측두엽 간질의 기능적 연결성 MRI를 사용하여 기본 모드 네트워크의 네트워크 분석
Summary
측두엽 간질에서 기본 모드 네트워크 (DMN) (TLE)의 종자 기반 기능 연결 MRI (fcMRI)를 사용하여 뇌의 휴식 상태로 분석된다.
Abstract
기능적인 연결성 MRI (fcMRI)은 시간이 지남에 BOLD 신호 변동의 상관 관계에 따라 서로 다른 뇌 영역의 연결을 검사의 fMRI 방법입니다. 측두엽 간질 (TLE)은 성인 간질의 가장 흔한 형태이며, 여러 뇌 네트워크를 포함한다. 디폴트 모드 네트워크 (DMN)을 의식, 휴식 상태인지에 관여 발작은 의식의 손상의 원인이 어디에 TLE에 영향을받는 것으로 생각된다. 간질의 DMN은 씨앗 fcMRI 기반을 사용하여 조사 하였다. DMN의 전방 및 후방 허브는이 분석의 씨앗으로 사용되었다. 결과는 기저 상태에서 전방 및 TLE의 DMN의 후방 허브 사이의 단절을 보여줍니다. 또한, 함께 왼쪽 TLE의 다른 뇌 영역에 증가 DMN 연결이 바로 TLE에 연결을 감소 현상이 발견된다. 분석은 종자 기반 fcMRI는 TLE 같은 뇌 질환에서 뇌 네트워크를 조사하는 데 사용할 수있는 방법을 보여줍니다.
Introduction
기능적 연결성 MRI (fcMRI)는 자신의 혈액 산소화 수준 종속 (BOLD) 신호 타임 시리즈의 유사성에 기초하여 서로 다른 뇌 영역 사이의 관계를 정량화의 fMRI 데이터에 비교적 최근의 분석 방법이다 – 이것은 "기능적"연결 호출을하고, 지역 (예를 들면, 백질 섬유) 사이의 물리적 연결의 존재를 설명 해부학 적 연결을 구별. 참가자가 작업에 종사하거나 소위 "정지 상태"에있을 때이 방법의 특별한 애플리케이션에서, 시계열은 수집된다.
1995 1에서 설명하지만, fcMRI은 2012 년 기술 관련 약 1,000 출판물의 결과에 엄청난 관심이있다. fcMRI는 ((1) 수행 할 특정 작업이 없는지에 작업 기반 fMRI를 통해 고유의 장점이 있습니다 2) 대상의 협력은필요가 없다, (3) 데이터 세트 여러 다른 네트워크에 질의하는 데 사용될 수 잡음비 (4) 더 나은 신호 인해 개인 대뇌 지학 차이 및 작업 성의 혼동 2의 (5) 우회하는 가능성이 존재한다. 그 개념의 증거로, fcMRI 변화는 뇌의 EEG 3의 변화와 지역 현장 잠재력 4에 해당하는 것으로 나타났다.
fcMRI 분석 기술은 투자 수익 (ROI) / 씨앗 기반 기술, 독립 성분 분석 (ICA), 그래프 이론 분석, 그랜저 인과 관계 분석, 지역 방법 (낮은 주파수 변동, 지역 동질성 분석의 진폭), 기타 5 (가) 있습니다. 가장 인기있는 방법은 종자 기반 및 ICA 방법 6 있지만 단 하나의 기술은 아직 다른 통해 일반 우수성을 입증 없다. 종자 기반 fcMRI이 연구에서 추정되는 네트워크의 미리 선택된 부분에서 BOLD 신호의 시간 변동의 상관 관계는 "씨라고1; 또는 뇌의 다른 부분에 "관심 영역 (ROI)". 씨앗 지역에 BOLD 신호, 상관을 보여주는 뇌의 영역은 관련 네트워크의 일부 경계를 구분하는 것으로 생각된다. 반면에, ICA는 뇌 전체 5 혈역학 적 신호의 특성을 분석하여 공간 – 시간적 상관 관계 뇌 영역 (독립 구성 요소, IC) 데이터 추출하는 모델이없는 데이터 기반 분석을 사용합니다.
현재 원고에서, TLE의 DMN의 휴식 상태 종자 기반의 연결성 분석 이전에 출판 된 연구에 사용 된 방법에 대한 설명은 7 표시됩니다. TLE는 성인 간질의 가장 일반적인 형태입니다. 발작뿐만 아니라, TLE 메모리, 행동, 생각, 감각 기능 8 포함한 여러 뇌 네트워크의 장애의 원인이됩니다. DMN은 의식, 휴식 상태인지를 subserving 대뇌 지역으로 구성되어있다. DMN은 감소 consc과 관련된 발작에 관여하는 것으로보고되고있다iousness 9,10. 또한, 해마는 TLE에 포함 된 주요 구조 및 DMN의 구성 요소가 될 것으로 생각하고있다. 그러나, 해마 형성 PCC의 연결은 내측 전두엽과 열등한 정수리 피질과 같은 다른 DMN 구성 요소에 비해 약하다. 이 해마는 DMN의 서브 네트워크 또는 상호 작용 네트워크 (11, 12) 중 하나입니다 것을 제안합니다. TLE 및 DMN 사이의 이러한 공통점은 기능적인 연결이 TLE에서 변경 될 DMN 가능성을 올립니다. 이 분석은 TLE의 DMN의 참여에 대한 통찰력을 얻기 위해 건강한 컨트롤에 TLE 대상자의 DMN을 비교합니다. DMN의 주요 허브에 배치 씨앗의 연결 – 전방 및 후방 허브 영역은 (12)을 분석 하였다. 씨앗은 retrosplenium / precuneus (RSP / PCUN)뿐만 아니라 TLE를 가진 환자와의 ventromedial 전두엽 피질 (VMPFC)으로 구성된 전방 허브로 구성된 후방 허브에 넣었다건강한 DMN의 후방 및 전방 서브 네트워크를 식별하기 위해 제어합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
간질은 네트워크 질환이라고 생각하고, 개인 네트워크의 이상은 발작시와 간기 상태 (21)에 존재한다. 작업 기반의 fMRI는 TLE 8 언어 및 메모리 네트워크의 이상을 분석하기 위해 사용되었다. FcMRI은 휴식 상태에서 주로 활동 네트워크 그대로 DMN (12)를 연구하는 고유의 장점이 있습니다. DMN은 그대로 남아 있으며 자연 생각에 종사하는 깨어있는 개인의 활동이 발견 된 뇌 영?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH-NINDS K23 그랜트 NS044936 (JMS)이 연구를위한 자금 조달은 미국의 간질 재단, 의학 전산 및 통합 바이오 메디컬 연구 센터 (CIBR) 씨 그랜트 상 (ZH)의 베일러 대학에 의해 제공되었다; . 엘리자베스 피어스 (UCLA)와 LEFF 가족 재단 (JMS)는 데이터 수집에 의해 지원되었다.
Materials
| MRI machine |
| Linux workstation with image analysis software installed |
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