عنوان

تحلیل و بررسی شبکه های اتصالات مغزی در دوره پیری با استفاده از داده های EEG در حال استراحت

پ۲۶۳۷۴

per

تحلیل و بررسی شبکه های اتصالات مغزی در دوره پیری با استفاده از داده های EEG در حال استراحت

وحید رنجبر عین‌الدین

مهندسی برق و کامپیوتر

۱۴۰۰

۱۱۸ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی پزشکی

۱۴۰۰/۱۱/۱۹

مغز شبکه‌ای با معماری ثابت همراه با طیف وسیعی از عملکردها مي‌باشد. سنجش و ارزیابی تغییرات در سطح اتصالات مغزی، برای تفکیک رفتار نواحی مغزی در افراد سالم و بیماران می‌تواند حائز اهمیت باشد. اتصالات عملکردی (FC) به هماهنگی زمانی نوسانات عصبی اشاره می‌کند که در پیری طبیعی و با پیدایش اختلالات مغزی دچار تغییر می‌شود. سنجش و ارزیابی تغییرات اتصالات عملکردی، می‌تواند به بینش جدیدی در مورد نحوه فعالیت شبکه‌های مغزی در افراد سالم و تغییرات آن‌ها در بیماران منجر شود.در این پژوهش اتصالات عملکردی با استفاده از داده‌های EEG حالت استراحت با چگالی بالا برای سه گروه؛ مسن سالم (HCE)، بیماران با اختلال شناختی خفیف (MCI) و بیماران آلزایمر (AD) محاسبه شده است. ارزیابی ویژگی‌های اتصالات عملکردی و شبکه عملکردی از طریق محاسبه ماتریس اتصالات عملکردی با استفاده از روش همبستگی پوششی (EnC) در حوزه زمان _ فرکانس صورت گرفته است. همچنین محاسبه جهت اتصالات، مابین نواحی مغزی با استفاده از روش آنتروپی انتقال فاز (PTE) در حوزه فاز انجام شده است. بیشترین تفاوت شدت و درجه اتصالات در گروه HCE در باندهای دلتا و تتا مشاهده شده است. همچنین در باندهای آلفا و گاما گروه MCI عملکرد قوی‌تری نسبت به گروه AD داشته است، به‌طوری که این عملکرد قوی در نواحی مربوط به شناخت، یادگیری و حافظه مشهودتر است. در گروه‌های AD و MCI طول مسیر اتصالات، مابین نواحی مغزی به دلیل قطع اتصالات دوربرد نسبت به گروه HCE کاهش یافته است. همچنین با مقایسه گروه AD با MCI مشاهده شده است که طول مسیر در گروه AD بیشتر از MCI می‌باشد که نشان دهنده‌ اتصالات چند مرحله‌ای و تضعیف حالت مدولار شبکه‌های این گروه می‌باشد. علاوه بر این فعالیت شبکه‌های کورتیکال و نواحی هاب در گروه‌های AD و MCI در مقایسه با گروه HCE عملکرد ضعیفی داشته است. با مقایسه تغییرات کارآیی منطقه‌ای، انتقال شبکه‌های جهان کوچک به شبکه‌های تصادفی در گروه AD مشاهده شده است. همچنین با مقایسه باندهای فرکانسی مختلف، افزایش فعالیت شبکه‌های گروه AD در باند بتا نسبت به گروه HCE مشاهده شده است. امید است که انجام روش‌های فوق گام مثبتی در جهت شناسایی تغییرات فعالیت شبکه‌های مغزی در پیری طبیعی و با پیدایش اختلالات مغزی.

Abstract: The brain is a network with fixed architecture and a wide range of functions. Measuring and evaluating changes in the level of brain connections can be important in differentiating the activity of brain regions in healthy subjects and patients. Functional connections (FC) refer to the coordination of neuron oscillations that change in normal aging and in the presence of brain disorders. Evaluating changes in functional connections can lead to new insights into how brain networks function in healthy subjects and their changes in patients. In this study, functional connections using resting-state high-density EEG of three groups; Healthy elderly (HCE), patients with mild cognitive impairment (MCI), and Alzheimer's (AD) patients has been calculated. Evaluation of the characteristics of functional connections and the functional networks has been done by calculating the matrix of functional connections using the envelopment correlation (EnC) method in the time-frequency domain. Also, the calculation of the direction of connections between the brain regions has been done using the entropy of phase transfer (PTE) in the phase domain. The most difference in the strength and degree of connections in the HCE group has been observed in the delta and theta bands. Also in the alpha and gamma bands, the MCI group has stronger performance than the AD group, so this strong performance is more evident in the regions which related cognition, learning, and memory. In the AD and MCI groups, the path length of the connection between the brain regions was reduced compared to the HCE group due to the disconnection of long-distance connections. Also, comparing the AD group with MCI, it was observed that the path length in the AD group is more than MCI, which indicates multi-stage connections and weakening of the modular state of networks in this group. In addition, the activity of cortical networks and hub regions in AD and MCI groups has been poor performance compared to the HCE group. By comparing the regional efficiency changes, the transfer of small-world networks to random networks has been observed in the AD group. Also, in different frequency bands, an increase in the activity of AD group networks in the beta band has been observed compared to the HCE group.

Resting - State Brain Functional Connectivity Networks Analysing and Investigating in Adults

‏‏ رنجبر عین‌الدین.

‏ وحید

تهيه کننده

‏‏ یوسفی رضایی.

عباسیان.

‏ توحید

‏ کریم

استاد راهنما

استاد مشاور

تبریز