アルツハイマー病と軽度認知障害の監督機能接続のグレンジャー因果関係分析の応用

Summary

休息状態機能的磁気共鳴イメージング ・ グレンジャー因果関係分析に基づき、後部帯状回皮質とアルツハイマー病 (AD) の患者は、軽度認知障害 (MCI) と健常者と患者の脳全体の監督機能接続変更を調べた。

Abstract

障害機能接続デフォルト モード ネットワーク (DMN) ではアルツハイマー病 (AD) の進行に関与する可能性があります。後部帯状皮質 (PCC) は、AD の進行を監視するための潜在的なイメージング マーカーです。PCC と DMN、以外の地域のノードとの間の機能的結合の以前の研究に焦点をしなかったが、我々 の研究はこれらの見落とさの機能の接続を探索する努力。データを収集する機能磁気共鳴イメージ投射 (fMRI) とグレンジャー因果関係分析 (GCA) を使用しました。fMRI は、異なる脳部位間の動的相互作用を研究するための非侵襲的な方法を提供します。GCA は、ワンタイム シリーズは別の予測に有用かどうかを判断するための統計的仮説検定です。簡単に言えば、「既知の最後の瞬間、この時点での X の確率分布上のすべての情報」と「既知の Y、この時点での X の確率分布を除く最後の瞬間にすべての情報」を比較することによって判断される、Y と X と間の因果関係があるかどうかを決定します。この定義は、完全な情報源、および静止した時間的順序に基づいています。この分析の主要なステップは X を使用して回帰方程式を確立し、仮説のテストによって因果関係を描画する Y。GCA は、因果効果を測定することができます、ので機能的結合の異方性を調査し、PCC のハブ機能を探索に使用しました。ここでは、MRI スキャン、116 の参加者で仕切ったし、神経イメージング研究から得られたデータの前処理後、各ノードの因果関係を導き出す GCA を使用します。最後に、ダイレクト接続が脳全体に PCC と PCC に全脳から軽度認知障害 (MCI) と広告グループ間に有意な結論を得ました。

Introduction

広告は、病理組織学的、電気生理学、ニューロ イメージングの¹を使用して診断することができます中枢神経系の変性疾患です。メモリ関連 DMN は、広告に関連付けられている相互作用する脳の領域の重要なシステムとその機能異常広告^2,3の特徴であります。PCC は静止状態では伝統的な既定のネットワークの重要な地域をエピソード記憶、空間的注意、自己評価、その他認知機能^4,5,6,7で極めて重要な役割を果たしています。さらに、AD の進行を監視するためのイメージング マーカーしていることがあります。GCA を使用して、遼らは PCC が複数接続を持つ複数の習性の領域であり、脳機能構造⁸で重要な役割を果たしていることを発見しました。忠らは、PCC が DMN³内の他の領域のほとんどからの相互作用を受け収束の中心地であったことを報告しました。さらに、ミャオ族らは、DMN ハブ地域で P....

Protocol

この研究は、浙江省人民病院の倫理委員会によって承認されました。登録されたすべての被験者は、書面によるインフォームドコンセントに署名しました。

1. サンプルの分類とスクリーニング

1. 116人の患者を診断し、ADグループとMCIグループに分けます。
   注:2011年の国立神経学コミュニケーション障害および脳卒中研究所およびアルツハイマー病および関連障害協会(NINCDS-ADRDA)の診断基準およびMCIの同定および分類のためのMini-Mental State Examination(MMSE)基準を使用してください。¹⁰
2. 健康な対照群の参加者を選択します。
   注: 対照群の年齢、性別、および教育レベルは、MCI 群と AD 群の患者と一致しました。
3. MMSE^{10 ですべての被験者を評価し}ます。
4. 選択基準を満たさなかった被験者を除外します。すべての被験者について、除外基準はYu et al.に記載されています。¹⁰
5. MRIを使用して被験者をスキャンし、頭の動きのために使用できないデータを持つ被験者を除外します。
   注:最終的に、MCI患者26人、AD患者32人、お....

Results

人口統計情報

表1は、主題の特性を示しています。すべての科目は、中学校以上の教育レベルを持っていました。年齢、性別、教育レベルは3つのグループ間で類似していた(P >0.05)が、MMSEスコアは有意に異なっていた(p <0.01)。

指向性脳機能接続性

脳全体の活動ノードが最初に特定されました。GCA技術を使用して、AD、MCI、および対照群のPCCからPCC全体、および全脳からPCCへの指向性機能接続が決定されました（図1、

Discussion

監督機能への接続、PCC から全脳および脳全体から PCC 広告の間の比較のためのプロセスについて述べる MCI とコントロールのグループ。さらに、このプロセスの重要なステップは、分類と実験の前に、サンプルのスクリーニングです。したがって、分類および審査基準は、間違いである場合、結果の精度に影響するので重要に。私たち使用の識別と MCI の分類基準と MMSE、2011 実践 ADRDA 診断基準プロトコルに記載されている、当社の審査基準も、上記プロトコルで呼ばれます。我々 は、裁判には適していたし、正確に分類される残りの患者では、その後の実験のための基礎であるそれらの患者を除外されます。GCA 批判的由来監督機能接続 PCC 全脳および脳全体から PCC 広告、MCI の間とから得られるデータを使用してコントロール グループ脳病態。我々 は、このプロトコルの GCA 分析の詳細を提示しました。この技術は、ダイレクト接続のグループ間に有意差を発見し、よく機能変化と AD の進行度との相関を説明しました。

本研究のデータ分析、個人を除く年齢、性別、教育レベル、のでこれらが 3 つのグ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
患者116	、浙江省人民この研究		は、浙江省人民の倫理委員会によって承認されました。の病院。登録されたすべての被験者は、書面によるインフォームドコンセントフォームに署名しました。
シーメンス トリオ 3.0 T MRIスキャナー	シーメンス、エアランゲン、ドイツ	20571	音響ノイズを最大90%低減するAudioComfortを搭載。低騒音レベルで高性能を提供します。超軽量コイル。独自のMRIシーケンスデザイン。制限なしで最大400ポンドをサポートします。
RESTplus	杭州師範大学、杭州、浙江省、中国	20160122	RESTplusは、機能的接続性(FC)、地域均質性(ReHo)、低周波変動の振幅(ALFF)、フラクショナルALFF(fALFF)、グラグナー因果性、次数中心性、ボクセルミラーリングホモトピック接続性(VMHC)を計算し、統計分析を実行するための便利なツールキットであるREST(Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit)から発展しました。
DPARSF	杭州師範大学、杭州、浙江省、中国	130615	Data Processing Assistant for Resting-State fMRI (DPARSF) は、SPM に基づく DPABI 内の便利なプラグイン ソフトウェアです。DICOMファイルを整理し、いくつかのボタンをクリックしてパラメータを設定するだけで、DPARSFはすべての前処理データ、機能接続性、ReHo、ALFF / fALFF、次数中心性、ボクセルミラーリングホモトピック接続性(VMHC)の結果を提供します。
SPSS	SPSS Inc.、シカゴ、イリノイ州、米国	-	SPSSは、データをより深く調べ、気付かなかった可能性のある傾向を特定するための詳細な分析オプションを提供します。