Buscando la densidad de neuritas con MRI de difusión: Desafíos para el modelado biofísico

El mapeo in vivo de la densidad de neuritas con MRI de difusión (dMRI) es un objetivo alto pero desafiante. Primero, se desconoce si todos los neuritas exhiben difusión completamente anisotrópica ("en forma de palo"). En segundo lugar, la "densidad" de los componentes del tejido puede verse confundida por propiedades no relacionadas con la difusión, como la relajación T2. En tercer lugar, el dominio de validez de los parámetros estimados para servir como índices de densidad de neuritas está incompletamente explorado. Investigamos estos desafíos adquiriendo datos con "codificación b-tensor" y múltiples tiempos de eco en regiones cerebrales con baja coherencia de orientación y en lesiones de sustancia blanca. Los resultados mostraron que la anisotropía microscópica a partir de datos b-tensor está asociada con axones mielinizados pero no con dendritas. Además, los datos b-tensor junto con datos adquiridos para múltiples tiempos de eco mostraron que las estimaciones de densidad no sesgadas en lesiones de sustancia blanca requieren estimaciones impulsadas por datos de valores T2 específicos de compartimento. Finalmente, las fracciones de "palo" de diferentes modelos biofísicos generalmente no pudieron servir como índices de densidad de neuritas en el cerebro sano y en lesiones de sustancia blanca, donde los resultados de las comparaciones dependían de la elección de restricciones. En particular, restringir los valores T2 específicos de compartimento fue ambiguo en el cerebro sano y tuvo un gran impacto en los valores estimados. En resumen, estimar la densidad de neuritas generalmente requiere tener en cuenta diferentes propiedades de difusión y/o T2 entre axones y dendritas. Los parámetros "índice" restringidos podrían ser válidos dentro de dominios limitados que deberían ser delineados por estudios futuros.