什么主导了横向于轴突的扩散时间依赖性：轴突内还是轴突外水分子？
生物物理
2017-12-25 v1 医学物理
神经元与认知
摘要
水分子的布朗运动提供了一个基本的长度尺度——扩散长度，该尺度与生物组织中的细胞尺寸相当。测量扩散系数随扩散时间的变化，使得体内扩散磁共振成像（MRI）对低于成像分辨率约三个数量级的细胞特征具有独特的敏感性。然而，关于哪种贡献——细胞内还是细胞外——在扩散指标的整体时间依赖性中更为相关，存在长期的争论。在此，我们在人脑白质中解决了这一争论。通过不仅改变扩散时间，还改变标准扩散脉冲序列的梯度脉冲持续时间，我们在5名健康志愿者中识别出了横向于白质纤维束测量的时间依赖性扩散系数的函数形式。这一特定的函数形式被证明源于轴突外空间，并提供了轴突束中纤维堆积相关长度的估计。我们的结果提供了一种轴突外直径的度量指标，这是一个有前景的脱髓鞘（神经退行性疾病中的一种表现）候选标志物。从方法论的角度来看，我们的分析展示了如何根据对独立“正交”测量的预测，来区分那些描述不同物理过程但同样能很好地插值标准测量结果的竞争模型。
引用
@article{arxiv.1707.09426,
title = {What dominates the time dependence of diffusion transverse to axons: Intra- or extra-axonal water?},
author = {Hong-Hsi Lee and Els Fieremans and Dmitry S. Novikov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.09426},
year = {2017}
}