使用功能性磁共振成像连接在颞叶癫痫默认模式网络的网络分析

Summary

在默认模式网络（DMN）在颞叶癫痫（TLE）是在大脑的静息状态下使用基于种子的功能连通性磁共振成像（fcMRI）进行分析。

Abstract

功能性磁共振成像的连接（fcMRI）是一个功能磁共振成像方法，它研究的基础上BOLD信号波动随时间的相关性不同的大脑区域的连通性。颞叶癫痫（TLE）是成人癫痫最常见的类型和涉及多个脑网络。默认模式网络（DMN）参与意识，静息状态下的认知和被认为是受影响颞叶癫痫发作的地方引起意识障碍。使用基于fcMRI种子中癫痫的DMN进行了检查。的DMN的前部和后部轮毂被用作种子在此分析。结果表明在基础状态的前部和颞叶癫痫中的DMN后路集线器之间的连接断开。此外，增加的DMN连接在左侧颞叶癫痫等脑区与右颞叶癫痫下降连通显露。分析表明基于种子的fcMRI如何可以用来探测大脑网络中脑障碍如TLE。

Introduction

功能性磁共振成像连接（fcMRI）是一个相对较新的分析方法，量化的基础上他们的血氧水平依赖（BOLD）的信号时间序列的相似性不同大脑区域之间的关系fMRI数据 - 这就是所谓的"功能性"的连接，并且是从解剖学的连接，它描述的区域（ 例如 ，白质纤维）之间的物理连接的存在区分开来。在这种方法中的一种特殊应用，时间序列收集时，参与者不从事一项任务或在所谓的"休息状态"。

虽然在1995年¹首次描述，出现了fcMRI导致有关2012年该技术大约1,000出版物兴趣盎然。fcMRI拥有基于任务的功能磁共振成像的内在利益（1）没有要执行特定的任务，（ 2）待合作没有必要的，（3）的数据集可以被用来查询几个不同的网络，（4）较好的信噪比存在可能是由于在所涉及的脑能量学的差异，和（5）的规避与任务相关的困惑^2。作为一个概念证明，fcMRI改变已被证明与脑电图³和局部场电位在大脑的变化⁴对应。

fcMRI分析技术包括投资回报率/种子为基础的技术，独立成分分析（ICA），图论分析，Granger因果关系分析，本地方法（低频波动，区域同质化分析的幅度），及其他^5。没有任何单一的技术尚未表现出明显优于另一种，但最常用的方法是基于种子和ICA方法^6。基于种子的fcMRI从相关研究中的假定网络的预....

Protocol

1。主题

1. 36个学科的研究对象包括三组:右颞叶癫痫（11例），左颞叶癫痫（12例）和健康对照组（n = 13）。所有受试者获得书面知情同意书。该研究遵循美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的机构审查委员会的指导方针。
2. 癫痫学科组应该是病人谁是候选人，前颞叶切除术通过视频脑电图监测，头颅MRI，PET成像和神经心理测试确定。患者应在功能磁共振成像扫描过程中继续他们一贯的药物，不应该立即扫描下面的癫痫发作。确保所有受试者有正常的大脑核磁共振成像，且无神经系统疾病（癫痫比在患者组除外）或正在使用神经系统药物。

2。成像

1. 使用3特斯拉MRI系统的成像。获得轴向切片图像功能使用平面回波成像荷兰国际集团（EPI）序列，并使用一个被宠坏的梯度解剖影像回忆（SPGR）序列。
2. 使用以下参数进行功能成像:TR = 2000毫秒，TE = 30毫秒，FOV = 210毫米，矩阵= 64×64，切片厚度为4毫米，34片。用于高分辨率成像的结构参数如下:TR = 20毫秒，TE = 3毫秒，FOV = 256毫米，矩阵= 256×256，切片厚度为1毫米，160片。
3. 每个成像会议应持续20分钟。请参与者放松闭眼。没有特殊的听觉输入是必需的。

BOLD数据3。预处理

1. 预处理采用FSL（fMRIB软件库）软件版本4....

Results

图1显示了DMN显示与连接从后部种子（RSP / PCUN，红-黄色）和前籽（VMPFC，蓝绿色的颜色），并在不同的题目组中发现的网络中进行比较（ 图1A-C）的以及彼此之间，即健康对照相比，所有患者的颞叶癫痫（ 图1D和1E），然后健康对照组分别相比，左颞叶癫痫（ 图1F和1G）和右颞叶癫痫（ 图1H和1I）。左，右颞叶癫痫之间的直接比较也显示（ 图1J及1K）。

TLE

TLE包括具有左或右颞叶癫痫科目。与对照组相比，这种联合用药组已经从后减少连接到前DMN区域（ 图1D，红色）一个以及减少由前DMN区域连接到后部元.......

Discussion

癫痫被认为是一个网络的疾病，以及涉及网络的异常是存在癫痫发作过程中，并在间期状态^21。基于任务的功能磁共振成像已被用来分析在TLE ⁸的语言和存储网络的异常。 FcMRI有着先天的优势，在学习DMN ^12，因为它是一种网络主要活跃在静止状态。该DMN是大脑区域已经被认为是活跃在谁是静置并从事自发的思绪清醒的个人网络。这些区域被示出为包括在VMPFC，Rsp时/ PCUN，后扣带回皮质，顶叶区域，侧颞区，海马^12,17。的DMN被认为是衬底的昏迷状态。已经报道在影响意识，记忆和社会认知如失神发作，阿尔茨海默氏病，和孤独症/精神分裂症，respecti条件被改变vely ^22-26。

颞叶是错综复杂的连接到DMN。该DMN的二次介入可能介导颞叶癫痫对认知和意识^12,27的影响。的DMN的这种次要的参与也可以是致病对于其他条件影响颞叶/边缘系统，例如精神分裂症²⁵和阿尔茨海默氏病^22,26的临床效果。此前的研究表明.......

Materials

List of materials used in this article

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			图像分析软件
MRI 机器