Коннекограммы - это графические изображения коннектомики , области исследований, посвященной отображению и интерпретации всех волоконных соединений белого вещества в человеческом мозге. Эти круговые графики, основанные на данных диффузионной МРТ, используют теорию графов для демонстрации связей белого вещества и корковых характеристик для отдельных структур, отдельных субъектов или популяций.
Структура [ править ]
Предпосылки и описание [ править ]
Connectogram , как графическое представление мозга connectomics , был предложен в 2012 году [1]
Круговые представления связей использовались в ряде дисциплин; примеры включают представление аспектов эпидемий, [2] географических сетей, [3] музыкальных ритмов [4], разнообразия популяций птиц [5] и геномных данных. [6] Коннекограммы также упоминались как источник вдохновения для стиля отображения хедз-ап шлема Тони Старка в « Железном человеке 3» . [7]
Коннекограммы круглые, левая половина изображает левое полушарие, а правая половина - правое полушарие. Полушария далее подразделяются на лобную долю , островную кору , лимбическую долю , височную долю , теменную долю , затылочную долю , подкорковые структуры и мозжечок.. Внизу между двумя полушариями также изображен ствол мозга. Внутри этих долей каждая корковая область помечена аббревиатурой и ей присвоен свой цвет, который можно использовать для обозначения тех же кортикальных областей на других рисунках, таких как парцеллированные поверхности мозга на соседнем изображении, чтобы читатель мог найти соответствующие области коры головного мозга на геометрически точной поверхности, и вы увидите, насколько разными могут быть соединенные области. Внутри кольца кортикальной поверхности концентрические круги представляют разные атрибуты соответствующих областей коры. В порядке от внешнего к самому внутреннему эти метрические кольца представляют объем серого вещества , площадь поверхности., толщина коры, кривизна и степень связности (относительная доля волокон, начинающихся или заканчивающихся в данной области, по сравнению со всем мозгом). Внутри этих кругов линии соединяют области, которые оказались структурно связанными. Относительная плотность (количество волокон) этих соединений отражается в непрозрачности линий, так что можно легко сравнивать различные соединения и их структурное значение. Дробная анизотропия каждого соединения отражается в его цвете. [1]
Использует [ редактировать ]
Картирование мозга [ править ]
В связи с недавним согласованным стремлением отобразить весь человеческий мозг и его связи [8] [9] , становится все более важным найти способы графического представления больших объемов данных, задействованных в коннектомике . Большинство других представлений коннектома используют 3 измерения и, следовательно, требуют интерактивного графического пользовательского интерфейса. [1] Коннекограмма может отображать 83 области коры в каждом полушарии и визуально отображать, какие области структурно связаны, все на плоской поверхности. Поэтому его удобно хранить в картах пациентов или отображать в печати. Графики изначально были разработаны с использованием инструмента визуализации под названием Circos ,. [10] [11]
Клиническое использование [ править ]
На индивидуальном уровне коннекограммы могут использоваться для информирования о лечении пациентов с нейроанатомическими аномалиями. Коннекограммы использовались для наблюдения за прогрессированием неврологического выздоровления пациентов, перенесших черепно-мозговую травму (ЧМТ). [12] Они также применялись к известному пациенту Финеасу Гейджу , чтобы оценить повреждение его нейронной сети (а также повреждение на корковом уровне - основное внимание в более ранних исследованиях Гейджа). [13]
Эмпирическое исследование [ править ]
Коннекограммы могут представлять средние показатели коры головного мозга (объем серого вещества, площадь поверхности, толщина коры, кривизна и степень связности), а также данные трактографии , такие как средняя плотность и фракционная анизотропия соединений, в популяциях любого размера. . Это позволяет проводить визуальное и статистическое сравнение между группами, такими как мужчины и женщины, [14] разные возрастные когорты или здоровые контрольные группы и пациенты. Некоторые версии использовались для анализа того, как разделены сети в популяциях пациентов [15] или относительного баланса между меж- и внутриполушарными связями. [16]
Измененные версии [ править ]
Есть много возможностей, для которых меры включены в кольца коннекограммы. Иримиа и Ван Хорн (2012) опубликовали коннектограммы, в которых исследуются корреляционные отношения между регионами и используются цифры для сравнения подходов теории графов и коннектомики. [17] Некоторые из них были опубликованы без внутренних корковых показателей. [18] Другие включают дополнительные меры, относящиеся к нейронным сетям , [19] которые могут быть добавлены как дополнительные кольца внутрь, чтобы показать метрики теории графов , как в расширенной коннектограмме здесь:
Регионы и их сокращения [ править ]
| Акроним | Область в коннекограмме |
|---|---|
| ACgG / S | Передняя часть поясной извилины и борозды |
| ACIRINS | Передний сегмент круговой борозды островка |
| ALSHorp | Горизонтальная ветвь переднего сегмента боковой борозды (или трещины) |
| ALSVerp | Вертикальная ветвь переднего сегмента боковой борозды (или щели) |
| AngG | Угловая извилина |
| AOcS | Передняя затылочная борозда и преокципитальная вырезка (височно-затылочная вырезка) |
| ATrCoS | Передняя поперечная коллатеральная борозда |
| CcS | Калькариновая борозда |
| CgSMarp | Краевая ветвь (или часть) поясной борозды |
| CoS / LinS | Медиальная затылочно-височная борозда (коллатеральная борозда) и язычная борозда |
| CS | Центральная борозда (трещина Роландо) |
| Cun | Cuneus |
| FMarG / S | Лобно-краевая извилина (Вернике) и борозда |
| FuG | Боковая затылочно-височная извилина ( веретенообразная извилина ) |
| HG | Извилина Гешля (передняя поперечная височная извилина) |
| ИнфСиРы | Нижний сегмент круговой борозды островка |
| InfFGOpp | Оперкулярная часть нижней лобной извилины |
| InfFGOrp | Глазничная часть нижней лобной извилины |
| InfFGTrip | Треугольная часть нижней лобной извилины |
| InfFS | Нижняя лобная борозда |
| InfOcG / S | Нижняя затылочная извилина и борозда |
| InfPrCS | Нижняя часть прецентральной борозды |
| IntPS / TrPS | Внутри теменная борозда (межпариетальная борозда) и поперечные теменные борозды |
| InfTG | Нижняя височная извилина |
| InfTS | Нижняя височная борозда |
| JS | Промежуточная борозда примус (Дженсена) |
| LinG | Лингвальная извилина, язычная часть медиальной затылочно-височной извилины |
| ЛОКТЫ | Боковая затылочно-височная борозда |
| ПОДСТАВКА / CINS | Длинная островковая извилина и центральная островковая борозда |
| LOrS | Боковая глазничная борозда |
| MACgG / S | Средне-передняя часть поясной извилины и борозды |
| МЕДОРС | Медиальная борозда глазницы (обонятельная борозда) |
| MFG | Средняя лобная извилина |
| MFS | Средняя лобная борозда |
| МОКГ | Средняя затылочная извилина, латеральная затылочная извилина |
| MOcS / LuS | Средняя затылочная борозда и лунная борозда |
| MPosCgG / S | Средне-задняя часть поясной извилины и борозды |
| MTG | Средняя височная извилина |
| OcPo | Затылочный полюс |
| OrG | Орбитальные извилины |
| OrS | Орбитальные борозды (Н-образные борозды) |
| PaCL / S | Парацентральная долька и борозда |
| PaHipG | Парагиппокампальная извилина , парагиппокампальная часть медиальной затылочно-височной извилины |
| PerCaS | Периклозальная борозда (S мозолистого тела) |
| POcS | Теменно-затылочная борозда (или трещина) |
| PoPl | Полярная плоскость верхней височной извилины |
| PosCG | Постцентральная извилина |
| PosCS | Постцентральная борозда |
| PosDCgG | Задне-дорсальная часть поясной извилины |
| PosLS | Задняя ветвь (или сегмент) боковой борозды (или трещины) |
| PosTrCoS | Задняя поперечная коллатеральная борозда |
| PosVCgG | Задне-вентральная часть поясной извилины (перешеек поясной извилины) |
| PrCG | Прецентральная извилина |
| PrCun | Precuneus |
| RG | Прямая извилина (gyrus rectus) |
| SbCaG | Подкаллозальная область , подкаллозальная извилина |
| SbCG / S | Субцентральная извилина (центральная покрышка) и борозды |
| СбОРС | Суборбитальная борозда (sulcus rostrales, надглазничная борозда) |
| SbPS | Под теменная борозда |
| ShoInG | Короткие островные извилины |
| СУМАРКА | Надмаргинальная извилина |
| ПОДДЕРЖКА | Верхний сегмент круговой борозды островка |
| SupFG | Верхняя лобная извилина |
| SupFS | Верхняя лобная борозда |
| SupOcG | Верхняя затылочная извилина |
| SupPrCS | Верхняя часть прецентральной борозды |
| ПОДДЕРЖКА / TROCS | Верхняя затылочная борозда и поперечная затылочная борозда |
| SupPL | Верхняя теменная долька |
| SupTGLp | Боковой аспект верхней височной извилины |
| ПОДДЕРЖКА | Верхняя височная борозда |
| TPl | Височная плоскость верхней височной извилины |
| TPo | Височный полюс |
| TrFPoG / S | Поперечные лобные извилины и борозды |
| ТрТС | Поперечная височная борозда |
| Amg | Миндалевидное тело |
| Может | Хвостатое ядро |
| Бедро | Гиппокамп |
| NAcc | Nucleus accumbens |
| Приятель | Паллидум |
| Пу | Путамен |
| Tha | Таламус |
| CeB | Мозжечок |
| BStem | Мозговой ствол |
См. Также [ править ]
- Коннектом
- Коннектомика
- Проект Human Connectome
- Картирование мозга
- Трактография
- Схема хорды
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Иримиа, Андрей; Chambers, MC; Торгерсон, КМ; Ван Хорн, Джей Ди (2 апреля 2012 г.). «Круговое представление корковых сетей человека для коннектомической визуализации на предметном и популяционном уровнях» . NeuroImage . 60 (2): 1340–51. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2012.01.107 . PMC 3594415 . PMID 22305988 .
- ^ Го, Чжэньян; и другие. (Январь 2013). «Национальные границы эффективно останавливают распространение бешенства: текущая эпидемия бешенства в Китае смещена с случаями в соседних странах» . PLoS «Забытые тропические болезни» . 7 (1): e2039. DOI : 10.1371 / journal.pntd.0002039 . PMC 3561166 . PMID 23383359 .
- Перейти ↑ Hennemann, Stefan (2013). «Информационно насыщенная визуализация плотных географических сетей». Журнал карт . 9 (1): 1–8. DOI : 10.1080 / 17445647.2012.753850 . hdl : 10.1080 / 17445647.2012.753850 .
- ^ Ламере, Пол (2012-11-12). "Бесконечный музыкальный автомат" . Музыкальная техника .
- ^ Jetz, W .; Г. Х. Томас; JB Joy; К. Хартманн; AO Mooers (15 ноября 2012 г.). «Глобальное разнообразие птиц в пространстве и времени». Природа . 491 (7424): 444–448. Bibcode : 2012Natur.491..444J . DOI : 10.1038 / nature11631 . PMID 23123857 .
- ^ Йип, Кевин; и другие. (26 сентября 2012 г.). «Классификация участков генома человека на основе экспериментально определенных сайтов связывания более 100 факторов, связанных с транскрипцией» . Геномная биология . 13 (9): R48. DOI : 10.1186 / GB-2012-13-9-R48 . PMC 3491392 . PMID 22950945 .
- ^ Барбас, Хелен (октябрь 2017). Пауло Дж. С. Гонсалвес (ред.). VR, AR, MR МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВДОХНОВЕНИЯ ИЗ "ЖЕЛЕЗНОГО ЧЕЛОВЕКА 3" (PDF) . Европейская конференция по моделированию и моделированию . Проверено 6 ноября 2017 года .
- ^ "Human Connectome Project" . НАЦИОНАЛЬНЫЕ ИНСТИТУТЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ США.
- ^ "Hard Cell" . Экономист . 9 марта 2013 . Проверено 11 марта 2013 года .
- ^ «Введение в Circos, особенности и использование // Циркулярная визуализация геномных данных CIRCOS» .
- ^ Krzywinski, M; Schein, J; Бироль, I; Коннорс, Дж; Гаскойн, Р.; Хорсман, Д; Джонс, SJ; Марра, Массачусетс (28 мая 2009 г.). «Circos: информационная эстетика для сравнительной геномики» . Геномные исследования . 19 (9): 1639–1645. DOI : 10.1101 / gr.092759.109 . PMC 2752132 . PMID 19541911 .
- ^ Irimia, Андрей; Chambers, MC; Торгерсон, КМ; Filippou, M .; Ховда Д.А.; Алджер, младший; Gerig, G .; Тога, AW; Vespa, PM; Kikinis, R .; Ван Хорн, Джей Ди (6 февраля 2012 г.). «Индивидуальная визуализация коннектомики для оценки атрофии белого вещества при черепно-мозговой травме» . Границы неврологии . 3 : 10. DOI : 10,3389 / fneur.2012.00010 . PMC 3275792 . PMID 22363313 .
- ^ Ван Хорн, Джон Д .; Irimia, A .; Торгерсон, КМ; Chambers, MC; Kikinis, R .; Тога, А.В. (16 мая 2012 г.). Sporns, Олаф (ред.). «Картирование нарушений связи в случае Финеаса Гейджа» . PLoS ONE . 7 (5): e37454. Bibcode : 2012PLoSO ... 737454V . DOI : 10.1371 / journal.pone.0037454 . PMC 3353935 . PMID 22616011 .
- ^ Ингалхаликар, Мадхура; Алекс Смит; Дрю Паркер; Теодор Саттертуэйт; Марк Эллиотт; Коша Рупарел; Хакон Хаконарсон; Ракель Гур; Рагини Верма (декабрь 2013 г.). «Половые различия в структурном коннектоме человеческого мозга» . Труды Национальной академии наук . 111 (2): 823–8. Bibcode : 2014PNAS..111..823I . DOI : 10.1073 / pnas.1316909110 . PMC 3896179 . PMID 24297904 .
- ^ Мессе, Арно; Софи Каплен; Мелани Пелегрини-Иссак; Софи Бланчо; Ричард Леви; Нозар Агахани; Мишель Монтрей; Хабиб Бенали; Стефан Лехериси (6 июня 2013 г.). «Специфические и развивающиеся изменения сети состояния покоя при постконтузионном синдроме после легкой травматической травмы головного мозга» . PLoS ONE . 8 (6): e65470. Bibcode : 2013PLoSO ... 865470M . DOI : 10.1371 / journal.pone.0065470 . PMC 3675039 . PMID 23755237 .
- ^ Ви, Чонг-Яу; Пью-Тиан Яп; Даоцян Чжан; Лихонг Ван; Динган Шен (7 марта 2013 г.). «Ограниченное группой разреженное моделирование связности фМРТ для выявления умеренных когнитивных нарушений» . Структура и функции мозга . 219 (2): 641–656. DOI : 10.1007 / s00429-013-0524-8 . PMC 3710527 . PMID 23468090 .
- ^ Irimia, Андрей; Джек Ван Хорн (29 октября 2012 г.). «Структурная, коннектомическая и сетевая ковариация человеческого мозга» . NeuroImage . 66 : 489–499. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2012.10.066 . PMC 3586751 . PMID 23116816 .
- ^ Пандит, А.С.; Робинсон Э; Aljabar P; Ball G; Гусиас И.С. Ван З; СП Хайнал; Rueckert D; Counsell SJ; Montana G; Эдвардс AD (31 марта 2013 г.). «Картирование структурных связей всего мозга у младенцев выявляет измененную силу связи, связанную с ростом и преждевременными родами» . Кора головного мозга . 24 (9): 2324–2333. DOI : 10.1093 / cercor / bht086 . PMID 23547135 .
- ^ Sporns, Олаф (2011). Сети мозга . MIT Press. ISBN 978-0-262-01469-4.
Дальнейшее чтение [ править ]
[еще 1] [еще 2] [еще 3] [еще 4]
- ^ Петрелла, Джеффри; П. Мурали Дорайсвами (9 апреля 2013 г.). «От мостов Кенигсберга до полей Альцгеймера». Неврология . 80 (15): 1360–2. DOI : 10.1212 / WNL.0b013e31828c3062 . PMID 23486887 .
- ^ Крэддок, Р. Кэмерон; Саад Джбабди; Чао-Гань Янь; Джошуа Т. Фогельштейн; Ф. Ксавье Кастелланос; Адриана Ди Мартино; Клэр Келли; Кейт Хеберлейн; Стэн Колкомб; Майкл П. Милхэм (июнь 2013 г.). «Визуализация человеческих коннектомов на макроуровне» . Природные методы . 10 (6): 524–39. DOI : 10.1038 / nmeth.2482 . PMC 4096321 . PMID 23722212 .
- ^ Маргулис, Дэниел; Иоахим Бёттгер; Айми Ватанабе; Кшиштоф Й. Горголевски (15 октября 2013 г.). «Визуализация человеческого коннектома» . NeuroImage . 80 : 445–61. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2013.04.111 . PMID 23660027 .
- ^ Карунакаран, Suganya; Мэтью Дж. Ролло; Камин Ким; Джессика А. Джонсон; Гридхар П. Каламангалам; Бехнаам Аажанг; Нитин Тандон (5 декабря 2017 г.). «Межприступная мезиальная височная эпилептическая сеть» . Эпилепсия . 59 (1): 244–258. DOI : 10.1111 / epi.13959 . PMID 29210066 .
