Analyse du réseau de la mode par défaut du réseau utilisant la connectivité fonctionnelle IRM en épilepsie du lobe temporal
Summary
Le Réseau de Mode par défaut (DMN) en épilepsie du lobe temporal (ELT) est analysé à l'état de repos du cerveau en utilisant la connectivité fonctionnelle à base de graines IRM (fcMRI).
Abstract
Connectivité IRM fonctionnelle (fcMRI) est une méthode IRMf qui examine la connectivité des différentes zones du cerveau basé sur la corrélation des fluctuations du signal BOLD dans le temps. Épilepsie du lobe temporal (ELT) est la forme la plus courante d'épilepsie adulte et implique des réseaux cérébraux multiples. Le réseau du mode par défaut (DMN) est impliqué dans conscient, repos cognition de l'Etat et est pensé pour être affectés dans TLE où les crises provoquent troubles de la conscience. La DMN dans l'épilepsie a été examinée à l'aide de semences à base fcMRI. Les antérieurs et postérieurs pôles de la DMN ont été utilisés comme semences dans cette analyse. Les résultats montrent une déconnexion entre la partie antérieure et moyeux postérieurs de la DMN dans TLE pendant l'état basal. En outre, l'augmentation de la connectivité de DMN à d'autres régions du cerveau à gauche TLE avec diminution de la connectivité en droit TLE est révélé. L'analyse montre comment fcMRI à base de graines peuvent être utilisées pour sonder les réseaux cérébraux dans les troubles du cerveau comme la TLE.
Introduction
Fonctionnelle Connectivité IRM (fcMRI) est une approche relativement récente analytique de données IRMf qui quantifie la relation entre les différentes régions du cerveau en fonction de la similitude de leur niveau d'oxygénation du sang (BOLD) signal de série de temps – c'est ce qu'on appelle la connectivité «fonctionnelle», et est distingue de la connectivité anatomique qui décrit l'existence de connexions physiques entre les régions (par exemple, les fibres de la substance blanche). Dans une application particulière de cette approche, les séries chronologiques sont collectées lorsque le participant n'est pas engagé dans une tâche ou est dans le soi-disant "état de repos".
Bien que décrite pour la première en 1995 1, il a été un immense intérêt dans fcMRI résultant dans environ 1000 publications liées à la technique en 2012. FcMRI présente des avantages intrinsèques sur IRMf basée sur les tâches dans (1) qu'il n'y a pas une tâche spécifique à accomplir, ( 2) l'objet de la coopération estpas nécessaire, (3) ensembles de données peuvent être utilisées pour interroger plusieurs réseaux différents, (4) un meilleur rapport signal sur bruit est présent probablement dû à des différences dans l'énergétique cérébrales impliquées, et (5) le contournement des facteurs de confusion liés à la tâche 2. En tant que preuve de son concept, fcMRI changements se sont avérés correspondre à des changements dans 3 EEG et des potentiels de champ local 4 dans le cerveau.
Techniques d'analyse fcMRI comprennent / techniques de ROI à base de graines, analyse en composantes indépendantes (ICA), l'analyse de la théorie des graphes, Granger analyse de causalité, les méthodes locales (amplitude des variations de basse fréquence, analyse régionale de l'homogénéité), et d'autres 5. Aucune technique n'a encore démontré une nette supériorité sur l'autre, bien que les méthodes les plus populaires sont à base de graines et méthodes ICA 6. À base de graines fcMRI corrélation fluctuations temporelles de signal BOLD d'une partie présélectionnée du réseau putatif à l'étude appelle la «semence1; ou "région d'intérêt (ROI)" à toutes les autres parties du cerveau. Zones du cerveau montrant BOLD signal de corrélation à la zone de semences sont pensés pour délimiter les parties du réseau concernées. En revanche, l'ICA utilise une analyse fondée sur les données sans modèle pour extraire les zones du cerveau spatio-temporellement corrélées (composants indépendants, CI) en analysant les caractéristiques des signaux hémodynamiques de l'ensemble du cerveau 5.
Dans le manuscrit actuel, une description des méthodes utilisées dans une étude publiée précédemment de repos état à base de graines analyse de la connectivité de la DMN dans TLE est présenté 7. TLE est la forme la plus courante d'épilepsie adulte. En plus de crises, TLE provoque un dysfonctionnement de plusieurs réseaux du cerveau, y compris la mémoire, le comportement, la pensée, et la fonction sensorielle 8. La DMN est constitué par régions cérébrales subserving conscient, l'état de repos de la cognition. La DMN a été signalé à être impliqués dans les convulsions associées avec consc réduiteiousness 9,10. En outre, l'hippocampe est la structure clé impliquée dans TLE et a été pensé pour être le composant de la DMN. Cependant, la connectivité du PCC de la formation hippocampique est plus faible que d'autres composants de DMN, telles que le cortex préfrontal médian et pariétales inférieures. Ceci suggère que l'hippocampe est soit un sous-réseau de l'une ou DMN 11,12 de réseau interactif. Ces points communs entre TLE et DMN soulèvent la possibilité que DMN connectivité fonctionnelle est altérée dans TLE. Cette analyse compare le DMN des sujets avec TLE à des témoins sains afin de mieux comprendre l'implication de DMN dans TLE. La connectivité des graines placées dans les principaux centres de la DMN – les régions de moyeu antérieures et postérieures ont été analysés 12. Les graines ont été placées dans le moyeu postérieur constitué par le retrosplenium / precuneus (Rsp / PCUn) ainsi que le moyeu antérieur constitué par le cortex préfrontal ventro-médian (vmPFC) chez les patients ayant des TLE et ensaine contrôle pour identifier les postérieures et antérieures sous-réseaux de la DMN.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'épilepsie est considérée comme une maladie de réseau, et des anomalies des réseaux impliqués sont présents pendant les crises et à l'état intercritique 21. IRMf à base de tâche a été utilisé pour analyser les anomalies de la langue et des réseaux de mémoire en 8 TLE. FcMRI présente des avantages inhérents à l'étude de la DMN 12 qui est un réseau principalement actif dans l'état de repos. La DMN est un réseau de régions du cerveau qui a été trou…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Le financement de cette recherche a été fourni par l'Epilepsy Foundation of America, Baylor College of Medicine informatique et intégrative Biomedical Research Center (CIBR) Seed Grant Prix (ZH), NIH-NINDS K23 Grant NS044936 (JMS); . et La Fondation de la famille Leff (JMS) acquisition des données a été assisté par: Elizabeth Pierce (UCLA).
Materials
| MRI machine |
| Linux workstation with image analysis software installed |
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