Sağlıklı bireylerde beyin MR görüntülerinin anatomik parselasyonuna dayalı dinlenim durumu fonksiyonel bağlantısallık hesaplamaları
Resting state functional connectivity calculations of healthy individuals based on anatomical parcellation of brain MR images
Yazar: ULAŞ AY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ BAYRAM
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Nöroloji = Neurology
Dizin: Anatomi = Anatomy ; Demografi = Demography ; Dinlenme = Rest ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Sağlıklı insanlar = Healthy people ; Serebral korteks = Cerebral cortex

Özet:
Serebral korteks, üç boyutlu ve kişiye özgü sulkus girus formasyonları temelli yapısal parsellerine ayrılmasının yanında fonksiyonel bağlantısallık ölçümleriyle de ayrıştırılabilmektedir. Yapısal parselasyon işleminin fonksiyonel bağlantısallık ile birlikte değerlendirilmesi önemli bir konudur. Bu çalışmada, kişiye özgü hesaplanan anatomik parseller ve bu parsellerin dinlenim durumundaki fonksiyonel bağlantısallıkları demografik değişkenler düzleminde ilişkilendirilmiştir.

Bu amaçla iki farklı bilimsel çalışmanın 38 sağlıklı katılımcısına ait yapısal ve fonksiyonel MR verisi kullanılmıştır. İlk etapta yüksek çözünürlüklü yapısal MR görüntülerinin analizinden 148 kortikal parsele ait kalınlık ve hacim bulguları elde edilmiş ve deneklerin yaş, cinsiyet ve eğitim süresiyle olan ilişkisini belirlemeye yönelik analizler yapılmıştır. Daha sonra anatomik parseller, dinlenim durumunda çekilmiş fonksiyonel MR görüntüleme (fMRG) verisi ile çakıştırılarak ilgili parsellerin intrensek fonksiyonel osilasyonları bulunmuştur. Elde edilen fMRG sinyallerine korelasyon analizi yapılarak parseller arası fonksiyonel bağlantısallıklar hesaplanmıştır. Son olarak, yapısal bulgulara benzer şekilde, fonksiyonel bağlantısallıklarla yaş, cinsiyet ve eğitim süresinin ilişkisi araştırılmıştır. 

Nöroanatomik hacmin ve kortikal kalınlığın yaşla azalma gösterdiği frontal ve temporal lob yerleşimli parseller belirlenmiştir. Dinlenim durumu fonksiyonel bağlantısallıkta ise demografik değişkenlere ilişkin bağlantısallık artışları saptanmıştır. Frontal parsellerin hacim azalması sağ lateral iken örtüşen parsellerin fonksiyonel bağlantısallık artışının sol lateral olduğu gözlenmiştir. Oksipital bölgelerdeki parsellerin yaşın etkisine bağlı olarak kendi aralarındaki bağlantısallıklarını arttırdığı fakat hacim değişikliği göstermediği tespit edilmiştir. Bulgular, fonksiyonel bağlantısallık ve yapısal verilerin birbirini tekrarlayan değil tamamlayan bilgiler sunduğu sonucunu desteklemektedir. Bu çalışmanın, daha geniş yaş gruplarıyla ve özellikle dinlenim durumu ağlarını da kapsayarak yapılacak başka çalışmalara büyük ölçüde katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The cerebral cortex can be separated by functional connectivity measures as well as being divided into three-dimensional and subject-specific sulcus gyrus formation-based structural parcels. The evaluation of the structural parcellation with functional connectivity is an important issue. In this study, subject specific anatomical parcels and the functional connectivity levels of them were correlated in terms of demographic variables.

For this purpose, structural and functional MRI data of 38 healthy participants recruited for two different studies were used. In the first stage, thickness and volume findings of 148 cortical parcels were obtained from the analysis of high-resolution structural MRI data and correlated with the age, sex and years of education of the subjects. The anatomical parcels were then registered with functional MRI (fMRI) data recorded during the resting state, and the intrinsic functional oscillation of each parcel was extracted. Functional connectivity between the parcels was calculated by performing correlation analysis of the fMRI signal. Finally, similar to the structural analysis, the correlation of age, gender and years of education with functional connectivities was investigated.

Neuroanatomical volume and cortical thickness of the parcels located in the frontal and temporal lobes were decreased with age. In resting state functional connectivity, increased connectivities with demographic variables were found. It was observed that the localization of the frontal parcels with decreased cortical volume were in the left while the localization of the similar frontal parcels with increased connectivity were in the right. It has been found that the parcels in occipital regions increase their connectivities with age and without any volume changes. Findings support that functional connectivity and structural analysis serve complementary information. It is believed that using wider range of age groups and including dynamics of resting state networks will contribute significantly to the future studies.