Method Article

흑질의 뉴로멜라닌 민감성 자기공명영상을 위한 표준화된 데이터 수집

DOI:

10.3791/62493

⸱

September 8th, 2021

 ,  ,  , 
1New York State Psychiatric Institute, 2Department of Psychiatry, Columbia University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜은 흑질의 뉴로멜라닌 민감성 자기공명영상 데이터를 획득하는 방법을 보여준다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

도파민 성 시스템은 건강한인지 (예 : 보상 학습 및 불확실성) 및 신경 정신 장애 (예 : 파킨슨 병 및 정신 분열증)에 중요한 역할을합니다. 뉴로멜라닌은 흑질의 도파민성 뉴런에 축적되는 도파민 합성의 부산물입니다. 뉴로멜라닌 민감성 자기공명영상(NM-MRI)은 이러한 도파민성 뉴런에서 뉴로멜라닌을 측정하는 비침습적 방법으로, 흑질의 도파민성 세포 손실을 직접 측정하고 도파민 기능의 대리 측정을 제공합니다. NM-MRI는 다양한 신경 정신 장애를 연구하는 데 유용한 것으로 나타 났지만, 열등한 우월한 방향의 제한된 시야로 인해 흑질의 일부를 우발적으로 배제하여 데이터가 손실 될 수 있습니다. 또한이 분야에는 대규모 다중 사이트 연구 및 임상 번역을 촉진하는 중요한 단계 인 NM-MRI 데이터 수집을위한 표준화 된 프로토콜이 부족합니다. 이 프로토콜은 전체 흑질에 대한 양질의 데이터 수집을 보장하기 위해 단계별 NM-MRI 볼륨 배치 절차 및 온라인 품질 관리 검사를 설명합니다.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

뉴로멜라닌(NM)은 흑질질(SN)의 도파민성 뉴런과 유전자좌(LC)의 노르아드레날린성 뉴런에서 발견되는 어두운 색소입니다.1,2. NM은 시토졸 도파민과 노르에피네프린의 철 의존적 산화에 의해 합성되며 소마3의 자가포식 액포에 저장됩니다. 2-3세 경에 인간에게 처음 나타나며 1,4,5세에 축적됩니다.

SN 및 LC 뉴런의 NM 함유 액포 내에서 NM은 철과 복합체를 형성합니다. 이러한 NM-철 복합체는 상자성이므로 자기 공명 영상(MRI)6,7을 사용하여 NM의 비침습적 시각화가 가능합니다. NM을 시각화 할 수있는 MRI 스캔은 NM 민감성 MRI (NM-MRI)로 알려져 있으며 직접 또는 간접 자화 전달 효과를 사용하여 NM 농도가 높은 영역 (예 : SN)과 주변 백질 ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

참고 :이 프로토콜을 개발하기 위해 수행 된 연구는 뉴욕 주 정신과 연구소 기관 검토위원회 지침 (IRB # 7655)에 따라 수행되었습니다. 한 명의 피험자를 프로토콜 비디오 녹화를 위해 스캔하고 서면 사전 동의를 얻었습니다. 이 프로토콜에 사용되는 MRI 스캐너에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오.

1. MRI 획득 매개 변수

  1. 다음 매개 변수를 사용하여 3D 자화 준비된 고속 획득 그래디언트 에코 (MPRAGE) 시퀀스를 사용하여 고해상도 T1w 이미지 획득 준비 : 공간 해상도 = 0.8 x 0.8 x 0.8 mm3; 시야 (FOV) = 176 x 240 x 240 mm3; 에코 시간 (TE) = 3.43ms; 반복 시간 (TR) = 2462ms; 반전 시간 (TI) = 1060ms; 플립 각도 = 8°; 평면 내 병렬 이미징 계수(ARC) = 2; 관통면 병렬 이미징 계수(ARC) = 233; 대역폭 = 208Hz/픽셀; 총 획득 시간 = 6분 39초
  2. 다음 매개 변수를 사용하여 자화 전달 대비 (2D GRE-MTC)가있는 2 차원 (2D) 그래디언트 리콜 에코 시퀀스를 사용하여 N....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

그림 4 는 정신 또는 신경 장애가없는 28 세 여성 참가자의 대표 결과를 보여줍니다. NM-MRI 프로토콜은 그림 1에 설명된 프로토콜의 2단계에 따라 달성된 SN의 완전한 커버리지와 프로토콜의 3단계에 따라 만족스러운 NM-MRI 이미지를 보장합니다. NM 농도가 무시할 수 있는 SN과 이웃 백질 영역(즉, crus cerebri) 사이의 우수한 대비를 볼 수 있습니다. 이러한 이미지는 SN의 적절한 적용 범위를 확인하고 아티팩트를 확인하기 위해 획득 직후 확인되었습니다. 아티팩트 없이 SN을 완전히 커버할 수 있었기 때문에 스캔은 품질 검사를 통과했으며 반복할 필요가 없었습니다.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

도파민 성 시스템은 건강한인지 및 신경 정신병 장애에 중요한 역할을합니다. 생체 내에서 도파민성 시스템을 반복적으로 조사하는 데 사용할 수 있는 비침습적 방법의 개발은 임상적으로 의미 있는 바이오마커의 개발에 매우 중요합니다. 여기에 설명된 프로토콜은 사용 가능한 데이터를 보장하기 위한 NM-MRI 볼륨 배치 및 품질 관리 검사를 포함하여 SN의 고품질 NM-MRI 이미지를 획득하기 위한 단계별 지침을 제공합니다.

NM-MRI 데이터 분석을 위한 자세한 프로토콜이 다른 곳에서 논의되었지만 완전성을 위해 이전 작업에 대한 간략한 요약과 NM-MRI 이미지 및 복셀와이즈 분석의 전처리에 대한 권장 사항을 제공합니다. 이 접근 방식은 이전에 이 백서에 설명된 획득 프로토콜과 함께 검증되었습니다. 이전 연구에서는 이 방법의 장점에 대해 더 자세히 논의하고 재현성을 뒷받침하는 데이터를 제공합니다 6,12,32<.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

호르가 박사와 벵글러 박사는 각각 중추신경계 장애에서 뉴로멜라닌 영상의 분석 및 사용에 대한 특허(WO2021034770A1, WO2020077098A1)를 보유하고 있다고 보고했으며, 테란 바이오사이언스에 라이선스를 받았지만 로열티는 받지 못했다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

호르가 박사는 NIMH (R01-MH114965, R01-MH117323)의 지원을 받았습니다. 벵글러 박사는 NIMH (F32-MH125540)의 지원을 받았습니다.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3T 자기 공명 영상General ElectricGE SIGNA Premier(48채널 헤드 코일 포함
)

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zecca, L., et al. New melanic pigments in the human brain that accumulate in aging and block environmental toxic metals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (45), 17567-17572 (2008).
  2. Zucca, F. A., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Neuromelanin MRISubstantia NigraDopaminergic NeuronsStandardized MRI ProtocolQuality ControlT1 Weighted ImagingBrain Volume PlacementParkinson s DiseaseNeuropsychiatric DisordersDopamine Cell Loss

Related Articles