코넥토그램

Connectogram

코넥토그램은 인간의 뇌에 있는 모든 백질섬유 연결을 매핑하고 해석하는 연구 분야인 코넥토믹스의 그래픽 표현이다. 확산 MRI 데이터를 기반으로 하는 이러한 원형 그래프는 그래프 이론을 활용하여 단일 구조물, 단일 피실험자 또는 모집단의 백질 연결 및 피질 특성을 입증한다.

구조

25-36세의 정상 오른손잡이 남성 110명의 평균 연결부와 피질 측정값을 보여주는 콘넥토그램.
코넥토그램의 다양한 링에 표시되는 메타데이터에 대한 범례.

배경 및 설명

뇌 코넥토믹스의 그래픽 표현으로 코넥토그램은 2012년에 제안되었다.[1]

연결의 원형 표현은 많은 분야에서 사용되어 왔다. 예로는 전염병,[2] 지리 네트워크,[3] 음악 비트,[4] 조류 개체군의 다양성 [5]및 유전 데이터의 측면의 표현을 포함한다.[6] 아이언맨3에 등장하는 토니 스타크의 헬멧의 헤드업 디스플레이 스타일에도 코넥토그램이 영감의 원천으로 꼽혔다.[7]

뇌는 코넥토그램의 바깥쪽 고리에 따라 색을 냈다.

코넥토그램은 원형이며, 왼쪽 반은 좌반구를, 오른쪽 반은 우반구를 나타낸다. 반구는 더 나아가 전두엽, 절연피질, 변연피질, 측두엽, 두정엽, 후두엽, 아구체, 소뇌 등으로 분해된다. 아래쪽에는 두 반구 사이에 뇌간도 표현되어 있다. 이들 로브 안에서 각 피질 영역은 약자로 라벨을 붙이고 고유의 색상을 할당하는데, 이것은 독자가 기하학적으로 정확한 표면에서 상응하는 피질 영역을 찾아내고 정확하게 볼 수 있도록 인접 영상의 파셀화된 뇌 표면과 같은 다른 수치에서 이와 동일한 피질 영역을 지정하는 데 사용될 수 있다.y 연결된 영역이 얼마나 상이한지. 피질 표면 링 내부에서 동심원은 각각 해당 피질 영역의 서로 다른 속성을 나타낸다. 가장 바깥쪽에서 가장 안쪽까지 순서대로, 이러한 미터법 고리는 회백질 부피, 표면 면적, 피질 두께, 곡률 및 연결 정도(전체 뇌에 비해 부위에서 시작되거나 종료되는 섬유들의 상대적 비율)를 나타낸다. 이들 원 안에 선은 구조적으로 연결된 것으로 밝혀진 지역을 연결한다. 이러한 연결부의 상대 밀도(섬유수)는 선의 불투명도에 반영되어 다양한 연결부와 그 구조적 중요성을 쉽게 비교할 수 있다. 각 연결부의 부분적 음이소트로피는 그 색상에 반영된다.[1]

사용하다

브레인 맵핑

최근 모든 인간의 뇌와 뇌와의 연결을 지도화하려는 공동의 추진으로,[8][9] 코넥토믹스에 관련된 대량의 데이터를 그래픽으로 표현하는 방법을 찾는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 대부분의 다른 코넥텀 표현은 3차원을 사용하므로 대화형 그래픽 사용자 인터페이스가 필요하다.[1] connectogram은 각 반구 내에 83개의 피질 영역을 표시할 수 있으며, 구조적으로 연결된 영역을 시각적으로 표시할 수 있으며, 모두 평평한 표면에 표시할 수 있다. 따라서 환자 기록에 편리하게 보관하거나 인쇄물로 표시할 수 있다. 그래프는 원래 Circos라고 불리는 시각화 도구를 사용하여 개발되었다.[10][11]

임상용도

대표적인 임상 용도의 콘넥토그램은 1848년 그의 두개골과 뇌를 통해 추진되는 큰 철봉에서 살아남은 피네아스 게이지의 연결부 손상 추정을 묘사하고 있다. connectogram에는 손상된 것으로 추정되는 연결부만 표시된다.

개인 차원에서 코넥토그램은 신경원자 이상 환자의 치료를 알리는 데 사용될 수 있다. 코넥토그램은 외상성 뇌손상(TBI)을 입은 환자의 신경학적 회복 진행 상황을 모니터링하는 데 사용돼 왔다.[12] 그들은 또한 유명한 환자 피네아스 게이지에 적용되어 그의 신경망 손상(피질 수준의 손상뿐만 아니라 Gage에 대한 이전 연구의 주요 초점)을 추정했다.[13]

경험적 연구

커넥토그램은 모든 크기의 모집단에 걸쳐 연결부의 평균 밀도 및 부분 음이소트로피와 같은 트랙토그래피 데이터뿐만 아니라 피질 측정 기준(회색 물질 용적, 표면 면적, 피질 두께, 곡률 및 연결 정도)의 평균을 나타낼 수 있다. 이를 통해 남성과 여성,[14] 다양한 연령 코호트, 또는 건강한 대조군과 환자와 같은 그룹 간의 시각적 및 통계적 비교가 가능하다. 일부 버전은 환자 모집단에서[15] 분할된 네트워크가 어떻게 존재하는지 또는 구내 및 구내 연결 사이의 상대적 균형을 분석하기 위해 사용되었다.[16]

수정된 버전

코넥토그램의 링에 어떤 조치가 포함될지는 여러 가지 가능성이 있다. 이리미아와 반혼(2012년)은 지역 간의 상관관계를 조사하고 이 수치를 이용해 그래프 이론과 코넥토믹스의 접근법을 비교하는 코넥토그램(connectogram)을 발간했다.[17] 몇몇은 피질 측정의 내부 서클 없이 출판되었다.[18] 다른 방법에는 신경망과 관련된 추가 조치가 포함되며,[19] 여기에는 여기에서 확장된 연결고그램에서와 같이 그래프 이론의 지표를 보여주기 위해 내부에 추가 링으로 추가될 수 있다.

정상 대조군 피험자의 connectogram이며, 표준 connectogram에 포함되지 않은 5개의 추가 결절 측정을 포함한다. 외부에서 안쪽으로 고리는 피질 부위, 회백질 부피, 표면 면적, 피질 두께, 곡률, 연결 정도, 노드 강도, 중간 정도 중심성, 편심성, 결절 효율성, 고유벡터 중심성을 나타낸다. 연결 정도와 노드 강도 사이에 빈 링이 자리 표시자로 추가되었다.

지역 및 약어

약어 코넥토그램의 영역
ACG/S 꼬임형 회와 설커스의 앞부분
ACIRInS 인슐라 원형의 앞부분
ALSHorp 측면 돌출부(또는 균열)의 전방 부분의 수평 라무스
ALS버프 측면 돌출부(또는 균열)의 앞부분의 수직 라무스
앵그 각회
AOCS 전두후두부술구균 및 전두부(임시후두부근막)
AtrCoS 전측횡부설탕
CCS 칼카린설커스
CgSMarp 칭구슬 설커스의 한계 분지(또는 일부)
CoS/LinS 정중 후두-임시술쿠스(측두술쿠스) 및 설상술쿠스
CS 중앙설커스 (롤란도의 피스)
쿤 쿠네우스
FMARG/S (Wernicke의) 전방-마그네날 회오리 및 설커스
푸그 측면 후두부-임시두루스(fusiform gyrus)
HG 헤슐의 회(전측 횡측두회)
InfCirIns 인슐라의 원형 설상구획 하한부
InfFGOpp 하전두회 공작부
InfFGOrp 하전두회 궤도 부분
InfFGTrip 하전두회 삼각부
인프스 하전두설커스
InfoCG/S 하부 후두회 및 설커스
InfPrCS 중심전골술쿠스의 하등부
IntPS/TrPS 장내설탕(간두설탕)과 횡두막설치
인프티지 하측두회
인프츠 하등 측두술쿠스
JS (젠센의) 술커스 중간자 프리무스
린지 설교(Langular gyrus, medial occipito-temporal gyrus)의 설교 부분
롯츠 측면 후시피토-임시설커스
LoInG/CINS 긴 절개 회오리 및 중심 절개술쿠스
LORS 횡궤도설커스
MACG/S 꼬임형 회와 설커스의 중간 전측부
메도스 안과부설커스(후각설커스)
MFG 중전두회
MFS 중전두설커스
모크지 중간 후두회, 측면 후두회
MocS/LuS 후두부술쿠스와 루나투스술쿠스
MPosCg/S 응고된 회와 설커스의 중간 기둥 부분
MTG 중간 측두회
옥포 후두극
오그 오비탈 계리
오에스 궤도설치(H자형설치)
PCL/S 부교향 로불과 설커스
파이프지 파라히포캄프회(Parahippocampal gyrus, parahippocampal part of medial occipito-temporal gyrus)
페르카스 심막염설커스(Calfus callosum의 S)
POCS 두정맥경화술쿠스(또는 피스처)
포플 상부 측두회 극면
포스CG 중앙 후회
포스CS 중앙 후술쿠스
포스DCG 응결회 후단부
포셀스 측면 설커스의 후측 라무스(또는 세그먼트)
PosTrCoS 후측횡부설탕
포스VCG 응결회(응결회)의 후발부위(응결회)
PRCG 중앙전회
프르쿤 프레우네우스
RG 직선형 회오리(회색 직사각형)
SbCaG 부호화 영역, 부호화 회오리
SbCG/S 아중부회(중부 공작물) 및 설시
SbORS 수보르비탈술쿠스(술쿠스 로스트랄레스, 초보르비탈술쿠스)
SbPS 수두정맥류
쇼잉그 단열 계리
수마르크 수프라마르기날 회오리
SupCirInS 인슐라 원형 설상구획의 우월한 부분
SupFG 상전두회
SupFS 상전두설탕
SupoCG 우량 후두회
SupPrCS 중앙전골술쿠스의 우월한 부위
SuppOCS/TrOCS 우량후두술쿠스 및 횡방향 후두술쿠스
SupPL 슈퍼페리어 두정 러블
SupTGLP 상측두회측면
SupTS 상측두정설탕
TPl 상부 측두회 측두엽의 측두면
TPo 측두극
TRFPoG/S 횡방향전면도계리 및 설시
트르츠 횡측두설탕
암그 아미그달라
CaN 카우다테핵
엉덩이 해마
NAcc 핵이 수축하다.
친구 팰리덤
PU 푸타멘
Tha 탈라무스
CeB 소뇌
BStem 뇌간

참고 항목

참조

  1. ^ a b c Irimia, Andrei; Chambers, M.C.; Torgerson, C.M.; Van Horn, J.D. (2 April 2012). "Circular representation of human cortical networks for subject and population-level connectomic visualization". NeuroImage. 60 (2): 1340–51. doi:10.1016/j.neuroimage.2012.01.107. PMC 3594415. PMID 22305988.
  2. ^ Guo, Zhenyang; et al. (January 2013). "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. doi:10.1371/journal.pntd.0002039. PMC 3561166. PMID 23383359.
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  4. ^ Lamere, Paul (2012-11-12). "The Infinite Jukebox". Music Machinery.
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  14. ^ Ingalhalikar, Madhura; Alex Smith; Drew Parker; Theodore Satterthwaite; Mark Elliott; Kosha Ruparel; Hakon Hakonarson; Raquel Gur; Ragini Verma (December 2013). "Sex differences in the structural connectome of the human brain". Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (2): 823–8. Bibcode:2014PNAS..111..823I. doi:10.1073/pnas.1316909110. PMC 3896179. PMID 24297904.
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  18. ^ Pandit, A.S.; Robinson E; Aljabar P; Ball G; Gousias IS; Wang Z; Hajnal JV; Rueckert D; Counsell SJ; Montana G; Edwards AD (31 March 2013). "Whole-Brain Mapping of Structural Connectivity in Infants Reveals Altered Connection Strength Associated with Growth and Preterm Birth". Cerebral Cortex. 24 (9): 2324–2333. doi:10.1093/cercor/bht086. PMID 23547135.
  19. ^ Sporns, Olaf (2011). Networks of the Brain. MIT Press. ISBN 978-0-262-01469-4.

추가 읽기

[further1][further 2][3][further4]

  1. ^ Petrella, Jeffrey; P. Murali Doraiswamy (9 April 2013). "From the bridges of Königsberg to the fields of Alzheimer". Neurology. 80 (15): 1360–2. doi:10.1212/WNL.0b013e31828c3062. PMID 23486887. S2CID 207122930.
  2. ^ Craddock, R Cameron; Saad Jbabdi; Chao-Gan Yan; Joshua T Vogelstein; F Xavier Castellanos; Adriana Di Martino; Clare Kelly; Keith Heberlein; Stan Colcombe; Michael P Milham (June 2013). "Imaging human connectomes at the macroscale". Nature Methods. 10 (6): 524–39. doi:10.1038/nmeth.2482. PMC 4096321. PMID 23722212.
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