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Cytoarchitecture of the Mouse Brain by High Resolution Diffusion Magnetic Resonance Imaging
NeuroImage ( IF 4.7 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.neuroimage.2020.116876 Nian Wang 1 , Leonard E White 2 , Yi Qi 1 , Gary Cofer 1 , G Allan Johnson 3
NeuroImage ( IF 4.7 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.neuroimage.2020.116876 Nian Wang 1 , Leonard E White 2 , Yi Qi 1 , Gary Cofer 1 , G Allan Johnson 3
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MRI has been widely used to probe the neuroanatomy of the mouse brain, directly correlating MRI findings to histology is still challenging due to the limited spatial resolution and various image contrasts derived from water relaxation or diffusion properties. Magnetic resonance histology has the potential to become an indispensable research tool to mitigate such challenges. In the present study, we acquired high spatial resolution MRI datasets, including diffusion MRI (dMRI) at 25 μm isotropic resolution and quantitative susceptibility mapping (QSM) at 21.5 μm isotropic resolution to validate with conventional mouse brain histology. Diffusion weighted images (DWIs) show better delineation of cortical layers and glomeruli in the olfactory bulb than fractional anisotropy (FA) maps. However, among all the image contrasts, including quantitative susceptibility mapping (QSM), T1/T2* images and DTI metrics, FA maps highlight unique laminar architecture in sub-regions of the hippocampus, including the strata of the dentate gyrus and CA fields of the hippocampus. The mean diffusivity (MD) and axial diffusivity (AD) yield higher correlation with DAPI (0.62 and 0.71) and NeuN (0.78 and 0.74) than with NF-160 (-0.34 and -0.49). The correlations between FA and DAPI, NeuN, and NF-160 are 0.31, -0.01, and -0.49, respectively. Our findings demonstrate that MRI at microscopic resolution deliver a three-dimensional, non-invasive and non-destructive platform for characterization of fine structural detail in both gray matter and white matter of the mouse brain.
中文翻译：
高分辨率扩散磁共振成像的小鼠大脑细胞结构
MRI 已被广泛用于探测小鼠大脑的神经解剖学，由于有限的空间分辨率和源自水松弛或扩散特性的各种图像对比度，将 MRI 发现与组织学直接相关仍然具有挑战性。磁共振组织学有可能成为缓解此类挑战不可或缺的研究工具。在本研究中，我们获得了高空间分辨率 MRI 数据集，包括 25 μm 各向同性分辨率的弥散 MRI (dMRI) 和 21.5 μm 各向同性分辨率的定量磁敏度映射 (QSM)，以与传统的小鼠脑组织学进行验证。弥散加权图像 (DWI) 显示比分数各向异性 (FA) 图更好地描绘嗅球中的皮质层和肾小球。然而，在所有的图像对比中，包括定量磁化率映射 (QSM)、T1/T2* 图像和 DTI 指标，FA 映射突出了海马子区域中独特的层流结构，包括海马的齿状回和 CA 区域的层。平均扩散率 (MD) 和轴向扩散率 (AD) 与 DAPI（0.62 和 0.71）和 NeuN（0.78 和 0.74）的相关性高于与 NF-160（-0.34 和 -0.49）的相关性。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。FA 地图突出了海马子区域中独特的层流结构，包括海马的齿状回和 CA 区域的地层。平均扩散率 (MD) 和轴向扩散率 (AD) 与 DAPI（0.62 和 0.71）和 NeuN（0.78 和 0.74）的相关性高于与 NF-160（-0.34 和 -0.49）的相关性。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。FA 地图突出了海马子区域中独特的层流结构，包括海马的齿状回和 CA 区域的地层。平均扩散率 (MD) 和轴向扩散率 (AD) 与 DAPI（0.62 和 0.71）和 NeuN（0.78 和 0.74）的相关性高于与 NF-160（-0.34 和 -0.49）的相关性。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。78 和 0.74）比使用 NF-160（-0.34 和 -0.49）。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。78 和 0.74）比使用 NF-160（-0.34 和 -0.49）。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。
更新日期：2020-08-01
中文翻译：
高分辨率扩散磁共振成像的小鼠大脑细胞结构
MRI 已被广泛用于探测小鼠大脑的神经解剖学，由于有限的空间分辨率和源自水松弛或扩散特性的各种图像对比度，将 MRI 发现与组织学直接相关仍然具有挑战性。磁共振组织学有可能成为缓解此类挑战不可或缺的研究工具。在本研究中，我们获得了高空间分辨率 MRI 数据集，包括 25 μm 各向同性分辨率的弥散 MRI (dMRI) 和 21.5 μm 各向同性分辨率的定量磁敏度映射 (QSM)，以与传统的小鼠脑组织学进行验证。弥散加权图像 (DWI) 显示比分数各向异性 (FA) 图更好地描绘嗅球中的皮质层和肾小球。然而，在所有的图像对比中，包括定量磁化率映射 (QSM)、T1/T2* 图像和 DTI 指标，FA 映射突出了海马子区域中独特的层流结构，包括海马的齿状回和 CA 区域的层。平均扩散率 (MD) 和轴向扩散率 (AD) 与 DAPI（0.62 和 0.71）和 NeuN（0.78 和 0.74）的相关性高于与 NF-160（-0.34 和 -0.49）的相关性。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。FA 地图突出了海马子区域中独特的层流结构，包括海马的齿状回和 CA 区域的地层。平均扩散率 (MD) 和轴向扩散率 (AD) 与 DAPI（0.62 和 0.71）和 NeuN（0.78 和 0.74）的相关性高于与 NF-160（-0.34 和 -0.49）的相关性。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。FA 地图突出了海马子区域中独特的层流结构，包括海马的齿状回和 CA 区域的地层。平均扩散率 (MD) 和轴向扩散率 (AD) 与 DAPI（0.62 和 0.71）和 NeuN（0.78 和 0.74）的相关性高于与 NF-160（-0.34 和 -0.49）的相关性。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。78 和 0.74）比使用 NF-160（-0.34 和 -0.49）。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。78 和 0.74）比使用 NF-160（-0.34 和 -0.49）。FA 与 DAPI、NeuN 和 NF-160 之间的相关性分别为 0.31、-0.01 和 -0.49。我们的研究结果表明，微观分辨率的 MRI 提供了一个三维、非侵入性和非破坏性的平台，用于表征小鼠大脑灰质和白质中的精细结构细节。
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