פיתוח הדמייה פנוטיפים של מצב ברירת המחדל של הרשת בPTSD: שילוב מצב המנוחה, זיכרון עבודה, וקישוריות מבנית

Summary

This protocol describes the complementary neuroimaging techniques of resting state structural connectivity, task-induced deactivation, and structural connectivity analyses to examine the default network in post-traumatic stress disorder. The use of synergistic methods could potentially lead to improved diagnostics and assessments of severity, outcome, and other relevant clinical factors.

Abstract

טכניקות הדמייה משלימות מבניות ותפקודיות משמשות כדי לבחון את מצב ברירת המחדל של הרשת (DMN) עלולים לשפר את ההערכות של חומרת מחלה פסיכיאטרית ומספקות תוקף נוסף לתהליך האבחון הקליני. מחקר הדמייה אחרונים מצביע על כך שתהליכי DMN עשויים להיות מופרים במספר מחלות פסיכיאטריות הקשורות ללחץ, כגון הפרעת פוסט טראומטית (PTSD).

למרות פונקציות DMN ספציפיות יישארו תחת חקירה, זה בדרך כלל חשב להיות מעורב בהתבוננות פנימית ועיבוד עצמי. אצל אנשים בריאים הוא מפגין פעילות הגדולה ביותר בתקופות של מנוחה, עם פחות פעילות, כפי שנצפו שחרור משרות, במשימות קוגניטיביות, כגון: זיכרון עבודה. רשת זו מכילה קליפת המוח הקדם חזיתית המדיאלי, קליפה / precuneus cingulate האחורי, קליפת המוח הקודקודית לרוחב ו המדיאלי אזורי זמן.

Imagi התפקודי והמבני מרובהגישות ng פותחו כדי ללמוד את DMN. אלה יש פוטנציאל חסר תקדים לקידום ההבנה של התפקוד וחוסר התפקוד של רשת זו. גישות פונקציונליות, כגון ההערכה של מנוחה קישוריות מדינה ושחרור משרות מושרה משימה, יש פוטנציאל מצוין לזהות נוירו ממוקד וסמנים דיאגנוסטיים (פונקציונליים) neuroaffective ועשוי להצביע על חומרת מחלה והפרוגנוזה עם דיוק או סגוליות מוגברים. גישות מבניות, כגון הערכה של morphometry וקישוריות, עשויות לספק סמנים ייחודיים של תוצאות אטיולוגיה וארוך טווח. שיטות משולבות, פונקציונליות ומבניות מספקות גישות multimodal, משלימים וסינרגטיים חזקים כדי לפתח פנוטיפים הדמיה תקפים מבוסס DMN במצבים פסיכיאטריים הקשורות ללחץ. פרוטוקול זה נועד לשלב שיטות אלה כדי לחקור מבנה DMN ותפקוד בהפרעת הפוסט טראומטי, הנוגע לממצאי חומרת מחלה וגורמים קליניים רלוונטיים.

Introduction

הדמייה מייצגת כלי עם פוטנציאל חסר תקדים לבחינת תקפות אבחון, חומרת מחלה, prognostics ותגובה לטיפול בneuropsychiatry. מגוון רחב של טכניקות הדמייה משלימות זמין כעת לאפיין את המבנה ותפקוד של מערכות במוח מפתח, וכדי לסייע בזיהוי של פנוטיפים הדמייה באוכלוסיות פסיכיאטריות. המערכות הללו, מצב ברירת המחדל של הרשת (DMN) קיבלה תשומת לב רבה בספרות מדעי המוח הקוגניטיביים וקלינית בעשור האחרון.

DMN הוא מה שנקרא "רשת מצב מנוחה", הכוללת את קליפת המוח הקדם חזיתית המדיאלי (MPFC) כצומת המרכזית הקדמית, קליפה / precuneus cingulate האחורי (PCC) כצומת האחורית עיקרון, יחד עם קליפת המוח הקודקודית נחותה לרוחב ו אזורים זמניים המדיאלי. תכונה מרכזית הם של רשת זו היא שהיא מציגה הפעילות הגבוהה ביותר שלה בתקופות של מנוחה, WHIפרק מתרחש בזמן שנבדקים הם ער ודרוכים, אבל לא היה מעורב במשימה ספציפית; פעילות מצב מנוחה זה נטבעה על "מצב ברירת המחדל" של תפקוד מוח ^1. המנוחה פעילות המדינה בDMN היא גם מסונכרנת היטב, שמתואר כמנוחת קישוריות תפקודית מדינה. התכונה המרכזית האחרות של DMN היא שהיא ממחישה את פעילות פחת בתקופות של דרישות קוגניטיביות חיצוניות מוגברות, אשר נצפה כשחרור משרות מושרה משימה בהדמייה תפקודית פרדיגמות ^2,3. השערה הוא כי האיזון בין הפנימי (כלומר מצב המנוחה) וחיצוני (כלומר פעילות משימה קשורה) דרישות נחוצים כדי לשמור על המוח בריא מתפקד ^3-5.

הסעיפים הבאים מספקים סקירה קצרה של שלוש שיטות ללמוד DMN: קישוריות פונקציונלית ושחרור משרות הקשורים למשימה, ואחריו קישוריות מבנית. שלוש שיטות אלה הן יורדribed דרכים משלימות לאפיין רשת זו בדגימות קליניות, כגון חולים עם הפרעת דחק פוסט טראומטית ומצבים פסיכיאטריים נלווים.

מנוחה קישוריות פונקציונלית DMN המדינה

מנוחה קישוריות תפקודית מדינה הפכה לאחרונה לגישה נפוצה המשמשת להערכת דפוסים של תפקוד מוח בסיסי בהעדר דרישות משימה. קישוריות תפקודית היא שיטה אנליטית המכמתת קוהרנטיות, או את מידת התיאום באות רמת חמצן בדם תלויה (BOLD) לאורך זמן, על פני אזורים שונים במוח. גוף הולך וגדל של ספרות מחקר מצביע על כך שהדפוסים הטיפוסיים של קישוריות DMN עשויים להשתנות בקליני ואוכלוסיות בסיכון, ובמיוחד אלו עם חשיפה קודמת למתח או טראומה משמעותי. הממצא הנפוץ ביותר כבר ירד קישוריות DMN מנוחת מצב תפקודית הקשורים עם PTSD ^6. קישוריות מופחתת זה עשויה havדואר יישומים קליניים ישירים, כמו ירידת קישוריות DMN עשויים להיות חזוי של אלה שעלולים לפתח PTSD לאחר לחץ חריף ^7. קישוריות תפקודית DMN פחת יכולה להתפרש בכמה דרכים, הנפוצה ביותר שהוא משקף את תקשורת לקויה בין האזורים החיוניים במוח מעורב בעיבוד עצמי, דבר שעלול להוביל לחוסר יכולת להקצות מחדש משאבים פנימיים מעיבוד DMN בסיס לדרישות חיצוניות. שיבוש רשת זו עשוי להסביר סימפטומים קליניים ליבה של הפרעות פסיכיאטריות כגון הפרעה פוסט טראומטית ומצבים הקשורים ללחץ אחרים פסיכיאטריים ^8. חקירה נוספת לאטיולוגיה של הפרעות אלה היא אזור חשוב למחקר עתידי.

מנקודת מבט כללית יותר, יתרונות של בחינת הקישוריות התפקודית של DMN כוללים יישום קל יחסית ודפוס חזק של המנוחה קישוריות תפקודית מדינה בנבדקים בריאים המאפשר השוואה אמינה ^9,10 . לכן, בשיטה זו יש את הפוטנציאל להיות התפתח סמן ביולוגי הדמייה מיושם וחזק קלות של הפרעות פסיכיאטריות הקשורות ללחץ שמודיע כיצד המוח מתפקד בהיעדר דרישות משימה ספציפיות אצל אנשים עם PTSD ומצבים פסיכיאטריים הקשורות במתח אחרים.

Deactivations DMN משויך משימות

בחינת תגובת DMN בזכרון עבודה (WM) מציעה גישה אחרת כדי לחקור את התפקוד וחוסר התפקוד של רשת זו מעבר למנוחת תיאום מדינה. גישה זו, המשקפת את שיטה סטנדרטית יותר תהודה מגנטית תפקודית (fMRI), מספקת מידע שונה על תגובה לדרישות משימה שעשויה להיות משמעות קלינית ^11. המחקרים קודמים תיעדו כי משתתף עם PTSD להפגין לקויים תפקוד WM ומידה רבה יותר של deactivations DMN במהלך משימות WM, שאולי משקף מאמץ קוגניטיבי מוגבר ^12-15. USIיש ng WM כמו אתגר FMRI כמה יתרונות. כך, למשל, באופן אמין מתנתק כמה אזורי DMN מפתח, ממנוחה למצב פעיל. הרלוונטי ביותר להפרעת פוסט טראומטית ומצבים פסיכיאטריים הקשורות ללחץ אחרים, משימות WM אמינה להתנתק MPFC, צומת DMN הגדולה הקדמית כי הוא מעורב במסלולים קריטיים dysregulated בPTSD. זה כבר מבוסס היטב כי MPFC מודולציה עולה פעילות האמיגדלה, וסביר להניח שממלא תפקיד מכריע במיזוג פחד ^16. הערכות של פעילות MPFC יכולות להיות גם מדד שימושי בטיפול קליני בעתיד. לדוגמא, במחקר קודם אחד משוטרים שעברו טראומה, פסיכותרפיה החשיפה מוגברת פעילות MPFC וירידה בפעילות האמיגדלה במהלך שליפת זיכרון טראומטית. שינויי הדמייה אלה היו קשורים עם סימפטומים PSTD ירד ^17. מופע זה של deactivations MPFC-Induced WM הוא רק דוגמא אחת לאופן שניתן ליישם מדדי הדמייה לאוכלוסיות קליניות, וחקירה נוספתשל רכיבי DMN אחרים צפוי להיות באזור פורה למחקר עתידי.

בפרוטוקול זה, נעשה שימוש במשימת n-האחורית של זיכרון עבודה מילולי. N-חזרה המשימה היא בשימוש נרחב במחקר fMRI, ומספקת הפעלה אמינה של רשות מבצעת הפעלה ואזורי שחרור משרות רשת מצב ברירת מחדל ^18,19. משימה זו כוללת שלושה מרכיבים, משימת ערנות מכתב 0 גב, משימת 2-האחורית של זיכרון עבודה ומנוחת בסיס להשוואה. במהלך משימת ערנות 0 גב, משתתפים להגיב "כן" כאשר יעד שנקבע מראש ("H" או "שעות") עולה בקנה אחד הופיע ו" לא "לעיצורים אחרים באמצעות תיבת תגובת שני כפתורים בזמן שבתוך הסורק. שישה בלוקים שליטת 0-האחורית של 9 עיצורים מוצגים במשימה זו. במהלך 2 הגב, סדרה של עיצורים מוצגות ויזואלית ל500 אלפיות כל אחד, עם מרווח interstimulus של 2,500 אלפיות שניים. משתתפים לעשות "כן" או "לא"תגובה, אחרי כל עיצור שהוצג, כדי לציין אם זה אותו הדבר או שונה מהעיצור הציג שני בעבר בסדרה (למשל., W, N, R, N, R, Q, R, Q, N, W וכו '. , עם תשובות נכונות שצוינו באותיות מודגשות). במהלך 2 גב, שש סדרות 45 שניות של 15 עיצורים מוצגים. כדי לבצע בהצלחה את המשתתף חייב לשמור על ערכה קוגניטיבית בדרישה הכוללת חציצה מתמדת פונמי (כלומר. מחזיק עיצורים בזיכרון לטווח קצר), חזרות subvocal פונמי (כלומר. חוזרים על עיצורים בלי לבטא בקול רם), ומבצעת תיאום. בשני 0 - וחוסם 2 הגב, שיעור המצגת הוא זהה, 33% ממטרות מוצגים במקומות אקראיים, והיוון באופן אקראי כדי לעודד קידוד מילולי. בסיס נח 30 שניות עם נקודת קיבעון כוונת מוצג לפני כל בלוק 0 גב; בסיס זה משמש לsubsequהשוואות ent של הפעילות הקשורה למשימה בהשוואה לתחילת מחקר בנתוני ניתוחים.

יחדיו, נתונים הקיימים מצביעים על כך שאפיון של פעילות DMN הקשורים משימה במגוון רחב של משימות עשוי לשחק תפקיד חשוב בשימוש הקליני של ניתוח DMN הפונקציונלי. ישנם יתרונות נוספים לשימוש בWM כמו אתגר FMRI במצבים פסיכיאטריים הקשורות ללחץ. דומה למנוחת קישוריות מדינה, יש דפוס ברור של deactivations DMN במהלך WM אצל אנשים בריאים, המאפשר השוואות עם דגימות קליניות. WM גם הוא הטראומה ניטראלי, אשר עשוי למנוע גרמו לסימפטומים של PTSD קליניים במהלך סריקה. לכן בשיטה זו יש גם הפוטנציאל להיות התפתח סמן ביולוגי הדמייה המשקף את האופן שבו המוח מגיב לדרישות חיצוניות בהפרעות פסיכיאטריות הקשורות ללחץ.

DMN מבני קישוריות

בעוד הדמיה תפקודית היא מסוגלת לתאר את השינויים בקישוריות במוח או פעילות הקשורה לחשיפה ללחץ, גישות פונקציונליות לא לתאר את האטיולוגיה מאחורי שינויים במוח שנצפו. שיטות הדמיה מבניות, כגון הדמיה המותחת דיפוזי (DTI), מסוגלים למדוד ולכמת את שלמות שטחי חומר הלבנים חיבור אזורים במוח. DTI הוא הגישה הנפוצה ביותר המבנית הדמייה ואמצעי שלמות חומר לבן המבוסס על איזוטרופי זרימה (כלומר כיוונית) של מולקולות מים לאורך קטעי חומר לבנים, כמו מים זורם בעיקר לאורך קטעי חומר לבן (בהשוואה לעל פניהם). הבדל בזרימה כיוונית זה מבוטא כאנאיזוטרופיה השבר (FA). מעלות נמוכות יותר של ה-FA הם חשבו לשקף שינויי microstructural בשטחי חומר לבנים, אשר עשוי להיות ביטויים של פגיעה עצבית ממגוון רחב של סיבות, ביניהן ההשלכות של חשיפה ללחץ ^4. מנקודת מבט של רשת, פעילות מוחית מתואמת (פעילות מדינה כלומר נחה או coorפעילות הקשורה למשימה dinated) חייבת להסתמך על קשרים מבניים. במקרה של ממצאי DMN קודמים, פגיעה מבנית פוגעת בתקשורת בין צמתים DMN, מה שמובילה לירידה בקישוריות תפקודית DMN. באופן דומה, דפוסים מוגברים של שחרור משרות עשויים לשקף נזק microstructural שמחייב הגיוס של אזורים גדולים של קליפת המוח בתגובת משימה. רלוונטי לPTSD וDMN, מספר מחקרים הראו FA ירד בצרור cingulum ^20,21, המהווה את מערכת החומר הלבנה שמחברת את המבנים הלימבית עיקריים של המוח ^22. סביר להניח כי אמצעים מדויקים יותר תוך ניצול tractography (כלומר ישירות לעקוב אחר שטחי חומר לבנים ברמה העצבית) יהיו מסוגלים להבהיר במפורש שסיבי חומר לבנים מעורבים בשיבוש רשת. היתרונות להדמית DTI הוא שזה קל יחסית לרכישה, מכיוון שאין משימות הנדרשות לביצוע בסורק.

בעבורפרוטוקול llowing, הגישות תפקודיות של מנוחה קישוריות תפקודית מדינה וכימות של deactivations-Induced משימה בשילוב עם בדיקה של קישוריות מבנית באמצעות DTI, על מנת למפות את המבנה ותפקוד DMN ולהתייחס לממצאים אלה חומרת מחלה וגורמים קליניים רלוונטיים בPTSD . יישמנו בעבר גישה זו במבוגרים בריאים שנחשפה לטראומת ^18,23 ומצאנו כי פרוטוקול זה מספק שיטה משכנעת לאפיין DMN שמשאיל את עצמו להסתגלות למחקר של PTSD ומתח אחר הקשורים במחלות פסיכיאטריות.

Protocol

משתתפים זכאים לחתום הסכמה בכתב, הודיעה להשתתף בפרויקט המחקר. מחקר מתבצע בעמידה בהנחיות מוסדיות, לאומיים ובינלאומיות לרווחת אדם.

1. הקרנת משתתף וראיונות אבחון

1. לאחר הסכמה מדעת, לבצע ראיונות אבחון כדי לאמת את האבחנה של הפרעה פוסט טראומטית ואת חומרת מחלה. הערה: צעדים אלה כוללים ראיון קליני המובנה לDSM-IV-TR (SCID) ²⁴ והמטפל המוחזק PTSD Scale (CAPS) ^25, כמו גם בחינת מצב Folstein-Mini-נפש (MMSE) ²⁶ כדי להעריך את המצב הקוגניטיבי.
2. שאל את המשתתפים למלא את קשקשי דיווח עצמי רלוונטיים למתח ומצב רוח.
   הערה: אלה כוללים את מתוקן-Checklist החיים לחץ (LSC-R) ^27, ילדות טראומה השאלון (CTQ) ^28, סולם סטרס (PSS) ²⁹ ומלאי מהירים של דיכאון סימפטוםs (QIDS-SR) ^30.
3. תזמן את המשתתפים זכאים לבדיקת MRI, שבו משתתפים מגיעים כ 1 שעות לפני ישיבת הסריקה מתוזמנת, לסקור רכיבים דרושים לסריקה, כגון בטיחות MRI ונהלי מחקר.
4. השג שתן, הריון (בעת צורך), ובדיקות רעלים לפני הסריקה.

2. משתתפי הדרכה לביצוע N-בחזרה המשימה

1. להתחיל את הריצה הראשונה עם מבחן ערנות מכתב 0 בחזרה.
   1. הדרך את המשתתפים כדי לציין "כן" ליעד עיצור ("שעות", או "H") באמצעות תיבת שני כפתורי תגובה ו" לא "לכל עיצורים האחרים.
   2. הראה את המשתתף 9 עיצורים ל500 אלפיות כל אחד, עם זמן interstimulus של 2,500 אלפיות שנייה, עבור סכום כולל של 27 שניות, ולבקש מהם להגיב על פי הנחיות לעיל. הערה: עיצור היעד תוכלו לראות 4 פעמים בתוך כל בלוק 0 בחזרה.
2. בשלב הבא, יש לי משתתפים לתרגל את 2-baבדיקת ck.
   1. הדרך את המשתתפים לעשות תשובת "כן" או "לא" על קופסא תגובת שני לחצנים, אחרי כל עיצור שהוצג, כדי לציין אם זה אותו הדבר או שונה מהעיצור הציג שני בסדרה בעבר.
   2. הראה את משתתף סדרה של 15 עיצורים, ל500 אלפיות כל אחד, עם מרווח interstimulus של 2,500 אלפיות שניים, עבור סכום כולל של 45 שניות. הערה: גירוי יעד מוצג 5 פעמים.
3. משתתפים התאמן על מנת לבצע את n-חזרה המשימה מחוץ לסורק, עד שהביצועים שלהם מגיעים> 75% נכונים על 2 גב הרכיב. הערה: יכולים להיות אוטומטי הפרמטרים לעיל באמצעות תוכנת הצגת גירוי (ראה טבלה של חומרים / ציוד).

3. MRI רכישה

1. יש שינוי המשתתף לתוך בגדי MRI תואמים, ולהביא אותם בתוך חדר סורק טסלה MRI 3. יש להם ללבוש אטמי אוזניים לשמיעת הגנה, ולאחר מכן לשכב באלונקה כי will סופו של דבר להעביר אותם לאמצע מכונת MRI.
   1. הנח כריות סביב הראש שלהם כדי למזער את תנועת ראש. לספק להם את תיבת תגובת MRI התואמת למשימת זיכרון העבודה n-חזרה, לסחוט הנורה כדי לעצור את הסריקה במקרה חירום, ולמקם את oximeter דופק על האצבע שלהם לניטור והקלטה פיסיולוגיים.
   2. מניחים את סליל ראש 32 ערוץ ומסך מצגת על ראשו של המשתתף, ולהעביר אותם לאמצע של הסורק.
2. להבטיח את המשתתף הוא נוח וניתן לראות את המסך, ולאחר מכן להתחיל את פגישת סריקת MRI. התחל עם רכישת ברזולוציה גבוהה (1 מ"מ ³⁾ סריקות מוח אנטומיים. הזן את הפרמטרים MRI ברזולוציה גבוהה על קונסולת הסורק בזמן Echo (TE) = 2.98 אלפיות שני, חזרה הזמן (TR) = 1,900 אלפיות שני, שדה ראייה (FOV) = 256 מ"מ ² ומטריצה ​​בגודל 64 ² בפרוסות 1 מ"מ. הפעל את רכישת ה-MRI על ידי לחיצה על הכפתור "הפעל" בסריקהקונסולת נר.
3. להגדיר את פרמטרי רכישת תמונת BOLD fMRI על קונסולת הסורק כTR = 2,500 אלפיות שני, אלפיות שני TE = 28, FOV = 192 מ"מ ^2, ומטריצה ​​בגודל 64 ² ב3 פרוסות צירי מ"מ.
4. בשלב הבא, לרכוש תמונות FMRI על זיכרון עבודה, באמצעות מבחן n-בחזרה (ראה סעיף 2) עם הפרמטרים הבאים:
   1. להציג צלב קיבעון 30 בסיסי שניות, לחולה, לפני כל אחד מגושי 0 הגב באמצעות תוכנת מצגת גירוי. הערה: זה יספק בסיס להשוואה ל0 האחרים - וחוסם 2 גב במהלך ניתוח הנתונים.
   2. להקרין את ההוראות למטופל במשך 3 שניות לפני כל 0 או משימת 2 גב באמצעות תוכנת מצגת גירוי.
   3. בסך הכל, כולל שלוש מנות 0 גב ו2 גב יחד עם שני בלוקים בסיסיים, בשתי ריצות הדמיה, שהוצגו בצו נגדי מאוזנת.
5. לחץ על "לרוץ" על קונסולת סורק ה-MRI כדי להתחיל.
6. לאחר השלמת n-הגב, להבטיחהמשתתף הוא נוח ומוכן להמשיך הלאה. להורות להם שבלוק השאר הוא הבא, ולומר להם לא להירדם. השתמש בתוכנת מצגת גירוי להצגת צלב קיבעון על המסך.
7. לרכוש נחים תמונות מדינה ל4 דקות הבאות, עם אותן הגדרות FMRI כשמשו לרכוש תמונות n-חזרה (ראה 3.3), על ידי לחיצה על "לרוץ" על קונסולת סורק ה-MRI.
8. חזור על שלבים 3.4. ו3.5. לפני כל קטע חדש, שאל את המשתתפים אם הם מרגישים בנוח ואם הם מסוגלים להמשיך. אם הם מסוגלים, להמשיך את הפרוטוקול. אם הם לא, להשהות את סורק ה-MRI ולבצע התאמות לנוחות בהתאם לצורך.
9. בשלב הבא, לספר את המשתתף שהסורק עלול להיות רועד במהלך הרצפים הבאים, ולהורות להם לעצום את עיניהם ולהירגע כמיטב יכולתם בסורק. ואז לרכוש רצף DTI ידי לחיצה על הכפתור "הפעל" על הקונסולה של הסורק.
10. פרמטרים רכישת תמונת DTI נקבעו בקון הסורקבלעדי לספין כפול תמונות הד מישורי דיפוזיה משוקללות (DWI), עם מילויים דיפוזיה מיושמים ב64 כיוונים הלא קוליניאריות (ב = 1,000), אחד DWI לכל כיוון שיפוע ו10 הלא משוקלל (b = 0) תמונות נורמליזציה, TR = 10,060 אלפיות שני, TE = 103 אלפיות שני, FOV = 226 מ"מ, 128 ² מטריקס, עובי פרוס = 1.8 מ"מ, עם הדים ואינטרפולציה בחלקיים.
11. הסר את המשתתף מהסורק, ולברר כיצד הישיבה הלכה. ענה על כל שאלה שיש להם, ולהודות להם על השתתפותם. מסור את המחשב לסורק MRI לכתוב DVD עם תמונות משתתף והקלטה פיזיולוגית לנתוני הבאים מנתחת.

4. ניתוח נתונים

1. עיבוד מקדים נתונים
   1. השימוש בתוכנת עיבוד FMRI, לשחזר נתונים גולמיים למערכי נתוני 3D + זמן, לשרשר ולהירשם לכרך החמישי של הסדרה הראשונה, כדי למזער את חפץ תנועה ולהניב פרמטרים תיקון תנועה. החל סינון bandpass (0.009-.08 הרץ) כדי לבודד את תחום תדר DMN ולהפחית את תופעות של סחיפה בתדר נמוכה ורעש בתדר גבוה. הערה: משתני מטרד עבור כל voxel צריכים לכלול חדר ממוצע וסדרת זמן חומר לבן, כמו גם 6 אומדני פרמטרים של תנועת הראש; אומדנים אלה צריכים לכלול גם ערכים מושפלים ונגזרים. כמובן הזמן החזוי של משתני מטרד יש להסיר מסדרת זמן voxel המלאה להניב נתוני סדרת הזמן "שיורית" כדי לשמש למתאם מאוחר יותר ניתוחים ^{ביום 31.}
   2. נתונים בקנה מידה לנרמל את עוצמת המנוהלת בתוך, ונתונים חלקים עד חצי מקסימום 4 מ"מ מלא רוחב (FWHM) הקרנל גאוס. לצנזר תמונות עם יותר מ -1.5 עקירת מ"מ מבסיס הנתונים ^32. אל תבצע רגרסיה הגלובלית האות (GSR) מאז GSR יכול להשפיע על מתאמים במנוחת נתוני מדינת ^33,34.
2. מנוחה ניתוח קישוריות מדינה
   1. השתמש זרע אזור קישוריות מנתח כדי להעריךהקשר בין אזורים שהוגדרו מראש כדי להעריך קישוריות תפקודית ^11. הערה: זרעים נכללים צמתים המרכזיים הקדמי והאחוריים של DMN, MPFC וPCC, בהתאמה. קואורדינטות פונקציונליות של מקומות אלה הן בדרך כלל עדיפות על מקומות מוגדרי אטלס ^35.
   2. חלץ את הסדרה הממוצעת זמן BOLD מהזרעים האלה ולערוך ניתוח מתאם המוח כולו. להפוך את ערכי R מתאמים לציוני Z ³⁶ לבדיקת השערה שלאחר מכן.
      1. השוואת ערכי Z בין קבוצות על ידי voxel בסיס voxel להעריך הבדלים משמעותיים בקישוריות תפקודית בין PTSD ובקרות כמדד תוצאה העיקרי. סף התוצאות הללו במשמעות שני זנב בעמ '<0.05, באמצעות משפחה חכמה (כלומר אשכול) תיקון שגיאות. הערה: תיקון Cluster מופק באמצעות סימולציות מונטה קרלו כדי לאמוד את ההסתברות של אשכולות חיוביים כוזבים. השתמש algorith הסטטיסטיms לחשב תיקון אשכול כפונקציה של שדה ראייה, רזולוציה, חלקות, ולאותת בעוצמה ברמת voxel הבודד ^37.
   3. כדי להעריך את הקשר בין תסמינים הקליניים ותוצאות הדמיה, לבצע אנליזות מעקב הכוללות מתאמים בין ציוני סולם הדירוג וציוני Z ממוצע של קישוריות של אזורי DMN. כולל מתאם ניתוחי שחשבון לקבלת מידע דמוגרפי רלוונטי, כגון חומרת דיכאון, פגיעה מוחית טראומטית, כמו גם חינוך ומשתנים הקשורים אחרים.
3. ניתוח זיכרון עבודה
   1. השתמש בתוכנת עיבוד FMRI מראש לעבד את הנתונים וGLM מבוסס voxel לכמת פעילות משימה ספציפית בכל voxel מוח של מערכי נתונים בודדים ^11,31. הערה: משתנה בלתי תלוי בGLM הם כמובן הזמני של מנוחה ו0 - ומשימות 2 גב (כולל מעברים המודינמית מודל כפונקציה גמא) ושני משתנים (להיסחף ליניארי ולבחוןתנועת ד), עם אות BOLD לאורך זמן כמשתנה התלוי.
   2. ממוצע וכתוצאה מכך משקולות בטא GLM פני אזורי DMN שצוינו. הערה: תגובות n-חזרה בממוצע אלו ממערכי נתונים ברמת הפרט ישמשו כמדד הבסיסי של פעילות המוח בניתוחים סטטיסטיים ברמת קבוצה שלאחר מכן.
   3. שימוש ניתוח של שונות משותפת לבחון הבדלים ברמת קבוצה בין קבוצות PTSD ואינו PTSD ולאמוד השפעות של רמת קושי של מטלה (כלומר השוואה של פעילות במהלך 0 - משימות 2 גב לעומת) בכל אזור DMN; כמו כן כוללים ניתוחים של כל צעדי בקרה סטטיסטית רלוונטיים כנדרש במהלך המנוחה מדינת המנתחת ב4.2.
4. קישוריות מבנית באמצעות DTI
   1. עיבוד מקדים
      1. תמונות באמצעות תוכנת עיבוד DTI, שיתוף לרשום הלא דיפוזיה (כלומר. b = o) כדי לתקן את חפצי תנועה, ולהשתמש כתמונת נורמליזציה עבור תמונות משוקללת דיפוזיה שלאחר מכן. השתמש בשינוי affine פרמטר 12לרשום את התמונות משוקללת דיפוזיה לתת דין וחשבון לתנועה וממצאים הנוכחיים אדי.
      2. ודא שוקטור השיפוע לכל כיוון דיפוזיה הוא הסתובב כדי להסביר את שינויים לפני המודל הולם. חישוב מותח דיפוזי מסדר שני לvoxel מattenuations האות המשוקלל דיפוזיה באמצעות קוי מוגבל הליך הולם ^38.
      3. השתמש בתמונות משוקללת דיפוזיה כדי לחשב ערכים עצמיים, eigenvector ומפות אנאיזוטרופיה השבר של דיפוזיה.
   2. השתמש בתוכנת tractography לכמת את שלמות של חבילת cingulum. לנצל אטלסים סטנדרטיים לבחירת אזור זרעים, כגון אלה על ידי מורי ואח'. ³⁹ וCatani ודה שוטן ^40. סנן tractography תוצאה דרך אזור הדרת קו האמצע כדי להסיר סיבי מעבר בין ההמיספרות. חישוב ממוצע ה-FA, עקבות, צירי וdiffusivity רדיאלי לכל voxels דרכו צרור cingulum עובר.
   3. השתמש מעורב מודל ניתוח שונה עבור כל מדד דיפוזיה, עם אונה כמשתנה בתוך-הנושא, כדי להשוות את ההבדלים בין קבוצת PTSD ומשתתפים שאינם PTSD, מבחינה סטטיסטית שליטה על גורמים אחרים, כגון חומרת דיכאון, שימוש בסמים, TBI קל וחינוך ודמוגרפי משתנים באמצעות ANCOVA.

תוצאות

נציג תוצאות מתבססות על נתונים שנאספו באמצעות אותה גישת ההדמיה בשני מדגמים שונים של אנשים עם היסטוריה של טראומה בילדות והתעללות, אבל ללא PTSD ^21,22. תוצאות מנחים קישוריות תפקודית מדינה מנתחת חשפו דפוס מרחבי (איור 1) ^1-3,8 כוללים MPFC, PCC, gyrus זוויתי / lobule הקוד...

Discussion

שני שלבים הקריטיים ביותר ליישום מוצלח של פרוטוקול הדמייה במדויק לכידת מצב מנוחה ועבודה אפקטי זיכרון.

מבחינה מושגית, רכישת תמונות מצב מנוחה היא פשוטה. מאחר ואין משימה לביצוע, הנסיינים לעתים קרובות מתארים את פעילות המוח במהלך תקופ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3T TIM TRIO	Siemens		3T MRI
MRI-compatible pulse oxymeter	Siemens	model # 07389567
Analysis of Functional Neuroimaging	NIH	http://afni.nimh.nih.gov/	Data analysis software package
Eprime	Psychology Software Tools, LLC	http://www.pstnet.com/eprime.cfm	Stimulus presentation software
Slicer	Brigham and Women's Hospital	http://www.slicer.org/	Probabilistic tractography software