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Articles by Michelle Hampson in JoVE
JoVE Clinical and Translational Medicine
Le biofeedback IRMf en temps réel ciblage du cortex orbitofrontal contamination pour l'anxiété
1Department of Diagnostic Radiology, Yale University School of Medicine, 2Department of Psychiatry, Yale University School of Medicine, 3Yale Child Study Center, Yale University School of Medicine, 4Interdepartmental Neuroscience Program, Yale University School of Medicine
Nous présentons ici une méthode pour apprendre aux gens à contrôler une zone du cerveau impliquée dans la contamination et l'anxiété pour sonder la relation entre l'anxiété et les schémas de contamination connectivité cérébrale.
Other articles by Michelle Hampson on PubMed
Détection De La Connectivité Fonctionnelle à L'aide De Corrélations Temporelles En Images RM
Connectivité fonctionnelle entre les régions du cerveau a été étudiée par une analyse des corrélations entre signal régional des fluctuations enregistrées dans les images de résonance magnétique (RM) obtenues dans un état stable. En comparaison avec les études de la connectivité fonctionnelle qui utilisent des manipulations de la tâche, l'analyse des corrélations en régime permanent, les données sont moins susceptibles d'être confond survenant lorsque les régions cérébrales fonctionnellement indépendants répondent de façon similaire aux changements dans la tâche. Une nouvelle approche pour identifier les corrélations interrégionales en état stationnaire données rend l'utilisation de deux séries de données indépendantes. Régions d'intérêt (ROIs) sont définies et hypothèses concernant leur connectivité sont générées dans un seul ensemble de données. Les hypothèses de connectivité sont ensuite évaluées dans l'ensemble de données restant (indépendant) en analysant les basses fréquences des corrélations temporelles entre les régions. Les rôles des deux ensembles de données sont alors inversés et le processus répété, peut-être plusieurs fois. Cette méthode a été illustrée par l'application du système de la langue. L'existence d'un lien fonctionnel entre l'aire de Broca et de Wernicke de zone a été confirmée chez des sujets sains au repos. Une augmentation de cette connexion fonctionnelle quand le système de la langue a participé activement (lorsque les sujets ont été continuellement écouter texte narratif) a également été confirmée. Dans une deuxième version des analyses, a trouvé une corrélation entre de Broca et une région du cortex prémoteur gauche significative au repos et à augmenter pendant l'écoute continue. Ces résultats suggèrent que la méthodologie proposée peut révéler la présence et la force des connexions fonctionnelles dans les systèmes cognitifs de haut niveau.
Changements De Connectivité Fonctionnelle D'homme MT/V5 Avec Mouvement Visuel D'entrée
La base neurale de la fonction mentale humaine est caractérisée par des interactions entre les régions du cerveau. Des corrélations temporelles dans M. signaux entre zones peuvent fournir une méthode pour étudier ces interactions. Cette approche a été utilisée pour examiner la connectivité fonctionnelle dans le mouvement système du cerveau humain. Corrélations entre MT/V5 et d'autres régions du cerveau ont été examinées dans un état de repos (sans stimulation visuelle) et dans un état actif produit en affichant le mouvement des cercles concentriques. Un réseau de régions compatibles avec l'anatomie fonctionnelle connue du traitement visuel était corrélé avec MT/V5 pendant le repos. Lorsque les sujets visualisiez du mouvement, un réseau plus limité est corrélé avec MT/V5, suggérant que Mt/V5 a agi de concert avec un plus petit réseau spécifique à la tâche.
Connectivité-comportementale L'analyse Révèle Que La Connectivité Fonctionnelle Entre BA39 Gauche Et L'aire De Broca Varie Selon La Capacité En Lecture
Les corrélations entre les fluctuations temporelles de signaux IRM peut révéler la connectivité fonctionnelle entre les régions du cerveau dans des sujets individuels. Ces corrélations serait indices particulièrement utiles de la connectivité fonctionnelle s'ils covarient avec la performance comportementale ou d'autres variables en question. Cette étude a examiné si une telle relation n'a pu être démontrée dans le cadre du circuit de lecture dans le cerveau. La méthode s'est avérée suffisamment puissant pour révéler des corrélations significatives entre les capacités de lecture des sujets et la force de leur lien fonctionnel entre la zone de gauche de Brodmann 39 et l'aire de Broca lors de la lecture. Ceci suggère que la déconnexion du gyrus angulaire rapportée antérieurement pour les lecteurs dyslexiques fait partie d'un continuum plus vaste dans lequel les pauvres (mais les lecteurs nonimpaired) montrent également une connectivité réduite à la région. En outre, il illustre la puissance potentielle de paradigmes qui examinent les corrélations entre le comportement et les connexions fonctionnelles du cerveau.
Connectivité Cérébrale Liés à La Performance De La Mémoire De Travail
Plusieurs zones du cerveau montrent des baisses de signal au cours de différentes tâches cognitives dans les études d'imagerie fonctionnelle, y compris le cortex cingulaire postérieur (CCP) et une région médiane frontale intégrant des parties de le gyrus frontal médian et cortex cingulaire antérieur ventral (MFG / VACC). Il a été suggéré que ces zones sont des composants d'un réseau en mode par défaut qui est engagée au repos et à dégager au cours de tâches cognitives. Cette étude a porté sur la connectivité fonctionnelle entre le PCC et MFG / VACC au cours d'une tâche de mémoire de travail et au repos, en examinant les corrélations temporelles dans les niveaux de signaux de résonance magnétique entre les régions. Les deux régions ont été reliés fonctionnellement dans les deux conditions. En outre, la performance sur la tâche de mémoire de travail a été positivement corrélée avec la force de cette liaison fonctionnelle non seulement au cours de la tâche de mémoire de travail, mais aussi au repos. Ainsi, il semble que ces régions sont des composants d'un réseau qui peut faciliter ou de surveiller les performances cognitives, plutôt que de se désengager au cours de tâches cognitives. En outre, ces données soulèvent la possibilité que les différences individuelles dans la force de couplage entre ces deux régions au repos prédire les différences dans les capacités cognitives importantes pour cette tâche de mémoire de travail.
Sondage De La Physiopathologie De La Auditifs / Verbale Hallucinations En Combinant Imagerie Fonctionnelle Par Résonance Magnétique Et La Stimulation Magnétique Transcrânienne
L'imagerie fonctionnelle par résonance magnétique et stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) ont été utilisés pour explorer la physiopathologie des hallucinations auditives / verbale (AVHs). Seize patients atteints de schizophrénie-troubles du spectre ont été étudiés avec continus ou à proximité AVHs continues. Pour les patients avec hallucinations intermittentes (N = 8), le sang d'oxygénation au niveau des cartes d'activation-dépendants (BOLD) comparant l'hallucination et périodes nonhallucination ont été générés. Pour les patients avec hallucinations continu (n = 8) des corrélations entre les cours du signal horaire en gras dans l'aire de Wernicke et les autres régions ont été utilisées pour cartographier couplage fonctionnel à l'ancienne. Ces cartes ont été utilisées pour identifier les sites corticaux 3-6 par patient qui ont été sondés avec 1-Hz SMTr et une stimulation factice. SMTr livrant à des sites temporo-pariétal gauche dans l'aire de Wernicke et le gyrus supramarginal adjacente a été accompagnée par un taux plus élevé de l'amélioration de l'AVH par rapport à une stimulation factice et SMTr livrés à des sites antérieurs temporelles. Pour hallucinés intermittents, des niveaux inférieurs de l'hallucination liée à l'activation de l'aire de Broca fortement prédit une plus grande vitesse de réponse à la SMTr temporo-pariétal gauche. Pour hallucinés continues, réduite couplage entre Wernicke et un homologue droit de l'aire de Broca fortement prédit une plus grande temporo-pariétal gauche taux de SMTr de la réponse. Ces résultats suggèrent que les zones temporo dominantes hémisphère sont impliqués dans l'expression de AVHs, avec des niveaux plus élevés de coactivation et / ou de couplage impliquant les régions frontales inférieures de renfort pathophysiologie sous-jacente.
Mesurer La Connectivité Cérébrale : Imagerie Du Tenseur De Diffusion Valide Les Corrélations Temporelles De L'État Au Repos
Tenseur de diffusion (DTI) d'imagerie et de repos des corrélations temporelles de l'État (RSTC) sont les deux principales techniques pour enquêter sur la connectivité du cerveau humain. Ils ont été largement utilisés pour étudier la résistance des connexions anatomiques et fonctionnelles entre les régions lointaines de cerveau chez des sujets sains et chez des populations cliniques. Bien qu'ils sont basés sur l'imagerie par résonance magnétique (MRI) ils n'ont pas encore été comparé directement. Dans cet ouvrage les deux techniques ont été utilisées pour créer des matrices de connectivité globale couvrant la matière grise de cerveau entier. Ceci permettait à des comparaisons directes entre la connectivité fonctionnelle mesurée par RSTC avec connectivité anatomique quantifiée à l'aide de la tractographie DTI. Nous avons constaté que les matrices de connectivité obtenues à l'aide de deux techniques a montré une entente importante. Cartes de connectivité créées pour des régions anatomiques définies a priori ont montré une corrélation significative, et en outre accord était particulièrement élevé dans les régions montrant une connectivité globale forte, tels que ceux appartenant au réseau du mode par défaut. Une comparaison directe entre les RSTC fonctionnel et anatomique connectivité DTI, présenté ici pour la première fois, relie deux approches puissants pour étudier la connectivité cérébrale et montre leur accord fort. Il fournit une validation multimodale cruciale pour le repos des corrélations de l'État comme représentant la connectivité neuronale. La combinaison des deux techniques présentées ici permet davantage en les combinant pour assurer une représentation plus riche de la connectivité cérébrale dans le cerveau en bonne santé, tant dans des conditions cliniques.
Évolution Temporelle De L'activation De Régions Cérébrales Associée à L'apparition D'hallucinations Auditives/verbal
L'évolution temporelle de l'activation cérébrale avant l'apparition d'hallucinations auditives/verbal a été caractérisée en utilisant l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle dans six dextres patients atteints de schizophrénie. Des cartes composites des périodes pre-hallucination a révélé d'activation dans l'insula antérieure gauche et dans le gyrus temporal moyen droit, reproduisant partiellement les deux rapports précédents, ainsi que la désactivation dans l'antérieur cingulaire et parahippocampique gyri. Ces résultats peuvent refléter les événements de cerveau qui déclenchent ou accroissent la vulnérabilité aux hallucinations auditives/verbal.
Zones Du Cerveau Coactivating Avec Moteur Cortex Cours Des Tics Moteurs Chroniques Et Les Mouvements Intentionnels
Chroniques tics sont caractérisés par des tics moteurs qui sont souvent précédées par prémonitoire exhorte à tic. Études de neuroimagerie fonctionnelle ont documenté des tendances d'activité du cerveau avant et pendant les tics, mais ces études n'ont pas examiné si les patterns d'activation diffèrent de celles observées chez les sujets normaux de contrôle qui accomplissent des actes similaires.
Modifications Dans La Connectivité Neuronale Chez Les Enfants Prématurés à L'âge De L'école
Des données convergentes suggèrent récupération après une blessure dans le cerveau prématuré. Nous avons utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour tester l'hypothèse que la connectivité cérébrale impliquant l'aire de Wernicke et d'autres importantes régions linguistiques corticales serait différent prématuré (PT) et à long terme (T) des enfants d'âge scolaire de contrôle pendant l'exécution d'une tâche de langage auditif. Cinquante-quatre enfants (PT 600-1250 poids à la naissance g) et 24 témoins ont été évalués en utilisant T une tâche linguistique IRMf passive et des évaluations du développement neurologique, y compris: l'échelle d'intelligence de Wechsler pour enfants - III (WISC-III), le Peabody Individual Achievement - révisée (PIAT-R) et le Peabody Picture Vocabulary Test - version révisée (EVIP-R) à 8 ans. L'activité neuronale a été évaluée pour le traitement du langage et les données ont été évaluées pour la connectivité et les corrélations avec les résultats cognitifs. Nous avons trouvé que les sujets PT a marqué significativement plus faible sur toutes les composantes de la WISC-III (p <0,009), le test PIAT-R Compréhension écrite (p = 0,013), et l'EVIP-R (p = 0,001) comparativement aux sujets terme. Analyses de connectivité révélé significativement plus fortes chez les enfants circuits neuronaux PT entre l'aire de Wernicke et le gyrus frontal inférieur droit (R IFG, homologue de l'aire de Broca) et la gauche et la droite supramarginal gyri (SMG) composantes des lobules pariétaux inférieurs (p </=0.02 for all). We conclude that PT subjects employ neural systems for auditory language function at school age differently than T controls; these alterations may represent a delay in maturation of neural networks or the engagement of alternate circuits for language processing.
Vers Une Science De La Découverte Du Fonctionnement Du Cerveau Humain
Même si elle est appliquée avec succès pour l'exploration du génome, discovery science a échappé à la communauté de neuro-imagerie fonctionnelle. Le défi fondamental reste le développement des paradigmes communs pour interroger les multiples systèmes fonctionnels dans le cerveau sans les contraintes des hypothèses a priori. État de repos l'IRM fonctionnelle (IRMf-R) constitue une approche candidat capable de relever ce défi. Imagerie du cerveau pendant le repos révèle la grande amplitude basse fréquence spontanée (< 0,1 Hz) des fluctuations du signal IRMf temporellement corrélés dans des domaines connexes sur le plan fonctionnel. Dénommé connectivité fonctionnelle, ces corrélations produisent des cartes détaillées des systèmes neurones complexes, constituant collectivement un individu « fonctionnelle connectome. » Reproductibilité dans datasets et individus suggère la connectome fonctionnelle a une architecture commune, encore connectome fonctionnelle de chaque individu présente des caractéristiques uniques, avec des différences interindividuelles stables et significatifs dans les patterns de connectivité et les points forts. Cartographie complète de la connectome fonctionnelle et son exploitation ultérieure de discerner les influences génétiques et relations cerveau-comportement, exigera des datasets collaboratives multicentriques. Ici, nous initions cette entreprise en recueillant des données IRMf-R de 1 414 bénévoles recueillies indépendamment dans 35 centres internationaux. Nous démontrons une architecture universelle des connexions fonctionnelles positives et négatives, ainsi que les locus cohérentes de la variabilité interindividuelle. Âge et le sexe ont émergé comme des déterminants importants. Ces résultats démontrent qu'indépendants R-IRMf datasets peuvent être agrégées et partagés. Haut débit R-IRMf peut fournir des phénotypes quantitatives pour les études de génétique moléculaire et les biomarqueurs des processus pathologiques et de développement dans le cerveau. Pour lancer la science de la découverte de la fonction cérébrale, 1000 fonctionnelle Connectomes projet dataset est librement accessible à www.nitrc.org/projects/fcon_1000/.
Connectivité Fonctionnelle à Un Centre De Langues Right Hemisphere Chez Les Adolescents Nés Prématurément
Les enfants nés prématurément sont à risque accru de troubles du langage à l'âge de l'école et au-delà, mais la base neurobiologique de ces résultats demeure mal comprise. Trente-et-un adolescents PT (poids à la naissance de 600 1250g) et 36 contrôles ont été évalués en utilisant T une tâche linguistique IRMf passive et des évaluations du développement neurologique, y compris: l'échelle d'intelligence de Wechsler pour les enfants-III (WISC-III), le vocabulaire en images Peabody-Révisée test (EVIP-R), le test complet du traitement phonologique (CTOPP) et le test de l'efficacité lecture de mots (THaLeM) à 16 années d'âge. L'activité neuronale a été évaluée pour le traitement du langage et les données ont été évaluées pour la connectivité et les corrélations avec les résultats cognitifs. Sujets PT obtenu des scores significativement plus bas sur toutes les composantes du WISC-III (p <0,05) comparativement aux sujets terme, mais il n'y avait aucune différence significative dans PPVT-R entre les groupes. Connectivité fonctionnelle (fcMRI) entre l'aire de Wernicke (à gauche BA 22) et le gyrus supramarginal droit (BA 40) a été augmenté chez les sujets prématurés par rapport aux témoins terme (p = 0,03), et la force de ce lien a été inversement proportionnelle à la performance à la fois sur l'. PPVT-R (R (2) = 0,553, p = 0,002), et l'indice de compréhension verbale (R (2) = 0,439, p = 0,019) Adolescents prématurés engager une région dorsale hémisphère droit pour la langue à 16 années d'âge. Ceux qui ont les plus grands déficits cognitifs de démontrer la dépendance croissante sur cette voie alternative.
Connectivité Fonctionnelle Entre Les Aires Cérébrales De Travail Positif Et Négatif De Travail Et Sa Relation à La Performance De La Mémoire De Travail
Études d'imagerie cérébrale fonctionnelle ont identifié un ensemble d'aires cérébrales normalement activées lors de tâches cognitives (les zones du cerveau tâche positifs) et un autre ensemble d'aires cérébrales normalement désactivé lors de tâches cognitives (les zones du cerveau tâche négatifs). Des corrélations négatives ou anticorrélations, entre les zones du cerveau tâches positives et négatives des tâches ont été signalés au repos. En outre, la force de ces anticorrélations semble être liée à la fonction cognitive. Cependant, les études portant sur anticorrélations ont généralement employé la régression globale ou les étapes d'analyse similaires qui forcent les relations anticorrélée d'exister entre les zones du cerveau. Par conséquent, la validité de ces résultats a été mise en doute. Ici, nous examinons anticorrélations entre une région tâche négative dans le gyrus frontal médian / cortex cingulaire antérieur et le cortex préfrontal dorsolatéral, un classique des tâches positives région, en utilisant une analyse qui ne comprend pas de régression globale. Au lieu de cela, nous contrôlons l'ensemble du cerveau dans l'analyse des corrélations au niveau du groupe. En utilisant cette approche, nous démontrons que la force de la liaison fonctionnelle entre le cortex frontal médial et le cortex préfrontal dorsolatéral est liée à la fonction cognitive et que cette relation n'est pas un artefact de la régression globale.
Connectivité Fonctionnelle Entre Ventrale Cortex Préfrontal Et L'amygdale à Basse Fréquence Dans L'état De Repos Dans Le Trouble Bipolaire
Anomalies de caractère dans le trouble bipolaire (BD) dans le cortex préfrontal ventral (vPFC) et l'amygdale suggèrent un dysfonctionnement dans leur connectivité. Cette étude a employé basse fréquence au repos État l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (RAL-IRMf) pour analyser la connectivité fonctionnelle entre le vPFC et l'amygdale dans BD. ral-IRMf identifié une corrélation négative dans l'activité vPFC-amygdale, et l'ampleur de cette corrélation était plus élevée chez les participants sains que chez les sujets atteints BD. en outre, analyse de l'ensemble du cerveau a révélé des corrélations supérieures entre gauche et droite vPFC en BD, ainsi qu'avec le striatum ventral.
Substrats Neurobiologiques Du Désordre De Tourette
Cet article passe en revue la littérature scientifique disponible concernant les substrats neurobiologiques du désordre de Tourette (TD).
Résultats Accouchement Prématuré Chez Les Modifications Dans La Connectivité Neuronale à L'âge De 16 Ans
Très faible poids à la naissance prématurés (PT) Les enfants sont à haut risque de lésion cérébrale. Employant Diffusion Tensor Imaging (DTI), nous avons testé l'hypothèse que les adolescents PT démontrerait microstructurale désorganisation de la substance blanche par rapport aux témoins terme à 16 ans de l'âge. Quarante-quatre sujets PT (600-1250 g poids à la naissance) sans lésion cérébrale néonatale et 41 contrôles ont été évalués à terme de 16 ans avec le DTI, l'échelle d'intelligence de Wechsler pour enfants-III (WISC), le vocabulaire en images Peabody-Révisée test ( EVIP), et le test complet du traitement phonologique (CTOPP). Sujets PT obtenu des résultats inférieurs à long terme sur des sujets WISC pleine échelle (p = 0,003), verbale (p = 0,043), et les tests de QI de performance (p = 0,001), ainsi que la conscience phonologique CTOPP (p = 0,004), mais il a marqué de manière comparable à sujets à long terme sur l'EVIP et CTOPP rapide de nommage des tests. Sujets PT était plus faible anisotropie fractionnelle (FA) des valeurs dans plusieurs régions, y compris bilatérales unciforme faisceaux (à gauche: p = 0,01, à droite: p = 0,004), bilatéraux capsules externes (à gauche: p <0,001; droite: p <0,001), le bourrelet du corps calleux (p = 0,008), et la substance blanche servant le gyrus frontal inférieur bilatéral (à gauche: p <0,001; droite: p = 0,011). Les valeurs de FA à la fois dans les faisceaux gauche et à droite unciforme corrélé avec les scores EVIP (une tâche langage sémantique) dans les sujets PT (gauche à droite: r = 0,314, p = 0,038; droite: r = 0,336, p = 0,026). Les valeurs de FA dans les faisceaux en arc de cercle gauche et à droite en corrélation avec les scores de nommage CTOPP rapide (une tâche phonologique) chez les sujets PT (gauche à droite: r = 0,424, p = 0,004; droite: r = 0,301, p = 0,047). Ces support de données pour la première fois que les voies sous-jacentes à double fonction du langage sont présents chez les adolescents PT. Les grévistes bilatéraux corrélations dorsales pour le groupe PT suggèrent que les sujets nés prématurément s'appuyer davantage sur l'hémisphère droit que les adultes se développent normalement pour l'exécution de tâches langagières phonologiques. Ces résultats peuvent représenter soit un retard dans la maturation ou de l'engagement des autres voies neurales pour langage dans le cerveau PT en développement.
Connectivité Fonctionnelle élevée Le Long D'une Boucle De Cortico-striataux Et Le Mécanisme D'hallucinations Auditives/verbal Chez Les Patients Atteints De Schizophrénie
Des niveaux plus élevés de l'inter-région coordination fonctionnelle peuvent faciliter l'émergence de l'activité neuronale comme les perceptions conscientes. Par conséquent, nous avons testé l'hypothèse que hallucinations auditives/verbal (AVHs) proviennent d'une coordination fonctionnelle élevée au sein d'un réseau de traitement de la parole.
Connectivité Des Microstructures Et Fonctionnelle Dans Le Développement Du Cerveau Prématuré
Les enfants nés prématurément sont à risque accru de déficits cognitifs, mais la base neurobiologique de ces résultats demeure mal comprise. Parce que les variations dans les circuits de neurones peuvent influencer la performance sur les tâches cognitives, des enquêtes récentes ont exploré l'impact de la prématurité sur la connectivité dans le cerveau en développement. Tenseur de diffusion des études d'imagerie montrent des altérations généralisées dans l'anisotropie fractionnelle, une mesure de l'intégrité axonale et la connectivité de la microstructure, tout au long du développement du cerveau prématuré. Des études de connectivité fonctionnelle signaler que les nouveau-nés prématurés, les enfants et les adolescents présentent des altérations à la fois dans l'état de repos et de la tâche d'une connectivité par rapport aux sujets témoins terme. Pris ensemble, ces données suggèrent que anomalies du développement neurologique à la suite de naissances prématurées peuvent représenter une maladie de la connectivité neuronale.
Cours Temps De L'activité Cérébrale Régionale D'accompagnement Hallucinations Auditives Verbales Dans La Schizophrénie
La physiopathologie des hallucinations auditives verbales reste mal comprise.
