Summary
تستند الدولة يستريح الفنية التصوير بالرنين المغناطيسي مع تحليل العلاقة السببية المزارع، نحن التحقيق التعديلات في الاتصال الفنية الموجهة بين القشرة cingulate الخلفي والجامع الدماغ في المرضى الذين يعانون من مرض الزهايمر (AD)، والمرضى الذين يعانون من إعاقة ادراكية خفيفة (MCI)، وضوابط صحية.
Abstract
ضعف الاتصال الفنية في شبكة الوضع الافتراضي (DMN) قد تكون ضالعة في تطور مرض الزهايمر (AD). القشرة Cingulate الخلفي (PCC) علامة تصوير محتملة لرصد التقدم للإعلان. الدراسات السابقة لم تركز على الربط الوظيفي بين المجلس المركزي الفلسطيني والعقد في المناطق خارج DMN، ولكن دراستنا محاولة لاستكشاف هذه الاتصالات الفنية مهملة. لجمع البيانات، استخدمنا التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) وتحليل العلاقة السببية المزارع (الائتلاف). الرنين المغناطيسي الوظيفي يوفر طريقة غير الغازية لدراسة التفاعلات الدينامية بين مناطق الدماغ المختلفة. الائتلاف اختبار فرضية إحصائية لتحديد ما إذا كانت سلسلة مرة واحدة مفيدة في التنبؤ بآخر. بعبارات بسيطة، هو يحكم بمقارنة "من المعروف جميع المعلومات الواردة في آخر لحظة، توزيع الاحتمال العاشر في هذا الوقت" و "جميع المعلومات الواردة في آخر لحظة ما عدا Y، توزيع الاحتمال العاشر في هذا الوقت"، لتحديد ما إذا كانت هناك علاقة سببية بين Y و X. وهذا التعريف يستند إلى مصدر معلومات كاملة والتسلسل الزمني ثابتة. أن الخطوة الرئيسية لهذا التحليل استخدام X و Y إنشاء معادلة الانحدار ورسم علاقة سببية باختبار افتراضية. حيث يمكن قياس الائتلاف آثار السببية، نحن استخدمه للتحقيق تباين الربط الوظيفي واستكشاف وظيفة مركز للمجلس المركزي الفلسطيني. هنا، نحن فحص المشاركين 116 لفحص التصوير بالرنين المغناطيسي، وبعد تجهيزها البيانات التي تم الحصول عليها من نيورويماجينج، استخدمنا الائتلاف لاشتقاق العلاقة السببية لكل عقده. وأخيراً، نحن خلص إلى أن الاتصال الموجه تختلف اختلافاً كبيرا بين المجموعات إعاقة ادراكية خفيفة (MCI) والإعلان، سواء من المجلس المركزي الفلسطيني لكامل الدماغ والدماغ كله للمجلس المركزي الفلسطيني.
Introduction
الإعلان هو أمراض التنكسية في الجهاز العصبي المركزي التي يمكن تشخيصها باستخدام الأنسجة، والكهربية، ونيورويماجينج1. DMN المتعلقة بالذاكرة نظام حيوي لمناطق الدماغ المتفاعلة المرتبطة بالإعلان، ووظيفتها غير طبيعية من سمات AD2،3. المجلس المركزي الفلسطيني هي منطقة هامة للشبكة الافتراضية التقليدية في حالة الراحة، وتضطلع بدور محوري في الذاكرة العرضية والاهتمام المكاني، والتقييم الذاتي وسائر الوظائف المعرفية4،5،،من67. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون علامة تصوير لرصد تطور الإعلان. استخدام الائتلاف، وجد لياو et al. أن المجلس المركزي الفلسطيني هو منطقة سيتوارتشيتيكتونيكس متعددة مع اتصالات متعددة وتلعب دوراً هاما في بنية الدماغ الوظيفية8. ذكر تشونغ et al. أن المجلس المركزي الفلسطيني كان مركز تقارب التي تلقي التفاعلات من معظم المناطق الأخرى داخل ال DMN3. وعلاوة على ذلك، أظهرت مياو et al. أن المجلس المركزي الفلسطيني قد في مناطق محور DMN، العلاقة السببية التأثير أكبر مع العقد الأخرى9. معا، كل هذه الأدلة تشير إلى أن الاتصال الموجهة للمجلس المركزي الفلسطيني قيمة في البحوث الإعلانية والمجلس المركزي الفلسطيني يحتاج إلى مزيد دراسة متعمقة كمنطقة حيوية DMN.
الدراسات السابقة التي كانت محصورة في التواصل بين المجلس المركزي الفلسطيني ومناطق أخرى داخل DMN؛ ومع ذلك، التغييرات في توجيه اتصال وظيفية بين المجلس المركزي الفلسطيني في منطقتي الدماغ خارج في DMN، فضلا عن تأثيرها على الإعلان لم تستكشف10. مزيد من التحقيق دراستنا هذا الربط الوظيفي غير مستكشفة في الضوابط الصحية العادية والمرضى مع وزارة التجارة والصناعة، والمرضى الذين يعانون من الإعلان. عن طريق مراقبة الاتصال الموجه بين المجلس المركزي الفلسطيني ومناطق الدماغ كله، ونحن تهدف إلى توضيح التغييرات الوظيفية في الدماغ المتصلة بتطور الإعلانية، ومما وضع أساس موضوعي رواية لتقييم شدة المرض.
الاتصال الفنية تشير إلى تفاعل أقاليمي الذي يمكن أن يمثله متزامن "من تقلبات أسعار منخفضة التردد" (لفس) في إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي الدماغي الدم الأكسجين مستوى تعتمد (غامق). ولذلك، من أجل مراقبة الربط الوظيفي بين المجلس المركزي الفلسطيني ومناطق أخرى في الدماغ، قمنا بتحليل الربط الوظيفي بين المجلس المركزي الفلسطيني وشبكة الجامعة الدماغ بالرنين المغناطيسي الوظيفي باستخدام الائتلاف، مع المجلس المركزي الفلسطيني كالمنطقة من الفائدة (العائد على الاستثمار). ويستمد هذا الأسلوب مباشرة العلاقة الأساسية لكل عقده باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها من نيورويماجينج11. في الآونة الأخيرة، أن الائتلاف قد طبق على للالكهربائي (EEG) ودراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي للكشف عن آثار السببية بين مناطق الدماغ12. جميع هذه الدراسات أشارت إلى أن أسلوب الائتلاف قد يكون الأمثل للكشف عن العلاقة السببية بين كل عقده في الدماغ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
ويعرض هذا التقرير عملية مقارنة الموجه الفنية الاتصال من المجلس المركزي الفلسطيني في الدماغ كله، ومن الدماغ كله للمجلس المركزي الفلسطيني بين الإعلانات، وزارة التجارة والصناعة ومراقبة المجموعات. وعلاوة على ذلك، هو خطوة رئيسية في هذه العملية بتصنيف وفحص العينة قبل التجربة. وهكذا، التصنيف ومعايير الفرز حاسمة لأن دقة النتائج التي يمكن أن تتأثر إذا كانت خاطئة. كما ورد في البروتوكول، استخدمنا معايير التشخيص نينكدس-أدردا 2011 و MMSE، والمعايير لتحديد وتصنيف من وزارة التجارة والصناعة؛ لدينا معايير الفرز يشار أيضا في البروتوكول أعلاه. ونحن استبعاد المرضى الذين لم تكن مناسبة للمحاكمة، وبعد ذلك، تصنف بدقة المرضى المتبقية، والتي أساسية بالنسبة للتجارب اللاحقة. الائتلاف التحليل النقدي يستمد الربط الوظيفي الموجهة من المجلس المركزي الفلسطيني في الدماغ كله ومن الدماغ كله للمجلس المركزي الفلسطيني بين الإعلان، وزارة التجارة والصناعة، ومجموعات المراقبة باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها من نيورويماجينج. قدمنا تفاصيل التحليل الائتلاف في هذا البروتوكول. هذه التكنولوجيا وجدت اختلافات كبيرة بين المجموعات في الاتصال بالموجة، وشرح العلاقة بين التغيرات الوظيفية وتطور الإعلان جيدا.
لدينا تحليل بيانات هذه الدراسة، حدثت خلافات بين الأفراد (لا تشمل العمر والجنس ومستوى التعليم، إذ هذه مماثلة بين المجموعات 3، ومن هنا، من الصعب إجراء تقييم موضوعي للنتائج التي خلص إليها). لحل هذه المشكلة، نحن نحلل المجموعات، بدلاً من البيانات الفردية. يتم تمثيل المتغيرات في كل مجموعة كالمتوسط والتنمية المستدامة، والمتغيرات المستمرة كالأرقام والنسب المئوية، باستخدام اختبار chi-square. من خلال هذا التقييم الكمي، نحن موضوعية تقييم الاتصال الموجه بين المجلس المركزي الفلسطيني والمنطقة بأسرها الدماغ وتوضيح التغييرات الوظيفية المرتبطة بتطور الإعلان في الدماغ.
على الرغم من أن قد استخدمت على نطاق واسع لدراسة الربط الوظيفي الارتباط الخطي وتحليل المكونات المستقلة (ICA)، وهذه النتائج قد لا الاتجاهية. ويمكن استخدام الائتلاف ليس فقط قياس التأثيرات المسببة للسلسلة الزمنية الرنين المغناطيسي الوظيفي ولكن أيضا لإظهار حيوية واتجاه الإشارة الجريئة التي تم الحصول عليها من جمهورية صربسكا-الرنين المغناطيسي الوظيفي14،15.
قمنا بتحليل الاتصال الموجه بين المجلس المركزي الفلسطيني وشبكة الجامعة الدماغ باستخدام الائتلاف مع المجلس المركزي الفلسطيني العائد على الاستثمار، والعثور على الاختلافات في توجيه الاتصال بين الإعلانية، وزارة التجارة والصناعة، والتحكم في مجموعات. وهكذا، خلصنا إلى أن المجلس المركزي الفلسطيني، كمحور هام لمنطقة الدماغ DMN، له أثر كبير على تطور الإعلان. المجلس المركزي الفلسطيني قد لا تظهر تشوهات في تلقي معلومات بل أيضا تظهر تشوهات في نقل المعلومات. وبالإضافة إلى ذلك، تبين هذه الدراسة أن نقل المعلومات في جميع مناطق المخ مع اتصالات غير طبيعي اتجاهي، باستثناء العقد الفردية (المغزلي أمامي الأوسط الأيمن والأيسر بريكونيوس)، نظراً للشذوذ في هذه المناطق الدماغ الانفرادية. النتيجة مثيرة للاهتمام آخر من هذه الدراسة أن هذه الحالات الشاذة اتصال يبدو أن يحدث أساسا في نصف الكرة الأيسر. قد يرجع السبب في ذلك إلى نصف الكرة الغربي المهيمن (نصف الكرة الأيسر) أكثر عرضه للإصابة من نصف الكرة الغربي الصحيح، مما يؤدي إلى انخفاض الأيض المبكر وضمور16.
ومع ذلك، هناك بعض القيود في دراستنا. للائتلاف التكنولوجيا، عندما يصل معدل أخذ العينات 2 s، التأخير الفسيولوجية المختلفة يصعب الحصول على دقة17، وديناميات بطيئة الغامق إشارة الساعة 2 s يمكن أن يسبب بعض الخسائر في العلاقة السببية السريع18. كنتيجة لذلك، يمكن أن يؤدي هذا القيد إلى انحراف البيانات التجريبية. نظراً لحجم عينة الاختبار ليست كبيرة بما فيه الكفاية بما يكفي، عينات إضافية ضرورية للتحقق من النتائج.
حاليا، وبعض الدراسات استخدمت تقنيات الائتلاف متعدد المتغيرات لوصف العلاقات السببية بين مناطق متعددة في الدماغ. ومن الناحية النظرية، الائتلاف متعدد المتغيرات هو أسلوب محسنة التي يمكن أن تكشف عن الطابع المعقد للربط الاتجاهي في الدماغ؛ ومع ذلك، أنها التحديات التقنية أكثر من الائتلاف المتغيرين تأخير الفسيولوجية تختلف مع المنطقة12. هو هدفنا مستقبلا مواجهة التحديات المتمثلة في الائتلاف متعدد المتغيرات وتطبيقها على البحث لإظهار أفضل اتصال الاتجاه معقدة في الدماغ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب يعلن أنه ليس لديهم أي تضارب المصالح المالية.
Acknowledgments
يشكر المؤلفون جونجين الجماعة الإسلامية لدعم برامج الحاسوب. هذا البحث تم دعمها جزئيا من "مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية" (رقم 81201156، 81271517)؛ "تشجيانغ المقاطعة العلوم الطبيعية مؤسسة من الصين" (لا. LY16H180007، LY13H180016، 2013C33G1360236)، ومؤسسة العلوم من لجنة الصحة التابعة لمقاطعة تشجيانغ (رقم 2013RCA001، 201522257).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 116 patients | Zhejiang Provincial People’s hospital | - | This study was approved by the ethics committee of Zhejiang Provincial People’s hospital. Every enrolled subject signed a written informed consent form. |
| Siemens Trio 3.0 T MRI scanner | Siemens, Erlangen, Germany | 20571 | Equipped with AudioComfort that reduces acoustic noise up to 90%; Provides high performance at a low noise level; Ultra light-weight coil; Unique MRI sequence design; Supports up to 400 pounds without restrictions. |
| RESTplus | Hangzhou Normal University, Hangzhou, Zhejiang, China | 20160122 | RESTplus evolved from REST (Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit), a convenient toolkit to calculate Functional Connectivity (FC), Regional Homogeneity(ReHo), Amplitude of Low-Frequency Fluctuation (ALFF), Fractional ALFF (fALFF), Gragner causality, degree centrality, voxel-mirrored homotopic connectivity (VMHC) and perform statistical analysis. |
| DPARSF | Hangzhou Normal University, Hangzhou, Zhejiang, China | 130615 | Data Processing Assistant for Resting-State fMRI (DPARSF) is a convenient plug-in software within DPABI, which is based on SPM. You just need to arrange your DICOM files, and click a few buttons to set parameters, DPARSF will then give all the preprocessed data, functional connectivity, ReHo, ALFF/fALFF, degree centrality, voxel-mirrored homotopic connectivity (VMHC) results. |
| SPSS | SPSS Inc., Chicago, IL, USA | - | SPSS offers detailed analysis options to look deeper into your data and spot trends that you might not have noticed. |
References
- Delbeuck, X., Van der Linden, M., Collette, F. Alzheimer's disease as a disconnection syndrome? Neuropsychol Rev. 13 (2), 79-92 (2003).
- Wang, K., et al. Altered functional connectivity in early Alzheimer's disease: a resting-state fMRI study. Hum Brain Mapp. 28 (10), 967-978 (2007).
- Zhong, Y., et al. Altered effective connectivity patterns of the default mode network in Alzheimer's disease: an fMRI study. Neurosci Lett. 578, 171-175 (2014).
- Gusnard, D. A., Raichle, M. E., Raichle, M. E. Searching for a baseline: functional imaging and the resting human brain. Nat Rev Neurosci. 2 (10), 685-694 (2001).
- Greicius, M. D., Krasnow, B., Reiss, A. L., Menon, V. Functional connectivity in the resting brain: a network analysis of the default mode hypothesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (1), 253-258 (2003).
- Ries, M. L., et al. Task-dependent posterior cingulate activation in mild cognitive impairment. NeuroImage. 29 (2), 485-492 (2006).
- Braak, H., Braak, E.
- Liao, W., et al. Evaluating the effective connectivity of resting state networks using conditional Granger causality. Biol Cybern. 102 (1), 57-69 (2010).
- Miao, X., Wu, X., Li, R., Chen, K., Yao, L. Altered connectivity pattern of hubs in default-mode network with Alzheimer's disease: an Granger causality modeling approach. PloS one. 6 (10), e25546 (2011).
- Yu, E., et al. Directed functional connectivity of posterior cingulate cortex and whole brain in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment. Curr Alzheimer Res. , (2016).
- Kaminski, M., Ding, M., Truccolo, W. A., Bressler, S. L. Evaluating causal relations in neural systems: granger causality, directed transfer function and statistical assessment of significance. Biol Cybern. 85 (2), 145-157 (2001).
- Zang, Z. X., Yan, C. G., Dong, Z. Y., Huang, J., Zang, Y. F. Granger causality analysis implementation on MATLAB: a graphic user interface toolkit for fMRI data processing. J Neurosci Methods. 203 (2), 418-426 (2012).
- Hedden, T., et al. Disruption of functional connectivity in clinically normal older adults harboring amyloid burden. J Neurosci. 29 (40), 12686-12694 (2009).
- Liao, W., et al. Small-world directed networks in the human brain: multivariate Granger causality analysis of resting-state fMRI. NeuroImage. 54 (4), 2683-2694 (2011).
- Liao, W., et al. Evaluating the effective connectivity of resting state networks using conditional Granger causality. Biol Cybern. 102 (1), 57-69 (2010).
- Zhang, H. Y., et al. Detection of PCC functional connectivity characteristics in resting-state fMRI in mild Alzheimer's disease. Behav Brain Res. 197 (1), 103-108 (2009).
- Deshpande, G., Hu, X., Stilla, R., Sathian, K. Effective connectivity during haptic perception: a study using Granger causality analysis of functional magnetic resonance imaging data. NeuroImage. 40 (4), 1807-1814 (2008).
- Bressler, S. L., Seth, A. K. Wiener-Granger causality: a well established methodology. NeuroImage. 58 (2), 323-329 (2011).
