2008年9月30日,星期二

Brodmann区域和功能性神经影像定位:一个有用的概念?

科尔比尼·布罗德曼(Korbinian Brodmann) (1868-1918)是一位德国神经病学家,以在大脑皮层的细胞构造组织方面的工作而闻名。布罗德曼将人类皮层分割成约44个区域(有一些遗漏的数字)并非毫无争议。例如, Economo和Koskinas地图集 1925年发表的论文区分了107个不同的区域,沃格家族认为有200多个区域。Bailey和von Bonin(1951)批评了增殖细分,称其为“疯狂铺装”皮层研究流派,并且认识不到皮层研究数量的一半。比布罗德曼地区。

尽管存在所有这些分歧,并且尽管经典作品中区域边界的划分是非常主观的,但是在功能成像研究中报告与激活灶相关的布罗德曼面积(BA)数仍很普遍。我必须承认我屈服于这种做法。当我第一次开始发布功能磁共振成像研究时,我没有理会BA编号,甚至没有标准化的x,y,z坐标。相反,我更喜欢简单地显示覆盖在他们自己的大脑上的单个对象的激活,并根据脑沟和回旋界标来描述激活的位置。越来越多的审稿人要求我们报告与激活灶相关的标准化坐标和BA号,“以便与其他已发表的研究进行比较”。这种做法当然有一些好处(例如,它允许进行荟萃分析),但是在标准化过程中仍然存在很多错误,而且这些定位与主观定义的细胞结构区域的“比对”甚至更多几年前。无论如何,我们开始报告坐标和BA号。

最近,当一位审阅者批评我提交的报告BA编号的论文时,我感到非常惊喜。正确地,审稿人指出,如果不收集受试者的组织学数据,就不能声称激活是在给定的细胞结构领域。我在回答中说,实际上BA编号在该领域中是相当标准的,并没有认真解释,而只是用作方便的简写而为自己的做法辩护。审稿人认为,我们不应为自己而遵循错误的约定,并建议我们删除所有对BA号的引用。他/她是完全正确的,因此我们很高兴满足您的要求!代替BA编号,我们仅根据其在标准化大脑上的解剖位置来引用组平均数据的激活位置。 (嘘!是的,我知道在“标准”大脑上进行小组平均和叠加时可能会出现同样多的错误,但审阅者显然对此表示满意。无论如何,本文的重点不是激活的精确位置,而是各种条件下激活之间的关系。))

另一位审稿人对另一篇稿件发表评论,批评我们使用平均大脑模板(MNI平均大脑模糊)覆盖了激活灶。该图像被认为“质量较差”,因为您无法识别出该解剖图像的详细解剖结构。我们认为,模糊图像可能比高分辨率图像更好地反映了覆盖层中的错误,而高分辨率图像会给读者带来错误的定位安全感。我们将看看审稿人是否赞成这个论点...

所有这些使我开始思考基于组的标准化归一化做法在功能成像中的实用性,尤其是Brodmann区域的使用。关于后者,我认为重要的是要记住,BA号码本地化不应该从字面上理解。正如Ted Jones在最近的书评中指出的那样:

仅当与使用互补技术(最好是从同一只大脑)获得的具有功能特征的数据相关联时,皮质结构才能被赋予功能含义。 -琼斯(2008)


没有此验证,BA编号仅是表示一般大脑区域的简写。也许是时候放弃他们了。关于基于组的本地化可以做出类似的论点。由于归一化过程本身存在错误-我已经看到单个受检者的激活焦点在对受检者的大脑图像进行归一化之后从一个沟口跳到另一个沟内-以及与跨受检者变异性相关的错误,我们必须解释归一化,本地化非常近似。使用对象自己的大脑图像进行单对象定位是在功能成像中接近有效定位的唯一方法。但是即使在这里,我们也必须担心BOLD信号固有的定位误差,在该误差中峰值信号可能会偏离大脑活动的实际位置,以及功能解剖结构共配准中的误差。

总的来说,我认为该领域过于本地化。我们自欺欺人地认为我们可以将小组激活定位在毫米范围内。在单个高分辨率“标准”大脑上叠加组激活会进一步增强这种错觉。也许正是这种局部幻觉使我们许多人在区域功能方面进行了思考 x 与面积 y。当然,这是思考脑功能的错误方法。再次,Ted Jones在这个基于本地化的神经科学新时代提供了有益的提醒:

没有皮质区域是其中表示单个功能的孤立实体。与当前的许多观点相反,它也不只是在区域的层次结构中迈出了一步,而该层次结构则是逐步向上并向上延伸到某些已定义或想象的更高功能的区域。虽然有一定数量的皮质激素–皮质连接以可识别的方式从一个区域到另一个区域在皮质中进行,没有区域没有反馈连接,没有区域没有丘脑的折返连接。 -琼斯(2008)


参考文献

Bailey P,Von Bonin G.人的同皮质。伊利诺伊州厄巴纳:伊利诺伊大学出版社; 1951年。

E·G·琼斯(2008)。皮质图谱和现代颅相学 脑131 (8),2227-2233 DOI: 10.1093 /脑/ awn158

A. Schleicher,N. Palomero-Gallagher,P. Morosan,S. B. Eickhoff,T. Kowalski,K. de Vos,K. Amunts,K. Zilles(2005)。定量架构分析:皮层映射的新方法 解剖与胚胎学,210 (5-6),373-386,DOI: 10.1007 / s00429-005-0028-2

Lazaros C.Triarhou(2007年)。 Ekoomo-Koskinas地图集重访:细胞建筑学和功能性背景 立体定向和功能性神经外科,85 (5),195-203 DOI: 10.1159 / 000103258

3条评论:

匿名 said...

BA#是必经之路...根据系统发育年龄和输入特异性的变量,丘脑和新皮层的细胞结构细分在地形上得到定义。 Brodmann,von Economo和Hassler的皮质和丘脑碎片分别与特定的笛卡尔坐标值相关联,指定了年龄和输入基本参数的离散水平。系统发育年龄的变量由Sanides展示的五个周向生长环表示在皮层中,另外还有一个在第四和第六年龄水平中间检测到的附加生长环,称为“prekoniocortex.”古皮层和古皮层是形成哺乳动物新皮层的两种原始新皮层前体。与平面皮层的排列方式不同,六个系统发育上不同“growth shells”在三维丘脑中检测到,并根据Rolf Hassler的相应示意图级别指定’单位丘脑输入的六分割的范式。丘脑下层和上丘脑类似地代表哺乳动物背丘脑的原始二脑前体。新皮层和背丘脑均响应于来自不同神经轴水平的输入的更全面混合的需要而进化。与年龄变量不同,输入特异性参数最容易在丘脑背侧显现出来。这是每个主要前脑输入的终止点。因此,在每个特定输入分类离散地投射到外接丘脑区之后,指定了输入特异性参数的十四个独立单位。通过跨内囊的丘脑中继,皮质中也出现了输入参数水平的相同补码。此外,每个特定参数坐标的丘脑核将其主投影指向显示相同坐标值的皮质细胞,从而建立了前脑的互连性,作为双参数范例的附加功能。更多信息请访问www.forebrain.org

格雷格希科克说过...

??

戴维·波佩尔说过...

即使在前脑网站上,这也确实很难遵循。抱歉,约翰,但我也听不懂。