ग्रेंजर भिन्न विश्लेषण के निर्देश कार्यात्मक कनेक्शन में अल्जाइमर रोग और हल्के संज्ञानात्मक हानि के आवेदन
Summary
आश्रित-राज्य ग्रेंजर भिन्न विश्लेषण के साथ कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग पर आधारित, निर्देशित कार्यात्मक कनेक्टिविटी पोस्टीरियर सिंगुलेट प्रांतस्था और अल्जाइमर रोग (ई) के साथ रोगियों, हल्के संज्ञानात्मक हानि (एमसीआई), और स्वस्थ नियंत्रण के साथ रोगियों में संपूर्ण मस्तिष्क के बीच में हम परिवर्तन की जांच की।
Abstract
बिगड़ा कार्यात्मक कनेक्टिविटी में डिफ़ॉल्ट मोड नेटवर्क (DMN) अल्जाइमर रोग (ई) की प्रगति में शामिल हो सकते हैं। पोस्टीरियर सिंगुलेट प्रांतस्था (पीसीसी) विज्ञापन की प्रगति की निगरानी के लिए एक संभावित इमेजिंग मार्कर है। पिछले अध्ययनों पीसीसी और DMN बाहर क्षेत्रों में नोड्स के बीच कार्यात्मक कनेक्टिविटी पर ध्यान केंद्रित नहीं किया, लेकिन हमारे अध्ययन इन अनदेखी की कार्यात्मक कनेक्शन का पता लगाने के लिए एक प्रयास है। डेटा एकत्रित करने के लिए, हम कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) और ग्रेंजर भिन्न विश्लेषण (जीसीए) इस्तेमाल किया। fMRI अलग मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच गतिशील बातचीत का अध्ययन के लिए एक गैर-आक्रामक तरीका प्रदान करता है। जीसीए एक सांख्यिकीय परिकल्पना परीक्षण के एक बार श्रृंखला एक और भविष्यवाणी में उपयोगी है या नहीं का निर्धारण करने के लिए है। सरल शब्दों में, यह “अंतिम क्षण, X की संभावना का वितरण इस समय पर सभी जानकारी ज्ञात” और “Y, X की संभावना का वितरण इस समय को छोड़कर अंतिम क्षण पर सभी जानकारी ज्ञात” की तुलना द्वारा न्याय है, निर्धारित करें कि Y और एक्स के बीच एक कारण संबंध है। इस परिभाषा की पूरी जानकारी स्रोत और स्थिर कालानुक्रमिक क्रम पर आधारित है। X का उपयोग करने के लिए इस विश्लेषण का मुख्य चरण है और प्रतिगमन समीकरण स्थापित करने और एक कारण रिश्ता एक काल्पनिक परीक्षण द्वारा आकर्षित करने के लिए Y. जीसीए कारण प्रभाव को मापने कर सकते हैं के बाद से, हम यह anisotropy कार्यात्मक कनेक्टिविटी की जाँच करें और पीसीसी के हब समारोह का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया। यहाँ, हम एमआरआई स्कैनिंग के लिए 116 प्रतिभागियों की जांच की, और neuroimaging से प्राप्त डेटा preprocessing के बाद, हम जीसीए प्रत्येक नोड के कारण रिश्ता बनाने में प्रयोग हो। अंत में, हम निष्कर्ष निकाला कि निर्देश कनेक्शन हल्के संज्ञानात्मक हानि (एमसीआई) और विज्ञापन समूहों, पूरे मस्तिष्क के लिए पीसीसी से और प्रदेश इकाई के लिए पूरे मस्तिष्क से दोनों के बीच काफी अलग है।
Introduction
विज्ञापन आविष, इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और neuroimaging1का उपयोग कर का निदान किया जा कर सकते हैं केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की एक अपक्षयी रोग है। स्मृति-संबंधित DMN बातचीत मस्तिष्क क्षेत्रों के विज्ञापन से संबद्ध की एक महत्वपूर्ण प्रणाली है, और अपने असामान्य कार्य विज्ञापन2,3की विशेषता है। पीसीसी आराम राज्य में पारंपरिक डिफ़ॉल्ट नेटवर्क का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है और प्रासंगिक स्मृति, स्थानिक ध्यान, आत्म मूल्यांकन, और अन्य संज्ञानात्मक कार्यों4,5,6,7में निर्णायक भूमिका निभाता है। इसके अलावा, यह विज्ञापन प्रगति की निगरानी के लिए एक इमेजिंग मार्कर हो सकता है। जीसीए का उपयोग कर, लियाओ एट अल. पाया कि पीसीसी एकाधिक कनेक्शन के साथ एक से अधिक cytoarchitectonics का एक क्षेत्र है और कार्यात्मक मस्तिष्क संरचना8में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। Zhong एट अल. सूचित किया था कि प्रदेश इकाई बातचीत DMN3के भीतर अन्य क्षेत्रों में से अधिकांश से प्राप्त एक अभिसरण केंद्र। इसके अलावा, मियाओ एट अल. दिखा दिया कि DMN हब क्षेत्रों में, सबसे बड़ा कारण प्रभाव संबंध अन्य नोड्स9के साथ प्रदेश इकाई है। एक साथ, सभी इस सबूत इंगित करता है कि प्रदेश इकाई के निर्देश कनेक्शन विज्ञापन अनुसंधान में मूल्यवान है और आगे के प्रदेश इकाई की जरूरत DMN का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र के रूप में गहराई से अध्ययन किया।
पीसीसी और DMN के भीतर अन्य क्षेत्रों के बीच कनेक्टिविटी के लिए पिछले अध्ययन तक ही सीमित थे; हालांकि, निर्देशित कार्यात्मक कनेक्टिविटी DMN, के रूप में अच्छी तरह से विज्ञापन पर उनके प्रभाव के बाहर पीसीसी और मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच में परिवर्तन अभी तक का पता लगाया10नहीं किया गया है। हमारे अध्ययन इस बेरोज़गार कार्यात्मक कनेक्टिविटी सामान्य स्वस्थ नियंत्रण, MCI के साथ रोगियों, और विज्ञापन के साथ रोगियों में आगे की जांच की। पीसीसी और पूरे मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच निर्देशित कनेक्टिविटी देख कर, हम स्पष्ट विज्ञापन प्रगति करने के लिए संबंधित मस्तिष्क में कार्यशील परिवर्तन, और जिससे बीमारी की गंभीरता का आकलन करने के लिए एक उपन्यास उद्देश्य आधार स्थापित करने के उद्देश्य से।
कार्यात्मक कनेक्टिविटी तुल्यकालिक कम आवृत्ति Fluctuations (LFFs) द्वारा प्रतिनिधित्व किया जा सकता एक interregional बातचीत में दिमागी रक्त ऑक्सीजन स्तर निर्भर (बोल्ड) fMRI संकेत को संदर्भित करता है। इसलिए, पीसीसी और अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच कार्यात्मक कनेक्टिविटी का निरीक्षण करने के लिए, हम पीसीसी और पूरे मस्तिष्क नेटवर्क के बीच कार्यात्मक कनेक्टिविटी fMRI जीसीए, पीसीसी के रूप में क्षेत्र के हित लाभ (ROI) के साथ का उपयोग करके विश्लेषण किया। इस तकनीक सीधे neuroimaging11से प्राप्त डेटा का उपयोग कर प्रत्येक नोड के मौलिक संबंध निकला है। हाल ही में, जीसीए इलॅक्ट्रोसेफेलॉग्राम (ईईजी) और fMRI अध्ययन के कारण प्रभाव मस्तिष्क क्षेत्रों12के बीच प्रकट करने के लिए लागू किया गया है। इन सभी अध्ययनों ने संकेत दिया कि जीसीए तकनीक मस्तिष्क में प्रत्येक नोड के कारण संबंध का पता लगाने के लिए इष्टतम हो सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह रिपोर्ट प्रस्तुत करता है एक प्रक्रिया निर्देश कार्यात्मक कनेक्टिविटी प्रदेश इकाई से पूरे मस्तिष्क और पूरे मस्तिष्क से विज्ञापन, के बीच प्रदेश कांग्रेस के लिए की तुलना के लिए एमसीआई और नियंत्रण सम…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक Gongjun जी कंप्यूटर सॉफ़्टवेयर समर्थन के लिए धन्यवाद। इस शोध आंशिक रूप से समर्थित था राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन के चीन द्वारा (सं. 81201156, 81271517); Zhejiang प्रांतीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन के चीन (सं। LY16H180007, LY13H180016, 2013C33G1360236), और विज्ञान फाउंडेशन स्वास्थ्य आयोग झोज्यांग प्रांत (सं. 2013RCA001, 201522257) से।
Materials
| 116 patients | Zhejiang Provincial People’s hospital | – | This study was approved by the ethics committee of Zhejiang Provincial People’s hospital. Every enrolled subject signed a written informed consent form. |
| Siemens Trio 3.0 T MRI scanner | Siemens, Erlangen, Germany | 20571 | Equipped with AudioComfort that reduces acoustic noise up to 90%; Provides high performance at a low noise level; Ultra light-weight coil; Unique MRI sequence design; Supports up to 400 pounds without restrictions. |
| RESTplus | Hangzhou Normal University,Hangzhou,Zhejiang,China | 20160122 | RESTplus evolved from REST (Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit), a convenient toolkit to calculate Functional Connectivity (FC), Regional Homogeneity(ReHo), Amplitude of Low-Frequency Fluctuation (ALFF), Fractional ALFF (fALFF), Gragner causality, degree centrality, voxel-mirrored homotopic connectivity (VMHC) and perform statistical analysis. |
| DPARSF | Hangzhou Normal University,Hangzhou,Zhejiang,China | 130615 | Data Processing Assistant for Resting-State fMRI (DPARSF) is a convenient plug-in software within DPABI, which is based on SPM. You just need to arrange your DICOM files, and click a few buttons to set parameters, DPARSF will then give all the preprocessed data, functional connectivity, ReHo, ALFF/fALFF, degree centrality, voxel-mirrored homotopic connectivity (VMHC) results. |
| SPSS | SPSS Inc., Chicago, IL, USA | – | SPSS offers detailed analysis options to look deeper into your data and spot trends that you might not have noticed. |
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