Name: Applicazione dellanalisi di causalità di Granger del diretto collegamento funzionale nella malattia di Alzheimer e Mild Cognitive Impairment (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-07T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Scopri l'analisi di causalità di Granger per studiare la connettività funzionale diretta nel cervello correlata alla progressione dell'Alzheimer. Questo metodo utilizza fMRI per valutare la severità della malattia confrontando gruppi AD, MCI e controlli.

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Gli autori ringraziano Gongjun JI per il supporto di software di computer. Questa ricerca è stato parzialmente sostenuta da National Natural Science Foundation of China (No. 81201156, 81271517); il Zhejiang Provincial Natural Science Foundation della Cina (no. LY16H180007, LY13H180016, 2013C33G1360236) e la Fondazione di scienza della Commissione Sanità della provincia di Zhejiang (n. 2013RCA001, 201522257).

Questo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell'Ospedale Provinciale del Popolo di Zhejiang. Ogni soggetto arruolato ha firmato un consenso informato scritto.
1. Classificazione e screening dei campioni
<ol>
	<li>Diagnosticare e dividere 116 pazienti in gruppi AD e MCI. 
	NOTA: Utilizzare i criteri diagnostici del 2011 del National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke and the Alzheimer's Disease and Related Disorders Association (NINCDS-ADRDA) e i criteri del Mini-Mental State Examination (MMSE) per l'identificazione e la classificazione dell'MCI, descritti in dettaglio in Yu et al.10</li>
	<li>Seleziona i partecipanti nel gruppo di controllo sano. 
	NOTA: L'età, il sesso e il livello di istruzione del gruppo di controllo sono stati abbinati ai pazienti nei gruppi MCI e AD.</li>
	<li>Valuta tutti i soggetti con MMSE10.</li>
	<li>Escludere i soggetti che non soddisfacevano i criteri di inclusione. Per tutte le materie, i criteri di esclusione sono menzionati in Yu et al.10</li>
	<li>Utilizzare la risonanza magnetica per scansionare i soggetti; escludere i soggetti con dati inutilizzabili a causa dei movimenti della testa. 
	NOTA: Alla fine, abbiamo esaminato 26 pazienti con MCI, 32 pazienti con AD e 58 controlli.</li>
</ol>
2. Acquisizione di Neuroimaging
<ol>
	<li>Rimuovere gli oggetti metallici e magnetici prima di entrare nel laboratorio di risonanza magnetica 3.0 T.</li>
	<li>Installare una bobina di ricezione della risonanza magnetica sul letto di scansione della risonanza magnetica. La bobina ricevente è una bobina phased-array cerebrale a 8 canali polarizzata circolarmente.</li>
	<li>Istruire il partecipante a sdraiarsi sul letto e a rimanere supino con la testa avanzata e l'asse lungo del corpo lungo l'asse lungo del letto. Posizionare la testa del partecipante sulla staffa della bobina e assicurarsi che la linea orbitomeatale sia perpendicolare al letto.</li>
	<li>Chiedi al partecipante di posizionare gli arti superiori ai lati del corpo, tenere gli occhi chiusi, non pensare a nulla in particolare e muoversi il meno possibile durante la scansione. Posizionare cuscinetti di schiuma sulla testa nell'area temporale bilaterale per impedire il movimento della testa e fornire cuffie per ridurre il rumore dello scanner per il partecipante><.
	NOTA: Le dimensioni del cuscinetto in schiuma sono: diametro lungo = 13 cm, diametro corto = 10 cm, spessore più spesso = 7 cm, spessore più sottile = 3 cm, spessore medio = 5 cm.</li>
	<li>Regolare la posizione della testa attraverso la luce di posizionamento in modo che il cursore di posizionamento sagittale si trovi nella linea mediana del viso e il cursore di posizionamento dell'asse sia parallelo al canto laterale. Quindi spostare il lettino per mantenere il cursore di posizionamento dell'asse sulle sopracciglia o 2 cm sotto di esso.</li>
	<li>Spostare la testa al centro del magnete. Eseguire una scansione cerebrale fMRI, incluso l'imaging ecoplanare a gradiente (EPI-BOLD) e l'imaging 3D-T1-MPRAGE. 
	NOTA: Utilizzare i seguenti parametri: 
	EPI-BOLD: TR/TE = 2.000/30 ms, spessore dello strato/passo dello strato = 3,2/0,8 mm, 31 sezioni, matrice = 64 x 64, FOV = 220 x 220 mm, dimensioni voxel = 3 x 3 x 4 mm, angolo di ribaltamento = 90 °, tempo di scansione di 484 s e un totale di 240 immagini di scansione. 
	Imaging 3D-T1-MPRAGE: TR/TE = 8,5/3,2 ms, angolo di ribaltamento = 15 °, campo visivo = 250 x 250 mm, matrice = 256 x 256, numero di fette = 176, spessore/spazio tra le fette = 1/0 mm, tempo di scansione di 353 s e un totale di 192 immagini di scansione.</li>
	<li>Mantieni il paziente al sicuro quando si alza dal letto al termine della scansione.</li>
</ol>
3. Pre-elaborazione dei dati
NOTA: Analizza i dati grezzi per le funzioni cerebrali in stato di riposo utilizzando il Resting-State fMRI (rs-fMRI) Data Analysis Toolkit plus (RESTplus).
<ol>
	<li>Apri RESTplus tramite MATLAB e fai clic con il pulsante sinistro del mouse su Pipeline.</li>
	<li>Importare i file rilevanti in RESTplus. Selezionare la directory di lavoro e quindi le directory EPI e T1 iniziali.</li>
	<li>Converti i file DICOM in NIFTI. Selezionare la casella da DICOM a NIFTI in pre-elaborazione e selezionare i parametri EPI da DICOM a NIFTU e da T1 DICOM a NIFTI.</li>
	<li>Rimuovi i primi 10 punti temporali selezionando Rimuovi i primi n punti temporali e impostando il parametro n su 10.</li>
	<li>Impostare la temporizzazione della fetta in base ai parametri rs-fMRI. Selezionare la casella Temporizzazione sezione. Impostare il numero della fetta in base ai parametri rs-fMRI dello studio. Immettere la sezione order. 
	NOTA: L'acquisizione dei dati di ogni strato nella scansione cerebrale non avviene nello stesso punto temporale e, pertanto, deve essere calibrata sullo stesso punto temporale.</li>
	<li>Correggi il tempo e il movimento della testa. Spuntare Realign. 
	NOTA: Il criterio di esclusione per un movimento eccessivo della testa era >2,0 mm di traslazione o >2,0° di rotazione in qualsiasi direzione. Nel RESTplus questo è un parametro predefinito (fare clic con il pulsante sinistro del mouse sull'opzione 'Riallinea').</li>
	<li>Esegui la normalizzazione spaziale utilizzando la segmentazione unificata dell'immagine T1 e tutte le teste standardizzate nello stesso spazio. Seleziona Normalizza e lascia i parametri predefiniti in basso. Selezionare Normalizza utilizzando la segmentazione unificata dell'immagine T1 e i parametri europei. 
	NOTA: Ricampiona le immagini rs-fMRI con voxel di 3 × 3 × 3 mm e altri parametri nel RESTplus sono predefiniti, basta fare clic con il pulsante sinistro del mouse sull'opzione "Normalizza utilizzando la segmentazione unificata dell'immagine T1".</li>
	<li>Eseguire il livellamento spaziale utilizzando un kernel gaussiano isotropo con una larghezza completa a metà massimo (FWHM) di 6 mm.</li>
	<li>Rimuovi la tendenza lineare selezionando Detrend.</li>
	<li>Regredisce i segnali dai regressori fastidiosi (WM, CSF, Global) per aumentare il rapporto segnale/rumore. Seleziona la regressione delle covariate fastidiose e i seguenti parametri: 6 parametri di movimento della testa, segnale medio globale, segnale della sostanza bianca e segnale del liquido cerebrospinale. 
	NOTA: Durante questo passaggio, impostare il 'Trend polinomiale' su 1 come predefinito e scegliere i '6 parametri del movimento della testa', i 'Regressori fastidiosi (WM, CSF, Globale)' e 'Aggiungi ritorno medio' come predefiniti.</li>
	<li>Utilizzare il filtro passa-banda per mantenere i segnali tra 0,01 e 0,08 Hz. Eliminare il rumore fisiologico ad alta frequenza e la deriva a bassa frequenza. Seleziona Filtro.</li>
</ol>
4. Analisi della connettività diretta
NOTA: Esegui GCA combinato con i segnali BOLD per ogni voxel nell'intero cervello dopo aver estratto l'intensità media del segnale BOLD nell'area del seme.
<ol>
	<li>Eseguire il GCA per voxel utilizzando REST-GCA nella casella degli strumenti REST. Nella casella di post-elaborazione, seleziona GCA.</li>
	<li>Imposta l'"ordine" su 1 come predefinito. Selezionare i parametri nell'input.</li>
	<li>Definisci il ROI e identifica i punti di interesse iniziali nel PCC. Seleziona Definisci ROI e scegli la ROI sferica. Seleziona Avanti. Imposta le coordinate centrali e il raggio della ROI del seme in base ai dati noti e seleziona OK. 
	NOTA: Una ROI per il DMN è stata posizionata al PCC (centrato a x = 0, y = -53, z = 26 con raggio = 6 mm), come in uno studio precedente13.</li>
	<li>Selezionare Esegui e OK per eseguire il programma.</li>
	<li>Trova le cartelle denominate ZGCA e GCA dopo l'elaborazione dei dati dei file pertinenti. Ordina i file di ZGCA e classificali in quattro sottocartelle, xx, xy, yx, yy di conseguenza. 
	NOTA: Successivamente, utilizzare principalmente le sottocartelle xy e yx. I tre set di dati del file ('AD', 'MCI', 'NC') vengono tutti elaborati e ordinati secondo i passaggi da 3.1 a 4.5 di cui sopra.</li>
	<li>Apri RESTplus tramite MATLAB e fai clic con il pulsante sinistro del mouse su Analisi statistica. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su REST Two-Sample T-Test.</li>
	<li>Assegnare al risultato dell'output il nome T1xy e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Aggiungi immagini di gruppo per aprire la sottocartella xy nella cartella AD Results e la sottocartella xy nella cartella NC Results.</li>
	<li>Nell'opzione del file maschera, fare clic con il pulsante sinistro del mouse per aprire il file secondario BrainMask_05_61*73*61 nella cartella 'maschera'.</li>
	<li>Selezionare Calcola per eseguire il programma.</li>
	<li>Assegnare al risultato dell'output il nome T2xy e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Aggiungi immagini di gruppo per aprire la sottocartella xy nella cartella AD Results e la sottocartella xy nella cartella MCI Results. Ripetere i passaggi 4.8 - 4.9.</li>
	<li>Assegnare al risultato dell'output il nome T3xy e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Aggiungi immagini di gruppo per aprire la sottocartella xy nella cartella Risultati MCI e la sottocartella xy nella cartella Risultati NC. Ripetere i passaggi 4.8 - 4.9.</li>
	<li>Assegnare al risultato dell'output il nome T1yx e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Aggiungi immagini di gruppo per aprire la sottocartella yx nella cartella AD Results e la sottocartella yx nella cartella NC Results. Ripetere i passaggi 4.8 - 4.9.</li>
	<li>Assegnare al risultato dell'output il nome T2yx e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Aggiungi immagini di gruppo per aprire la sottocartella yx nella cartella AD Results e la sottocartella yx nella cartella MCI Results. Ripetere i passaggi 4.8 - 4.9.</li>
	<li>Assegnare al risultato dell'output il nome T3yx e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Aggiungi immagini di gruppo per aprire la sottocartella yx nella cartella Risultati MCI e la sottocartella yx nella cartella Risultati NC. Ripetere i passaggi 4.8 - 4.9.</li>
	<li>Infine, ottenere i sei file dei risultati seguendo i passaggi 4.6 - 4.14 e fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul visualizzatore di RESTplus per visualizzare il risultato. Importare il modello denominato ch2 in Underlay.</li>
	<li>Trova i sei file dei risultati nella directory di output e compila l'Overlay uno per uno. Ottenere il grafico dei risultati finali e i sei file dei risultati che corrispondono ai sei grafici.</li>
	<li>Utilizzare le soluzioni di prodotti e servizi statistici (SPSS) per elaborare i dati ottenuti dal passaggio precedente.
	<ol>
		<li>Presentare le variabili continue come medie e le deviazioni standard (SD).</li>
		<li>Presenta le variabili categoriali come numeri e percentuali, quindi usa il test del chi-quadrato. 
		NOTA: Tutti i valori p di <0,05 sono stati considerati statisticamente significativi.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Delbeuck, X., Van der Linden, M., Collette, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alzheimer%27s+disease+as+a+disconnection+syndrome%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychol+Rev%22%5BJournal%5D)">Alzheimer's disease as a disconnection syndrome?</a> Neuropsychol Rev. 13 (2), 79-92 (2003).</li>
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<li>Miao, X., Wu, X., Li, R., Chen, K., Yao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+connectivity+pattern+of+hubs+in+default-mode+network+with+Alzheimer%27s+disease%3A+an+Granger+causality+modeling+approach%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Altered connectivity pattern of hubs in default-mode network with Alzheimer's disease: an Granger causality modeling approach.</a> PloS one. 6 (10), e25546(2011).</li>
<li>Yu, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directed+functional+connectivity+of+posterior+cingulate+cortex+and+whole+brain+in+Alzheimer%27s+disease+and+mild+cognitive+impairment%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Alzheimer+Res%22%5BJournal%5D)">Directed functional connectivity of posterior cingulate cortex and whole brain in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment.</a> Curr Alzheimer Res. , (2016).</li>
<li>Kaminski, M., Ding, M., Truccolo, W. A., Bressler, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+causal+relations+in+neural+systems%3A+granger+causality%2C+directed+transfer+function+and+statistical+assessment+of+significance%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Cybern%22%5BJournal%5D)">Evaluating causal relations in neural systems: granger causality, directed transfer function and statistical assessment of significance.</a> Biol Cybern. 85 (2), 145-157 (2001).</li>
<li>Zang, Z. X., Yan, C. G., Dong, Z. Y., Huang, J., Zang, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Granger+causality+analysis+implementation+on+MATLAB%3A+a+graphic+user+interface+toolkit+for+fMRI+data+processing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Granger causality analysis implementation on MATLAB: a graphic user interface toolkit for fMRI data processing.</a> J Neurosci Methods. 203 (2), 418-426 (2012).</li>
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<li>Liao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small-world+directed+networks+in+the+human+brain%3A+multivariate+Granger+causality+analysis+of+resting-state+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Small-world directed networks in the human brain: multivariate Granger causality analysis of resting-state fMRI.</a> NeuroImage. 54 (4), 2683-2694 (2011).</li>
<li>Liao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+the+effective+connectivity+of+resting+state+networks+using+conditional+Granger+causality%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Cybern%22%5BJournal%5D)">Evaluating the effective connectivity of resting state networks using conditional Granger causality.</a> Biol Cybern. 102 (1), 57-69 (2010).</li>
<li>Zhang, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+PCC+functional+connectivity+characteristics+in+resting-state+fMRI+in+mild+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Detection of PCC functional connectivity characteristics in resting-state fMRI in mild Alzheimer's disease.</a> Behav Brain Res. 197 (1), 103-108 (2009).</li>
<li>Deshpande, G., Hu, X., Stilla, R., Sathian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+connectivity+during+haptic+perception%3A+a+study+using+Granger+causality+analysis+of+functional+magnetic+resonance+imaging+data%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Effective connectivity during haptic perception: a study using Granger causality analysis of functional magnetic resonance imaging data.</a> NeuroImage. 40 (4), 1807-1814 (2008).</li>
<li>Bressler, S. L., Seth, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wiener-Granger+causality%3A+a+well+established+methodology%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Wiener-Granger causality: a well established methodology.</a> NeuroImage. 58 (2), 323-329 (2011).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano che non hanno alcun interesse finanziari concorrenti.

Questo rapporto presenta un processo per confrontare il diretta connettività funzionale da PCC da tutto il cervello e il cervello al PCC tra D.C., gruppi di controllo e di MCI. Inoltre, un passo fondamentale in questo processo è la classificazione e la selezione del campione prima dell'esperimento. Così, la classificazione e criteri di selezione sono cruciali perché la precisione dei risultati possa essere influenzata se sono errate. Come elencati nel protocollo, abbiamo usato i criteri diagnostici di NINCDS-ADRDA 2011 e...

Annuncio è una malattia degenerativa del sistema nervoso centrale che può essere diagnosticata usando l'istopatologia, elettrofisiologia e neuroimaging1. Il DMN legati alla memoria è un sistema vitale delle regioni del cervello interagiscono associati con l'annuncio, e la sua funzione anormale è caratteristica di annuncio2,3. Il PCC è una regione importante della rete tradizionale predefinito in stato di riposo e gioca un ruolo fondamentale nella memoria episodica, attenzione spaziale, autovalutazione e altre funzioni cognitive4,5,6,7. Inoltre, potrebbe essere un indicatore di imaging per monitorare la progressione di annuncio. Utilizzando GCA, Liao et al trovato che il PCC è una regione della citoarchitettura multipli con connessioni multiple e svolge un ruolo importante nel cervello funzionale struttura8. Zhong et al ha segnalato che il PCC era un centro di convergenza che ricevuto interazioni dalla maggior parte delle altre regioni all'interno della DMN3. Inoltre, Miao et al hanno dimostrato che nelle regioni DMN hub, il PCC ha il più grande rapporto di effetto causale con altri nodi9. Insieme, tutte queste prove indicano che il collegamento diretto del PCC è prezioso nella ricerca di annunci e il PCC ha bisogno di essere ulteriormente studiate in modo approfondito come una regione vitale del DMN.
Gli studi precedenti sono stati limitati per la connettività tra il PCC e altre regioni entro DMN; Tuttavia, i cambiamenti nella connettività funzionale diretto tra le regioni PCC e cervello fuori il DMN, come pure la loro influenza sull'annuncio non sono ancora stati esplorati10. Il nostro studio ha studiato ulteriormente questa inesplorato connettività funzionale in pazienti con l'annuncio normali controlli sani e pazienti con MCI. Osservando la connettività diretta tra PCC e regioni di tutto il cervello, abbiamo mirato a delucidare i cambiamenti funzionali del cervello legate alla progressione di annuncio e quindi stabilire una base oggettiva romanzo per valutare la gravità della malattia.
Connettività funzionale si riferisce ad un'interazione interregionale che può essere rappresentata dalle fluttuazioni di bassa frequenza sincrona (LFFs) il segnale di fMRI cerebrale sangue ossigeno livello Dependent (BOLD). Pertanto, al fine di osservare la connettività funzionale tra il PCC e altre regioni del cervello, abbiamo analizzato la connettività funzionale tra il PCC e la rete di tutto il cervello di fMRI con GCA, con il PCC come la regione di interesse (ROI). Questa tecnica deriva direttamente la relazione fondamentale di ogni nodo utilizzando i dati ottenuti dal neuroimaging11. Recentemente, GCA è stata applicata all'elettroencefalogramma (EEG) e studi fMRI per rivelare gli effetti causali tra cervello regioni12. Tutti questi studi hanno indicato che la tecnica di GCA potrebbe essere ottima per la rilevazione il rapporto causale tra ogni nodo nel cervello.

<table><tbody><tr><td>116 pazienti</td><td>Provincia di Zhejiang Questo</td><td></td> <td>studio è stato approvato dal comitato etico del Popolo Provinciale di Zhejiang s ospedale. Ogni soggetto arruolato ha firmato un modulo di consenso informato scritto.</td></tr><tr><td>Scanner MRI Siemens Trio 3.0 T</td><td>Siemens, Erlangen, Germania</td><td>20571</td><td>Dotato di AudioComfort che riduce il rumore acustico fino al 90%; Fornisce prestazioni elevate con un basso livello di rumorosità; Bobina ultra leggera; Design unico della sequenza di risonanza magnetica; Supporta fino a 400 libbre senza restrizioni.</td></tr><tr><td>RESTplus</td><td>Hangzhou Normal University, Hangzhou, Zhejiang, Cina</td><td>20160122</td><td>RESTplus si è evoluto da REST (Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit), un comodo toolkit per calcolare la connettività funzionale (FC), l'omogeneità regionale (ReHo), l'ampiezza della fluttuazione a bassa frequenza (ALFF), l'ALFF frazionario (fALFF), la causalità di Gragner, la centralità del grado, la connettività omotopica a specchio voxel (VMHC) ed eseguire analisi statistiche.</td></tr><tr><td>DPARSF</td><td>Hangzhou Normal University, Hangzhou, Zhejiang, Cina</td><td>130615</td><td>Data Processing Assistant for Resting-State fMRI (DPARSF) è un comodo software plug-in all'interno di DPABI, basato su SPM. Devi solo organizzare i tuoi file DICOM e fare clic su alcuni pulsanti per impostare i parametri, DPARSF fornirà quindi tutti i dati pre-elaborati, la connettività funzionale, ReHo, ALFF/fALFF, il grado di centralità, la connettività omotopica a specchio voxel (VMHC).</td></tr><tr><td>SPSS</td><td>SPSS Inc., Chicago, IL, USA-SPSS</td><td></td> <td>offre opzioni di analisi dettagliate per esaminare più a fondo i tuoi dati e individuare tendenze che potresti non aver notato.</td></tr></tbody></table>

applicazione dell'analisi di causalità di granger del diretto collegamento funzionale nella malattia di alzheimer e mild cognitive impairment

Application of Granger Causality Analysis of the Directed Functional Connection in Alzheimer's Disease and Mild Cognitive Impairment

Connettività funzionale alterata in Default modalità rete (DMN) possono essere coinvolti nella progressione della malattia di Alzheimer (AD). La corteccia del Cingulate posteriore (PCC) è un indicatore potenziale di imaging per monitorare la progressione dell'annuncio. Gli studi precedenti non concentrarsi sulla connettività funzionale tra i nodi nelle regioni di fuori del DMN e PCC, ma il nostro studio è un tentativo di esplorare questi collegamenti funzionali trascurati. Per la raccolta di dati, abbiamo usato la formazione immagine a risonanza magnetica funzionale (fMRI) e analisi di causalità di Granger (GCA). fMRI fornisce un metodo non invasivo per lo studio delle interazioni dinamiche tra le regioni differenti del cervello. GCA è un test di ipotesi statistiche per determinare se una tantum serie è utile nella previsione di un altro. In termini semplici, è giudicato confrontando il "conosciuto tutte le informazioni all'ultimo momento, la distribuzione della probabilità di X in questo momento" e il "noto tutte le informazioni all'ultimo momento tranne Y, la distribuzione della probabilità di X in questo momento", per determinare se esiste una relazione causale tra X e Y. Questa definizione si basa sull'origine di informazioni complete e la sequenza cronologica stazionario. Il passo principale di questa analisi è quello di utilizzare X e Y per stabilire l'equazione di regressione e disegnare una relazione causale di un ipotetico test. Poiché GCA possa misurare effetti causali, abbiamo usato per indagare l'anisotropia della connettività funzionale ed esplorare la funzione di hub del PCC. Qui, abbiamo proiettato 116 partecipanti per l'esame di MRI, e dopo i dati ottenuti dal neuroimaging di pre-elaborazione, abbiamo usato GCA per derivare il rapporto causale tra ogni nodo. Infine, abbiamo concluso che il collegamento diretto è significativamente differente fra i danno cognitivo lieve (MCI) e gruppi di annunci sia dal PCC al cervello intero intero cervello al PCC.

Informazioni demografiche
Tabella 1 presenta le caratteristiche dei soggetti. Tutti i soggetti avevano un livello di istruzione pari alla scuola secondaria inferiore o superiore. Età, sesso e livello di istruzione erano simili tra i tre gruppi (P &#62;0,05), mentre i punteggi MMSE erano significativamente diversi (p &#60;0,01).
Connettività...

In base allo stato di riposo risonanza magnetica funzionale in con analisi di causalità di Granger, abbiamo studiato le alterazioni nella connettività funzionale diretta tra la corteccia del cingulate posteriore e l'intero cervello in pazienti con malattia di Alzheimer (AD), pazienti con danno conoscitivo delicato (MCI) e controlli sani.

Applicazione dell'analisi di causalità di Granger del diretto collegamento funzionale nella malattia di Alzheimer e Mild Cognitive Impairment

Impaired functional connectivity in the Default Mode Network (DMN) may be involved in the progression of Alzheimer&#39;s Disease (AD). The Posterior ...

L'obiettivo generale di questa analisi di causalità di Granger è studiare la connettività funzionale diretta nel cervello associata alla progressione della malattia di Alzheimer, stabilendo così una nuova base oggettiva per valutare la gravità della malattia. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nel campo della malattia di Alzheimer, come la connettività diretta tra la PCC e le regioni dell'intero cervello. Il vantaggio principale di questa tecnica è che misura gli effetti causali delle serie temporali fMRI e mostra la dinamica e le direzioni del segnale neurale.Le implicazioni di questa tecnica riguardano la diagnosi dell'evoluzione della malattia di Alzheimer poiché confronta la connettività funzionale diretta tra i gruppi di pazienti con AD, MCI e il gruppo di controllo. Poiché questo metodo può fornire informazioni sulla scala della connettività funzionale diretta nell'Alzheimer, può essere applicato anche ad altri sistemi, come negli studi di elettroencefalogramma. In generale, le persone che sono nuove rispetto a questo metodo potrebbero incontrare difficoltà se non sono familiari con il funzionamento del software.Dobbiamo prima aggiungere qui per il semestre, quindi valutiamo le precedenti letterature sull'Analisi di Causalità di Granger. Mentre si effettua una dimostrazione pratica di questo metodo, è fondamentale poiché esistono diversi aspetti da notare che vanno oltre quanto può essere scritto nel testo. Iniziare aprendo RESTplus tramite il software e facendo clic sinistro su Pipeline.Importare i file pertinenti in RESTplus. Selezionare la directory di lavoro e quindi le directory iniziali EPI e T1. Successivamente, per convertire i file Dicom in Nifti, selezionare la casella DicomToNifti in Preprocessing.Selezionare i parametri EPI Dicom a Nifiti e T1 a Nifiti. Rimuovere i primi 10 punti temporali selezionando RimuoviPrimiPuntiTemporali e impostando il parametro finale a 10. Quindi, selezionare la casella di compensazione temporale delle sezioni.Impostare il numero di slice in base ai parametri RS FMRI dello studio e inserire l'ordine delle slice. Selezionare Riallinea per correggere il tempo e i movimenti della testa. Quindi, eseguire la normalizzazione spaziale selezionando Normalizza e lasciare i parametri predefiniti nella parte inferiore.Utilizzare la segmentazione unificata dell'immagine T1 e standardizzare tutti i capi allo stesso spazio selezionando i parametri. Normalizzare utilizzando la segmentazione unificata dell'immagine T1 e il modello europeo. Successivamente, selezionare l'opzione di smoothing per eseguire un filtraggio spaziale mediante un kernel gaussiano isotropo con una larghezza a metà altezza di 6 mm.Rimuovere la tendenza lineare selezionando Detrend. Selezionare la regressione dei covariani di disturbo tra i seguenti: sei parametri del movimento della testa, segnale medio globale, segnale della sostanza bianca e segnale del liquido cerebrospinale, al fine di aumentare il rapporto segnale-rumore. Infine, selezionare il filtro per mantenere i segnali compresi tra 0,01 e 0,08 hertz.Rimuovere il rumore fisiologico ad alta frequenza e la deriva a bassa frequenza. Iniziare eseguendo l'analisi della causalità di Granger a livello di voxel, o GCA, utilizzando la GCA REST all'interno della toolbox REST. Nella casella Postprocessing, selezionare GCA.Impostare l'ordine su uno per impostazione predefinita. Selezionare Definisci ROI e scegliere l'ROI sferica per definire la regione di interesse. Selezionare avanti.Identificare i punti di seme di interesse nella corteccia singolare posteriore, o PCC, impostando le coordinate del centro e il raggio della ROI di seme in base ai dati noti e selezionare OK. Quindi selezionare Esegui e OK per avviare il programma. Successivamente, individuare le cartelle denominate ZGCA e GCA dopo l'elaborazione dei dati dei file pertinenti. Ordinare i file di ZGCA e classificarli in quattro sottocartelle, rispettivamente XX, XY, YX, YY.All'interno del software, aprire RESTplus e fare clic con il tasto sinistro su Analisi statistica. Fare clic con il tasto sinistro su Test t a due campioni REST. Assegnare al risultato in uscita il nome T1XY e impostare la directory di output.Fare clic con il pulsante sinistro su Aggiungi immagini gruppo per aprire la sottocartella XY nella cartella Risultati AD e la sottocartella XY nella cartella Risultati NC. Successivamente, fare clic con il pulsante sinistro per aprire il file secondario BrainMask nella cartella mask. Quindi selezionare Calcola per eseguire il programma.Assegnare ai risultati in uscita il nome T2XY e impostare la directory di output. Fare clic con il pulsante sinistro su Aggiungi immagini gruppo per aprire la sottocartella XY nella cartella dei risultati AD. E la sottocartella XY nella cartella dei risultati MCI.Ripetere il calcolo del file della maschera cerebrale per ottenere gli output per T3XY, T1YX, T2YX e T3YX, per un totale di sei file. Fare clic con il tasto sinistro su Viewer di RESTplus per visualizzare i file risultanti. Importare il template denominato Ch2 nel livello sottostante (Underlay).Infine, individuare i sei file risultanti nella directory di output e compilare l'overlay uno per uno. Creare il grafico finale utilizzando i sei file di output. Dopo aver identificato inizialmente i nodi attivi in tutto il cervello, la tecnologia GCA è stata utilizzata per determinare la connettività funzionale diretta dalla PCC a tutto il cervello.E dalla totalità del cervello alla PCC nei gruppi AD, MCI e di controllo. La connettività diretta dalla totalità del cervello alla PCC era potenziata nel gruppo AD rispetto al gruppo di controllo normale e si concentrava principalmente nella regione cerebellare bilaterale esterna alla DMN. La connettività diretta dalla PCC alla totalità del cervello era significativamente ridotta nel gruppo AD rispetto ai controlli, con le principali aree interessate, come il precuneo destro e il giro metacingolato sinistro, appartenenti alla DMN.Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 14 ore se realizzata correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che tutti i nomi dei file e delle immagini devono essere in inglese e non devono contenere spazi. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della fMRI per esplorare la connettività frazionaria diretta nel decorso della malattia di Alzheimer.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come avviare lo studio della connettività frazionaria diretta nel cervello in relazione alla progressione della malattia di Alzheimer. In tal modo, si stabilisce una base oggettiva precisa per valutare la gravità della malattia.

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Applicazione dellanalisi di causalità di Granger del diretto collegamento funzionale nella malattia di Alzheimer e Mild Cognitive Impairment (Video) | JoVE Journal

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