Введение
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 мозга. В исследованиях функциональной визуализации мозга и для целенаправленной транскраниальной стимуляции областей мозга все еще распространено использование координат Талайраха. Однако альтернативные методы, такие как система координат MNI (начатая в Монреальском неврологическом институте и больнице), в значительной степени заменили Talairach для стереотаксии и других процедур.
История
Система координат была впервые создана нейрохирургами Жаном Талайрахом и Габором Шизкла в их работе над атласом Талайраха в 1967 году, создав стандартизированную сетку для нейрохирургии. Схема основывалась на идее, что расстояние до поражений в мозге пропорционально общему размеру мозга (то есть расстояние между двумя структурами больше в большом мозге). В 1988 году вышло второе издание атласа Талайраха, которое было написано в соавторстве с Турну, и иногда его называют системой Талайраха Турну. Этот атлас был основан на одиночной посмертной дисекции человеческого мозга. В атласе Талайраха области Бродмана используются в качестве обозначений областей мозга.
Описание
Система координат Талайраха определяется путем установки двух якорей, передней и задней комиссуры, на прямой горизонтальной линии. Поскольку эти две точки лежат на средней сагитальной плоскости, система координат полностью определяется, требуя, чтобы эта плоскость была вертикальной. Расстояния в координатах Талайраха измеряются от передней комиссуры как от начала (как определено в издании 1998 года). Оси y указывают на заднюю и переднюю части комиссуры, левая и правая - ось x, а ось z - в вентральном дорсальном (вниз и вверх) направлении. После того как мозг переориентирован на эти оси, исследователи должны также очертить шесть корковых контуров мозга: передний, задний, левый, правый, нижний и верхний. В атласе 1967 года левая сторона имеет положительные координаты, в то время как в атласе 1988 года левая сторона имеет отрицательные координаты. Определяя стандартные анатомические ориентиры, которые можно было бы идентифицировать на разных субъектах (передние и задние комиссуры), стало легче пространственно деформировать индивидуальное изображение мозга, полученное с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и других методов визуализации в это стандартное пространство Талайраха. Затем можно сделать выводы об идентичности ткани в определенном месте, ссылаясь на атлас.
Бродманнские области в нейробиологии
Область Бродмана - иллюстрация цитоархитектонной карты человеческого мозга, опубликованная Корбинаном Бродманом в его монограмме 1909 года. Карта Бродмана разделяет кору головного мозга на 43 различных части, которые становятся видимыми в окрашенных гистологических участках клеточного тела. Годы спустя большая группа нейробиологов до сих пор использует карту Бродмана для локализации данных нейровизуализации, полученных в живом человеческом мозге.
Бродманн по отношению к координатам Талайраха
Некоторые методы нейромиссии, на самом деле, предполагали использование области Бродмана в качестве ориентира для координат Талайраха. Кроме того, эти технологии демонстрируют, что экспериментальные задачи в общем пространстве становятся возможными благодаря визуализации живого человеческого мозга путем регистрации функции 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 между территориальными границами и сулькальными ориентирами могут привести к неправильным выводам в плане локализации цитоархитектонных границ или использования карты Бродмана без знания текста, который сопровождает рисунок, вводя в заблуждение исследователей, которые пришли к ложным выводам). Подобно координатам Талайраха, координаты МНИ могут использоваться для описания местоположения определенных структур мозга, без необходимости учитывать какие-либо индивидуальные различия в мозге. Однако, поскольку система Талайраха "не представляет население в целом", координаты МНИ были разработаны на основе данных МРТ, полученных от многих людей, в попытке создать нейронную систему координат, которая могла бы быть более обобщаемой. Первоначальное пространство MNI было MNI 305, которое было создано из 305 выровненных изображений Tailarach, из которых было получено среднее изображение мозга. MNI 152 (также известный как ICBM 152) был создан позже с помощью изображений МРТ с более высоким разрешением, которые были зарегистрированы в MNI 305, и из которых было взято среднее значение.
Нелинейная регистрация
Нелинейная регистрация - это процесс отображения координат Талайраха в соответствии с конкретными координатами и создания нелинейной карты в попытке компенсировать фактические различия форм между ними. Регистрация обычно нелинейна, потому что атлас Талайраха не является простым жестким преобразованием (или даже аффином преобразованием) мозга субъекта. Атлас Талайраха до сих пор широко используется с точки зрения доступных методов нейровизуализации, но отсутствие трехмерной модели исходного мозга затрудняет исследователям автоматическое отображение мест с трехмерных анатомических изображений МРТ в атласе. Предыдущие методы, такие как MNI, пытались смягчить эту проблему с помощью линейного и по частям отображения между Талайрахом и шаблоном MNI, но могут учитывать только различия в общей ориентации и размере мозга и, следовательно, не могут правильно учитывать фактические различия в форме.
Оптимизированный шаблон мозга с высоким разрешением (HRBT)
Текущие целевые мозги не подходят для текущих исследований (т.е. являются средними, могут использоваться только в исследованиях на карту целевого мозга МРТ с низким разрешением или являются одномозговыми). Оптимизированный шаблон мозга с высоким разрешением (HRBT), точечный мозг с высоким разрешением МРТ, является методом, который может помочь в вышеупомянутых проблемах. Эта оптимизация может быть выполнена для сокращения индивидуальных анатомических искажений оригинальной МБР HBRT. Оптимизированная HRBT более умела в анатомически совпадающих группах мозгов.