Se presenta una tubería estandarizada para examinar la morfometría de materia gris del cerebelo. La tubería combina enfoques de alta resolución y vanguardia para la parcelación optimizada y automatizada del cerebelo y el registro basado en vóxel del cerebelo para la cuantificación volumétrica.
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Artículo de método
Una tubería estandarizada para examinar la morfometría de materia gris cerebelosa humana utilizando imágenes de resonancia magnética estructural
En este artículo
Resumen
Resumen
Múltiples líneas de investigación proporcionan evidencia convincente de un papel del cerebelo en una amplia gama de funciones cognitivas y afectivas, yendo mucho más allá de su asociación histórica con el control motor. Los estudios de neuroimagen estructural y funcional han refinado aún más la comprensión de la neuroanatomía funcional del cerebelo más allá de sus divisiones anatómicas, destacando la necesidad de examinar las subunidades cerebelosas individuales en la variabilidad saludable y las enfermedades neurológicas. Este artículo presenta una tubería estandarizada para examinar la morfometría de materia gris del cerebelo que combina enfoques de alta resolución y vanguardia para la parcelación de cerebelo optimizada y automatizada (Automatic Cerebellum Anatomical Parcellation using U-Net Locally Constrained Optimization; ACAPULCO) y registro del cerebelo basado en vóxel (Spatially Unbiased Infra-tentorial Template; SUIT) para cuantificación volumétrica.
La tubería tiene una amplia aplicabilidad a una variedad de enfermedades neurológicas y está totalmente automatizada, con intervención manual solo requerida para el control de calidad de los resultados. La canalización está disponible gratuitamente, con documentación sustancial que la acompaña, y se puede ejecutar en los sistemas operativos Mac, Windows y Linux. La tubería se aplica en una cohorte de individuos con ataxia de Friedreich (FRDA), y se proporcionan resultados representativos, así como recomendaciones sobre análisis estadísticos inferenciales a nivel de grupo. Esta tubería podría facilitar la confiabilidad y la reproducibilidad en todo el campo, proporcionando en última instancia un poderoso enfoque metodológico para caracterizar y rastrear los cambios estructurales cerebelosos en las enfermedades neurológicas.
Introducción
El cerebelo es una parte del cerebro históricamente asociada con el control motor 1,2,3 y se cree que está involucrado integralmente en solo un pequeño conjunto de enfermedades raras, como las ataxias hereditarias4. Sin embargo, las líneas convergentes de investigación de los estudios de rastreo anatómico en primates no humanos, así como los estudios de lesiones humanas y neuroimagen, proporcionan evidencia convincente de un papel del cerebelo en una amplia gama de funciones cognitivas
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Protocolo
NOTA: Los datos utilizados en este estudio fueron parte de un proyecto aprobado por el Comité de Ética de Investigación Humana de la Universidad de Monash (proyecto 7810). Los participantes dieron su consentimiento informado por escrito. Si bien la canalización se puede ejecutar en los sistemas operativos Mac, Windows o Linux, ACAPULCO, SUIT y las canalizaciones de control de calidad se han probado explícitamente en los sistemas operativos Linux (Ubuntu) y Mac (Catalina, Big Sur v11.0.1).
1. Módulo 1: ACAPULCO (parcelación anatómica)
- Recogida de datos
- Recopile imágenes de resonancia magnética ponderadas en....
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Resultados
Parcelación cerebelo (ACAPULCO)
Control de calidad de las mascarillas parceladas de cerebelo:
Los siguientes ejemplos demuestran los resultados parcelados de ACAPULCO y guían la toma de decisiones sobre a) la calidad de la máscara parcelada a nivel individual y b) la inclusión o exclusión posterior de un lóbulo particular de los análisis estadísticos. En última instancia, la decisión de incluir o excluir un tema es subjetiva; aquí se proporcionan ejemplos d.......
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Discusión
El cerebelo es crítico para una amplia gama de funciones motoras humanas3,cognitivas 58, afectivas10 y 7,59 del lenguaje y está implicado en muchas enfermedades neurológicas y psiquiátricas. La disponibilidad de un enfoque estandarizado y fácilmente implementable para la cuantificación de los volúmenes cerebelosos regionales contribuirá a un mapeo cada vez más detallado de la estructura-funci.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Agradecimientos
El trabajo presentado en este manuscrito fue financiado por una subvención de ideas del Consejo Nacional de Salud e Investigación Médica de Australia (NHMRC): APP1184403.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Archivos de tubería ACAPULCO | 0.2.1 | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | Por favor, asegúrese de usar acapulco versión 0.2.1 |
| Docker para Mac | https://docs.docker.com/desktop/mac/install/ | macOS debe ser la versión 10.14 o posterior Docker requiere privilegios sudo Docker impone una restricción de memoria (RAM) en Mac OS. Para aumentar la memoria RAM, abra Docker Desktop, vaya a Preferencias y haga clic en recursos. Aumentar la memoria al máximo | |
| Docker para Windows | https://docs.docker.com/docker-for-windows/install/ | ||
| ENIGMA SUIT scripts | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | ||
| FreeSurfer | 7 | https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall | Las siguientes variables deben configurarse cada vez que trabaje con Freesurfer: export FREESURFER_HOME=  freesurfer _installation_directory source $FREESURFER_HOME/SetUpFreeSurfer.sh |
| export SUBJECTS_DIR=path/enigma/Freesurfer | |||
| FSL (para FSLeyes). Opcional | 6 | https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FslInstallation | |
| archivos | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | canalización ICV se puede ejecutar de dos maneras: 1) con docker/singularity. No necesitará software adicional; 2) sin docker/singularity: esto implica ejecutar el script ICV (calculate_icv.py) manualmente. Necesitará el siguiente software adicional: versión de Python =3.5Módulo Python pandas Módulo Python fire Módulo Python tabulate Módulo Python Colorama | |
| https://github.com/Characterisation-Virtual-Laboratory/calculate_icv | |||
| MATLAB* | 2019 o posterior | https://au.mathworks.com/ | Se requiere una licencia académica |
| Singularity | 3.7 o posterior | https://www.sylabs.io/docs/ | Preferido para clústeres de computación de alto rendimiento (HPC) |
| SPM | 12 | http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/ | Asegúrese de que spm12 y todas las subcarpetas estén en su ruta de MATLAB |
| SUIT Toolbox | 3.4 | http://www.diedrichsenlab.org/imaging/suit_download.htm | Asegúrese de colocar la caja de herramientas SUIT en el directorio spm12/toolbox |
| de salida de segmentación y manual de problemas | |||
| Manual tutorial y http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | El manual y la demostración en vivo que lo acompaña proporcionan instrucciones detalladas paso a paso sobre cómo ejecutar la canalización de principio a fin. | ||
| *No está disponible de forma gratuita; se requiere |
Referencias
- Holmes, G. The cerebellum of man (Hughlings Jackson memorial lecture). Brain. 62, 1-30 (1939).
- Ito, M. The modifiable neuronal network of the cerebellum. The Japanese Journal of Physiology. 34 (5), 781-792 (1984).
- Manto, M., Oulad Ben Taib, N.
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Reimpresiones y permisos
