Привет студент

Содержание

Preface……………………………………………………………………………..3
Functional magnetic resonance imaging –advanced neuroimaging application……..…...    6
Предисловие…………………………...23
Функциональная магнитно-резонансная томография. Сканирование мозга...26
Словарь    45
Список использованных источников    49

 

Preface

Functional Magnetic Resonance Imaging of brain is typically called fMRI. It has
become a fundamental modality of imaging at any MRI suite of service center or
hospital. Our book has been compiled with the aim of incorporating a wide range of applied neuropsychological evaluation methods. It is aimed at those who are
embarking on neuropsychological research projects, as well as relatively experienced psychologists and neuroscientists who might wish to further develop their experiments. While it is not possible to detail every possible technique related to functional evaluation of brain in activation by using fMRI, the book attempts to provide working tips with examples and analysis to a wide range of the more commonly available techniques.
The methods described in this book are aimed at giving the reader a glimpse of some existing methods with the context in which each analytical fMRI method is applied, as well as providing some basis of familiarizing oneself with these techniques. While fMRI has been used in the study of cognition and neuroscience over the last two decades, it was only in the later part of 20th century that it has become an integral part of many psychological, behavioral and neuroscience research environments. This is, at least in part, due to the continued development of new statistical analysis methods, new fMRI hardware with scanning and monitoring accessories, better physiocompatible MRI suites, robust and fast acquisition techniques such as EPI-fMRI, GEfMRI, etc., thanks to the continued joint efforts of governmental, industrial and academic institutions globally. Regardless of the MRI systems and the brands used, one should always be able to understand and justify the use of the right imaging Fmri protocol, designed for a specific study. With this aim, different approaches of fMRI methods of neuropsychological evaluation are presented in separate chapters. For learners, basic knowledge, safety issues, limitations and skepticism in fMRI data analysis and interpretation is presented with a working fMRI protocol for morphological MRI, MRSI data acquisition and analysis of neuronal dysfunction in multiple sclerosis. In chapter 1, the author emphasized the basic concepts of fMRI, the need for quantitative calibration using gold standard, selection of correct paradigm, fMRI parameters, accrued experience in study design including design type, Blocked, Event- Related stimulus or mixed events, number of subjects, data size for each subject, stimulus conditions, and image acquisition parameters: repetitions for each condition, applied stimulus, TR/TE, and Number of slices. In chapter 2, authors introduced the physiological basis of neuroactivation in the brain during different motor-sensory actions with technical aspects of BOLD signal generation and interpretation. Imaging processing methods are discussed, with limitations and future prospects. fMRItechnique and applications are reviewed with several examples. In chapter 3, we can read about the use of functional magnetic resonance imaging (fMRI) to obtain a biomarker in motor processing pathways in order to indicate the relationship between internal adaptation (influenced by conscious and non-conscious filtering and decision making networks) and external environmental changes through the eye. The author claims that the clinical applications of fMRI biomarkers could include assessments of functional breakdowns in disease states, e.g., seizure disorders, memory deficits and visuo-cognitive abilities in patients with Alzheimer’s disease, and eye movement control and balance in patients with traumatic brain injuries or Parkinson’s disease. In chapter 4, authors hypothesized the performance of the hand-gesture task under the guidance of multiple rules for games such as rock–paper–scissors or null–two–five, using a balanced rule-guided behavioral system with the mirror system to overcome a covert and automatic tendency to imitate observed hand postures. Authors concluded that two different brain regions, for perception and motor-sensory, act under the guidance of behavioral rules in order to perform rule-guided behaviors and activities in rule-selective brain regions. In chapter 5, authors explored the application of Constraint-induced movement therapy in brain plasticity to evaluate the recovery after stroke and identify the specific correlations between movement recovery clinical endpoints and the fMRI data. Furthermore, the authors highlighted the needs such as common methodology of analysis and reporting the fMRI data for better comparison and interpretation of the results between studies, a comparison of different therapeutic techniques on the brain cortex reorganization and upper extremity recovery, and the establishment of optimal time for their application after stroke, with an aim to understand the treatment programs. In chapter 6, authors presented the potential of fMRI to evaluate the Reliability analysis required for the assessment of data to be structured in similar events or replicates performing the same task in different days under multiple experimental conditions. Authors emphasized the significance of reliability maps in detection of local infringements and selection of ROIs, along with temporal response functions into GLM for testing stimulus and task effects in the brain for each individual patient. In chapter 7, authors emphasized the precise analysis of different series in diagnosis and management of refractory SMA epilepsy in long-term follow-up. Conceptually, surgical approaches of the fontal lobe (frontopolar, of the convexity, central, orbitofrontal and SMA) must be considered separately and not as one sole group. In chapter 8, the author emphasizes that brain supports language processing via complex and sophisticated networks in Broca’s and Wernicke’s areas.
Furthermore, the author speculates with skepticism on the growing number of fMRIstudies on language in neurologically intact and injured brains to support relevant linguistic generalizations and explore a better neural organization of language, postlesionalneuroplasticity and recovery processes in support of rigorous investigationson issues of linguistic computations, bilingual language functionality, non-dominant hemisphere in brain. In chapter 9, authors reviewed the application of multimodal use of fMRI combined with magnetic resonance spectroscopy (MRS) in dyslexia of brain.
Non-invasive technique was used to measure the neurochemicals distribution and Nacetylaspartate(NAA) and Choline (Cho) ratio within cerebellum to compareWesternvs. Eastern data. Chemical shift imaging and logographic writing, linguistics testing indyslexia demonstrated left vs. right cerebellar hemisphere differences. However, the fMRI-MR spectroscopy multimodal approach is in infancy but has a high potential in defining neuro disorders.

Functional magnetic resonance imaging –advanced neuroimaging application

1. Introduction

Studying brain functional activities is an area that is experiencing rapid interest in the field of neuroimaging. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) has provided vision science researchers a powerful and noninvasive tool to understand eye function and correlate it with brain activities. In this chapter, we focus on the physiological aspects followed by a literature review. More specifically, to motivate and appreciate the complexity of the visual system, we will begin with a description of specific stages the visual pathway, beginning from the distal stimulus and ending in the visual cortex. More importantly, the development of ascending visual pathway will be discussed in order to help in understanding various disorders associated with it such as monochromacy, albinism, amblyopia (refractive, strabismic). In doing so we will divide the first half into two main sections, the visual pathway and the development of the ascending pathway. The first of these sections will be mostly an anatomy review and the latter will discuss the development of this anatomy with specific examples of disorders as a result of abnormal development. We will then discuss fMRI studies with focus on vision science applications. The remaining sections of this chapter will be highlighting the work done on mainly oculomotor function, some perception and visual dysfunction with fMRI and investigate the differences and similarities in their findings. We will then conclude with a discussion on how this relates to neurologists, neuroscientists, ophthalmologists and other specialists.

2. Background

To motivate the discussion we begin by asking, what is the problem in visual perception? This will be answered briefly. In visual perception, we have both a distal and a proximal stimulus. The distal stimulus is what the subject is looking at, usually at a distance. In the case of vision, it determines the pattern of light arriving at the cornea. The proximal stimulus hits the sense organs directly. In the case of vision, it is the pattern of light arriving at the retina, for instance as a result of looking at the distal stimulus. There are several features that distinguish the distal and proximal stimuli. The distal stimulus is 3-dimensional, independent of point of view, upright, and has no lens blur or filter. An example of the latter two is that when we look at a person their head is on top and their feet are on the bottom and the physicalperson does not get blurred. The proximal on the other hand is 2-dimensional, depends on point of view, inverted, blurred and filtered by the lens. So the main problem in visual perception becomes clearer; that is to retrieve information about the distal stimulus with only the proximal stimulus to work with. This is important because it affects the perceptual representation which is the endpoint of the perceptual process. Perceptual representation is the state of the visually-guided motor behavior (keeps us from bumping into things), visual pattern recognition, visual understanding, and memory. Basically, as the subject sees an object (distal stimulus), the input falls on the retina (proximal stimulus) and an output of the distal stimulus is perceived via perceptual representations. Note, that this is not the same as the distal stimulus, because there are two kinds of perception, veridical and illusory. There are many examples of visual illusions, in which the perceptual representation suggests an incorrect distal stimulus. That is, the apparent distal stimulus differs from the veridical distal stimulus. With this concept, we can now refine the problem in visual perception, as trying to understand how the visual system creates a perceptual representation of the distal stimulus with only the proximal stimulus as an input. Why is this a problem? Because the relationship of distal to proximal is not one to one, that is a distal stimulus can be seen as many proximal stimuli and proximal stimuli can be many distal stimuli. This leads to the inverse problem of trying to recover a visual representation from the input, even when many representations are consistent with the proximal stimulus. Thus, this is a motivation to begin discussing the visual pathway and understand the retinal (proximal) input to the brain.

3. Visual pathway

The visual pathway consists of many stages. We will focus on the ganglion cells, later al geniculate nucleus (LGN), and the primary visual cortex (V1). The ascending visual pathway begins when light hits the back of the retina and stimulates the photoreceptors (rods and cones). These photoreceptors transform radiant energy into electrical activity, which is transmitted to retinal bipolar cells and then into retinal ganglion cells. The retina has several layers and sub-layers with corresponding cells, such as ganglion, amacrine, bipolar and horizontal. Each of these cells play a role in the visual system and have their own receptive fields. Again, in this chapter we choose to focus and discuss the ganglion cells.

3.1 Ganglion cells

There are two major classes of ganglion cells. The smaller midget, or parvo, cells comprise about 80 percent of these cells and the larger parasol, or magno, cells about 10 percent (Lennie et al., 1990). As with other cells in the retina, these ganglion cells have their own receptive fields known as center surround with either on-center (off-surround) or off-center (on-surround). There are several differences between these two types of cells. Parvo cells are dominant in the fovea as opposed to the magno cells, which are dominant in the periphery.
The parvo cells are also characterized as having a sustained response while the magno have a transient response (Purpura et al., 1990; Schiller &Malpeli, 1978). At any given eccentricity, parvo cells have a higher spatial resolution, lower contrast sensitivity, slower conduction velocity, and a more sustained response than do magno cells (Shapley et al., 1981). The parvo cells have low contrast sensitivity and detect color and form, while the magno have high contrast sensitivity and detect motion. Parvo cells rarely respond well to luminance contrasts below 10%, whereas magno cells often respond to stimuli with contrasts as low as 2% (Purpuraet al., 1988; Sclar et al., 1990; Shapley et al., 1981). In addition to these two, there are other types of ganglion axons that exist; the more common of these are the konio cells which are small bi stratified cells (Kaas et al., 1978). They are common in the parafovea, have low contrast sensitivity, and detect color. The major difference between the konio cells and the other two is that the konio have a uniform receptive field and thus have no spatial opponency. To many investigators the term konio has become synonymous with the blue-yellow pathway, just as parvo is now equated, too simplistically, with the red-green pathway (Sincich& Horton, 2005). But this is not always the case because, konio cells constitute a heterogeneous population of cells, some lacking blue-yellow color opponency (Hendry & Reid, 2000). The axons of all these ganglion cells exit the eye, forming the optic nerve and synapse in the midbrain. Since the diameter of the optic nerve and the number of the ganglion cell axons it contains are limited by the structure of the skull, not all the information that falls upon the retina is transmitted to the brain proper (Schwartz, 2004). Although there are more than 100 million photo receptors within the retina, there are only 1 million ganglion cells, revealing an extensive degree of neural convergence (Curcio& Allen, 1990; Osterberg, 1935). At the optic chiasm, ganglion cell fibers from the nasal retina of each eye cross over to join the temporal fibers of the fellow eye to form the optic tract (Schwartz, 2004). The long axons of the retinal ganglion cells leave the eye, form the second cranial nerve (the optic nerve), and synapse in the dorsal lateral geniculate nucleus (dLGN), a midbrain structure (Schwartz, 2004). We will now discuss the LGN.

3.2 Lateral geniculate nucleus (LGN)

The primary target of the optic tract is the dorsal lateral geniculate nucleus (dLGN), a thalamic nucleus. In higher vertebrates, such as carnivores and primates, axons from the two eyes converge onto their primary target, the dorsal lateral geniculate nucleus (dLGN), but occupy distinct regions (the eye-specific layers) within this target (Guillery, 1970; Kaas et al., 1972; Linden et al., 1981). In primates (Rakic, 1976; 1977), the axonal terminals of ganglion cells of the two eyes initially share common territories within the dLGN, but through a process that eliminates inappropriately placed branches, projections from the two eyes become restricted to their appropriate layer. Most, but not all, retinal ganglion cells synapse in the six-layered structure. Layers 2, 3, and 5 receive input from the ipsilateral eye, whereas layers 1, 4, and 6 receive input from the contralateral eye, Fig. 1. The dorsal four layers, which are constituted of comparatively small neurons called parvo, or P-cells, are the parvo cell ular layers (layers 3,4,5,6). Larger neurons, commonly called magno or M-cells, comprise the two ventral magnocellular layers (layers 1,2). Axons from midget ganglion cells synapse on P-cells in the dLGN to form the parvo pathway, while axons from the parasol cells synapse on dLGNM-cells to form the magno pathway. The layers between the parvocellular and magnocellularlayers contain very small neurons (konio cells). Studies have shown that konio cells provide the only direct geniculate input to layers 1-3 (Hendry & Yoshioka, 1994). The subcortical projection from the retina to cerebral cortex is strongly dominated by the two pathways (M and P pathways) the magnocellular and parvocellular subdivisions of the lateral geniculate nucleus (Shapley & Perry, 1986). The parvo layers receive input from color-opponent midget ganglion cells, whereas the magno layers are supplied by broadband parasol ganglion cells (Perry et al., 1984). Parvo pathway neurons show color opponency of either the red/green or blue/yellow type, which means that they respond to color change regardless of the relative luminance of the colors (Derrington&Lennie, 1984). The blue-yellow ganglion cells project to the konio layers just ventral to the third and fourth parvocellular layers (Calkins & Hendry,1996). Layers 5 and 6 have on-center receptive fields, and layers 3 and 4 have off-center receptive fields. Layers 1 and 2 have both on- and off- center receptive fields. These projection from the retina to the LGN then lead to the visual cortex.
   
Fig. 1.Retinal ganglion cell projections to the lateral geniculate nucleus (LGN) of the thalamus. Note that layers 1,4, and 6 of the LGN receive visual information from the contralateral retina, whereas layers 2,3, and 5 receive visual information from the ipsilateral retina.
3.3Primary visual cortex (V1)
The cells of dLGN send most of their axons to the cerebral cortex, specifically, the primary visual cortex (V1) along with the visual field representation in the retina and primary cortex. Inputs to V1, which are stratified by magno, parvo, and konio, become thoroughly inter mingled by passage through the elaborate circuitry of V1 (Sincich& Horton, 2005). There are about 8 or 9 layers in V1. Layer 4 consists of three sublayers, 4A, 4B, and 4C. Layer 4C also is subdivided into 4Cα, and 4Cβ. The projections from the LGN go specifically to layer 4C and the information flows up and down from there (Merigan&Maunsell, 1993). The projections from parvocellular layers terminate primarily in layers 4A and 4Cβ, whereas those from magnocellular geniculate terminate in layer 4Cα(Fitzpatrick et al., 1985). Layer 4B receives direct input from 4Cα(M pathway), but not 4Cβ(P pathway) (Lund &Boothe, 1975; Lund et al., 1979). Layer 4Cβ projects to the blobs and inter blobs (Horton & Hubel, 1981; Humphrey & Hendrickson, 1980). The blobs also receive major inputs from the M pathway by way of layers 4B and 4Cα (Blasdel et al., 1985; Fitzpatrick et al., 1985; Lachica et al., 1992;Lund, 1988). Fig. 2 gives the details of these connections.
More recently, Yazar et al. (2004) have found that some geniculate fibers terminate in both layers 4Cβ and 4A, implying either a direct parvo input to 4A or a konio input to 4Cβ. In layer 3B the cells in blobs and inter blobs receive input from parvo (4Cβ), magno (4Cα), konio (4A), or mixed (4B) layers, in a range of relative synaptic strengths (Sawatari& Callaway, 2000). Cells in both 4Cαand 4Cβproject to layers 5 and 6 (Callaway & Wiser, 1996; Lund &Boothe, 1975). Feedback from layer 6 to the LGN is segregated only partially with respect to magno
   
Fig. 2. Block diagram of ganglion cell mapping from retina through LGN, V1, and other cortical areas.

and parvo, thus mixing the geniculate channels (Fitzpatrick et al., 1994). There are two main types of cells in V1, stellate and pyramidal. The stellate cells are small inter neurons found in layers 2-6 and the pyramidal cells are large relay neurons found in layers 2, 3, 5, and 6. The stellate cells are simple cells because of their receptive fields. The pyramidal cells are complex cells. The simple cells’ receptive fields are of a certain size, are oriented in a certain way, and are sensitive to phase. They increase their rate of firing when stimulated in some places, and reduce it when stimulated in other places. The simple cells respond to a single spot of light and are additive and linear. The complex cells do not respond to a single spot of light, rather they respond to edges and bars, and are not sensitive to spatial phase. Many of the complex cells respond best to stimuli that move in one direction. So, if the stimulus is stationary, in the opposite direction, or a spot of light then the complex cells’ receptive field will have no response. The complex cells are non-additive and are non-linear. Both the simple and complexcells respond to most proximal stimuli. All together, these cortical cells are tuned for spatial frequency, position, and orientation. This distinction is important in designing visual stimuli for fMRI studies to understand normal and abnormal visual function.
4. Development of the ascending pathway
We now describe how the visual pathway develops and the effects of abnormal
development. During development anatomical projection patterns are restructured and functional reorganization takes place (Campbell &Shatz, 1992; Hubel & Wiesel, 1977; Shatz& Kirkwood, 1984; Wiesel, 1982). There are at least two ways by which neurons can be wired up accurately: connections may be specified from the outset, or synapse formation may initially follow an approximate wiring diagram, with precision achieved by the elimination of inappropriate inputs and the stabilization and growth of appropriate connections (Goodman &Shatz, 1993; Purves&Lichtman, 1985). The ganglion cells, LGN, and V1 are all wired up in a "retina topic" fashion; meaning that the order of points on the retina (proximal stimulus) are preserved. In this mapping, the points that are further away from each other on the retina will be further away on the brain. It is easy to see that the proximal image is retina topically related to the distal stimulus, simply because of the optics of the eye. However the retina topic mapping from the retina to the LGN and from the LGN to V1 is harder to appreciate. Studies of patients with localized cortical damage showed that the receptive fields of neurons within area V1 are retina topically organized (Holmes, 1918; 1944; Horton & Hoyt, 1991). As a matter of fact, the development of the retina topic map is a general process for the central nervous system. Cell bodies are born early in embryogenesis; axons and dendrites come later. The nerve growth is then guided mechanically, probably by glial cells, to their overall destination.
The patterns of activity of the neurons themselves determine the exact position of the synapses that are formed. Ganglion cells travel up the concentration gradient to the LGN. Target cells send guiding chemical messages, giving crude directions to the cells’ overall destination by their concentration gradient. These chemical signposts act like beacons that attract the cells to project to approximately the correct part of the target tissue. At the same time the chemical
signposts repel growth cones from the wrong axons. These guidance molecules also govern the decussation at the optic chiasm by signaling the retinal ganglion cells to either cross or not to to cross. The activity of adjacent retinal ganglion cells is correlated (Galli&Maffei, 1988), and "waves" of activity sweep across the retina during early life (Meister et al., 1991).
Although the waves could potentially underlie the refinement of many retinal projection patterns, activity may not be required for establishing the M and P pathways of the primate retina that develop prenatally, and which show no apparent gross structural refinement with ensuing development (Meissirel et al., 1997). The immature and light-insensitive retina spontaneously generates a pattern of rhythmic bursting activity during the period when the connectivity patterns of retinal ganglion cells are shaped (Wong, 1999.). After the cells find
a region, the wave then enforces precise ordering at the target. Thus the retina topic map is finalized via the wave. Prenatal refinement of the retina topic projections is achieved by these spontaneous waves of activation that propagate across the retina. Here ganglion cells are linked together by means of electrical synapses in a rough network and charge fluctuates randomly. The random response of one cell starts a wave of activity and the cells that fire together will eventually wire together. These spontaneous waves cause neighboring retinal regions to fire at about the same time. In fact, the correlation between the responses of cells is directly related to their separation on the retina (Wong, 1999.). So, the first principle of refinement is that cells that are neighbors tend to respond together. The second principle of refinement is that cells that fire together wire together. If there are two cells, 1 and 2, that are close to each other on the retina then when they fire together they will form neighboring synapses at the LGN. But cell 3, which is far from the first two on the retina will fire separately
and thus synapse at the LGN separately. This is how the LGN is retina topically wired up at birth along with V1 and other retina topic cortical areas. Hence, the waves in the prenatal retina setup the relation between retina and brain. As for the postnatal retina, responses to stimuli set up the relation between the proximal stimulus and the brain. The postnatal wave may help guide the formation of synapses and determine which erroneous synapses are cut out for the normal mapping. When they arrive at their destinations, each process synapses over a relatively large area. Since target cells have lots of cells synapsing onto them, there are a lot more synapses present in V1 at 6 months and 1 year than in an adult. The process of the synapse starts as each axon from different cell bodies tries to take over a large piece of visual cortex and inevitably overlap occurs. At these regions of overlap a competition occurs, and the cell with the most or strongest synapse claims that region and the other synapses pull back.
This synaptic elimination is a key element in the refinement of connectivity in both the central and peripheral nervous systems (Cowan et al., 1984; Goodman &Shatz, 1993; Lichtman et al., 1999; Nguyen &Lichtman, 1996; Purves&Lichtman, 1985). This produces a retinotopic map that has less overlap than before, and has many fewer synapses. If there is a vacant area then other nearby cells synapse onto it without meeting any competition and in turn increase their synaptic field. This process of being able to change as a result of experience is called plasticity, and is required for normal development. It determines how the visual system is wired up during normal development. The synaptic development occurs at different time scales across the brain. For V1 the development ends from about 8 to 16 years and culling happens at about 1-2 years. If there is any difficulty or blur in one eye or an eye turn while these synapses are being formed and refined, the subject will develop a visual disorder. This leads us into the next section.
4.1 Disorders of the ascending pathway
We will now discuss several visual disorders associated with the ascending pathway before reviewing fMRI research in vision science. The disorders are: rod monochromacy, albinism, refractive amblyopia, and strabismic amblyopia.

4.1.1 Rod monochromat

Rod monochromat, also known as complete achromatopsia, is an autosomal recessive disease. The rod vision is normal but cone vision is completely absent, meaning there is no fovea. In anormal subject, the fovea is what projects to V1, so what happens to the foveal representation in this case? In a rod monochromat, the visual acuity is about 20/200 and the spectral sensitivity is that of rhodopsin, meaning there are big losses in the red compared to normal. As a result of not having cones, there is no color vision and the patient has photophobia and severe visual impairment due to glare. The fovea is grossly abnormal with no reflex and may have a few cones which may contain rhodopsin. As a result of this abnormality, pendular nystagmus forms. With respect to the ascending pathway, the vacant space of the part of V1 that normally receives signals from the fovea is occupied during the synaptic development stage by synapses originating in the parafoveal retina of the achromat.

4.1.2 Albinism

Albinism is characterized by a systematic misrouting of the connections between the retina and the visual cortex. The ascending projection in an albino is almost entirely crossed. Note the normal projection that is crossed is about 55%. This miswiring can produce nystagmus and strabismus. The clinical features of albinism include hypopigmentation of the fundus, and iris. There are variable degrees of pigmentation of the iris, hair, skin. Tyrosinase negative albino (oculocutaneous) individuals may be completely white with a visual acuity range from 20/60 - 20/400, but is usually worst than 20/200. Tyrosinase positive albino may look hypopigmented or even essentially normal with visual acuity range from 20/60 - 20/400, but is usually better than 20/200. More clinical features related to the eye include a very light fundus because there is no melanin in the retinal pigment epithelium (RPE). There is little differentiation of the fovea from the surrounding retina. Albinos also have high myopia or high hyperopia. In the albino
system there is more than 90% decussation at the optic chiasm. This means that the guidance molecules during development failed to stop the neurons from going the opposite direction.
For a better understanding of the ascending pathway abnormalities in albinos we will do a comparison with normals. If a distal stimulus is presented on the right hand side of a normal subject then the expected pathway from the right eye nasal retina would cross the optic chiasm and end up in the contralateral visual cortex (left visual cortex). For the same stimulus on an albino subject, the resulting signal would be the same as the normal. If the distal stimulus is changed to the left hand side for the normal, and looking at the right eye temporal retina, then the signal would not cross the optic chiasm and would end up in ipsilateral visual cortex (right visual cortex). The same repeated for the albino reveals the opposite since the majorityof the neurons cross the optic chiasm and end up in the contralateral visual cortex again.
The primary lesion in albinism is a genetically determined lack of melanin or melanosomes as mentioned earlier. As a side point, melanin is very important for many aspects of neurological development. For instance, the neural crests pigment and its location on the embryo is determined by melanin. Melanin is also involved in production of dopamine and serotonin and many other neurotransmitters related to neuroendocrine function.

4.1.3 Refractive amblyopia

Refractive/deprivation amblyopia is a result of the receptive fields not being used early in life. Thus, the culling at about 1 year postnatal removes their synaptic connections because lack of function. Specifically, the proximal stimulus is blurred during the critical period, meaning the high spatial frequencies are reduced or eliminated from the visual image, causing high spatial frequency tuned channels to either never develop, or be lost. In this case, the low spatial frequencies pass unattenuated, so the low spatial frequency tuned channels develop normally. The effect of this blur in refractive amblyopia is the direct loss of contrast sensitivity at high spatial frequencies, which is equivalent to a loss of visual resolution acuity. As for the remaining spatial frequency channels, they stay relatively normal because they are stimulated normally during the critical period. This illustrates the principle that the receptive fields must be used if they are to be maintained. If the proximal stimuli do not stimulate the receptive fields effectively, the cells tend to stop responding to the intended stimulus even if it is presented occasionally. The cell may begin to respond to other stimuli, and therefore develop a new receptive field. The input from the other eye is likely to grab the synapse area because bof competition. As a result there is anisometropia, an unequal refractive error in the two eyes.
Thus, the eye with the larger refractive error continues to experience chronic blur. Dominance of the good eye becomes exaggerated during development, because of competition between incoming signals. Most cells in the primary visual cortex come to have predominant input from the good eye. If one eye is handicapped during the competition, it tends to lose its synaptic connections. Thus, the development of ocular dominance columns in amblyopia is distorted, and depends on the age at which deprivation begins. The most dangerous periods
of refractive amblyopia are in the first 6 months.

4.1.4 Strabismic amblyopia

The cells in the ascending pathway are labeled lines. Labels relate to position on the retina and therefore position in the proximal stimulus. Labels also relate to spatial frequency and orientation. Labeled lines are important because the brain only knows what the ascendingpathway tells it. If the labels are abnormal, vision is also abnormal. In strabismic amblyopia, the lines are mislabeled, which leads to distorted vision. In normal retina topic organization, labels relate position in the distal stimulus to position upon the retina. Strabismic amblyopia is thought to be due to disordered (scrambled) retina topic mapping between the LGN andV1 of the signals from one eye; therefore, leading to abnormal visual experience. The waves that happen after birth are not normal because the eye is not always pointing in the right direction. Recall that cells fire together after birth because of the wave of activity produced by the usual retinal stimulus. This postnatal wave may help guide the formation of synapses and determines which erroneous synapses are cut out for the normal mapping. This eye turn in early childhood produces an abnormal wave. The connection between the retina and the LGN remains normal because it is wired up prenatally, but the connection between the LGN and V1 is not. When cortical cells fire together abnormally they wire together abnormally. Clinical consequences of this disorder at the primary visual cortex are impaired visual recognition, crowding (nearby stimulus information obscures attended item), poor verniera cuity, poor stereo acuity, poor grating orientation identification acuity, and often near normal grating resolution acuity. The high spatial frequency gratings do not look like uniform gray, so they can be detected, but they are badly distorted, so the amblyope cannot discriminate between vertical and horizontal.

5. fMRI vision science studies

With a basic understading of the visual pathway and its development we can now review fMRI literature. As a result of the increase in general fMRI studies, there has also been an increase of studies investigating many aspects of the vision science. These studies include normal eye movements such as optokinetic nystagmus (OKN) (Bense et al., 2006a;b; Bucher et al., 1997; Dieterich et al., 1998; 2000; 2003; Kashou et al., 2006; Kashou, 2008; Kashou et al., 2010; Konen et al., 2005; Petit &Haxby, 1999; Schraa-Tam et al., 2008), saccades (Berman et al., 1999; Bodis-Wollner et al., 1997; Connolly et al., 2005; Cornelissen et al., 2002; Darby et al., 1996; Ettinger et al., 2008; Haller et al., 2008; Hayakawa et al., 2002; Kimmig et al., 2001; Konenet al., 2004; Luna et al., 1998; Merriam et al., 2001; Miller et al., 2005; Mort et al., 2003; Mьriet al., 1996; 1998; Petit et al., 1997; Rosano et al., 2002), smooth pursuit (Barton et al., 1996; Berman et al., 1999; Freitag et al., 1998; Ohlendorf et al., 2010; Petit et al., 1997; Petit &Haxby, 1999; Rosano et al., 2002; Tanabe et al., 2002), and gaze (Andersson et al., 2007; Deutschlдnderet al., 2005). There have also been studies that look at varying aspects of visual perception such as: effect of age (Lewis et al., 2003; 2004), retinotopic mapping (Conner et al., 2004; Engel &Furmanski, 1997; Hadjikhani et al., 1998; Morland et al., 2001; Murray et al., 2006; Tootell et al., 1997; Warnking et al., 2002), magnocellular (M) and parvocellular (P) pathways (Kleinschmidt et al., 1996; Liu et al., 2006), ocular dominance (Cheng et al., 2001; Goodyear &Menon, 2001; Miki et al., 2001a), binocular rivalry (Lee et al., 2005), illusory contours (Mendolaet al., 1999; Seghier et al., 2000), contrast detection (Leguire et al., 2011a; Ress&Heeger, 2003), visual attention (Bьchel et al., 1998; Ress et al., 2000), perceptual filling-in (Mendolaet al., 2006), lateral geniculate nucleus (LGN) (Bьchel et al., 1997; Chen et al., 1998a;b; Chen &Zhu, 2001; Chen et al., 1999; Engel &Furmanski, 1997; Kleinschmidt et al., 1994; Miki et al.,2000; 2001b;c; Morita et al., 2000; Mullen et al., 2010), superior colliculus (SC) (Schneider
&Kastner, 2005), motion perception (Paradis et al., 2000; Pelphrey et al., 2005), and illusory perception of real motion (Sterzer et al., 2006). There have also been fMRI studies undertaken for abnormal visual functions such as: amblyopia (Algaze et al., 2002; 2005; Choi et al., 2001; Goodyear et al., 2000; Lee et al., 2001; Leguire et al., 2004a;b; 2011a; Lerner et al., 2006; Lewis et al., 2003; 2004; Muckli et al., 2006; Rogers, 2003; Yang et al., 2003), albinism (Schmitz et al., 2004), infantile nystagmus syndrome (INS) (Leguire et al., 2011b), downbeat nystagmus(DBN) (Hьfner et al., 2007; Kalla et al., 2006), opsoclonus (Helmchen et al., 2003a;b), unilateral vestibular failure (UVF) (Deutsch lnder et al., 2008), convergence insufficiency (CI) (Alvarez et al., 2010), optic neuritis (ON) (Gareau et al., 1999; Langkilde et al., 2002; Levin et al., 2006; Rombouts et al., 1998; Toosy et al., 2002; 2005; Werring et al., 2000), Autism (Baron-Cohen et al., 2006; Hadjikhani et al., 2004a;b), and macular degeneration (Little et al., 2008; Sunness
et al., 2004). Other studies include looking at callosal agenesis and colpocephaly (Bittar et al., 2000), vascular lesions and therapeutic intervention (Schlosser et al., 1997), ischemic lesions (Nyffeler et al., 2011), migrane aura (Hadjikhani et al., 2001), idiopathic Parkinsons disease (Holroyd &Wooten, 2006), Tourette syndrome (Mazzone et al., 2010), bipolar disorder (Martin et al., 2011), and schizophrenia (Nagel et al., 2007; Tregellas et al., 2004; 2005). This is not an exhaustive but a brief list of fMRI studies related to vision science. We will now discuss some of the results of these studies in normal vision then in pathologies.

6. fMRI and oculomotor function

FMRI studies of the oculomotor function have been mostly limited to normal subjects andhave concentrated on voluntary pursuit, saccadic eye movements and optokinetic nystagmus(OKN). Table 1 summarizes the details of these studies, imaging parameters and visual stimuli. Tanabe et al. (2002) have noted that fMRI studies of oculomotor function have employed few subjects and the reliability of mapping-out brain sites involved in oculomotor control have not been established. This statement was made almost 10 years ago and a lot has been accomplished since then. Overall, there appears to be two parallel cortical oculomotor systems for pursuit and saccadic eye movements. Both pursuit and saccadic eye movements appear to activate the same cortical areas including the frontal eye fields (FEF, precentral cortex), supplementary eye fields (SEF, superior frontal cortex), parietal eye fields (PEF, intraparietal cortex), precuneus, and MT/V5. However, pursuit or saccadic eye movements may selectively activate subregions of these cortical areas. Petit &Haxby (1999) found that the pursuit related activation areas were usually smaller than and consistently inferior to and/or posterior to the saccadic related activation areas. Dieterich et al. (2000) have shown that small field horizontal OKN as well as voluntary saccadic eye movements activate areas of both cerebellar hemispheres including the superior semilunar lobule, simple lobule, quadrangular lobule and inferior semilunar lobule. In addition, activation was found in the middle cerebellar peduncle, dentate nucleus, culmen (medially), and uvula of the cerebellar nuclei. Fixation during OKN suppressed activation in the uvula and culmen. Dieterich et al.(1998) also found OKN to activate subcortical areas including the caudate nucleus, putamen, globus pallidus and paramedium thalamus. Fixation increased activity in the FEF and anterior cingulate gyrus. (Dieterich et al., 2000) used a rotating drum that contained "colored figures" to stimulate OKN amplitude that ranged from 2 − 13o visual angle, suggesting a mixture of voluntary and involuntary OKN or only voluntary OKN. Most recently it has been shown that voluntary OKN generates more cortical activation than does involuntary OKN (Kashouet al., 2006; 2010; Konen et al., 2005). Specifically, Kashou et al. (2010) showed that activation sites for OKN studies are dependent on subject instruction which influence the type of OKN generated. Bense et al. (2006a) found that there was no direction dependent activation in cortical eye fields, but there was asymmetry in the paramedian visual cortex areas. Also they found stronger activation in the hemisphere contralateral to slow OKN phase (pursuit). Bense et al. (2006b) found cerebellar activation was localized in the oculomotorvermis. In a comparison of gratings versus dots to stimulate an optokinetic response, the gratings evoked more activation in FEF, PEF, MT/V5 and the cerebellar area VI (Schraa-Tam et al., 2008). Saccades in humans have been found to activate the precentral sulcus in FEF and in the precuneus along the intraparietal sulcus (IPS), extending in both superior and inferior parietal lobules (Luna et al., 1998). Saccades are traditionally divided into "reflexive" and "voluntary" saccade. Mort et al. (2003), demonstrated that voluntary saccades produced greater activation within FEF and the saccade related area of IPS. In an oculomotor study on oscillatory, predictable and unpredictable saccade, Konen et al. (2004) showed that predictable saccades with the shortest saccadic latency led to the most pronounced cerebral activity both in terms of cortical areas involved and signal intensity. The activation of FEF has also been found to be correlated with saccade reaction time (Connolly et al., 2005). Saccades are also distinguished as either pro or anti if they are made toward or away a stimulus respectively. Cornelissenet al. (2002) found similar BOLD activation in FEF during both pro- and anti-saccades. It was suggested in a study looking at functional interactions between pro- and anti-saccades that the presupplementary motor area (pre-SMA) coordinates with the FEF to maintain a
controlled, preparatory set for task appropriate oculomotor execution (Miller et al., 2005). Saccade frequency and amplitude was varied (Kimmig et al., 2001) and high correlation between frequency and BOLD signal was found along with higher BOLD activation in antisaccades over prosaccades. Merriam et al. (2001) found that comparison of visually guided saccades with fixation revealed activation in all three cortical eye fields: SEF, FEF, and PEF. In addition, the cerebellar vermis (declive and folium) and the bilateral cerebellar hemispheres (superior semilunar lobule) were associated with visually guided saccades (Hayakawa et al., 2002). In differentiating saccade inhibition from generation, the right supramarginal gyrus
was responsible for inhibition and the right lateral FEF and bilateral intraparietal sulcus were responsible for antisaccade generation (Ettinger et al., 2008). Unlike pro- and anti-,corrective saccades may also occur, specifically during saccades, pursuit and fixation. This eye movement activated the anterior inferior cingulate, bilateral middle and inferior frontal gyri, bilateral insula and cerebellar areas (Haller et al., 2008).
FEF activation during smooth pursuit performance was found to be smaller than during saccades (Petit et al., 1997). The performance of pursuit eye movements induced activations in the cortical eye fields also activated during the execution of visually guided saccadic eye movements, namely in the precentral cortex [FEF], the medial superior frontal cortex [SEF], the intraparietal cortex [PEF], and the precuneus, and at the junction of occipital and temporal cortex (MT/MST) cortex (Petit &Haxby, 1999). Rosano et al. (2002) localized the saccade-related area to the upper portion of the anterior wall of the precentral sulcus and the pursuit-related area to a deeper region along the anterior wall, extending in some subjects to the fundus or deep posterior wall. It was suggested that the lateral occipitotemporal cortex has extra retinal signals during pursuit (Barton et al., 1996). Significant activation in V1 and V2 in both hemispheres as well as additional bilateral activation in the lateral extent of Brodmann’s area 19 and 37 (BA 19/37) was evident during smooth pursuit (Freitag et al., 1998). Pursuit performance, relative to visual fixation, elicited activation in three areas known to contribute to eye movements in humans and in nonhuman primates: the frontal eye field, supplementary eye field, and intraparietal sulcus. It also activated three medial regions not previously identified in human neuroimaging studies of pursuit: the precuneus and the anterior and posterior cingulate cortices. All six areas were also activated during saccades (Berman et al., 1999). Tanabe et al. (2002) found activation consistently in dorsal cortical eye fields and cerebellum. Many studies are still being pursued on normal eye movements with hopes of mapping out or isolating specific anatomical areas responsible with the goal of future diagnostic and therapeutic interventions.
Before moving on to visual dysfunction we want to briefly mention a few visual perception studies. Goodyear &Menon (2001) were the first to demonstrate reproducible high resolution (0.55mmx 0.55 mm) capabilities of fMRI in humans when using short duration (<6 sec) visual stimuli. Mullen et al. (2010) studied how the responses of the visual pathway to temporal frequency are modified as signals are transfered between the LGN and V1 to the dorsal and ventral streams (V2, V3, VP, V3A, VA, and MT). They concluded that the dorsal and ventral pathways develop characteristic differences in temporal processing that affect chromatic and achromatic stimuli. Differentiation between the magnocellular and parvocellular visual pathways has been recently demonstrated (Liu et al., 2006). Conner et al. (2004) compared retinotopic maps of children with adults in hopes that the study would be useful reference for studies of children with visual disorder, such as amblyopia. Retinotopic mapping is of importance in understanding visual field; a step by step study on this process has been summarized (Warnking et al., 2002). Studying the effects of age showed that the volume and degree of fMRI activation decreased with increasing age, particularly over the age of 40 years (Lewis et al., 2003; 2004).

7. fMRI and visual dysfunction

fMRI studies have been undertaken in normal subjects and in patients with amblyopia, commonly known as lazy-eye (Algaze et al., 2002; 2005; Goodyear et al., 2000; Leguire et al., 2004a;b; 2011a; Lewis et al., 2003; 2004; Rogers, 2003). Goodyear et al. (2000) showed that there were always fewer activated fMRI voxels during amblyopic stimulation than during normal eye stimulation. Algaze et al. (2002) also showed that the volume and level of occipital visual cortical activation was less from the amblyopic eye compared to the dominant eye of amblyopes or to normal eyes. Rogers (2003) and Algaze et al. (2005) have shown that L-dopa, a drug used in the treatment of Parkinson’s disease, caused a reduction in volume of activation of occipital visual cortex while it improved visual acuity - a counterintuitive finding. (Yang et al., 2003) showed that the volume ratio between the amblyopic and sound eye stimulation significantly increased after L-dopa treatment. More recently, the amblyopic eye showed marked reduction in activation in the fusiform gyrus, with normal activation in the collateral sulcus (Lerner et al., 2006). Responses to grating stimuli showed reduced responses in higher areas on the central visual pathway (Muckli et al., 2006).
In albinism, there is an abnormal chiasmic projection system which favors the contralateral hemisphere (Schmitz et al., 2004). For example, in oculocutaneous albinism and in ocular albinism, monocular stimulation yields a greater fMRI reponsein the contralateral hemisphere than the ipsilateral hemisphere because of misrouting of the eye’s afferents favoring the contralateral hemisphere. After using standard fMRI statistical analysis tools, the number of voxels activated in each hemisphere were counted for each subject. A crossing ratio was then computed by subtracting the voxels activated contralaterally from the ipsilateral ones and dividing by the total number activated. The mean of these ratios for left and right eyes were then calculated for correlations. Reduced signal and greater asymmetry in the visual cortex has been shown in optic neuritis (ON) patients, compared with controls (Langkilde et al., 2002). They also showed that the volume of visual cortical activation was significantly correlated to the result of the contrast sensitivity test. They used an asymmetry index Iato calculate the relative difference between size of activated area in the left and right hemisphere, in a similar fashion to the above study. This was done by simply counting the number of voxels in each hemisphere and taking the absolute value of the difference and dividing by the total number of voxels in both hemispheres. A value of Ia= 1 meant 100% asymmetry while a value of Ia= 0 meant no asymmetry. Toosy et al. (2002) showed that visual cortex activation is reduced during photic stimulation, whilst extra-occipital areas are extensively activated with a peak blood oxygen level dependent response during the OFF phase of the stimulus paradigm. More recently they suggested a genuine adaptive role for cortical reorganization within extrastriate visual areas early after optic neuritis (Toosy et al., 2005). Reduced activation was seen in V1 during stimulation of the affected eye, compared to the normal eye (Levin et al., 2006).
Parents of children with autism or Asperger Syndrome (AS) showed atypical brain function during both visual search and emotion recognition (Baron-Cohen et al., 2006). Hadjikhaniet al. (2004a) found that retinotopic maps of individuals with autism were similar to normal subjects, indicating that low level visual processing is normal. A case study by Sunness et al. (2004) illustrated that retinotopic mapping can be performed successfully in patients with central scotomas from macular disease. An increase in the activation of the prefrontal cortex and intraparietal sucli and decrease in the visual cortex was reported in patients with macular degeneration (Little et al., 2008). The ability to look at anatomical reorganization of the visual cortex was demonstrated in a case of callosal agenesis and colpocephaly (Bittar et al., 2000), and in alteration by vascular lesions (Schlosser et al., 1997). Analyzing oculomotor recovery from ischemic lesions in frontal and parietal eye fields using visually triggered saccades has been recently implemented (Nyffeler et al., 2011). In an eye blink inhibition study, patients with Tourette syndrome showed higher activation in the middle frontal gyrus, dorsal anterior cingulate and temporal cortices compared to controls (Mazzone et al., 2010). Most recently the declive of the cerebellum has been shown to be associated with INS (Leguire et al., 2011b). Similarly the cerbellarvermis, also has been found to be active in patients with bipolar disorder while performing SPEM (Martin et al., 2011).
fMRI activation during downward smooth pursuit was less in both flocculi of the cerebellum for patients with DBN than controls (Kalla et al., 2006). Reduced activation in the paraflocularlobule and in the ponto-medullary brainstem of the patients was also seen (Hьfner et al., 2007). Saccadic oscillations in patients with opsoclonus may be a result of disinhibition of the cerebellar fastigial nuclei (Helmchen et al., 2003a;b). Monitoring vision therapy using
fMRI for patients with CI revealed increase in activity in the frontal areas, cerebellum andbrainstem (Alvarez et al., 2010). Understanding SPEM is also of interest in schizophrenia where greater activity in both posterior hippocampi and the right fusiform gyrus have been reported (Tregellas et al., 2004). The same investigators also found that nicotine was associated with greater activity in the anterior and posterior cingulate gyri, precuneus and area MT/MST and less activity in the hippocampus and parietal eye fields in patients with schizophrenia
(Tregellas et al., 2005).
Data from Hadjikhani et al. (2001) suggested that an electrophysiological event such ascortical spreading depression (CSD) generates migraine aura in the visual cortex. This wasdetermined using a standard t statistic computing the difference between activation amplitudeduring off period preceding aura. The time courses for independent voxels were the next racted from specific visual areas. A reference baseline (mean) and standard deviation was computed on the first 6 cycles and the pixels that exhibited a higher mean plus standard deviation and a standard deviation less than the reference standard deviation for at least 2cycles were considered as activated. The visual cortex of patients with idiopathic Parkinsonsdisease with and without visual hallucinations were examined by Holroyd &Wooten (2006). They found that patients with visual hallucinations had increased activation in the visual association cortex and deficits in the primary visual cortex. Again these are samples of the fMRI studies published in literature. Table 2 lists a few pathologies related to vision investigated using fMRI.

8. Discussion

In this chapter we aimed to discuss the basics of visual development and then review fMRI vision science research. To recap, there are three main principles in visual development: labeled lines, cells firing together wire together, and synaptic competition. In summary, sensory cells send the same kind of signal, regardless of how, or how strongly, they are stimulates (labeled lines). The relations between the retina and the LGN, and between the LGN and the cortex, are crudely wired up at birth, by prenatal "visual" experience of the wave. That wire up is refined and related to the proximal stimulus by genuine postnatal visual experience and synaptic competition. This refinement includes creation of new synapses and culling of old ones.
Abnormalities early in life can cause disorders in the visual pathway. Rod monochromats do not have the normal photoreceptor connections from the retina and thus the rods take over the synaptic fields where the fovea usually falls in V1. Albinos seem to have a dysfunction in the chemical signposts that separate the nasal and temporal retina projections. In refractive amblyopia, there is a blur in the proximal stimuli of one eye and high frequency cells are not fully developed in V1 because they are cut out during the refinement process. Strabismicamblyopes suffer from an eye turn early on that causes an abnormal wave which leads to miswiring between the LGN and V1.
The use of functional MRI has proved to be a successful imaging modality in understanding the visual development process and for basic research in vision science of controls and patients. Currently, neuroscientists, neurologists, ophthalmologists and others are using this imaging modality extensively to study vision science related problems. Further development of these studies will allow noninvasive diagnostic, pre-, and post- surgical techniques with the aim of improving the clinical sensitivity and specificity for visual cortex diagnosis.

9. Limitations of fMRI interpretation

The key to interpreting fMRI data is to understand the problem being studied. In this chapter some applications from vision science were discussed to show the extensiveness of the field.
The more one knows about vision science in general the better they will be able to make an informed interpretation of the fMRI activation. However it is essential to have this knowledge before designing an fMRI study. It is also necessary to have firm knowledge of the MR technology and physics in order to appreciate the complexities and intricacies of the process.
This in turn would help minimize errors and confounds in the results. The main limitations of interpretation lies in the knowledge of the user. Unfortunately, some believe that thisis a pushbutton technology and whatever comes out is perfect. On the contrary, a goodunderstanding of the field, in this case vision science, the technology, and the art of designing an fMRI experiment, will allow for respect and caution when interpreting and analyzing the data.

10. Future developments in fMRI

The advancement in technology will have the biggest influence on the future developments in fMRI. Most of the studies presented here were on 1.5 or 3 Tesla systems but ultra highfield (UHF) 7 and 8 Tesla systems are now regulary being used for human research. The limiting factor for UHF MRI are the head coils, however continuous effort is being made for optimization and improvement. In the next few years 1.5 and even 3 Tesla systems will seem old in the field of research as the new UHF magnets have superior resolution (down to the μm). This will enhance the visualization of cortical areas and allow the parcellation of smaller anatomical regions such as the LGN and allow the functional localization of subregionsthat otherwise would be bulked into one region in the current scanners. Clinical imaging developments in the short term are focusing on enhancing the 3 Tesla technology by transition from 8 channel head coils to 32 channels so there will be a delay before the UHF systems make their way into hospitals.

Предисловие

Функциональная магнитно-резонансная томография головного мозга, как правило, называется МРТ. Он стал основным методом получения изображений в любом МРТ сервис центре или в больнице. Наша книга была составлена с целью учета широкого круга прикладных нейропсихологических методов оценки. Она направлена на тех, кто приступает к нейропсихологическим научно-исследовательским проектам, а также относительно опытным психологам и нейробиологам, которые могли бы в дальнейшем развивать свои эксперименты. Хотя невозможно подробно описать все возможные техники, связанные с функциональной оценкой мозговой активации с помощью МРТ, книга может предоставить рабочие советы с примерами и анализом широкого спектра наиболее часто применяющихся методов.
Методы, описанные в этой книге, направлены на предоставление читателю взглянуть на некоторые существующие методы с контекстом, в котором каждый аналитический метод МРТ применяется, а также предоставление некоторых баз ознакомления себя с этими методами. В то время как МРТ было использовано в исследовании познания и неврологии в течение последних двух десятилетий, только во второй половине 20-го века  она стала неотъемлемой частью многих психологических, поведенческих и неврологической среды для научных исследований. Это, по крайней мере,  частично связано с продолжающейся разработкой новых статистических методов анализа, новое оборудование  МРТ сканирования и мониторинга аксессуаров, лучше физиосовместимый  МРТ комплект, надежный и быстрый сбор таких методов, как EPI-МРТ, GE fMRI и т.д., благодаря продолжению совместных усилий правительственных, промышленных и научных учреждений по всему миру. Независимо от систем используются МРТ и марки, один всегда будет понимать, и подтверждать применение права документа МРТ изображений, предназначенных для конкретных исследований. С этой целью различные подходы МРТ методов нейропсихологической оценки представлены в отдельных главах. Для учащихся, базовые знания, вопросы безопасности, ограничения и скептицизм в МРТ анализа и интерпретации данных представлены с рабочим МРТ документом морфологического МРТ, MRSI сбора данных и анализа нейронной дисфункции при рассеянном склерозе. В главе 1, автор подчеркивает основные понятия МРТ, необходимость количественной калибровки с использованием золотого стандарта, выбор правильного образца, МРТ параметры, накопленный опыт в проектировании исследования, включая тип конструкции, Заблокированные, связанных с событиями влияния или смешанных событий, количество предметов, размер данных для каждого предмета, влияние  условий и параметров для получения изображений: повтор для каждого условия, прикладное влияние, TR / TE, и количество частей. В главе 2, авторы представили физиологические основы нейростимуляции мозга при различных моторно-сенсорных действий с техническими аспектами BOLD поколение сигнала и интерпретации. Методы обработки изображений, обсуждаются, с ограничениями и перспективами на будущее. МРТ техники и заявки рассматриваются на нескольких примерах. В главе 3, мы можем прочитать об использовании функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), чтобы получить биомаркировку в двигателе обработки для того, чтобы указать связь между внутренней адаптацией (под влиянием сознательной и не сознательной фильтрации и принятия решения сети) и внешних изменений окружающей среды через зрение. Автор утверждает, что клиническое применение МРТ биомаркировки могут включать в себя оценку функциональных нарушений в болезненных состояниях, например, эпилепсия, нарушение памяти и зрительно-познавательных способностей у пациентов с болезнью Альцгеймера, и управление движением глаз и баланса у больных с черепно-мозговыми травмами или болезнью Паркинсона. В главе 4, авторы предположили производительность ручной жест задачи под руководством нескольких правил игры, такие как камень-ножницы-бумага или нуль-два-пять, используя сбалансированные правила наведения поведенческой системы с зеркальной системы для преодоления скрытой и автоматической тенденции к подражанию наблюдаемых позы руки. Авторы пришли к выводу, что два различных областя мозга, для восприятия и моторно-сенсорной, действуют под руководством правил поведения в целях выполнения правил поведения и управляемой деятельности  правила селективного мозга. В главе 5, авторы исследовали применение ограничений вызванной двигательной терапией в пластичности мозга для оценки восстановления после инсульта и определить конкретные корреляции между движением восстановления клиническими конечными точками и МРТ данных. Кроме того, авторы отметили потребности, такие как общая методология анализа и представления данных МРТ для лучшего сравнения и интерпретации результатов различных исследований, сравнение различных терапевтических методов по реорганизации коры головного мозга и верхних конечностей восстановление и создание оптимальных условий для их применения после инсульта, с целью понять программу лечения. В главе 6, авторы представили потенциал МРТ для оценки надежности анализа, необходимых для оценки данных, которые будут структурированы в подобных мероприятиях или повторять выполнение той же задачи в разные дни в нескольких экспериментальных условиях. Авторы подчеркнули важность надежности карты при выявлении нарушений  и выбора трансформирования, а также временные функции отклика в GLM для тестирования влияния и задач воздействия на мозг для каждого конкретного пациента. В главе 7, авторы подчеркивают, точный анализ различных серий в диагностике и лечении эпилепсии огнеупорных SMA в долгосрочные наблюдения. Концептуально, хирургические подходы изначальной доли (внешне осевой, выпуклости, центральный, орбитофронтальной и SMA) должны рассматриваться отдельно, а не по одной единственной группе. В главе 8, автор подчеркивает, что мозг поддерживает язык обработки с помощью сложных комплексов  и сложных сетей в области Брока и Вернике.
Кроме того, автор предполагает, со скептицизмом  растущее количество МРТ учений на языке неврологических нетронутых и травмированных мозгов поддерживать соответствующие языковые обобщения и изучения лучшей нервной организации языка, ограничивающий повреждение нейропластичности и восстановительные процессы в поддержку строгих вопросов исследования на языках вычислений, двуязычных языков функциональности, не доминантного полушария мозга. В главе 9, авторы рассмотрели применение комплексного использования МРТ в сочетании с магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) в дислексии мозга.
Неинвазивный метод был использован для измерения распределения и нейрохимических Nacetylaspartate (НАА) и холин (Cho).  Химический сдвиг изображения и логографического письма, лингвисты тестированием продемонстрировали  различия правой мозжечковой полушарии. Однако МРТ-МР-спектроскопия мультимодального подхода в младенчестве, имеет высокий потенциал в определении нервных расстройств.

Функциональная магнитно-резонансная томография. Сканирование мозга

1.Введение

Изучение функциональной активности мозга является областью, которая испытывает быстрый интерес в области нейровизуализации. Функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) предоставила исследователям в области зрения этот мощный и неинвазивный инструмент для понимания функции глаза и соотнести его с мозгом деятельности. В этой главе мы сосредоточимся на физиологических аспектах, следуя по обзору литературы. В частности, мотивировать и оценивать сложность зрительной системы, мы начнем с описания конкретных этапов зрительного пути, начиная с дистальных стимулов и заканчивая в зрительной коре. Что еще более важно, развитие восходящего зрительного пути будут обсуждаться для того, чтобы помочь в понимании различных расстройств, связанных с ним, такие как альбинизм, амблиопия (преломления, косоглазие). При этом мы разделим первое полугодие на два основных раздела, зрительного пути и развитие восходящего пути. Первая из этих секций будут в основном обзор анатомии, и в последней будет обсуждаться развитие этой анатомии конкретные примеры нарушений в результате неправильного развития. Затем мы обсудим МРТ исследования с акцентом на приложения зрения науки. В остальных разделах этой главы будут  выделены в основном глазодвигательные функции, некоторые восприятия и нарушения зрения с МРТ и исследования различия и сходства в своих выводах. После этого мы заключаем  обсуждения, как это относится к неврологии, неврологам, офтальмологам и другим специалистам.

2. Фон

Чтобы мотивировать обсуждение мы начинаем спрашивать, в чем проблема в визуальном восприятии? Это будет краткий ответ. В зрительном восприятии, у нас есть и дистальный и проксимальный стимула. Дистальным стимулом  является то, что предмет, как правило,находится на расстоянии. В случае зрения, она определяет характер света, падающего на роговицу. Проксимальный стимул поражает органы чувств непосредственно. В случае зрения, это картина света, падающего на сетчатку, например, в результате дистального стимула. Есть несколько возможностей различать дистальные и проксимальные стимулы. Дистальный стимул является 3-мерным, независимо от точки зрения, в вертикальном положении, и не имеет никакого размытия объектива или фильтров. Пример двух последних является то, что когда мы смотрим на лицо, их головы расположены сверху, а ноги внизу и физическое лицо не становится размытым. Проксимальный, с другой стороны 2-мерный, зависит от точки зрения, перевернутый, размытый и фильтруется объективом. Таким образом, основная проблема в зрительном восприятии становится более ясной, то есть для получения информации о дистальных стимулах, что  только проксимальные стимулы используются для работы. Это важно, поскольку она влияет на восприятие представление, которое является конечной точкой процесса восприятия. Восприятие  состояния зрительно-моторного поведения управляемых (удерживает нас от столкновения вещей), визуальное распознавание образов, визуальное понимание, и память. В принципе, как субъект видит объект (дистальный стимул), вход падает на сетчатку (проксимальный стимул) и выход дистального стимула воспринимается через восприятия представлений. Отметим, что это не то же самое , что дистальный стимул, потому что есть два вида восприятия, достоверная и иллюзорная. Есть много примеров того, что  зрительные иллюзии, в которой восприятие представления предполагает неправильный дистальный стимул. То есть, очевидно дистальный стимул отличается от достоверного  дистального стимула. С этой концепции, мы можем теперь уточнить вопрос о визуальном восприятии,  пытаясь понять, как зрительная система создает представление восприятия дистального стимула только с проксимальным стимулом в качестве входных данных. Почему это проблема? Потому , что отношения дистальной к проксимальной не один к одному, то есть стимул дистального можно рассматривать как многие проксимальные стимулы и могут быть много дистальных стимулов. Это приводит к обратной задачи пытается восстановить визуальное представление от входа, даже если многие представления в соответствии с проксимальным стимулом. Таким образом, это мотивация, чтобы начать обсуждение зрительного пути и понять сетчатки (проксимального) входа в мозг.

3. Визуальный путь

Визуальный путь состоит из многих этапов. Мы сосредоточимся на ганглиозных клетках, ядро (LGN) и первичная зрительная кора (V1). Восхождение зрительного пути начинается тогда, когда свет попадает на заднюю часть сетчатки и стимулирует фоторецепторы (палочки и колбочки). Эти фоторецепторы преобразования лучистой энергии в электрическую активность, которая передается на биполярные клетки сетчатки, а затем в ганглиозные клетки сетчатки. Сетчатка состоит из нескольких слоев,  и суб-слоев с соответствующей клеткой, такие как ганглий, амакринные, биполярные и горизонтальные. Каждая из этих клеток играют важную роль в зрительной системе и имеют свои рецептивные поля. Опять же, в этой главе мы решили сосредоточить внимание и обсудить ганглиозные клетки.

3.1 Ганглиозные клетки

Есть два основных класса ганглиозных клеток. Чем  меньше карлика, или маленькие, клетки составляют около 80 процентов этих клеток, и тем больше зонтик или  клетки примерно на 10 процентов (Ленни и соавт., 1990). Как и другие клетки в сетчатке, эти ганглиозные клетки имеют свои рецептивные поля, известны как центр, окружают либо по центру (в выключенном состоянии, объемный) или вне центра (на объемное звучании). Существуют некоторые различия между этими двумя типами клеток. Маленькие клетки основные в ямке, в отличии от больших клеток, которые являются доминирующими на периферии.
Парво клетки также характеризуются как устойчивый ответ, а большие имеют переходную характеристику (пурпура и др., 1990;. Шиллера и Малпели, 1978). В любой момент эксцентриситет, парво клетки имеют более высокое пространственное разрешение, снижение контрастной чувствительности, замедление скорости проведения, а также более устойчивой, чем  реакция больших клеток (Шепли и соавт., 1981). Парво клетки имеют низкую чувствительность и контрастность обнаружения цвета и формы, в то время как у больших клеток высокий контраст чувствительности и обнаружения движения. Маленькие клетки редко реагируют на яркость контраст ниже 10%, в то время как большие клетки часто реагируют на стимулы, с контрастами всего 2% (Purpuraet др., 1988;. Склар и др., 1990;. Шепли и др., 1981.). В дополнение к этим двум, существуют и другие типы ганглиозных аксон,  более распространенными из них являются конио клетки небольшие слоистые клетки (Каас и др., 1978.). Они широко распространены в ямках, имеют низкую контрастную чувствительность, и обнаруживают цвета. Основное различие между клетками конио  в том, что konio иметь единое рецептивное поле и, следовательно, не имеет пространственного сопротивления. Для многих исследователей термин конио стал синонимом сине-желтый путь, как парво теперь приравнивается, слишком упрощенно, с красно-зеленым путем (Синсич и Хортон, 2005). Но это не всегда так, потому что, клетки конио представляют собой гетерогенную популяцию клеток, некоторым не хватает сине-желтого цвета  сопротивления (Хендри и Реид, 2000). Аксоны этих клеток ганглия выходя из глаза, образуют зрительный нерв и синапсов в мозге. Так как диаметр зрительного нерва и количество аксонов ганглиозных клетках в нем ограничены строением черепа,  вся информация, которая попадает на сетчатку, передается в головной мозг (Шварц, 2004). Несмотря на более чем 100 миллионов фоторецепторов внутри сетчатки, есть только 1 миллион ганглиозных клеток, открывая обширные степени нейронной сходимости (Курсио & Аллен, 1990; Остерберг, 1935). В зрительных нервах ганглиозных клеток,  волокна от носовой сетчатки каждого глаза пересекаются, чтобы присоединиться к временной волокне парному глазу, формируя зрительный тракт (Шварц, 2004). Длинные аксоны ганглиозных клеток сетчатки остаются в глазах, образуя второй черепно-мозговой нерв (зрительный нерв) и синапсов в спинном латеральном коленчатом теле (dLGN), структуры мозга (Шварц, 2004). Теперь мы обсудим LGN.

3.2. Латеральное коленчатое тело (LGN)

Основная цель зрительного тракта спинного латерального коленчатого тела (dLGN), ядра таламуса. У высших позвоночных, таких как хищники и приматы, аксоны от двух глаз сходятся на своей основной цели, в спинном латеральном коленчатом теле (dLGN), но занимают различные регионы (глаз конкретных слоев) в рамках этой цели (Guillery, 1970; Каас и др., 1972;. Линден и др., 1981).. У приматов (Ракич, 1976; 1977), аксоны ганглиозных клеток состоят из двух глаз сначала общие территории,  в процессе, которой устраняют неправильно размещенные отрасли, прогнозы от двух глаз становятся ограниченными от их соответствующего уровня. Большинство, но не все, ганглиозные клетки сетчатки синапса соединены в шести-слоистую структуру. Слои 2, 3 и 5 получают поддержку со стороны ипсилатерального глаза, а  1, 4 и 6 получают поддержку со стороны противоположной глаз, рис. 1. Спинной из четырех слоев, которые состоят из сравнительно небольшого количества нейронов называется парво или Р-клетки, являются парво клетками (слоев 3,4,5,6). Большие нейроны, обычно называют магно или М-клеток,они состоят из 2 слоев (уровни 1,2). Аксоны из карликовых ганглиозных клеток синапс на Р-клеток в левой стороне, чтобы сформировать путь парво, а аксоны от синапса зонтик клеток на левой латеральной стороне клеток, чтобы сформировать путь магно. Слои между парво и магно клетками содержат очень небольшое количсетво нейронов (конио клетки). Исследования показали, что конио клетки обеспечивают только прямые коленчатые вклады в слоях 1-3 (Хендри и Уошиоко, 1994).Подкорковые проекции от сетчатки к коре головного мозга сильно доминируют два пути (П р и м пути) . Магноцеллюлярный и парвоцеллюлярный, подразделения латерального коленчатого тела (Шепли & Perry, 1986).Парво слои получают поддержку со стороны цветов противника клеток карлик ганглий, а магно слои снабжены широкополосным зонтиком ганглиозных клеток (Перру и соавт., 1984). Малые пути нейронов показывают цвет либо красный / зеленый или синий / желтый тип, который означает, что они реагируют на изменение цвета независимо от их относительной яркости цветов (Дернишион и Ленни, 1984).Сине-желтые ганглиозные клетки  проектируют конио слои только брюшную полость до третьего и четвертого парвоцеллюлярных слоев (Калкинс и Хендри, 1996). Слои 5 и 6 имеют по центру рецептивные поля и слои 3 и 4 от центра рецептивных полей. Слои 1 и 2, так и за пределами центра рецептивных полей. Эти проекции от сетчатки к LGN затем присоединяться к зрительной коре.
 
Рис. 1.Рентиал ганглиозных клеток проекции латерального коленчатого тела (LGN) из зрительного бугорка. Обратите внимание, что слои 1,4, и 6 LGN получают визуальную информацию из противоположной сетчатки, в то время как слои 2,3 и 5 получают  визуальную информацию из той же сетчатки.
3.3.Основа зрительной коры (V1)
Клетки dLGN отправляют большую часть аксонов в кору головного мозга, в частности, первичную зрительную кору (V1), наряду с визуальным представлением поля в сетчатке и первичной коры. Вклад в V1, который разбивается на магно, парво и конио, становятся вполне смешанным при прохождении через сложные схемы из V1 (Синсич и Хортон, 2005). Было около 8 или 9 слоев в V1. Уровень 4 состоит из трех подуровней, 4A, 4B, 4C. Слой 4C также подразделяется на 4Cα и 4Cβ. Прогнозы от LGN идут специально для слоя 4C и оттуда информационными потоками вверх и вниз (Merigan и Маунселл, 1993). Прогнозы в парвоцеллюлярных слоях прекращается в первую очередь в слоях 4А и 4Cβ, а из магноцеллюлярного коленчатого прекращается в слое 4Cα (Фицпатрик и соавт., 1985). Слой 4B получает прямой вход из 4Cα (M пути), но не из 4Cβ (P путь) (Ланд и Бут, 1975;. Лунда и др., 1979). Слой 4Cβ переходит в капли (Horton & Хьюбел, 1981; Хамфри и Хендриксон, 1980). Капли также получат крупный вклад в путь M в виде слоев 4B и 4Cα (Бласдел и др., 1985;. Фицпатрик и др., 1985;. Лачица и др., 1992;. Ланд, 1988). В рис. 2 приведена подробная информация об этих соединениях.
Совсем недавно Язар соавт. (2004) обнаружили, что некоторые коленчатые волокна заканчиваются в обоих слоях 4Cβ и 4А, подразумевая, либо прямым вводом в малые 4A или вход в конио 4Cβ. В слое 3В клеток  капли и среди каплей получают поддержку со стороны парво (4Cβ), магно (4Cα), конио (4A) или смешанный (4В) слой, в диапазоне относительной синаптической силы (Саватариi и Каллауай, 2000). Клетки обоих слоев 4Cα и 4Cβ проектируются в слои 5 и 6 (Каллауай и Визер, 1996; Лунд и Бут, 1975). Обратная связь от слоя 6 LGN только частично по отношению к магно
   
Рис. 2. Блок-схема отображения ганглия клетки из сетчатки через LGN, V1 и других областей коры.

и парво, таким образом, смешение коленчатых каналов (Фицпатрик и соавт., 1994). Существуют два основных типа клеток в V1, звездчатые и пирамидальные. Звездчатые клетки состоят из небольших нейронов, они найдены в слоях 2-6 и пирамидальные клетки больших нейронов  находятся в 2 , 3, 5 и 6 слое. Звездчатые клетки простые, потому что они имеют  рецептивное поле. Пирамидальные клетки сложные. Рецептивные поля простых клеток имеют определенный размер, ориентированные определенным образом, и чувствительны к фазе. Они увеличивают свою скорость стрельбы при стимуляции в некоторых местах, и снижают его при стимуляции в других местах. Простые клетки реагируют на одно световое пятно и складываются линейно. Комплекс клетки не реагируют на одно световое пятно, а они отвечают на краях и баров, и не чувствительны к пространственной фазе. Многие из комплексных клеток лучше всего отвечают на стимулы, которые движутся в одном направлении. Таким образом, если стимулом является стационар, в обратном направлении, или световое пятно, то затем рецептивное поле сложных клеток не будет отвечать. Сложные клетки не являются аддитивными и нелинейными. И простые и комплексные клетки реагируют на наиболее проксимальные стимулы. Все вместе, эти клетки коры настроены для пространственной частоты, положение и ориентацию. Это различие очень важно при разработке визуального стимулятора для МРТ исследования, чтобы понять нормальные и аномальные явления зрительной функции.

4. Развитие восходящего пути.

Опишем теперь, как развивается зрительный путь  и последствия аномального
развития. При разработке модели происходят анатомические проекции реструктуризации и функциональной реорганизации  (Кампбелл & Шац, 1992; Хьюбел и Визель, 1977; Шац и Кирквуд, 1984; Визель, 1982). Есть, по крайней мере, два пути, по которым нейроны могут быть подключены  точно: связь может быть определена с самого начала, или образование синапса может сначала следовать примерной схеме подключения, с точностью достигнутая путем устранения ненадлежащего входа и стабилизации роста соответствующих соединений (Гудман& Шац, 1993; Пурвес и Лихтман, 1985). Ганглиозные клетки, LGN и V1 все проводные в сетчатке проектирования  , это означает, что порядок точек на сетчатке (проксимальный стимул) сохраняются. При этом отображение  точки, которые расположены  друг от друга на сетчатке, будет дальше от мозга. Легко видеть, что проксимальное изображение сетчатки связано  с дистальным стимулом, просто потому  что оптика глаз. Однако отношение сетчатки к LGN и от LGN V1, труднее оценить. Исследования пациентов с локализованным корковым повреждением показал, что рецептивные поля нейронов в области V1 будут организованы в сетчатку (Холмс, 1918; 1944; Хортон и Хойт, 1991). В самом деле, развитие карты сетчатки общий процесс для центральной нервной системы. Сначала в теле рождается зародыш, аксон и позже дендрит. Рост нервов затем руководствуется механически, вероятно, глиальные клетки имеют их общее назначение.
Паттерны активности нейронов сами определяют точное положение синапсов, которые формируются. Ганглия клетки перемещаются вверх по градиенту концентрации в LGN. Клетки-мишени отправляют химическое сообщения, давая  направление клеткам общего назначения по градиенту их концентрации. Эти химические указатели действуют, как маяки, которые привлекают клетки проекта к правильной части  ткани-мишени. В то же время химические
указатели отражения роста конусов зависят от  неправильных аксонов. Эти молекулы также руководствуются управляющим перекрестом на перекрест зрительных нервов, дав понять,чтобы ганглиозные клетки сетчатки либо перекрестились или нет. Деятельность соседних ганглиозных клеток сетчатки коррелируют (Галли и Маффи, 1988), и «волны» деятельности проходят через сетчатку в раннем возрасте (Meister и соавт., 1991).
Хотя волны потенциально могут лежать в основе уточнения многих  моделей сетчатки проекция деятельности может быть необходима для установления П и М пути основы сетчатки, которые развиваются пренатально, и которые показывают без видимых структур валовой очистки последующего развития (Мисирелл и соавт., 1997 ). Незрелый и легкий регистр сетчатки спонтанно создает картины ритмической разрывной деятельности в период, когда подключение моделей ганглиозных клеток сетчатки формируются (Янг, 1999.). После того как клетка найдет
регион, то волна обеспечивает точный порядок на цель. Таким образом, карта сетчатки будет завершена через волну. Пренатальное  уточнение  прогнозов сетчатки достигается за счет этих спонтанных волн активации, которые распространяются по всей сетчатке. Здесь ганглиозные клетки связаны друг с другом посредством электрических синапсов в грубой сети и заряды колеблются случайным образом. Случайный ответ из одной клетки начинается волна активности и клетки, которые вместе со временем связываются вместе. На самом деле, соотношение клеток напрямую связано с их разделением на сетчатке (Ванг, 1999.). Итак, первый принцип уточнение, что клетки, которые являются соседями, как правило, отвечают вместе. Второй принцип уточнения в том, что клетки, которые связаны вместе. Если имеются две клетки, 1 и 2, которые близки друг к другу на сетчатке глаза тогда, когда они стреляют вместе они образуют синапсы в соседних LGN. Но ячейка 3, которая находится далеко от первых двух на сетчатку будет стрелять отдельно и, следовательно, синапсы в LGN отдельно. Это как в LGN сетчатке карте подключил при рождении вместе с V1 и других  областях коры. Таким образом, волны в пренатальной части установили связь между сетчаткой и мозгом. Что касается послеродовой сетчатки, ответ на раздражители настроили связь между проксимальным стимулом и головным мозгом. Послеродовая волна может помочь направить формирование синапсов и определить, какие ошибочные синапсы вырезать для нормального отображения. Когда они прибыли в место назначения, каждый процесс синапса находился на относительно большой площади. Так как клетки-мишени есть множество клеток синапсов, есть намного больше синапсов в настоящее время в V1 на 6 месяцев и 1 год, чем у взрослых. Процесс начинается, как синапсы аксонов каждый из различных органов, клетка пытается взять на себя большую часть зрительной коры и неизбежно происходит перекрытие. В этих регионах перекрытия происходит конкуренция, и самая сильная клетка или синапс утверждает, что регион и другие синапсы отступают.
Это синаптическое устранение является ключевым элементом в улучшении связи, как в центральной и периферической нервной системы (Кован и др., 1984;. Гудман и Шац, 1993; Лихтман и др., 1999;. Нгуен и Лихтман, 1996; Пурвес и Лихтман, 1985). Это приводит к сетчатке карты, которая имеет меньше перекрытие, чем раньше, и имеет гораздо меньше синапсов. Если есть свободные области, то близлежащие клетки синапса, не встречают конкуренции и, в свою очередь увеличивают их синоптическую область. Этот процесс в состоянии изменить  результат опыта, который называется пластичностью, и необходим для нормального развития. Она определяет, как зрительная система подключена в течении нормального развития. Синоптическое развитие происходит на разных временных масштабах всего мозга. Для V1 развитие заканчивается примерно от 8 до 16 лет и происходит в течение 1-2 лет. Если есть какие-либо трудности или размытости на один глаз или глаз свою очередь,  как эти синапсы формируется и уточняется, тема будет развиваться. Это подводит нас к следующему разделу.

4.1. Нарушения восходящий путь.

Теперь мы обсудим несколько визуальных нарушений, связанных с восходящим путем до рассмотрения МРТ исследования в виде науки. Расстройства: стержень подобный хромосоме, альбинизм, преломления амблиопией, косоглазием.

4.1.1 Род монохромата

Род монохромата, также известный как полное ахроматопсия, является аутосомно-рецессивные заболевания. Видит стержень нормально, но конус зрения полностью отсутствует, то есть нет ямки. Видеть ненормально ямки в клетке V1,  что происходит с ямкой в этом случае? В стержне монохромата острота зрения составляет около 20/200 и спектральной чувствительностью является то, что родопсин имеет большие потери  по сравнению с нормальным зрением. В результате не имеют конусы, нет цветного зрения и у пациента есть светобоязнь и тяжелые нарушения зрения из-за бликов. Ямки являются чрезвычайно ненормальными, и  рефлекс  может не иметь несколько конусов, которые могут содержать родопсин. В результате этой аномалии формы маятникового нистагма. Что касается восходящего пути, свободного пространства в части V1, который обычно получает сигналы от ямки занята во время синоптической стадии развития, синапсы, возникающие в ямке сетчатки ахромат.

4.1.2.Альбинизм

Альбинизм характеризуется систематическим неправильным направлением связей между сетчаткой и зрительной коры. Восходящее проектирование почти полностью перешли в белые. Обратите внимание на нормальный прогноз, что проходит около 55%. Это может привести к неправильному подключению нистагм и косоглазие. Клинические признаки альбинизма включают гиперпигментацию глазного дна и радужной оболочки. Есть различные степени пигментации радужной оболочки, волос, кожи. Тирозиназа отрицательный альбинос (Глазокожный) люди могут быть полностью белого цвета с дальностью видимости  от 20/60 - 20/400, но, как правило, хуже, чем 20/200. Тирозиназа положительный альбинос может выглядеть гипопигментный очаг или даже по существу нормально с дальностью видимости зрения от 20/60 - 20/400, но, как правило, лучше, чем 20/200. Клинические признаки, связанные с глазом включают глаздное дно, потому что нет меланина в пигментном эпителии сетчатки (ПЭС). Существует мало дифференциации ямки от окружающей сетчатки. Альбиносы также имеют высокую близорукость или высокую дальнозоркость. Система альбиноса есть более чем на 90% на перекрест зрительных нервов. Это означает, что руководство молекул в процессе разработки не смогли остановить нейронов, которое происходит в противоположном направлении.
Для лучшего понимания восходящей аномалии в пути альбиноса мы сделаем сравнение с нормалей. Если дистальный стимул представлен на правой стороне нормального субъекта, то ожидаемый путь с правой сетчатки глаза будет пересекать зрительные нервы и в конечном итоге в контралатеральной зрительной коре (слева зрительной коры). Стимул  альбиноса, есть результирующий сигнал, который будет таким же, как нормальный. Если дистальный стимул меняется на левой стороне для нормального и, глядя на правый глаз височной сетчатки, то сигнал не будет пересекать зрительный нерв и будет в конечном итоге в ипсилатеральной зрительной коре (справа зрительной коры). То же самое повторяется для белых показывает противоположное, поскольку главный нейрон пересекает зрительный нерв и в конечном итоге снова в контралатеральной зрительной коре.
Преимущественным поражением в альбинизме является генетически обусловленное отсутствие меланина или меланосом как уже упоминалось ранее. С точки зрения побочных, меланин является очень важным для многих аспектов развития нервной системы. Например, нервный пигмент гребни и его расположение на эмбрион определяется меланином. Меланин также участвует в производстве дофамина и серотонина и многих других медиаторов, связанных с нейроэндокринной функцией.

4.1.3 Показатель амблиопии

Показатель / лишение амблиопии является результатом рецептивных полей, который не используется в раннем возрасте. Таким образом, выборка примерно в 1 год послеродовой удаляет их синоптические связи, потому что отсутствует функция. В частности, в проксимальных стимулах размыты во время критического периода, то есть высокая пространственная частота снижена или исключена из зрительного образа, что приводит к высокой пространственной частоте настроенных каналов либо не развивается, или будут потеряны. В этом случае низкие пространственные частоты проходят незатухающе, поэтому низкая пространственная частота настроенных каналов развивается нормально. Эффект от этого размытия в рефракционной амблиопии прямые потери контрастной чувствительности на высоких пространственных частотах, что эквивалентно потере остроты зрения. Что касается остальных пространственных частотных каналов, они остаются  нормальными, потому что они стимулируют обычно во время критического периода. Это иллюстрирует принцип, что рецептивные поля должны быть использованы, если они будут сохранены. Если проксимальные стимулы не стимулируют рецептивные поля эффективно, клетки, как правило, перестают реагировать на стимул предназначения, даже если оно представлено временем. Клетки могут начать реагировать на другие раздражители, и, следовательно, разработать новые рецептивные поля. Входят из других сторон, скорее всего, чтобы захватить область синапса, потому что  существует конкуренция. В результате есть анизометропия, неравные рефракции в обоих глазах.
Таким образом, глаза с большими рефракциями продолжает испытывать хроническое размытие. Доминирование хорошо видящего глаза становится преувеличеным в процессе разработки, так как происходит конкуренция между поступающими сигналами. Большинство клеток приходят в первичную зрительную кору, чтобы преобладал вклад хорошо видящего глаза. Если один глаз инвалид во время соревнований, он имеет тенденцию терять  синоптическую связь. Таким образом, развитие глазной колонны  в амблиопии искажается, и зависит от возраста, в котором  начинается лишение зрения. Самый опасный период рефракционной амблиопии  первые 6 месяце амблиопии.
Клетки в восходящем пути обозначены линиями. Этикетки относятся к позиции на сетчатке и, следовательно, положение в проксимальных стимулах. Метки также относятся к пространственной частоты и ориентации. Маркированные линии важны, потому что мозг знает, что говорит восходящая часть. Если метки ненормальные, и видение ненормальное. В косоглазии амблиопия, линии ошибочные, что приводит к искажению зрения. В нормальной карте сетчатки этикетки относятся к положению в дистальных стимулах для позиции на сетчатке. Косоглазием амблиопия  считается из-за неупорядоченной (закодированная) сетчатки соответствующей между LGN и V1 сигналов от одного глаза, а потому и приводит к ненормальному визуальному опыту. Волны, которые случаются после рождения, не нормальны, потому что глаз не всегда указывает в правильном направлении. Напомним, что клетки  после рождения в связи с волной деятельности производится обычным стимулом сетчатки. Это послеродовая волна может помочь направить формирование синапсов и определяет, какие ошибочные синапсы вырезали для нормального отображения. Этот глаз свою очередь, в раннем детстве производит ненормальные волны. Связь между сетчаткой и LGN остается нормальным, потому что он подключен пренатально, но связь между LGN и V1 это не так. Когда клетки коры вместе аномальны они вместе ненормальны. Клинические последствия этого заболевания в первичной коре визуально обесценились визуальным распознаванием, связанность (информация скрывает присутствие пункта), плохое вспомогательный двигатель, плохое стерео зрение, плохая ориентация решетки определение остроты, и часто у нормального зрения разрешение решетки. Высокая частота пространственных решеток не похожи на единый серый, так что они могут быть обнаружены, но они сильно искажены, так что не может различать между вертикальным и горизонтальным.

5. МРТ зрения науки исследования

Основным пониманием зрительного пути и его развития, мы можем теперь рассмотреть МРТ литературы. В результате увеличения общих исследований МРТ, наблюдается также увеличение исследований, исследования многих аспектов концепции науки. Эти исследования включают нормальные движения глаз, таких как зрительный нистагмус (ОКН) (Бенса и др., 2006а;. Б; Бушер и др., 1997;. Дитрих и др., 1998;. 2000; 2003; Кашу и др., 2006;. Кашу, 2008 ; Кашу и др., 2010;. Конен и др., 2005;. Петит & Хаксби, 1999;. Шра-Там и др., 2008), саккад (Берман и др., 1999;. Бодис-Уолнер и др., 1997;. Коннолли и др. др., 2005;. Корнелиссен и др., 2002;. Дарби и др., 1996;. Эттингер и др., 2008;. Галлер и др., 2008;. Хаякава и др., 2002;. Кимминг и др., 2001;. Коненет  др.. , 2004; Луна и др., 1998;. Мерриам и др., 2001;. Миллер и др., 2005;. Морта и др., 2003;. Мирьер др., 1996;. 1998; Пети и др., 1997;. Росано соавт. , 2002), гладкие преследования (Бартон и др., 1996;. Берман и др., 1999;. Фрайтаг и др., 1998;. Олендорф и др., 2010;. Пети и др., 1997;. Петит& Хаксби, 1999; Росано и др. ., 2002;. Танабе и др., 2002), и взгляд (Андерсон и др., 2007;.. Датч  др., 2005). Там были также исследования, которые рассматривают различные аспекты зрительного восприятия, такие как: влияние возраста (Левис и соавт, 2003, 2004)., отображение сетчатки (Коннер и др., 2004; Энгель & Фарманский, 1997; Хаджикани и др.,.. 1998; Морланд и др., 2001;. Мюррей и др., 2006;. Тутелл и др., 1997;.. Уаркинг и др., 2002), Магноцеллюлярный (M) и парвоцеллюлярный (P) пути (Кляйншмидт и др., 1996;. Лю и др., 2006 г.), глазные господства (Ченг и соавт, 2001;.. Гудвеа и Менон, 2001;. Мики и др., 2001a), бинокулярного соперничества (Ли и др., 2005), иллюзорных контуров (Мендолайт др., 1999.. Сегхир и др., 2000), контрастной детекции (Легур и др., 2011a;.. Ресс и Хигер, 2003), зрительного внимания (Бошел и др., 1998;.. Ресс и др., 2000), восприятия заполнение (Мендолайт др.. 2006), латерального коленчатого тела (LGN) (Бошел и др., 1997;. Чен и др., 1998;. б; Чэнь и Чжу, 2001; Чен и др., 1999;. Энжел & Фурманский, 1997; Кляйншмидт и др., 1994. Мики и др., 2000;. 2001b; с; Морита и др., 2000;. Маллен и др., 2010), верхний бугорок (SC) (Счендейр и Кастнер, 2005), восприятие движения (Парадис и др., 2000;.. Пелпхрей и др., 2005), и иллюзорное восприятие реального движения (Стерзер и соавт., 2006). Там были также МРТ исследования, проведенные для ненормальных зрительных функций, таких как:. Амблиопия (Алгейз и др., 2002; 2005; Шой и др., 2001; Гудеар и др., 2000; Ли и др., 2001; Лекуар соавт.... , 2004а, б; 2011a; Лернер и др., 2006;. Льюис и др., 2003;. 2004; Муклиа и др., 2006;. Рогерс, 2003; Янг и др., 2003), альбинизм (Шмитц и др., 2004.. ), детский синдром нистагм (INS) (Лекуар и др., 2011b), пессимистический нистагм (ДБН) (Хюер и др., 2007;... Калла и др., 2006), Opsoclonus (Helmchen и др., 2003;. б) вестибулярной недостаточности (UVF) (Deutschlдnder и др., 2008)., конвергенция недостаточности (CI) (Алварез и др., 2010)., неврит зрительного нерва (ON) (Гарик и др., 1999;. Ланжкилде и др., 2002;. Левин и др., 2006;. Ромбоутц и др., 1998;. Туси и др., 2002;. 2005; Верринг и др., 2000), аутизм (Барон-Сокен и др., 2006;.. Хаджик и др., 2004a;. б) , и дегенерация желтого пятна (Литл и др., 2008;. Саннесс и соавт., 2004). Другие исследования включают глядя на колоссальное бесплодие и расстройство мозга (Биттар и соавт., 2000), сосудистые поражения и терапевтические вмешательства (Шлоссер и др.., 1997), ишемические поражения (Ниффелер и соавт., 2011),  ауры (Хажкани соавт. , 2001), идиопатическая болезнь Паркинсона (Холройд и Вутен, 2006), синдром Туретта (Маццоне и др., 2010), биполярное расстройство (Мартин и др., 2011) и шизофренией (Нагель и др., 2007;... Трегеласс соавт. , 2004; 2005). Это не исчерпывающий, но  краткий список МРТ исследования, связан с наукой зрения. Теперь мы обсудим некоторые из результатов этих исследований в нормальном зрении  в патологии.

6. МРТ и глазодвигательные функции

Функциональное МРТ исследование глазодвигательной функции  в основном сводятся к нормальным субъектам,  и имеет сосредоточенность на добровольное преследование, скачкообразных движений глаз и зрительный нистагмус (ОКН). Танабе и соавт. (2002) отмечают, что МРТ исследования глазодвигательных функций использовали несколько предметов и достоверности отображения, из мозга сайтов, участвующих в развитии внимания не были установлены. Это заявление было сделано почти 10 лет назад, и с тех пор многое было сделано. В целом, как представляется, два параллельных корковых систем  для преследования и скачкообразных движений глаз. И преследования и скачкообразных движений глаз появляются, чтобы активировать  корковую область, включая фронтальные поля глаз (FEF, прецентральной коры), поля дополнительных глаз (SEF, основа лобной коры), теменной глаз поля (PEF, теменной доле мозга), предклинье и MT / V5. Тем не менее, движение или стремление саккад глаз может избирательно активировать субрегионов в этих областях коры. Малый и Хаксби (1999) обнаружили, что поиски в смежных областях активации, как правило, меньше, чем постоянно уступает и / или позади саккад областях, связанных с активацией. Дитрих и др.. (2000) показали, что небольшое поле горизонтальной ОКН, а также добровольное скачкообразное движение глаз активировать в области полушария мозжечка, в том числе высшие полулунные, простой дольки, дольки четырехугольной и нижней полулунной дольки. Кроме того, активация была найдена в середине мозжечка плодоножки, зубчатые ядра, верхушка мозжечка (медиально), а язычок из мозжечка ядра. Фиксация при ОКН подавляется активацией в язычок и верхушке мозжечка. Дитрих и соавт. (1998) также обнаружили ОКН для активации подкорковых областях, включая хвостатого ядра, скорлупы, покрытие головы и лечение таламуса. Фиксация повышенной активности в FEF и передней поясной извилине. (. Дитрих и др., 2000) использовали вращающийся барабан, который содержал «цветные фигуры», чтобы стимулировать ОКН, что амплитуда составляла от 2 – 13 градусов угла зрения, предлагая смесь вольные и невольные ОКН или только добровольные ОКН. Совсем недавно было показано, что добровольные ОКН создает больше корковой активации, чем непроизвольное ОКН (Кашот др., 2006;. 2010;. Конен и др., 2005). В частности, Кашу и соавт. (2010) показали, что активация сайтов для исследования ОКН зависит от предмета инструкции, которые влияют на тип ОКН. Бенса и соавт. (2006a) обнаружил, что не зависит от направления активации корковых полей глаза, но была асимметрия в парамедианной визуальной области мозга. Кроме того, они обнаружили сильную активацию в полушарии замедления этапа контралатеральной  ОКН  (преследование). Бенса и соавт. (2006b) обнаружили, активация мозжечка был локализован. Решетки по сравнению с точками, чтобы стимулировать оптокинетическую решетку вызвали больше активации в FEF, PEF, MT/V5 и мозжечка области V1 (Шра-Там и соавт., 2008). Саккады у людей были найдены, чтобы активировать прецентральной борозды в FEF и в предклинье вдоль теменной доли головного мозга борозды (IPS), расширяя и в верхней и нижней теменной дольке (Луна и соавт., 1998). Саккады традиционно делятся на «рефлексивные» и «добровольные» саккады. Смерть и соавт. (2003), показали, что добровольный саккад производит большую активацию в FEF и саккады смежной области IPS.  Глазодвигательные исследования колебательных, предсказуемых и непредсказуемых саккады, Конен и соавт. (2004) показали, что предсказуемый саккад с самым коротким саккадом задержки привели к наиболее выраженной мозговой деятельности, как с точки зрения области коры участвует и интенсивность сигнала. Активация FEF также установлено, что коррелирует с саккады время реакции (Конолли и соавт., 2005). Саккады также отличаются либо за или против, если они совершены по отношению к стимулам, соответственно. Корнелиссенет др.. (2002) обнаружили подобные BOLD активации FEF как во время про-и анти саккадов. Было предложено в исследовании, глядя на функциональное взаимодействие между про-и анти саккадов в области двигателя (до SMA) координирует свои действия с FEF поддерживая контролируемый, подготовительный набор для надлежащих глазодвигательных исполнения задач (Миллер и соавт., 2005). Саккады частоты и амплитуды изменялись (Кимминг и соавт., 2001) и высокая корреляция между частотой сигнала и смелым был найден вместе с высшим BOLD активацией анти за про саккада. Мерриам соавт. (2001) обнаружили, что сравнение визуально управляемых саккад с фиксацией показали активацию во всех трех полях коры глаза: SEF, FEF и ПСВ. Кроме того, червя мозжечка (червь мозжечка и лепестка) и двусторонние полушарии мозжечка (верхние полулунные дольки) были связаны с визуально руководствующим саккадом (Хаякава и соавт., 2002). При дифференцировании саккады торможения от поколения, правая доля головного мозга был ответственным за торможение и правой боковой FEF и двусторонней борозды теменной доле головного мозга ответственны за анти саккад поколения (Эттингер и соавт., 2008). В отличие от про-и анти-, корректирующих саккадов может возникнуть, в частности,  преследование и фиксация. Это движение глаз активирован передней нижней части поясной извилины, двусторонние средней и нижней лобной извилины, двусторонние изоляции и мозжечковой области (Haller и соавт., 2008).
FEF активации в течение  исполнения преследования оказалось меньше, чем во время саккад (Петтит и соавт., 1997). Выполнение движений глаз стремление индуцированных активаций в корковых полях глаз также активируется во время выполнения визуально управляемых скачкообразных движений глаз, а именно в прецентральной коре [ФЭФ], основная медиальная фронтальная кора [SEF], теменной доле коры [ПСВ] и предклинье, и на стыке затылочной и височной коры (MT / MST) коры (Петтит & Хаксби, 1999). Росано соавт. (2002), локализованных саккады связанных в области верхней части передней стенки прецентральной борозды и  связывающих области к более глубокой области вдоль передней стенки, простираясь по некоторым предметам на дне или глубокой задней стенке. Было отмечено, что боковая затычно височная кора имеет высшые сигналы во время преследования (Бартон и соавт., 1996). Значительная активация в V1 и V2 в обоих полушариях, а также дополнительные двусторонние активации в боковой степени площадь Бродмана 19 и 37 (BA 19/37) было очевидно во время гладкого преследования (Freitag и соавт., 1998). Преследование производительности, по сравнению с визуальной фиксацией, вызвало активацию как известно в трех областях, способствуют движению глаз у человека и приматов: фронтальная область глаз, поле дополнительных глаз, и теменной доле головного мозга борозды. Он также активируется три медиальной области, ранее не указанные в человеке нейровизуализации преследования: предклинье и передней и задней части поясной извилины коры. Все шесть направлений были активированы во время саккад (Берман и др.., 1999). Танабе и соавт. (2002), активации последовательно в спинной корковой поле зрения и мозжечка. Многие исследования по-прежнему осуществляются на нормальных движениях глаз в надежде определяя или выделяя специфическех анатомические области ответственности с целью будущих диагностических и лечебных мероприятий.
Прежде чем перейти к нарушениям зрения мы хотим кратко упомянуть несколько визуальных исследований. Гудвеар и Менон (2001) были первыми, чтобы продемонстрировать воспроизводимые с высоким разрешением (0.55mmx 0,55 мм), возможности МРТ у людей при использовании малой длительности (<6 сек) зрительных раздражителей. Муллен и соавт. (2010) изучали, как реакция зрительного пути  временной частоты изменяются, как сигналы передаются между LGN и V1 на спинной и брюшной потоков (V2, V3, вице-президент Вза В.А., MT). Они пришли к выводу, что спинные и брюшные пути развиваются характерно различиям во временной обработки, которые влияют на хроматические и ахроматические стимулы. Дифференциация между магноцеллюлярными и парвоцеллюлярными зрительными путями недавно была продемонстрирована (Лиа и соавт., 2006). Коннер и соавт. (2004) по сравнению с сетчаткой детей и взрослых в надежде, что исследование будет полезным справочным материалом для исследования детей с нарушение зрения, такие, как амблиопия. Сетчатка отображения имеет важное значение в понимании поле зрения, шаг за шагом исследование этого процесса были обобщены (Варкинг и др., 2002.). Изучение влияния возраста показал, что объем и степень МРТ активации уменьшается с возрастом, особенно в возрасте старше 40 лет (Левис и соавт, 2003;. 2004).

7. МРТ и нарушение зрения

МРТ исследования были проведены в норме и у пациентов с амблиопией, широко известный как ленивый глаз (Алгейз и др., 2002;. 2005 Гудвер и др., 2000;. Леквае и др., 2004a;. б, 2011a; Льюис и др. др., 2003;. 2004; Роджерс, 2003). Гудвер и др.. (2000) показали, что всегда было меньше активированного МРТ вокселей в амблиопии стимуляции, чем при нормальной стимуляции глаза. Алгейз соавт. (2002) также показали, что объем и уровень визуальной коры затылочной активации было меньше  амблиопии глаз по сравнению с доминирующим глазом амблиопии или нормальный глаз. Роджерс (2003) и др. Алгейз. (2005) показали, что L-допа, препарат, используемый в лечении болезни Паркинсона, привело к снижению объемов активации затылочной зрительной коры, в то время как  улучшилась острота зрения - противоречащим выводы. (Янг и соавт., 2003) показали, что соотношение между объемом амблиопии и звуковой стимуляции глаза значительно увеличились после того, как L-допа лечения. Совсем недавно, амблиопия глаз показало заметное сокращение активации извилины веретенообразной, с нормальной активацией в залог борозды (Лернер и соавт., 2006). Ответы на решетке стимулы показали  снижение реакции в высших областях на центральном зрительном пути (Мукли и соавт., 2006).
Альбинизм, есть ненормальная  проекционная система, которая способствует контралатерального полушария (Шмитц и соавт., 2004). Например, глазокожный альбинизм и  глазной альбинизм, монокуляр стимуляции приводит к большей МРТ в противоположном полушарии, чем ипсилатерального полушария из-за неправильных афферентов глаза в пользу противоположного полушария. После того, как с использованием стандартных МРТ статистического анализа, количество вокселей активирован в каждом полушарии были подсчитаны по каждому предмету. Пересечение соотношение затем вычисляется путем вычитания вокселей активированный контралатерально от ипсилатерального и разделить их на общее количество активированных. Среднее значение этих отношений для левого и правого глаза были рассчитаны для корреляции. Снижение сигнала и больший асимметрии в зрительной коре было показано в неврите зрительного нерва (ON) пациентов, по сравнению с контрольной группой (Ланкилд и соавт., 2002). Они также показали, что объем визуальной коры активации достоверно коррелировали с результатами теста контрастной чувствительности. Они использовали асимметрию индекс IATO, чтобы вычислить относительную разницу между размером активированного области в левом и правом полушарии, в аналогии с вышеупомянутым исследованием. Это было сделано путем простого подсчета количества вокселей в каждом полушарии и, взяв абсолютное значение разности и делением на общее количество вокселей в обоих полушариях. Значение  Ia = 1 означает 100% асимметрия в то время как значение Ia = 0 означает не асимметрии. Туси соавт. (2002) показали, что визуальная кора активации уменьшается при световой стимуляции, в то время экстра-затылочная область широко активированная с пиковым уровнем кислорода в крови зависимо от OFF этапа стимул парадигмы. Совсем недавно они предложили подлинную адаптивную роль коры в реорганизации зрительных зон в ранние сроки после неврита зрительного нерва (Туси и соавт., 2005). Уменьшение активации был замечен в V1 при раздражении пораженного глаза по сравнению с нормальным глазом (Левин и соавт., 2006).
Родители детей с аутизмом или синдромом Аспергера (AS) показали, атипичную функцию мозга как во время визуального поиска и эмоции признания (Барон-Сокен и соавт., 2006). Хаджиканиет др.. (2004a) обнаружили, что сетчаткак физических лиц, страдающих аутизмом, были похожи на сетчатки нормальных людей, что указывает на низкий уровень обработки визуальной информации являющимся нормальным. В случае исследования Саннес соавт. (2004) показал, что отображение сетчатки может быть выполнена успешно у пациентов с центральной скотомы от макулярной болезни. Увеличение активации префронтальной коры и борозды головного мозга и снижение зрительной коры были зарегистрированы у пациентов с макулярной дегенерацией (Литл соавт., 2008). Возможность посмотреть на анатомические реорганизации зрительной коры была продемонстрирована в случае каллозальной бесплодии и головные бепорядки (Биттар и соавт., 2000), изменение сосудистого поражения (Шлоссер и др.., 1997). Анализируя глазодвигательное восстановление после ишемического повреждения в лобной и теменном глазном поле с помощью визуального вызвал саккад недавно была реализована (Ниффелер и соавт., 2011). В исследовании ингибирования мгновение глаза, у пациентов с синдромом Туретта показали более высокие активации средней лобной извилины, спинной передней поясной коры и временные по сравнению с контрольной группой (Маццоне и соавт., 2010). Совсем недавно язва мозжечка было показано, что связано с INS (Лекуар и соавт., 2011b). Точно так же влияние мозжечка, также было установлено, что активно у пациентов с биполярным расстройством при выполнении SPEM (Мартин и соавт., 2011).
МРТ во время активации вниз  было меньше в обоих обласятх мозжечка у пациентов с ДБН, чем в контрольной (Калла и соавт., 2006). Уменьшение активации в областях мозжечка и в понто-мозговом стволе мозга пациентов была также замечена (Хорвер и соавт., 2007). Скачкообразные колебания у пациентов  может быть следствием растормаживания мозжечка фастигиальных ядер (Хелмсен и др., 2003;. Б). Мониторинг видение терапии с использованием
МРТ у больных с CI показало повышение активности в лобной области, мозжечке и мозговой стебель (Альварез и соавт., 2010). Понимание SPEM также представляет интерес при шизофрении, где большую активность в гиппокампе и задней и правой извилины веретенообразной были зарегистрированы (Трегеллас и соавт., 2004). Те же исследователи также обнаружили, что никотин связан с большей активностью в передней и задней поясной извилины, предклинье и области MT / MST и меньше активности в гиппокампе и полей теменного глаза у больных шизофренией
(Трегеласс и соавт., 2005).
Данные Хаджиканни соавт. (2001) предположили, что электрофизиологическое событие, распространяющий депрессию (CSD) создает ауру мигрени в зрительной коре. Это было решительное использование стандарта для вычисления разницы между активацией амплитуды от периода, предшествующей ауры. Время курсов для самостоятельных вокселей были следующие из конкретных визуальных областях. Ссылка базового (среднего) и стандартного отклонения были вычислены на первых 6 циклах и пиксели, которые выставлены выше средней стандартного отклонения и стандартное отклонение меньше, чем у эталонного стандартного отклонения, по крайней мере 2 считались активированы. Зрительная кора у пациентов с идиопатической болезнью Паркинсона и без зрительных галлюцинаций были рассмотрены Холройд и Вутен (2006). Они обнаружили, что пациенты со зрительными галлюцинациями возросло , активации в зрительной ассоциативной коре и дефицит в первичной зрительной коре головного мозга. Опять же эти образцы МРТ исследований, опубликованны в литературе.

8. Обсуждение.

В этой главе мы стремились, чтобы обсудить основы визуальной разработки, а затем рассмотреть МРТ исследования науки видения. Напомним, что существует три основных принципов визуальной разработки: меченых линий клеток стрельбы, и синаптической конкуренции. Таким образом, сенсорные клетки посылают такой же сигнал, независимо от того, или, как сильно они стимулируют (обозначенный линиями). Отношения между сетчаткой и LGN, а также между LGN и коры, которые грубо подключили при рождении, по пренатальной "визуальной"  волне. Это провод  уточняется и связывается с проксимальным стимулом к подлинной послеродовой визуальной и синаптической конкуренции. Это уточнение включает в себя создание новых синапсов и выбраковка старых.
Нарушения в раннем возрасте может вызвать нарушение зрительного пути. Род монохромат не имеют нормальной связи фоторецепторов от сетчатки и тем самым берет на себя стержнь в синаптических областях, где ямка обычно падает в V1. Альбиносы, похоже, дисфункция в химической указатели, которые отделяют носовую и временную проекцию сетчатки. В рефракционной амблиопии, есть пятно в проксимальных стимулах на один глаз и высокая частота клеток не полностью разработана в V1, потому что они вырезали во время уточнения процесса. Амблиопией страдают  глаза на ранних стадиях, что приводит к ненормальной волне, что приводит к неправильного подключению между LGN и V1.
Использование функциональной МРТ оказался успешным методом визуализации в понимании процесса зрения развития и фундаментальных исследований в области зрения науки управления и пациентов. В настоящее время нейрофизиологи, невропатологи, офтальмологи и другие с помощью этого метода визуализации широко изучить видение проблем, связанных с наукой. Дальнейшее развитие этих исследований позволит неинвазивной диагностики, пред-и пост-хирургических методов с целью улучшения клинической чувствительности и специфичности для диагностики зрительной коры.

9. Ограничения МРТ интерпретации

Ключ к интерпретации данных МРТ, чтобы понять проблемы. В этой главе некоторых приложений от концепции науки были обсуждены обширность поля.
Чем больше человек знает о видении науки в целом , они смогут сделать осознание интерпретации МРТ активации. Однако важно, чтобы эти знания до разработки МРТ исследование. Кроме того, необходимо иметь твердые знания технологии MR и физики для того, чтобы оценить сложность и запутанность процесса.
Это, в свою очередь, поможет свести к минимуму ошибки и смешивает в результатах поиска. Основные ограничения интерпретации заключается в знании пользователем. К сожалению, некоторые полагают, что это технологии кнопки и все, что выходит идеально. Напротив, хорошее понимание поля, в этой науке видение случае, технологии и искусства создания МРТ эксперимента позволит уважение и осторожность при интерпретации и анализа данных.

10. Будущие изменения в МРТ

Улучшения в технологии будет иметь большое влияние на будущее развитие МРТ. Большинство исследований, представленные здесь, были на 1,5 или 3 Тесла системы, но ультра высокие (UHF) 7 и 8 Тесла системы в настоящее время регулярно используется для человеческого исследования. Ограничивающим фактором для UHF МРТ головы катушки, однако непрерывное усилие делается для оптимизации и улучшения. В ближайшие несколько лет 1,5 и даже 3 системы Tesla будет казаться старым в области исследований, новые магниты УВЧ имеют превосходное разрешение (вплоть до мкм). Это позволит повысить визуализацию областей коры и позволяют парцелляцию меньших анатомических областей, таких как  LGN и позволяет функциональную локализацию подобласти иначе бы в одном регионе текущих сканеров. Клинические события изображений в краткосрочной перспективе сосредоточены на повышении 3 Тесла технологии перехода от 8 витков канала  до 32 каналов, так что будет задержка перед UHF системы прокладывать свой путь в больницы.

Словарь

Brain-мозг
Typically-типичный
Modality- методы
Suite-комплект
Compiled-составлена
Aim-цель
Wide-широкий
Range - линия
Applied-прикладной
Relatively- относительно
Wish-желание
Possible-возможный
Attempts- попытки
Existing-существующий
Providing-обеспечение
Cognition-познание
Behavioral-поведенческий
Development-развитие
Acquisition-приобретение
Regardless-невнимательный
Approaches-подходы
Claims-требования
Abilities-способности
Hypothesized-строящийся
Treatment-обращение
Evaluate-оценивать
Infringements-нарушения
Experiencing-преодоление
Powerful-крепкий
Pathway-направление
Perception-восприятие
Distinguish-различать
View-вид
Behavior-бесконечность
Recognition-осознание
Representation-образ
Suggests-предлагает
Proximal-ближайший
Ganglion-нервный узел
Response-ответ
Sensitivity-чувствительность
Degree-положение
Layers-уровни
Broadband-широкополосная сеть
Mixing-перемешивание
Geniculate-коленчатый
Field-поле
Spatial-пространственный
Preserved-консервированный
Appreciate-оценивать
Beacons-маяки
Immature-незрелый
Pattern-образец
Directly-непосредственно
Determine-определять
Claims-требования
Difficulty-трудность
Representation-изображение
Losses-потери
Chiasm-перекрест нерв
Connections-схемы
Blur-пятно
Ascending-восходящий
Mapping-картография
Voluntary-добровольный
Accomplished-завершенный
Overall-точность
Subcortical-подкорковый
Cortex-кора
Hemispheres-полушария
Smooth-гладкий
Significant-знак
Moving-движущийся
Reference-связь, отношение
Increasing-вздымающийся
Commonly-обычно
Drug-медикаменты
Treatment-обращение
Indicating-указание
Successfully-успешно
Recently-недавно
Downward-спускающийся
Cerebellum-мозжечок
Recap-краткое содержание
Causes-причины
Modality-методика
Extensively-широко
Vision-зрение
Minimize-преуменьшать
Art-искусство
Allow-разрешать
Improvement-шум
Current-поток
Enhancing-расширение
Transition-перемещение
Delay-задержка

Список использованных источников
1 Algaze, A., Roberts, C., Leguire, L., Schmalbrock, P. & Rogers, G. (2002). Functional magnetic resonance imaging as a tool for investigating amblyopia in the human visual cortex: a pilot study.,J AAPOS 6(5): 300–308.