August 5th, 2014
측두엽 간질에서 기본 모드 네트워크 (DMN) (TLE)의 종자 기반 기능 연결 MRI (fcMRI)를 사용하여 뇌의 휴식 상태로 분석된다.
다음 실험의 전반적인 목표는 통계 맵을 얻는 것입니다. 건강한 대조군과 간질 환자 간의 휴식 상태 FMRI 스캔의 차이를 비교합니다. 이는 측두엽 간질이 있는 피험자와 건강한 대조군 피험자에서 FMRI 데이터를 획득함으로써 달성됩니다.
두 번째 단계로 FMRI를 사전 처리하여 통계적으로 분석할 데이터를 준비합니다. 다음으로, 두 그룹 간의 통계적으로 유효한 비교를 얻기 위해 전처리된 FMRI 데이터를 분석합니다. 건강한 대조군의 뇌 네트워크와 비교하여 간질 환자 간의 뇌 네트워크 차이를 보여주는 결과가 얻어졌습니다.
이 두 그룹 간의 뇌 네트워크 지도의 통계적 차이에 기초하여, 국소 발작에 의해 나타나는 간질조차도 확산 네트워크 교란의 창발적 속성이라는 것이 점점 더 분명해지고 있습니다. 이 기술에 대한 아이디어는 발작 중 DEF Favo 네트워크의 중요성을 인식하고 측두엽 간질에서 발작 사이에 기본 LO 네트워크가 비정상적인지 궁금해한 후 나왔습니다. 이 프로토콜에 대한 연구 모집단에는 세 그룹이 포함되어야 합니다.
측두엽 간질 환자, 좌측 측두엽 간질 환자 및 건강한 대조군. 총 약 35개의 과목을 권장합니다. 간질 피험자 그룹은 비디오, EEG 모니터링, PET 영상 및 신경 심리학적 검사로 결정된 전방 측두엽 절제술 후보와 같이 측두엽 간질이 있는 것으로 진단된 환자여야 하며, 모든 피험자가 정상적인 뇌 MRI를 가지고 있고 환자 그룹에서 간질 이외의 신경 질환이 없는지 확인하는 신경 심리학적 검사.
MRI 영상 촬영 및 스크리닝 전에 모든 피험자로부터 IRB 승인과 서면 동의서를 받습니다. 안전. 환자는 FMRI 스캔 중에 평소 약물 투여를 계속해야 하며 발작 직후 스캔해서는 안 됩니다. 이 프로토콜에 설명된 모든 이미징에는 3개의 Tesla MRI 시스템을 사용해야 합니다.
에코 평면 이미징 시퀀스를 사용하여 기능적 이미지에 대한 축 슬라이스를 얻고 해부학적 이미지의 경우 spoiled gradient recall sequence를 사용합니다. 참가자들에게 눈을 감고 긴장을 풀고 가만히 있으라고 요청하고, 여기에서 볼 수 있는 매개변수를 사용하여 기능 이미징을 수행합니다. 또한 S PGR T one 가중 고해상도 구조 이미징에 다음 매개변수를 사용합니다.
각 이미징 세션은 약 20분 동안 지속되어야 합니다. 먼저 FSL 소프트웨어를 사용하여 FMRI 데이터를 전처리하는 것으로 시작합니다. FSL MFL을 사용하여 머리 움직임 아티팩트를 제거합니다.
그런 다음 FSL 뇌 추출 도구 또는 BET를 사용하여 굵은 파일의 경우 대시 F 옵션을 사용하여 뇌가 아닌 조직을 제거합니다. 이를 통해 뇌 조직에만 추가 분석 단계를 수행할 수 있습니다. 다음으로 피트에서 등록을 사용하여 최소한으로 처리된 분석을 실행합니다.
첫 번째 수준 분석을 선택하고 맨 위 두 버튼에서 전체 분석을 사전 통계로 변경합니다. 그런 다음 pres stats 탭에서 bet brain extraction을 선택 취소하고 이미 수행되었으므로 모션 보정을 위해 none을 선택합니다. 그런 다음 기능 이미지를 해부학적 이미지에 등록한 다음 표준 MNI 이미지에 등록합니다.
그 결과 변환 행렬이 생성되며, 이는 나중에 분석 중에 표준 공간에서 선택한 시드를 피험자의 뇌 공간으로 워프하는 데 사용됩니다. 다음으로, standard라는 생성된 변환 행렬을 사용하여 funk dot mat를 예로 들어 CSF 및 백질 ROI를 개별 굵은 공간으로 변환합니다. 그런 다음 FSL mean TS 명령을 사용하여 CSF 및 백질 ROI에서 시계열을 추출합니다.
개별 주제 공간의 ROI를 마스크로 사용하여 소프트웨어 R을 사용하여 추출된 시계열을 정규화합니다.이러한 시계열은 나중에 일반 선형 모델에서 회귀 변수로 사용되어 분석에서 해당 아티팩트 신호를 제거합니다. 다음 단계는 피사체 모션 관련 아티팩트를 제거하는 것입니다. 모션 매개변수의 회귀를 위해.
데이터 탭에서 먼저 실행하기 전에 FSL 피트 내에서 다음을 설정하고, 동작 수정 및 브레인 추출 파일을 입력으로 사용하고, 데이터 세트에 해당하는 TR 값을 설정합니다. 102번째 필터를 사용하여 고역 통과 필터링을 설정하면 관심 없는 매우 낮은 주파수 신호를 제거합니다. 고주파 신호를 제거하기 위한 저역 통과 필터는 나중에 pres stats 탭에서 적용됩니다.
모션 보정에서 아무 것도 선택하지 않고 선택을 취소하지만 뇌 추출을 선택합니다. 이러한 단계를 수행하면서 5mm 전체 너비 절반 최대값을 사용하여 공간 다듬기를 수행합니다. 그런 다음 stats 탭에서 6개의 모션 매개변수와 그 시간 도함수를 회귀합니다.
컨볼루션에 대해 none을 선택하고 apply temporal filtering을 선택합니다. F selmic flirt의 출력을 사용하여 이동 매개변수의 텍스트 파일을 가져온 다음 발 해석에 입력하여 일반 선형 모델에서 회귀할 수 있습니다. 또한 이전 단계에서 추출하고 정규화한 CSF 및 백질 신호를 GLM에 추가합니다.
컨볼루션의 경우 없음을 선택합니다. 시간 도함수를 추가하고 시간 필터링 적용을 선택 취소합니다. 위에서 설명한 전처리의 잔차는 시드 기반 상관에 사용되어야 합니다.
이러한 잔차는 먼저 0.1 헤르츠의 낮은 PESS 필터를 통과 한 다음 평균을 빼고 표준 편차로 나눈 다음 100 시드를 추가하여 값을 조정해야하며 직경은 6mm로 정의되어야합니다. 표준 MNI 공간에서. MRI 크라운 소프트웨어를 사용하여 후방 및 전방 종자가 여기에서 볼 수 있는 좌표와 일치해야 합니다.
이러한 종자 위치는 건강한 대조군 내에서 정의되었습니다. 씨앗은 이후 표준 MNI 공간에서 각 피험자의 개별 기능적 뇌 공간으로 변형되어야 합니다. 이를 위해 이전에 생성된 변환 매트릭스를 사용하여 표준 m 및 i 공간에서 개별 기능 공간으로 시드를 변환합니다.
다음으로, FSL mean Ts 명령을 사용하여 이전에 비하나 및 스케일링된 잔차에서 시계열을 추출합니다. 개별 주제 공간의 시드를 마스크로 사용합니다. 소프트웨어 R을 사용하여 추출된 시계열을 정규화하고, 시드 복셀과 모든 뇌 복셀 간의 부분 상관 관계는 각 실행에 대해 각 피험자에 대해 별도로 계산되어야 합니다.
이를 위해 FSL 피트 인터페이스 내에서 첫 번째 수준 분석을 선택한 다음 데이터 탭 내에서 통계와 사후 통계를 선택합니다. 이전에 강등되고 스케일링된 잔차를 입력으로 사용해야 합니다. 잔여량이 이미 높으므로 고역 통과 필터 컷오프를 10, 000으로 설정하고 통계 탭에서 100초에 통과합니다.
선택을 취소하고, 필름 사전 화이트닝을 사용하고, 이전에 추출되고 정규화된 시드 시계열을 사용합니다. GLM의 post stats 탭에서 그룹 분석을 실행하기 전에 원하는 Z 통계 임계값을 2.0 값으로 설정합니다. 개체 내의 런을 결합하는 경우 모수 추정값의 대비에 대해 Fisher Z 변환을 수행해야 합니다.
상관 관계 분석에서 생성된 파일, 피트 분석의 reg 디렉토리에서 상관 관계 실행으로 등록 데이터를 복사합니다. 각 주제 내에서 실행을 결합하여 더 높은 수준의 분석을 실행합니다. 먼저 더 높은 수준의 분석을 선택한 다음 통계와 사후 통계를 선택합니다.
그런 다음 데이터 탭에서 inputs are lower level feet directories를 선택하고 stats 탭 내에 피험자의 달리기를 입력합니다.mixed effects를 선택합니다. 단순 OLS는 모델을 평균 효과로 설정하고 각 피험자 실행에 대해 1의 값을 입력합니다.
이를 위해 일반 최소 제곱 단순 혼합 효과 분석을 사용해야 하는 주제 간에 오버런된 데이터를 결합하려면 데이터 탭 내에서 더 높은 수준의 분석 및 통계와 게시물 통계를 선택합니다.입력이 더 낮은 수준의 피트 디렉토리임을 선택하고 통계 탭 내에서 대상의 결합된 실행을 입력하고 혼합 효과를 선택합니다. 단순 OLS는 모델을 세 그룹으로 설정하고 그룹에 대해 1의 값을 입력합니다.
각 주제는 0에 속합니다. 그렇지 않은 경우, 임계값에 대한 세 그룹에 해당하는 세 가지 수준이 있는 단방향 innova를 사용하여 각 복셀에 대해 그룹 분석을 수행해야 합니다. Z 통계 이미지는 상관 맵에서 올바른 Z 값을 얻기 위해 2.0보다 큰 Z의 클러스터 형성 임계값과 P가 0.05인 수정된 클러스터 유의값 임계값을 사용합니다.
결과에 대해 역 피셔 Z 변환을 수행해야 합니다. 마지막으로, 여기 화면에서 볼 수 있는 것처럼 다음과 같은 특정 대비를 사용합니다. 이 그림은 빨간색, 노란색의 retro splenium 및 precuneus와 청록색의 vent medial prefrontal cortex를 포함한 anterior seed를 포함한 후방 종자로부터의 연결성으로 드러난 기본 모드 네트워크를 보여줍니다.
첫 번째 줄은 대조군에 대한 네트워크, 두 번째 줄에는 좌측 측두엽 간질, 맨 아래 줄에는 오른쪽 측두엽 간질에 대한 네트워크가 표시됩니다. 다음 그림에서는 이러한 세 그룹 간의 네트워크를 비교합니다. 여기에서 우리는 건강한 대조군과 비교하여 오른쪽 및 왼쪽 측두엽 간질이 결합된 전방 및 후방 종자로 드러난 기본 모드 네트워크를 볼 수 있습니다.
이 그림은 좌측 측두엽 간질에 대해 동일한 시드 포인트로 나타난 디폴트 모드 네트워크를 건강한 대조군과 비교해서만 보여줍니다. 이 그림은 우측 측두엽 간질에 대해 밝혀진 네트워크를 건강한 대조군과 비교한 것만을 보여주지만, 마지막으로 여기서는 우측 측두엽 간질과 비교하여 좌측 측두엽 간질에 대한 전방 및 후방 종자로 밝혀진 기본 모드 네트워크를 볼 수 있습니다. 뇌 전체를 포함하는 기능적 연결성에 대한 연구는 간질의 근본적인 메커니즘을 이해하는 데 필수적입니다.
이 실험에서는 시드 기반 기술을 사용하여 기본 모드 네트워크에 대한 연결을 평가했습니다. 측두엽 간질을 연구할 때 다른 기술이 결과에서 어떻게 비교되는지 보는 것은 흥미로울 것입니다.
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이 연구는 기능적 연결성 MRI (fcMRI)를 사용하여 안정 상태의 측두엽 간질 (TLE) 환자의 기본 모드 네트워크 (DMN)를 조사합니다. 연구는 건강한 대조군과 TLE 환자 간의 뇌 네트워크 차이를 비교하는 것을 목적으로 합니다.
Understanding network-level disruptions in neurological disorders like Temporal Lobe Epilepsy (TLE) supports target validation by revealing distributed pathophysiology beyond focal lesions. Seed-based functional connectivity MRI (fcMRI) enables mechanistic de-risking by quantifying Default Mode Network (DMN) alterations that correlate with clinical phenotypes such as impaired consciousness. This approach enhances predictive confidence in preclinical models by linking network biomarkers to disease subtypes, informing portfolio triage for CNS therapeutics.
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification, where network connectivity metrics serve as pharmacodynamic readouts for target engagement in epilepsy models.