Niedawno rozpowszechnienie obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) zwróciło uwagę na szeroki zakres leukoencefalopatii, które mogą napotkanych klinicznie – zaburzenia te podkreślają odłączenie jako główny temat neuronauki poznawczej.1 W tym artykule leukoencefalopatie zostaną omówione jako typowe problemy kliniczne, które wyjaśniają rolę istoty białej zarówno w normalnych funkcjach poznawczych, jak iw zespołach odłączenia, na które zwraca się coraz większą uwagę. Ten nacisk na istotę białą wpływa nie tylko na opiekę nad wieloma pacjentami neurologicznymi i psychiatrycznymi, ale w znaczący sposób dodaje się do programu badawczego neuronauki poznawczej.
Podstawowe aspekty nauki o białej materii
Istota biała zajmuje prawie połowę objętości mózgu dorosłego. Około 165 000 km zmielinizowanych włókien przebiega wewnątrz i pomiędzy półkulami, 4 łącząc korowe i podkorowe obszary istoty szarej w niezwykle złożoną sieć połączonych ze sobą struktur. Spośród trzech typów systemów włókien – projekcyjnych, asocjacyjnych i spoidłowych – dwa ostatnie są poświęcone głównie funkcjom poznawczym, podczas gdy włókna projekcyjne podporządkowują elementarnym układom motorycznym i sensorycznym. Na poziomie mikroskopowym aksony inwestujące w mielinę w mózgu są mieszaniną 70% lipidów i 30% białka, co radykalnie zwiększa prędkość przewodzenia poprzez zjawisko przewodnictwa solnego. Coraz więcej dowodów potwierdza pogląd, że uszkodzenie mieliny, a zwłaszcza aksonów, zmniejsza prędkość poznania w powiązaniu ze spowolnieniem prędkości przewodzenia.3
Ogólnie można sobie wyobrazić, że istota biała w mózgu umożliwia transfer informacji, w przeciwieństwie do przetwarzania informacji za pomocą istoty szarej. Normalne poznanie wymaga obu tych cech, umożliwiając określone operacje umysłowe w takich sferach, jak pamięć, język i funkcje wzrokowo-przestrzenne, a także sprawność, z jaką są one wykonywane. Użytecznym równoległym rozróżnieniem jest to, że istota biała zapewnia makrokłączność w mózgu – między odległe regiony istoty szarej – w przeciwieństwie do mikrokłączności występującej w istocie szarej poprzez funkcję synaptyczną. Dlatego drogi istoty białej łączą szeroko rozproszone regiony istoty szarej w spójne zespoły neuronowe – rozproszone sieci neuronowe – które, jak się uważa, pośredniczą we wszystkich aspektach funkcji wyższych.5
Precyzyjna neuroanatomia istoty białej jest rozumiana jedynie na poziomie podstawowym poziom, ponieważ większość informacji zebrano z badań śledzenia na naczelnych innych niż ludzie i ograniczonych badań pośmiertnych ludzkich mózgów. Pochodzenie, terminacja, przebieg i interdyscyplina dróg istoty białej pozostają w dużej mierze niejasne; Dlatego funkcję tych traktów można wywnioskować jedynie w sposób wstępny. Znaczenie istoty białej dla ludzkiego poznania wskazuje wiele linii dowodów, w tym bogactwo informacji na temat roli układów mielinowych w rozwoju, starzeniu się i neurologii behawioralnej. .3 Istota biała może również odgrywać kluczową rolę w ewolucji człowieka – niedawne badanie MRI wykazało, że objętość istoty białej przedczołowej jest pojedynczą cechą odróżniającą mózg ludzi od naczelnych innych niż ludzie.6
Leukoencefalopatie
W klinicznej praktyce neurologicznej zaburzenia istoty białej są powszechnie obserwowane w każdym wieku, a ich częstość występowania rośnie wraz z ciągłym postępem identyfikacji nowych leukoencefalopatii za pomocą MRI. Stwardnienie rozsiane (SM) jest najbardziej znaną chorobą istoty białej ośrodkowego układu nerwowego u dorosłych, ale jest tylko jedną z ponad 100 jednostek klinicznych, w których istota biała jest wyraźnie lub wyłącznie dotknięta.3 Genetyczne, demielinacyjne, zakaźne, zapalne, toksyczne, metaboliczne, naczyniowe , zaburzenia urazowe, nowotworowe i wodogłowie mogą powodować leukoencefalopatie, a co ciekawe, z każdym opisanym wcześniej zaburzeniem wiąże się pewna forma zaburzeń neurobehawioralnych.3 U osób starszych leukoencefalopatia jest niezwykle powszechna i zwykle objawia się zmianami w istocie białej w MRI. jako leukoaraiosis (LA). Chociaż pochodzenie i znaczenie poznawcze tych zmian były kontrowersyjne, wydaje się coraz bardziej prawdopodobne, że LA zazwyczaj jest wynikiem niedokrwienia mózgu i, jeśli jest wystarczająco ciężki, ma ważne konsekwencje dla funkcji poznawczych7.
Szczegóły dotyczące leukoencefalopatii zakłóca wyższą funkcję został poddany bardziej formalnym badaniom. Ze względu na fakt, że większość zaburzeń istoty białej jest neuropatologicznie rozproszona lub wieloogniskowa, najbardziej widocznym zespołem klinicznym wydaje się być upośledzenie funkcji poznawczych; zespół ten może być wystarczająco ciężki, aby spełnić kryteria demencji, w którym to przypadku termin „otępienie istoty białej” jest właściwe.8 Utrata funkcji poznawczych lub otępienie spowodowane leukoencefalopatią mogą być znacząco niedodiagnozowane, ponieważ na początku są zwykle łagodne i łatwo je pomylić z normalnym starzeniem się lub chorobą psychiczną. Ogniskowe zespoły neurobehawioralne, takie jak afazja, apraksja, agnozja i amnezja, mogą również wynikać ze zmian w istocie białej 1,9, a różne zespoły neuropsychiatryczne zostały wstępnie powiązane z zaburzeniami istoty białej.9 We wszystkich z nich odłączenie normalnie połączonej szarości obszary materii przez uszkodzenia istoty białej stanowią przydatne ramy do rozważenia skutków klinicznych.
Neuroobrazowanie
Wprowadzenie MRI we wczesnych latach 80. wywarło głęboki wpływ na neurologię. Jedną z jego najbardziej imponujących zalet była możliwość umożliwienia obrazowania istoty białej in vivo, jak nigdy dotąd. MRI umożliwiło bezpośrednie zobaczenie istoty białej i jej zmian, co doprowadziło do wielu postępów w zrozumieniu chorób takich jak SM, w których patologia istoty białej jest podstawową cechą. Niedawno pojawiły się dodatkowe technologie, które dodatkowo poszerzają możliwości badania tych zaburzeń. Jedna z takich metod, obrazowanie tensorowe dyfuzji (DTI), ma potencjał do identyfikacji dróg istoty białej i scharakteryzowania uszkodzeń, które je przerywają; Poprzez zastosowanie tej „traktografii” można naświetlić szeroki zakres normalnych i anormalnych warunków. Kolejną innowacją jest spektroskopia rezonansu magnetycznego (MRS), która umożliwia „nieinwazyjną biopsję” regionów istoty białej w celu ustalenia ich składników chemicznych. MRS obiecuje ujawnić, między innymi, stopień uszkodzenia aksonów, które towarzyszy uszkodzeniu istoty białej, dostarczając w ten sposób bardziej szczegółowych informacji na temat zakresu uszkodzenia neuropatologicznego i możliwości wyzdrowienia. Te i inne techniki przeznaczone do oceny struktury istoty białej, dołączają zatem do imponujących technologii, które mogą zobrazować aktywność metaboliczną kory – pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) i funkcjonalnego MRI (fMRI). Połączenie obrazowania strukturalnego i funkcjonalnego oferuje bezprecedensową możliwość zdefiniowania rozproszonych sieci neuronowych, które pośredniczą w operacjach poznawczych.10
Implikacje kliniczne
Wyzwania kliniczne, jakie stawiają leukoencefalopatie, obejmują zapobieganie, diagnozowanie, rokowanie i 3 Jeśli chodzi o profilaktykę, na przykład pojawiające się dowody kliniczne i neuroobrazowe coraz częściej wskazują, że LA może być łagodny, dopóki nie zostanie przekroczony pewien ciężar zaangażowania, tak więc należy energicznie zwrócić uwagę na czynniki ryzyka naczyniowo-mózgowego, takie jak nadciśnienie, cukrzyca, hipercholesterolemia, W celu uniknięcia wystąpienia otępienia można dążyć do otyłości i palenia tytoniu.11 Diagnoza leukoencefalopatii jest prawdopodobnie najczęstszym pytaniem klinicznym i może obejmować różne badania krwi, moczu i płynu mózgowo-rdzeniowego oprócz zabiegów neuroradiologicznych.3 Rokowanie różnych leukoencefalopatii jest ważne dla przewidywania przebiegu klinicznego przy takim samym nasileniu AC kuracja, jak to możliwe.12 Wreszcie, leczenie tych zaburzeń jest niezbędne i naturalnie zależy od konkretnego procesu patologicznego; Tradycyjne terapie chorób demielinowych i innych zaburzeń istoty białej mogą wkrótce zostać wzbogacone metodami opracowanymi w celu wzmocnienia remielinizacji przy użyciu technologii komórek macierzystych.13
Możliwości badawcze
Wiele ekscytujących pytań badawczych jest oczywistych w kontekście istoty białej i jej funkcji. Na poziomie neuroanatomii wiele pracy czeka na ustalenie dokładnej tożsamości i lokalizacji dróg istoty białej. Nie można wykluczyć, że cała anatomia makrokonnectivity w ludzkim mózgu zostanie zrewidowana w świetle wyników współczesnych technik neuroobrazowania, takich jak DTI. Dzięki tym informacjom możliwe stanie się głębsze zrozumienie rozproszonych sieci neuronowych, które pośredniczą w wyższych funkcjach, poprzez połączenie traktografii z funkcjonalnym neuroobrazowaniem w dążeniu do lokalizacji operacji poznawczych. Neurolodzy behawioralni, neuropsycholodzy i neuropatolodzy mogą uzupełnić swoją wiedzę, aby połączyć dane kliniczne i patologiczne z coraz szerszym zrozumieniem zaburzeń istoty białej14. coraz bardziej ulegają multidyscyplinarnym badaniom nad łącznością, które są obecnie prowadzone.15
Podsumowanie
Leukoencefalopatie stanowią dużą i rozszerzającą się grupę zaburzeń neurologicznych, które stanowią wyjątkową okazję do badania istoty białej, zespołów odłączenia i Neurobiologia poznawcza. Po tym, jak została stosunkowo zaniedbana w badaniu poznania z powodu poważnych luk w zrozumieniu jego struktury i funkcji, istota biała zajęła obecnie bardziej znaczącą pozycję w rozumieniu relacji mózg – zachowanie.Dzięki imponującym postępom neuroobrazowania w powiązaniu z podejściami klinicznymi i neuropatologicznymi można oczekiwać ciągłego postępu w tej dziedzinie, co będzie miało ważne implikacje zarówno dla klinicystów, jak i badaczy neuronauki.