Conectividade estrutural do cérebro: diferenças entre um cérebro normal e um cérebro com patologia
DOI:
https://doi.org/10.25758/set.1054Palavras-chave:
Rede estrutural, Conectividade estrutural, Imagem por tensor de difusão, Matriz de conectividade, Epilepsia pós-traumáticaResumo
Perceber a rede estrutural formada pelos neurónios no cérebro a nível da macro escala é um desafio atual na área das neurociências. Neste estudo analisou-se a conetividade estrutural do cérebro em 22 indivíduos saudáveis e em dois doentes com epilepsia pós-traumática. Avaliaram-se as diferenças entre estes dois grupos. Também se pesquisaram diferenças a nível do género e idade no grupo de indivíduos saudáveis e os que têm valores médios mais elevados nas métricas de caracterização da rede. Para tal, desenvolveu-se um protocolo de análise recorrendo a diversos softwares especializados e usaram-se métricas da Teoria dos Grafos para a caracterização da conetividade estrutural entre 118 regiões encefálicas distintas. Dentro do grupo dos indivíduos saudáveis concluiu-se que os homens, no geral, são os que têm média mais alta para as métricas de caracterização da rede estrutural. Contudo, não se observaram diferenças significativas em relação ao género nas métricas de caracterização global do cérebro. Relativamente à idade, esta correlaciona-se negativamente, no geral, com as métricas de caracterização da rede estrutural. As regiões onde se observaram as diferenças mais importantes entre indivíduos saudáveis e doentes são: o sulco rolândico, o hipocampo, o pré-cuneus, o tálamo e o cerebelo bilateralmente. Estas diferenças são consistentes com as imagens radiológicas dos doentes e com a literatura estudada sobre a epilepsia pós-traumática. Preveem-se desenvolvimentos para o estudo da conetividade estrutural do cérebro humano, uma vez que a sua potencialidade pode ser combinada com outros métodos de modo a caracterizar as alterações dos circuitos cerebrais.
Downloads
Referências
Sporns O, Tononi G, Kottër R. The human connectome: a structural description of the human brain. PLoS Computat Biol. 2005;1(4):e42.
De Boer R, Schaap M, van der Lijn F, Vrooman HA, Groot M, van der Lugt A, et al. Statistical analysis of minimum cost path based structural brain connectivity. Neuroimage. 2011;55(2):557-65.
Achard S, Salvador R, Whitcher B, Suckling J, Bullmore E. A resilient, low-frequency, small-world human brain functional network with highly connected association cortical hubs. J Neurosci. 2006;26(1):63-72.
Stam CJ, Reijneveld JC. Graph theoretical analysis of complex networks in the brain. Nonlinear Biomed Phys. 2007;1(1):3.
Bullmore ET, Bassett DS. Brain graphs: graphical models of the human brain connectome. Annu Rev Clin Psychol. 2011;7:133-40.
Bullmore E, Sporns O. Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems. Nat Rev Neurosci. 2009;10(3):186-98.
Rubinov M, Sporns O. Complex network measures of brain connectivity: uses and interpretations. Neuroimage. 2010;52(3):1059-69.
Iturria-Medina Y, Sotero RC, Canales-Rodríguez EJ, Alemán-Gómez Y, Melie-García L. Studying the human anatomical network via diffusion-weighted MRI and Graph Theory. Neuroimage. 2008;40(3):1064-76.
Rykhlevskaia E, Gratton G, Fabiani M. Combining structural and functional neuroimaging data for studying brain connectivity: a review. Psychophysiology. 2008;45(2):173-87.
Stam CJ, Jones BF, Nolte G, Breakspear M, Scheltens P. Small-world networks and functional connectivity in Alzheimer's disease. Cereb Cortex. 2007;17(1):92-9.
Bernstein MA, King KF, Zhou XJ. Handbook of MRI pulse sequences. Oxford: Academic Press; 2004. ISBN 9780120928613
Desposito M. Nipype: neuroimaging in python pipelines and interfaces: using diffusion toolkit for DTI analysis. 2010. Available from: http://nipy.sourceforge.net/nipype/users/examples/dtkdtitutorial.html
Wang R, Benner T, Sorensen AG, Wedeen VJ. Diffusion toolkit: a software package for diffusion imaging data processing and tractography. Proc Int Soc Magn Reson Med. 2007;15:3720.
Wang R, Wedeen V, Martinos A. TrackVis, 2006-2010. Massachusetts General Hospital. Available from: http://trackvis.org/
Smith SM, Jenkinson M, Woolrich MW, Beckmann CF, Behrens TE, Johansen-Berg H, et al. Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL. Neuroimage. 2004;23 Suppl 1:S208-19.
Maldjian J. WFU PickAtlas: user manual. The Functional MRI Laboratory, Wake Forest University School of Medicine; 2010. Available from: http://fmri.wfubmc.edu/downloads/WFUPickAtlasUserManual.pdf
Center for Cognitive Neuroscience. UCLA multimodal connectivity package: brain mapping. CCN; 2013. Available_from:_http://ccn.ucla.edu/wiki/index.php/UCLA_Multimodal_Connectivity_Package
Sardanelli F, Di Leo G. Biostatistics for radiologists. Milan: Springer; 2009. ISBN 978-8847011328
Morimoto K, Fahnestock M, Racine RJ. Kindling and status epilepticus models of epilepsy: rewiring the brain. Prog Neurobiol. 2004;73(1):1-60.
Downloads
Publicado
Edição
Secção
Licença
Direitos de Autor (c) 2022 Saúde & Tecnologia
Este trabalho encontra-se publicado com a Licença Internacional Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0.
A revista Saúde & Tecnologia oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o princípio de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização mundial do conhecimento.
A revista Saúde & Tecnologia não cobra, aos autores, taxas referentes à submissão nem ao processamento de artigos (APC).
Todos os conteúdos estão licenciados de acordo com uma licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Os autores têm direito a: reproduzir o seu trabalho em suporte físico ou digital para uso pessoal, profissional ou para ensino, mas não para uso comercial (incluindo venda do direito a aceder ao artigo); depositar no seu sítio da internet, da sua instituição ou num repositório uma cópia exata em formato eletrónico do artigo publicado pela Saúde & Tecnologia, desde que seja feita referência à sua publicação na Saúde & Tecnologia e o seu conteúdo (incluindo símbolos que identifiquem a revista) não seja alterado; publicar em livro de que sejam autores ou editores o conteúdo total ou parcial do manuscrito, desde que seja feita referência à sua publicação na Saúde & Tecnologia.