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Prefrontal cortex gyrification index in twins: an MRI study
Cortical development and folding seems to be under environmental as well as genetic control. The aim of our study was to estimate the genetic influence on gyrification and cortical volumes, comparing prefrontal gyrification index (GI) in monozygotic (MZ) and dizygotic (DZ) twin pairs, and unrelated pairs. Twenty-four subjects (6 pairs of MZ and 6 pairs of DZ twins) were included in this study. Prefrontal cortical folding (gyrification) was measured by an automated and manual version of the gyrification index (A-GI, M-GI) according to previously published protocols. MR-imaging was performed and 3 representative slices were selected from coronar MR-imaging scans. The volumes of the total brain, temporal lobes, prefrontal lobes, and cerebellum were analyzed, too. To evaluate similarity in GI, absolute differences in GI, and brain volumes as well as intraclass correlations of twin pairs were compared with regard to twin status. Finally, a control group of unrelated pairs was assembled from the first two study groups and analyzed. Compared to unrelated pairs, twin pairs exhibited more similarity concerning different brain volumes and a trend to more similarity concerning A-GI. MZ twins did not present more similarity concerning GI (automatically and manually measured) and volume measurements compared to DZ twins. Different factors, like intrauterine factors, postnatal development conditions, and especially environmental factors might account for the differences between related and unrelated pairs. The nonexistence of a pronounced similarity in MZ twins compared to DZ twins concerning prefrontal GI raises questions about the extent of genetic influence on GI
Gyrification and brain volume in mono- and dizygotic twin pairs - a comparison
Viele Studien berichten darüber, dass
Gyrifizierung und Hirnvolumina stark genetisch terminiert sind.
Ziel dieser Studie ist es, den genetischen Einfluss auf die
Gyrifizierung der präfrontalen Hirnregion sowie die Volumina der
Präfrontalregion, des Temporallappens, des Kleinhirns und
Gesamthirns zu untersuchen. Hierzu wurden kranielle MRT-Bilder von
je sechs gesunden monozygoten (MZ) und dizygoten (DZ)
Zwillingspaaren sowie nach Alter zusammengefügten, nicht verwandten
Paaren verglichen. Es wurde der Gyrifizierungsindex (GI) in der
gesamten präfrontalen Hirnregion automatisch (A-GI) und manuell
(M-GI) in drei koronaren Schichten bestimmt. Darüber hinaus wurden
verschiedene Hirnvolumina (Gesamthirn, Temporallappen, präfrontaler
Kortex, Kleinhirn) analysiert. Ähnlichkeiten zwischen monozygoten,
dizygoten und nicht verwandten Paaren der errechneten
Hirnmorphologien wurden durch absolute Differenzen, Korrelation
nach Pearson und Intraklassen-Korrelationskoeffizienten (ICC)
ermittelt. Im Ergebnis waren die Mittelwerte der manuell und
automatisch ermittelten GI in der präfrontalen Hirnregion bei den
MZ Zwillingspaaren nicht signifikant ähnlicher als die der DZ
Zwillingspaare. Die ICC der GI ergaben keine höheren Werte bei den
MZ gegenüber den DZ Zwillingen. Der Vergleich der beiden Methoden
zeigte, dass der Mittelwert des A-GI höher ist als der des M-GI.
Die Volumina der gemessenen Hirnregionen ergaben ebenfalls keine
signifikant ähnlicheren Werte bei den MZ verglichen mit den DZ
Zwillingspaaren. Es fielen keine höheren ICC der Hirnvolumina bei
den MZ gegenüber den DZ Zwillingspaaren auf. Der Vergleich der
Zwillinge mit den nicht verwandten Paaren zeigte allerdings eine
höhere Ähnlichkeit bei verschiedenen Volumenberechnungen und einen
Trend zu größerer Ähnlichkeit bei den A-GI-Berechnungen der
Zwillinge. Damit ist aufgrund der fehlenden Ähnlichkeiten bei der
A-GI- und M-GI-Bestimmung sowie den verschiedenen
Hirnvolumenmessungen bei den MZ Zwillingen gegenüber den DZ
Zwillingen eine geringere genetische Beeinflussung, als bisher in
einigen Studien vorbeschrieben, anzunehmen. Vielmehr scheinen
verschiedene Umwelteinflüsse wie intrauterine Faktoren,
Lernprozesse im Laufe des Lebens sowie Alterungsprozesse eine
bedeutende Rolle bei der Hirnmorphologie des Menschen einzunehmen.
Der Vergleich der Zwillinge mit den nicht verwandten Paaren deutet
jedoch auch auf eine genetische Komponente hin