Viime aikoina magneettikuvaus (MRI) on levinnyt laajasti leukoenkefalopatioihin, jotka voivat olla kliinisesti kohdattu – nämä häiriöt korostavat yhteyden katkeamista kognitiivisen neurotieteen keskeisenä teemana.1 Tässä artikkelissa leukoenkefalopatioista keskustellaan yleisinä kliinisinä ongelmina, jotka valaisevat valkoisen aineen roolia sekä normaalissa kognitiivisessa toiminnassa että katkaisuoireyhtymissä, joihin kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Valkoisen aineen painottaminen vaikuttaa paitsi monien neurologisten ja psykiatristen potilaiden hoitoon myös lisää merkittävästi kognitiivisen neurotieteen tutkimusohjelmaan.
Valkoisen aineen perustieteelliset näkökohdat
Valkoinen aine vie melkein puolet aikuisen aivojen tilavuudesta. Noin 165 000 km myeliinikuituja kulkee puolipallojen sisällä ja niiden välillä, 4 yhdistää aivokuoren ja aivokuoren harmaat aineosat poikkeuksellisen monimutkaiseen toisiinsa liittyvien rakenteiden verkkoon. Kolmesta kuitujärjestelmästä – projektio, assosiaatio ja commissural – kaksi viimeistä on omistettu ensisijaisesti kognitiivisille toiminnoille, kun taas projisointikuidut alistavat alkuaineiden motorisia ja aistijärjestelmiä. Mikroskooppisella tasolla aivojen myeliiniä investoivat aksonit ovat sekoitus 70% lipidiä ja 30% proteiinia, mikä lisää dramaattisesti johtumisnopeutta suolan johtumisen ilmiön avulla. Asennustiedot tukevat käsitystä siitä, että myeliinin ja etenkin aksonien vaurioituminen vähentää kognitionopeutta johtumisnopeuden hidastumisen yhteydessä. 3
Yleensä aivojen valkoisen aineen voidaan ajatella mahdollistavan tiedonsiirto, toisin kuin harmaan aineen alistama tiedonkäsittely. Normaali kognitio vaatii molemmat näistä ominaisuuksista, sallien tiettyjen henkisten toimintojen, kuten muistin, kielen ja koko tilan toiminnan, samoin kuin tehokkuuden, jolla ne suoritetaan. Hyödyllinen rinnakkainen ero on, että valkoinen aine tarjoaa makroyhteyden aivoihin – välillä syrjäiset harmaat aineosat – toisin kuin mikroyhteydet, joita esiintyy harmaassa aineessa synaptisen toiminnon kautta. Valkoisen aineen traktaatit yhdistävät siis laajalti hajallaan olevat harmaat aineosat yhtenäisiin hermosarjakokonaisuuksiin – hajautettuihin hermoverkkoihin – joiden uskotaan välittävän kaikkia korkeamman toiminnan näkökohtia.5
Valkoisen aineen tarkka neuroanatomia ymmärretään vain alkeellisella tasolla tasolla, koska suurin osa tiedoista on kerätty kädellisillä tehdyistä jäljitystutkimuksista ja kuolemanjälkeisten ihmisaivojen rajallisista tutkimuksista. Valkoisen aineen alueiden alkuperä, päättyminen, kulku ja interdigitaatio ovat suurelta osin hämärät; Siksi näiden alueiden toiminta voidaan päätellä vain alustavasti. Valkoisen aineen merkitys ihmisen kognitiolle ehdotetaan monilla todisteilla, mukaan lukien runsaasti tietoa myelinisoituneiden järjestelmien roolista kehityksessä, ikääntymisessä ja käyttäytymishermostossa .3 Valkoinen aine voi olla myös ratkaiseva tekijä ihmisen evoluutiossa – äskettäin tehdyssä MRI-tutkimuksessa pääteltiin, että prefrontaalisen valkoisen aineen määrä on yksittäinen erottava piirre ihmisten ja kädellisten käsien aivoissa.6
Leukoenkefalopatiat
Kliinisessä neurologisessa käytännössä valkoisen aineen häiriöitä nähdään yleisesti kaiken ikäisinä, ja niiden esiintyvyys kasvaa, kun uusien leukoenkefalopatioiden tunnistaminen MRI: n kanssa etenee jatkuvasti. Multippeliskleroosi (MS) on aikuisten tunnetuin keskushermoston valkoisen aineen sairaus, mutta se on vain yksi yli 100 kliinisestä kokonaisuudesta, joissa valkea aine vaikuttaa selvästi tai yksinomaan.3 Geneettinen, demyelinatiivinen, tarttuva, tulehduksellinen, myrkyllinen, metabolinen, verisuoni , traumaattiset, neoplastiset ja hydrokefaaliset häiriöt voivat kaikki tuottaa leukoenkefalopatioita, ja huomattavasti jonkinlaista hermokäyttäytymishäiriötä on liitetty kaikkiin aikaisemmin kuvattuihin häiriöihin. kuten leukoaraiosis (LA). Vaikka näiden vaurioiden alkuperä ja kognitiivinen merkitys ovat olleet kiistanalaisia, näyttää yhä todennäköisemmältä, että LA johtuu tyypillisesti aivojen iskemiasta ja riittävän vakavana sillä on merkittäviä seurauksia kognitiiviselle toiminnalle. 7
Yksityiskohdat leukoenkefalopatian suhteen häiritsee korkeampaa toimintaa on saanut muodollisempia tutkimuksia. Koska suurin osa valkoisen aineen häiriöistä on neuropatologisesti diffuusi tai multifokaalinen, näkyvin kliininen oireyhtymä näyttää olevan kognitiivinen heikkeneminen; tämä oireyhtymä voi olla riittävän vakava täyttämään dementian kriteerit, jolloin termi ”valkoisen aineen dementia” on sopiva.8 Leukoenkefalopatian aiheuttama kognitiivinen menetys tai dementia voi olla huomattavasti alidiagnosoitu, koska se on alusta alkaen tyypillisesti lievä ja se voidaan helposti sekoittaa normaaliin ikääntymiseen tai psykiatriseen sairauteen. Fokaaliset neurokäyttäytymisoireyhtymät, kuten afasia, apraksia, agnosia ja amnesia, voivat myös johtua valkoisen aineen vaurioista, 1,9 ja erilaiset neuropsykiatriset oireyhtymät on liitetty alustavasti valkoisen aineen häiriöihin.9 Kaikissa näissä normaalisti linkittyjen harmaiden katkaisu ainealueet valkoisen aineen leesioiden avulla tarjoaa hyödyllisen kehyksen kliinisten vaikutusten huomioon ottamiseksi.
Neurokuvantaminen
MRI: n käyttöönotto 1980-luvun alussa vaikutti syvästi neurologiaan. Yksi sen vaikuttavimmista eduista oli kyky mahdollistaa valkoisen aineen kuvantaminen in vivo kuin koskaan ennen. MRI mahdollisti nähdä valkoisen aineen ja sen vauriot suoraan, mikä johti moniin edistysaskeleisiin sellaisten sairauksien ymmärtämisessä kuin MS, joissa valkoisen aineen patologia on keskeinen piirre. Viime aikoina on ilmestynyt muita tekniikoita, jotka laajentavat edelleen mahdollisuuksia tutkia näitä häiriöitä. Yhdellä tällaisella menetelmällä, diffuusiotensorikuvantamisella (DTI), on mahdollisuus tunnistaa valkoisen aineen alueet ja luonnehtia niitä keskeyttävät vauriot; laaja valikoima normaaleja ja epänormaaleja olosuhteita voidaan valaista soveltamalla tätä ”traktografiaa”. Toinen innovaatio on magneettiresonanssispektroskopia (MRS), jonka avulla valkoisen aineen alueiden ”ei-invasiivinen biopsia” voi selvittää niiden kemialliset ainesosat. MRS lupaa paljastaa muiden ilmiöiden lisäksi valkoisen aineen vaurioihin liittyvän aksonaalisen vaurion asteen ja antaa tarkempaa tietoa neuropatologisten vaurioiden laajuudesta ja toipumismahdollisuuksista. Nämä ja muut tekniikat, jotka on suunniteltu arvioimaan valkoisen aineen rakennetta, ovat siis liittymässä vaikuttaviin tekniikoihin, jotka voivat kuvata aivokuoren metabolista aktiivisuutta – positroniemissiotomografia (PET) ja toiminnallinen MRI (fMRI). Rakenteellisen ja toiminnallisen kuvantamisen yhdistelmä tarjoaa ennennäkemättömän mahdollisuuden määritellä hajautetut hermoverkot, jotka välittävät kognitiivisia toimintoja.10
Kliiniset vaikutukset
Leukoenkefalopatioiden aiheuttamat kliiniset haasteet sisältävät ennaltaehkäisyn, diagnoosin, ennusteen ja Esimerkiksi ennaltaehkäisyn suhteen uusi kliininen ja neurokuvantava näyttö osoittaa yhä enemmän, että LA voi olla hyvänlaatuinen, kunnes tietty osallistumisen taakka ylitetään, joten voimakas huomio aivoverenkierron riskitekijöihin, kuten kohonnut verenpaine, diabetes mellitus, hyperkolesterolemia, liikalihavuutta ja tupakointia voidaan pyrkiä välttämään dementian puhkeaminen.11 Leukoenkefalopatian diagnoosi on ehkä yleisin kliininen kysymys, ja siihen voi liittyä erilaisia veri-, virtsa- ja aivo-selkäydinnestetestejä neuroradiologisten toimenpiteiden lisäksi. erilaisten leukoenkefalopatioiden riski on tärkeä ennustettaessa kliininen kulku niin paljon ac: ta hoito kuin mahdollista.12 Lopuksi näiden häiriöiden hoito on elintärkeää ja riippuu luonnollisesti kyseessä olevasta patologisesta prosessista; demyelinatiivisen taudin ja muiden valkoisen aineen häiriöiden perinteisiä hoitomuotoja voidaan pian täydentää menetelmillä, jotka on suunniteltu parantamaan remyelinaatiota kantasoluteknologian avulla.13
Tutkimusmahdollisuudet
Lukuisat jännittävät tutkimuskysymykset ovat helposti nähtävissä valkoisen aineen ja sen toiminnan yhteydessä. Neuroanatomian tasolla on paljon työtä edessä pyrkimyksissä määrittää valkean aineen alueiden tarkka identiteetti ja sijainti. Ei ole mahdotonta ajatella, että ihmisen aivojen makrokytkennän koko anatomia tarkistetaan nykyaikaisten hermokuvantamistekniikoiden, kuten DTI, havaintojen valossa. Tämän tiedon avulla on mahdollista kehittää syvällisempi käsitys hajautetuista hermoverkoista, jotka välittävät korkeampia toimintoja yhdistämällä traktografian toiminnalliseen hermokuvantamiseen kognitiivisten toimintojen lokalisoimiseksi. Käyttäytymisneurologit, neuropsykologit ja neuropatologit voivat lisätä asiantuntemustaan yhdistääkseen kliinistä ja patologista tietoa kasvavaan ymmärrykseen valkoisen aineen häiriöistä14. yhä enemmän periksi nyt käynnissä olevalle monitieteiselle tutkimukselle liitettävyydestä. kognitiivinen neurotiede. Sen jälkeen kun valkoinen aine on suhteellisen laiminlyöty kognitiotutkimuksessa, koska sen rakenteessa ja toiminnassa on suuria aukkoja, se on nyt ottanut merkittävämmän aseman aivojen ja käyttäytymisen välisten suhteiden ymmärtämisessä.Kliinisillä ja neuropatologisilla lähestymistavoilla yhdistettynä neurokuvantamisen vaikuttaviin edistysaskeleisiin voidaan odottaa jatkuvaa edistymistä tällä alueella, jolla on merkittäviä vaikutuksia sekä lääkäreille että neurotieteiden tutkijoille.