Аннотация результатов, полученных в 2014 году
В течение первого года работы над проектом основное внимание было направлено на решение первой задачи (Разработка теории и экспериментального метода для быстрого количественного высокоразрешающего трёхмерного картирования миелина мозга, основанного на измерениях MPF и протонной плотности). Макромолекулярная протонная фракция (MPF) - ключевой параметр, определяющий эффекты переноса намагничивания (MT), недавно привлек значительное внимание исследователей как биомаркер миелина. Основным достижением за первый год исследования является разработка и валидация самого быстрого из возможных методов картирования MPF. Новый метод основан на недавно опубликованном одноточечном методе MPF картирования, и обеспечивает более эффективное по времени построение MPF карт. Описанная методика устраняет необходимость в получении референтного изображения для нормирования данных и использует вычислительный подход для формирования синтетического референтного изображения на основе данных полученных с различным углом поворота. Метод одноточечного MPF картирования предполагает итерационное решение импульсного матричного уравнения переноса намагниченности методом Гаусс-Ньютона со стандартизированными ограничениями для фиксированных параметров двухкомпартментной модели и с коррекцией B0 и B1 неоднородностей. В качестве входных данных одноточечный подход к MPF картированию требует MT-взвешенного некогерентного градиент-эхо изображения, референтного изображения для нормализации данных, и отдельно собранной и рассчитанной T1 карты. Наиболее эффективный по временным затратам подход к измерению T1 карты – это метод двухточечного изменения угла поворота считывающего импульса (VFA) использующий изображения взвешенные по T1 и протонной плотности (PD). Вместо получения референтного изображения со временем повторения и углом поворота соответствующим аналогичным параметрам MT-взвешенного изображения, это изображение может быть получено из T1 и PD карт реконструированных по данным VFA в соответствии с уравнением Эрнста. Если данные VFA обрабатываются с коррекцией B1, B1 карты могут также использоваться для вычисления синтетического референтного изображения с учетом фактического угла поворота в каждом вокселе. По существу, если используется синтетическое референтное изображение, для MPF картирования необходимы только три (MT-, T1 и PD-взвешенные) изображения. Так как и одноточечное MPF картирование, и двухточечное T1-картирование были в значительной степени валидированы в более ранних исследованиях, мы сосредоточили внимание на валидации метода синтетического референтного изображения и сравнили его со стандартными методами использующими отдельно снятое референтное изображение. Метод синтетического референтного изображения был валидирован с использованием высокоразрещающих трехмерных MPF-карт всего мозга (1.25x1.25x1.25 mm), измеренных ранее на шести (6) здоровых добровольцах на 3 Тл клиническом сканере. MPF-карты были реконструированы с помощью нормирования как отдельно снятым, так и синтетическим референтным изображением. Далее MPF карты были сегментированы на белое вещество и два типа серого вещества: с низким содержанием миелина и с высоким содержанием миелина, как было описано ранее. Общая маска сегментации для серого вещества была создана объединением масок сегментации, соответствующим низкому и высокому содержанию миелина. Количественное соответствие средних значений MPF в сегментированных тканях, полученных с помощью двух исследуемых методов, оценивалось с помощью анализа Бланда-Альтмана. Визуальный анализ карт применялся для идентификации возможной разности между методами в различных тканях. Высокоразрещающие MPF-карты всего мозга показали очень сильный контраст между белым и серым веществом и четкую визуализацию анатомических деталей. Визуальных различий между отдельно снятым и синтетическим референтным изображением и MPF картами, соответствующими двум вариантам вычисления, обнаружено не было. Анализ Бланда-Альтмана не выявил статистически значимого сдвига, вызванного способом вычисления (P>0.5 согласно t-тесту для зависимых выборок при оценке различий средних значений во всех тканях). Количественное измерение MPF в ткани мозга соответствуют ранее опубликованным значениям этого показателя у здоровых испытуемых, полученных с помощью техники MPF-картирования низкого разрешения. Для выполнения задачи 2 (Гистологическая валидация точности измерения плотности миелина с помощью метода молекулярной протонной фракции в сером веществе при отеке мозга на модели инсульта у крыс) и задачи 3 (Гистологическая валидация точности измерения плотности миелина, полученного с помощью метода картирования макромолекулярной протонной фракции в сером веществе, на модели рассеянного склероза у мышей) были разработаны протоколы высокоразрещающего трехмерного MPF картирования мозга in vivo у мышей и крыс для высокопольного сканера с напряженностью поля 11.7 Тл для мелких лабораторных животных (Bruker BioSpec). Оба протокола основаны на описанном выше методе ситетического референтного изображений и применении карт низкого разрешения B0 и B1 для коррекции неоднородностей поля. Протокол для MPF картирования целого мозга крысы позволяет достичь пространственного разрешения 156x156x400 со временем сканирования 37 минут. Протокол для сканирования всего мозга мыши позволяет достичь пространственного разрешения 100x100x300 µm при времени сканирования 48 минут. Параметры протокола получения изображений мелких лабораторных животных были теоретически оптимизированы с использованием модифицированной модели ошибок MPF, основанной на распространении ошибок из трех источников изображений, фактических параметров релаксации при 11.7 Tл и практически достижимого отношения сигнал/шум. Было обнаружено, что оптимальное значение угла поворота для MT-взвешенного изображения критично для минимизации ошибок. Протоколы для животных, основанные на методе синтетических референтных изображений были далее валидированы при помощи сравнения со стандартными фактическими референтными изображениями с использованием данных 5 крыс и 6 мышей. Оба метода показали исключительно четкую визуализацию анатомии мозга, благодаря высокому контрасту между белым и серым веществом. Заметных отличий между MPF картами, полученными с помощью методов, использующих синтетические и отдельно снятые референтные изображения, не было выявлено. Метод синтетических референтных изображений не продемонстрировал уменьшения отношения сигнал/шум и не привёл к количественным сдвигам в оценке MPF. Для выполнения задачи 4 (Внедрение метода основанного на MPF-картировании миелина в клиническую МРТ и демонстрация возможности оценки миелинизации серого вещества в процессе постнатального созревания мозга человека) был разработан протокол быстрого картирования MPF в клинике для 1.5 T МРТ сканера (Siemens Magnetom). Протокол позволяет проводить трехмерное MPF картирование целого мозга с изотропным 1.25х1.25х1.25 мм пространственным разрешением и общим временем сканирования 13 минут. Данное исследование впервые показало возможность MPF-картирования высокого разрешения на клиническом сканере с относительно низкой напряженностью магнитного поля. Предшествующие литературные примеры MPF картирования на людях требовали более высокой напряженности магнитного поля (3 T) и, следовательно, значительно более дорогого оборудования. Применение быстрого картирования для стандартных клинических МРТ сканеров открывает широкий диапазон возможностей для их клинического применения в будущем. Важной особенностью низкопольного MPF-сканирования, выявленной в нашем исследовании, является очень высокая пространственная однородность MPF карт, вычисленных без коррекции полей B0 и B1. Данная особенность позволяет достигнуть дальнейшего упрощения метода быстрого MPF картирования и снижения времени сканирования, поскольку никаких дополнительных карт полей не требуется. В целом,полученные результаты первого года работы над проектом показывают возможность реализации высокоразрещающего MPF-картирования всего мозга, основанного на минимально возможном объёме данных, включающих только три МРТ изображения. Описанный метод предоставляет приемлемое время сканирования и позволяет комбинировать возможности количественной оценки миелина и нейроанатомической визуализации высокого качества для различных клинических и доклинических приложений. Протокол сбора данных и программное обеспечение для оценки MPF, созданные в первый год работы над проектом, предоставляет фундаментальную методологическую основу для будущего применения технологий измерения миелина в исследованиях на животных и человеке. Основным образовательным мероприятием в первый год работы над этим проектом Российского научного фонда стала Первая международная конференция и школа молодых ученых «Магнитно-резонансная томография в исследованиях на животных», проведенная на базе Национального исследовательского Томского государственного университета в 5-7 декабря 2014 г. Глобальной целью этой конференции являлось создание форума для ведущих ученых, преподавателей, молодых ученых и студентов, ведущих исследования в области неинвазивной визуализации на животных или интересующихся данной темой, где они могли бы представить свои последние результаты, обменяться идеями, упрочить сотрудничество, и получить уникальные возможности для образования. Программа данной конференции включала 12 пленарных лекций и 3 мастер-класса ведущих российских и зарубежных ученых, дискуссию за круглым столом и сессии стендовых докладов. Характерной особенностью конференции была сессия коротких устных докладов молодых ученых. В конференции приняли участие 15 иностранных и 44 российских ученых (в том числе 19 российских молодых ученых), 129 студентов и аспирантов. Материалы конференции будут опубликованы в специальном выпуске журнала "Известия вузов. Физика", включая 26 научных докладов (130 страниц).

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
В течение второго года работы над проектом исследования проводились в нескольких направлениях включающих в себя валидацию метода быстрого MPF картирования в сверхвысоких магнитных полях, детальную характеристику нормальных значений MPF в различных анатомических структурах мозга грызунов, сравнительную экспериментальную оценку потери миелина на экспериментальных моделях демиелинизации мозга, таких как купризоновая модель и модель ишемии мозга, с использованием MPF, гистологии и иммуногистохимии, также проводился сбор и анализ данных о возрастных изменениях MPF в течении созревания мозга детей. С целью валидации метода MPF картирования в сверхвысоких магнитных полях была проведена детальная оценка параметров двухкомпартментной модели в тканях мозга крысы с использованием метода импульсной Z-спектроскопии на 11.7Т сканере для мелких лабораторных животных. Детальная характеристика нейроанатомических структур была произведена на основе MPF карт, полученных с помощью недавно предложенного нами одноточечного алгоритма с использованием синтетического референтного изображения и мультипараметрического анализа Z-спектров в рамках двухкомпартментной модели. Было показано, что значения MPF, полученные двумя методами, значимо не отличаются, что обеспечивает валидацию метода MPF картирования для применения в сверхвысоких магнитных полях. Кроме того, установлено, что MPF обеспечивает максимальный контраст между белым и серым веществом мозга, который в 3-6 раз превышает контраст, полученный другими количественными параметрами МРТ. Получение значительного анатомического контраста с использованием традиционных методов основанных на релаксации представляет известную проблему магнитно-резонансной томографии в высоких магнитных полях из-за эффекта конвергенции времен релаксации. Наши результаты показывают, что MPF картирование успешно решает данную проблему и обеспечивает уникальные возможности получения высококонтрастных нейроанатомических изображений с высоким пространственным разрешением и дополнительной возможностью объективной количественной оценки содержания миелина. С целью демонстрации независимости результатов быстрого картирования МПФ от напряженности магнитного поля, было детально изучено распределение MPF в регионах мозга мыши на основании данных, полученных с использованием сверхвысокопольных систем с напряженностью магнитного поля 11.7 и 14 Т. Нормативные значения MPF для ряда структур белого и серого вещества были получены с целью дальнейшего использования для исследования демиелинизации. Результаты, полученные на томографах с разной напряженностью поля, подтвердили отсутствие значимых различий в измерениях MPF, обусловленных величиной магнитного поля, что позволяет использовать MPF в качестве универсального МРТ биомаркера демиелинизации. Для достижения целей, поставленных в Задаче 2 (Гистологическая валидация точности измерения плотности миелина, полученного с помощью метода картирования макромолекулярной протонной фракции в сером веществе на фоне отека мозга с использованием модели инсульта у крыс) были проведены две серии экспериментов с моделями фокальной и тотальной ишемии. Оптимизированный протокол быстрого MPF картирования основаный на Z-спектроскопических измерениях был адаптирован для получения быстрых серийных MPF карт мозга крыс на моделиэкспериментальной ишемии с использованием специализированного томографа для мелких лабораторных животных c напряженностью магнитного поля 7 Т. Кроме того, в протокол сканирования было включено картирование измеряемого коэффициента диффузии (apparent diffusion coefficient, ADC), которое является общепризнанным методом оценки ишемического повреждения ткани. Осуществлено сканирование 5 крыс с моделированием ишемического инсульта (модель MCAO – окклюзия срединной церебральной артерии) и 5 контрольных крыс в четырех временных точках на 1, 3, 12 и 33 сутки после операции. Сравнение динамики изменений MPF и ADC показало, что MPF чувствительна к цитотоксическому и вазогенному отеку, однако снижение MPF, обусловленное отеком, существенно меньше, чем снижение MPF, обусловленное демиелинизацией. Величины MPF в хроническом инфаркте близки по значениям к немиелинизированному белому веществу и глиальным опухолям, что указывает на практически полную потерю миелина. Относительное снижение MPF в сером веществе (60-70%) оказалось существенно выше, чем в белом (30-35%), причем в коре наблюдалось более выраженное снижение MPF (71%), чем с стриатуме (61%). Наблюдаемые различия могут быть связаны как с меньшей степенью повреждения подкорковых структур по сравнению с корой, а также с возможной сопутствующей ремиелинизацией. Детальное объяснение описанным выше механизмам планируется проверить на следующем этапе исследований, включающим гистологические и иммуногистохимические исследования в разные временные точки на модели ишемического инфаркта. Для достижения целей поставленных в Задаче 3 (Гистологическая валидация точности измерения плотности миелина, полученного с помощью метода картирования макромолекулярной протонной фракции в сером веществе на модели рассеянного склероза у мышей) были проведены две серии экспериментов на купризоновой модели демиелинизации. В эксперименты были включены разные линий мышей (C57Bl/6j и СD1) и разные способы введения купризона (с кормом и питьем). В обоих сериях контрольные животные и мыши, кормленные купризоном, сканировались на томографе для мелких лабораторных животных c напряженностью магнитного поля 11.7 Т с использованием протокола быстрого одноточечного MPF картирования и с последующим иммуногистохимическим и гистологическим определением содержания миелина в структурах белого и серого вещества мозга. Наиболее сильный эффект на развитие демиелинизации был обнаружен на мышах линии C57Bl/6j, которые получали купризон с питьем; в данной группе значительная демиелинизация была обнаружена при помощи MPF картирования, LFB окрашиванием, а также иммуногистохимическим окрашиванием, специфичным к миелину (MBP) в белом веществе и в корковых и подкорковых структурах серого вещества. Степень демиелинизации варьировала между 23% (мозолистое тело) и 5% (кора мозга). В эксперименте на мышах линии СD1 кормленных купризоном наблюдалась менее выраженная демиелинизация структур белого вещества и подкоркового серого вещества, которую можно было обнаружить методами MPF картирования, LFB и MBP. В обоих сериях экспериментов значения MPF для различных анатомических структур коррелировали с данными количественной гистологии и иммуногистохимии, коэффициент корреляции Пирсона варьировал между 0.85 и 0.95. Проведенное исследование является первой демонстрацией применения MPF для обнаружения демиелинизации мозга на купризоновой модели с сильной корреляцией между MPF и количественной гистологией на большой выборке животных. В заключение, наши результаты обеспечивают надежную валидацию MPF как неинвазивного биомаркера для изображения миелина и подтверждает высокую аккуратность MPF картирования для количественной оценки процесса демиелинизации белого и серого вещества. Для решения Задачи 4 (Внедрение метода, основанного на MPF-картировании миелина, в клиническую МРТ и демонстрация возможности оценки миелинизации серого вещества в процессе постнатального созревания мозга человека) метод быстрого картирования MPF был внедрен на клиническом томографе Toshiba Vantage Titan с напряженность поля 1.5 Т, установленном в Детской клинической больнице №1 г.Томска. Была проведена оптимизация протокола MPF картирования для обеспечения минимально возможного времени сканирования с учетом размера головы испытуемого и необходимого разрешения. Для детей разных возрастных групп были созданы 3 стандартных протокола MPF картирования. Была реализована схема сбора данных для одноточечного картирования MPF с синтетическим референтным изображением, которая включала 3 импульсных последовательности: MT-, T1 и PD-взвешенные последовательности. Проведено 23 МРТ исследования у детей в возрасте от 0 до 14 лет. Проведен анализ возрастных изменений MPF для исследования возможности использования этого параметра для мониторинга миелинизации серого и белого вещества при созревании мозга. Данные были проанализированы для четырех анатомических регионов белого и серого вещества, включая мозолистое тело, внутреннюю капсулу, стриатум и затылочные извилины коры мозга. Установлено, что возрастные изменения MPF адекватно описываются общей логистической моделью с периодом быстрой миелинизации в течение первого года жизни. Скорость миелинизации оказалась различной в разных структурах мозга. В частности, для внутренней капсулы показана ранняя миелинизация с центральной точкой на логистической кривой в возрасте около 20 недель, в то время как для мозолистого тела эта точка достигается в возрасте приблизительно 45 недель. Поскольку эти наблюдения согласуются с текущими концепциями, основанными на нейроанатомических данных, полученные в проекте результаты дали принципиально новые знания о динамике миелинизации серого вещества мозга человека в процессе созревания, которая не была исследована ранее. Стриатум и затылочная кора показали четкую миелинизацию с центральной точкой на логистической кривой в возрасте 20 и 30 недель соответственно. В целом, предварительные результаты подтвердили уникальную возможность использования MPF для оценки миелинизации как белого, так и серого вещества в процессе созревания мозга и позволяют рассматривать MPF картирование в качестве универсального инструмента для фундаментальных и клинических исследования развития и созревания мозга. Более детальный анализ созревания мозга в разных мозговых регионах будет проведен на следующем этапе выполнения проекта с использованием большей выборки испытуемых и больщим набором исследуемых анатомических структур мозга. В 2015 году было проведено два международных научных мероприятия (симпозиум и конференция) с элементами молодежной научной школы. 1. Симпозиум «Современные методы магнитно-резонансной томографии для исследования структурной и функциональной организации головного мозга» проходил в рамках Одиннадцатого международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для психологии и медицины» 6-7 июня в г. Судак, Россия. Были представлены пленарные лекции ведущих специалистов в области МРТ и доклады молодых ученых. В мероприятии приняло участие 32 российских и 11 зарубежных ученых (в том числе – членов международной научной группы), а также 48 российских молодых ученых, аспирантов и студентов очной формы обучения. 2. Вторая международная конференция с элементами молодежной научной школы «Магнитно-резонансная томография в биомедицинских исследованиях» проводилась с 7 по 9 сентября в Томском государственном университете (ТГУ), г.Томск, Россия. По итогам проведенной в 2014 году в ТГУ Первой международной конференции было принято решение расширить тематику конференции, включив в нее не только научные результаты МРТ-исследований, проводимых на лабораторных животных, но и результаты передовых клинических исследований, для того, чтобы обеспечить тесную взаимосвязь фундаментальных направлений с последующей трансляцией новейших технологий в клинику. Программа Конференции была построена следующим образом. Первый день Конференции был посвящен фундаментальным аспектам МРТ-исследований, включая технологию количественного МРТ картирования; второй день ¬– разработке новых контрастных агентов и их применению в клинике; третий день Конференции был посвящен результатам экспериментальных МРТ-исследований в различны фундаментальных направлениях, включая мультиядерную МРТ, функциональную МРТ и ЯМР спектроскопию. В мероприятии приняло участие 25 российских и 13 зарубежных ученых (в том числе – членов международной научной группы), а также 152 российских молодых ученых, аспирантов и студентов очной формы обучения. По итогам Конференции подготовлен сборник статей, который будет опубликован издательством IOP Publishing Group журнале «Journal of Physics: Conference Series», индексируемом в Scopus.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В течение третьего года работы над проектом исследования проводились в нескольких направлениях включающих в себя изучение динамики ремиелинизации белого и серого вещества головного мозга на купризоновой модели демиелинизации у мышей, изучение корреляционных связей нейрогенеза, олигодендрогенеза и миелинизации на экспериментальных моделях демиелинизации мозга, таких как купризоновая модель и модель ишемии мозга, также продолжался сбор и анализ данных о возрастных изменениях миелинизации в течении созревания мозга детей на основе неинвазивного сканирования мозга разработанным нами методом MPF. На купризоновой модели демиелинизации у мышей детально проанализированы взаимосвязи параметров MPF картирования и количественных оценок оптической плотности гистологического окрашивания миелиновых волокон на LFB, иммуногистохимического окрашивания на основной белок миелина (MBP), нейрогенез (DCX, маркер молодых нейронов) и олигодендрогенез (NG2, маркер молодых олигодендроцитов). Выявлена сильная корреляция между значениями MPF и степени миелинизации структур мозга мышей. Полученные результаты подтверждают универсальный характер связи MPF с содержанием миелина по гистологическим количественным оценкам и обеспечивает надежное использование MPF картирования в качестве биомаркера миелина. Полученная нами зависимость уравнения регрессии MPF относительно MBP после введения купризона объясняется различной динамикой потери основного белка миелина в белом и сером веществе мозга. В то же время сильная корреляционная связь MPF c оптической плотностью LFB, как интегральным методом оценки содержания миелина, подтверждает высокую специфичность MPF картирования в качестве биомаркера миелина на купризоновой модели демиелинизации. Кроме того, проанализированы корреляционные связи параметра MPF с интенсивностью нейрогенеза и олигодендрогенеза, а также изменение количества молодых нейронов и олигодендроцитов под влиянием введения купризона. Введение купризона приводило к значимому снижению количества молодых нейронов в зубчатой извилине гиппокампа и нейрогенной зоне вблизи боковых желудочков, в то время как количество молодых олигодендроцитов во всех исследуемых нами структурах белого и серого вещества, за исключением внутренней капсулы, значимо повышалось. Обнаружены значимые корреляции параметра MPF с количеством молодых олигодендроцитов и нейронов. Количество молодых олигодендроцитов отрицательно коррелировало с MPF в тех же структурах мозга. Количество молодых нейронов, напротив, положительно коррелировало со средним уровнем MPF. Значимые отрицательные корреляционные связи наблюдались также между олигодендрогенезом и нейрогенезом как для субвентрикулярной зоны, так и для зубчатой извилины гиппокампа. Купризоновая модель демиелинизации характеризуется избирательным повреждением взрослых олигодендроцитов, формирующих миелиновые волокна, причем гибель олигодендроцитов наблюдается в различных структурах белого и серого вещества мозга. В то же время увеличивается продукция молодых олигодендроцитов, которые стремятся заместить собой погибшие клетки. Выявленные взаимосвязи между уровнем нейрогенеза и олигодендрогенеза позволяют предположить, что введение купризона вызывает сдвиг дифференцировки прогениторных клеток в сторону продукции олигодендроцитов, которые затем мигрируют в демиелинизированные участки мозга. Корреляция MPF с восстановительными процессами нейрогенеза и олигодендрогенеза в купризоновой модели демиелинизации открывает перспективу использования этого параметра в качестве интегрального показателя восстановительных процессов при демиелинизирующих заболеваниях. Корреляционные связи между интенсивностью нейрогенеза, олигодендрогенеза, миелинизации и данными, полученными в процессе МРТ-сканирования, включая карты MPF и Т2-взвешенные изображения, изучали на модели ишемии мозга крыс. Модель ишемического инсульта воспроизводилась окклюзией срединной церебральной артерии (МСАО) с последующей реперфузией. Для неинвазивного картирования MPF были выбраны следующие 3 временные точки: 1) через 1 сутки после операции, 2) через 3 суток после операции, 3) через 10 суток после операции. Сканирование на томографе Bruker «BioSpec 117/16USR» под газовой анестезией с использованием 1.5-2% изофлурана. Карты MPF расчитывались с помощью одноточечного метода с синтетическим рефернтным изображением аналогично нашим недавним публикациям. Дополнительно проводились измерения макромолекулярной протонной плотности (МПП) с использованием карт MPF и карт протонной плотности (ПП), получаемых в качестве промежуточного результата в одноточечном методе с синтетическим рефернтным изображением. После последнего МРТ сканирования срезы мозга окрашивали гистологически на миелин с помощью красителя люксоль быстрый синий (LFB) и иммуногистохимически для оценки нейрогенеза (DCX). Очаг ишемического поражения вещества мозга визуализировался у всех животных как на картах MPF, так и на гистологических срезах, окрашенных LFB. Очаг преимущественно локализовался в подкорковых ядрах с вовлечением кортикального серого вещества в некоторых случаях. Значения MPF, МПП и оптической плотности LFB в ишемическом очаге были статистически значимо снижены по сравнению с аналогичным анатомическим регионом непораженного полушария во всех группах животных, сформированных по времени после операции (1, 3 и 10 суток) согласно t-тесту для связанных выборок. Величины относительного снижения MPF и МПП демонстрировали высокозначимую корреляцию (р<0.001) с относительным снижением оптической плотности LFB. Результаты данного исследования показывают, что демиелинизация начинается в острой фазе ишемического инсульта и приобретает ярко выраженный характер по окончании первых суток формирования ишемического очага. Также имеет место дальнейшее прогрессирование демиелинизации, которое наблюдалось в группе животных, исследованных на десятые сутки. Данный вывод хорошо согласуется с опубликованными ранее исследованиями, в которых было показано раннее (в течение первых суток) разрушение миелина в белом веществе при ишемическом инсульте. В то же время, наши результаты являются принципиально новыми в аспекте изучения демиелинизации серого вещества. Сравнение динамических измененний MPF и оптической плотности окрашивания LFB подтверждает, что демиелинизация является определяющим фактором наблюдаемого снижения MPF. В то же время, формирование вазогенного отека также влияет на MPF и обусловливает ее дополнительное снижение. В хроническом ишемическом очаге на десятые сутки, снижение MPF может быть интерпретировано исключительно как результат демиелинизации, поскольку величины относительного снижения MPF и оптической плотности LFB очень близки. Неожиданным результатом данного исследования является практически идентичное динамическое поведение MPF и МПП в ишемическом очаге. Последняя величина теоретически должна обеспечивать коррекцию эффекта накопления свободной воды на MPF, но на практике демонстрирует аналалогичное MPF количественное снижение. Данное наблюдение может отражать ряд биофизических факторов, в частности смешанный характер отека (вазогенный и цитотоксический) и/или участие межклеточной воды в быстрых обменных процессах с макромолекулярной фазой, которые не учитываются в упрощенной двухкомпонентной модели переноса намагниченности. С практической точки зрения, использование параметра МПП в дальнейших клинических и доклинических исследованиях представляется нецелесообразным, поскольку данный параметр не предоставляет дополнительной информации по сравнению с MPF и усложняет обработку данных. При этом MPF остается надежным количественным индикатором демиелинизации даже в остром периоде инсульта, поскольку вклад отека не является доминирующим для данного параметра. Анализ изменения нейрогенеза у животных с моделированием инсульта, срезы которых были окрашены на даблкортин (DCX, маркер молодых нейронов), показал его значимое увеличение как в самой нейрогенной зоне вблизи боковых желудочков, так и увеличение количества мигрирующих нейробластов. Более выраженным это увеличение было вблизи бокового желудочка в пораженном полушарии, однако увеличение нейрогенеза и значительное количество мигрирующих нейробластов наблюдалось и в контралатеральном полушарии. Эти результаты согласуются с многочисленными исследованиями, в которых также обнаружены увеличение нейрогенеза при ишемическом поражении мозга и миграция молодых нейронов в зону поражения, в том числе нашими исследованиями с использованием модели тотальной ишемии мозга. Увеличение количества как резидентных, так и мигрирующих молодых нейронов на 10 сутки после инсульта отрицательно коррелировало с параметром MPF, измеренным в ишемическом очаге. Поскольку увеличение нейрогенеза положительно коррелирует с тяжестью поражения при инсульте, можно заключить, что MPF адекватно количественно отражает степень повреждения в ишемическом очаге. Таким образом, данное исследование обеспечивает гистологическую валидацию MPF как биомаркера миелина при ишемическом инсульте и открывает возможность его дальнейшего применения в клинике в качестве потенциального прогностического индикатора. В 2016 году был завершен сбор данных по возрастным различиям миелинизации головного мозга у детей на клиническом томографе Toshiba Vantage Titan с напряженность поля 1.5 Т, установленном в Детской клинической больнице №1 г.Томска. Всего за 2015-2016 гг было проведено 46 МРТ исследования у детей в возрасте от 0 до 14 лет , в том числе 15 детей в возрасте от 0 до 6 месяцев, 8 детей в возрасте от 7 до 18 месяцев, 9 детей в возрасте от 19 до 36 месяцев, 11 детей в возрасте от 3 до 7 лет и 3 детей в возрасте от 8 до 14 лет. Для детей разных возрастных групп применялись 3 стандартных протокола MPF картирования. Проведен детальный анализ возрастных изменений MPF карт для большого количества анатомических структур белого и серого вещества головного мозга. У новорожденных детей мозг выглядит практически немиелинизированным, с частичной миелинизацией, видимой в стволе мозга, мозжечке и нижних отделах кортикоспинальных трактов. Развитие миелина обусловливает ярко выраженное увеличение MPF с формированием аналогичной взрослому мозгу картины миелинизации к концу первого года жизни. В то же время, количественные значения MPF отражают неполную миелинизацию и продолжают увеличиваться с возрастом. Важной особенностью карт MPF является четкая визуализация увеличения количества миелина в структурах серого вещества, включая подкорковые ядра и кору головного мозга. Зависимость MPF от возраста с коррекцией на гестационный возраст адекватно описывается общей логистической моделью, что позволяет формализовать описание миелинизации различных структур мозга с использованием четырех параметров: минимальное (в отсутствие миелинизации) и максимальное (при полной миелинизации) значения MPF, константа времени, соответствующая половине миелинизации (точка перегиба логистической кривой) и степенной параметр, описывающий крутизну кривой, т.е. скорость миелинизации. Анализ данных показал, что различные структуры демонстрируют значительную вариабельность времени и скорости миелинизации. Можно отметить более раннюю миелинизацию структур, как белого, так и серого вещества, связанных с сенсомоторными функциями, в частности, задних рогов внутренней капсулы и прецентральной извилины. Особо интересным является тот факт, что миелинизация серого вещества происходит раньше, чем миелинизация функционально связанных проводящих путей белого вещества. Например, прецентральная извилина миелинизируется раньше, чем задние рога внутренней капсулы, а поясная извилина - раньше, чем мозолистое тело и белое вещество лобных и затылочных долей. Подкорковые структуры серого вещества (таламус, скорлупа, хвостатое ядро) демонстрируют наиболее раннюю миелинизацию среди всех анатомических зон переднего мозга. Более того, характер временных параметров логистических моделей указывает на значительный вклад пренатальной миелинизации для этих структур, так же как и для ствола мозга. Данное обстоятельство обусловливает необходимость расширения исследования миелинизации с использованием разработанной методологии на пренатальный период. Еще одним важным практическим результатом настоящего исследования является возможность измерения MPF всего мозга, которая обеспечивает универсальный, легко измеряемый количественный критерий нормальной миелинизации со значительным потенциалом будущего клинического применения. Данные о возрастной динамике миелинизации серого вещества получены в настоящем проекте впервые, не только в аспекте нейровизуализации, но и в контексте общих представлений нейроанатомии и нейрофизиологии, поскольку литературные данные о процессе миелинизации серого вещества у детей вообще отсутствуют. Результаты оценки динамики миелинизации в детском возрасте демонстрируют уникальные возможности метода картирования MPF в качестве универсального инструмента изучения миелинизации, как белого, так и серого вещества в фундаментальных нейронауках и открывают широкие перспективы его будущего клинического использования для диагностики аномалий развития мозга. В рамках проекта было организовано два международных научных мероприятия (симпозиум и конференция) с элементами молодежной научной школы. Симпозиум «Современные методы магнитно-резонансной томографии для исследования структурной и функциональной организации головного мозга» проходил в рамках Двенадцатого международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для психологии и медицины» 4-5 июня в г. Судак, Россия. Были представлены пленарные лекции ведущих специалистов в области МРТ, в том числе пленарные доклады участников проекта и доклады российских молодых ученых. Результаты проекта были представлены в 3 пленарных докладах и 4 устных докладах. В мероприятии приняло участие 20 российских и 12 зарубежных ученых (в том числе 7 членов международной научной группы), а также 90 российских молодых ученых, аспирантов и студентов очной формы обучения. Третья международная конференция с элементами молодежной научной школы «Магнитно-резонансная томография в биомедицинских исследованиях» проводилась с 24 по 26 ноября 2016 года в Новосибирском государственном университете (НГУ), г.Новосибирск, Россия. Данная конференция проходила в рамках Международного конгресса по клинической и трансляционной нейровизуализации, проводимого совместно институтом «Международный томографический центр» СО РАН, Лабораторией трансляционных исследований мозга «МРТ ТЕХНОЛОГИИ», Институтом медицины и психологии при Новосибирском государственном университете (НГУ), Институт цитологии и генетики СО РАН и Томским государственным университетом (ТГУ). Результаты проекта были представлены в 3 пленарных докладах и 8 устных докладах. В мероприятии приняло участие 22 российских и 7 зарубежных ученых (в том числе – 8 членов международной научной группы), а также 122 российских молодых ученых, аспирантов и студентов очной формы обучения. По итогам Конференции подготовлен сборник статей, который будет опубликован издательством IOP Publishing Group журнале «Journal of Physics: Conference Series», индексируемом в Scopus и Web of Science. Помимо запланированных мероприятий в рамках гранта РНФ, результаты проекта были представлены в виде приглашенных устных докладов на двух международных конференциях: 24-я ежегодная конференция Международного Общества по Магнитно-Резонансной Томографии в Медицине (ISMRM) в Сингапуре, 7-13 мая 2016 г. и на 141-я ежегодная конференция Американской Нейрологической Ассоциации и Общества по Детской Неврологии в г. Балтиморе (США, 16-18 октября 2016 г.), а также на 15-ой ежегодной всероссийской школе-семинаре "Волны-2016", проводимой на базе Московского государственного университета им. Ломоносова, состоявшейся 4-11 июня 2016 г.