Сеть Анализ стандартный режим сети с помощью функциональной связности МРТ в височной эпилепсии

Summary

Режим по умолчанию сети (DMN) в височной эпилепсии (TLE) анализируется в состоянии покоя мозга с помощью семян на основе функциональной связности МРТ (fcMRI).

Abstract

Функциональная связность МРТ (fcMRI) является методом МРТ, которая исследует связь различных областей мозга, основанные на корреляции смелых флуктуаций сигнала с течением времени. Височная эпилепсия (TLE) является наиболее распространенным типом взрослых эпилепсии и включает в себя несколько сетей головного мозга. Сеть по умолчанию режим (DMN) участвует в сознательном, покоя познания и, как полагают, будут затронуты в TLE где объем изъятий вызвать нарушения сознания. DMN при эпилепсии исследовали при помощи семян, основанный fcMRI. Передние и задние ступицы НУМ были использованы в качестве семян в этом анализе. Результаты показывают разъединение между передними и задними ступицах НУМ в TLE во базальной государства. Кроме того, увеличилось подключения DMN в другие регионы мозга в левой TLE наряду со снижением подключения в правом TLE раскрывается. Анализ показывает, как семенные основе fcMRI может быть использован для исследования головного мозга сетей в мозговых нарушений, таких как ОДВТ.

Introduction

Функциональная подключения МРТ (fcMRI) является относительно новым аналитический подход к данным МРТ, что количественную взаимосвязь между различными частями мозга, основанный на сходстве их уровня оксигенации крови зависит (жирный) сигнал временных рядов – это называется "функциональный" подключение, и является отличается от анатомической связи, которая описывает существование физических связей между регионами (например, белого вещества волокон). В специальном применении этого подхода, временной ряд собирают, когда участник не занимается задачи или в так называемом «состоянии покоя».

Хотя впервые описан в 1995 году ^1, в мире произошли грандиозные интерес к fcMRI в результате чего около 1000 публикаций, связанных с техникой в 2012 году. FcMRI имеет внутренние преимущества по сравнению основе задач МРТ в (1), что нет конкретной задачи должны быть выполнены, ( 2) при условии сотрудничествоне надо, (3) наборы данных можно использовать для запроса несколько различных сетей, (4) лучше отношение сигнал-шум присутствует, вероятно, связано с различиями в мозговых энергетики, участвующих и (5) обход, относящихся к заданию смешивает ^2. В качестве доказательства своей концепции, fcMRI изменения, как было показано, чтобы соответствовать изменениям в ЭЭГ ³ и локальных потенциалов поля ⁴ в мозге.

Методы анализа fcMRI включают / методов ROI семян на основе, независимый анализ компонент (ICA), анализ теории графов, Грейнджер анализ причинно-следственных связей, местные методы (амплитуда низких флуктуации частоты, регионального анализа однородности), и другие ^5. Ни один метод до сих пор не продемонстрировали явное превосходство над другим, хотя самые популярные методы семя основе и ICA методы ^6. Семя основе fcMRI коррелирует временные колебания жирным шрифтом сигнала от предварительно выбранной части предполагаемого сети изучаемого называется «семя1; или "область интереса (ROI)" для всех других частях мозга. Области мозга, показывая BOLD корреляции сигнала в область семян, как полагают, разграничить части привлеченного сети. В противоположность этому, МКА использует модель без управляемой данными анализа для извлечения пространственно-временно коррелирует области мозга (независимые компоненты, ICS), анализируя гемодинамические характеристики сигнала всего мозга ^5.

В текущем рукописи, описание методов, используемых в ранее опубликованной изучения покоя семян на основе анализа связности НУМ в TLE представлена ^​​7. TLE является наиболее распространенной формой взрослого эпилепсии. В дополнение к припадков, TLE вызывает дисфункцию нескольких сетей мозга, включая память, поведение, мысли и сенсорной функции ^8. DMN состоит мозга регионов, содействующие сознательное, отдыхая состояния познания. DMN, как сообщается, участвовать в припадков, связанных с пониженной conscсерьезностью, ^9,10. Кроме того, гиппокамп является ключевой структурой участие в TLE и, как считалось, быть компонентом НУМ. Тем не менее, связность РСС к гиппокампа слабее с другими компонентами DMN, таких как медиальной префронтальной и нижней теменной коры. Это говорит о том, что гиппокамп является либо подсеть НУМ или взаимодействующих сети ^11,12. Эти общие черты TLE и НУМ поднимают возможность что д.м.н. функциональная связность изменяется в TLE. Этот анализ сравнивает DMN предметов с TLE для здоровых, чтобы разобраться в причастности DMN в TLE. Подключение семян, расположенных в главных транспортных узлов DMN – передняя и задняя ступица регионах были проанализированы ^12. Семена помещали в задней ступицы, состоящей из retrosplenium / предклинья (RSP / PCUN), а также передней ступицы, состоящей из вентромедиального префронтальной коры (VMPFC) у пациентов, имеющих TLE и вздоровый контролирует определить задней и передней подсетей из НУМ.

Protocol

1. Субъекты Исследование население 36 субъектов включает в себя 3 группы: право TLE (п = 11), слева TLE (п = 12), и здоровых (п = 13). Получить письменное информированное согласие от всех субъектов. Исследование соответствии с руководящими принципами в Университете Калифорнии, Лос-Анджелес (UCLA) …

Representative Results

На рисунке 1 показана DMN выявлено с подключением от задней семени (RSP / PCUN, красно-желтые цвета) и передней семян (VMPFC, сине-зеленые цвета) и сравнивает сетей, обнаруженные в различных предметных групп (1А-С) и между собой, а именно здоровых по сравнению с всех пациентов с ВЭ …

Discussion

Эпилепсия, как полагают, сеть болезни и аномалии вовлеченных сетей присутствуют во время приступов и в межприступном состоянии ^21. На основе задач МРТ был использован для анализа аномалий языка и сетей памяти в TLE ^8. FcMRI имеет свои достоинства в изучении DMN ^12, как это сеть …

Materials

MRI machine

Linux workstation with image analysis software installed