Коннекограмма - Connectogram

Коннекограммы графические представления коннектомика, область исследований, посвященная отображению и интерпретации всех белое вещество волоконно-оптические связи в человеческом мозге. Эти круговые графики основаны на диффузная МРТ данные использовать теория графов продемонстрировать связи белого вещества и корковый характеристики отдельных структур, отдельных субъектов или популяций.

Структура

Коннекограмма, показывающая средние связи и размеры коры 110 нормальных правшей мужчин в возрасте 25-36 лет.

Легенда для метаданных, представленных в различных кольцах коннектограммы.

Предпосылки и описание

В коннектограмма, как графическое изображение мозга коннектомика, был предложен в 2012 году.^[1]

Круговые представления связей использовались в ряде дисциплин; примеры включают представление аспектов эпидемий,^[2] географические сети,^[3] музыкальные ритмы,^[4] разнообразие популяций птиц,^[5] и геномные данные.^[6] Коннекограммы также были названы источником вдохновения для стиля отображения хедз-ап шлема Тони Старка в Железный человек 3.^[7]

Мозги окрашены в соответствии с внешним кольцом коннектограммы.

Коннекограммы круглые, левая половина изображает левое полушарие, а правая половина - правое полушарие. Полушария далее разбиваются на лобная доля, островковая кора, лимбическая доля, височная доля, теменная доля, затылочная доля, 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 разбитые 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 корковой поверхности концентрические круги представляют разные атрибуты соответствующих областей коры. Эти метрические кольца в порядке от внешнего к внутреннему представляют собой серое вещество объем, 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. В фракционная анизотропия каждого соединения отражается в его цвете.^[1]

Использует

Картирование мозга

Благодаря недавним согласованным усилиям по отображению всего человеческого мозга и его связей,^[8][9] становится все более важным найти способы графического представления больших объемов данных, связанных с коннектомика. Большинство других представлений коннектома используют 3 измерения и, следовательно, требуют интерактивного графического интерфейса пользователя.^[1] Коннекограмма может отображать 83 кортикальных области в каждом полушарии и визуально отображать, какие области структурно связаны, и все это 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

Коннекограмма, типичная для клинического применения, демонстрирующая предполагаемое повреждение соединения в Финеас Гейдж, который в 1848 году выжил, когда через его череп и мозг проткнули большой железный пруток. На коннекограмме показаны только те соединения, которые предположительно были повреждены.

На индивидуальном уровне коннекограммы могут использоваться для информирования о лечении пациентов с нейроанатомическими аномалиями. Коннекограммы использовались для наблюдения за прогрессированием неврологического восстановления пациентов, перенесших травматическое повреждение мозга (TBI).^[12] Их также применяли к известным пациентам. Финеас Гейдж, оценить ущерб его нейронная сеть (а также повреждение на корковом уровне - основное внимание в более ранних исследованиях Гейджа).^[13]

Эмпирическое исследование

Коннекограммы могут представлять средние показатели коры головного мозга (объем серого вещества, площадь поверхности, толщина коры, кривизна и степень связности), а также трактография данные, такие как средняя плотность и фракционная анизотропия соединений, для популяций любого размера. Это позволяет проводить визуальное и статистическое сравнение между группами, такими как мужчины и женщины,^[14] разные возрастные группы или здоровые контрольные группы и пациенты. Некоторые версии использовались для анализа разбиения сетей на группы пациентов.^[15] или относительный баланс между межполушарными и внутриполушарными связями.^[16]

Измененные версии

Есть много возможностей, для которых меры включаются в кольца коннекограммы. Иримиа и Ван Хорн (2012) опубликовали коннектограммы, которые исследуют корреляционные отношения между регионами и используют цифры для сравнения подходов теории графов и коннектомики.^[17]Некоторые из них были опубликованы без учета корковых показателей.^[18] Другие включают дополнительные меры, касающиеся нейронные сети,^[19] которые могут быть добавлены как дополнительные кольца внутрь для отображения показателей теория графов, как в расширенной коннектограмме:

Коннектограмма здорового контрольного субъекта, включающая 5 дополнительных узловых измерений, не включенных в стандартную коннектограмму. Снаружи внутрь кольца представляют собой область коры, объем серого вещества, площадь поверхности, толщину коры, кривизну, степень связности, прочность узлов, центральность между узлами, эксцентриситет, эффективность узлов и центральность собственных векторов. Между степенью связи и мощностью узла было добавлено пустое кольцо в качестве заполнителя.

Регионы и их сокращения

Смотрите также

• Коннектом
• Коннектомика
• Проект Human Connectome
• Картирование мозга
• Трактография
• Схема хорды

Рекомендации

дальнейшее чтение

^{[далее 1][далее 2][далее 3][далее 4]}