Konnektogram
A konnektogram a konnektomika területén alkalmazott vizualizációs módszer. A konnektomika a konnektomok előállításával és tanulmányozásával foglalkozik – a konnektom egy élőlény neurális hálózatának, tehát az (agy, a szem vagy a teljes szervezet) idegsejtjei közötti szinapszisoknak a teljes térképe.
A konnektogram nevű kör alakú ábrák a diffúziós MRI-ből nyert adatokat vizualizálják, hogy megmutassák az egyes agyi struktúrákban, vizsgálati alanyokban vagy populációkban található szinaptikus kapcsolatokat.
Struktúra
[szerkesztés]
Háttér és leírás
[szerkesztés]Körbe rajzolt kapcsolati ábrákat más tudományterületeken is használtak már; a példák közé tartozik a járványtan,[1] földrajzi hálózatok,[2] zenei ütemek,[3] madárpopulációk diverzitása,[4] és genomadatok leírása.[5] Az agy konnektomikai grafikus ábrázolására szolgáló konnektogram (connectogram) kifejezést 2012-ben alkották meg.[6]
A konnektogramok kör alakúak, bal oldaluk a bal agyféltekének, jobb oldaluk a jobb agyféltekének felel meg. Az agyféltekék tovább vannak bontva a homloklebenyre, inzuláris kéregre, limbikus lebenyre, halántéklebenyre, fali lebenyre, nyakszirti lebenyre, kéreg alatti szerkezetekre és a kisagyra. Az ábra alján az agytörzs szerepel a két félteke között. A lebenyeken belül minden kérgi terület rövidítésével jelölnek és saját színkódot is kap, aminek segítségével össze lehet hasonlítani más ábrán szereplő azonos kérgi területekkel, amint az látható a jobb oldali kép különböző parcellázású agyfelületein. Így az olvasó megtalálhatja a geometriailag helyes felszíneken az egymásnak megfelelő kérgi területeket, és láthatja, pontosan mennyire különállóak az egymással összekötött régiók. A konnektogram kéregfelszíni gyűrűjén belüli koncentrikus körök a megfelelő kérgi régiók különböző attribútumait jelképezik. Kívülről befelé haladva a gyűrűk a szürkeállomány térfogatát, felszínét, a kéreg vastagságát, görbületét és összekötöttségének fokát (az itt kiinduló vagy végződő idegrostok relatív száma a teljes agyhoz viszonyítva). A gyűrűkön belül vonalak kötik össze a strukturálisan összekötött agyterületeket. Ezeknek az összeköttetéseknek a relatív sűrűsége (az idegrostok száma) a vonalak fedőképességében tükröződik, így könnyen összehasonlíthatók az egyes összeköttetések és strukturális fontosságuk. Az összeköttetések frakcionális anizotrópiáját színezésük jelöli.[6]
Felhasználása
[szerkesztés]Agytérképezés
[szerkesztés]A közelmúltban az agyban lévő kapcsolatok feltérképezésére irányuló összehangolt erőfeszítések[7][8] még fontosabbá tették, hogy a konnektomika területén keletkező óriási adatmennyiségeket valamiképp grafikusan be lehessen mutatni. A konnektom többi reprezentációja általában 3 dimenziós, ezért interaktív grafikus felhasználói felületet igényel.[6] A konnektogramon az egyes agyféltekék 83 kérgi területe jeleníthető meg egymással való kapcsolódásaikkal együtt, egy lapos felszínen. Emiatt kényelmesen elhelyezhetők a betegnyilvántartásban vagy ki is nyomtathatók.
Klinikai felhasználása
[szerkesztés]
A vizsgálati alany szintjén a konnektogram felhasználható a normálistól eltérő neuroanatómiájú betegek kezelésében. A konnektogramokat felhasználták a traumás agykárosodást szenvedett betegek neurológiai felépülésének monitorozásában.[9] Elkészítették a Phineas Gage híres esetére vonatkozó konnektogramot is, hogy megbecsüljék a neurális hálózatát ért sérülés mértékét (külön az agykéreg sérülését is, ami a korábbi, Gage-dzsel foglalkozó tanulmányok fő célpontja volt).[10]
Empirikus kutatások
[szerkesztés]A konnektogramokkal kifejezhetők a különböző kérgi metrikák (a szürkeállomány térfogata, felszíne, a kéreg vastagsága, görbülete, összekötöttségének mértéke), továbbá a traktográfiai adatok, mint az összeköttetések átlagos sűrűsége és frakcionális anizotrópiája, bármilyen méretű populációk esetében. Ez lehetővé teszi a vizuális és statisztikai összehasonlítást különböző csoportok, pl. férfiak és nők,[11] különböző korcsoportok, vagy egészséges kontrollcsoportok és a betegek között. Egyes változataival azt elemezték, hogy különböző betegpopulációkban mennyire particionáltak a hálózatok,[12] másokkal az agyféltekéken belüli, illetve agyféltekék közötti kapcsolatok relatív egyensúlyát.[13]
Módosított változatok
[szerkesztés]Számos egyéb tulajdonságot is lehet a konnektogram koncentrikus köreiben ábrázolni. Az Irimia és Van Horn (2012) által publikált konnektogramok a régiók közötti korrelációs kapcsolatokat vizsgálják, a gráfelmélet és a konnektomika megközelítéseinek összehasonlítására.[14] Egyes konnektogramokat a kérgi metrikák nélkül publikálták.[15] Mások további, neurális hálózatokkal kapcsolatos, gráfelmélet adatokat tartalmaztak[16] további gyűrűkben, mint ebben a kiterjesztett konnektogramban is látható:
Agyi régiók és rövidítéseik
[szerkesztés]| Rövidítés | A konnektogramban található régió |
|---|---|
| ACgG/S | Anterior part of the cingulate gyrus and sulcus |
| ACirInS | Anterior segment of the circular sulcus of the insula |
| ALSHorp | Horizontal ramus of the anterior segment of the lateral sulcus (or fissure) |
| ALSVerp | Vertical ramus of the anterior segment of the lateral sulcus (or fissure) |
| AngG | Angular gyrus |
| AOcS | Anterior occipital sulcus and preoccipital notch (temporo-occipital incisure) |
| ATrCoS | Anterior transverse collateral sulcus |
| CcS | Calcarine sulcus |
| CgSMarp | Marginal branch (or part) of the cingulate sulcus |
| CoS/LinS | Medial occipito-temporal sulcus (collateral sulcus) and lingual sulcus |
| CS | Central sulcus (Rolando’s fissure) |
| Cun | Cuneus |
| FMarG/S | Fronto-marginal gyrus (of Wernicke) and sulcus |
| FuG | Lateral occipito-temporal gyrus (fusiform gyrus) |
| HG | Heschl’s gyrus (anterior transverse temporal gyrus) |
| InfCirInS | Inferior segment of the circular sulcus of the insula |
| InfFGOpp | Opercular part of the inferior frontal gyrus |
| InfFGOrp | Orbital part of the inferior frontal gyrus |
| InfFGTrip | Triangular part of the inferior frontal gyrus |
| InfFS | Inferior frontal sulcus |
| InfOcG/S | Inferior occipital gyrus and sulcus |
| InfPrCS | Inferior part of the precentral sulcus |
| IntPS/TrPS | Intraparietal sulcus (interparietal sulcus) and transverse parietal sulci |
| InfTG | Inferior temporal gyrus |
| InfTS | Inferior temporal sulcus |
| JS | Sulcus intermedius primus (of Jensen) |
| LinG | Lingual gyrus, lingual part of the medial occipito-temporal gyrus |
| LOcTS | Lateral occipito-temporal sulcus |
| LoInG/CInS | Long insular gyrus and central insular sulcus |
| LOrS | Lateral orbital sulcus |
| MACgG/S | Middle-anterior part of the cingulate gyrus and sulcus |
| MedOrS | Medial orbital sulcus (olfactory sulcus) |
| MFG | Middle frontal gyrus |
| MFS | Middle frontal sulcus |
| MOcG | Middle occipital gyrus, lateral occipital gyrus |
| MOcS/LuS | Middle occipital sulcus and lunatus sulcus |
| MPosCgG/S | Middle-posterior part of the cingulate gyrus and sulcus |
| MTG | Middle temporal gyrus |
| OcPo | Occipital pole |
| OrG | Orbital gyri |
| OrS | Orbital sulci (H-shaped sulci) |
| PaCL/S | Paracentral lobule and sulcus |
| PaHipG | Parahippocampal gyrus, parahippocampal part of the medial occipito-temporal gyrus |
| PerCaS | Pericallosal sulcus (S of corpus callosum) |
| POcS | Parieto-occipital sulcus (or fissure) |
| PoPl | Polar plane of the superior temporal gyrus |
| PosCG | Postcentral gyrus |
| PosCS | Postcentral sulcus |
| PosDCgG | Posterior-dorsal part of the cingulate gyrus |
| PosLS | Posterior ramus (or segment) of the lateral sulcus (or fissure) |
| PosTrCoS | Posterior transverse collateral sulcus |
| PosVCgG | Posterior-ventral part of the cingulate gyrus (isthmus of the cingulate gyrus) |
| PrCG | Precentral gyrus |
| PrCun | Precuneus |
| RG | Straight gyrus (gyrus rectus) |
| SbCaG | Subcallosal area, subcallosal gyrus |
| SbCG/S | Subcentral gyrus (central operculum) and sulci |
| SbOrS | Suborbital sulcus (sulcus rostrales, supraorbital sulcus) |
| SbPS | Subparietal sulcus |
| ShoInG | Short insular gyri |
| SuMarG | Supramarginal gyrus |
| SupCirInS | Superior segment of the circular sulcus of the insula |
| SupFG | Superior frontal gyrus |
| SupFS | Superior frontal sulcus |
| SupOcG | Superior occipital gyrus |
| SupPrCS | Superior part of the precentral sulcus |
| SupOcS/TrOcS | Superior occipital sulcus and transverse occipital sulcus |
| SupPL | Superior parietal lobule |
| SupTGLp | Lateral aspect of the superior temporal gyrus |
| SupTS | Superior temporal sulcus |
| TPl | Temporal plane of the superior temporal gyrus |
| TPo | Temporal pole |
| TrFPoG/S | Transverse frontopolar gyri and sulci |
| TrTS | Transverse temporal sulcus |
| Amg | Amigdala |
| CaN | farkosmag |
| Hip | Hippokampusz |
| NAcc | Nucleus accumbens |
| Pal | Pallidum |
| Pu | Putamen |
| Tha | Thalamus (talamusz) |
| CeB | Cerebellum (kisagy) |
| BStem | Brain stem (agytörzs) |
Kapcsolódó szócikkek
[szerkesztés]Fordítás
[szerkesztés]- Ez a szócikk részben vagy egészben a Connectogram című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ Guo, Zhenyang (2013. január 1.). „National Borders Effectively Halt the Spread of Rabies: The Current Rabies Epidemic in China Is Dislocated from Cases in Neighboring Countries”. PLoS Neglected Tropical Diseases 7 (1), e2039. o. DOI:10.1371/journal.pntd.0002039. PMID 23383359.
- ↑ Hennemann, Stefan (2013). „Information-rich visualisation of dense geographical networks”. Journal of Maps 9 (1), 1–8. o. DOI:10.1080/17445647.2012.753850.
- ↑ Lamere, Paul: The Infinite Jukebox. Music Machinery
- ↑ Jetz, W. (2012. november 15.). „The global diversity of birds in space and time.”. Nature 491 (7424), 444–448. o. DOI:10.1038/nature11631. PMID 23123857.
- ↑ Yip, Kevin (2012. szeptember 26.). „Classification of human genomic regions based on experimentally determined binding sites of more than 100 transcription-related factors”. Genome Biology 13 (9), R48. o. [2015. július 9-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1186/gb-2012-13-9-r48. PMID 22950945. (Hozzáférés: 2015. szeptember 20.)
- ↑ a b c Irimia, Andrei (2012. április 2.). „Circular representation of human cortical networks for subject and population-level connectomic visualization”. Neuroimage 60 (2), 1340–51. o. DOI:10.1016/j.neuroimage.2012.01.107. PMID 22305988. PMC 3594415.
- ↑ Human Connectome Project. NIH
- ↑ „Hard Cell”, The Economist , 2013. március 9. (Hozzáférés: 2013. március 11.)
- ↑ Irimia, Andrei (2012. február 6.). „Patient-tailored connectomics visualization for the assessment of white matter atrophy in traumatic brain injury”. Frontiers in Neurology 3, 10. o. DOI:10.3389/fneur.2012.00010. PMID 22363313. PMC 3275792.
- ↑ Van Horn, John D. (1012. május 16.). „Mapping connectivity damage in the case of Phineas Gage”. PLoS ONE 7 (5), e37454. o. DOI:10.1371/journal.pone.0037454. PMID 22616011. PMC 3353935.
- ↑ Ingalhalikar, Madhura (2013. december 1.). „Sex differences in the structural connectome of the human brain”. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 111 (2), 823–8. o. DOI:10.1073/pnas.1316909110. PMID 24297904.
- ↑ Messé, Arnaud (2013. június 6.). „Specific and Evolving Resting-State Network Alterations in Post-Concussion Syndrome Following Mild Traumatic Brain Injury”. PLoS ONE 8 (6), e65470. o. DOI:10.1371/journal.pone.0065470. PMID 23755237.
- ↑ Wee, Chong-Yaw (2013. március 7.). „Group-constrained sparse fMRI connectivity modeling for mild cognitive impairment identification”. Brain Structure & Function 219, 641–656. o. DOI:10.1007/s00429-013-0524-8. PMID 23468090.
- ↑ Irimia, Andrei (2012. október 29.). „The structural, connectomic, and network covariance of the human brain”. Neuroimage 66, 489–499. o. DOI:10.1016/j.neuroimage.2012.10.066. PMID 23116816. PMC 3586751.
- ↑ Pandit, A.S. (2013. március 31.). „Whole-Brain Mapping of Structural Connectivity in Infants Reveals Altered Connection Strength Associated with Growth and Preterm Birth”. Cerebral Cortex 24, 2324–2333. o. DOI:10.1093/cercor/bht086. PMID 23547135.
- ↑ Sporns, Olaf. Networks of the Brain. MIT Press (2011). ISBN 978-0-262-01469-4
További információk
[szerkesztés]- Petrella, Jeffrey (2013. április 9.). „From the bridges of Königsberg to the fields of Alzheimer”. Neurology 80 (15), 1360–2. o. DOI:10.1212/WNL.0b013e31828c3062. PMID 23486887.
- Craddock, R Cameron (2013. június 1.). „Imaging human connectomes at the macroscale”. Nature Methods 10 (6), 524–39. o. DOI:10.1038/nmeth.2482. PMID 23722212.
- Margulies, Daniel (2013. október 15.). „Visualizing the human connectome”. Neuroimage 80, 445–61. o. DOI:10.1016/j.neuroimage.2013.04.111. PMID 23660027.