Name: network analysis of the default mode network using functional connectivity mri in temporal lobe epilepsy
Uploaded: 2014-08-05T14:00:00
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NIH-NINDS K23 Zuschuss NS044936 (JMS), Finanzierung für diese Forschung wurde von The Epilepsy Foundation of America, Baylor College of Medicine und Computational Integrative Biomedical Research Center (ciBR) Seed Grants Awards (ZH) vorgesehen ist; . Elizabeth Pierce (UCLA): Die Leff und Family Foundation (JMS) Die Datenerfassung wurde nach Vorarbeit.

Ein. Themen <ol><li> Die Studienpopulation von 36 Probanden umfasst 3 Gruppen: rechts TLE (n = 11), links TLE (n = 12) und gesunden Kontrollen (n = 13). Erhalten schriftliche Einverständniserklärung von allen Probanden. Die Studie folgt den Richtlinien der Universität von Kalifornien, Los Angeles (UCLA) Institutional Review Board. </li><li> Die Epilepsie-Fachgruppen sollten Patienten, die per Video-EEG-Monitoring, Gehirn-MRT, PET-Bildgebung und neuropsychologische Tests bestimmt Kandidaten für die vorderen Schläf...

<ol>
	<li>Biswal, B. B., Yetkin, F. Z., Haughton, V. M., Hyde, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+in+the+motor+cortex+of+resting+human+brain+using+echo-planar+MRI.">Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI.</a> Magn. Reson. Med. 34, 537-541 (1995).</li><li>Fox, M. D., Greicius, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+applications+of+resting+state+functional+connectivity.">Clinical applications of resting state functional connectivity.</a> Front. Syst. Neurosci. 4, 1-13 (2010).</li><li>Laufs, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalographic+signatures+of+attentional+and+cognitive+default+modes+in+spontaneous+brain+activity+fluctuations+at+rest.">Electroencephalographic signatures of attentional and cognitive default modes in spontaneous brain activity fluctuations at rest.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 11053-11058 (1073).</li><li>Shmuel, A., Leopold, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+correlates+of+spontaneous+fluctuations+in+fMRI+signals+in+monkey+visual+cortex:+Implications+for+functional+connectivity+at+rest.">Neuronal correlates of spontaneous fluctuations in fMRI signals in monkey visual cortex: Implications for functional connectivity at rest.</a> Hum. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+lateralized+temporal+lobe+epilepsy+on+the+default+mode+network.">Effect of lateralized temporal lobe epilepsy on the default mode network.</a> Epilepsy Behav. 25, 350-357 (2012).</li><li>Pillai, J. J., Williams, H. T., Faro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+imaging+in+temporal+lobe+epilepsy.">Functional imaging in temporal lobe epilepsy.</a> Semin. Ultrasound. CT MR. 28, 437-450 (2007).</li><li>Blumenfeld, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+and+negative+network+correlations+in+temporal+lobe+epilepsy.">Positive and negative network correlations in temporal lobe epilepsy.</a> Cereb. Cortex. 14, 892-902 (2004).</li><li>Dupont, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+perfusion+patterns+in+temporal+lobe+epilepsy.">Dynamic perfusion patterns in temporal lobe epilepsy.</a> Eur. J. Nucl. Med. Imaging. 36, 823-830 (2009).</li><li>Fransson, P., Marrelec, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+precuneus/posterior+cingulate+cortex+plays+a+pivotal+role+in+the+default+mode+network:+Evidence+from+a+partial+correlation+network+analysis.">The precuneus/posterior cingulate cortex plays a pivotal role in the default mode network: Evidence from a partial correlation network analysis.</a> Neuroimage. 42, 1178-1184 (2008).</li><li>Buckner, R. L., Andrews-Hanna, J. R., Schacter, D. 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D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+assessment+of+significant+activation+in+functional+magnetic+resonance+imaging+(fMRI):+use+of+a+cluster+size+threshold.">Improved assessment of significant activation in functional magnetic resonance imaging (fMRI): use of a cluster size threshold.</a> Magn. Reson. Med. 33, 636-647 (1995).</li><li>Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+optimization+for+the+robust+and+accurate+linear+registration+and+motion+correction+of+brain+images.">Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images.</a> Neuroimage. 17, 825-841 (2002).</li><li>Smith, S. 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V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resting+state+and+task-induced+deactivation:+A+methodological+comparison+in+patients+with+schizophrenia+and+healthy+controls.">Resting state and task-induced deactivation: A methodological comparison in patients with schizophrenia and healthy controls.</a> Hum. Brain Mapp. 31, 424-437 (2010).</li><li>Jones, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+changes+in+the+default+mode+network+are+more+advanced+in+Alzheimer+disease.">Age-related changes in the default mode network are more advanced in Alzheimer disease.</a> Neurology. 77, 1524-1531 (2011).</li><li>Kobayashi, Y., Amaral, D. 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Imaging. 36, 823-830 (2009).</li><li>Laufs, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+lobe+interictal+epileptic+discharges+affect+cerebral+activity+in+&#8220;default+mode&#8221;+brain+regions.">Temporal lobe interictal epileptic discharges affect cerebral activity in &#8220;default mode&#8221; brain regions.</a> Hum. Brain Mapp. 28, 1023-1032 (2007).</li><li>Morgan, V. L., Gore, J. C., Abou-Khalil, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+epileptic+network+in+left+mesial+temporal+lobe+epilepsy+detected+using+resting+fMRI.">Functional epileptic network in left mesial temporal lobe epilepsy detected using resting fMRI.</a> Epilepsy Res. 88, 168-178 (2010).</li><li>Gotman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generalized+epileptic+discharges+show+thalamocortical+activation+and+suspension+of+the+default+state+of+the+brain.">Generalized epileptic discharges show thalamocortical activation and suspension of the default state of the brain.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 15236-15240 (2005).</li><li>Hamandi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEG-fMRI+of+idiopathic+and+secondarily+generalized+epilepsies.">EEG-fMRI of idiopathic and secondarily generalized epilepsies.</a> Neuroimage. 31, 1700-1710 (2006).</li><li>Pittau, F., Grova, C., Moeller, F., Dubeau, F., Gotman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterns+of+altered+functional+connectivity+in+mesial+temporal+lobe+epilepsy.">Patterns of altered functional connectivity in mesial temporal lobe epilepsy.</a> Epilepsia. 53, 1013-1023 (2012).</li><li>Liao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Default+mode+network+abnormalities+in+mesial+temporal+lobe+epilepsy:+a+study+combining+fMRI+and+DTI.">Default mode network abnormalities in mesial temporal lobe epilepsy: a study combining fMRI and DTI.</a> Hum. 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G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoupling+of+the+brain's+default+mode+network+during+deep+sleep.">Decoupling of the brain's default mode network during deep sleep.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 11376-11381 (2009).</li><li>Deshpande, G., Kerssens, C., Sebel, P. S., Hu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+local+coherence+in+the+default+mode+network+due+to+sevoflurane+anesthesia.">Altered local coherence in the default mode network due to sevoflurane anesthesia.</a> Brain Res. 1318, 110-121 (2010).</li></ol>

Epilepsie ist gedacht, um eine Netzwerk Krankheit sein, und Anomalien der beteiligten Netzwerke während der Anfälle und in der interiktalen Zustand 21 vorhanden sind. Aufgabenbasierte fMRI wurde verwendet, um Anomalien der Sprache und Speichernetzwerke in TLE 8 zu analysieren. FcMRI hat inhärente Vorteile bei der Untersuchung des DMN 12, wie es ein Netzwerk in den Ruhezustand im Wesentlichen ausgeschaltet. DMN ist ein Netzwerk von Hirnregionen, die gefunden wurde an wachen Personen, d...

Funktionelle Konnektivität MRI (fcMRI) ist eine relativ neue analytische Ansatz zur fMRI-Daten, die die Beziehung zwischen verschiedenen Hirnregionen, basierend auf der Ähnlichkeit ihrer Blutsauerstoffniveau abhängig (BOLD-Signal) Zeitreihen quantifiziert - dies wird als &quot;funktional&quot;-Konnektivität und ist unterscheidbar von anatomischen Konnektivität, die die Existenz von physikalischen Verbindungen zwischen den Regionen (z. B. weiße Substanz Fasern) beschreibt. In einer speziellen Anwendung dieser Vorgehensweise werden die Zeitreihe erfasst werden, wenn der Teilnehmer nicht in einer Aufgabe beschäftigt ist oder in der sogenannten &quot;Ruhezustand&quot;. Obwohl erstmals 1995 1 beschrieben, hat es immense Interesse an fcMRI was in etwa 1000 Publikationen auf die Technik im Jahr 2012 zusammen. FcMRI intrinsische Vorteile gegenüber aufgabenbasierte fMRI in (1), dass es keine bestimmte Aufgabe ausgeführt werden soll, ( 2) Gegenstand der Zusammenarbeit istnicht erforderlich ist, (3) Datensätze können verwendet werden, um verschiedene Netzwerke abgefragt werden, Gegenwart (4) besseres Signal-Rausch-Verhältnis ist wahrscheinlich auf Unterschiede in der zerebralen Energetik beteiligt, und (5) eine Umgehung der aufgabenbezogenen verwechselt 2. Als Beweis für sein Konzept, haben fcMRI Veränderungen gezeigt worden, um mit Veränderungen in der EEG 3 und 4 lokale Feldpotentiale im Gehirn entsprechen. Techniken der Analyse fcMRI gehören ROI / Saatgut-basierte Techniken, Independent Component Analysis (ICA), Graphentheorie, Analyse, Granger Kausalitätsanalyse, lokale Verfahren (Amplitude der Niederfrequenzschwankungen, regionale Homogenitätsanalyse) und andere 5. Keine einzelne Technik hat noch nicht nachgewiesen klare Überlegenheit gegenüber anderen, obwohl die beliebtesten Methoden sind Samen-basierte Methoden-und ICA-6. Seed-basierte fcMRI korreliert zeitlichen Schwankungen in BOLD-Signal von einem vorgewählten Teil des vermeintlichen Netzwerk unter-Studie bezeichnet die &quot;Seed1; oder &quot;Region of Interest (ROI)&quot; für alle anderen Teile des Gehirns. Bereiche des Gehirns, die BOLD-Signal Korrelation zu der Keimbereich gedacht werden, um Teile der beteiligten Netzwerkabzugrenzen. Im Gegensatz dazu verwendet ICA ein Modell freien datengetriebene Analyse raum-zeitlich korreliert Hirnareale (Independent Bauelemente, ICs) durch die Analyse der hämodynamischen Signaleigenschaften des gesamten Gehirns 5 extrahieren. In der aktuellen Manuskript, eine Beschreibung in einer zuvor veröffentlichten Studie der Ruhezustand Saatgut-basierte Konnektivität Analyse der DMN in TLE Methoden vorgestellt 7. TLE ist die häufigste Form der Erwachsenen Epilepsie. Zusätzlich zu Krampfanfällen, verursacht TLE Dysfunktion des Gehirns mehrere Netzwerke, einschließlich Gedächtnis, Verhalten, Denken und sensorische Funktion 8. Der DMN wird von Hirnregionen dienlich bewusst, Ruhezustand Erkenntnis besteht. Der DMN wurde berichtet, in Anfällen mit eingeschränkter consc verbunden beteiligt werdeniousness 9,10. Zusätzlich der Hippocampus ist der Schlüssel-Struktur in TLE beteiligt und hat gedacht worden, um Bestandteil des DMN sein. Jedoch ist die Anbindung des PCC zum Hippokampus schwächer als mit anderen DMN-Komponenten wie medialen präfrontalen und inferioren parietalen Kortex. Dies deutet darauf hin, dass der Hippocampus ist entweder ein Subnetz des DMN oder interagierenden Netzwerk 11,12. Diese Gemeinsamkeiten zwischen TLE und DMN werfen die Möglichkeit, die funktionelle Konnektivität ist in TLE verändert DMN. Diese Analyse vergleicht die DMN der Patienten mit TLE zu gesunden Kontrollen, um Einblick in die Beteiligung der DMN in TLE zu gewinnen. Die Konnektivität der Samen in den Hauptzentren der DMN platziert - die vorderen und hinteren Nabe Regionen wurden analysiert, 12. Samen wurden in der hinteren Nabe aus der retrosplenium / Precuneus (Rsp / PCUn) sowie der vorderen Nabe aus ventromedialen präfrontalen Kortex (vmPFC) bei Patienten mit TLE und platziertgesunden Kontrollen, um die hinteren und vorderen Teilnetze des DMN identifizieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MRI machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linux workstation with image analysis software installed</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

network analysis of the default mode network using functional connectivity mri in temporal lobe epilepsy

Funktionelle MRT-Konnektivität (fcMRI) ist ein fMRI-Methode, die die Verbindung der verschiedenen Hirnregionen, basierend auf der Korrelation der BOLD-Signal Schwankungen über die Zeit untersucht. Temporallappen-Epilepsie (TLE) ist die häufigste Form der Epilepsie und Erwachsenen umfasst mehrere Gehirnnetzwerken. Der Standard-Modus-Netzwerk (DMN) im Bewusstsein, Ruhezustand Kognition beteiligt und wird gedacht, um in TLE beeinträchtigt werden, wenn Anfälle verursachen Beeinträchtigung des Bewusstseins. Der DMN in der Epilepsie wurde mit Samen basierenden fcMRI sucht. Die vorderen und hinteren Naben der DMN wurden als Samen in dieser Analyse verwendet. Die Ergebnisse zeigen eine Trennung zwischen dem vorderen und hinteren Naben der DMN in TLE im Grundzustand. Darüber hinaus erhöht DMN-Konnektivität zu anderen Hirnregionen in der linken TLE zusammen mit verringerter Konnektivität in der rechten TLE wird enthüllt. Die Analyse zeigt, wie Samen-Basis fcMRI kann zur zerebralen Netzwerke Sonde in Gehirnstörungen wie TLE werden.

Abbildung 1 zeigt die DMN zeigte mit Konnektivität von einem hinteren Samen (RSP / PCUn, rot-gelb-Farben) und einer vorderen Samen (vmPFC, blau-grünen Farben) und vergleicht die Netze in den verschiedenen Fächergruppen festgestellt (Abb. 1A-C) und zwischen sich, und zwar im Vergleich zu gesunden Kontrollen aller Patienten mit TLE (Fig. 1D und 1E), und gesunden Kontrollen einzeln nach links TLE (Fig. 1F und 1G) und re...

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Network Analysis of the Default Mode Network Using Functional Connectivity MRI in Temporal Lobe Epilepsy

Das Default Mode Network (DMN) in Temporallappen-Epilepsie (TLE) ist im Ruhezustand des Gehirns mit Seed-basierte funktionelle Konnektivität MRI (fcMRI) analysiert.

Netzwerkanalyse des Default Mode Netzwerk mit Functional MRI-Konnektivität in Temporallappen-Epilepsie

Functional connectivity MRI (fcMRI) is an fMRI method that examines the connectivity of different brain areas based on the correlation of BOLD signal ...

Research

JoVE Journal

Medicine

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Generierung von subkutanen und Intrahepatische Menschenleberzellkarzinom Xenografts in immundefizienten Mäusen

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Forschung

Medizin

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Ein Multimodal Imaging- und Stimulations-basierte Verfahren zur Bewertung der Connectivity-bezogenen Erregbarkeit des Gehirns bei Patienten mit Epilepsie

Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcMRI) is a technique that identifies connectivity between different brain regions based on correlations ...

Network Analysis of Foramen Ovale Electrode Recordings in Drug-resistant Temporal Lobe Epilepsy Patients

Netzwerkanalyse von Foramen Ovale Elektrode Recordings in Resistente Temporallappen Epilepsie-Patienten

Approximately 30% of epilepsy patients are refractory to antiepileptic drugs. In these cases, surgery is the only alternative to eliminate/control ...

Solubility of Hydrophobic Compounds in Aqueous Solution Using Combinations of Self-assembling Peptide and Amino Acid

Löslichkeit von hydrophoben Verbindungen in wässriger Lösung unter Verwendung von Kombinationen der Montage selbst Peptide und Aminosäuren

Self-assembling peptides (SAPs) are promising vehicles for the delivery of hydrophobic therapeutics for clinical applications; their amphipathic ...

The Pilocarpine Model of Temporal Lobe Epilepsy and EEG Monitoring Using Radiotelemetry System in Mice

Das Pilocarpin Modell der Temporallappen-Epilepsie und EEG Monitoring mittels Radiotelemetrie System bei Mäusen

Temporal lobe epilepsy (TLE) is a common neurological disorder in adulthood. For translational studies of chronic epilepsy, pilocarpine-induced status ...

Whole-brain Segmentation and Change-point Analysis of Anatomical Brain MRI&#8212;Application in Premanifest Huntington's Disease

Whole-brain Segmentation and Change-point Analysis of Anatomical Brain MRIÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã‚ÂApplication in Premanifest Huntington's Disease

Gesamte Gehirn Segmentierung und Change-Point-Analyse der anatomischen Gehirn MRI-Anwendung in Prämanifesten Huntington-Krankheit

Recent advances in MRI offer a variety of useful markers to identify neurodegenerative diseases. In Huntington&#39;s disease (HD), regional brain atrophy ...

Harvest of Endothelial Cells from the Balloon Tips of Swan-Ganz Catheters after Right Heart Catheterization

Ernte von Endothelzellen von Sprechblasentipps Swan-Ganz Katheter nach rechts Herzkatheter

A variety of pathologies lead to pulmonary hypertension (PH), which is defined as a mean pulmonary artery pressure exceeding 25 mmHg at rest. To further ...