Механизмы анизотропной диффузии воды в нервной системе: технический обзор

Анизотропная диффузия воды в нервных волокнах — таких как нервы, белое вещество спинного и головного мозга — лежит в основе применения диффузионно-тензорной визуализации (DTI) для отслеживания проводящих путей. Поскольку диффузия воды чувствительна к микроструктуре тканей, этот метод позволяет оценивать ориентацию и целостность нервных волокон, что может быть полезно при диагностике ряда неврологических заболеваний. Цель настоящего обзора — охарактеризовать взаимосвязь между измеряемой методом ядерного магнитного резонанса диффузией воды и её анизотропией, то есть зависимостью от направления, с одной стороны, и микроструктурой нервных волокон — с другой. Основное внимание уделено модельным неврологическим системам in vitro и in vivo. Представлено систематическое обсуждение возможных источников анизотропии и методов их оценки, а также обзор различных исследований ограниченной диффузии и компартментализации применительно к анизотропии. Патологические модели, исследования развития и теоретический анализ позволяют глубже понять механизмы анизотропной диффузии и оценить перспективы её применения в исследовании нервной системы.