Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

تحليل شبكة من وضع الشبكة الافتراضية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الربط في صرع الفص الصدغي

Published: August 5, 2014 doi: 10.3791/51442
Automatic Translation
1,2, 3, 4, 4, 4
1Department of Neurology, Baylor College of Medicine, 2Neurology Care Line, Michael E. DeBakey VA Medical Center, 3Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior, University of California, Los Angeles, 4Department of Neurology, University of California, Los Angeles

Summary

ووضع الشبكة الافتراضي (DMN) في صرع الفص الصدغي (TLE) يتم تحليلها في حالة الراحة في الدماغ باستخدام اتصال الوظيفية القائمة على البذور التصوير بالرنين المغناطيسي (fcMRI).

Abstract

الاتصال ظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي (fcMRI) هو أسلوب الرنين المغناطيسي الوظيفي الذي يدرس التواصل بين مناطق المخ المختلفة استنادا إلى ارتباط تقلبات إشارة BOLD مع مرور الوقت. صرع الفص الصدغي (TLE) هو النوع الأكثر شيوعا من الصرع الكبار ويشمل شبكات الدماغ متعددة. وتشارك شبكة الوضع الافتراضي (DMN) في واعية، والإدراك حالة الراحة، ويعتقد أن تتأثر في TLE حيث تسبب نوبات انخفاض الوعي. تم فحص DMN في الصرع باستخدام البذور مقرها fcMRI. واستخدمت المحاور الأمامية والخلفية من DMN كما البذور في هذا التحليل. تظهر النتائج انفصال بين الأمامي والخلفي من محاور DMN في TLE أثناء حالة القاعدية. بالإضافة إلى ذلك، زيادة الربط DMN إلى مناطق أخرى من الدماغ في الجهة اليسرى TLE جنبا إلى جنب مع انخفاض في اتصال الحق TLE يتم الكشف عنها. يوضح تحليل كيف يمكن استخدام fcMRI القائم على البذور لبحث شبكات الدماغي في اضطرابات الدماغ مثل TLE.

Introduction

وظيفية الربط التصوير بالرنين المغناطيسي (fcMRI) هو نهج تحليلية حديثة نسبيا لبيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي يحدد مقدار العلاقة بين مناطق الدماغ المختلفة استنادا إلى تشابه مستواها الأوكسجين في الدم تعتمد (BOLD) إشارة السلاسل الزمنية - وهذا ما يسمى "وظيفية" الاتصال، و تمييزها عن الربط التشريحية التي توضح وجود اتصالات فعلية بين المناطق (مثل ألياف المادة البيضاء). في تطبيق خاص لهذا النهج، يتم جمع سلسلة زمنية عندما لا تعمل المشارك في مهمة أو في ما يسمى ب "دولة يستريح".

على الرغم من وصف لأول مرة في عام 1995 1، كان هناك اهتمام هائل في fcMRI مما أدى إلى ما يقرب من 1،000 المطبوعات ذات الصلة تقنية في عام 2012. fcMRI له فوائد جوهرية على الرنين المغناطيسي الوظيفي القائم على المهمة في (1) أنه ليس هناك مهمة محددة يتعين القيام بها، ( 2) التعاون الموضوعليس من الضروري، (3) مجموعات البيانات يمكن استخدامها لعدة شبكات الاستعلام مختلفة، (4) إشارة إلى نسبة الضوضاء أفضل من المحتمل بسبب وجود خلافات في علم الطاقة الدماغية المعنية، و (5) من التحايل يفند المتعلقة مهمة 2 الحالي. كدليل على مفهومها، وقد تبين أن التغييرات fcMRI لتتوافق مع التغيرات في EEG 3 وامكانات الحقل المحلية 4 في الدماغ.

وتشمل تقنيات التحليل fcMRI تقنيات ROI / القائم على البذور، وتحليل عنصر المستقلة (ICA)، وتحليل نظرية الرسم البياني، جرانجر تحليل السببية، وأساليب المحلية (السعة تقلبات منخفضة التردد، وتحليل التجانس الإقليمي)، وغيرها 5. لا تقنية واحدة حتى الآن أظهرت تفوق واضح على آخر، على الرغم من أن الأساليب الأكثر شعبية هي القائمة على البذور وطرق ICA 6. ووصف القائم على البذور fcMRI يرتبط التقلبات الزمانية في إشارة BOLD من جزء انتقاؤه من الشبكة المفترضة تحت الدراسة "SEED1؛ أو "المنطقة ذات الاهتمام (ROI)" لجميع الأجزاء الأخرى من الدماغ. ويعتقد أن مناطق الدماغ التي تبين BOLD ربط إشارة إلى منطقة البذور لترسيم أجزاء من الشبكة المعنية. في المقابل، يستخدم ICA تحليل البيانات مدفوعة خالية من نموذج لاستخراج مناطق الدماغ مرتبطة المكانية والزمان (مكونات المستقلة، والمرحلية) من خلال تحليل خصائص إشارة الدورة الدموية في الدماغ كله 5.

في المخطوطة الحالية، وقدم وصفا للأساليب المستخدمة في دراسة نشرت في وقت سابق من حالة الراحة تحليل الربط القائم على البذور من DMN في TLE 7. TLE هو الشكل الأكثر شيوعا من الصرع الكبار. بالإضافة إلى المضبوطات، ويسبب ضعف TLE شبكات الدماغ متعددة بما في ذلك الذاكرة والسلوك والفكر، والوظيفة الحسية 8. وتشكل DMN صنف الدماغي subserving واعية، والإدراك للدولة يستريح. وقد ذكرت وDMN أن تشارك في المضبوطات يرتبط بانخفاض consciousness 9،10. بالإضافة إلى ذلك، قرن آمون هو هيكل الرئيسيين المشاركين في TLE ولقد كان يعتقد أن يكون عنصرا من عناصر DMN. ومع ذلك، فإن التواصل بين PCC إلى تشكيل الحصين أضعف من المكونات مع DMN أخرى، مثل الفص الجبهي الإنسي والقشور الجداري السفلي. هذا يشير إلى أن الحصين هو إما الشبكة الفرعية للDMN أو 11،12 شبكة المتفاعل. هذه القواسم المشتركة بين TLE وDMN رفع احتمال ان يتم تبديل DMN اتصال وظيفية في TLE. هذا التحليل يقارن DMN من الموضوعات مع TLE لضوابط صحية لاكتساب نظرة ثاقبة إشراك DMN في TLE. التواصل بين البذور وضعها في مراكز رئيس DMN - المناطق محور الأمامي والخلفي وقد تم تحليل 12. وضعت البذور في المحور الخلفي يتألف من retrosplenium / precuneus (RSP / PCUN) وكذلك محور الأمامي تتكون من قشرة الفص الجبهي بطني إنسي (vmPFC) في المرضى الذين يعانون من TLE وصحية ضوابط لتحديد الخلفي والأمامي من الشبكات الفرعية DMN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. الموضوعات

  1. يشمل مجتمع الدراسة من 36 مواضيع 3 مجموعات: الحق TLE (ن = 11)، غادر TLE (ن = 12)، والاصحاء (ن = 13). الحصول على موافقة خطية من علم جميع المواد الدراسية. يتبع المبادئ التوجيهية الدراسة من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA) مجلس المراجعة المؤسساتي.
  2. يجب أن تكون المجموعات موضوع الصرع المرضى الذين هم المرشحين لاستئصال الفص الصدغي الأمامي على النحو الذي يحدده الفيديو EEG الرصد والتصوير بالرنين المغناطيسي الدماغ، والتصوير PET، واختبار النفسية العصبية. ينبغي على المرضى الاستمرار الأدوية المعتادة أثناء الفحص الرنين المغناطيسي الوظيفي، وينبغي ألا يتم فحصها فورا بعد الاستيلاء. تأكد من أن جميع المواد لديها الرنين المغناطيسي الدماغ طبيعية وخالية من المرض العصبية (بخلاف الصرع في مجموعات المرضى) أو تستخدم الأدوية العصبية.

2. التصوير

  1. استخدام نظام التصوير بالرنين المغناطيسي 3 تسلا للتصوير. الحصول على شرائح المحوري للصور الفنية باستخدام مستو ايماج صدىوأشارت جي (برنامج التحصين الموسع) وتسلسل للصور التشريحية باستخدام التدرج مدلل (SPGR) التسلسل.
  2. أداء التصوير الوظيفي باستخدام المعلمات التالية: TR = 2،000 ميللي ثانية، TE = 30 مللي ثانية، فوف = 210 مم، مصفوفة = 64 × 64، شريحة سمك 4 مم، 34 شرائح. استخدام المعلمات التالية لالتصوير ذات الدقة العالية الهيكلية: TR = 20 ميللي ثانية، TE = 3 ميللي ثانية، فوف = 256 مم، مصفوفة = 256 × 256، شريحة سمك 1 مم، 160 شرائح.
  3. كل دورة التصوير يجب أن تستمر 20 دقيقة. اطلب من المشاركين للاسترخاء مع عيون مغلقة. لم يكن يحتاج إلى مدخلات السمعية الخاصة.

3. تجهيزها من البيانات BOLD

  1. Preprocess البيانات باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي FSL (مكتبة البرامج fMRIB) برنامج الإصدار 4.1.6 (أكسفورد، المملكة المتحدة، www.fmrib.ox.ac.uk / FSL) 13،14. وينبغي أن تشمل خطوات تجهيزها التالية: استخدم FSL MCFLIRT لإزالة حركة الرأس قطعة أثرية 15. استخدام BET FSL لإزالة الأنسجة nonbrain 16 مع خيار BET-F لملفات BOLD. هذا واحد يساعد المدى وخطوات تحليل urther على أنسجة المخ وحدها.
  2. في الفذ، تشغيل تحليل معالجة الحد الأدنى مع التسجيل. حدد "تحليل المستوى الأول" وتغيير "تحليل كامل" إلى "ما قبل احصائيات" من أعلى اثنين من الأزرار.
    1. ضمن علامة التبويب احصائيات ما قبل، قم بإلغاء "BET استخراج الدماغ" وحدد "لا" ل "تصحيح الحركة" (وهذه كانت قد فعلت أعلاه). تسجيل ظيفية (BOLD) الصور إلى التشريحية (SPGR) الصور، ومن ثم على مستوى (MNI) الصورة. هذه النتائج في توليد مصفوفات التحول، والتي تستخدم في وقت لاحق خلال تحليل لتشوه البذور المختارة في الفضاء القياسية في الفضاء الدماغ في هذا الموضوع.
  3. استخدام مصفوفة التحول ولدت (المسمى "standard2example_func.mat") وتحويل السائل النخاعي ورويس المادة البيضاء في الفضاء BOLD الفردية.
    1. استخراج سلسلة زمنية من السائل النخاعي ورويس المادة البيضاء باستخدام الأمر fslmeants،باستخدام العائد على الاستثمار في الفضاء تخضع الفردية كقناع. تطبيع سلسلة زمنية المستخرجة باستخدام برنامج "R". وتستخدم هذه السلسلة الزمنية كمعاملات تراجع في وقت لاحق GLM لإزالة إشارات مصطنعة المقابلة من التحليل.
  4. الخطوة التالية هي إزالة الحركة المتعلقة التحف الموضوع. لالانحدار من المعلمات الحركة، تعيين التالية ضمن FSL الفذ قبل تشغيله.
    1. ضمن علامة التبويب بيانات، استخدم لتصحيح الحركة وملف استخراج الدماغ كمدخلات، تعيين قيمة TR لتتوافق مع مجموعة البيانات الخاصة بك. تعيين تمريرة عالية تصفية باستخدام 100 مرشح ثانية. سوف تمرير تصفية عالية إزالة إشارات من أي مصلحة، والتي هي من التردد المنخفض جدا. وسيتم تطبيق مرشح تمرير منخفض لإزالة الإشارات عالية التردد لاحقا في الخطوة 4.1.
    2. ضمن علامة التبويب احصائيات ما قبل، اختر "بلا" تحت عنوان "تصحيح الحركة"، كما تم القيام به بالفعل. ازل "BET استخراج الدماغ"، كما تم القيام به بالفعل. أداء تجانس المكانيةباستخدام 5 ملم ذات العرض الكامل نصف الحد الأقصى (FWHM).
    3. ضمن علامة التبويب الإحصائيات وتتراجع المعلمات حركة 6 و مشتقاتها الزمنية. حدد "لا" للالتفاف وتحقق "تطبيق تصفية الزمانية." استخدام إخراج FSL MCFLIRT للحصول على ملفات نص المعلمات الحركة، التي يمكن أن تكون المدخلات ثم إلى نموذج تحليل FEAT إلى التراجع هذه في النموذج الخطي العام (GLM)
    4. أيضا إضافة CSF والإشارات المادة البيضاء التي تم استخراجها وتطبيع في الخطوات السابقة إلى GLM. حدد "لا" للالتفاف، إضافة المشتقة الزمنية، وإلغاء "تطبيق تصفية الزمنية".

4. الأساليب الإحصائية

  1. مخلفات من تجهيزها المذكورة أعلاه ينبغي أن تستخدم لارتباط القائم على البذور. يجب أن يمرر هذه المخلفات الأولى من خلال مرشح تمرير منخفض من 0.1 هرتز، ثم تهين بطرح نفسه، قسمة الناتج على الانحراف المعياري، ومن ثم تحجيم بإضافةينبغي تحديد 100. بذور بقطر 6 ملم في MNI الفضاء القياسية باستخدام برنامج MRICron.
  2. الخلفي والأمامي بذور يجب أن تتوافق مع الإحداثيات التالية: (1) المنطقة RSP / PCUN (س = 2، ص = -60، ض = 36) و (2) قشرة الفص الجبهي بطني إنسي (vmPFC؛ س = 3، ص = 60، ض = -1). وقد تم تحديد هذه المواقع المصنفة ضمن ضوابط صحية وتتحول إلى فضاء الموضوع في الخطوة التالية 17-19.
    1. وينبغي بعد ذلك أن تتحول البذور لفرد مساحة كل موضوع في المخ وظيفية من MNI الفضاء القياسية. لهذا، استخدم مصفوفة التحول إنشاؤها أعلاه (المسمى "standard2example_func.mat") لتحويل البذور من معيار (MNI) مساحة للفرد وظيفية (BOLD) الفضاء.
    2. استخدام fslmeants الأمر لاستخراج سلسلة زمنية من تهين وتحجيم المتبقية، وذلك باستخدام البذور في الفضاء تخضع الفردية كقناع سابقا. تطبيع سلسلة زمنية المستخرجة باستخدام الناعمةوير "R".
  3. ينبغي أن تحسب الارتباط الجزئي بين voxels البذور وجميع voxels الدماغ الأخرى بشكل منفصل لكل موضوع لكل شوط. لهذا، في واجهة المستخدم الرسومية FSL الفذ، حدد "تحليل المستوى الأول"، ثم "الإحصائيات + احصائيات ما بعد". ضمن علامة التبويب بيانات، يجب استخدام المتبقية تهين وتحجيم سابقا كمدخل إلى الفذ.
  4. تعيين تمريرة عالية تصفية قطع إلى 10،000، كما هو بالفعل مرت المتبقية عالية في 100 ثانية. ضمن علامة التبويب الإحصائيات، إلغاء تحديد "استخدام FILM prewhitening"، واستخدام البذور السلاسل الزمنية استخراج وتطبيع سابقا في GLM. ضمن علامة التبويب بعد احصائيات، تعيين عتبة Z-القانون الأساسي المطلوب إلى قيمة 2.0.
  5. قبل تشغيل تحليل مجموعة الجمع بين أشواط داخل الموضوعات، Z وفيشر تحويل ينبغي أن يقوم على COPE (التباين تقديرات معلمة) ملف الناتجة عن تحليل الارتباط تشغيل سابقا (الخطوة 4.3). تسجيل نسخة الاب البياناتام في "ريج" دليل تحليل الفذ القيام به في الخطوة 3.1 في المدى ارتباط الخطوة 4.3.
  6. تشغيل تحليل مستوى أعلى من خلال الجمع بين أشواط داخل كل موضوع. لهذا، في واجهة المستخدم الرسومية FSL الفذ، حدد "تحليل المستوى العالي"، ثم "الإحصائيات + احصائيات ما بعد". ضمن "بيانات" علامة التبويب، اختيار "المدخلات هي الدلائل FEAT المستوى الأدنى" وأدخل أشواط الموضوع من الخطوة 4.4. ضمن "الإحصائيات" علامة التبويب، اختيار "الآثار المختلطة: عملية شريان الحياة بسيطة". إعداد نموذج يعني كما أثر؛ أدخل قيمة 1 لكل من المدى في هذا الموضوع.
  7. الجمع بين البيانات عبر أشواط بين الموضوعات، والعادية المربعات (OLS) وينبغي استخدام تحليل بسيط آثار مختلطة. لهذا، في واجهة المستخدم الرسومية FSL الفذ، اختر "تحليل المستوى العالي"، و "الإحصائيات + احصائيات ما بعد". ضمن علامة التبويب بيانات، اختر "المدخلات هي الدلائل FEAT المستوى الأدنى" وأدخل أشواط المواضيع 'جنبا إلى جنب من الخطوة 4.5.
  8. ضمن علامة التبويب الإحصائيات، اختر "الآثار المختلطة: عملية شريان الحياة بسيطة" 'إعداد النموذج بوصفه 3 مجموعات؛ أدخل قيمة 1 للمجموعة ينتمي كل موضوع، 0 خلاف ذلك. وينبغي أن يتم تحليل مجموعة على كل فوكسل باستخدام ANOVA في اتجاه واحد مع ثلاثة مستويات والذي يتفق مع المجموعات الثلاث (الحق TLE، غادر TLE، والاصحاء).
  9. إلى عتبة الصور إحصائية Z استخدام الكتلة تشكيل عتبة Z> 2.0 وتصحيح عتبة هامة مجموعة من ع = 0.05 20. للحصول على الصحيح ض القيم على الخريطة الارتباط، Z عكس فيشر تحويل ينبغي أن يقوم على النتائج.
  10. يجب مقارنة التناقضات المحددة التالية (1) الحق TLE> ضوابط؛ (2) ترك TLE> ضوابط؛ (3) الحق TLE> ترك TLE؛ (4) ترك TLE> الحق TLE؛ (5) التحكم> الحق TLE؛ (6) التحكم> ترك TLE؛ (7) TLE (يمين مجتمعة واليسار)> السيطرة؛ و (7) التحكم> TLE (يمين مجتمعة واليسار).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويبين الشكل 1 كشف DMN مع اتصال من البذور الخلفي (RSP / PCUN، والألوان الأحمر والأصفر) والبذور الأمامي (vmPFC، والألوان الزرقاء والخضراء) ويقارن الشبكات وجدت في المجموعات موضوع مختلف (أرقام 1A-C) وبين بعضها البعض، وهي ضوابط صحية لجميع المرضى مقارنة مع TLE (أرقام 1D و1E)، ثم الاصحاء مقارنة منفصل إلى اليسار TLE (أرقام 1F و1G) والحق TLE (أرقام 1H و1I). وأظهرت المقارنة المباشرة بين اليسار واليمين TLE أيضا (أرقام 1J و1K).

TLE

وتشمل الموضوعات TLE وجود إما اليمين أو اليسار TLE. مقارنة مع الضوابط، وهذه المجموعة مجتمعة خفضت اتصال من الخلفي للمنطقة DMN الأمامي (الشكل 1D، والألوان الحمراء) وكذلك تخفيض الاتصال من المنطقة DMN الأمامي إلى الخلفي مكونات (1D الشكل، والألوان الزرقاء). كما أظهرت الموضوعات مع TLE زيادة الربط الجبهي الجداري مع الأمامي والخلفي DMN (الشكل 1E، أزرق / الألوان الحمراء).

اليسار TLE

قد الموضوعات مع اليسار TLE انخفاض التواصل بين DMN الخلفي مع المناطق DMN الأمامي والحصين، parahippocampus، جذع الدماغ، وسطي القشرة القذالي (الشكل 1F، والألوان الحمراء). باستخدام البذور الأمامي، وانخفاض اتصال مع مكونات الخلفي (الحصين، التلفيف parahippocampal، التلفيف المغزلي، التلفيف اللغات، التلفيف الحزامي) كان ينظر أيضا (الشكل 1F، والألوان الزرقاء). تم العثور على الموضوعات مع اليسار TLE لدينا شبكة شبه صادي توسيع متصلا الخلفي والأمامي البذور (الشكل 1G، والألوان الأحمر والأزرق) شركاتحمراء مكتوب لضوابط صحية.

TLE الحق

كما في حالة من الموضوعات مع اليسار TLE، ذوي الحق TLE خفضت اتصال من البذور DMN الخلفي مع المكونات DMN الأمامي (الشكل 1H، والألوان الحمراء). ان البذور الأمامي تخفيض الاتصال إلى المناطق الخلفية (الحصين الثنائية، putamen، المذنبة) والأمامي DMN نفسها. (الشكل 1H، والألوان الزرقاء). وشملت المجالات مع ربط زيادة الخلفي والأمامي البذور في حق TLE اليسار القشرة الوحشي الزمنية، precuneus، الحزامي، والقشرة الحركية التكميلية. (الشكل 1I).

الحق في مقابل اليسار TLE

المقارنة المباشرة من حق TLE مع اليسار TLE كشفت الاتصال زادت من البذور الخلفي DMN إلى التلفيف فوق الهامش الأيسر في الجهة اليسرى TLE (الشكل 1J، والألوان الحمراء) وكذلك البذور DMN الأمامية الجبهية لالمناطق (الشكل 1J، والألوان الزرقاء) مقابل حق TLE. شملت مجالات الربط المتزايد للبذور الخلفي في حق TLE الحصين اليسار، مغزلي ومناطق المهاد الثنائية والدماغ. شملت مجالات الربط المتزايد للبذور الأمامي في حق TLE precuneus والمناطق مهادي الثنائية، ومناطق الدماغ. (الشكل 1K).

الشكل 1
الشكل 1. مقارنة DMN في TLE مقارنة مع الاصحاء. يظهر الربط DMN باستخدام البذور الخلفي (DMN الخلفي، RSP / PCUN، والألوان الأحمر والأصفر) والبذور الأمامي (vmPFC، والألوان الزرقاء والخضراء) في مختلف الجماعات الموضوع (AC)، TLE مقارنة مع الاصحاء (DE)، غادر TLE مقارنة مع الاصحاء (FG)، والحق TLE مقارنة مع الاصحاء (مرحبا)، والحق TLE مقارنة إلى اليسار TLE (JK). C-مراقبة؛ L يسار TLE؛ R-حق TLE. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ويعتقد أن يكون الصرع مرض الشبكة، وشذوذات في الشبكات المعنية موجودة خلال المضبوطات والنشبات في الدولة 21. وقد استخدم الرنين المغناطيسي الوظيفي على أساس مهمة لتحليل تشوهات اللغة وشبكات الذاكرة في TLE 8. FcMRI ديه المزايا الكامنة في دراسة DMN 12 كما هو شبكة تنشط بشكل رئيسي في حالة الراحة. وDMN هو عبارة عن شبكة من مناطق الدماغ التي تم العثور عليها أن تكون نشطة في الأفراد الذين مستيقظا استثارته ويشاركون في أفكار عفوية. وقد تبين أن هذه المناطق لتشمل vmPFC، RSP / PCUN، القشرة الحزامية الخلفية والمناطق الجداري السفلي، المناطق الزمنية الجانبية، والحصين 12،17. ويعتقد أن DMN لتكون ركيزة للدولة واعية. وقد أفيد أن يتغير في الظروف التي تؤثر على الوعي والذاكرة والإدراك الاجتماعي مثل نوبات الغياب، مرض الزهايمر، ومرض التوحد / الفصام، respectively 22-26.

يرتبط الفص الصدغي بشكل معقد إلى DMN. تورط الثانوية للDMN قد توسط آثار TLE على الإدراك والوعي 12،27. هذا التدخل الثانوية للDMN قد يكون أيضا المسبب للآثار السريرية من الشروط الأخرى التي تؤثر على الفص / الجهاز الحوفي الزمانية مثل الفصام 25 ومرض الزهايمر 22،26. وقد أظهرت دراسات سابقة تورط DMN في TLE وغيرها من أشكال الصرع أثناء النوبات، خلال عمليات التصريف صرعي النشبات، وفي حالة النشبات 9،28-33. وتشير هذه الدراسات دورا مهما محتملا من DMN في electrographic النشبات والخصائص السلوكية نشبي من TLE. في التجربة الحالية، استخدمت fcMRI القائم على البذور لتحليل DMN في TLE في الدولة القاعدية لتقييم تأثير TLE على DMN. نموذج محور وتحدث عن DMN يفترض أن الأنظمة الفرعية الأساسية هي الخلفية(RSP / PCUN) والأمامي (vmPFC) المكونات. هنا، يتم فحص خصائص الاتصال من هذه المناطق الرئيسيان بشكل فردي لتقييم كيفية تأثير TLE الترابط والشبكات الفرعية المرتبطة بها.

في التحليل القائم على البذور الحالية يكشف عن انقطاع بين الأمامي والخلفي محاور من DMN. هذا التخفيض الاتصال وظيفية من المرجح المرتبطة إلى انخفاض في اتصال المادة البيضاء التشريحية بين الهياكل المعنية كما تبين في دراسة تبين الحد في وقت واحد في وظيفية والأبيض الربط بين المسألة DMN الخلفي وقرن آمون في المرضى الذين يعانون من TLE 34. وعلاوة على ذلك، فإنه يدل على زيادة عموما الاتصال في ترك TLE من المحاور الأمامية والخلفية من DMN إلى مناطق أخرى من الدماغ وانخفضت عموما في اتصال الحق TLE. وهذا يتفق مع الدراسات السابقة مما يدل على انخفاض في اتصال الحق TLE والزيادات التعويضيةمن الربط في ترك TLE 30،35. عموما، حق TLE يميل لإشراك الهياكل الثنائية، في حين غادر TLE ينطوي على إعادة توزيع التنشيط وظيفية 36،37. هذا هو بارز وخاصة في البذور الأمامي حيث ترك TLE على اتصال أكبر للمناطق شبه صادي، مقارنة مع الحق TLE (أرقام 1G، 1I، و1J). هذا، جنبا إلى جنب مع الربط السفلي من البذور الخلفي في ترك TLE مقارنة مع الضوابط (أرقام 1F و1K)، تشير إلى أن زيادة الربط الأمامي في الجهة اليسرى TLE يمكن أن تنجم عن انقطاع البذور الخلفي أو اتصالات بين الخلفية والأمامية البذور. يتم توصيل الحصين إلى DMN الأمامي الخلفي عن طريق DMN 34.

التقنية المستخدمة في هذه الدراسة يمكن تعديلها عن طريق تغيير موقع البذور وتوليد شبكات الدماغ المقابلة لمناطق أخرى من الدماغ. آلويمكن استخدام برامج التحليل ternative للقيام تحليل مماثل (على سبيل المثال، إدارة الأداء الاجتماعي، AFNI). التحليلات القائمة على ارتباط البذور تقتصر في أنها تتطلب فرضية بشأن هيكل الشبكة المفترضة قيد التحقيق لتحديد مسبقة من موقع هذه البذور. إذا كانت الفرضية الأساسية هي معيبة، فإن النتائج لن تكون الاستيراد.

يستريح للدولة fcMRI 2 يمكن أن توفر قدرا من الاتصال وظيفية بناء على التحويرات عفوية (أي تي تسأل لا علاقة لها) في إشارات BOLD. طريقتين استخداما لهذا الغرض هي الارتباطات البذور (منطقة الفائدة) على أساس وICA 6. يتطلب البذور أساس تحليل الارتباط فرضية بشأن هيكل الشبكة المفترضة قيد التحقيق لتحديد مسبقة من موقع هذه البذور. بعد اختيار الموقع البذور واستخراج إشارة BOLD من voxels تشكل البذور، وتحليل فوكسل تلو فوكسل من الدماغ كلهيتم تنفيذ لتحديد مناطق الدماغ الأخرى مع أنماط إشارة BOLD مماثلة، وهذا يلقي ضوءا على الشبكة المترابطة. طريقة أخرى لتحليل البذور عن طريق الربط بين الإشارة بين اثنين، أو متعددة، المناطق المثيرة للاهتمام. باستخدام مثل هذا الأسلوب، تم العثور على الربط أن تنخفض بين الحصين التقرحي وDMN الخلفي في TLE 38. من ناحية أخرى، ICA بيانات مدفوعة دون فرضية موجودة مسبقا ويحدد المكانية والزمان شبكات متميزة داخل الدماغ حالة الراحة. كما تم إجراء دراسة لDMN في TLE باستخدام ICA وتحديد انخفاض التواصل بين DMN الأمامي في المرضى الذين يعانون من اليمين واليسار TLE مقارنة مع الضوابط. ومع ذلك، أظهر تحليلنا العائد على الاستثمار (البذور) المستندة إلى وجود شبكة DMN الأمامي في TLE، الذي كان في الواقع أكثر اتساعا في الجهة اليسرى TLE مقارنة بالمجموعة الضابطة. هذا التناقض يمكن أن تكون ذات صلة إلى انقطاع المقترح الأمامي من DMN الخلفي، حيث فصل أسماء الشبكات الأمامي ORK هو أقل وضوحا عند تقييم شبكة تحديدها أساسا عن طريق الاتصالات الخلفي DMN. في اتفاق مع دراسة مسبقة، فإننا لا يمكن تكرار إشراك الزمانية إنسية في TLE 39.

يبين التحليل الحالي كيف يمكن استخدام fcMRI القائم على البذور لبحث شبكات الدماغي في اضطرابات الدماغ مثل TLE. تحديد هذه الاختلافات مجموعة يساعد فهم شذوذ وظيفية في الحالات المرضية فتح إمكانية التطبيقات المستقبلية التي تنفذ التحليلات التي يمكن أن تفسر على مستوى موضوع واحد 2.

واحد الحد من هذا التحليل هو عدم القدرة على تحديد حالة مستيقظا / نائما في هذا الموضوع. ارتبط النوم مع انخفاض الاتصال DMN من القشرة الأمامية مع النوم العميق 40 أو 41 مع التخدير العام. هناك ما يبرر إجراء مزيد من التحقيقات لاستكشاف ما إذا كانت هذه النتائج يمكن استنساخها عن طريق التحكم عن حالة سكون.

ق ق = "jove_content"> خطوات حاسمة ضمن بروتوكول الموصوفة هنا تشمل ما يلي: أ) الخطوات تجهيزها؛ ب) تحديد مكان البذور؛ ج) استخراج الوقت بالطبع من البذور المحدد (ق)؛ د) ربط الوقت بالطبع أعلاه إلى voxels الدماغ المتبقية؛ ه) توليد خرائط للمناطق الدماغ المترابطة لتصور شبكة الدماغ المقابلة لأصل محدد؛ و) المقارنة بين شبكة خرائط الدماغ وبالتالي ولدت للبحث عن الاختلافات في مجموعة شبكات البذور.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ويتم تمويل المنح من قبل الدكتور إنجل NIH P01 NS02808، R01 NS33310، وU01 NS42372، وبراءات الاختراع WO 2009/123734A1، وWO 2009/123735A1، يتلقى الإتاوات من MedLink، ولترز كلوير، بلاكويل، وإلسفير، وتلقت الأتعاب من ميدترونيكس ، ولترز كلوير، وأفضل الأطباء. وقد عمل الدكتور ستيرن كمستشار دفعت لUCB ووندبيك. الدكتور ستيرن هو رئيس تحرير MedLink الأعصاب، وتلقت الإتاوات من ترز كلوير ومن ماكجرو هيل. المؤلفين المتبقية ليس لها الإفصاحات أو تضارب المصالح أن يعلن.

Acknowledgments

وقدمت التمويل لهذا البحث من قبل مؤسسة الصرع الأمريكية، كلية بايلور لمركز البحوث الطبية الحيوية التكاملية (CIBR) البذور جوائز المنحة (ZH) الطب الحاسوبية و؛ NIH-K23 NINDS NS044936 غرانت (الدائرة)؛ . ومؤسسة عائلة ليف (الدائرة) وساعد الحصول على البيانات من قبل: اليزابيث بيرس (UCLA).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MRI machine
Linux workstation with image analysis software installed

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Biswal, B. B., Yetkin, F. Z., Haughton, V. M., Hyde, J. S. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI. Magn. Reson. Med. 34, 537-541 (1995).
  2. Fox, M. D., Greicius, M. Clinical applications of resting state functional connectivity. Front. Syst. Neurosci. 4, 1-13 (2010).
  3. Laufs, H., et al. Electroencephalographic signatures of attentional and cognitive default modes in spontaneous brain activity fluctuations at rest. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 11053-11058 (1073).
  4. Shmuel, A., Leopold, D. A. Neuronal correlates of spontaneous fluctuations in fMRI signals in monkey visual cortex: Implications for functional connectivity at rest. Hum. Brain Mapp. 29, 751-761 (2008).
  5. Margulies, D. S., et al. Resting developments: a review of fMRI post-processing methodologies for spontaneous brain activity. Magn. Mater. Phys. Biol. 23, 289-307 (2010).
  6. Biswal, B. B., et al. Toward discovery science of human brain function. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 4734-4739 (2010).
  7. Haneef, Z., Lenartowicz, A., Yeh, H. J., Engel, J., Stern, J. M. Effect of lateralized temporal lobe epilepsy on the default mode network. Epilepsy Behav. 25, 350-357 (2012).
  8. Pillai, J. J., Williams, H. T., Faro, S. Functional imaging in temporal lobe epilepsy. Semin. Ultrasound. CT MR. 28, 437-450 (2007).
  9. Blumenfeld, H., et al. Positive and negative network correlations in temporal lobe epilepsy. Cereb. Cortex. 14, 892-902 (2004).
  10. Dupont, P., et al. Dynamic perfusion patterns in temporal lobe epilepsy. Eur. J. Nucl. Med. Imaging. 36, 823-830 (2009).
  11. Fransson, P., Marrelec, G. The precuneus/posterior cingulate cortex plays a pivotal role in the default mode network: Evidence from a partial correlation network analysis. Neuroimage. 42, 1178-1184 (2008).
  12. Buckner, R. L., Andrews-Hanna, J. R., Schacter, D. L. The brain's default network. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1124, 1-38 (2008).
  13. Woolrich, M. W., Ripley, B. D., Brady, M., Smith, S. M. Temporal autocorrelation in univariate linear modeling of FMRI data. Neuroimage. 14, 1370-1386 (2001).
  14. Forman, S. D., et al. Improved assessment of significant activation in functional magnetic resonance imaging (fMRI): use of a cluster size threshold. Magn. Reson. Med. 33, 636-647 (1995).
  15. Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. Neuroimage. 17, 825-841 (2002).
  16. Smith, S. M. Fast robust automated brain extraction. Hum. Brain Mapp. 17, 143-155 (2002).
  17. Raichle, M. E., et al. A default mode of brain function. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 676-682 (2001).
  18. Uddin, L. Q., Kelly, A. M., Biswal, B. B., Castellanos, F. X., Milham, M. P. Functional connectivity of default mode network components: correlation. Hum. Brain Mapp. 30, 625-637 (2009).
  19. Singh, K. D., Fawcett, I. P. Transient and linearly graded deactivation of the human default-mode network by a visual detection task. Neuroimage. 41, 100-112 (2008).
  20. Worsley, K. J., Evans, A., Marrett, S., Neelin, P. A three-dimensional statistical analysis for CBF activation studies in human brain. J. Cereb. Blood Flow Metab. 12, 900-918 (1992).
  21. Spencer, S. S. Neural networks in human epilepsy: evidence of and implications for treatment. Epilepsia. 43, 219-227 (2002).
  22. Greicius, M. D., Srivastava, G., Reiss, A. L., Menon, V. Default-mode network activity distinguishes Alzheimer's disease from healthy aging: evidence from functional MRI. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 4637-4642 (2004).
  23. Kennedy, D. P., Redcay, E., Courchesne, E. Failing to deactivate: resting functional abnormalities in autism. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 8275-8280 (2006).
  24. Garrity, A. G., et al. Aberrant "default mode" functional connectivity in schizophrenia. Am. J. Psychiatry. 164, 450-457 (2007).
  25. Mannell, M. V., et al. Resting state and task-induced deactivation: A methodological comparison in patients with schizophrenia and healthy controls. Hum. Brain Mapp. 31, 424-437 (2010).
  26. Jones, D., et al. Age-related changes in the default mode network are more advanced in Alzheimer disease. Neurology. 77, 1524-1531 (2011).
  27. Kobayashi, Y., Amaral, D. G. Macaque monkey retrosplenial cortex II. Cortical afferents. J. Comp. Neurol. 466, 48-79 (2003).
  28. Dupont, P., et al. Dynamic perfusion patterns in temporal lobe epilepsy. Eur. J. Nuclear Med. Mol. Imaging. 36, 823-830 (2009).
  29. Laufs, H., et al. Temporal lobe interictal epileptic discharges affect cerebral activity in “default mode” brain regions. Hum. Brain Mapp. 28, 1023-1032 (2007).
  30. Morgan, V. L., Gore, J. C., Abou-Khalil, B. Functional epileptic network in left mesial temporal lobe epilepsy detected using resting fMRI. Epilepsy Res. 88, 168-178 (2010).
  31. Gotman, J., et al. Generalized epileptic discharges show thalamocortical activation and suspension of the default state of the brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 15236-15240 (2005).
  32. Hamandi, K., et al. EEG-fMRI of idiopathic and secondarily generalized epilepsies. Neuroimage. 31, 1700-1710 (2006).
  33. Pittau, F., Grova, C., Moeller, F., Dubeau, F., Gotman, J. Patterns of altered functional connectivity in mesial temporal lobe epilepsy. Epilepsia. 53, 1013-1023 (2012).
  34. Liao, W., et al. Default mode network abnormalities in mesial temporal lobe epilepsy: a study combining fMRI and DTI. Hum. Brain Mapp. 32, 883-895 (2011).
  35. Pereira, F. R., et al. Asymmetrical hippocampal connectivity in mesial temporal lobe epilepsy: evidence from resting state fMRI. BMC Neurosci. 11, 1-13 (2010).
  36. Dupont, S., et al. Bilateral hemispheric alteration of memory processes in right medial temporal lobe epilepsy. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatr. 73, 478-485 (2002).
  37. Vlooswijk, M. C., et al. Functional MRI in chronic epilepsy: associations with cognitive impairment. Lancet Neurol. 9, 1018-1027 (2010).
  38. McCormick, C., Quraan, M., Cohn, M., Valiante, T. A., McAndrews, M. P. Default mode network connectivity indicates episodic memory capacity in mesial temporal lobe epilepsy. Epilepsia. 54, (2013).
  39. Zhang, Z., et al. Altered spontaneous neuronal activity of the default-mode network in mesial temporal lobe epilepsy. Brain Res. 1323, 152-160 (2010).
  40. Horovitz, S. G., et al. Decoupling of the brain's default mode network during deep sleep. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 11376-11381 (2009).
  41. Deshpande, G., Kerssens, C., Sebel, P. S., Hu, X. Altered local coherence in the default mode network due to sevoflurane anesthesia. Brain Res. 1318, 110-121 (2010).

Tags

الطب، العدد 90، افتراضي وضع الشبكة (DMN)، صرع الفص الصدغي (TLE)، الرنين المغناطيسي الوظيفي، التصوير بالرنين المغناطيسي، التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الاتصال (fcMRI)، ومستوى الأوكسجين في الدم تعتمد (BOLD)
تحليل شبكة من وضع الشبكة الافتراضية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الربط في صرع الفص الصدغي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Haneef, Z., Lenartowicz, A., Yeh, H. … More

Haneef, Z., Lenartowicz, A., Yeh, H. J., Engel Jr., J., Stern, J. M. Network Analysis of the Default Mode Network Using Functional Connectivity MRI in Temporal Lobe Epilepsy. J. Vis. Exp. (90), e51442, doi:10.3791/51442 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

PLAYLIST
Diagnostic Procedure

  • Research • Medicine
    Estimation of Urinary Nanocrystals in Humans using Calcium Fluorophore Labeling and Nanoparticle Tracking Analysis
  • Research • Medicine
    Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training
  • Research • Medicine
    Human Fetal Blood Flow Quantification with Magnetic Resonance Imaging and Motion Compensation
  • Research • Medicine
    Digital Handwriting Analysis of Characters in Chinese Patients with Mild Cognitive Impairment
  • Research • Medicine
    Segmentation and Linear Measurement for Body Composition Analysis using Slice-O-Matic and Horos
  • Research • Medicine
    Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla
  • Research • Medicine
    Real-Time Magnetic Resonance Guided Focused Ultrasound for Painful Bone Metastases
  • Research • Medicine
    Isolation of Viable Adipocytes and Stromal Vascular Fraction from Human Visceral Adipose Tissue Suitable for RNA Analysis and Macrophage Phenotyping
  • Research • Medicine
    Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length
  • Research • Medicine
    Lung CT Segmentation to Identify Consolidations and Ground Glass Areas for Quantitative Assesment of SARS-CoV Pneumonia
  • Research • Medicine
    Electroretinogram Recording for Infants and Children under Anesthesia to Achieve Optimal Dark Adaptation and International Standards
  • Research • Medicine
    Measurement of Tissue Oxygenation Using Near-Infrared Spectroscopy in Patients Undergoing Hemodialysis
  • Research • Medicine
    Evaluation of Capnography Sampling Line Compatibility and Accuracy when Used with a Portable Capnography Monitor
  • Research • Medicine
    Simultaneous Laryngopharyngeal and Conventional Esophageal pH Monitoring
  • Research • Medicine
    Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies
  • Research • Neuroscience
    Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability
  • Research • Medicine
    Assessment of Dependence in Activities of Daily Living Among Older Patients in an Acute Care Unit
  • Research • Medicine
    Validated LC-MS/MS Panel for Quantifying 11 Drug-Resistant TB Medications in Small Hair Samples
  • Research • Medicine
    International Expert Consensus and Recommendations for Neonatal Pneumothorax Ultrasound Diagnosis and Ultrasound-guided Thoracentesis Procedure
  • Research • Biology
    A Finite Element Approach for Locating the Center of Resistance of Maxillary Teeth
  • Research • Medicine
    Lower Limb Biomechanical Analysis of Healthy Participants
  • Research • Neuroscience
    Assessing Early Stage Open-Angle Glaucoma in Patients by Isolated-Check Visual Evoked Potential
  • Research • Medicine
    Oral Health Assessment by Lay Personnel for Older Adults
  • Research • Medicine
    Determining and Controlling External Power Output During Regular Handrim Wheelchair Propulsion
  • Research • Medicine
    A Whole Body Dosimetry Protocol for Peptide-Receptor Radionuclide Therapy (PRRT): 2D Planar Image and Hybrid 2D+3D SPECT/CT Image Methods
  • Research • Medicine
    Measurement of Carotenoids in Perifovea using the Macular Pigment Reflectometer
  • Research • Medicine
    Assessment of Static Graviceptive Perception in the Roll-Plane using the Subjective Visual Vertical Paradigm
  • Research • Medicine
    Learning Modern Laryngeal Surgery in a Dissection Laboratory
  • Research • Medicine
    DIPLOMA Approach for Standardized Pathology Assessment of Distal Pancreatectomy Specimens
  • Research • Medicine
    A Computerized Functional Skills Assessment and Training Program Targeting Technology Based Everyday Functional Skills
  • Research • Medicine
    Imaging Features of Systemic Sclerosis-Associated Interstitial Lung Disease
  • Research • Medicine
    Integrating Augmented Reality Tools in Breast Cancer Related Lymphedema Prognostication and Diagnosis
  • Research • Medicine
    Ultrasonographic Assessment During Cardiopulmonary Resuscitation
  • Research • Medicine
    Measurement of the Hepatic Venous Pressure Gradient and Transjugular Liver Biopsy
  • Research • Medicine
    Patient Directed Recording of a Bipolar Three-Lead Electrocardiogram using a Smartwatch with ECG Function
  • Research • Medicine
    Traditional Trail Making Test Modified into Brand-new Assessment Tools: Digital and Walking Trail Making Test
  • Research • Medicine
    Use of Magnetic Resonance Imaging and Biopsy Data to Guide Sampling Procedures for Prostate Cancer Biobanking
  • Research • Medicine
    A Fluorescence-based Assay for Characterization and Quantification of Lipid Droplet Formation in Human Intestinal Organoids
  • Research • Medicine
    A Novel Non-invasive Method for the Detection of Elevated Intra-compartmental Pressures of the Leg
  • Research • Medicine
    Quantitative Mapping of Specific Ventilation in the Human Lung using Proton Magnetic Resonance Imaging and Oxygen as a Contrast Agent
  • Research • Neuroscience
    Portable Thermographic Screening for Detection of Acute Wallenberg's Syndrome
  • Research • Medicine
    Use of MRI-ultrasound Fusion to Achieve Targeted Prostate Biopsy
  • Research • Medicine
    Testing of all Six Semicircular Canals with Video Head Impulse Test Systems
  • Research • Medicine
    Protocol and Guidelines for Point-of-Care Lung Ultrasound in Diagnosing Neonatal Pulmonary Diseases Based on International Expert Consensus
  • Research • Neuroscience
    Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation
  • Research • Medicine
    Targeting Gray Rami Communicantes in Selective Chemical Lumbar Sympathectomy
  • Research • Medicine
    Multi-Modal Home Sleep Monitoring in Older Adults
  • Research • Medicine
    Cardiac Magnetic Resonance for the Evaluation of Suspected Cardiac Thrombus: Conventional and Emerging Techniques
  • Research • Medicine
    Observational Study Protocol for Repeated Clinical Examination and Critical Care Ultrasonography Within the Simple Intensive Care Studies
  • Research • Medicine
    Measurements of Motor Function and Other Clinical Outcome Parameters in Ambulant Children with Duchenne Muscular Dystrophy
  • Research • Medicine
    Assessment of the Efficacy of An Osteopathic Treatment in Infants with Biomechanical Impairments to Suckling
  • Research • Medicine
    Quantification of Levator Ani Hiatus Enlargement by Magnetic Resonance Imaging in Males and Females with Pelvic Organ Prolapse
  • Research • Medicine
    Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain
  • Research • Medicine
    Generation of Human 3D Lung Tissue Cultures (3D-LTCs) for Disease Modeling
  • Research • Medicine
    Proton Therapy Delivery and Its Clinical Application in Select Solid Tumor Malignancies
  • Research • Medicine
    Combining Volumetric Capnography And Barometric Plethysmography To Measure The Lung Structure-function Relationship
  • Research • Medicine
    Two-Dimensional X-Ray Angiography to Examine Fine Vascular Structure Using a Silicone Rubber Injection Compound
  • Research • Medicine
    Preparation, Procedures and Evaluation of Platelet-Rich Plasma Injection in the Treatment of Knee Osteoarthritis
  • Research • Medicine
    Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla
  • Research • Medicine
    Semi-quantitative Assessment Using [18F]FDG Tracer in Patients with Severe Brain Injury
  • Research • Medicine
    Handheld Metal Detector Screening for Metallic Foreign Body Ingestion in Children
  • Research • Medicine
    Conducting Maximal and Submaximal Endurance Exercise Testing to Measure Physiological and Biological Responses to Acute Exercise in Humans
  • Research • Medicine
    A Metadata Extraction Approach for Clinical Case Reports to Enable Advanced Understanding of Biomedical Concepts
  • Research • Medicine
    Autonomic Function Following Concussion in Youth Athletes: An Exploration of Heart Rate Variability Using 24-hour Recording Methodology
  • Research • Medicine
    Hydra, a Computer-Based Platform for Aiding Clinicians in Cardiovascular Analysis and Diagnosis
  • Research • Medicine
    Objective Nociceptive Assessment in Ventilated ICU Patients: A Feasibility Study Using Pupillometry and the Nociceptive Flexion Reflex
  • Research • Medicine
    'Boden Food Plate': Novel Interactive Web-based Method for the Assessment of Dietary Intake
  • Research • Medicine
    Anogenital Distance and Perineal Measurements of the Pelvic Organ Prolapse (POP) Quantification System
  • Research • Medicine
    Bedside Ultrasound for Guiding Fluid Removal in Patients with Pulmonary Edema: The Reverse-FALLS Protocol
  • Research • Medicine
    Muscle Imbalances: Testing and Training Functional Eccentric Hamstring Strength in Athletic Populations
  • Research • Medicine
    Isolation of Primary Human Decidual Cells from the Fetal Membranes of Term Placentae
  • Research • Medicine
    Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy
  • Research • Medicine
    Collecting Hair Samples for Hair Cortisol Analysis in African Americans
  • Research • Medicine
    In Vivo Morphometric Analysis of Human Cranial Nerves Using Magnetic Resonance Imaging in Menière's Disease Ears and Normal Hearing Ears
  • Research • Medicine
    Measuring the Carotid to Femoral Pulse Wave Velocity (Cf-PWV) to Evaluate Arterial Stiffness
  • Research • Medicine
    Standardized Measurement of Nasal Membrane Transepithelial Potential Difference (NPD)
  • Research • Medicine
    Taste Exam: A Brief and Validated Test
  • Research • Medicine
    Absorption of Nasal and Bronchial Fluids: Precision Sampling of the Human Respiratory Mucosa and Laboratory Processing of Samples
  • Research • Medicine
    Methodology for Sputum Induction and Laboratory Processing
  • Research • Medicine
    Electrophysiological Measurement of Noxious-evoked Brain Activity in Neonates Using a Flat-tip Probe Coupled to Electroencephalography
  • Research • Medicine
    A Detailed Protocol for Physiological Parameters Acquisition and Analysis in Neurosurgical Critical Patients
  • Research • Medicine
    Oral Biofilm Sampling for Microbiome Analysis in Healthy Children
  • Research • Medicine
    Using Retinal Imaging to Study Dementia
  • Research • Medicine
    Application of an Amplitude-integrated EEG Monitor (Cerebral Function Monitor) to Neonates
  • Research • Medicine
    3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue
  • Research • Medicine
    The 4-vessel Sampling Approach to Integrative Studies of Human Placental Physiology In Vivo
  • Research • Medicine
    A Component-resolved Diagnostic Approach for a Study on Grass Pollen Allergens in Chinese Southerners with Allergic Rhinitis and/or Asthma
  • Research • Medicine
    A Novel Method: Super-selective Adrenal Venous Sampling
  • Research • Medicine
    A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers
  • Research • Medicine
    Non-invasive Assessments of Subjective and Objective Recovery Characteristics Following an Exhaustive Jump Protocol
  • Research • Medicine
    Experimental Protocol of a Three-minute, All-out Arm Crank Exercise Test in Spinal-cord Injured and Able-bodied Individuals
  • Research • Medicine
    Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle
  • Research • Medicine
    Assessment of Pulmonary Capillary Blood Volume, Membrane Diffusing Capacity, and Intrapulmonary Arteriovenous Anastomoses During Exercise
  • Research • Medicine
    Assessment of Child Anthropometry in a Large Epidemiologic Study
  • Research • Medicine
    Video Movement Analysis Using Smartphones (ViMAS): A Pilot Study
  • Research • Medicine
    Network Analysis of Foramen Ovale Electrode Recordings in Drug-resistant Temporal Lobe Epilepsy Patients
  • Research • Medicine
    A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans
  • Research • Medicine
    Interictal High Frequency Oscillations Detected with Simultaneous Magnetoencephalography and Electroencephalography as Biomarker of Pediatric Epilepsy
  • Research • Medicine
    Induction and Assessment of Exertional Skeletal Muscle Damage in Humans
  • Research • Medicine
    A Detailed Protocol for Perspiration Monitoring Using a Novel, Small, Wireless Device
  • Research • Medicine
    Drug-Induced Sleep Endoscopy (DISE) with Target Controlled Infusion (TCI) and Bispectral Analysis in Obstructive Sleep Apnea
  • Research • Medicine
    Integrated Compensatory Responses in a Human Model of Hemorrhage
  • Research • Medicine
    Transthoracic Speckle Tracking Echocardiography for the Quantitative Assessment of Left Ventricular Myocardial Deformation
  • Research • Medicine
    Impression Cytology of the Lid Wiper Area
  • Research • Behavior
    A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans
  • Research • Medicine
    Unbiased Deep Sequencing of RNA Viruses from Clinical Samples
  • Research • Medicine
    A Choroid Plexus Epithelial Cell-based Model of the Human Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier to Study Bacterial Infection from the Basolateral Side
  • Research • Medicine
    Isolation and Profiling of MicroRNA-containing Exosomes from Human Bile
  • Research • Medicine
    Generation of Microtumors Using 3D Human Biogel Culture System and Patient-derived Glioblastoma Cells for Kinomic Profiling and Drug Response Testing
  • Research • Medicine
    Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test
  • Research • Medicine
    Using a Laminating Technique to Perform Confocal Microscopy of the Human Sclera
  • Research • Medicine
    Intravenous Endotoxin Challenge in Healthy Humans: An Experimental Platform to Investigate and Modulate Systemic Inflammation
  • Research • Medicine
    Modeling and Simulations of Olfactory Drug Delivery with Passive and Active Controls of Nasally Inhaled Pharmaceutical Aerosols
  • Research • Medicine
    Exosomal miRNA Analysis in Non-small Cell Lung Cancer (NSCLC) Patients' Plasma Through qPCR: A Feasible Liquid Biopsy Tool
  • Research • Medicine
    A Multimodal Imaging- and Stimulation-based Method of Evaluating Connectivity-related Brain Excitability in Patients with Epilepsy
  • Research • Medicine
    Measuring Cardiac Autonomic Nervous System (ANS) Activity in Toddlers - Resting and Developmental Challenges
  • Research • Medicine
    Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function
  • Research • Medicine
    Quantitative Fundus Autofluorescence for the Evaluation of Retinal Diseases
  • Research • Medicine
    Diagnosis of Musculus Gastrocnemius Tightness - Key Factors for the Clinical Examination
  • Research • Medicine
    Stereo-Electro-Encephalo-Graphy (SEEG) With Robotic Assistance in the Presurgical Evaluation of Medical Refractory Epilepsy: A Technical Note
  • Research • Medicine
    Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease
  • Research • Medicine
    Transcutaneous Microcirculatory Imaging in Preterm Neonates
  • Research • Medicine
    Using an Ingestible Telemetric Temperature Pill to Assess Gastrointestinal Temperature During Exercise
  • Research • Medicine
    Design, Fabrication, and Administration of the Hand Active Sensation Test (HASTe)
  • Research • Medicine
    MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder
  • Research • Medicine
    Functional Human Liver Preservation and Recovery by Means of Subnormothermic Machine Perfusion
  • Research • Medicine
    A Multicenter MRI Protocol for the Evaluation and Quantification of Deep Vein Thrombosis
  • Research • Medicine
    Determining The Electromyographic Fatigue Threshold Following a Single Visit Exercise Test
  • Research • Medicine
    Use of Electromagnetic Navigational Transthoracic Needle Aspiration (E-TTNA) for Sampling of Lung Nodules
  • Research • Medicine
    Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye
  • Research • Medicine
    In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses
  • Research • Medicine
    Establishment of Human Epithelial Enteroids and Colonoids from Whole Tissue and Biopsy
  • Research • Medicine
    Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images
  • Research • Medicine
    Preparation and Respirometric Assessment of Mitochondria Isolated from Skeletal Muscle Tissue Obtained by Percutaneous Needle Biopsy
  • Research • Medicine
    A Methodological Approach to Non-invasive Assessments of Vascular Function and Morphology
  • Research • Medicine
    Isolation and Immortalization of Patient-derived Cell Lines from Muscle Biopsy for Disease Modeling
  • Research • Medicine
    State of the Art Cranial Ultrasound Imaging in Neonates
  • Research • Medicine
    Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact
  • Research • Medicine
    The Supraclavicular Fossa Ultrasound View for Central Venous Catheter Placement and Catheter Change Over Guidewire
  • Research • Medicine
    Ultrasound Assessment of Endothelial-Dependent Flow-Mediated Vasodilation of the Brachial Artery in Clinical Research
  • Research • Medicine
    Tracking the Mammary Architectural Features and Detecting Breast Cancer with Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging
  • Research • Medicine
    A Neuroscientific Approach to the Examination of Concussions in Student-Athletes
  • Research • Medicine
    DTI of the Visual Pathway - White Matter Tracts and Cerebral Lesions
  • Research • Medicine
    Collection, Isolation, and Flow Cytometric Analysis of Human Endocervical Samples
  • Research • Medicine
    Fundus Photography as a Convenient Tool to Study Microvascular Responses to Cardiovascular Disease Risk Factors in Epidemiological Studies
  • Research • Medicine
    A Multi-Modal Approach to Assessing Recovery in Youth Athletes Following Concussion
  • Research • Medicine
    Clinical Assessment of Spatiotemporal Gait Parameters in Patients and Older Adults
  • Research • Medicine
    Multi-electrode Array Recordings of Human Epileptic Postoperative Cortical Tissue
  • Research • Medicine
    Collection and Extraction of Saliva DNA for Next Generation Sequencing
  • Research • Medicine
    Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement
  • Research • Medicine
    Developing Neuroimaging Phenotypes of the Default Mode Network in PTSD: Integrating the Resting State, Working Memory, and Structural Connectivity
  • Research • Medicine
    Two Methods for Establishing Primary Human Endometrial Stromal Cells from Hysterectomy Specimens
  • Research • Medicine
    Assessment of Vascular Function in Patients With Chronic Kidney Disease
  • Research • Medicine
    Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing
  • Research • Medicine
    Network Analysis of the Default Mode Network Using Functional Connectivity MRI in Temporal Lobe Epilepsy
  • Research • Medicine
    EEG Mu Rhythm in Typical and Atypical Development
  • Research • Medicine
    The Multiple Sclerosis Performance Test (MSPT): An iPad-Based Disability Assessment Tool
  • Research • Medicine
    Isolation and Functional Characterization of Human Ventricular Cardiomyocytes from Fresh Surgical Samples
  • Research • Medicine
    Dynamic Visual Tests to Identify and Quantify Visual Damage and Repair Following Demyelination in Optic Neuritis Patients
  • Research • Medicine
    Primary Culture of Human Vestibular Schwannomas
  • Research • Medicine
    Utility of Dissociated Intrinsic Hand Muscle Atrophy in the Diagnosis of Amyotrophic Lateral Sclerosis
  • Research • Medicine
    Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly
  • Research • Medicine
    Pulse Wave Velocity Testing in the Baltimore Longitudinal Study of Aging
  • Research • Medicine
    Isolation, Culture, and Imaging of Human Fetal Pancreatic Cell Clusters
  • Research • Medicine
    3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache
  • Research • Medicine
    A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging
  • Research • Medicine
    Computerized Dynamic Posturography for Postural Control Assessment in Patients with Intermittent Claudication
  • Research • Medicine
    Collecting Saliva and Measuring Salivary Cortisol and Alpha-amylase in Frail Community Residing Older Adults via Family Caregivers
  • Research • Medicine
    Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases
  • Research • Medicine
    Transcriptomic Analysis of Human Retinal Surgical Specimens Using jouRNAl
  • Research • Medicine
    Improved Protocol For Laser Microdissection Of Human Pancreatic Islets From Surgical Specimens
  • Research • Medicine
    Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury
  • Research • Medicine
    Minimal Erythema Dose (MED) Testing
  • Research • Medicine
    Measuring Cardiac Autonomic Nervous System (ANS) Activity in Children
  • Research • Medicine
    Collecting And Measuring Wound Exudate Biochemical Mediators In Surgical Wounds
  • Research • Medicine
    A Research Method For Detecting Transient Myocardial Ischemia In Patients With Suspected Acute Coronary Syndrome Using Continuous ST-segment Analysis
  • Research • Medicine
    Using a Chemical Biopsy for Graft Quality Assessment
  • Research • Medicine
    Characterizing Exon Skipping Efficiency in DMD Patient Samples in Clinical Trials of Antisense Oligonucleotides
  • Research • Medicine
    In Vitro Assessment of Cardiac Function Using Skinned Cardiomyocytes
  • Research • Medicine
    Normothermic Ex Situ Heart Perfusion in Working Mode: Assessment of Cardiac Function and Metabolism
  • Research • Medicine
    Evaluation of Vascular Control Mechanisms Utilizing Video Microscopy of Isolated Resistance Arteries of Rats
  • Research • Medicine
    Bronchoalveolar Lavage (BAL) for Research; Obtaining Adequate Sample Yield
  • Research • Medicine
    Non-invasive Optical Measurement of Cerebral Metabolism and Hemodynamics in Infants
  • Research • Medicine
    Tilt Testing with Combined Lower Body Negative Pressure: a "Gold Standard" for Measuring Orthostatic Tolerance
  • Research • Medicine
    Driving Simulation in the Clinic: Testing Visual Exploratory Behavior in Daily Life Activities in Patients with Visual Field Defects
  • Research • Medicine
    Isolation, Characterization and Comparative Differentiation of Human Dental Pulp Stem Cells Derived from Permanent Teeth by Using Two Different Methods
  • Research • Medicine
    Portable Intermodal Preferential Looking (IPL): Investigating Language Comprehension in Typically Developing Toddlers and Young Children with Autism
  • Research • Medicine
    Intraoperative Detection of Subtle Endometriosis: A Novel Paradigm for Detection and Treatment of Pelvic Pain Associated with the Loss of Peritoneal Integrity
  • Research • Medicine
    The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease
  • Research • Medicine
    Collection Protocol for Human Pancreas
  • Research • Medicine
    The α-test: Rapid Cell-free CD4 Enumeration Using Whole Saliva
  • Research • Medicine
    The Measurement and Treatment of Suppression in Amblyopia
  • Research • Medicine
    Corneal Donor Tissue Preparation for Endothelial Keratoplasty
  • Research • Medicine
    Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)
  • Research • Medicine
    Eye Tracking Young Children with Autism
  • Research • Medicine
    Doppler Optical Coherence Tomography of Retinal Circulation
  • Research • Medicine
    Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System
  • Research • Medicine
    Detection and Genogrouping of Noroviruses from Children's Stools By Taqman One-step RT-PCR
  • Research • Medicine
    Method to Measure Tone of Axial and Proximal Muscle
  • Research • Medicine
    The Trier Social Stress Test Protocol for Inducing Psychological Stress
  • Research • Medicine
    Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging
  • Research • Medicine
    Multifocal Electroretinograms
  • Research • Medicine
    Isolation of Human Islets from Partially Pancreatectomized Patients
  • Research • Medicine
    Examining the Characteristics of Episodic Memory using Event-related Potentials in Patients with Alzheimer's Disease
  • Research • Medicine
    Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling
  • Research • Medicine
    Manual Muscle Testing: A Method of Measuring Extremity Muscle Strength Applied to Critically Ill Patients
  • Research • Medicine
    Expired CO2 Measurement in Intubated or Spontaneously Breathing Patients from the Emergency Department
  • Research • Medicine
    A Protocol for Comprehensive Assessment of Bulbar Dysfunction in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS)
  • Research • Medicine
    An Investigation of the Effects of Sports-related Concussion in Youth Using Functional Magnetic Resonance Imaging and the Head Impact Telemetry System
  • Research • Medicine
    Corneal Confocal Microscopy: A Novel Non-invasive Technique to Quantify Small Fibre Pathology in Peripheral Neuropathies
  • Research • Medicine
    Methods to Quantify Pharmacologically Induced Alterations in Motor Function in Human Incomplete SCI
  • Research • Medicine
    Multispectral Real-time Fluorescence Imaging for Intraoperative Detection of the Sentinel Lymph Node in Gynecologic Oncology
  • Research • Medicine
    Technique to Collect Fungiform (Taste) Papillae from Human Tongue
  • Research • Medicine
    Assessing Endothelial Vasodilator Function with the Endo-PAT 2000
  • Research • Medicine
    Making Sense of Listening: The IMAP Test Battery
  • Research • Medicine
    An Experimental Paradigm for the Prediction of Post-Operative Pain (PPOP)
  • Research • Biology
    Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees
  • Research • Biology
    Demonstration of Cutaneous Allodynia in Association with Chronic Pelvic Pain

    • Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter