มีเทคโนโลยีการทำแผนที่สมอง เพิ่มขึ้นอีกวิธี

เป็นข่าวดี ที่มีเทคโนโลยีการทำแผนที่สมอง เพิ่มขึ้นอีกวิธี เรียกวิธี Diffusion spectrum imaging (DSI) เป็นการใช้ เรโซแนนซ์แม่เหล็ก (magnetic resonance) มาติดตามการเคลื่อนที่โมเลกุลของน้ำในสมอง โดยอาศัยว่าน้ำเคลื่อนที่ตามความยาวของใยประสาทแอ็กซอน (Axon) ทำให้ได้ภาพการเชื่อมต่อกันในสมอง

คลิกที่ภาพต่อไปนี้ เพื่อชมวิดีทัศน์จากเว็บไซต์ข่าว เป็นภาพสมองของลิงมามอเซ็ท (ดูภาพลิงข้างล่าง) ซึ่งสมองมีความซับซ้อนน้อยกว่าของมนุษย์ 25 เท่า  ในวิดีทัศน์ส่วนเป็นเส้นตั้งๆเล็กๆเหมือนปุยขนเป็นบริเวณของซีรีบรอล คอร์เท็กซ์ (cerebral cortex) เป็นภาพสมองสมบูรณ์ข้างเดียว อีกข้างจะเห็นการเชื่อมโยงจากอีกข้าง

หลักการสร้างภาพจากการแพร่ (diffusion imaging) เป็นการติดตามการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำ ซึ่งการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเหล่านี้ภายในร่างกายจะต้องเจอสิ่งต่างๆหลายอย่างที่อาจขัดขวาง เช่น โปรตีน โมเลกุลขนาดใหญ่ ไฟเบอร์ เยื่อหุ้มเซล ซึ่งมีแตกต่างกันไปตามชนิดของเนื้อเยื่อและพยาธิสภาพ การเคลื่อนจึงเป็นได้ 3 แบบ คือ (1.) ไหลผ่านไปโดยสะดวกไม่มีการขัดขวาง หรือ (2.) มีขัดขวางบ้างจากโปรตีนหรือเซล เช่นตำแหน่งที่อักเสบเป็นหนอง หรือตำแหน่งที่เซลหนาแน่นจากการเป็นเนื้องอก หรือ (3.) มีการเคลื่อนจำกัดอยู่ในขอบเขตและทิศทาง เช่นในใยประสาท (มัดของแอ็กซอนที่วิ่งขนานกัน) หรือจำกัดการแพร่ไม่ให้ไปตามแนวขวางในมัยอีลิน (เนื่องจากมัยอีลินมีการจัดเรียงชั้นเป็นวงซ้อนๆกัน ดูภาพมัยอีลินหุ้มใยแอ็กซอนข้างล่าง) ดังนั้นน้ำจะเคลื่อนไปตามแนวแอ็กซอน ในการหาการเคลื่อนที่ของน้ำดังกล่าวนี้จะได้ข้อมูลทางอ้อมของโครงสร้างที่อยู่โดยรอบ [ref=2]

ซอฟแวร์ที่ใช้ดูภาพและวิเคราะห์ ข้อมูลช่องทางเดินของใยประสาท (fiber track) คือ TrackVis

 

ภาพและข้อมูลเสริม

ภาพ มัยอีลิน (myelin) ห่อหุ้มใยแอ็กซอน คล้ายแผ่นพรมม้วนห่อใยประสาทแอ็กซอน ในประสาทส่วนกลางเซลที่สร้างมัยอีลิน คือ โอลิโกเด็นดรอไซต์ (Oligodendrocyte) ซึ่งเซลหนึ่งอาจสร้างแผ่นมัยอีลินมากมายไปหุ้มแอ็กซอน (ดังภาพ)  [ต่างจากเซลชวานน์ (Schwann cell) ที่ประสาทส่วนปลาย]

 

ภาพลิงมามอเซ็ท Marmosetเป็นลิงขนาดเล็ก ส่วนมากยาวเพียง 20 เซ็นติเมตร

ภาพแสดงความซับซ้อน เปรียบเทียบ สมองคน (ขวา) มี รอยหยักมากกว่า สมองลิง macaque (ซ้าย)

references

1. http://www.technologyreview.com/Biotech/21175/?a=f

2. http://www.e-mri.org/diffusion-tensor-imaging/diffusion-principles.html

3. http://www.primate.wisc.edu/wprc/Centerline/marmoset.jpg

4. http://dericbownds.net/uploaded_images/macaque_human.gif

5. http://www.med.wayne.edu/neurology/clin_programs/Labs/PMD/Oligo_myelin.jpg

 

Further reading

1. Wedeen, VJ. et al (2008) Diffusion spectrum magnetic resonance imaging (DSI) tractography of crossing fibers. NeuroImage. Vol.41(4), 15 July 2008, p.1267-1277.