Doğumdan yaşlılığa kadar farklı yaş dilimlerinde claustrum'un yapısı ve bağlantılarının incelenmesi
The claustrum structure and connectivity across the human life span: multi-modal MRG from neonates to elder persons
Yazar: SEVİLAY AYYILDIZ
Danışman: PROF. DR. BELGİN BAMAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Anatomi Ana Bilim Dalı / Anatomi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Anatomi = Anatomy ; Nöroloji = Neurology

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın temel amacı, claustrum (CLA) yapısının ve işlevlerinin yaşam boyu değişimlerini kapsamlı bir şekilde incelemektir. Beyin işlevlerindeki CLA'nın rolünü ve yaşa bağlı değişimlerini anlamak için üç ayrı proje çerçevesinde CLA'nın yapısal, mikro yapısal ve fonksiyonel bağlantısal özellikleri araştırılmıştır.
Yöntem: Çalışma üç aşamada yürütülmüştür. Proje 1 kapsamında, 1-80 yaş aralığındaki katılımcılar üzerinde T1-ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile CLA'nın hacimsel segmentasyonu yapılmış ve yaşa bağlı hacimsel değişiklikler analiz edilmiştir. Proje 2'de, çeşitli yaş gruplarındaki katılımcılar üzerinde difüzyon tensör görüntüleme (DTG) kullanılarak CLA'nın mikro yapısal özellikleri ve CLA'nın kortikal alanlarla olan yapısal bağlantıları incelenmiştir. Proje 3'te, 5-80 yaş aralığındaki katılımcılarda istirahat durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRG) ile CLA'nın fonksiyonel bağlantıları incelenmiş ve yaşa bağlı fonksiyonel değişiklikler analiz edilmiştir.
Bulgular: Proje 1'de, sağ ve sol hemisferlerdeki CLA hacimlerinde yaşa bağlı belirgin farklılıklar gözlenmiştir. CLA'nın hacminde, yaklaşık olarak ergenlik döneminin sonlarına kadar artmış, orta yetişkinlik döneminde kademeli bir azalma ve ardından hızlı bir küçülme görülmüştür. Proje 2'de, fraksiyonel anizotropi (FA) ve mean diffusivity (MD) değerlerinin yaşla birlikte arttığı, MD değerlerinin ise azaldığı tespit edilmiştir (p<0,05). Ayrıca, CLA'nın kortikal alanlarla yaygın ipsilateral ve daha az yoğun, fakat geniş kontralateral bağlantıları olduğu gözlenmiştir. Prefrontal korteks, CLA'nın en güçlü bağlantısallık gösterdiği alan olmuştur. Proje 3'te, CLA'nın middle temporal gyrus, angular gyrus ve lateral oksipital korteks ile fonksiyonel bağlantısının yaşla arttığı, özellikle motor kontrol, duyusal işleme ve yürütücü işlevlerle ilişkilendirilen bölgelerle yaşla birlikte azalan fonksiyonel bağlantılar kurduğu gözlemlenmiştir (p<0,001). 
Sonuç: Bu çalışma, CLA'nın yapısal, mikro yapısal ve fonksiyonel özelliklerinin yaşam boyu nasıl değiştiğine yönelik önemli bulgular sunmaktadır. CLA'nın yaşa bağlı hacim, mikro yapı ve fonksiyonel bağlantı değişiklikleri, beynin yaşlanma sürecinde CLA'nın önemli bir rol oynayabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Objective: The primary aim of this study is to comprehensively investigate the structural and functional changes of the claustrum (CLA) across different stages of life. To understand the role of CLA in brain functions and its age-related changes, the study encompasses three distinct projects, each examining the structural, microstructural, and functional connectivity properties of the CLA.
Method: The study was conducted in three phases. In Project 1, volumetric segmentation of the CLA was performed using T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI) on participants aged 1-80 years, and age-related volumetric changes were analyzed. In Project 2, the microstructural properties of the CLA and structural connections of the CLA with cortical regions were examined using diffusion tensor imaging (DTI) in participants from various age groups. In Project 3, resting-state functional MRI (fMRI) was used to investigate the functional connectivity of the CLA in a cohort of participants aged 5-80 years, and age-related functional connectivity changes were analyzed.
Results: In Project 1, significant age-related differences in CLA volume were observed in both the right and left hemispheres. CLA volume increased until late adolescence, followed by a gradual decline in middle adulthood and a more rapid reduction in later years. In Project 2, fractional anisotropy (FA) values were found to increase with age, while mean diffusivity (MD) values decreased (p<0.05). The CLA exhibited widespread ipsilateral and less dense but extensive contralateral connectivity with cortical regions. The prefrontal cortex emerged as the region with the strongest connectivity to the CLA. In Project 3, age-related increases in functional connectivity were observed between the CLA and regions such as the middle temporal gyrus, angular gyrus, and lateral oksipitalcortex. Conversely, functional connectivity with regions associated with motor control, sensory processing, and executive functions decreased with age (p<0.001).
Conclusions: This study provides important findings on how the structural, microstructural, and functional properties of the CLA change throughout life. Age-related alterations in CLA volume, microstructure, and functional connectivity suggest that the CLA may play a significant role in the brain's aging process.