Name: application of granger causality analysis of the directed functional connection in alzheimer's disease and mild cognitive impairment
Uploaded: 2017-08-07T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Application of Granger Causality Analysis of the Directed Functional Connection in Alzheimer's Disease and Mild Cognitive Impairment at JoVE.com

Yazarlar Gongjun JI bilgisayar yazılım destek için teşekkür ederiz. Bu araştırma kısmen desteklenen Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin tarafından (No 81201156, 81271517); Zhejiang il doğal Bilim Vakfı Çin (Hayır. LY16H180007, LY13H180016, 2013C33G1360236) ve Bilim Vakfı Sağlık Komisyonu Zhejiang eyaleti (No 2013RCA001, 201522257).

This study was approved by the Ethics Committee of Zhejiang Provincial People&#39;s Hospital. Every enrolled subject signed a written informed consent.
1. Sample Classification and Screening
<ol>
	<li>Diagnose and divide 116 patients into AD and MCI groups. 
	NOTE: Use the 2011 National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke and the Alzheimer&#39;s Disease and Related Disorders Association (NINCDS-ADRDA) diagnostic criteria and the Mini-Mental State Examination...

<ol>
	<li>Delbeuck, X., Van der Linden, M., Collette, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alzheimer's+disease+as+a+disconnection+syndrome?.">Alzheimer's disease as a disconnection syndrome?.</a> Neuropsychol Rev. 13 (2), 79-92 (2003).</li><li>Wang, 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=Altered+functional+connectivity+in+early+Alzheimer's+disease:+a+resting-state+fMRI+study.">Altered functional connectivity in early Alzheimer's disease: a resting-state fMRI study.</a> Hum Brain Mapp. 28 (10), 967-978 (2007).</li><li>Zhong, Y., 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=Altered+effective+connectivity+patterns+of+the+default+mode+network+in+Alzheimer's+disease:+an+fMRI+study.">Altered effective connectivity patterns of the default mode network in Alzheimer's disease: an fMRI study.</a> Neurosci Lett. 578, 171-175 (2014).</li><li>Gusnard, D. A., Raichle, M. E., Raichle, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Searching+for+a+baseline:+functional+imaging+and+the+resting+human+brain.">Searching for a baseline: functional imaging and the resting human brain.</a> Nat Rev Neurosci. 2 (10), 685-694 (2001).</li><li>Greicius, M. D., Krasnow, B., Reiss, A. L., Menon, V. <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+resting+brain:+a+network+analysis+of+the+default+mode+hypothesis.">Functional connectivity in the resting brain: a network analysis of the default mode hypothesis.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (1), 253-258 (2003).</li><li>Ries, M. L., 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=Task-dependent+posterior+cingulate+activation+in+mild+cognitive+impairment.">Task-dependent posterior cingulate activation in mild cognitive impairment.</a> NeuroImage. 29 (2), 485-492 (2006).</li><li>Braak, H., Braak, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuropathological+stageing+of+Alzheimer-related+changes.">Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes.</a> Acta Neuropathol. 82 (4), 239-259 (1991).</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=Evaluating+the+effective+connectivity+of+resting+state+networks+using+conditional+Granger+causality.">Evaluating the effective connectivity of resting state networks using conditional Granger causality.</a> Biol Cybern. 102 (1), 57-69 (2010).</li><li>Miao, X., Wu, X., Li, R., Chen, K., Yao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+connectivity+pattern+of+hubs+in+default-mode+network+with+Alzheimer's+disease:+an+Granger+causality+modeling+approach.">Altered connectivity pattern of hubs in default-mode network with Alzheimer's disease: an Granger causality modeling approach.</a> PloS one. 6 (10), e25546 (2011).</li><li>Yu, E., 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=Directed+functional+connectivity+of+posterior+cingulate+cortex+and+whole+brain+in+Alzheimer's+disease+and+mild+cognitive+impairment.">Directed functional connectivity of posterior cingulate cortex and whole brain in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment.</a> Curr Alzheimer Res. , (2016).</li><li>Kaminski, M., Ding, M., Truccolo, W. A., Bressler, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+causal+relations+in+neural+systems:+granger+causality,+directed+transfer+function+and+statistical+assessment+of+significance.">Evaluating causal relations in neural systems: granger causality, directed transfer function and statistical assessment of significance.</a> Biol Cybern. 85 (2), 145-157 (2001).</li><li>Zang, Z. X., Yan, C. G., Dong, Z. Y., Huang, J., Zang, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Granger+causality+analysis+implementation+on+MATLAB:+a+graphic+user+interface+toolkit+for+fMRI+data+processing.">Granger causality analysis implementation on MATLAB: a graphic user interface toolkit for fMRI data processing.</a> J Neurosci Methods. 203 (2), 418-426 (2012).</li><li>Hedden, T., 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=Disruption+of+functional+connectivity+in+clinically+normal+older+adults+harboring+amyloid+burden.">Disruption of functional connectivity in clinically normal older adults harboring amyloid burden.</a> J Neurosci. 29 (40), 12686-12694 (2009).</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=Small-world+directed+networks+in+the+human+brain:+multivariate+Granger+causality+analysis+of+resting-state+fMRI.">Small-world directed networks in the human brain: multivariate Granger causality analysis of resting-state fMRI.</a> NeuroImage. 54 (4), 2683-2694 (2011).</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=Evaluating+the+effective+connectivity+of+resting+state+networks+using+conditional+Granger+causality.">Evaluating the effective connectivity of resting state networks using conditional Granger causality.</a> Biol Cybern. 102 (1), 57-69 (2010).</li><li>Zhang, H. Y., 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=Detection+of+PCC+functional+connectivity+characteristics+in+resting-state+fMRI+in+mild+Alzheimer's+disease.">Detection of PCC functional connectivity characteristics in resting-state fMRI in mild Alzheimer's disease.</a> Behav Brain Res. 197 (1), 103-108 (2009).</li><li>Deshpande, G., Hu, X., Stilla, R., Sathian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+connectivity+during+haptic+perception:+a+study+using+Granger+causality+analysis+of+functional+magnetic+resonance+imaging+data.">Effective connectivity during haptic perception: a study using Granger causality analysis of functional magnetic resonance imaging data.</a> NeuroImage. 40 (4), 1807-1814 (2008).</li><li>Bressler, S. L., Seth, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wiener-Granger+causality:+a+well+established+methodology.">Wiener-Granger causality: a well established methodology.</a> NeuroImage. 58 (2), 323-329 (2011).</li></ol>

Bu rapor yönlendirilmiş fonksiyonel bağlantı PCC üzerinden tüm beyin ve--dan tüm beyin arasında reklam, PCC için karşılaştırma için bir işlem sunar MCI ve kontrol grupları. Ayrıca, sınıflandırma ve örnek daha önce deneme testi ile taranması bu süreçte önemli bir adım olduğunu. Eğer onlar hatalı sonuçlarının doğruluğunu etkileyebilir çünkü böylece, sınıflandırma ve eleme kriterleri önemlidir. Protokol listelenen olarak biz 2011 NINCDS-ADRDA tanı kriterleri ve MMSE ve ölçüt ki...

Reklam histopatoloji, Elektrofizyoloji ve beyin görüntüleme1kullanarak tanısı merkezi sinir sisteminin dejeneratif bir hastalıktır. Bellekle ilgili DMN reklam ile ilişkili etkileşen beyin bölgeleri hayati bir sistemdir ve anormal işlevini reklam2,3özelliğidir. PCC geleneksel varsayılan ağ dinlenme durumunda önemli bir bölgedir ve epizodik bellek, kayma dikkat, kendi kendini değerlendirme ve diğer bilişsel işlevler4,5,6,7önemli rol oynar. Buna ek olarak, bu AD ilerleme izleme için görüntüleme bir işaret olabilir. GCA kullanarak, Liao ve ark. PCC birden çok bağlantı ile birden fazla cytoarchitectonics bölgedir ve fonksiyonel beyin yapısı8' önemli bir rol oynar buldum. Zhong vd PCC etkileşimleri çoğu DMN3içinde diğer bölgelerinden alınan bir yakınsama merkezi olduğunu bildirdi. Ayrıca, Miao vd DMN hub bölgelerde PCC diğer düğümler9ile en büyük nedensel ilişki vardır gösterdi. Birlikte, tüm PCC yönlendirilmiş bağlantı reklam araştırma değerlidir ve PCC daha fazla olması gerekir bu kanıtlar gösteriyor derinlemesine DMN hayati bir bölge olarak okudu.
Önceki çalışmalarda DMN içindeki diğer bölgeleri arasındaki PCC bağlantısı sınırlı; Ancak, yönlendirilmiş fonksiyonel bağlantı DMN gibi nüfuzlarını reklamı dışında PCC ve beyin bölgeleri arasında değişiklikleri araştırdı10henüz olmamıştır. Bizim çalışma daha fazla normal sağlıklı kontrol, MCI olan hastalar ve hasta reklam ile keşfedilmemiş bu fonksiyonel bağlantı soruşturma. PCC ve tüm beyin bölgeleri arasında yönlendirilmiş bağlantı gözlemleyerek, biz reklam ilerleme ile ilgili beyin işlev değişiklikleri aydınlatmak ve böylece hastalığın şiddetini değerlendirmek için bir roman objektif olarak kurmak amaçladık.
Fonksiyonel bağlantı serebral kan oksijen düzeyi bağımlı (kalın) fMRI sinyal içinde zaman uyumlu düşük frekans dalgalanmalar (LFFs) tarafından gösterilebilen Bölgelerarası etkileşim anlamına gelir. Bu nedenle, PCC ile diğer beyin bölgeleri arasındaki fonksiyonel bağlantı gözlemlemek için PCC ve tüm beyin ağ arasındaki fonksiyonel bağlantı tarafından GCA, PCC olarak bölge, faiz (ROI) ile kullanarak fMRI analiz ettik. Bu teknik doğrudan temel ilişki Nörogörüntüleme11' den alınan verileri kullanarak her düğümün türetir. Son zamanlarda, GCA electroencephalogram (EEG) ve fMRI çalışmaları beyin bölgeleri12arasında nedensel etkileri ortaya çıkarmak için uygulandı. Tüm bu çalışmalar GCA tekniği her düğümün nedensel ilişki beyinde algılamak için en uygun olabileceğini belirtti.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="909">
	<tbody>
		<tr height="120">
			<td height="120" style="height:120px;width:192px;">116 patients</td>
			<td style="width:169px;">Zhejiang Provincial People&#8217;s hospital</td>
			<td style="width:207px;">-</td>
			<td style="width:341px;">This study was approved by the ethics committee of Zhejiang Provincial People&#8217;s hospital. Every enrolled subject signed a written informed consent form.</td>
		</tr>
		<tr height="153">
			<td height="153" style="height:153px;width:192px;">Siemens Trio 3.0 T MRI scanner</td>
			<td style="width:169px;">Siemens, Erlangen, Germany</td>
			<td style="width:207px;">20571</td>
			<td style="width:341px;">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.</td>
		</tr>
		<tr height="201">
			<td height="201" style="height:201px;width:192px;">RESTplus</td>
			<td style="width:169px;">Hangzhou Normal University,Hangzhou,Zhejiang,China</td>
			<td style="width:207px;">20160122</td>
			<td style="width:341px;">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.</td>
		</tr>
		<tr height="220">
			<td height="220" style="height:220px;width:192px;">DPARSF</td>
			<td style="width:169px;">Hangzhou Normal University,Hangzhou,Zhejiang,China</td>
			<td style="width:207px;">130615</td>
			<td style="width:341px;">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.</td>
		</tr>
		<tr height="111">
			<td height="111" style="height:111px;width:192px;">SPSS</td>
			<td style="width:169px;">SPSS Inc., Chicago, IL, USA</td>
			<td style="width:207px;">-</td>
			<td style="width:341px;">SPSS offers detailed analysis options to look deeper into your data and spot trends that you might not have noticed.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

application of granger causality analysis of the directed functional connection in alzheimer's disease and mild cognitive impairment

Engelli fonksiyonel bağlantı varsayılan modu ağ (DMN) içinde Alzheimer hastalığı (Ah) ilerlemesinde tutulabilir. Posterior singulat korteks (PCC) reklam ilerlemesini izlemek için potansiyel bir görüntü belirtecidir. Önceki çalışmalarda PCC ve bölgeler dışında DMN düğümler arasındaki fonksiyonel bağlantı üzerinde odaklanmak değil, ama bizim çalışma gözden kaçan bu fonksiyonel bağlantıları keşfetmek için bir çabadır. Veri toplamak için biz fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve Granger Nedensellik analizi (GCA) kullanılır. fMRI farklı beyin bölgeleri arasındaki dinamik etkileşimler çalışmak için non-invaziv bir yöntem sağlar. GCA tek seferlik serisi başka tahmini yararlı olup olmadığını belirlemek için bir istatistiksel hipotez testidir. Basitçe, bu "Son anda, X olasılık dağılımı şu anda üzerindeki tüm bilgileri bilinen" ve "Son anda Y, X olasılık dağılımı şu anda hariç tüm bilgileri bilinen" karşılaştırarak karar verilir, Y ve X arasında nedensel bir ilişki olup olmadığını belirlemek için. Bu tanım tam bilgi kaynağı ve sabit kronolojik sıralaması üzerinde temel alır. Bu analizin temel adım X kullanmaktır ve Y regresyon denklemi kurmak ve nedensel bir ilişki varsayımsal bir testi ile çizin. GCA nedensel etkileri ölçebilirsiniz beri biz fonksiyonel bağlantı anizotropi araştırmak ve PCC hub fonksiyonu keşfetmek için bu kullanılır. Burada, biz MRI tarama için 116 katılımcılar ekranlı ve Nörogörüntüleme elde edilen veriler ön işleme sonra biz GCA her düğümün nedensel ilişki türetmek için kullanılan. Son olarak, biz yönlendirilmiş bağlantı hafif bilişsel bozulma (MCI) ve reklam gruplarının, tüm beyin PCC hem PCC için tüm beyin arasında önemli ölçüde farklı olduğunu sonucuna vardı.

Demographic information
Table 1 presents the characteristics of the subjects. All the subjects had an education level of junior school or above. Age, gender, and education level were similar between the three groups (P &#62;0.05), while the MMSE scores were significantly different (p &#60;0.01).
Directed brain functional connectivity
<p...

Watch this Scientific Journal Video about Application of Granger Causality Analysis of the Directed Functional Connection in Alzheimer's Disease and Mild Cognitive Impairment at JoVE.com

Application of Granger Causality Analysis of the Directed Functional Connection in Alzheimer's Disease and Mild Cognitive Impairment

Granger Nedensellik analizi yönlendirilmiş fonksiyonel bağlantı hafif kognitif bozukluk ve Alzheimer hastalığı uygulanması

Dinlenme-devlet fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme Granger Nedensellik analizi ile bağlı olarak, biz değişiklikler posterior singulat korteks ve Alzheimer hastalığı (Ah) olan hastalar, hafif bilişsel bozulma (MCI) ve sağlıklı kontrol tüm beyin arasında yönettiği fonksiyonel bağlantı içinde araştırdık.

Impaired functional connectivity in the Default Mode Network (DMN) may be involved in the progression of Alzheimer&#39;s Disease (AD). The Posterior ...

Research

JoVE Journal

Medicine

An Investigation of the Effects of Sports-related Concussion in Youth Using Functional Magnetic Resonance Imaging and the Head Impact Telemetry System

Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Head Impact Telemetri Sistemi kullanarak Gençlik Sporla ilgili Beyin sarsıntısı Etkileri Üzerine Bir Araştırma

One of the most commonly reported injuries in children who participate in sports is concussion or mild traumatic brain injury (mTBI)1. Children and youth ...

Examining the Characteristics of Episodic Memory using Event-related Potentials in Patients with Alzheimer's Disease

Alzheimer hastalığı olan hastalarda olaya ilişkin potansiyeller kullanarak Episodik Bellek Özellikleri incelenmesi

Our laboratory uses event-related EEG potentials (ERPs) to understand and support behavioral investigations of episodic memory in patients with amnestic ...

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

Normal İnsan Beyin Çözünür ve çözünmez PrP Oligomerleri İzolasyonu

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Parkinson Hastalığı Alanında Mitokondriyal Fenotiplerinin İzleme İlköğretim İnsan Fibroblast Kullanımı

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Quantitative Analysis of Chromatin Proteomes in Disease

Hastalığında Kromatin Proteomlar Kantitatif Analiz

In the nucleus reside the proteomes whose functions are most intimately linked with gene regulation. Adult mammalian cardiomyocyte nuclei are unique due ...

Collecting Saliva and Measuring Salivary Cortisol and Alpha-amylase in Frail Community Residing Older Adults via Family Caregivers

Salivary measures have emerged in bio-behavioral research  that are easy-to-collect, minimally invasive, and relatively inexpensive  biologic markers of ...

Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly

Lezyon Explorer: Doğru ve Güvenilir MR türetilmiş Alzheimer Hastalığı Volumetrics ve Normal Yaşlı Bir Video-güdümlü, Standart Protokol

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are ...

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

Temporal Lob Epilepsi Fonksiyonel Bağlantı MRI kullanarak Varsayılan Mod Ağı Ağ Analizi

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

Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke

İnme ile Alzheimer Hastalığının bir Transgenik Fare Modelinde Motor ve Hipokampal Bağımlı Mekansal Öğrenme ve Referans Hafıza Değerlendirme

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk ...

Quantitative 3D In Silico Modeling (q3DISM) of Cerebral Amyloid-beta Phagocytosis in Rodent Models of Alzheimer's Disease

Quantitative 3D In Silico Modeling q3DISM of Cerebral Amyloid-beta Phagocytosis in Rodent Models of Alzheimer's Disease

kantitatif 3D<em&gt; Siliko</emAlzheimer Hastalığının Kemirgen Modelleri Serebral Amiloid-beta Fagositoz&gt; Modelleme (q3DISM)

Neuroinflammation is now recognized as a major etiological factor in neurodegenerative disease. Mononuclear phagocytes are innate immune cells responsible ...