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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.