Координаты Талайраха
Координаты Талайраха , также известные как пространство Талайраха , представляют собой трехмерную систему координат (известную как «атлас») человеческого мозга, которая используется для отображения расположения структур мозга независимо от индивидуальных различий в размере и общей форме мозг. Координаты Талайраха по-прежнему широко используются в исследованиях функциональной визуализации мозга и для нацеливания на транскраниальную стимуляцию областей мозга. [1] Однако альтернативные методы, такие как система координат MNI (разработанная в Монреальском неврологическом институте и больнице ), в значительной степени заменили Талайрах для стереотаксии и других процедур. [2]
История
[ редактировать ]Система координат была впервые создана нейрохирургами Жаном Талайрахом и Габором Шиклой в их работе над Атласом Талайраха в 1967 году, создав стандартизированную сетку для нейрохирургии. [3] [4] Сетка была основана на идее о том, что расстояния до поражений в мозге пропорциональны общему размеру мозга (т. е. расстояние между двумя структурами больше в мозге большего размера). В 1988 году вышло второе издание Атласа Талайраха , соавтором которого был Турну, и его иногда называют системой Талайраха-Турну. Этот атлас основан на однократном вскрытии человеческого мозга. [5]
В Атласе Талайраха используются области Бродмана . в качестве обозначений областей мозга [6]
Описание
[ редактировать ]Система координат Талайраха определяется путем расположения двух якорей, передней спайки и задней спайки , на прямой горизонтальной линии. [7] Поскольку эти две точки лежат в срединно-сагиттальной плоскости, система координат полностью определяется требованием вертикальности этой плоскости. Расстояния в координатах Талайраха измеряются от передней спайки как начала координат (как определено в издании 1998 года). Ось Y указывает сзади и спереди от комиссур, слева и справа — ось X, а ось Z — в вентрально-дорсальном (вниз и вверх) направлениях. [8] Как только мозг будет переориентирован по этим осям, исследователи должны также очертить шесть корковых контуров мозга: переднюю, заднюю, левую, правую, нижнюю и верхнюю. [9] В атласе 1967 года левая сторона имеет положительные координаты, а в атласе 1988 года левая сторона имеет отрицательные координаты.
Определив стандартные анатомические ориентиры, которые можно было идентифицировать на различных объектах (передняя и задняя спайки), стало проще пространственно искажать индивидуальное изображение мозга, полученное с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и других методов визуализации, чтобы это стандартное пространство Талайраха. Затем можно сделать выводы об идентичности тканей в определенном месте, обратившись к атласу.
Регионы Бродмана в нейробиологии
[ редактировать ]
Область Бродмана представляет собой иллюстрацию цитоархитектонической карты человеческого мозга, опубликованной Корбинаном Бродманном в его монограмме 1909 года. Карта Бродмана делит кору головного мозга на 43 различные части, которые становятся видимыми на гистологических срезах, окрашенных телами клеток. Спустя годы большая группа нейробиологов все еще использует карту Бродмана для локализации данных нейровизуализации , полученных в мозге живого человека. [10]
Бродманн относительно координат Талайраха
[ редактировать ]Фактически, некоторые методы нейровизуализации предполагали использование области Бродмана в качестве ориентира для координат Талайраха. Кроме того, эти технологии демонстрируют, что экспериментальные задачи в общем эталонном пространстве становятся возможными благодаря визуализации живого человеческого мозга путем регистрации функций и выполнения и определения архитектурных данных.
Карта Бродмана оказалась полезной в различных пакетах программного обеспечения для нейровизуализации и стереотаксических атласах, таких как атлас Талайраха. Этот атлас также служит демонстрацией присущих ему проблем (т.е. впечатления от совпадений границ ареала и ориентиров борозды могут привести к неверным выводам с точки зрения локализации цитоархитектонических границ или использования карты Бродмана без знания текста, сопровождающего рисунок). введение исследователей в заблуждение к ложным выводам). [10]
Преобразование в другие системы координат
[ редактировать ]Шаблоны Монреальского неврологического института (MNI)
[ редактировать ]Система координат MNI, также называемая пространством MNI, представляет собой множественные стереотаксические системы координат мозга, созданные Монреальским неврологическим институтом и больницей . [11] [12] [13] Подобно координатам Талайраха, координаты MNI можно использовать для описания расположения определенных структур мозга без необходимости принимать во внимание какие-либо индивидуальные различия мозга. Однако, поскольку система Талайраха «нерепрезентативна для населения в целом», координаты MNI были разработаны на основе данных МРТ, полученных от многих людей, в попытке создать нейронную систему координат, которая могла бы быть более обобщаемой. [14] Координаты MNI были сопоставлены с координатами Тайлараха, чтобы обеспечить соответствие ориентиров. [14]
Исходным пространством MNI было MNI 305, которое было создано из 305 изображений, выровненных по Тайлараху, из которых было получено среднее изображение мозга. [11] [15] MNI 152 (также известный как ICBM 152) был создан позже на основе изображений МРТ более высокого разрешения, которые были зарегистрированы в MNI 305 и на основе которых было взято среднее значение. [12] [13] [15] MNI 152 сам по себе состоит из разных атласов с разными ограничениями, такими как линейно/нелинейно выровненные и симметричные или несимметричные полушария мозга. [12]
Большинство пакетов программного обеспечения для нейровизуализации способны преобразовывать координаты Талайраха в координаты MNI. Однако различия между координатами MNI и Talairach могут затруднить сравнение результатов разных исследований. Эта проблема наиболее распространена в ситуациях, когда несоответствия координат необходимо исправить, чтобы уменьшить ошибку, например, при метаанализе на основе координат. Существует вероятность того, что эти различия можно смягчить с помощью преобразования Ланкастера , которое можно использовать, чтобы минимизировать изменчивость в литературе относительно стратегий пространственной нормализации. [16]
Нелинейная регистрация
[ редактировать ]Нелинейная регистрация — это процесс сопоставления координат Талайраха с координатами конкретного субъекта и создание нелинейной карты в попытке компенсировать фактические различия в форме между ними. Регистрация обычно нелинейна, поскольку атлас Талайраха не является простым жестким преобразованием (или даже аффинным преобразованием ) мозга субъекта. [17]
Атлас Талайрача по-прежнему широко используется с точки зрения доступных методов нейровизуализации, но отсутствие трехмерной модели исходного мозга затрудняет исследователям автоматическое сопоставление местоположений с трехмерных анатомических изображений МРТ на атласе. Предыдущие методы, такие как MNI, пытались решить эту проблему посредством линейного и кусочного сопоставления между Талайрахом и шаблоном MNI, но могли учитывать только различия в общей ориентации и размере мозга и, следовательно, не могли правильно учитывать фактические различия в форме. [18]
Оптимизированный шаблон мозга высокого разрешения (HRBT)
[ редактировать ]Текущие целевые мозги не подходят для текущих исследований (т.е. они средние, могут использоваться только в исследованиях картирования целевого мозга с помощью МРТ с низким разрешением или представляют собой один мозг). Оптимизированный шаблон мозга высокого разрешения (HRBT), целевой мозг МРТ высокого разрешения, представляет собой метод, который может помочь в решении проблем, упомянутых выше. Эту оптимизацию можно выполнить, чтобы уменьшить индивидуальные анатомические отклонения исходной межконтинентальной баллистической ракеты HBRT. Оптимизированный HRBT лучше подходит для анатомически соответствующих групп мозга. [19]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Справочник по медицинской визуализации: управление обработкой и анализом . Академическая пресса. 9 октября 2000 г. с. 565. ИСБН 978-0-08-053310-0 .
- ^ Рассел А. Полдрак; Джанетт А. Мамфорд; Томас Э. Николс (22 августа 2011 г.). Справочник по функциональному анализу данных МРТ . Издательство Кембриджского университета. п. 17. ISBN 978-1-139-49836-4 .
- ^ Талайрач, Дж.; Шикла, Г. (1980), Джиллингем, Ф. Джон; Гибельс, Ян; Хичкок, Эдвард; Росси, Джан Франко (ред.), «Применение стереотаксических концепций в хирургии эпилепсии» , «Достижения в стереотаксической и функциональной нейрохирургии», 4 , том. 30, Вена: Springer Vienna, стр. 35–54, номер документа : 10.1007/978-3-7091-8592-6_5 , ISBN. 978-3-211-81591-5 , PMID 7008525 , получено 3 февраля 2024 г.
- ^ Талайрач, Жан; Шикла, Г. (1967). «Атлас стереотаксических представлений по хирургии эпилепсии».
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Лазар, Николь (10 июня 2008 г.). Статистический анализ данных функциональной МРТ . Спрингер. стр. 88–. ISBN 978-0-387-78191-4 .
- ^ Брент Фогт (4 июня 2009 г.). Поясная нейробиология и болезни . Издательство Оксфордского университета. п. 4. ISBN 978-0-19-856696-0 .
- ^ Гуан-Чжун Ян; Тяньцзы Цзян (11 августа 2004 г.). Медицинская визуализация и дополненная реальность: Второй международный семинар, MIAR 2004, Пекин, Китай, 19-20 августа 2004 г., Материалы . Спрингер. стр. 179 . ISBN 978-3-540-22877-6 .
- ^ Клаус Д. Тоеннис (4 февраля 2012 г.). Руководство по анализу медицинских изображений: методы и алгоритмы . Спрингер. п. 326. ИСБН 978-1-4471-2751-2 .
- ^ Брюс Л. Миллер; Джеффри Л. Каммингс (2007). Лобные доли человека: функции и нарушения . Гилфорд Пресс. п. 173. ИСБН 978-1-59385-329-7 .
- ^ Jump up to: а б Зиллес, Карл; Амунц, Катрин (4 января 2010 г.). «Столетие карты Бродмана — концепция и судьба». Обзоры природы Неврология . 11 (2): 139–145. дои : 10.1038/nrn2776 . ISSN 1471-003X . ПМИД 20046193 . S2CID 5278040 .
- ^ Jump up to: а б Эванс, AC; Коллинз, Д.Л.; Миллс, СР; Браун, Эд; Келли, РЛ; Питерс, ТМ (1993). «3D статистические нейроанатомические модели из 305 томов МРТ» . 1993 г. Рекорд конференции IEEE. Симпозиум по ядерной науке и конференция по медицинской визуализации . IEEE. стр. 1813–1817. дои : 10.1109/NSSMIC.1993.373602 . ISBN 978-0-7803-1487-0 . S2CID 14721539 .
- ^ Jump up to: а б с Фонов Владимир; Эванс, Алан С.; Боттерон, Келли; Алмли, К. Роберт; МакКинстри, Роберт С.; Коллинз, Д. Луи (1 января 2011 г.). «Непредвзятые атласы для педиатрических исследований, соответствующие среднему возрасту» . НейроИмидж . 54 (1): 313–327. doi : 10.1016/j.neuroimage.2010.07.033 . ISSN 1053-8119 . ПМЦ 2962759 . ПМИД 20656036 .
- ^ Jump up to: а б Фонов В.С.; Эванс, AC; МакКинстри, Колорадо; Алмли, ЧР; Коллинз, Д.Л. (1 июля 2009 г.). «Непредвзятые нелинейные средние шаблоны мозга, соответствующие возрасту, от рождения до взрослой жизни» . НейроИмидж . 47 : S102. дои : 10.1016/S1053-8119(09)70884-5 . ISSN 1053-8119 . S2CID 54410179 .
- ^ Jump up to: а б Хюттель, Скотт А.; Сонг, Аллен В.; Маккарти, Грегори (2004). Функциональная магнитно-резонансная томография (1-е изд.). Sinauer Associates, Inc. с. 273. ИСБН 0-87893-288-7 .
- ^ Jump up to: а б Полдрак, Рассел А.; Мамфорд, Жанетт А.; Николс, Томас Э. (1 июня 2011 г.). Справочник по функциональному анализу данных МРТ . Издательство Кембриджского университета. стр. 305–306. дои : 10.1017/cbo9780511895029 . ISBN 978-0-521-51766-9 .
- ^ Лэрд, Анджела Р.; Робинсон, Дженнифер Л.; Макмиллан, Кэтрин М.; Тордесильяс-Гутьеррес, Диана; Моран, Сара Т.; Гонсалес, Сабина М.; Рэй, Кимберли Л.; Франклин, Кристал; Глан, Дэвид С.; Фокс, Питер Т.; Ланкастер, Джек Л. (июнь 2010 г.). «Сравнение несоответствия координат Талайраха и MNI в данных функциональной нейровизуализации: проверка преобразования Ланкастера» . НейроИмидж . 51 (2): 677–683. doi : 10.1016/j.neuroimage.2010.02.048 . ПМК 2856713 . ПМИД 20197097 .
- ^ Крам, WR; Харткенс, Т; Хилл, DLG (декабрь 2004 г.). «Нежесткая регистрация изображений: теория и практика» . Британский журнал радиологии . 77 (дополнение_2): S140–S153. дои : 10.1259/bjr/25329214 . ISSN 0007-1285 . ПМИД 15677356 .
- ^ Лакади, Шерил М.; Фулбрайт, Роберт К.; Радживан, Наллакканди; Констебль, Р. Тодд; Пападемитрис, Ксенофонт (август 2008 г.). «Более точные координаты Талайраха для нейровизуализации с использованием нелинейной регистрации» . НейроИмидж . 42 (2): 717–725. doi : 10.1016/j.neuroimage.2008.04.240 . ПМК 2603575 . ПМИД 18572418 .
- ^ Кочунов П.; Ланкастер, Дж.; Томпсон, П.; Тога, AW; Брюэр, П.; Хардис, Дж.; Фокс, П. (октябрь 2002 г.). «Оптимизированный индивидуальный целевой мозг в системе координат Талайраха». НейроИмидж . 17 (2): 922–927. дои : 10.1006/нимг.2002.1084 . ПМИД 12377166 . S2CID 15967837 .