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Articles by Michelle Hampson in JoVE
JoVE Clinical and Translational Medicine
汚染の不安のために眼窩前頭皮質をターゲットに、リアルタイムfMRIのバイオフィードバック
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
ここでは、汚染の不安に関与する脳の領域を制御するための訓練の人々のためと汚染の不安と脳の接続性パターンとの関係をプロービングするための手法を提案する。
Other articles by Michelle Hampson on PubMed
MR 画像の時空間相関を利用した機能的結合の検出。
定常状態における磁気共鳴 (MR) 画像記録地域信号変動の相関の分析を介して脳部位間の機能的結合を調べた。タスクの操作を利用するとの比較の研究機能の接続の定常状態のデータが影響を受けにくくするは相関の解析機能的無関係な脳の領域の変更タスクに同様の方法で応答するときに生じる困惑させます。定常状態のデータになりますにおける地域間の相関を特定するための新しいアプローチは 2 つの独立したデータのセットを使用します。興味 (ROIs) の領域が定義され、1 つのデータ セットでの接続についての仮説が生成されます。接続性仮説は次低周波数領域時空間相関を分析することによって、残りの （独立） データ セットに評価されます。2 つのデータ セットの役割が逆転し、プロセスは、おそらく複数回繰り返します。このメソッドは、言語システムへの応用によって示されました。ブローカーのエリアとウェルニッケ野の機能的な接続の存在は健常人の安静時に確認されました。（科目が継続的に物語のテキストを聞いていたときに) 言語システムが積極的に従事していたときにこの機能接続の増加も確認されました。分析の 2 番目のイテレーションでは、左前野内領域のブローカーの領域との相関は安静時重要であるため、連続リスニング中に増加するが見つかりませんでした。提案された方法論が存在および機能の接続の強さ高レベルの認知システムで明らかにすることが示唆されました。
人間の MT/V5 視覚運動入力付きの機能的結合の変化。
人間の精神の機能の神経基盤の脳部位間の相互作用によって特徴付けられます。MR 信号の時空間相関領域間これらの相互作用を調査するための 1 つの方法があります。このアプローチは機能的結合の処理システム、人間の脳の動きを調べるに使用されました。MT/V5 と他の頭脳領域との相関 (視覚刺激) なしの静止状態と同心円を移動を表示することによって生成されるをアクティブな状態を調べた。視覚処理の既知の機能解剖と一貫性のある地域のネットワーク MT/V5 の残りの間に相関があった。被験者の動き表示していた場合より限定されたネットワーク MT/V5 MT/V5 は、タスクに特定の小規模なネットワークでのコンサートで演技だった示唆して相関を示した。
接続 - 行動分析では、読解力と異なり、左BA39とブローカ野の間の機能的結合を明らかに
MRI信号の時間的変動との相関関係は、個々の被験者の中脳の領域間の機能的接続性を明らかにすることができます。行動のパフォーマンスや他の対象変数を持つ彼らはcovaryば、このような相関関係が機能的結合の特に有用な指標となります。本研究ではそのような関係は、脳内の読み出し回路のコンテキストで実証することができたかどうかを調べた。方法は、被験者の読書能力と左ブロードマンの領域39および読み出し時ブローカ野の間にそれらの機能の接続の強さの間に有意な相関を明らかにするために十分に強力証明した。これは、以前に、ディスレクシアの読者のために報告された角回の切断が悪い（しかしnonimpaired読者が）また、地域に還元接続を示している大規模な連続体の一部であることを示唆している。また、行動と脳機能の接続の間の相関を調べるパラダイムの潜在力を示しています。
ワーキングメモリのパフォーマンスに関連する脳の接続
いくつかの脳領域は、後部帯状皮質（PCC）と内側前頭回と腹前帯状皮質（/ vACCをMFG）の一部を取り入れた内側前頭領域を含む機能イメージング研究、多くの異なる認知タスクの実行中にシグナルが減少を示しています。それは、これらの領域は、安静時に従事し、認知タスクの実行中に解除されているデフォルトのモードでネットワーク内のコンポーネントであることが示唆されている。本研究では、地域間の磁気共鳴信号レベルでの時間相関を調べることにより、ワーキングメモリタスクの実行中に、安静時PCCとMFG / vACC間の機能的接続性を調べた。 2つの領域が機能的に両方の条件で接続されていました。さらに、ワーキングメモリタスクのパフォーマンスを積極的にワーキングメモリタスク中だけでなく、安静時のみならず、この機能の接続の強さと相関していた。したがって、これらの地域ではなく認知タスクの実行中に解除になるよりも、認知能力を容易にする、または監視することができるネットワークのコンポーネントですが表示されます。さらに、これらのデータは、安静時にこれらの両地域間の結合強度の個人差は、このワーキングメモリタスクのための重要な認知能力の違いを予測している可能性を高める。
機能的磁気共鳴イメージングおよび経頭蓋磁気刺激を組み合わせることにより、聴覚/口頭幻覚の病態を探る
機能的磁気共鳴画像と反復経頭蓋磁気刺激（rTMS）が聴覚/口頭幻覚（AVHs）の病態生理を探求するために使用された。統合失調症スペクトラム障害の16例は、連続的又はほぼ連続的AVHsで検討した。断続的な幻覚（N = 8）の患者については、幻覚とnonhallucination期間を比較して血液の酸素化レベル依存（BOLD）の活性化マップが生成されました。連続的な幻覚（N = 8）ウェルニッケ領域のBOLD信号の時間経過との相関、および他の地域の患者のために前者に機能的な結合をマップするために使用されました。これらのマップは、1 HzのrTMSとシャム刺激でプローブした患者ごとに3月6日皮質部位を同定するために使用された。ウェルニッケ領域で左頭頂サイトへのrTMSを提供し、隣接する縁上の回は、偽刺激と前方の一時的なサイトに配信rTMSと比較してAVH改善の大きな割合を伴っていた。断続的なhallucinatorsについては、ブローカ野の幻覚に関連した活性化の低いレベルは強く左頭頂rTMSへの応答の大きい速度を予測した。連続hallucinatorsについては、ウェルニッケとブローカ野の右の同族体間の結合が強く応答の大きい左頭頂rTMS率を予測し減少した。これらの知見は、優位半球の頭頂領域は同時活性化および/または基礎病態を補強する下前頭領域を含むカップリングの高いレベルで、AVHs発現に関与していることを示唆している。
頭脳の結合性の測定: 拡散テンソル画像を静止状態的相関検証します。
拡散テンソル画像 (DTI) と状態的相関 (RSTC) を休んで、人間の脳の接続性を調査するための 2 つの主要な手法です。彼らは、遠い脳領域健康な被験者と臨床的集団間の解剖学的および機能的な接続の強さを調査するために広く使用されています。彼ら両方の磁気共鳴画像 (MRI) に基づいていますが彼らはまだ直接比較されているされません。この作業では全脳の灰白質をカバーするグローバル接続行列を作成する両方の技術を採用しました。これを直接比較 RSTC によってとの解剖学的接続の DTI のラクトを用いて定量化測定機能の接続を許可します。我々 両方の技術を使用して得られる接続行列に有意な合意示した。事前定義された解剖学的部位を作成した接続性マップ相関、さらに契約デフォルト モード ネットワークに属するものなど強いの全体的な接続性を示す地域で特に高いだった。直接比較機能的 RSTC とここを初めて提示解剖の DTI 接続間頭脳の結合性を調査するための 2 つの強力なアプローチをリンクし、強い合意を示しています。神経細胞の接続を表すものとして状態相関を休息のため重要なマルチ モーダル検証を提供します。ここに提示両方の技術の組み合わせは、さらにそれらを組み合わせることによって頭脳の結合性脳の健康と臨床条件の両方の豊かな表現を提供できます。
聴覚かことばによる幻覚のオンセットと関連地域の脳の活性化の時間のコースです。
脳活性化聴覚かことばによる幻覚の発症までの時間コース 6 右巻き統合失調症患者における機能的磁気共鳴イメージングを使用して特徴のあるものだった。複合地図 pre-hallucination 期間の活性化は左の前部島と部分的に以前症例報告と同様に非アクティブ化は前方で帯状と脳海馬傍回をレプリケートする、右中側、明らかにしました。これらの所見はトリガーまたは聴覚かことばによる幻覚の脆弱性を向上脳イベントを反映可能性があります。
慢性運動チックと意図的な運動時に運動皮質でCoactivating脳の領域
慢性チック障害は、しばしば前兆が先行しているモータの目盛りによって特徴付けられるチックに要請する。脳機能イメージング研究では、前にと目盛りの間に脳の活動パターンを文書化しているが、これらの研究は、活性化パターンが同様の行為を行う通常の対照群に見られるものと異なるかどうかを検討していません。
学齢期における早産児の神経回路の変化
収束のデータは、早産児の脳の損傷からの回復を示唆している。我々は、ウェルニッケ領域およびその他の重要な皮質の言語領域を含む脳の接続が聴覚言語のタスクの実行中に早産（PT）と長期（T）制御就学年齢の子供たちの間で異なるという仮説をテストするために機能的磁気共鳴画像（fMRI）を用いた。五十四PTの子どもたち（600〜1250グラムの出生時体重）と24 Tのコントロールが含むfMRIの受動的言語タスクと神経発達の評価を用いて評価した。 - III（WISC-III）、ピーボディ個々の達成テスト子供のためのウェクスラー知能スケール - 改訂（PIAT-R）とピーボディ画像語彙テスト - 8歳時（PPVT-R）を改訂。神経活動は、接続と認知アウトカムに相関関係について評価した言語処理やデータを評価した。私たちは、PTの被験者はWISC-III（P <0.009）、PIAT-Rの読解試験（P = 0.013）、および用語の被験者に比べてPPVT-R（P = 0.001）のすべてのコンポーネントに有意に低い得点が見つかりました。接続性の分析は、ウェルニッケ野と右の下前頭回（R IFG、ブローカ野の相同体）と左と下頭頂小葉の右縁上脳回（SMG）のコンポーネント（pの両方の間にPTの子どもたちが大幅に強力な神経回路を明らかにした</=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.
人間の脳機能の発見科学に向かって。
それは、ゲノムの探査のため正常に実装されているが、発見科学脳機能イメージング コミュニティ目を逃れています。コア チャレンジ先験的な仮説の無数の機能システムの制約なしに脳内の尋問のための一般的なパラダイムの開発に残る。安静状態機能的 MRI (R-fMRI) はこの挑戦に対処できる候補アプローチを構成します。脳イメージング中に残りの部分を明らかに大型振幅自発低周波 (< 0.1 Hz) 機能的に関連した領域間での相関一時的 fMRI 信号の変動。機能的結合として呼ばれる、これらの相関関係をもたらす総称して、個々 の「機能的コネクトーム"を構成する、複雑なニューラル システムの詳細な地図データセットと個人の間での再現性では、機能的コネクトームは共通のアーキテクチャがまだ機能的コネクトーム個々 のユニークな機能、安定した、意味のある 1塩違い接続パターンと強みが展示を示唆しています。包括的なマッピング機能のコネクトームと遺伝的影響と脳と行動の関係を識別するその後続の搾取の多施設共同のデータセットが必要になります。ここ独立して 35 の国際センターで収集された 1,414 ボランティアから R fMRI データの収集によってこの努力を開始します。我々 は、正と負の機能の接続の普遍的なアーキテクチャだけでなく、一貫した遺伝子座の混和方法の変動を示しています。重要な決定要因としては、年齢や性別に浮上しました。これらの結果から独立した R fMRI データセットを集約し、共有できることを示しています。高スループット R fMRI 量的形質は脳の発達と病理学的プロセスのバイオ ・分子遺伝学研究を提供できます。発見科学脳機能を開始するには、1000年の機能 Connectomes プロジェクトのデータセット www.nitrc.org/projects/fcon_1000/で自由にアクセス可能です。
早産で生まれ青年期における右半球の言語センターへの機能的なコネクティビティ
途中で生まれた子どもは、学校時代以降では言語障害のリスクが高いですが、これらの知見の神経生物学的根拠はよくわかっていないままになります。 31人のPTの青年（600〜1250グラム出生時体重）と36 Tのコントロールが含むfMRIの受動的言語タスクと神経発達の評価を用いて評価した：子供-III（WISC-III）のためにウェクスラー知能スケール、ピーボディ画像語彙はテスト改訂（PPVT-R）、音韻処理（CTOPP）と年齢の16年で、Wordの読み取り効率（TOWRE）のテストの包括的なテスト。神経活動は、接続と認知アウトカムに相関関係について評価した言語処理やデータを評価した。 PTの被験者はWISC-IIIのすべてのコンポーネントに有意に低いスコア（p <0.05）に長期の被験者に比べて、しかし、グループ間のPPVT-Rのスコアに有意差はなかった。ウェルニッケ野（BA 22左）と右縁上の回（BA 40）との間の機能的接続（fcMRI）は、長期的コントロール（p = 0.03）が相対的早産児の被験者において増加し、この接続の強さは、反比例の両方のパフォーマンスに関連していたPPVT-R（R（2）= 0.553、P = 0.002）、言語理解指数（R（2）= 0.439、P = 0.019）。早産青年は、年齢16年に言語の背右半球の領域に従事。最大の認知障害を持つ人は、この代替経路依存の増加を示しています。
タスクとタスクの正、負の脳領域とワーキングメモリのパフォーマンスへの関係の間の機能的なコネクティビティ
脳機能イメージング研究では、一般的に認知タスク（タスク陽性脳の領域）と、一般的に認知タスク（タスクネガティブ脳領域）の間に不活性化する脳領域の別のセット時に活性化する脳領域のセットを同定した。タスク陽性とタスク陰性の脳領域の間に負の相関、またはanticorrelationsは、安静時に報告されている。さらに、これらのanticorrelationsの強さが認知機能に関連する表示されます。しかし、anticorrelationsを調べる研究では、一般的にグローバルな回帰またはanticorrelated関係は脳の領域間に存在するように強制同様の分析手順を採用している。したがって、これらの知見の妥当性が疑問視されている。ここでは、内側前頭回/前帯状皮質と背外側前頭前野、グローバルな回帰が含まれていない分析を用いた古典的なタスクベースの正の領域で、タスクの負の領域の間にanticorrelationsを調べます。代わりに、私たちはグループレベルの解析では全脳の相関関係を制御します。このアプローチを使用して、我々は内側前頭皮質と背外側前頭前皮質の間の機能の接続の強さが認知機能に関連しており、この関係が世界的回帰のアーティファクトではないことをされていることを示しています。
腹側の前頭前皮質と扁桃体で低周波数で双極性障害の安静時の状態の間の機能的結合。
双極性障害 （BD） (vPFC)、腹側前頭前皮質と扁桃体内の形質の異常機能不全での接続をお勧めします。この研究低周波安静状態機能的磁気共鳴イメージング (LFRS-fMRI)、vPFC と扁桃体 BD. LFRS-fMRI と機能的結合を分析するは負の相関 vPFC 扁桃体の活動では、識別、この相関の大きさはさらに BD. との科目では、全体の脳解析明らかに bd の左と右の vPFC の間に高い相関より健康的な参加者で大きいだった採用、腹側線条体としてと同様。
年齢16歳で神経回路の改変で早産の結果
極低出生体重早産児（PT）子供が脳損傷の高い危険にさらされている。拡散テンソル画像（DTI）を用い、我々はPTの青年は16歳で長期コントロールに対する相対微細白質の解体を実証するという仮説を検証した。新生児の脳損傷および41期間のコントロールせずに四十四PT科目（600〜1250グラムの出生時体重）は、DTI、子供-III（WISC）、ピーボディ画像語彙テスト改訂のためにウェクスラー知能スケールで16歳で評価した（ PPVT）、および音韻処理（CTOPP）の包括的なテスト。 PTの被験者が口頭でWISCフルスケール（P = 0.003）、た（p = 0.043）で長期的課題よりも低い得点とパフォーマンスのIQテスト（P = 0.001）と同様に、CTOPP音韻意識（P = 0.004）が、同等に獲得しPPVTとCTOPPラピッド·ネーミング·テストの期間を対象。 、二国間の外部カプセル（左：P <0.001、右：P <0.001）、膨大部;：PTの被験者は、二国間鉤状束（P = 0.004右P = 0.01左）を含む複数の領域の下位分数の異方性（FA）値を持っていた脳梁（P = 0.008）と、両側下前頭回を提供して白質の（左：P <0.001、右：P = 0.011）。 PT科目でPPVTスコア（セマンティック言語タスク）（;：R = 0.336、P = 0.026右はr = 0.314、P = 0.038左）と相関して左と右鉤状束の両方でFA値を示します。左と右の円弧状束のFA値は、PTの科目でCTOPP迅速なネーミングのスコア（音韻タスク）との相関（左：R = 0.424、P = 0.004、右：R = 0.301、P = 0.047）。言語機能の基礎となるデュアル経路はPTの青年に存在することを初めて、これらのデータをサポートしています。 PTグループの印象的な二国間の背の相関関係が早まって生まれた被験者は、通常、音韻言語タスクのパフォーマンスのために成人を開発するよりも、右半球に大きく依存することをお勧めします。これらの知見は、いずれかの成熟の遅れや開発のPT、脳内の言語のための代替神経経路の関与を表すことができる。
高架の機能的結合 Corticostriatal ループと統合失調症患者の聴覚かことばによる幻覚のメカニズムに沿って。
間地域の機能の協調の高いレベルとして意識的知覚神経活動の出現を促進できます。我々 はその結果聴覚かことばによる幻覚 （AVHs) 高機能の協調音声処理ネットワーク内から発生すること仮説を検証しました。
開発早産脳の微細構造と機能の接続
途中で生まれた子供は認知障害のリスクが高いですが、これらの知見の神経生物学的根拠は十分に理解のままです。神経回路の変化は、認知タスクのパフォーマンスに影響を与える可能性があるため、最近の調査では、脳の発達における接続性の早産の影響を調べてきました。拡散テンソルイメージング研究は、発展途上早産児脳全体に、分数の異方性の軸索の整合性と微細構造の接続性の測定を広範囲に変化を示しています。機能的結合の研究は、長期的対照群と比較した場合、早産新生児、小児および青年では静止状態とタスクベースの接続の両方での変化を示すことを報告している。一緒に、これらのデータは、早産後に神経障害は神経接続の病気を表すことができることを示唆している。
