The Standard Mode Network (DMN) i tinninglappen epilepsi (TLE) er analysert i den hvilende tilstand av hjernen ved hjelp av frø-basert funksjonell tilkobling MRI (fcMRI).
Funksjonell tilkobling MRI (fcMRI) er en fMRI metode som undersøker tilkobling av ulike hjerneområder basert på korrelasjon av BOLD signal svingninger over tid. Temporal Lobe Epilepsy (TLE) er den vanligste typen av voksen epilepsi og involverer flere hjernenettverk. Standardmodusen nettverk (DMN) er involvert i bevisst, hviletilstand kognisjon og antas å bli påvirket i TLE der anfall føre til svekkelse av bevissthet. Den DMN i epilepsi ble undersøkt ved hjelp av frø basert fcMRI. Fremre og bakre huber av DMN ble brukt som frø i denne analysen. Resultatene viser en frakobling mellom det fremre og bakre knutepunkter i dmn i TLE under basal tilstand. I tillegg økte DMN tilkobling til andre områder av hjernen i venstre TLE sammen med redusert tilkobling i høyre TLE er avslørt. Analysen demonstrerer hvordan frø-baserte fcMRI kan brukes til å undersøke cerebrale nettverk i hjernesykdommer slik som TLE.
Funksjonell Connectivity MRI (fcMRI) er en relativt ny analytisk tilnærming til fMRI data som kvantifiserer sammenhengen mellom ulike områder av hjernen basert på likheten av deres blod oksygenenivåavhengig (BOLD) signal tidsserie – dette kalles "funksjonell"-tilkobling, og er skjelnes fra anatomisk tilkobling som beskriver eksistensen av fysiske forbindelser mellom regioner (for eksempel hvit materie fiber). I en spesiell anvendelse av denne tilnærmingen, er tidsserien samlet når deltakeren ikke er engasjert i en oppgave eller er i den såkalte "hviletilstand".
Selv om første gang beskrevet i 1995 en, har det vært enorm interesse for fcMRI resulterer i ca 1000 publikasjoner knyttet til teknikken i 2012. FcMRI har iboende fordeler over oppgavebasert fMRI i (1) at det ikke er bestemt oppgave som skal utføres, ( 2) lagt samarbeid erikke nødvendig, (3) datasett kan brukes til å spørre flere forskjellige nettverk, er (4) bedre signal til støy-forhold stede sannsynlig på grunn av forskjeller i hjerne energetics involvert, og (5) omgåelse av oppgaverelaterte confounds to. Som et bevis på konseptet har fcMRI forandringer er vist å samsvarer med endringer i EEG 3 og lokale feltpotensialer 4 i hjernen.
Teknikker for fcMRI analyse inkluderer avkastning / frø-baserte teknikker, uavhengig komponent analyse (ICA), grafteori analyse, Granger kausalitet analyse, lokale metoder (amplitude av lavfrekvente svingninger, regional homogenitet analyse), og andre fem. Ingen enkelt teknikken har ennå påvist klar overlegenhet over en annen, selv om de mest populære metodene er seedet basert og ICA metoder seks. Seed-baserte fcMRI korrelerer timelige svingninger i BOLD signal fra en forhåndsvalgt del av den antatte nettverket under studien kalt "Seed1; eller "region av interesse (ROI)" til alle andre deler av hjernen. Områder i hjernen som viser BOLD signal korrelering til frøet området antas å avgrense deler av de involverte nettverket. I kontrast, bruker ICA en modell-fri data-drevet analyse for å trekke spatio-timelig korrelerte hjernen områder (uavhengige komponenter, kretser) ved å analysere de hemodynamiske signal karakteristikker av hele hjernen fem.
I dagens manuskriptet, er en beskrivelse av metoder som brukes i en tidligere publisert studie av hviletilstand frø-basert tilkobling analyse av DMN i TLE presenteres syv. TLE er den vanligste form for voksen epilepsi. I tillegg til beslag, fører TLE dysfunksjon av flere hjernenettverk, inkludert hukommelse, atferd, tanke, og sensorisk funksjon åtte. Den DMN er konstituert av cerebral regioner subserving bevisst, hviletilstand kognisjon. Den DMN har blitt rapportert å være involvert i anfall assosiert med redusert consciousness 9,10. I tillegg, er hippocampus nøkkelstruktur som er involvert i TLE og har vært antatt å være del av dmn. Imidlertid er tilkobling av PCC til hippocampus dannelsen svakere enn med andre DMN komponenter, for eksempel medial prefrontal og dårligere parietal cortex. Dette tyder på at hippocampus er enten et delnettverk av DMN eller et samspill nettverk 11,12. Disse fellestrekk mellom TLE og DMN øke muligheten for at Dmn funksjonell tilkobling er endret på TLE. Denne analysen sammenligner DMN av individer med TLE med friske kontroller for å få innsikt i involvering av DMN i TLE. Tilkobling av frø som er plassert i de viktigste huber av DMN – fremre og bakre hub regioner ble analysert 12. Frøene ble plassert i det bakre nav bestående av retrosplenium / precuneus (Rsp / PCUN) samt fremre knutepunkt bestående av ventromediale prefrontale cortex (vmPFC) hos pasienter med TLE-og insunn kontroller for å identifisere de bakre og fremre subnett av DMN.
Epilepsy er antatt å være et nettverk sykdom, og forandringer i det involverte nett er til stede under anfall og i interiktal tilstand 21.. Oppgavebasert fMRI har blitt brukt til å analysere unormalt av språk og hukommelse nettverk i TLE åtte. FcMRI har naturgitte fordeler i å studere DMN 12 som det er et nettverk hovedsakelig aktiv i hviletilstand. Den DMN er et nettverk av hjernen som har blitt funnet å være aktiv i våken individer som er igjen uforstyrret og er engasjert i sp…
The authors have nothing to disclose.
Finansiering for denne forskningen ble gitt av The Epilepsy Foundation of America, Baylor College of Medicine Computational og Integrative Biomedical Research Center (CIBR) Seed Grant Awards (ZH), NIH-ninds K23 Grant NS044936 (JMS); og The Leff Family Foundation (JMS) Datainnsamling ble assistert av: Elizabeth Pierce (UCLA)..
MRI machine |
Linux workstation with image analysis software installed |