تحليل التفاعل هوعبارة المعمم (PPI) من الذاكرة المتعلقة بالاتصال بالأفراد المعرضين للخطر الوراثي لمرض الزهايمر

Summary

هذه المخطوطة تصف كيفية تنفيذ إجراء تحليل تفاعل هوعبارة للكشف عن التغييرات المهمة التابعة في الربط الوظيفي بين المنطقة البذور المختارة وفوكسيلس في مناطق أخرى من الدماغ. تحليل التفاعل هوعبارة طريقة شائعة لدراسة آثار مهمة على اتصال الدماغ، متميزة عن آثار التنشيط وحيد المتغير التقليدية.

Abstract

في نيورويماجينج، التدابير الفنية التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) الإشارة (غامق) يعتمد مستوى الدم الأوكسجين في الدماغ. مكانياً درجة الترابط بين الغامق إشارة في المناطق المستقلة من الدماغ يعرف الاتصال الفنية لتلك المناطق. أثناء مهمة الرنين المغناطيسي الوظيفي المعرفي، يمكن استخدام إجراء تحليل تفاعل هوعبارة (PPI) دراسة التغيرات في القدرة على الاتصال الفنية خلال سياقات محددة يحددها المهمة المعرفية. مثال لهذه المهمة هو الذي يشرك نظام الذاكرة، طرح المشاركون لمعرفة أزواج من الكلمات غير ذات صلة (ترميز) والتذكير بالكلمة الثانية في زوج عندما قدم مع الكلمة الأولى (استرداد). في هذه الدراسة، استخدمنا هذا النوع من العمل النقابي الذاكرة وتحليل PPI (جبي) معمم لمقارنة التغيرات في الاتصال هيبوكامبال في البالغين الأكبر سنا الذين يحملون (إبسيلون-4 الابوليبوبروتين ه الوراثية عامل خطر مرض الزهايمر (AD) APOEΕ4). على وجه التحديد، نظهر أن الاتصال الفنية للمناطق دون إقليمية التغييرات الحصين خلال الترميز واسترجاعها، ومرحلتي المهمة النقابي الذاكرة النشطة. كانت التغيرات تعتمد على السياق في الاتصال الفنية الحصين تختلف اختلافاً كبيرا في ناقلات APOEε4 مقارنة بغير الناقلين. تحليلات PPI تجعل من الممكن لدراسة التغيرات في اتصال وظيفية، متميزة عن آثار وحيد المتغير الرئيسي، ومقارنة هذه التغييرات عبر المجموعات. وهكذا، قد تكشف عن إجراء تحليل PPI الآثار المهمة المعقدة في الأفواج الخاصة التي لا يتم التقاط أساليب وحيد المتغير التقليدية. لا يمكن، مع ذلك، تحديد تحليلات PPI اتجاهية أو العلاقة السببية بين مناطق مرتبطة وظيفيا. ومع ذلك، توفر تحليلات PPI وسيلة قوية لتوليد فرضيات محددة فيما يتعلق بالعلاقات الوظيفية، التي يمكن اختبارها باستخدام النماذج السببية. كما هو موضح في الدماغ يزداد من حيث الاتصال والشبكات، PPI هو وسيلة هامة لتحليل البيانات المهمة الرنين المغناطيسي الوظيفي الذي ينسجم مع التصور الحالي للدماغ البشري.

Introduction

مصطلح "الشبكة العصبية" أطلق في عام 2005 مناسبة نقله نوعية في علم الأعصاب التي ما زالت حتى يومنا هذا¹. المخ وصف متزايدة فيما يتعلق بالشبكات الفنية والاتصال والتفاعل فيما بين المناطق على نطاق واسع. على الرغم من ذلك، يتم تحديد التخصص الوظيفي الإقليمية والرابطات بين نشاط قياس الرنين المغناطيسي الوظيفي ومتطلبات المهمة النهج لا تزال صالحة ومفيدة. وفي ضوء الاهتمام المتزايد في كونيكتوميكس، تكتسب شعبية متزايدة نهج الربط الوظيفي لمهمة تحليل الرنين المغناطيسي الوظيفي. نهج واحد لقياس التغييرات الاتصال الفنية تعتمد على مهمة تتطلب يجعل استخدام مفهوم PPI. كسل لكل بوصة من التفاعل للمرحلة المهمة النشطة أو مهمة معينة الطلب ("النفسية") مع اتصال وظيفية ("الطبيعي") لمنطقة من الفائدة أو "البذور" في الدماغ. PPI يختلف عن تحليل المتغيرين، القائم على الترابط للربط الوظيفي، الذي يقيس درجة الارتباط بين النشاط في هاتين المنطقتين دون أية قيود تتعلق بمطالب مهمة عموما.

أصلاً قد وصف مفهوم وإطار تحليل PPI فريستون والزملاء في 1997². الكتاب أكد أن نهجها هامة نظراً لأنها ستسمح للتحقيق في الاتصال تكون محددة أكثر وظيفيا والسماح للاستدلالات أن النشاط في بذور البعيدة يمكن أن تحوير النشاط الناجم عن طلب مهمة. في عام 2012، ماكلارين والزملاء إضافة إلى هذا الإطار الأصلي، ووصف نهج جبي فيه جميع مراحل مهمة وتفاعلاتها مدرجة في نموذج واحد³. وهذا النهج يؤدي إلى النتائج التي أكثر حساسية وتحديداً إلى المرحلة المهمة والتفاعل التي يجري التحقيق فيها. وهذا النهج جبي المحدثة التي نستعملها في الوقت الحاضر هو دراسة (راجع الخطوة 6.2.2 في البروتوكول). الآن وقد استشهد بالنهج جبي في الدراسات ما يزيد على 200. للوضوح، الآخرة نستخدم 'PPI' لوصف السمات المشتركة لكل من الإصدار القياسي ومعمَّم. سيتم استخدام 'جبي' لمناقشة التطورات المحددة المرتبطة بإطار أحدث.

الهدف العام من تحليل مؤشر أسعار المنتجين أن نفهم كيف تؤثر مطالب مهمة المعرفي أو تعدل الاتصال الفنية من منطقة البذور. يتطلب إجراء تحليل PPI فرضية بداهة قوية. يجب أن التضمين النشاط في منطقة البذور بالمهمة من أجل نهج PPI للعمل بفعالية⁴. على سبيل المثال، في هذه الدراسة، ونحن على أساس اختيارنا البذور على أدلة قوية على أن النشاط هيبوكامبال وهو التضمين بمطالب مهمة الذاكرة المعرفية. استخدام مؤشر أسعار المنتجين، يمكن التعرف على المناطق إلى حد كبير أكثر أو أقل وظيفيا متصلاً الحصين خلال مراحل مهمة محددة. وباختصار، نحن نطرح هذا السؤال، "في المناطق التي هي النشاط أكثر ارتباطاً بالبذور خلال السياق A مقارنة بخط الأساس؟" كما يمكن أن نطلب العكس المنطقي (كما أنه من المهم أن نفهم الفرق): "في المناطق التي هي النشاط أقل ارتباطاً بالبذور خلال السياق A بالمقارنة مع خط الأساس؟" عند تفسير الاختلافات المجموعة في آثار نقطة في البوصة، من المهم النظر في البيانات وما إذا كان تغيير إيجابي أو سلبي في الاتصال الوظيفي، أو كليهما، يقود مجموعة الاختلافات.

وقد استخدمت نهج PPI لدراسة دينامية مهمة مراقبة محاور في ضوابط صحية، كيف هو التحوير للاتصال الفنية المتصلة بالأداء المعرفي في مرض الزهايمر (AD)، أجهزة الاستخبارات في الأفراد الذين يعانون من التوحد، محرك شبكة الاتصال في الأفراد المصابين بمرض باركنسون، تواجه المعالجة في الأفراد المصابين باضطراب تشوه الجسم وفقدان الشهية وتنظيم العاطفة والذاكرة والعديد من الأسئلة المحددة الأخرى المتعلقة بالتوصيل^{5،6،7 ،،}من^89،،من¹⁰¹¹. في هذه الدراسة، ونحن مقارنة التغييرات في الاتصال الفنية للمناطق دون الإقليمية من الحصين أثناء ترميز الذاكرة واسترجاع بين مجموعة من الأفراد المعرضين للخطر الوراثي المتزايد للإعلان إلى مجموعة دون عامل خطر¹². فيما يلي وصف للبروتوكول التي استخدمت، وتطبيقاً للنهج جبي، للسماح لنا باختبار ما إذا كانت التغييرات أثارت مهمة في الربط الوظيفي تختلف بالاقتران مع الوجود APOEε4، أحد عوامل الخطر الجينية للإعلان.

Protocol

هذه الدراسة كان يؤديها وفقا لبروتوكولات جامعة كاليفورنيا المؤسسية استعراض المجلس (مجلس الهجرة واللاجئين) ووافقت عليها "لجنة حماية المواضيع البشرية جامعة كاليفورنيا". وقدم جميع المشاركين الموافقة الخطية من أجل الانخراط في هذه الدراسة-

1-"اختيار المشاركين"

1. "الكندي الحصول على" الموافقة لإجراء هذه الدراسة.
2. شاشة الأفراد الذين تتراوح أعمارهم بين 55 وكبار السن للتدهور المعرفي باستخدام بطارية العصبية موحدة. وتشمل الاختبارات "المخابرات العامة" (Subtests WAIS-الثالث) ¹³، الطلاقة (الفواكه والخضروات) ¹⁴، واهتمام (الأرقام إلى الأمام والخلف) ¹³، اللغة (بوسطن تسمية اختبار ) ¹⁵، ¹⁶ "الذاكرة اللفظية" (فولد بوشكي تذكير المهام الانتقائي) والتعلم قوم إقران اللفظية والذاكرة المنطقية WMS الثالث ¹³ و "الذاكرة البصرية" (اختبار "الشكل" ري-أوستيريث) ¹⁷-
   1. قد المشاركين إكمال الاستبيانات المزاج مثل الاكتئاب هاميلتون وقوائم الجرد القلق ^{18 ، 19}، فضلا عن (امتحان الدولة العقلية ميني MMSE) ²⁰-
3. تشمل المشاركين بأن نقاط 26 أو أعلاه على MMSE وأداء أفضل من اثنين من الانحرافات المعيارية أقل من المعدل الطبيعي لسنهم في الاختبارات الإدراكية. استبعاد المشاركين مع القلق السريرية أو الاكتئاب أو أي مرض آخر العصبية أو عصبية. رسم استبعاد المشاركين الذين لا تفي بمعايير السلامة في التصوير بالرنين المغناطيسي أو الذين لا توافق على دم.
   ملاحظة: في هذه الدراسة، اجتمع المشاركون 93 هذه المعايير (متوسط عمر = 67.4 عاماً 31 م/49F)-

2. التنميط

1. قد فليبوتوميست من مدربين أو المهنية الطبية الأخرى سحب الدم من كل مشارك-
2. عزل 200 ميكروغرام الحمض النووي من 10 مل العينة كوصف ²¹-
3. القيام بتعدد الأشكال النوكليوتيدات واحدة الوراثي (SNP) باستخدام PCR الوقت الحقيقي في مواضع اثنين و rs429358 و rs7412 لتميز الذين الآليلات ²². مراسل
   1. تدرج الأصباغ rs429358 و rs7412 إلى فحص الوراثي SNP. بعد الانتهاء من كل دورة التضخيم بكر، مؤامرة إشارات مضيئة على رسم بياني يبين التوزيع لمراسل ويحتوي الأصباغ. إجراء التجربة في تكرار لتأكيد النتائج.
4. تحليل البيانات التنميط SNP باستخدام مجموعة من برامج المتقدمة للإخراج الداخلي PCR الوقت الحقيقي ²³-
   ملاحظة: يحسب البرنامج المستخدم في هذه الدراسة تقارب العينة إلى واحد من الأصباغ مراسل اثنين التي، بدورها، يمثل أحد الذين SNP على الآخر. في هذه الدراسة، خطر الناقلين 34 الإعلان اليل، الذين ε4 (متخالف ε3/ε4) و (متماثل ε3 ε3) 46 غير حاملات التحق ما مجموعة 80 من المشاركين في الدراسة. استبعاد شركات اليل APOEε2 لأن هناك أدلة على أن هذا اليل قد يكون له أثر وقائي المتصلة بالإعلان

3. وظيفية وهيكلية جمع بيانات التصوير

1. الرنين المغناطيسي 3 تسلا (3T) استخدام نظام الحصول على بيانات التصوير كلياً في الدماغ.
   1. للتصوير الفنية، جمع شرائح المحوري باستخدام صدى مستو تصوير (EPI) تسلسل. لتسهيل تسجيل الصور الفنية، الحصول على شرائح محوري من الصور الهيكلية T2 المرجحة، وأول أكسيد الكربون مستو. لتصوير الهيكلية ذات الدقة العالية، جمع شرائح المحوري باستخدام 3D تسلسل T1 المرجحة.
      ملاحظة: في هذه الدراسة، تم استخدام مغناطيس 3T لفائف رأس 12-القناة. وصممت المعلمات أدناه للماسح الضوئي محددة ولفائف. انظر الجدول للمواد لمزيد من المعلومات.
      1. الحصول على تصوير البيانات باستخدام المعلمات التالية في التسلسل الوظيفي: تكرار الوقت (TR) = 2,500 مرض التصلب العصبي المتعدد، صدى الوقت (TE) = 21 مرض التصلب العصبي المتعدد، مجال الرؤية (FOV) = 200 مم × 200 مم، زاوية الوجه = 75°، مصفوفة = 64 x 64، 33 شرائح، شريحة سمك = 3 مم، الفجوة إينتيرسليسي = 0 .75 مم، وحجم فوكسل = 3.125 × 3.125 × 3.75 مم-
      2. تشغيل المهمة ذاكرة النقابي عبارة لا علاقة لها أن تبدأ بالمجلد الثالث من سلسلة التصوير الوظيفي. لمراعاة التوازن حالة ثابتة، استبعاد أول مجلدين من كل عملية مسح وظيفي من التحليلات-
         ملاحظة: عبارة لا علاقة لها مهمة الذاكرة النقابي قد تم وصفها في أماكن أخرى ^{12 ، 24}. باختصار، أنها مهمة وظيفية تصميم كتلة مع كتل ترميز واسترجاعها. هي تعليمات للمشاركين لمعرفة أزواج من الكلمات لا علاقة لها-
      الهيكلية T2 المرجحة، وأول أكسيد الكربون مستو
      3. الحصول على تصوير البيانات باستخدام تسلسل المعلمات التالية: TR = 5,000 مرض التصلب العصبي المتعدد، الشركة المصرية للاتصالات = 34 مرض التصلب العصبي المتعدد، فوف = 200 مم × 200 مم، زاوية الوجه = 90°، مصفوفة = 128 × 128، 28 شرائح، شريحة سمك = 3 مم، الفجوة إينتيرسليسي = حجم 1 مم وفوكسل = 1.56 × 1 .56 x 4 مم-
      4. اكتساب الهيكلية ذات الدقة العالية (التشريحية) التصوير استخدام المعلمات التالية تسلسل مغنطة إعداد سرعة التدرج صدى (مبرج): TR = ms 1,900، الشركة المصرية للاتصالات = 2.26 مرض التصلب العصبي المتعدد، TI = 900 مللي ثانية، فوف = 250 ملم × 218 مم، زاوية الوجه = 9°، مصفوفة = 256 × 215، شرائح 176 ، شريحة سمك = 1 مم، مملوءة بصفر إلى مصفوفة من 256 × 224 الناتجة في حجم فوكسل = 1 × 0.976 × 0.976 مم-

4-الرنين المغناطيسي الوظيفي "تجهيزها البيانات" الجريئة

1. Preprocess البيانات الوظيفية باستخدام "الفنية التصوير بالرنين المغناطيسي" للدماغ (فمريب) برنامج المكتبة (FSL) الإصدار 6.0 (http://fsl.fmrib.ox.ac.ul) على النحو التالي:
   1. لكل مشارك ' s dataset، إزالة الحركة الرأس قطعة أثرية من البيانات باستخدام "فمريب تصحيح الحركة" ' s أداة تسجيل صورة خطية (مكفليرت) ²⁵-
   2. إزالة أنسجة المخ غير الصور باستخدام أداة استخراج المخ (الرهان) مع العلم-و اختياري ²⁶-
   3. استخدام أداة FSL الحركة المتطرفة لتحديد أية وحدات تخزين البيانات الفنية حيث يوجد إفراط الحركة استناداً إلى الإطار التشرد بين وحدات التخزين. علم وحدات التخزين حيث يتم قياس الحركة عزلاء (أعلاه ^{المئوية 75} + 1.5 مرة تتراوح بين الربع) مقارنة ببقية المسح واستخدام الإخراج من هذا البرنامج إلى دوونويت وحدات التخزين هذه في التحليلات.
      ملاحظة: قبل تشغيل مجموعة مقارنات، تحقق من أن متوسط الحركة، مقيسة "خدمة ميدانية محلية الحركة المتطرفة"، لا تختلف بين الفريقين. وهذا سيساعد على ضمان أن النتائج ليست مدفوعة من قبل الخلافات المتصلة بالمجموعة في الحركة-
2. إعداد تجهيزها والمستوى الأول العام النموذج الخطي (GLM) باستخدام واجهة المستخدم الرسومية (GUI) لخدمة ميدانية محلية الرنين المغناطيسي الوظيفي أداة تحليل الخبراء (الفذ) للمشارك الأول.
   ملاحظة: كرر هذه الخطوة لكل مشارك في الدراسة. توفيرا للوقت، بعد إعداد تشغيل واحد لأحد المشاركين، كتابة برنامج نصي لتشغيل تجهيزها للمشاركين دراسة المتبقية ' البيانات عن طريق تغيير " design.fsf " الملف (الإخراج الفذ FSL) لكل مشارك للإشارة أن المشاركين ' s بيانات محددة.
   1. في علامة التبويب بيانات، انقر فوق " إضافة البيانات د 4 " وانتقل إلى ملف الحركة لتصحيح واستخراج المخ. تعيين TR إلى 2.5 s (يقابل TR في التسلسل الوظيفي المكتسبة). استخدام عامل التصفية الافتراضي وتمرير عالية (تعيين إلى 100 s)-
      ملاحظة: تصفية تمرير عالية سوف إزالة الإشارات ذات التردد المنخفض من أي مصلحة.
   2. في علامة التبويب إحصائيات سابقة، انقر فوق " أي " تحت " الحركة تصحيح " (كما أنه أنجز فعلا في الخطوة 4، 1). قم بإلغاء تحديد " استخراج الدماغ بيت " (كما أنه أنجز فعلا في الخطوة 4، 1). نوع " 5 " في المربع لتعيين 5 مم عرض كامل نصف الحد الأقصى (فوم) نواة الضبابي لتجانس المكانية-
      ملاحظة: فوهم لنواة تجانس عموما يكون موعد في حول ضعف حجم حجم فوكسل المسح الوظيفي.
   3. استخدام الإخراج (6 أعمدة وصفوف = # TRs في المسح الضوئي) مكفليرت لإنشاء ملفات نصية ذو عمود مفرد 6 التي تصف حركة تصحيح أداء في كل مجلد من مجلدات داخل dataset. هذه ستضاف إلى النموذج ريجريسورس في الخطوة التالية.
      1. في علامة التبويب إحصائيات تحت " الإعداد النموذجي الكامل "، إضافة معلمات 6 الحركة ومشتقاتها الزمنية ك regressors أو المتغيرات التفسيرية (EVs) في GLM. لكل اقتراح EV اختر " مخصصة " (1 إدخال لكل وحدة تخزين) للشكل الأساسي، " بلا " الالتواء والاختيار " تطبيق التصفية الزمنية. "
         ملاحظة: معلمات الحركة لا تحتاج إلى أن تكون كونفولفيد بأي وظيفة نظراً لأنها تشير إعادة تنفيذه في كل وحدة التخزين الوظيفية أثناء تصحيح الحركة وهكذا لا تحتاج إلى تعديل.
   4. في علامة التبويب إحصائيات، حدد إخراج FSL الحركة المتطرفة من الخطوة 4.1 تحت " إضافة إضافية إرباك المركبات الكهربائية ".
      ملاحظة: هذا الناتج هو مصفوفة تدل كل وحدة التخزين التي تم وضع علامة لها للحركة المفرطة، وسوف ديويغتيد بإضافة الملف كونفوند، في GLM.
   5. في علامة التبويب إحصائيات، انقر فوق " إنشاء نموذج كامل ". إنشاء المهمة توقيت ملفات نصية تدل على بداية وإزاحة من مراحل مهمة مختلفة وإضافة هذه المركبات الكهربائية في GLM باختيار تنسيق العمود 1 والانتقال إلى الملف النصي ذات الصلة (وتشمل واحدة للمرحلة ترميز للمهمة وواحد لمرحلة الاسترجاع). ل " الالتواء " اختر " طالبات مزدوجة-غاما " الخيار من القائمة المنسدلة لكل منهما. لا نموذج خط الأساس أو الأجزاء غير نشطة المهمة في GLM.
      ملاحظة: لطالبات تقف على دالة الاستجابة الفسيولوجية. اللف مهمة EV بطالبات تحولات توقيت المهمة EV لتكون أكثر اتساقا مع التغيرات المتوقعة الناجمة عن مهمة جريئة إشارة في الدماغ-
   6. في علامة التبويب تسجيل، تحقق من " الصورة الفنية الموسعة " و " الصورة الهيكلية الرئيسية " لتسجيل خطوتين.
      1. حدد المشارك ' s co المستوية T2 مرجح الهيكلية المسح الضوئي للخطوة الأولى، التي يتم تسجيل البيانات الوظيفية للبيانات الهيكلية co المستوية. اختر 6 درجات الحرية (شعبة الشؤون المالية) لهذه الخطوة بالنقر فوق الثانية إسقاط إلى أسفل مربع تحت هذه الخطوة واختيار " 6 شعبة الشؤون المالية ".
      2. بالنسبة للخطوة التالية، التي مسجل الصورة T2 المرجحة لارتفاع القرار مبرج T1 المرجحة، حدد الحدود على أساس التسجيل (بر) من القائمة المنسدلة مربع ²⁷-
         ملاحظة: بر يستخدم كثافة الاختلافات بين المسألة البيضاء والرمادية لتسجيل فحص الهيكلية والوظيفية وقد تبين أن أداء أفضل من المغازل وغيرها من الأساليب البديلة-
      3. للخطوة النهائية، التي يتم تسجيل البيانات الهيكلية ذات الدقة العالية للقالب MNI152 القياسية، اختر 12 درجات الحرية وتحول خطي باختيار " 12 شعبة الشؤون المالية ".
         ملاحظة: عندما تكون جميع الخطوات الواردة في القسم 4 كاملة البيانات الفنية معالجة، وجاهزة لمزيد من التحليل.

5. بذور هيبوكامبال

1. إنشاء قناع من الحصين اليسار في كل مشارك ' s عالية الدقة الفضاء الهيكلية باستخدام خدمة ميدانية محلية ' s "فمريب التسجيل المتكاملة" وأداة تجزئة (الأولى) خوارزمية تجزئة ²⁸ .
   ملاحظة: المناطق الأخرى، بما في ذلك حق الحصين، سيكون من المثير للاهتمام، وبذور صالحة لمزيد من التحليلات.
2. باستخدام منصة برمجيات إحصائية، كتابة التعليمات البرمجية حساب طول الثلثين الأمامي والخلفي ل الهيكل ²⁹. على وجه التحديد، استخدم طول القناع هيبوكامبال الحجمي في الطائرة الأمامي الخلفي لإيجاد إحداثيات ديماركينج الثلثين الأمامي والخلفي لهذه الطائرة-
   ملاحظة: قد تكون طريقة نشرت مؤخرا لتجزئة الحصين على طول المحور الطولي نهج إنشاء بذور بديلة ³⁰-
3. بناء على هذه الإحداثيات، إنشاء الصور قناع هيبوكامبال الأمامي والخلفي. سجل الأقنعة هيبوكامبال الأمامي والخلفي في استخدام الفضاء الفنية الأصلية " example_func2highres " المصفوفة في دليل التسجيل للإخراج الفذ.
   ملاحظة: استخدام الثلثين الأمامي والخلفي حالت دون طمس الإشارات عبر بذور هيبوكامبال اثنين بعد التسجيل إلى الفضاء الوظيفية. وهناك أدلة على التخصص الوظيفي على طول المحور الطولي من الحصين ^{31 ، 32 ، ،} من ^{33 34}. المناطق الأمامية هي مناطق الإدخال والمقترنة بترميز، بينما الحصين الخلفي منطقة إخراج المرتبطة بالذاكرة استعادة وتوطيد ^{35 ، 36 ، 37}-ومن ثم، يسمح باستخدام هذه المناطق تقييم المشاركة الفنية للأمامي مقابل الحصين الخلفي في ترميز مقابل استرجاع مراحل مهمة الذاكرة.
4. "استخدام خدمة ميدانية محلية" تعني مجموعة (فسلمينتس) لاستخراج مجموعة متوسط دينويسيد من بذور هيبوكامبال الأمامي والخلفي ( الشكل 1). اتبع الإرشادات التي تظهر في البرنامج واستخدام البذور هيبوكامبال الأمامي أو الخلفي أما كالقناع و denoised، ومعالجة البيانات الوظيفية كالصورة الرئيسية-

الرقم 1 : بذور هيبوكامبال. في الفضاء الأصلي، ومشارك واحد ' s الحصين الأمامي البذور يظهر باللون الأصفر. البذور الحصين الخلفي للمشارك نفسه يظهر باللون الوردي. بذور المعرفة في كل مشارك ' ق صورة هيكلية فريدة من نوعها وتسجيلها ثم إلى مسحهم الوظيفية. بذور ابدأ في مساحة موحدة، مما يحسن من دقة تجزئة هيبوكامبال. وقد أعيد طبع هذا الرقم مع إذن ¹². الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

6-نموذج PPI

1. استخدام واجهة المستخدم الرسومية الفذ FSL لتحميل معالجة البيانات الفنية.
   1. في علامة التبويب البيانات، اختر " filtered_func_data " denoised صورة (الإخراج من الخطوات التي أنجزت في القسم 4) كملف الإدخال. في علامة التبويب إحصائيات ما قبل تعيين الحركة استخراج التصحيح والمخ إلى " أي. " Unclick مربعات لإجراء التصفية الزماني والمكاني تجانس.
2. وزارة الدفاع PPIإنشاء ش (الجدول 1).
   1. في علامة التبويب إحصائيات، حدد " إنشاء نموذج كامل ". في علامة التبويب المركبات الكهربائية، إضافة جميع المركبات الكهربائية من مستوى النموذج الأولى: 6 حركة تصحيح المركبات الكهربائية وارباك EV مصفوفة من FSL الحركة المتطرفة ومهمة توقيت المركبات الكهربائية. انقر فوق السهم لأعلى لإضافة المركبات الكهربائية. تدرج في هذا النموذج EV تيميكورسي الفيزيولوجية من البذور (نص ملف الإخراج من فسلمينتس في الخطوة 5، 4) ككل من أي اهتمام بالنقر فوق السهم لأعلى-
   2. خلق شروط PPI.
      1. اختر " التفاعل " في القائمة الشكل الأساسي وحدد المهام تيميكورسي البذور EV وواحد EV. " تجعل صفر " الخيار، اختر " يعني " للبذور تيميكورسي EV و " مركز " للمهمة EV. كرر هذا الإجراء للمهمة الأخرى phase(s). تشغيل نموذج منفصل لكل منطقة البذور.
         ملاحظة: هذه المركبات الكهربائية الجديدة هي شروط PPI للمرحلة المهمة المحددة (النفسية) والبذور (الفيزيائية). في هذه الدراسة، شملت مدة PPI لمرحلة الترميز وفترة PPI ثانية لمرحلة الاسترجاع في كل نموذج PPI. " مركز " الخيار يضمن أن " في " و " قبالة " مراحل مهمة تصميم كتلة يعاملون على قدم المساواة. " تعني " الخيار دائماً يطبق على تيميكورسي البذور والنتائج في الوسط يجري خصم من هذا التحوفيه.
   3. في التناقضات والتبويب و الاختبارات، نموذج الآثار المحددة التالية بإدخال " 1 " في EV المقابلة الخلية: psych_enc (مرحلة مهمة الترميز)، psych_ret (مرحلة مهمة استرجاع)، فيزياء (البذور تيميكورسي)، PPI_enc (نقطة في البوصة للبذور و ترميز)، PPI_ret (PPI البذور واسترجاعها). وأخيراً، أدخل "-1 " نموذج القياسية السلبية لكل مرحلة من المراحل المهمة ل.

الجدول 1: إنشاء نموذج جبي.

7. "مجموعة مقارنات"

1. تحديد " التحليل العالي " "الفذ خدمة ميدانية محلية" لتشغيل نموذج مجموعة بسيطة مقارنة APOEε4 شركات الطيران لشركات الطيران لكل تركيبة مهمة-البذور في.
   ملاحظة: يتم تشغيل هذه المقارنات لتوليد الصور البواقي 4 د المجموعة ذات الصلة (" res4d ") اللازمة لتقدير نعومة dataset. نتائج يعتد بها إحصائيا من هذه المقارنة الفريق صالح، ولكن في الخطوات أدناه آخر مستوى العتبة النهج باستخدام SPM8 وأعلن تعيين كتلة كبيرة الحد أدنى استناداً إلى عمليات محاكاة مونتي كارلو هو وصف-
2. استخدام التحليل من الوظيفية Neuroimaging (أعلن)
   1. "أعلن استخدام" ' s 3dFWHMx (أي إصدار بعد كانون الأول/ديسمبر 2015) في سطر الأوامر لتقدير نعومة البواقي 4 د مجموعة الصور التي تم إنشاؤها باستخدام خدمة ميدانية محلية-
      ملاحظة: تم اكتشاف خلل في أعلن ' s 3dClustSim وتصحيحها في أيار/مايو عام 2015. في كانون الأول/ديسمبر 2015، أعلن ' s 3dFWHMx وتحديثه لأكثر دقة نموذج تلقائي-الارتباطات. وهكذا، صدر في كانون الأول/ديسمبر 2015 إصدارات من هذه الأدوات أو ينبغي استخدامها في وقت لاحق.
   2. "أعلن استخدام" ' s 3dClustSim (أي إصدار بعد كانون الأول/ديسمبر 2015) لتحديد الحد الأدنى لحجم الكتلة التوصل إلى أهمية في مختلف فوكسل-مستوى العتبات. وتشمل التقديرات نعومة من الخطوة السابقة في استدعاء سطر الأوامر 3dClustSim. من جدول التي تم إنشاؤها بواسطة 3dClustSim، استناداً إلى فرضيات الدراسة فيما يتعلق بالآثار المتوقعة ' الارتفاع ومداها، اختر فوكسل-مستوى العتبة والحد الأدنى لحجم الكتلة المقابلة.
      ملاحظة: بشكل عام، أكبر المجموعات تقليل المغلوطة.
3. "استخدام الإحصائية حدودي رسم الخرائط" (SPM8)
   1. باستخدام واجهة المستخدم الرسومية SPM8، قم بتحديد " تحديد 2 ^nd-مستوى ". سيتم فتح محرر الدفعي. حدد " اثنين عينة الاختبار t " في إطار التصميم. انتقل إلى الدليل مع الصور تقدير المعلمة لمجموعة 1 (حاملات APOEε4) وحدد بالنقر فوقها. بعد ذلك إضافة الصور (غير APOEε4-شركات) المجموعة 2. تشغيل هذه المقارنة عن طريق النقر على زر التشغيل الأخضر.
   2. العودة إلى واجهة المستخدم الرسومية SPM، حدد " تقدير "، وانتقل إلى ملف SPM.mat الذي تم إنشاؤه في الخطوة السابقة لتشغيل عملية التقدير النموذجي-
   3. تحديد " النتائج " وتشغيل مجموعة المقارنة التناقضات: حاملات APOEε4 > غير APOEε4-شركات النقل، غير APOEε4-حاملات > حاملات APOEε4.
      1. انقر فوق في " تعريف على النقيض من جديد "، اختر " تي-على النقيض " تحت " نوع " وأدخل " 1-1 " في " التباين " مربع للناقلين APOEε4 > غير APOEε4-شركات النقل. انقر فوق " به ". اختر " بلا " "تطبيق إخفاء"، ويدويًا من مجموعة فوكسل-المستوى العتبة والحد الأدنى لحجم الكتلة وفقا لتحديد في الخطوة 7.2.2.Enter " 1-1 " لغير APOEε4-حاملات > حاملات APOEε4.
         ملاحظة: في هذه الدراسة، عتبة فوكسيلويسي ف < 0.005 استخدمت ومجموعات ثريشولديد في ألفا < 0.05.

Representative Results

مع مرحلتين مختلف المهام النشطة (الترميز والاسترجاع) والبذور هما المناطق (الحصين الأمامي والخلفي) هناك أربعة شروط لنتائج التقرير لكل مجموعة. خرائط التنشيط المهام داخل المجموعة (لا يظهر هنا، انظر هاريسون et al.، 2016¹²) تبين أن الفص القفوية، القشرة السمعية، مناطق كبيرة من الفص الجداري، ومجالات اللغة أمامي، المغزلي الزمانية المتفوقة، وكودات (أكثر وضوحاً أثناء استرداد) يكون غامق كبيرة إشارة الزيادات خلال الترميز والاسترجاع في كلتا المجموعتين التجريبية. داخل المجموعة PPI تحاليل كشفت أن هناك لا زيادات كبيرة في الاتصال الفنية مع البذور هيبوكامبال الأمامي أو الخلفي للناقلين APOEε4 أو غير الناقلين. داخل المجموعة PPI التحليلات كشفت عن انخفاض كبير في اتصال وظيفية في شركات APOEε4 لكل من الشروط المهمة والمناطق هيبوكامبال (الشكل 2). في غير APOEε4-شركات النقل، لوحظت انخفاضات كبيرة في الاتصال الوظيفي مع الحصين الخلفي فقط أثناء الترميز (الشكل 2). وتظهر الخرائط PPI الإيجابية والسلبية اختلاف بين الناقلين APOEε4 وغير الناقلين في الاتصال الفنية هيبوكامبال كيف يتغير أثناء مهمة ذاكرة. لتحديد ما إذا كان الاختلاف يعتد به إحصائيا، من الضروري مباشرة مقارنة المجموعات لكل من أربع نتائج³⁸.

توخياً للإيجاز، مقارنة نتائج عرض الذينالمجموعة-وساطة الاختلافات فقط لمرحلة مهمة ومنطقة واحدة، الحصين الأمامي أثناء استرداد، وترد هنا (غير حاملي > الناقلين، الشكل 3). أثناء استرداد، تباين الحصين الأمامي اتصال التغيرات التي لوحظت داخل المجموعة (الشكل 2) النتائج في كبيرة بين مجموعة الاختلافات المغزلي سوبرامارجينال الثنائية وحق الزاوي المغزلي وبريكونيوس الصحيح.

الشكل 2 : تغيير اتصال وظيفية تعتمد على المهمة السلبية بذور هيبوكامبال خرائط. آراء الاكليلية والمحوري من متوسط مجموعة تعتمد على مهمة سلبية تغيير الربط الوظيفي هيبوكامبال المناطق دون الإقليمية في غير APOEε4-شركات النقل وشركات النقل كل على حدة، داخل المجموعة. الاتصال تعتمد على المهمة يتناقص مع الحصين الأمامي وتظهر البذور في لوحات العلوي. تظهر لوحات أقل انخفاضات مهمة تعتمد على اتصال مع الحصين الخلفي. خرائط كانت ثريشولديد في z = 2.3، تصحيح الكتلة في ف < 0.05. يتم مضافين فوكسيلس اجتماع عتبة في غير APOEε4-شركات النقل (باللون الأحمر)، وشركات النقل (باللون الأخضر). وقد أعيد طبع هذا الرقم مع إذن¹². الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: تغيير اتصال البذور هيبوكامبال الأمامي الاختلافات بين الذينε4 شركات النقل وشركات النقل أثناء استرداد. أثناء استرداد، تم العثور على اختلافات كبيرة بين الناقلين APOEε4 وغير الناقلين في المغزلي سوبرامارجينال اليسرى (الأزرق الداكن)، سوبرامارجينال/الزاوي حق مفرق (برتقالي) فضلا عن حق بريكونيوس (الأرجواني). وكانت النتائج من هذا الاختبار t اثنين--نموذج ثريشولديد للكشف عن مجموعات كبيرة في ألفا < 0.05 مع عتبة فوكسيلويسي ف < 0.005. ويقال على إحداثيات الذروة لكل مجموعة في الفضاء منين، x، y، z طائرات (مم). لرسم توضيحي لاتجاه وحجم الفرق بين المجموعات، يتم رسم المتناقضات تقديرات المعلمة من كل مجموعة بمجموعة. الخطوط الأفقية الحمراء تشير إلى الصفر، وتسليط الضوء على أن شركات الطيران قد انخفضت الاتصال الفنية (السلبية) الحصين الأمامي في هذه المناطق أثناء استرداد. الفرقة داخل المربعات يمثل الوسيط في حين تمثل الحواف العلوية والسفلية من خانات quartiles الأول والثالث، على التوالي. شعيرات تمديد يصل إلى 1.5 مرة مجموعة المجال. يتم رسم نقاط البيانات خارج هذا النطاق كالقيم المتطرفة. وقد أعيد طبع هذا الرقم مع إذن¹². الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

صممت دراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي القائم على العمل المبكر للكشف عن العلاقات الإحصائية بين العمليات المعرفية خاصة أو المطالب والتغييرات في الغامق الإشارات المتعلقة بقياس خط أساس. هذا النهج التقليدي مفيد لتحديد مناطق معينة في الدماغ حيث يتم النشاط عن طريق مهمة تجريبية التضمين. على النقيض من ذلك، إجراء تحليل PPI أساسا يتعلق بتحوير الربط الوظيفي، أو التزامن من النشاط، التي تنتج من عملية الإدراك الناجمين عن المهمة. PPI تدابير الاتصال الفنية تعتمد السياق بين منطقة محددة من الفائدة (البذور) ومناطق أخرى الدماغ، وليس مجرد نشاط الزيادة والنقصان في مناطق محددة. اختيار منطقة البذور يجب أن تكون فرضية يحركها تحليلات PPI سوف تؤدي على النحو الأمثل عند النشاط في منطقة البذور هو، في إطار وحيد المتغير، عن طريق التضمين سياق المعرفي الناجم عن المهمة. بعد ذلك، يمكن استخدام الإطار PPI لاستكشاف كيف يصبح مزامنة نشاط المنطقة البذور أكثر أو أقل مع مناطق أخرى استجابة لسياقات مهمة محددة، مثل ترميز الذاكرة أو استرجاعها. الاختلافات بين المجموعات، ولذلك، تقتصر على التغييرات الربط الوظيفي بين البذور وغيرها من المناطق التي يتم التضمين بمرحلة مهمة معينة.

فهم شامل لأشهر أمر أساسي لتنفيذ إجراء تحليل PPI. مقارنة كاملة، مجموعة الدراسة نقطة في البوصة على ثلاثة مستويات من النمذجة الخطية: المستوى الأول (تجهيزها والمهمة، ونمذجة الحركة)، ونموذج PPI المستوى المتوسط (إضافة تيميكورسي البذور والمهمة تفاعل المركبات الكهربائية) ونموذج مقارنة مجموعة على مستوى أعلى (المجموعة تناقضات تقديرات معلمة). في كل خطوة، يتم استخدام صورة إخراج كالمدخلات لاتخاذ الخطوة التالية. جبي النهج المقترح في عام 2012، واستخدمت في هذه الدراسة تستخدم ميزات أشهر التأكد من وجود تناقضات محددة للتفاعل مع المرحلة المهمة لفائدة³. في مؤشر أسعار المنتجين الكلاسيكية، أحد نماذج شرطين وافتراض أن الشرطين على الجانب الآخر من خط الأساس (إذا كان هناك شرط أساس). يسمح لأحد دقة النموذج كافة الشروط جبي ولا أي افتراضات حول كيفية الشروط تتصل بوضع خط الأساس. آخر عنصر حاسم في أي تحليل PPI هو الاختيار المناسب لمنطقة البذور. ويمكن اختيار المناطق البذور استناداً إلى الأدلة السابقة في الأدب، كما هو الحال في هذه الدراسة التي استخدمت الحصين كمنطقة البذور لمهمة ذاكرة. هو أسلوب آخر لاختيار البذور اختيار منطقة حيث يزيد النشاط بشكل ملحوظ خلال مرحلة مهمة معينة. باستخدام هذا الأسلوب، يتم تعريف منطقة البذور لا تشريحيا لكن خرائط فوكسيلس في تفعيل وحيد المتغير باستخدام مجموعة من سوبراثريشولد. مع هذا النهج لاختيار البذور، تجنب التحليلات PPI التدوير لأن الأثر الرئيسي للمهمة هو استأثرت ومؤشر أسعار المنتجين إلا يكشف عن الآثار التي تختلف عن (علاوة) الأثر الرئيسي للمهمة.

إذ كان أول من اقترح PPI، أصبح مقبولاً مفهوم مناطق الدماغ مرتبطة وظيفيا، وبعيدة مكانياً على نطاق واسع. من خلال استخدام يستريح الدولة الرنين المغناطيسي الوظيفي، فقد ثبت أن الدماغ شبكات الجوهرية، أو مجموعات من المناطق التي ترتبط وظيفيا في بقية. وهكذا يستريح الرنين المغناطيسي الوظيفي الدولة دراسات غالباً ما التحقيق الاتصال الفنية، نفس المصطلح المستخدم في الدراسات PPI. ومع ذلك، يختلف تفسير الربط الوظيفي، في يستريح الدولة الرنين المغناطيسي الوظيفي والدراسات PPI. وترد النتائج PPI، بحكم التعريف، آثار تفسيرية للتفاعل بين المنطقة المهمة والبذور التي لا يمكن تفسيرها بتصميم المهمة، تيميكورسي البذور أو أي أخرى التباس متغير⁴. في يستريح الدولة الرنين المغناطيسي الوظيفي، قد يكون سبب الاختلافات في نشاط الشبكة بالتغييرات في الربط بين مناطق محددة أو بالتغييرات الشاملة في نشاط الشبكة. وهكذا، إذا كان الهدف من دراسة لمقارنة التغيرات في الربط الوظيفي بين الفريقين، أفضل نهج PPI. وفي المقابل، إذا كان الهدف من الدراسة وصف الاختلافات في الاتصال الجوهرية بين الفريقين، يستريح الدولة الرنين المغناطيسي الوظيفي التحليلات أفضل.

القيد الرئيسي واحد من إطار PPI الأصلي هو عدم وجود إحصائية القوة الكامنة في النهج⁴. لأنه يتم إنشاء مصطلح PPI (EV) باستخدام اثنين من المركبات الكهربائية الواردة أيضا في النموذج، من المحتمل أن تكون مترابطة على حد سواء. في أشهر، لم يتم تعيين الفرق الذي يمكن تفسيره بأكثر من التوقع أو EV إلى EV مفردة. وهكذا، مصطلح PPI فقط لديه السلطة للكشف عن الآثار التي لا يمكن تفسيرها بالمهمة أو مترابطة تيميكورسي البذور، التي على حد سواء لمصطلح PPI. وبسبب هذا، فمن المرجح أن السلبيات الكاذبة تحدث في تحليلات PPI. ومع ذلك، جبي، لقد ثبت للتقليل من عدد السلبيات الكاذبة وأكثر حساسية لتأثير صغيرة الحجم النتائج^3،39.

يمكن كشف PPI مهمة تعتمد على التغييرات في الربط الوظيفي بين المنطقتين، ولكن فإنه لا يمكن تحديد ما إذا كان النشاط في منطقة واحدة يؤدي إلى تغيير في النشاط في الآخر. وبعبارة أخرى، لا يمكن استخدام إجراء تحليل PPI لاستكشاف العلاقة السببية في التغييرات الاتصال الفنية. أساليب أخرى، مثل النمذجة السببية الديناميكية، أكثر ملاءمة لتحليل العلاقة السببية في البيانات الوظيفية⁴⁰. ويمكن إبلاغ تحليلات PPI تصميم تجارب باستخدام هذه التقنيات. وخلاصة القول، نقطة في البوصة نهجاً مفيداً لدراسة التغييرات الخاصة بالمهمة في الاتصال الفنية من منطقة بذور ذات صلة، ومقارنة هذه التغييرات بين المجموعات. نتائج دراسات PPI يمكن أن يؤدي إلى فهم أفضل للطبيعة الدينامية للاتصال الفنية في الصحة والمرض وخطر الإصابة بالمرض.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3T manetic resonance imaging scanner	Siemens Medical Solutions	MAGNETOM Trio, A Tim System	3T MRI Scanner
FSL (FMRIB Software Library)	Oxford University	Version 6.0	Functional Imaging Processing Software
AFNI (Analysis of Functional Neuroimaging)	National Institute of Mental Health, National Institutes of Health	Any version after May 2015	Functional Imaging Processing Software
SPM8 (Statistical Parametric Mapping)	University College of London	SPM8	Functional Imaging Processing Software
Matlab Software	The Mathworks, Inc	Version R2012a	Computing Software
SDS Software	Applied Biosystems, Inc	7900HT Fast Real-Time PCR System	Real Time PCR
Taqman Assays	ThermoFisher Scientific	Specific to SNP	SNP Genotyping