MRI-Based Quantification of Brain Perivascular Spaces: Physiological Determinants and Neuropsychiatric Implications.

Abstract

Mozkové perivaskulární prostory jsou malé průchody obklopující perforující mozkové cévy, o nichž se předpokládá, že usnadňují odstraňování metabolických odpadních látek z mozku. Ačkoli jsou fyziologicky přítomny u všech jedinců, jejich zátěž se zvyšuje s věkem a při neurovaskulárních onemocněních, kdy jsou viditelné na magnetické rezonanci (MRI) jako zvětšené perivaskulární prostory (EPVS). Přesné fyziologické determinanty a význam pro neuropsychiatrická onemocnění však zůstávají nejasné. Tato disertační práce se zabývá těmito otázkami prostřednictvím tří doplňujících studií. První studie zkoumala fyziologické determinanty zátěže EPVS u zdravé populace s využitím validované semi-automatizované segmentační metody. Potvrdili jsme souvislost mezi věkem a pohlavím s objemem EPVS a identifikovali osmolaritu krevní plazmy jako nový přispívající faktor. Dále jsme hodnotili hemisférickou asymetrii a zaznamenali výraznou interindividuální variabilitu, což naznačuje, že genetické vlivy a rozdíly v účinnosti glymfatického systému mohou podmiňovat variabilitu perivaskulární struktury. Druhá studie zkoumala kortikální morfologii u zdravých jedinců a pacientů se schizofrenií s cílem identifikovat strukturální markery neuropsychiatrických stavů. Se zaměřením na cingulární a paracingulární rýhy jsme zaznamenali...

Brain perivascular spaces are small passageways surrounding perforating cerebral vessels, thought to facilitate clearance of metabolic waste products from the brain. While physiologically present in all individuals, their burden increases with age and in the presence of neurovascular conditions, becoming visible on magnetic resonance imaging (MRI) as enlarged perivascular spaces (EPVS). Although several influencing factors have been proposed, their precise physiological determinants and relevance for neuropsychiatric conditions remain unclear. This thesis addresses these gaps through three complementary studies. The first study investigated physiological determinants of EPVS burden in a healthy population using a validated semi-automated segmentation method. We confirmed associations of age and sex with EPVS volume and identified blood plasma osmolality as a novel contributing factor. We also assessed hemispheric asymmetry and observed marked inter-individual variability, suggesting that genetic influences and differences in glymphatic efficiency may underlie variability in perivascular structure. The second study examined cortical morphology in healthy individuals and patients with schizophrenia to explore structural markers of neuropsychiatric conditions. Focusing on the cingulate and...