메모리의 일반화 된 정신 상호 작용 (PPI) 분석 관련 Alzheimer의 질병을 위한 유전 모험에 개인에 연결
Summary
이 원고에서는 선택한 근원 지역 및 두뇌의 다른 지역에서 복 간의 기능 연결에 작업 종속 변경 공개 정신 상호 작용 분석을 구현 하는 방법을 설명 합니다. 정신 상호 작용 분석 두뇌 연결, 다른 전통적인 일변량 활성화 효과에 작업 효과 시험 하는 인기 있는 방법입니다.
Abstract
Neuroimaging, 기능적 자기 공명 영상 (fMRI) 두뇌에 혈액 산소 수준 의존 (BOLD) 신호를 측정합니다. BOLD의 상관 관계의 정도 신호에 공간 두뇌의 독립적인 지역 그 영역의 기능 연결을 정의 합니다. 인지 fMRI 작업 동안 정신 상호 작용 (PPI) 분석 인지 작업에 의해 정의 된 특정 컨텍스트 중 기능 연결에서 변화를 검사 사용할 수 있습니다. 이러한 작업의 예로 질문 참가자를 배우고 쌍 (인코딩) 관련 없는 단어의 첫 단어 (검색)와 제시 한 쌍에서 두 번째 단어를 기억 하는 메모리 시스템에 종사 하는 것 이다. 현재 연구에서 우리는 Alzheimer의 질병 (광고) 유전 위험 요소 apolipoprotein E 엡실론-4 (보균자 누가 노인 hippocampal 연결에 변경 내용을 비교 하 연관 메모리 작업 및 일반화 된 PPI (gPPI) 분석의이 종류를 사용 APOEΕ4)입니다. 특히, 우리 표시 해 마 변화의 오는 아구의 기능 연결 인코딩 및 검색, 연관 메모리 작업의 두 가지 활성 단계 동안. 해 마의 기능 연결에 맞는 변화 비 사업자에 비해 APOEε4의 수송에 크게 달랐다. PPI 분석 일변량 주요 효과, 다른 기능 연결에 변화를 확인 하 고 그룹에서 이러한 변화를 비교를 가능 하 게. 따라서, PPI 분석 전통적인 변량 방법 캡처하지 않습니다 특정 동료에 복잡 한 작업 효과 공개 수 있습니다. 그러나 PPI 분석 수 없습니다,, 방향 또는 기능적으로 연결 된 지역 간의 인과 관계 결정 됩니다. 그럼에도 불구 하 고, PPI 분석 인과 모델을 사용 하 여 시험 될 수 있는 기능적 관계에 관한 특정 가설을 생성 하기 위한 강력한 수단을 제공 합니다. 설명한 두뇌는 점점 연결 및 네트워크, PPI는 인간 두뇌의 현재 개념은 fMRI 작업 데이터를 분석 하기 위한 중요 한 방법입니다.
Introduction
용어 “텀” 2005 표시1이 하루에 계속 신경 과학에 패러다임의 변화에 주장 했다. 두뇌는 점점 기능 네트워크, 연결 및 상호 작용 사이 큰 규모로 지역 간의 설명. 그럼에도 불구 하 고, 지역 기능 전문화와 fMRI 측정 활동 및 작업 요구 사이 연결의 묘사는 여전히 유효 하 고 유용한 접근. Connectomics에 성장 관심사에 비추어 작업 fMRI 분석 기능 연결 접근 인기에서 성장 하고있다. 기능 연결 변경 작업에 따라 측정 하는 한 가지 방법은 PPI의 개념의 사용을 요구 한다. PPI 관심 또는 “씨앗” 뇌에서 영역의 기능 연결 (“physio”)는 활성 작업 단계 또는 특정 작업 수요 (“사이코”)의 상호 작용 이다. PPI 이항, 상관 관계를 기반으로 분석 작업 요구에 관련 된 어떤 제약 없이 두 지역에서 활동 사이의 상관 관계의 정도 측정 하는 일반적으로 기능적인 연결에서 다릅니다.
개념 및 PPI 분석 프레임 워크 원래 Friston과 동료 19972에 의해 설명 되었다. 저자는 그것을 더 기능적으로 특정 원심 씨에 활동 작업 수요에서 발생 하는 작업 변조 수 있는 추론에 대 한 허용 연결의 조사 허용 하기 때문에 그들의 접근 중요 했다 주장 했다. 2012 년, 맥 라 렌과 동료가 원래 프레임 워크에 추가 하 고 있는 gPPI 접근을 설명 하는 모든 작업 단계 고 그들의 상호 작용3단일 모델 포함 됩니다. 이 이렇게 더 과민 하 고 특정 작업 단계 및 조사 되 고 상호 작용 하는 결과에 이르게. 그것은 우리가 현재에서 사용 하는이 업데이트 된 gPPI 접근 연구 ( 프로토콜의 단계 6.2.2 참조). GPPI 접근은 이제 200 개 이상의 연구에서 인용 되었다. 이해를 돕기 위해이 우리가 ‘PPI’ 사용 표준 및 일반화 된 버전의 일반적인 기능을 설명 하기 위해. ‘gPPI’ 새로운 프레임 워크와 관련 된 구체적인 발전을 논의 하기 위해 사용 됩니다.
PPI 분석의 전반적인 목표는 어떻게 인지 작업의 요구 영향 또는 변조 씨앗 영역의 기능 연결을 이해 하는 것입니다. PPI 분석 강한 선험적 가설을 필요합니다. 씨앗 지역에서 활동4효과적으로 작동 하려면 PPI 접근에 대 한 순서 대로 작업에 의해 변조 해야 합니다. 예를 들어 현재 연구에서 우리가 우리의 씨앗 선택 hippocampal 활동 인지 메모리 작업 요구에 의해 변조는 강력한 증거에 기반. PPI 사용 하 여, 크게 더 많거나 적은 기능에 연결 된 해 마 특정 작업 단계 영역을 확인할 수 있습니다. 간단히 말해서, 우리가 질문, “어느 지역에서 활동은 씨로 더 상관 컨텍스트 A 기준 비교 중?” (그것은 차이 이해 하는 것이 중요)로 우리 또한 논리적 반대를 요청할 수 있습니다: “어느 지역에서 활동은 덜 씨와 관련 된 컨텍스트 A 기준에 비해 중?” PPI 효과에서 그룹 차이 해석할 때 그것은 데이터 및 여부 기능 연결에 긍정적 또는 부정적인 변화 또는 둘 다, 운전 그룹의 차이 검사 하는 것이 중요.
PPI 접근 건강 한 컨트롤에 동적 작업 제어 허브를 공부 하는 데 사용 되었습니다 변조 기능 연결의 Alzheimer의 질병 (광고), 자폐증, 모터 네트워크 연결을 가진 개인에 있는 정보 인지에 관한 퍼포먼스를 관련이 어떻게 파 킨 슨 병, 개인 신체가 형 장애, 거식 증, 감정, 메모리, 규정과 연결5,6,7에 관련 된 다른 많은 구체적인 질문을 처리 하는 얼굴 개인에 ,,89,,1011. 현재 연구에 우리 메모리 인코딩 및 위험이 증가 유전 위험 요소12없이 그룹에 광고에 대 한 개인의 그룹 사이 검색 하는 동안 해 마의 오는 아구의 기능 연결에 변경 내용을 비교합니다. 다음 프로토콜을 우리가 사용, gPPI 접근을 적용 기능적인 연결에서 변경 작업을 elicited APOEε4, 광고에 대 한 유전적 위험 요인의 존재와 함께 협회에 다르면 테스트를 설명 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
초기 작업 기반 fMRI 연구 특정 인지 프로세스 사이의 통계 관계를 폭로 하도록 설계 되었습니다 또는 기준선 측정 기준 신호 요구와 BOLD에 변화. 이 전통적인 접근 활동 한 실험 작업에 의해 변조는 뇌의 특정 영역을 식별 하는 데 유용 합니다. 반면, PPI 분석은 주로 기능적 연결의 변조 또는 작업 유도 인지 과정에서 발생 하는 활동의 synchrony 우려 됩니다. PPI 관심 (씨앗)의 정의 된 영역 및 두뇌, 뿐 …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 연구소의 노화 (보조금 번호 R01AG013308 SYB TMH 하 F31AG047041)에 의해 지원 되었다. 저자 사용 계산 및 스토리지 서비스 디지털 연구와 교육의 연구 기술 그룹 UCLA 연구소에 의해 제공 되는 Hoffman2 공유 클러스터.
Materials
| 3T manetic resonance imaging scanner | Siemens Medical Solutions | MAGNETOM Trio, A Tim System | 3T MRI Scanner |
| FSL (FMRIB Software Library) | Oxford University | Version 6.0 | Functional Imaging Processing Software |
| AFNI (Analysis of Functional Neuroimaging) | National Institute of Mental Health, National Institutes of Health | Any version after May 2015 | Functional Imaging Processing Software |
| SPM8 (Statistical Parametric Mapping) | University College of London | SPM8 | Functional Imaging Processing Software |
| Matlab Software | The Mathworks, Inc | Version R2012a | Computing Software |
| SDS Software | Applied Biosystems, Inc | 7900HT Fast Real-Time PCR System | Real Time PCR |
| Taqman Assays | ThermoFisher Scientific | Specific to SNP | SNP Genotyping |
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