26376

ارزيابي ارتباط بين سن افراد و ويژگي هاي ارتباطات مغزي در داده هاي fMRI

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

1400

1400/12/22

دكتر محمدرضا دليري

مهندسي برق گروه مهندسي پزشكي

پيري اساس تخريب عصبي و زوال عقل است كه بر هر اندامي در بدن تاثير مي‌گذارد. پيري نرمال در مغز با كندي پيشرونده و اختلال در توانايي هاي مختلفي همچون توانايي حركتي، اختلالات شناختي، كاهش در سرعت پردازش، توجه و حافظه همراه است. با تشديد پيري جهاني، تحقيقات بيشتري روي چگونگي تغييرات مغز در سالمندان متمركز شده است. تئوري گراف در تركيب با تصويربرداري تشديد مغناطيسي عملكردي (fMRI)، اين امكان را فراهم مي آورد كه با مدلسازي مغز، الگوهاي ارتباطات عملكردي شبكه مغزي در شرايط مختلف ارزيابي شود. در اين پژوهش به بررسي تغييرات در الگوي ارتباطي شبكه مغز در سه گروه سني مختلف، در دادگان طول عمر از پروژه كانكتوم انسان (HCP) مي¬پردازيم. در ابتدا شبكه-هاي ارتباط عملكردي مبتني بر همبستگي پيرسون محاسبه و آستانه گذاري شدند. سپس با محاسبه معيارهاي كلي و محلي گراف، مشخصه هاي شبكه بين سه گروه سني شامل 8 تا 15 سال، 25 تا 35 سال و 45 تا 75 سال مقايسه شدند. در شبكه هاي مغزي حالت استراحت، شاهد روند كاهشي در كارايي كلي و روند افزايشي در انتقال پذيري با افزايش سن بوديم. همچنين نواحي مغزي شامل آميگدال، پوتامن، هيپوكامپ، پركونئوس، شكنج گيجگاهي تحتاني راست، شكنج سينگوليت قدامي و شكنج گيجگاهي مياني به عنوان نواحي مغزي تاثيرپذير از سن انتخاب شدند. همچنين طبقه بندي با استفاده از انتخاب ويژگي هاي نمره فيشر و كراسكال واليس و طبقه بندهاي SVM، KNN و درخت تصميم گيري انجام شد. در طبقه بندي سه كلاسه، در تركيب انتخاب ويژگي نمره فيشر و طبقه بند درخت تصميم گيري، صحت 86/6 ٪ حاصل شد. بنابراين شاهد تغييرات در معيارهاي ارتباطات عملكردي در طول سن هستيم كه مي تواند به عنوان ابزاري براي شناخت بهتر عملكرد هاي مغز در سنين مختلف به كارگرفته شود.

1401/01/30

Evaluation of the relationship between the age of people and the characteristic of the brain connectivity in fMRI data

3/13/2023 12:00:00 AM

The aging is the basis of Neurodegeneration and dementia that affects each endemic in the body. Normal aging in the brain with progressive slowdown and disruptions in various abilities such as motor ability, cognitive impairment, decreasing information processing speed, attention and memory. With the aggravation of global aging, more research focuses on how brain changes in the elderly adult. The graph theory in combination with functional magnetic resonance imaging (fMRI) makes it possible to evaluate the brain network functional connectivity patterns in different conditions with brain modeling. In this research, we evaluate the changes in the brain network communication model in three different age groups, in lifespan pilot data from the human connectome project (HCP). Initially, Pearson correlation-based connectivity networks were calculated and thresholded. Then, by calculating the general and local measure of the graph, network characteristics were compared between the three age groups including 8 to 15 years, 25 to 35 years and 45 to 75 years. In resting state brain network, we observe a decrease in global efficiency and a increasing in transitivity with age. Also, brain regions including amygdala, putamen, hippocampus, precuneus, inferior temporal gyrus, anterior cingulate gyrus and middle temporal gyrus were selected as an effective brain regions. Classification was also performed using the feature selection method including Fisher score and Kruskal¬-Wallis and SVM, KNN and decision-tree classifier. Accuracy in classification of three classes, in combination the feature selection of Fisher score and classifier of decision tree was 86.6%. Thus, we observe changes in the measure of functional connectivity with age, which can be used as a tool to better understand the functions of the brain at different ages.

اتصال كاركردي , پروژه كانكتوم انسان , تئوري گراف , تغييرات سن

Functional Connectivity , human connectome project , age related changes , graph theory

Sepide Baghernezhad

Mohammad reza Daliri