Method Article
Viene descritto in dettaglio come condurre una meta-analisi di studi di neuroimaging basati su voxel utilizzando seed-based d Mapping with Permutation of Subject Images (SDM-PSI).
La maggior parte dei metodi per condurre la meta-analisi di studi di neuroimaging basati su voxel non valuta se gli effetti non sono nulli, ma se c'è una convergenza di picchi di rilevanza statistica e riducono la valutazione delle prove in una classificazione binaria esclusivamente basato su valori p (cioè, i voxel possono essere solo "statisticamente significativi" o "non statisticamente significativi"). In questo caso, viene descritto in dettaglio come eseguire una meta-analisi utilizzando il mapping d basato su seme con permutazione delle immagini soggetto (SDM-PSI), un nuovo metodo che utilizza un test di permutazione standard per valutare se gli effetti non sono nulli. Mostriamo anche come classificare la forza delle prove in base a una serie di criteri che considerano una serie di livelli di significatività statistica (da più liberali a più conservativi), la quantità di dati o l'individuazione di potenziali pregiudizi (ad esempio, effetto di piccolo studio e un eccesso di significato). Per esemplificare la procedura, indettagliamo la conduzione di una meta-analisi di studi di morfometria basati su voxel nel disturbo ossessivo-compulsivo, e forniamo tutti i dati già estratti dai manoscritti per consentire al lettore di replicare la meta-analisi Facilmente. SDM-PSI può essere utilizzato anche per meta-analisi della risonanza magnetica funzionale, dell'imaging a tensore di diffusione, della tomografia a emissione di posizione e degli studi di morfometria basata sulla superficie.
Dall'introduzione della risonanza magnetica, la comunità di neuroimaging ha pubblicato migliaia di studi sui substrati neurali delle funzioni psicologiche e dei disturbi neuropsichiatrici. Per riassumere questi risultati, sono stati sviluppati diversi metodi1,2,3,4,5,6. Gli studi originali di neuroimaging basati su voxel riportano le coordinate dei picchi di rilevanza statistica (ad esempio, in un confronto del volume della materia grigia tra pazienti e controlli), e i metodi meta-analitici valutano comunemente se esiste una convergenza dei picchi in alcune regioni del cervello.
Tuttavia, abbiamo dimostrato in precedenza che questi test per la convergenza dei picchi si basano su ipotesi delicate che potrebbero influenzare i modelli di risultati della meta-analisi e la loro rilevanza statistica7. In particolare, questi test presumono che i voxel siano indipendenti e che abbiano la stessa probabilità di un picco "falso", mentre nella materia grigia reale, i voxel correlano con i loro vicini e la probabilità che un voxel abbia un picco "falso" dipende dalla sua composizione tissutale. Inoltre, essi comprendono anche paradossi come che il potere statistico aumenta in presenza di pochi effetti reali, e diminuisce quando ci sono più effetti reali.
Per superare questi problemi, abbiamo sviluppato un metodo che imputa le mappe cerebrali degli effetti statistici per ogni studio e quindi conduce una meta-analisi degli effetti casuali standard per verificare formalmente se gli effetti sono diversi da zero. Questo metodo è chiamato "Seed-based d Mapping with Permutation of Subject Images" (SDM-PSI)8 e le sue caratteristiche principali includono:
Abbiamo dettagliato e completamente convalidato i metodi SDM altrove4 4,8,10,13,14.
Inoltre, suggeriamo di non basarsi su una classificazione binaria dei voxel basata sul livello di significatività statistica (significativo vs non significativo) ma, al contrario, valutando la forza dell'evidenza utilizzando una serie di criteri22. Il riduzionismo binario del significato statistico porta a uno scarso controllo dei falsi tassi positivi e dei falsi tassi negativi15, mentre i criteri utilizzano intervalli di livelli di significatività statistica e tengono conto della quantità di dati o potenziali pregiudizi. Il software SDM-PSI restituisce gli elementi necessari per condurre tale classificazione8 e quindi possono essere impiegati per permettersi una classificazione più granulare della forza delle prove.
Qui mostriamo come condurre una meta-analisi di studi di neuroimaging basati su voxel utilizzando SDM-PSI. Per esemplificare il protocollo, utilizziamo i dati di una meta-analisi pubblicata di studi di morfometria basati su voxel che hanno studiato le anomalie della materia di grigia in pazienti con disturbo ossessivo-compulsivo (OCD)4. Tuttavia, non useremo i metodi impiegati in quella meta-analisi precoce, ma le suddette procedure all'avanguardia. Il lettore può scaricare il software e questi dati dal nostro sito web (http://www.sdmproject.com/) per replicare l'analisi.
Tutti i ricercatori che mirano a condurre una meta-analisi di studi di neuroimaging basati su voxel possono seguire questo protocollo. Il metodo può essere utilizzato con la risonanza magnetica funzionale (fMRI, ad esempio, risposta BOLD a uno stimolo)16, morfometria basata su voxel (VBM, ad esempio, il volume della materia grigia)17, l'imaging a tensore di diffusione (DTI, ad esempio, anisotropia frazionaria)18, tomografia a emissione di posizione (PET, ad esempio, occupazione dei recettori)19 e morfometria a base di superficie (SBM, ad esempio spessore corticale) studi/dataset.
1. Installazione di SDM-PSI
2. Piano di meta-analisi
3. Ricerca esaustiva
4. Raccolta dei dati
5. Introduzione dei dati in SDM-PSI
6. Pre-elaborazione
7. Analisi principale
8. Eterogeneità, pregiudizio di pubblicazione e classificazione
Come mostrato nella mappa aperta nella risonanza magnetica quando si soglia l'analisi principale (Figura 2, passaggio 7.6), i pazienti con oCD avevano statisticamente un volume di materia grigia significativamente più piccolo nella corteccia frontale anteriore/mediale dorsale. I dettagli della pagina web che il cluster è moderatamente piccolo (143 voxel) e si trova principalmente nell'area di Brodmann 32, e che il picco del cluster è a MNI [2, 32, 32], ha un valore z di -4,97 e un valore p corretto FWER di 0,01.
Nelle pagine web ottenute nei passaggi 8.1 e 8.2, la statistica bassa I2 (1,5%) indica un'eterogeneità molto piccola, il grafico a imbuto non mostra asimmetrie (Figura 3) e sia il test per l'effetto di piccolo studio che il test per l'eccesso di significato sono negativi. Tuttavia, l'evidenza di un minore volume di materia grigia nella corteccia di cingolata anteriore dorsale è moderatamente debole, come mostrato nella mappa aperta nella risonanza magnetica quando si valutano le prove, soprattutto a causa della limitata quantità di dati.
Quando l'analisi principale è stata sogliata utilizzando un livello di significatività statistica meno rigoroso (passaggio 7.3), i pazienti hanno anche mostrato un volume di materia grigia significativamente significativamente più grande nello striato e un giro parietale superiore (valori p non corretti - 0,00006 e 0,0002 rispettivamente), ma l'evidenza di queste anomalie dovrebbe essere considerata più debole.
Figura 1: finestra principale dell'interfaccia utente grafica SDP-PSI durante l'esecuzione media. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Regioni con un volume di materia grigia statisticamente significativamente più piccolo nei pazienti con disturbo ossessivo-compulsivo rispetto ai controlli sani corrispondenti.
Il gruppo di rilevanza statistica copre 143 voxel, ha il suo picco a MNI [2,32,32] e comprende per lo più la corteccia frontale dorsale anteriore, l'area di Brodmann 32. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: trama a imbuto per il picco del cluster di volume di materia grigia statisticamente significativamente più piccolo nella corteccia di cingolato anteriore dorsale. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Pacchetti software | Codifica in SDM |
Mapping parametrico statistico (SPM) | Spm |
Libreria software FMRIB (FSL) | Fsl |
Altri pacchetti | Altro |
Spazio stereotassico | Codifica in SDM |
Istituto Neurologico di Montreal (MNI) | Mni |
Talairach crudo | tal |
MNI convertito in Talairach utilizzando La trasformazione Brett | Brett |
Tabella 1: Elenco dei pacchetti software e degli spazi stereotattici compresi da SDM-PSI.
I valori t devono essere positivi quando: | I valori t devono essere negativi quando:T-values must be negative when: | |
Studi fMRI su un campione | attività > linea di base (attivazione) | attività < linea di base (disattivazione) |
Studi fMRI a due campioni | pazienti > controlli nell'attività > linea di base (iper-attivazione) | pazienti < controlli nell'attività > linea di base (ipo-attivazione) |
pazienti < controlli nell'attività < linea di base (fallimento della disattivazione) | pazienti > controlli nell'attività < linea di base (iper-disattivazione) | |
Studio VBM / FA a due campioni | pazienti > controlli (volume maggiore / FA) | pazienti < controlli (volume più piccolo / FA) |
Tabella 2: Segno dei valori t dei picchi.
Come introdotto in precedenza, la maggior parte dei metodi metaanalitici basati su voxel utilizzano un test per la convergenza dei picchi che presenta alcune limitazioni e quindi conducono una classificazione binaria dell'evidenza esclusivamente basata su valori p.
In questo protocollo, abbiamo descritto in dettaglio come condurre una meta-analisi basata su voxel utilizzando SDM-PSI, che ha una serie di caratteristiche positive tra cui un test di permutazione standard per valutare il significato statistico degli effetti. Inoltre, mostriamo come la forza dell'evidenza può essere classificata utilizzando una serie di criteri che vanno oltre una classificazione binaria che si basa esclusivamente su un livello statistico di significatività.
Per facilitare la replica della meta-analisi di esempio, forniamo i dati già estratti dai manoscritti da una precedente meta-analisi. È interessante notare che, nel manoscritto di quella meta-analisi, l'evidenza "sembrava" più forte delle prove che abbiamo trovato con i metodi aggiornati. Suggeriamo pertanto che le valutazioni non sistematiche delle prove nelle precedenti meta-analisi basate su voxel siano prese con cautela.
Ci auguriamo che, seguendo questo protocollo, le meta-analisi di neuroimaging forniscano una descrizione più ricca e granulata delle prove dei risultati di neuroimaging.
Gli autori non hanno nulla da divulgare.
Questo lavoro è stato sostenuto da Miguel Servet Research Contract MS14/00041 e Research Project PI14/00292 dal Piano Nacional de I'D'i 2013-2016, l'Instituto de Salud Carlos III-Subdirecciàn General de Evaluaciàn y Fomento de la Investigaciàn, il Fondo europeo di sviluppo regionale (FEDER), e dal contratto premedico PFIS FI16/00311. I finanziatori non hanno avuto alcun ruolo nella progettazione e nella conduzione dello studio; la raccolta, la gestione, l'analisi e l'interpretazione dei dati; preparazione, revisione o approvazione del manoscritto; e la decisione di presentare il manoscritto per la pubblicazione.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Computer | 32- or 64-bit Windows, 64-bit Mac OSX, or 64-bit Linux |
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