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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
人類大腦組織是一種異質材料，由柔軟的外部灰質和內部較硬的白質帶組成。這些白質束在灰質區域之間傳導電脈衝，從而支撐神經元通訊。因此，了解白質的物質特性對於整體了解大腦功能至關重要。目前，評估白質微觀結構的努力受到擴散成像重建的固有限制的阻礙。技術通常用通常難以解釋的單一標量來表示白質結構。在這裡，我們透過引入材料物理學的工具來表徵白質微觀結構來解決這些問題。我們透過分析結構的均勻性並確定大腦的哪些區域在結構上是均勻的，或者在材料物理學的背景下是“晶體”，來研究介觀尺度的結構。我們發現結晶度提供了新的信息，並且在整個大腦中沿著可解釋的解剖差異線變化，在胼胝體（一個大的半球間束）附近的區域具有最高的同質性。此外，結晶度在迭代測量中非常可靠，但在人類志願者個體之間也存在差異，這使得它可能有助於檢查白質在包括性別和年齡在內的多個維度上的個體差異。我們也將白質分割成“晶粒”，或具有高度結構相似性的連續體素組，並發現與不同白質區域的共同圖集的重疊。最後，我們透過材料物理中的另一種工具（鍵結取向順序參數）來表徵各個擴散特徵的形狀，以定位纖維交叉和束。我們的結果提供了在多個長度尺度上評估白質微觀結構的新方法，並開闢了涉及軟物質物理學和神經科學的未來研究的多種途徑。