Hintergrund
Aktuell beschränkt sich die computationale Neuroanatomie auf morphologische Maße des Gehirns und basiert auf herkömmlichen Magnetresonanztomographie (MRT)-Aufnahmetechniken. Im Vergleich dazu besitzt die quantitative MRT (qMRT) in der Regel nicht nur einen besseren Gewebekontrast, sondern hat auch eine deutlich verbesserte Sensitivität und Spezifität gegenüber mikrostrukturellen Eigenschaften des Gewebes.
Fragestellung
Aktuelle methodische Entwicklungen in der qMRT werden dargestellt, die über die Morphologie hinausgehen, indem sie standardisierte Informationen über die Mikrostruktur des Gehirns liefern. Das Konzept der In-vivo-Histologie wird eingeführt, basierend auf biophysikalischer Modellierung von qMRT-Daten (hMRT) zur Bestimmung von quantitativen Histologie-ähnlichen Markern der Mikrostruktur.
Ergebnisse
qMRT-Maße können als direkte Biomarker für mikrostrukturelle Mechanismen verwendet werden, die mit morphologischen Veränderungen einhergehen oder diese verursachen. hMRT-Metriken verwenden biophysikalische Modelle des MRT-Signals, um 3‑dimensionale quantitative Karten von Histologie-ähnlichen Maßen in weißer Substanz zu bestimmen.
Schlussfolgerung
Nichtinvasive Hirngewebecharakterisierung mit qMRT oder hMRT hat ein erhebliches Potenzial für wissenschaftlichen und klinischen Einsatz. Beide Ansätze verbessern die Vergleichbarkeit über Standorte und Zeitpunkte, erleichtern multizentrische sowie Längsschnittstudien und eine standardisierte Diagnostik. hMRT kann einen wesentlichen Beitrag liefern, das Verhältnis zwischen Gehirnmikrostruktur, Funktion und Verhalten besser zu verstehen und außerdem die Mechanismen, die Gesundheit und Krankheit zugrunde liegen. In Zukunft wird hMRT eine unverzichtbare Rolle im Feld der computationalen Neuroanatomie spielen.