Name: Análise de interação psicofisiológicos generalizada (PPI) de memória relacionados com a conectividade em indivíduos em risco genético para a doença de Alzheimer (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-14T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 38 s
Description: Aprenda a análise de interação psicofisiológica generalizada para estudar conectividade funcional relacionada à memória usando ressonância magnética. Este método permite investigar alterações cerebrais em indivíduos com risco genético para Alzheimer.

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Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional do envelhecimento (número de concessão R01AG013308 para SYB, F31AG047041 a AMT). Os autores utilizaram computacionais e serviços de armazenamento associado com o Cluster compartilhado Hoffman2 fornecidos pelo Instituto de UCLA da Digital Research e a educação grupo de tecnologia de pesquisa.

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Estudos de fMRI baseado em tarefas iniciais foram projetados para descobrir relações estatísticas entre processos cognitivos específicos ou demandas e mudanças em negrito o sinal em relação a uma medida de referência. Esta abordagem tradicional é útil para identificar regiões específicas do cérebro onde a atividade é modulada por uma tarefa experimental. Em contraste, uma análise PPI principalmente está preocupada com a modulação da conectividade funcional, ou sincronia de atividade, que resulta de um processo cognitivo ...

O termo "conectoma" foi criado em 2005, marcando uma mudança de paradigma em neurociência que continua a este dia1. O cérebro é cada vez mais descrito em termos funcionais redes, conectividade e interações entre e entre regiões em grande escala. No entanto, a delimitação da especialização funcional regional e associações entre atividade fMRI-medido e exigências de tarefa são abordagens ainda válidas e útil. Tendo em conta o crescente interesse em connectomics, abordagens de conectividade funcional para análise de fMRI tarefa estão crescendo em popularidade. Uma abordagem para avaliar alterações de conectividade funcional dependentes tarefa exige que faz uso do conceito de PPI. Um PPI é a interação de uma fase de tarefa ativa ou demanda determinada tarefa ("psico") com a conectividade funcional ("fisio") de uma região de interesse ou "semente" no cérebro. PPI difere da análise bivariada, baseada na correlação de conectividade funcional, que geralmente mede o grau de correlação entre a atividade em duas regiões, sem quaisquer restrições relacionadas às exigências da tarefa.
O conceito e a estrutura de uma análise do PPI foi originalmente descrita por Friston e colegas em 19972. Os autores afirmaram que a sua abordagem foi importante porque permitiria a investigação de conectividade para ser funcionalmente mais específico e permitir inferências que atividade em uma semente distal pode ser modulando a atividade resultante de uma demanda de tarefa. Em 2012, McLaren e colegas adicionado a este quadro original e descreveu uma abordagem gPPI em que todas as fases da tarefa e suas interações são incluídas em um único modelo3. Essa abordagem conduz a resultados que são mais sensíveis e específicas para a fase de tarefa e interação a ser investigado. É esta abordagem gPPI atualizada que empregamos no presente estudo (ver passo 6.2.2 no protocolo). A abordagem gPPI agora tem sido citada em mais de 200 estudos. Para maior clareza, daqui em diante usamos 'PPI' para descrever as características comuns da versão standard e generalizada. 'gPPI' será usado para discutir avanços específicos associados com o quadro mais recente.
O objetivo geral de uma análise PPI é entender como as exigências de uma tarefa cognitiva influenciam ou modulam a conectividade funcional de uma região de semente. Uma análise PPI requer uma hipótese forte apriorísticas . Atividade na região da semente deve ser modulada pela tarefa em ordem para a abordagem do PPI trabalhar eficazmente4. Por exemplo, no presente estudo, baseamos a nossa seleção de sementes nas provas fortes que hippocampal atividade é modulada pelas demandas cognitivas de uma tarefa de memória. Usando o PPI, regiões que são significativamente mais ou menos funcionalmente ligadas ao hipocampo durante as fases de tarefa específica podem ser identificadas. Em suma, nós fazemos a pergunta, "em que regiões é atividade mais correlacionados com a semente durante o contexto A comparação com a linha de base?" Podemos também pedir o oposto lógico (como é importante compreender a diferença): "em que regiões é atividade menos correlacionada com a semente durante o contexto A em comparação com a linha de base?" Ao interpretar as diferenças de grupo em efeitos PPI, é importante examinar os dados e se mudança positiva ou negativa em conectividade funcional, ou ambos, é conduzir as diferenças de grupo.
A abordagem PPI tem sido usada para estudar os hubs de controle dinâmico de tarefa em controles saudáveis, como modulação de conectividade funcional está relacionada com o desempenho cognitivo na doença de Alzheimer (AD), inteligência em indivíduos com autismo, conectividade de rede de motor em indivíduos com doença de Parkinson, rosto de processamento em indivíduos com transtorno dismórfico corporal e anorexia, regulamento de emoção, memória e muitas outras perguntas específicas relacionadas à conectividade5,6,7 ,8,9,10,11. No presente estudo, comparamos mudanças na conectividade funcional das sub-regiões do hipocampo durante a recuperação entre um grupo de indivíduos em risco genético aumentado para anúncio para um grupo sem o fator de risco12e codificação de memória. A seguir descreve o protocolo que usamos, aplicando a abordagem gPPI, para permitir-nos testar se a tarefa-provocou mudanças na conectividade funcional diferem em associação com a presença de APOEε4, um fator de risco genético para AD.

<table><tbody><tr><td>Scanner de ressonância magnética manética 3T</td><td>Siemens Medical Solutions</td><td>MAGNETOM Trio, A Tim System</td><td>3T MRI Scanner</td></tr><tr><td>FSL (FMRIB Software Library)</td><td>Oxford University</td><td>Version 6.0</td><td>Functional Imaging Processing Software</td></tr><tr><td>AFNI (Analysis of Functional Neuroimaging)</td><td>National Institute of Mental Health, National Institutes of Health</td><td>Qualquer versão após maio de 2015</td><td>Software de Processamento de Imagens Funcionais</td></tr><tr><td>SPM8 (Mapeamento Paramétrico Estatístico)</td><td>University College of London</td><td>SPM8</td><td>Software de Processamento de Imagens Funcionais</td></tr><tr>Software<td>Matlab</td><td>The Mathworks, Inc</td><td>Versão R2012a</td><td>Software</td></tr><tr><td>de Computação SDS Software Applied</td><td>Biosystems, Inc</td><td>7900HT Sistema de PCR em Tempo</td><td>Real PCR em Tempo Real</td></tr><tr><td>Ensaios Taqman ThermoFisher</td><td> Científico</td><td>específico para</td><td>genotipagem de SNP SNP</td></tr></tbody></table>

análise de interação psicofisiológicos generalizada (ppi) de memória relacionados com a conectividade em indivíduos em risco genético para a doença de alzheimer

Generalized Psychophysiological Interaction (PPI) Analysis of Memory Related Connectivity in Individuals at Genetic Risk for Alzheimer's Disease

Em neuroimagem, ressonância magnética funcional (fMRI) mede o sinal de (BOLD) dependente nível de oxigenação do sangue no cérebro. O grau de correlação do BOLD sinal em espacialmente regiões independentes do cérebro define a conectividade funcional dessas regiões. Durante uma tarefa cognitiva fMRI, uma análise da interação psicofisiológicos (PPI) pode ser usada para examinar as alterações na conectividade do funcional durante a contextos específicos, definidos pela tarefa cognitiva. Um exemplo de tal tarefa é aquele que envolve o sistema de memória, pedindo aos participantes para aprender pares de palavras não relacionadas (codificação) e lembre-se a segunda palavra em um par quando apresentado com a primeira palavra (recuperação). No presente estudo, usamos este tipo de tarefa de memória associativa e uma análise generalizada do PPI (gPPI) para comparar as alterações na conectividade hippocampal em adultos mais velhos que são portadores da doença de Alzheimer (AD) fator de risco genético apolipoproteína-E Épsilon-4 ( APOEΕ4). Especificamente, mostramos que a conectividade funcional das sub-regiões das mudanças hipocampo durante a codificação e recuperação, as duas fases activas da tarefa memória associativa. Mudanças de contexto-dependente em conectividade funcional do hipocampo foram significativamente diferentes em portadores de APOEε4, em comparação com não-portadores. Análises PPI possibilitam examinar alterações na conectividade funcional, distinta dos efeitos principais univariada e comparar essas alterações através de grupos. Assim, uma análise PPI pode revelar efeitos de tarefa complexa em coortes específicas que métodos tradicionais univariada não capturar. Análises PPI não podem, no entanto, determinar direcionalidade ou causalidade entre regiões funcionalmente ligadas. No entanto, análises PPI fornecem meios poderosos para a geração de hipóteses específicas em matéria de relações funcionais, que podem ser testadas usando modelos causais. Como o cérebro é cada vez mais descrito em termos de conectividade e redes, o PPI é um importante método para analisar dados de tarefa de fMRI é alinhado com a atual concepção do cérebro humano.

Com duas fases diferentes tarefa ativa (codificação e recuperação) e sementes de duas regiões (hipocampo anterior e posterior), há quatro condições para relatar resultados para cada grupo. Os mapas de ativação dentro de grupo-tarefa (não mostrado aqui, ver Harrison et al, 201612) mostram que o lobo occipital, córtex auditivo, grandes regiões do lobo parietal, áreas de linguagem frontal, giro temporal superior e caudado (mais pronunciado durante a recuperaç...

Este manuscrito descreve como implementar uma análise da interação psicofisiológicos para revelar alterações de tarefas dependentes em conectividade funcional entre uma região de sementes selecionadas e voxels em outras regiões do cérebro. Análise de interação psicofisiológica é um método popular para examinar os efeitos de tarefa na conectividade do cérebro, distinto do tradicional univariada efeitos de ativação.

Análise de interação psicofisiológicos generalizada (PPI) de memória relacionados com a conectividade em indivíduos em risco genético para a doença de Alzheimer

In neuroimaging, functional magnetic resonance imaging (fMRI) measures the blood-oxygenation-level dependent (BOLD) signal in the brain. The degree of ...

O objetivo geral desta análise é identificar mudanças dependentes do contexto relacionadas à memória na conectividade funcional entre as regiões do hipocampo e o resto do cérebro. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da neurociência cognitiva, como como a conectividade funcional muda em resposta a demandas cognitivas específicas dentro de uma tarefa experimental. A principal vantagem dessa técnica é que ela permite que os pesquisadores testem hipóteses específicas sobre a conectividade funcional de regiões-chave do cérebro durante uma tarefa cognitiva.Para este experimento, inclua indivíduos com 55 anos ou mais com declínio cognitivo que foram genotipados para o alelo de risco da doença de Alzheimer apolipoproteína E épsilon quatro antes do experimento, rastreie os indivíduos quanto à segurança da ressonância magnética e obtenha consentimento informado. Use um sistema de ressonância magnética de três tesla para adquirir dados de imagens cerebrais completas. Para imagens funcionais, colete cortes axiais usando uma sequência de imagens ecoplanares enquanto executa uma tarefa de memória associativa de palavras não relacionadas.Para facilitar o registro das ima

generalized-psychophysiological-interaction-ppi-analysis-memory

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

A metodologia para a coleta de alta densidade de eventos relacionados com o potencial de dados, enquanto os pacientes com doença de Alzheimer executar uma tarefa de memória de reconhecimento é revisado. Este protocolo incluirá preparação assunto, garantia de qualidade, aquisição de dados e análise de dados.

Examinando as características de memória episódica com potenciais relacionados a eventos em Pacientes com Doença de Alzheimer

Este protocolo descreve as técnicas complementares de neuroimagem de conectividade estrutural em estado de repouso, desativação induzida por tarefa e análises de conectividade estrutural para examinar a rede padrão no transtorno de estresse pós-traumático. O uso de métodos sinérgicos pode levar a melhores diagnósticos e avaliações de gravidade, desfecho e outros fatores clínicos relevantes.

Desenvolver Neuroimagem fenótipos da rede de modo padrão no TEPT: Integrando o estado de repouso, Memória de Trabalho e Conectividade Estrutural

Este artigo descreve o Teste das 4 Montanhas (4MT), um teste dependente do hipocampo da memória espacial alocêntrica funcional. O hipocampo é afetado no início da doença de Alzheimer (DA) e este artigo descreve a metodologia 4MT e os resultados dos testes em pacientes, o que demonstra o valor do 4MT no diagnóstico de DA pré-demência.

A 4 Montanhas de teste: um teste curto de memória espacial com alta sensibilidade para o diagnóstico de pré-demência da doença de Alzheimer

Com base no estado de repouso ressonância magnética funcional com análise de causalidade de Granger, investigamos as alterações na conectividade funcional do dirigido entre o córtex cingulado posterior e todo o cérebro em pacientes com doença de Alzheimer (AD), pacientes com comprometimento cognitivo leve (MCI) e controles saudáveis.

Aplicação da análise de causalidade de Granger da Conexão funcional direcionado na doença de Alzheimer e transtorno cognitivo leve

Este artigo descreve um protocolo para avaliação cognitiva para modelos genéticos da doença de Alzheimer usando o sistema de IntelliCage, que é um sistema de monitoramento comportamental alto throughput automatizado com condicionamento operante.

Automatizada, a longo prazo ensaio comportamental para funções cognitivas em vários modelos genéticos da doença de Alzheimer, usando IntelliCage

Este protocolo oferece uma digitalização de porções de tarefas clínicas tradicionais comumente usadas para medir a cognição e o controle motor na doença de Parkinson. As tarefas clínicas são digitalizadas enquanto os ritmos biofísicos são coregistados a partir de diferentes níveis funcionais dos sistemas nervosos, variando de voluntários, espontâneos, automáticos a autonômicos.

Biomarcadores digitais dinâmicos da função motora e cognitiva na doença de Parkinson

Apresentamos um protocolo para identificar implicações funcionais de variantes não codificadoras identificadas por estudos de associação em todo o genoma (GWAS) usando interações tridimensionais de cromatina.

Mapeamento variantes da doença de Alzheimer para seus genes-alvo usando análise computacional da configuração de cromatina

Aqui, apresentamos um protocolo para permitir a captura e identificação de interações proteína-proteína específicas da doença de células e tecidos nativos usando sondas químicas e espectrometria de massa. Os conjuntos de dados de interação resultantes são analisados por meio de uma plataforma dedicada baseada na web para revelar disfunções de rede dinâmica e alterações de vias ligadas à doença.

Mapeando interações proteína-proteína disfuncionais na doença

Uma característica da doença de Alzheimer é a elevação da...

Preparação de Oligoméricas β-amilóide 1-42 Indução e de Impairment plasticidade sináptica em fatias do hipocampo

Uma das características patológicas da doença de Alzheimer é a formação de amilóide β proteína placas neuríticas positivo. Neste protocolo, descrevemos dois métodos para detectar placas neuríticas em camundongos transgênicos modelo AD: detecção imunohistoquímica utilizando o método ABC e DAB e detecção fluorescente usando o método thioflavin S coloração.

Detecção de placas neuríticas no rato da doença de Alzheimer Modelo

Aprenda a análise de interação psicofisiológica generalizada para estudar conectividade funcional relacionada à memória usando ressonância magnética. Este método permite investigar alterações cerebrais em indivíduos com risco genético para Alzheimer.

Análise de interação psicofisiológicos generalizada (PPI) de memória relacionados com a conectividade em indivíduos em risco genético para a doença de Alzheimer (Vídeo) | JoVE Journal

Análise de interação psicofisiológicos generalizada (PPI) de memória relacionados com a conectividade em indivíduos em risco genético para a doença de Alzheimer

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