Dinlenim durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemede düşük frekanslı dalgalanmaların zamansal gecikmeleri ve genlikleri ile serebral fizyolojik metrikler arasındaki bağıntının araştırılması
Investigating the relationship between temporal delays and amplitudes of low-frequency oscillations in resting-state functional magnetic resonance imaging and cerebral physiological metrics
Yazar: ONURHAN KARATAY
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology

Özet:
Amaç: Dinlenim durumu Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG), beyin yapısını ve işlevini inceleme imkanı sağlayan bir nörogörüntüleme tekniğidir. Bu tez dinlenim durumunda yapılan Düşük Frekanslı Dalgalanmaların Genliğinin Gücü (ALFF) ve Oranı (fALFF), Bölgesel Homojenite (ReHo) ve Zamansal Kayma bulgularının karşılaştırmalı analizini amaçlamaktadır. Bu karşılaştırmalı analizi gerçekleştirmek için, Parkinson Hastalığı sürecinde gelişen kognitif bozulma model patoloji olarak değerlendirilmiştir.
Yöntem: Yaş, eğitim süresi ve cinsiyet açısından istatiksel olarak farklı olmayan, 28 Hafif Kognitif Bozukluğu olan Parkinson Hastası (PH-HKB), 27 kognitif olarak sağlıklı Parkinson Hastası (PH-KN) çalışmaya dahil edilmiştir. Dinlenim durumunda kaydedilen fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme verileri 3 Tesla MRG cihazı ile (Phillips, Achieva, Best, Hollanda) ile kaydedilmiştir. ALFF, fALFF ve ReHo analizleri için voksel temelli gerçekleştirilen ön işleme adımları ardından hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Grup karşılaştırmaları için, küme seviyesinde anlamlılık eşiği olarak pFDR düzeltilmiş <0.05, voksel seviyesinde puncorr<0.001 değerleri kullanılmıştır. Zamansal kayma analizi için ise AAL3 atlası kullanılarak, daha önce iki grup arasında fark bildirilen bölgelerde karşılaştırmalar yapılmıştır.
Bulgular: Kognitif bozulma sürecinde, sağ hemisferde temporal kutup ve insular korteks, sol hemisferde insular korteks ve planum polare bölgelerinde, bilateral talamusta ve PH-HKB grubunda PH-KN grubuna göre anlamlı olarak düşük fALFF değerleri ve bilateral orta oksipital girus ve sağ presantral girus bölgesinde PH-HKB grubunda PH-KN grubuna göre anlamlı olarak düşük ReHo değerleri bulunmuştur   	 
Tartışma: PH-HKB grubunda PH-KN grubuna göre azalmış bulunan fALFF değerlerinin, kognitif süreçlerle ilişkili nöral yapılardaki aktivite düşüşünü gösterdiği düşünülmektedir. PH-HKB grubunda, PH-KN grubuna kıyasla bilateral insulada, D2 reseptörünün azaldığı literatürde daha önce Pozitron Emisyon Tomografi (PET) ile gösterilmiştir. Bu nedenle bu değişimlerin hangi serebral fizyolojik metrikler ve nöral devreler kaynaklı oluştuğu, demans sürecinde nasıl bir rol oynadıkları  araştırmaya değer görülmektedir.

Abstract:
Objective: Resting State functional Magnetic Resonance Imaging (rs-fMRI) is a neuroimaging technique that provides an opportunity to examine brain structure and function. This thesis aims to conduct a comparative analysis of metrics derived from resting-state scans, including the Amplitude of Low-Frequency Fluctuations (ALFF) and Fractional Amplitude of Low-Frequency Fluctuations (fALFF), Regional Homogeneity (ReHo), and Time Shift Analysis (TSA). To achieve this aim, the results obtained through these four methods have been examined in the context of the cognitive decline process in Parkinson's disease.
Methods: The study included 28 Parkinson's Disease patients with Mild Cognitive Impairment (PD-MCI) and 27 cognitively healthy Parkinson's Disease patients (PD-CN), who were not statistically different in terms of average education years, age, and gender. Resting-state functional magnetic resonance imaging was performed using a 3 Tesla MRI device (Phillips, Achieva, Best, Netherlands). After voxel-based preprocessing steps for ALFF, fALFF, and ReHo analyses, computations were performed. For group comparisons, pFDRcorr <0.05 was used as the cluster-level significance threshold, and puncorr<0.001 was used for voxel-level. For temporal shift analysis, comparisons were made in regions previously reported to be different between the two groups using the AAL3 atlas.
Results: In the cognitive decline process, lower fALFF values were found in the right hemisphere's temporal pole and insular cortex, left hemisphere's insular cortex and planum polare regions, and bilateral thalamus in the PD-MCI group compared to the PD-CN group. Additionally, lower ReHo values were found in the bilateral middle occipital gyrus and right precentral gyrus regions in the PD-MCI group compared to the PD-CN group.		
Conclusions: The decreased fALFF values found in the PD-MCI group compared to the PD-CN group are thought to reflect a reduction in activity in neural structures associated with cognitive processes. In the PD-MCI group, a decrease in the D2 receptor in the bilateral insula compared to the PD-CN group has been previously demonstrated in literature using Positron Emission Tomography (PET). Therefore, it seems worthwhile to investigate which neural circuits these changes originate from and what role they play in the process of dementia.