有足够的能力发现群体差异的一种方法是证明你有和之前发现群体差异的研究一样多的数据。我们很想这样做，但是我们需要做功率分析的统计数据的细节没有包括在任何研究ASD和TD组之间DTI差异的论文中，这些分析与我们正在进行的分析非常相似。所以我们选择了一种不同的方式来证明我们有足够的力量——通过证明我们可以在相同的数据集中找到预期的组差异，但比较年幼的儿童和年龄较大的儿童，而不是比较患有ASD的儿童和TD的儿童。这种比较的逻辑是，我们可以使用主比较中使用的数据的一半，在我们的数据集中找到预期的组差异，这表明我们应该在完整的数据集中有足够的数据，以确保我们可以发现真正的组差异。

展望未来，科尔德温说，科学家们希望解决三个研究领域:

• 右ILF的组间差异需要在独立样本中复制
• 能够在ILF内使用DWI-MRI测量白质)，以调查ASD患者特定神经束的结构连通性与认知和知觉功能(例如面部感知/记忆能力)之间的关系。
• 一旦考虑到头部运动，几个研究小组的DW-MRI测量可能会结合起来，以及认知和临床数据，用于帮助识别ASD中的亚组

Koldewyn补充说，她希望与MR物理学家合作，帮助开发更安静、更快、对运动伪影不那么敏感的扫描，用于扫描儿童和临床人群，并指出其他研究领域可能受益于他们的研究。“对未来研究的影响非常简单:必须考虑到头部运动和组间其他数据质量的差异，以避免虚假的发现。这对于难以扫描的人群来说尤其如此，”她强调说，“包括几乎所有临床人群——例如精神分裂症、焦虑症和多动症——以及在不同发育阶段对儿童或成人进行比较的研究。”此外，她最近还为SFARI写了一篇客座博客²关于上述技术论文¹她在书中写道，运动伪影和数据质量与DWI-MRI之外的其他许多成像技术相关。

“我们希望其他研究人员将我们的论文视为一个邀请，回顾以前的DWI数据集，并在未来的DWI研究中考虑头部运动和数据质量。”Koldewyn总结道。“这样做对自闭症谱系障碍等临床疾病的未来研究至关重要，但对研究典型发展也很重要。”为此，这篇论文的合著者之一、研究人员用于数据分析的DWI-MRI工具箱的开发人员Anastasia Yendiki已经免费提供了代码^3.．

---

---

©2014 Mbob游戏edical Xpress。版权所有。