Sieć trybu domyślnego (DMN) w padaczce skroniowej (TLE) jest analizowana w stanie spoczynku mózgu za pomocą rezonansu magnetycznego (fcMRI) opartego na nasionach.
Artykuł metodologiczny
Sieć trybu domyślnego (DMN) w padaczce skroniowej (TLE) jest analizowana w stanie spoczynku mózgu za pomocą rezonansu magnetycznego (fcMRI) opartego na nasionach.
Funkcjonalna łączność MRI (fcMRI) to metoda fMRI, która bada połączenia różnych obszarów mózgu na podstawie korelacji fluktuacji sygnału BOLD w czasie. Padaczka skroniowa (TLE) jest najczęstszym rodzajem padaczki u dorosłych i obejmuje wiele sieci mózgowych. Sieć trybu domyślnego (DMN) bierze udział w świadomym poznawaniu w stanie spoczynku i uważa się, że jest zaburzona w TLE, gdzie napady powodują upośledzenie świadomości. DMN w padaczce badano za pomocą fcMRI na bazie nasion. W tej analizie jako nasiona wykorzystano przednie i tylne piasty DMN. Wyniki wskazują na rozłączenie między przednimi i tylnymi piastami DMN w TLE w stanie podstawowym. Ponadto ujawnia się zwiększona łączność DMN z innymi obszarami mózgu w lewym TLE wraz ze zmniejszoną łącznością w prawym TLE. Analiza pokazuje, w jaki sposób fcMRI oparte na nasionach można wykorzystać do badania sieci mózgowych w zaburzeniach mózgu, takich jak TLE.
Funkcjonalna łączność MRI (fcMRI) to stosunkowo nowe podejście analityczne do danych fMRI, które określa ilościowo związek między różnymi regionami mózgu na podstawie podobieństwa ich szeregów czasowych sygnałów zależnych od poziomu natlenienia krwi (BOLD) - nazywa się to "funkcjonalną" łącznością i można ją odróżnić od anatomicznej łączności, która opisuje istnienie fizycznych połączeń między regionami (np., włókna istoty białej). W szczególnym zastosowaniu tego podejścia szeregi czasowe są zbierane, gdy uczestnik nie jest zaangażowany w zadanie lub znajduje się w tak zwanym "stanie spoczynku".
Chociaż po raz pierwszy opisany w 1995roku 1, zainteresowanie fcMRI było ogromne, co zaowocowało około 1000 publikacji związanych z tą techniką w 2012 roku. fcMRI ma wewnętrzne zalety w porównaniu z fMRI opartym na zadaniach, ponieważ (1) nie ma konkretnego zadania do wykonania, (2) współpraca z podmiotem nie jest konieczna, (3) zestawy danych mogą być używane do przeszukiwania kilku różnych sieci, (4) lepszy stosunek sygnału do szumu występuje prawdopodobnie ze względu na różnice w zaangażowanej energetyce mózgowej oraz (5) obejście zakłóceń związanych z zadaniami2. Jako dowód słuszności tej koncepcji, wykazano, że zmiany w fcMRI odpowiadają zmianom wEEG3 i lokalnych potencjałachpola4 w mózgu.
Techniki analizy fcMRI obejmują techniki oparte na ROI/nasionach, analizę niezależnych składowych (ICA), analizę teorii grafów, analizę przyczynowości Grangera, metody lokalne (amplituda fluktuacji o niskiej częstotliwości, analiza jednorodności regionalnej) i inne5. Żadna pojedyncza technika nie wykazała jeszcze wyraźnej wyższości nad inną, chociaż najpopularniejszymi metodami są metody oparte na nasionach i metody ICA6. Oparty na nasionach fcMRI koreluje czasowe fluktuacje sygnału BOLD z wcześniej wybranej części badanej domniemanej sieci, zwanej "ziarnem" lub "regionem zainteresowania (ROI)" do wszystkich innych części mózgu. Uważa się, że obszary mózgu wykazujące sygnał BOLD korelujący z obszarem zalążkowym wyznaczają części zaangażowanej sieci. W przeciwieństwie do tego, ICA wykorzystuje bezmodelową analizę opartą na danych do wyodrębnienia czasowo skorelowanych przestrzennie obszarów mózgu (Independent Components, ICs) poprzez analizę charakterystyki sygnału hemodynamicznego całego mózgu5.
W obecnym manuskrypcie przedstawiono opis metod użytych w wcześniej opublikowanym badaniu analizy połączeń DMN w stanie spoczynku na podstawie nasionw TLE 7. TLE jest najczęstszą postacią padaczki u dorosłych. Oprócz napadów padaczkowych, TLE powoduje dysfunkcję wielu sieci mózgowych, w tym pamięci, zachowania, myśli i funkcji sensorycznych8. DMN składa się z obszarów mózgowych podporządkowujących się świadomemu poznaniu w stanie spoczynku. Doniesiono, że DMN bierze udział w napadach związanych ze zmniejszeniem świadomości9,10. Ponadto hipokamp jest kluczową strukturą zaangażowaną w TLE i uważa się, że jest składnikiem DMN. Jednak połączenie PCC z formacją hipokampa jest słabsze niż w przypadku innych składników DMN, takich jak przyśrodkowa kora przedczołowa i dolna kora ciemieniowa. Sugeruje to, że hipokamp jest albo podsiecią DMN, albo siecią oddziałującą11,12. Te podobieństwa między TLE i DMN zwiększają prawdopodobieństwo, że funkcjonalna łączność DMN jest zmieniona w TLE. Analiza ta porównuje DMN osób z TLE ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej, aby uzyskać wgląd w udział DMN w TLE. Przeanalizowano łączność nasion umieszczonych w głównych węzłach DMN - przednich i tylnych regionach węzła12. Nasiona umieszczono w tylnym piaście składającym się z retrosplenium/przedklinka (Rsp/PCUN), a także w przednim piaście składającym się z brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej (vmPFC) u pacjentów z TLE i w zdrowych osobach kontrolnych w celu zidentyfikowania tylnej i przedniej podsieci DMN.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Tematy
2. Obrazowanie
3. Wstępne przetwarzanie danych BOLD
4. Metody statystyczne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rycina 1 przedstawia DMN ujawnioną za pomocą łączności z tylnego ziarna (Rsp/ PCUN, kolory czerwono-żółte) oraz przedniego ziarna (vmPFC, kolory niebiesko-zielone) i porównuje sieci znalezione w różnych grupach badanych (Ryciny 1A-C) oraz między sobą, mianowicie zdrowe osoby kontrolne w porównaniu ze wszystkimi pacjentami z TLE (Ryciny 1D i 1E), a następnie zdrowe osoby kontrolne w porównaniu osobno z lewostronną TLE (Ryciny 1F i
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Uważa się, że padaczka jest chorobą sieciową, a nieprawidłowości zaangażowanych sieci są obecne podczas napadów i w stanie międzynapadowym21. Oparty na zadaniach fMRI został wykorzystany do analizy nieprawidłowości w sieciach językowych i pamięciowych w TLE8. FcMRI ma nieodłączne zalety w badaniu DMN12 , ponieważ jest to sieć aktywna głównie w stanie spoczynku. DMN to sieć regionów mózgu, która okazała się aktywna u osób obudzonych, które nie są zakłócone i są zaangażowane w spontaniczne ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dr Engel jest finansowany przez NIH Grants P01 NS02808, R01 NS33310 i U01 NS42372, posiada patenty WO 2009/123734A1 i WO 2009/123735A1, otrzymuje tantiemy od MedLink, Wolters Kluwer, Blackwell i Elsevier oraz otrzymał honoraria od Medtronics, Wolters Kluwer i Best Doctors. Dr Stern służył jako płatny konsultant dla UCB i Lundbeck. Dr Stern jest redaktorem MedLink Neurology i otrzymał tantiemy od Wolters Kluwer i McGraw-Hill. Pozostali autorzy nie mają żadnych ujawnień ani konfliktów interesów, które mogliby zadeklarować.
Finansowanie tych badań zostało zapewnione przez The Epilepsy Foundation of America, Baylor College of Medicine Computational and Integrative Biomedical Research Center (CIBR) Seed Grant Awards (ZH); NIH-NINDS K23 Grant NS044936 (JMS); oraz The Leff Family Foundation (JMS). Pozyskiwanie danych pomogło: Elizabeth Pierce (UCLA).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Stacja robocza MRI | |||
| z systemem Linux z zainstalowanym |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie