Stabilni in dinamični vzorci EEG in fMR funkcijske konektivnosti ter njihove povezave z individualnimi razlikami

Stabilni in dinamični vzorci EEG in fMR funkcijske konektivnosti ter njihove povezave z individualnimi razlikami

ARRS J7-8275, zaključen projekt (1.5.2017 - 30.04.2020), vodja Grega Repovš

Status: zaključen projekt
Vodja: Grega Repovš
Trajanje: 1.5.2017 - 30.04.2020
Temeljni podatki na Sicris strani.

Povzetek

S prenosom osredotočenosti raziskovalnih naporov slikanja človeških možganov iz lokalizacije posamičnih kognitivnih procesov in z njimi povezanih možganskih področij na preučevanje integracije delovanja možganov, je preučevanje fMR funkcijske konektivnosti podalo pomembna spoznanja o povezovanju razpršenih možganskih področij v kompleksna omrežja in sisteme. Številne študije so razkrile, kako se funkcijska omrežja možganov povezujejo s kognitivnimi procesi, intelektualnimi sposobnostmi in razvojem možganov ter naslovile vprašanje kateri vzorci funkcijske diskonektivnosti odražajo psihiatrične bolezni ter napredek nevropatologije nevrodegenerativnih bolezni.

Številnim uspehom navkljub je nadaljni napredek pri preučevanju in uporabi fMR funkcijske konektivnosti odvisen od uspešne razrešitve nekaterih perečih izzivov. Eden izmed njih je razumevanje mehanizmov in dinamike živčnih vezij, ki so polaga funkcijske konektivnosti, kot jo lahko ocenjujemo z opazovanjem počasnega BOLD signala. Obetajoča možnost je multimodalno slikanje, v katerem združujemo informacije različnih modalnosti za pridobitev novih spoznanj. Integracija počasnega fMR signala visoke prostorske ločljivosti z EEG signalom, ki neposredno odraža živčno aktivnost z visoko časovno ločljivostjo, bi omogočila potrebno razumevanje mehanizmov, ki jih odraža fMR funkcijska konektivnost, ter podala oceno prostorsko dobro opredeljene funkcijske konektivnosti z visoko časovno ločljivostjo.

Drug pomemben izziv je obseg vpliva prehodnih sprememb v razpoloženju in psiho-fiziološkem stanju na vzorec funkcijske konektivnosti posameznika. Medtem ko se s povprečevanjem na skupinski stopnji analize ti vplivi, če so naključni, izničijo, lahko na stopnji posameznika prikrijejo informacije relevantne za oceno posameznikove kognicije ali prepoznavanje nevropatologije ter zmanjšajo zanesljivost in veljavnost uporabe funkcijske konektivnosti kot diagnostičnega orodja.

Namen predlaganega projekta je nasloviti izpostavljena vprašanja preko izpolnjevanja štirih ciljev. Prvi cillj je preko povezovanja EEG in fMR signala pridobiti podrobnejše razumevanje prostorskih in časovnih lastnosti možganskih omrežij med nalogo in mirovanjem. Drug cilj je preučiti longitudinalno variabilnost v časovno-prostorskih lastnostih možganskih omrežij, kot jih odražata EEG in fMR signal med nalogo in mirovanjem, ter preveriti stabilnost prepoznanih funkcijskih možganskih omrežij in njihovih lastnosti. Tretji cilj je preučiti, kako se intra- in inter-indvidualne razlike povezujejo s stabilnostjo funkcijskih omrežij. Četrti cilj je preučiti, v kakšni meri se vzorci funkcijske diskonektivnosti prekrivajo s stabilnimi in spremenljivimi lastnosti funkcijskih možganskih omrežij, ter pridobljena spoznanja prenesti na uporabo funkcijske konektivnosti za diagnostiko in spremljanje nevropatologije psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni.

Prve tri cilje nameravamo uresničiti s sočasnim zajemom fMR in EEG signala preko več snemanj posameznikov manjšega homogenega vzorca 30-40 mladih odraslih ter večjega heterogenega vzorca 60-70 udeležencev. Za dosego zadnjega cilja bomo uporabili predhodno zbrane MR podatke obširnega vzorca več kot 2400 posameznikov z različnimi psihiatričnimi motnjami in njihovih zdravih kontrol ter vzorcem več kot 1000 posameznikov z različnimi stopnjami nevrodegenerativnih motenj in njihovih kontrol.

Izvedba projekta bo potekala v treh dopolnjujočih se stopnjah, v katerih bomo naslovili zaključen niz raziskovalnih vprašanj ter združili aktivnosti razvoja orodij za preprocesiranje in analizo podatkov, zbiranja podatkov in njihove analize. Predlagana raziskovalna ekipa vključuje strokovnjake vseh relevantnih področij in dostop do potrebnih virov za zbiranje in analizo podatkov, kar zagotavlja učinkovito in uspešno izpeljavo predlaganega projekta.