Podrobno

Funkcijska možganska omrežja in kognitivni izhod po perinatalni možganski kapi
ID Kavčič, Alja (Avtor), ID Soltirovska Šalamon, Aneta (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,78 MB)
MD5: F851E6AA0F93CA6C73F484758D5091D6

Izvleček
Namen: Z raziskavo smo najprej želeli ovrednotiti uporabnost visokogostotne elektroencefalografije (EEG) za analizo funkcijskih možganskih omrežij pri otrocih in mladostnikih. Nato smo poskušali ugotoviti, ali funkcijska povezljivost, pridobljena s pomočjo EEG, odraža spremembe možganskih omrežij po perinatalni možganski kapi. Naš končni cilj pa je bil proučiti kognitivni izhod otrok s perinatalno možgansko kapjo in opredeliti odnos med značilnostmi funkcijskih možganskih omrežij in specifičnimi kognitivnimi sposobnostmi. Hipoteze: 1. Funkcijska možganska omrežja, pridobljena s pomočjo EEG, odražajo dozorevanje osrednjega živčevja v zgodnjem življenjskem obdobju. 2. Funkcijska možganska omrežja otrok po perinatalni kapi bodo imela daljšo značilno dolžino poti, nižjo globalno učinkovitost, nižji koeficient kopičenja, nižjo modularnost, nižji indeks majhnih svetov in nižjo interhemisferično moč. 3. Slabši kognitivni izhod bo povezan z daljšo značilno dolžino poti, nižjo globalno učinkovitostjo, nižjim koeficientom kopičenja, nižjo modularnostjo, nižjim indeksom majhnih svetov in nižjo interhemisferično močjo. Metode: V prvem delu raziskave smo analizirali dve podatkovni bazi visokogostotnih EEG-posnetkov v mirni budnosti pri otrocih in mladostnikih brez znanih nevroloških obolenj. Posneli smo 64-kanalni EEG in izračunali funkcijske konektome pri 27 udeležencih, starih 5–18 let. Za ovrednotenje naših rezultatov smo uporabili javno dostopne podatke in izračunali funkcijske konektome iz 128-kanalnih EEG-posnetkov 86 posameznikov, starih 6–18 let. Proučevali smo konektome na podlagi funkcijske povezljivosti v alfa-, beta- in thetafrekvenčnem pasu. V drugem delu študije smo z enako metodologijo raziskovali funkcijska možganska omrežja pri 12 otrocih po perinatalni možganski kapi, starih 5–14 let, in pri 16 otrocih brez znanih nevroloških obolenj. Vsak posameznik iz testne skupine je bil primerjan z več posamezniki iz kontrolne skupine, upoštevajoč ujemanje po spolu in starosti. Za vsakega posameznika smo izračunali funkcijski konektom v alfafrekvenčnem pasu in nato primerjali značilnosti funkcijskih omrežij med skupinama. Proučevali smo značilnosti celotnega možganskega omrežja ter omrežij posameznih hemisfer kot tudi korelacijo med prostornino poškodbe in značilnostmi funkcijskih omrežij. V zadnjem delu raziskave smo analizirali spremembe funkcijskih možganskih omrežij po perinatalni možganski kapi in korelacijo posameznih omrežnih značilnosti s kognitivnimi sposobnostmi. Z enako metodologijo smo analizirali konektome 24 otrok po perinatalni možganski kapi in jih primerjali s 24 konektomi otrok brez znanih nevroloških obolenj. Vsi udeleženci so opravili psihološko testiranje z namenom ocene kognitivnih sposobnosti in primanjkljajev na specifičnih področjih. Po zbiranju podatkov smo primerjali značilnosti funkcijskih možganskih omrežij in rezultate psiholoških testiranj med skupinama ter proučevali povezavo med značilnostmi omrežij in specifičnimi kognitivnimi sposobnostmi. Rezultati: Raziskava funkcijskih možganskih omrežij pri zdravih otrocih in mladostnikih je pokazala, da z odraščanjem v možganskih omrežjih poraščajo značilna dolžina poti, koeficient kopičenja in interhemisferična moč. Spremembe so bile prisotne v alfa- in betafrekvenčnem pasu. Opažali smo tudi porast vrednosti vrha alfa frekvence s starostjo. Ob proučevanju funkcijskih možganskih omrežij po perinatalni možganski kapi smo ugotavljali, da omrežja ostanejo spremenjena leta po poškodbi v novorojenčkovem obdobju. Možganska omrežja po perinatalni možganski kapi so kazala znake večje segregacije z višjim koeficientom kopičenja in indeksom majhnih svetov, a hkrati slabše modularne organizacije omrežja. Višje vrednosti značilne dolžine poti in interhemisferične moči po perinatalni možganski kapi odražajo večjo funkcijsko povezljivost na nivoju celotnega omrežja in na nivoju znotraj- ter medhemisferičnih povezav. Kar se tiče kognitivnih sposobnosti, so otroci po perinatalni možganski kapi imeli v povprečju nižji inteligenčni kvocient (IQ), nižjo hitrost procesiranja informacij, slabši delovni spomin, slabšo vidno-motorično integracijo in so dosegli večje število napak (omisij, komisij in perservacij) na kontinuiranem testu pozornosti v primerjavi s sovrstniki brez nevroloških obolenj. Modularnost omrežja je pozitivno sovpadala z vrednostjo IQ in s hitrostjo procesiranja informacij. Omrežne mere, ki odražajo segregacijo omrežja, so bile povezane z določenimi kognitivnimi primanjkljaji. Koeficient kopičenja je negativno sovpadal z IQ in impulzivnim odločanjem (število perservacij na kontinuiranem testu pozornosti). Omrežni meri, ki odražata stopnjo funkcijske povezljivosti (značilna dolžina poti in interhemisferična moč), pa sta pozitivno sovpadali z impulzivnim odločanjem na kontinuiranem testu pozornosti. Zaključki: Naša raziskava potrjuje, da se spremembe funkcijskih možganskih omrežij lahko zaznavajo s pomočjo visokogostotne EEG. Dokazali smo, da so funkcijska možganska omrežja po perinatalni možganski kapi dolgotrajno spremenjena in da so spremembe prisotne na nivoju celotnega možganskega omrežja kot tudi na nivoju posameznih hemisfer. Otroci s perinatalno možgansko kapjo imajo manj izraženo organizacijo možganskega omrežja v podenote (module) ter višjo medhemisferično, znotrajhemisferično in globalno funkcijsko povezljivost. Ugotavljali smo tudi, da različne značilnosti možganskih omrežij sovpadajo z določenimi kognitivnimi sposobnostmi. Posamezniki z bolj modularno organizacijo funkcijskih možganskih omrežij so imeli višji IQ in višjo hitrost procesiranja informacij. Posamezniki z večjo segregacijo in večjo funkcijsko povezljivostjo znotraj možganskih omrežij pa so izražali nagnjenost k impulzivnemu odločanju.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:Funkcijska možganska omrežja, perinatalna možganska kap, kognicija, elektroencefalografija, otroška nevrologija
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Organizacija:MF - Medicinska fakulteta
Leto izida:2024
PID:20.500.12556/RUL-166307 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:07.01.2025
Število ogledov:470
Število prenosov:170
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Functional brain networks and cognitive outcome after perinatal stroke
Izvleček:
Aims: Our first aim was to evaluate the validity of high-density electroencephalography (EEG) for analysing functional brain networks in children and adolescents. Secondly, we focused on determining whether EEG-derived functional connectivity can be used to estimate brain network changes after perinatal stroke. Finally, our main goal was to analyse cognitive outcome in children after perinatal stroke, and to identify correlations between functional network properties and specific cognitive functions. Hypotheses: 1. EEG derived functional brain networks reflect brain maturation changes through early life. 2. The functional brain networks of children after perinatal stroke will have a longer characteristic path length, lower global efficiency, a lower clustering coefficient, lower modularity, lower small world index, and lower interhemispheric strength. 3. Poorer cognitive outcome will correlate with longer characteristic path length, lower global efficiency, lower clustering coefficient, lower modularity, lower small world index and lower interhemispheric strength. Methods: In the first part of our research, we analysed two high-density resting-state EEG data sets (rs-EEG) in healthy children and adolescents. We recorded a 64-channel EEG and calculated functional connectomes in 27 participants aged 5–18 years. To validate our results, we used publicly available data and calculated functional connectomes from a 128-channel rs-EEG in another 86 individuals aged 6–18 years. We analysed connectomes on the basis of functional connectivity in the alpha, beta and theta frequency bands. In the second part of our study, we explored functional brain networks after perinatal stroke, using the same methodology in 12 participants, aged 5–14 years and compared them to 16 healthy controls. Each subject from the test group was compared with multiple control subjects, matched by sex and age. Functional connectomes were calculated from the alpha frequency band, and then the differences in network graph metrics between the two groups were analysed. We studied whole brain networks and intrahemispheric networks, as well as the correlation between lesion volume and brain network changes. In the last part of our research, we performed a matched test-control study of functional brain network properties and cognitive outcome after perinatal stroke. Using the same methodology, we analysed the connectomes of 24 children with a history of perinatal stroke and compared them to the functional connectomes of 24 healthy controls. All participants underwent psychological evaluation to estimate their cognitive performance and any deficits in specific domains. After the data from the EEG recordings and psychometric tests were gathered, we compared the graph metric values and psychometric test results between the two groups and analysed the correlations between the network characteristics and specific cognitive functions. Results: When studying age-related changes in healthy children and adolescents, we observed an age-related increase in characteristic path length, clustering coefficients and interhemispheric strength in the alpha and beta frequency bands. We also observed an increase in individual peak alpha frequency with age. When studying functional brain networks after perinatal stroke, we found evidence of functional network disruption many years after the insult, and the scale of the brain network changes appeared to be influenced by the lesion volume. The networks were more segregated after perinatal stroke, with a higher clustering coefficient and small world index, but they had a less modular structure. Higher values of characteristic path length and interhemispheric strength indicated higher synchronization/functional connectivity at whole brain, intra- and interhemispheric levels. When it comes to cognitive outcome, after perinatal stroke children had a lower intelligence quotient (IQ), slower processing speed, poorer working memory, and poorer visual-motor integration, and scored higher rates of omissions, commissions, and preservations in a continuous performance test. Network modularity correlated positively with IQ and processing speed. The graph metrics, indicating network segregation (clustering coefficient) correlated negatively with IQ, and positively with impulsive behaviour. Impulsive behaviour also correlated positively with graph metrics, reflecting increased network connectivity (characteristic path length and interhemispheric strength). Conclusions: Our research confirmed that high-density EEG can be used to study functional brain networks. We showed that after perinatal stroke functional brain networks remain disrupted years after the injury, and that changes exist both on a whole-brain network scale and intrahemispherically. Functional connectomes had a less modular structure, and increased interhemispheric, intrahemispheric and whole-brain connectivity after perinatal stroke. Various graph metrics correlated with specific cognitive functions. Individuals with a less modular brain network organization had lower IQ and slower processing speed. Individuals with higher network segregation and increased functional connectivity showed indices of impulsive behaviour on a continuous performance test.

Ključne besede:Functional brain networks, perinatal stroke, cognition, electroencephalography, child neurology

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj