Generalisierte psychophysiologische (PPI) Interaktionsanalyse des Speichers im Zusammenhang mit Konnektivität bei Personen auf genetischen Risiko für die Alzheimer-Krankheit

Summary

Dieses Manuskript beschreibt das Implementieren eines psychophysiologischen Interaktionsanalyse um Aufgabe-abhängige Änderungen in funktionelle Verknüpfung zwischen einem ausgewählten Samen Region und Voxel in anderen Regionen des Gehirns sichtbar zu machen. Psychophysiologische Interaktionsanalyse ist eine beliebte Methode zur Aufgabe Auswirkungen auf Gehirn-Konnektivität, unterscheidet sich von traditionellen Univariate Aktivierung Auswirkungen zu untersuchen.

Abstract

In Neuroimaging misst die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) die Blutspiegel Sauerstoffversorgung angewiesen (BOLD) Signal im Gehirn. Der Grad der Korrelation der BOLD-signal in räumlich unabhängige Regionen des Gehirns definiert die funktionelle Verknüpfung dieser Regionen. Während einer kognitiven fMRT-Aufgabe kann eine psychophysiologische Interaktionsanalyse (PPI) verwendet werden, Änderungen in die funktionelle Verknüpfung in spezifischen Kontexten, definiert durch die kognitive Aufgabe zu prüfen. Ein Beispiel für eine solche Aufgabe gehört, die engagiert sich das Speichersystem, Fragen der Teilnehmer lernen Paare von nicht verwandten Wörtern (Codierung) und erinnern an das zweite Wort in einem paar wenn präsentiert mit dem ersten Wort (Abruf). In der vorliegenden Studie haben wir diese Art des assoziativen Gedächtnisses Aufgabe und eine generalisierte PPI (gPPI) Analyse, um Änderungen im Hippokampus Konnektivität in den älteren Erwachsenen zu vergleichen, die Träger von der Alzheimer-Krankheit (AD) genetische Risikofaktor Apolipoprotein E Epsilon-4 ( APOEΕ4). Insbesondere zeigen wir, dass die funktionelle Verknüpfung der Subregionen der Hippocampus Änderungen während der Codierung und abrufen, die beiden aktiven Phasen des assoziativen Gedächtnisses Tasks. Kontext-abhängige Änderungen in funktionelle Verknüpfung des Hippocampus unterschieden sich signifikant in Träger des APOEε4 im Vergleich zu nicht-Fluggesellschaften. PPI-Analysen ermöglichen es, Änderungen in funktionelle Verknüpfung von Univariate Haupteffekte, zu untersuchen und diese Veränderungen über Gruppen zu vergleichen. So kann eine PPI-Analyse komplexe Aufgabe Effekte in bestimmte Kohorten anzuzeigen, die traditionelle Univariate Methoden nicht erfassen. PPI-Analysen können, nicht jedoch Direktionalität oder Kausalität zwischen funktionell verbundenen Regionen bestimmen. Dennoch liefern PPI Analysen mächtiges Mittel zur Erzeugung von spezifischen Hypothesen über funktionelle Zusammenhänge, die kausale Modelle getestet werden kann. Wie das Gehirn immer in Bezug auf die Konnektivität und Netzwerke beschrieben, ist PPI eine wichtige Methode zur Analyse von fMRI-Aufgabe-Daten, die im Einklang mit der aktuellen Konzeption des menschlichen Gehirns ist.

Introduction

Der Begriff "Connectome" wurde in 2005 markiert einen Paradigmenwechsel in den Neurowissenschaften, die bis heute^{1 andauert}geprägt. Das Gehirn ist im Hinblick auf die funktionelle Netzwerke, Verbindungen und Interaktionen zwischen und unter den Regionen in großem Maßstab zunehmend beschrieben. Die Abgrenzung der regionalen funktionale Spezialisierung und Zuordnungen zwischen fMRT gemessen Aktivität und Aufgabenanforderungen sind jedoch nach wie vor gültige und nützliche Ansätze. Im Hinblick auf das wachsende Interesse an Connectomics sind funktionelle Verknüpfung Ansätze zur Aufgabenanalyse fMRI wachsender Beliebtheit. Ein Ansatz zur Messung de....

Protocol

die vorliegende Studie wurde durchgeführt in Übereinstimmung mit der UCLA institutionelle Review Board (IRB) Protokolle und von der UCLA menschlichen Themen Schutz Ausschuss genehmigt. Alle Teilnehmer gaben schriftliche Einwilligungserklärung um in dieser Studie einzuschreiben.

1. Teilnehmer Auswahl

1. IRB erhalten Genehmigung, die Studie durchzuführen.
2. Bildschirm Personen im Alter von 55 und älter für die kognitiven Fähigkeiten mit einem standardisierten neuropsychologischen Batterie. Tests der allgemeinen Intelligenz (Untertests des WAIS-III) ¹³, fließend (Obst und Gemüse) ^14<....

Results

Mit zwei verschiedenen aktive Aufgabe Phasen (Codierung und abrufen) und zwei Samen Regionen (vordere und hintere Hippocampus) gibt es vier Bedingungen Ergebnisse für jede Gruppe. Die Aufgaben innerhalb der Gruppe Aktivierung Karten (hier nicht dargestellt, siehe Harrison Et Al., 2016¹²) zeigen, dass Occipital Vorsprung, auditorischen Kortex, große Regionen der Scheitellappen, frontalen Sprachgebieten, überlegener zeitlicher Gyrus und caudatus (ausgeprägte.......

Discussion

Frühe aufgabenbasierte fMRI-Studien wurden entwickelt, um statistische Beziehungen zwischen bestimmten kognitiven Prozessen aufzudecken oder Anforderungen und Veränderungen in der kühn zu signalisieren, bezogen auf eine Basismessung. Dieser traditionelle Ansatz eignet sich für bestimmte Regionen im Gehirn, wo Aktivität durch eine experimentelle Aufgabe moduliert ist, zu identifizieren. Im Gegensatz dazu eine PPI-Analyse hauptsächlich befasst sich mit der Modulation der funktionelle Verknüpfung oder Synchronität der Aktiv.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3T manetic Resonance Imaging Scanner	Siemens Medical Solutions	MAGNETOM Trio, A Tim System	3T MRT Scanner
FSL (FMRIB Software Library)	Oxford University	Version 6.0	Functional Imaging Processing Software
AFNI (Analysis of Functional Neuroimaging)	National Institute of Mental Health, National Institutes of Health	Jede Version nach Mai 2015	Functional Imaging Processing Software
SPM8 (Statistical Parametric Mapping)	University College of London	SPM8	Functional Imaging Processing Software
Matlab Software	The Mathworks, Inc	Version R2012a	Computing Software
SDS Software	Applied Biosystems, Inc	7900HT Schnelles Echtzeit-PCR-System	Echtzeit-PCR
Taqman Assays	ThermoFisher Wissenschaftlich	spezifisch für die SNP-SNP-Genotypisierung