Multi-parametric functional mapping of motor and language resting state networks
Creators: name: Μαχαιράς, Ηλίας Θεοδώρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα
Νευροαπεικόνιση Γλώσσας
Λειτουργική συνδεσιμότητα
Λύση αντίστροφου προβλήματος
Πρόβλημα Πολλαπλών συγκρίσεων
Ανατομικοί χάρτες Yeo, Destrieux
EEG - Electroencephalography
Language neuroimaging
Functional connectivity
sLORETA
Inverse problem solution
Multiple Comparisons Problem
Yeo parcellation Destrieux Parcellation

description: In this thesis, the 17 resting state networks of Yeo et al. parcellation were studied, through the use of EEG, during a task of real words and pseudowords reading, and a resting state recording with open eyes. The same recordings were also studied with the parcellation of Destrieux et al. for a finer spatial resolution. The study is a within-subjects one, comparing the grand-averages of the cortical activation time courses and coherency connectivities for each Region of Interest (ROI) in the two parcellations, between pairs of conditions. This required the solution of the inverse problem which was accomplished through the use of sLORETA. The resulting Multiple Comparison Problem (MCP) for the time-series was addressed with the non-parametric cluster-level paired t-test, with alpha value 0.05, and carried out in the High Performance Computing (HPC) Cluster – ARISTOTELIS, of the Aristotle University of Thessaloniki. The connectivity MCP was addressed with the control of the FDR, without the use of the HPC cluster. The results of the real – pseudowords conditions time-series comparison, revealed multiple time regions in the Destrieux atlas, in accordance with the literature about specialized regions for attention and speech, as well as Regions of Interest (ROIs) in the 17 RSNs of Yeo et al. The results of the word reading – eyes open conditions, showed greater activations for most of the ROIs in both atlases, for the eyes open condition. This can be attributed to the lack of baseline correction for the resting state recording. As a consequence, no further discussion follows. The functional connectivity was also calculated, using the coherency metric, and matrices containing the differences between conditions were constructed. The Wilcoxon signed-rank test was utilized in order to find statistically significant differences on the graph edges. In order to correct for the multiple comparisons, the FDR was controlled with the Benjamini-Hochberg method. For an FDR value of 0.05, the real words - eyes open and pseudowords – eyes open comparisons showed significant results in the Destrieux parcellation, and real-pseudowords in the Yeo parcellation.
description: Σε αυτή την διπλωματική εργασία, μελετήθηκαν τα 17 δίκτυα ηρεμίας του ανατομικού χάρτη των Yeo et al., με χρήση ηλεκτροεγκεφαλογραφικών καταγραφών, κατά τη διάρκεια ενός γλωσσικού έργου ανάγνωσης λέξεων και ψευδολέξεων, και μία καταγραφή ηρεμίας με τα μάτια ανοιχτά. Οι ίδιες καταγραφές μελετήθηκαν επιπλέον με τον ανατομικό χάρτη των Destrieux et al., για λεπτομερέστερη χωρική ανάλυση. Μελετήθηκε κάθε συμμετέχοντας, με σύγκριση των μέσων όρων των χρονοσειρών φλοιικών ενεργοποιήσεων και λειτουργικής συνδεσιμότητας (με μετρική Coherency) για κάθε περιοχή ενδιαφέροντος στους δύο ανατομικούς χάρτες, μεταξύ ζευγών καταστάσεων. Αυτό απαιτούσε την λύση του αντίστροφου προβλήματος η οποία πραγματοποιήθηκε με χρήση της μεθόδου τομογραφίας χαμηλής ανάλυσης, sLORETA. Το προκύπτον Πρόβλημα Πολλαπλών Συγκρίσεων για τις χρονοσειρές, αντιμετωπίστηκε με το μη-παραμετρικό αμφίπλευρο t-test (α = 5 %) και χρήση της υπολογιστικής συστοιχίας “Αριστοτέλης” του ΑΠΘ. Το ΠΠΣ της συνδεσιμότητας αντιμετωπίστηκε με τον έλεγχο του FDR (False Discovery Rate – Ρυθμός Ψευδούς Ανίχνευσης) χωρίς την χρήση της συστοιχίας. Από τα αποτελέσματα της σύγκρισης των χρονοσειρών των λέξεων - ψευδολέξεων, προέκυψε πληθώρα περιοχών στον χάρτη των Destrieux et al., σύμφωνα με την βιβλιογραφία για εξειδικευμένες περιοχές για την προσοχή και την ομιλία, όπως και στον χάρτη των Yeo et al. Τα αποτελέσματα σύγκρισης των λέξεων με την κατάσταση ηρεμίας, έδειξαν μεγαλύτερες ενεργοποιήσεις εν γένει στην δεύτερη κατάσταση, για τις περισσότερες περιοχές, και στους δύο χάρτες. Αυτό είναι πιθανό να οφείλεται στην έλλειψη διόρθωσης της βασικής στάθμης για την καταγραφή ηρεμίας. Συνεπώς, δε γίνεται περαιτέρω συζήτηση για αυτήν. Η λειτουργική συνδεσιμότητα υπολογίστηκε με την μετρική της Coherency και κατασκευάστηκαν πίνακες με τις διαφορές των μέσων όρων μεταξύ καταστάσεων. Ο έλεγχος προσημασμένης διάταξης του Wilcoxon χρησιμοποιήθηκε για την εύρεση των στατιστικά σημαντικών διαφορών στις ακμές των γράφων. Ο FDR ελέγχθηκε με τη μέθοδο Benjamini-Hochberg. Για FDR 0.05, οι συγκρίσεις (ψευδο και μη) λέξεων–μάτια ανοιχτά και λέξεων–ψευδολέξεων, έδειξαν σημαντικά αποτελέσματα στους χάρτες των Destrieux και Yeo, αντίστοιχα.