26375

بررسي عملكردي هيپوكمپ با استفاده از داده هاي fMRI

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي گرايش بيوالكتريك

1397

21/12/1400

دكتر محمدرضا دليري

برق

هيپوكمپ در ميانه لوب تمپورال قرار دارد و ساختار بسيار متنوعي دارد. ناهنجاري¬هاي هيپوكمپ با بسياري از اختلالات مغزي از جمله بيماري آلزايمر، صرع لوب تمپورال و اسكيزوفرني مرتبط است . درك ساختار عملكردي هيپوكمپ براي شناخت نقش آن در اختلالاتي كه در آن دخالت دارد، حياتي است. هيپوكمپ شامل مناطق عملكردي و ساختاري ناهمگن است كه در توابع چندگانه مانند يادگيري و حافظه نقش دارند. در مورد چگونگي عملكرد زيربناهاي هيپوكمپ با يكديگر و همسايگي قشرهاي خارجي آن كمبود اطلاعات وجود دارد. بدين منظور به بررسي ساختار عملكردي هيپوكمپ با استفاده از داده¬هاي حالت استراحت پروژه Human Connectom افراد سالم، با پيش¬پردازش¬هاي اعمال شده ICA FIX و خط لوله عملكردي پرداختيم. در روش‌هاي پيشين با توجه به ارتباط عملكردي هيپوكمپ با قشر مغز به تقسيم‌بندي عملكردي پرداخته شده بود اما در اين رساله ما با توجه به ارتباط عملكردي واكسل‌هاي هيپوكمپ با يكديگر به تقسيم بندي عملكردي آن پرداختيم و سپس ارتباط عملكردي هر زير بخش هيپوكمپ را با بقيه نواحي مغز بدست آورديم. به منظور تقسيم‌بندي عملكردي هيپوكمپ ابتدا لاپلاسين بردارهاي ويژه ماتريس شباهت را به‌ دست آورده و سپس از روش خوشه‌بندي پيك چگالي استفاده كرديم و مراكز خوشه¬ها را با استفاده از گراف تصميم‌گيري انتخاب كرديم. در مرحله اعتبارسنجي ازمعيار silhouette و Dice استفاده كرديم كه به ترتيب نسبت پراكندگي درون كلاسي به پراكندگي برون كلاسي و تكرارپذيري را نشان مي¬دهد و متوجه شديم كه معيارها در تعداد چهار خوشه بيشينه است. مقدار silhouette به ازاي هيپوكمپ راست 0.61 و به ازاي هيپوكمپ چپ 0.63 و مقدار Dice به ازاي هيپوكمپ راست و چپ 0.99 است. در نتيجه با استفاده از اين روش هيپوكمپ به چهار قسمت سر، دم، بدنه قدامي و بدنه خلفي تقسيم شد. سپس به بررسي ارتباط عملكردي هر زير بخش با بقيه نواحي قشر مغز پرداختيم. همچنين ارتباط عملكردي هر زيربخش هيپوكمپ با هفت شبكه مغزي بدست آمد. نتايج نشان داد كه مناطق همجوار در هيپوكمپ راست و چپ ارتباط عملكردي دارند كه نشان از گراديان عملكردي در هيپوكمپ است.

1401/01/28

Evaluation of functional connectivity of hippocampus using fMRI data

3/12/2023 12:00:00 AM

The hippocampus is located in the middle of the temporal lobe and has a very diverse structure. Hippocampal abnormalities are associated with many brain disorders, including Alzheimer's disease, temporal lobe epilepsy, and schizophrenia. Understanding the functional structure of the hippocampus is critical to understanding its role in the disorders in which it is involved. The hippocampus contains heterogeneous functional and structural regions that are involved in multiple functions such as learning and memory. There is a lack of information about how the hippocampal infrastructure works together and the neighborhood of its outer layers. For this purpose, we examined the functional structure of the hippocampus using the rest state data of the Human Connectom project of healthy individuals, with the pre-processing applied by ICA FIX and the functional pipeline. In the previous methods, functional parcellation was done according to the functional connectivity of the hippocampus with the cerebral cortex, but in this dissertation, we divided its functional parcellation according to the functional connectivity of hippocampal vaccines with each other and then the functional connectivity of each subpart of the hippocampus with other areas. We got the brain. In order to functionally parcellation the hippocampus, we first obtained the Laplacein specific vectors of the similarity matrix and then used the peak density clustering method and selected the centers of the clusters using the decision graph. In the validation stage, we used the silhouette and Dice criteria, which show the ratio of in-class dispersion to out-of-class dispersion and reproducibility, respectively, and found that the criteria are maximum in four clusters. The silhouette value is 0.61 per right hippocampus, 0.63 per left hippocampus, and the Dice value is 0.99 per right and left hippocampus. As a result, using this method, the hippocampus was parcelated into four parts: head, tail, anterior body and posterior body. Then we examined the functional relationship of each subunit with other areas of the cerebral cortex. Also, functional association of each hippocampal subunit with seven brain networks was obtained. The results showed that the adjacent areas in the right and left hippocampus have a functional connectivity that indicates a functional gradient in the hippocampus.

هيپوكمپ , ارتباطات عملكردي , fMRI حالت استراحت , تقسيم بندي عملكردي

Hippocampus , functional connectivity , functional connectivity , , functional parcellation

sara bahramiyan

dr mohammad reza daliri