Temel ve Klinik Nörobilim Perspektifinden Beyin Bağlantısallık Ağları

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Temel ve Klinik Nörobilim Perspektifinden Beyin Bağlantısallık Ağları"

Göker Eren
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Temel ve Klinik Nörobilim Perspektifinden Beyin Bağlantısallık Ağları 1. Tamer Demiralp: Beyinde İşlevsel (Fonksiyonel) Bağlantısallığın imrg ile Araştırılması 2. Metehan Çiçek: Beyinde Etkin (Efektif) Bağlantısallığın imrg ile Araştırılması 3. İlkay Ulusoy: Bağlantısallık Modelleme Yöntemleri ve Dinamik Bayesçi Ağlar 4. Başar Bilgiç: Nöroloji ve Psikiyatride Beyin Bağlantısallık Ağları

Metehan Çiçek: Beyinde Etkin (Efektif) Bağlantısallığın imrg ile Araştırılması 3.

2 Beyinde İşlevsel (Fonksiyonel) Bağlantısallığın imrg ile Araştırılması Tamer Demiralp 1,2, Elif Kurt 2,4, Çiğdem Ulaşoğlu 2,4, Ani Kıçik 2,4, Ali Bayram 3, Sevinç Özbek 4 1) İstanbul Üniversitesi, İstanbul Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalı 2) İstanbul Üniversitesi, Hulusi Behçet Yaşam Bilimleri Araştırma Laboratuvarı 3) Üsküdar Üniversitesi, Biyomedikal Cihaz Teknolojisi Bölümü, İstanbul 4) İstanbul Üniversitesi, Deneysel Tıp Araştırma Enstitüsü, Sinirbilim Anabilim Dalı demiralp@istanbul.edu.tr

İstanbul Üniversitesi, Hulusi Behçet Yaşam Bilimleri Araştırma Laboratuvarı 3) Üsküdar Üniversitesi, Biyomedikal Cihaz

3 Acıbadem University - September 2010

5 İÜ-İTF Fizyoloji EEG/ERP Laboratuarları Acıbadem University - September 2010

6 İÜ-İTF Fizyoloji Navigasyonlu TMS Lab. Acıbadem University - September 2010

7 Hulusi Behçet Yaşam Bilimleri Araştırma Merkezi 3 Tesla MRI Acıbadem University - September 2010

8 MR-Uyumlu EEG Sistemi Eşzamanlı EEG/fMRI Acıbadem University - September 2010

9 İşlevsel Ayrışma (Functional Segregation) Özelleşme Yerelleştirme

10 İşlevsel Tümleştirme (Functional Integration) Bağlantısallık (Connectivity) Neurons that fire together, wire together!!!

11 Bağlantısallık Çalışmaları imrg dmrg ymrg Ağ Modelleri

12 Beyin İşlevlerini Araştırma Yöntemlerinin Zaman/Mekan Rezolüsyonları Sejnowski et al., 2014

13 İşlevsel MRG (imrg) Angelo Mosso, İtalyan Fizyolog

14 MRG de Görüntünün Elde Edilmesi MR cihazı bobin (coil) olarak adlandırılan antenler vasıtasıyla dokuda oluşturulan manyetik değişimleri ölçer. Antenlerden ölçülen sinyallere eko denir. Görüntü oluşturmakta kullanılırlar.

15 Spinler ve Manyetik Alan Sinyalin asıl kaynağı hidrojen atomlarıdır (veya protonlar). Protonun manyetik bir davranışı vardır. Spin özelliği protona manyetik dipol gibi davranmasına neden olur.

girerler. Manyetik moment koni şeklinde döner.

16 Spinler ve Manyetik Alan MR ın oluşturduğu büyük manyetik alan içine girdiklerinde spinler hizaya girerler. Manyetik moment koni şeklinde döner. Manyetik momentler toplanır ve dokuda makroskopik düzeyde bir manyetizasyon oluşur.

17 Manyetik Rezonans Etkisi Protonların spin hareketi ile aynı frekansta (Larmor Frekansı) bir RF dalgası gönderilirse: Doku manyetizasyonu uygulanan RF miktarı kadar transvers düzleme doğru yatırılır (precession) Daha sonra eski haline döner Relaksasyon.

manyetizasyonu uygulanan RF miktarı kadar transvers düzleme

18 Relaksasyon Boylamsal (longitudinal) relaksasyon: T1 süresinde sinyal en yüksek değerini alır. Transvers relaksasyon: T2 süresinde sinyal kaybolur. 3T MR T1 değerleri Beyaz Cevher 850ms Gri Cevher 1300ms CSF 4500ms 3T MR T2 değerleri Beyaz Cevher 80ms Gri Cevher 110ms CSF 2000ms

Transvers relaksasyon: T2 süresinde sinyal kaybolur.

19 T1 ve T2 ağırlıklı imgeler T1 Ağırlıklı imge (T1WI) (Gray Matter White Matter) T2 Ağırlıklı imge (T2WI) (Gray Matter CSF Contrast)

20 BOLD İşareti (Blood Oxygene Level Dependent)

21 imrg - Temel Mekanizma Nörovasküler Bağlantı Ödev/ Uyaran Nörovasküler Bağlantı Hemodinamik Yanıt Nöral Aktivite

22 Fizyoloji Tek kısa bir uyarana karşı tipik BOLD yanıtı Norris, JMRI, 2006 ~5-6 sec <1 sec ~4 sec ~10-30 sec Hızlı yanıt (initial deap): metabolik tüketimin artışı Asıl BOLD yanıtı: yerel kan akımında artış Post-stimulus undershoot: kan akımı düştükten sonra metabolik gereksinimin devam etmesi Norris, JMRI 2006

23 imrg Zaman Serisi

24 Ödeve Dayalı imrg Genel Doğrusal Model

25 imrg örneği Raw fmri timeseries Adjusted data fitted box-car highpass filtered (and scaled) Residuals fitted high-pass filter

27 imrg ile İşlevsel Bağlantısallık Çalışmaları

29 Dinlenim durumunda beyin işlevsel bağlantısallığı Olağan Durum Ağı Bir çok ödeve dayalı PET ve fmrg araştırmasının meta analizi Ödev sırasında aktivitesini azaltan alanlar Mavi alanlar pasif koşulda en aktif olan bölgeleri göstermektedir.

30 (Dilim) fmrg örneği Raw fmri timeseries Adjusted data fitted box-car highpass filtered (and scaled) Residuals fitted high-pass filter

31 Dinlenim Durumu imrg Salınımları Hemodinamik Salınımlar imrg BOLD Buckner RL, Andrews-Hanna J, Schacter DL. The Brain s Default Network. Ann. N.Y. Acad. Sci., 2008.

32 Bağımsız Bileşen Analizi (ICA) Raichle ME, TICS, 14: , 2010

33 Gidişat Ne Yönde?

34 DMN İşlevsel Bağlantısallığı Yapısal Bağlantısallığını Yansıtır Grecius et al. Cereb Cortex 2009

35 EEG informed fmri of spontaneous alpha rhythm Goldman et al., (2002). Neuroreport. Laufs et al., (2003). PNAS.

36 Beyin İşlevlerini Araştırma Yöntemlerinin Zaman/Mekan Rezolüsyonları Sejnowski et al., 2014

37 Tümleşimin Mekansal Ölçekleri

38 Tümleşimin Zamansal Ölçekleri Steven Bressler, 2006

39 Konnektom Zamansal Ölçekler

40 What is visible in the EEG? Neuronal Synchrony Asynchronous activity cancels out. A group of synchronously active neurons may dominate the overall resulting EEG signal.

41 Beyin İşlevine Açılan Non-İnvazif Pencereler Laufs, Daunizeau et al. [2007]

42 Steady-State Visual Evoked Potentials A good way of producing synchronization patterns in the EEG that are stationary within the time scale of the BOLD response is to evoke steady-state evoked potentials.

43 DMN TR

44 Sensory-Motor TR

45 Auditory TR

46 Right Fronto-Parietal TR

47 Left Fronto-Parietal TR

48 BOLD-EEG Band Power Correlations fmri - time course EEG band power - time course - Pz Delta Correlation Coefficients (abs) Theta 0.43 DMN Alpha Beta Gamma

49 ICN EEG Correlations Delta Theta Alpha Beta Gamma 0.18 DMN Sensory-Motor Auditory

50 ICN EEG Correlations Delta Theta Alpha Beta Gamma 0.18 Right FP Right Att Left FP Left Att

51 Teşekkürler

Benzer belgeler

MANYETİK REZONANS GÖRÜNTÜLEMENİN TEMELLERİ. Yrd.Doç.Dr. Ayşegül Yurt Dokuz Eylül Üniversitesi Medikal Fizik AD.

MANYETİK REZONANS GÖRÜNTÜLEMENİN TEMELLERİ Yrd.Doç.Dr. Ayşegül Yurt Dokuz Eylül Üniversitesi Medikal Fizik AD. Tanı amaçlı tüm vücut görüntüleme yapılır. Elektromanyetik radyasyon kullanır. İyonlaştırıcı