Dongming Zhou, Catherine Lebel, Alan Evans, Christian Beaulieu NeuroImage, Volume 83, December 2013
Contents Motivation Abstract & Keywords Contributions Participants & Imaging Pipeline Method Result Limitation Conclusion JeongHun Kim 2013/11/29 # 2
Motivation T1* image vs T2* image vs Diffusion Tensor image Shape analysis vs Volume analysis JeongHun Kim 2013/11/29 # 3
Abstract Asymmetry ( 비대칭성 ) 대뇌피질의비대칭은인간의언어와인지기능의성숙 ( 또는변형 ) 을조절하는역할을할수있음. 이가설에대해서전나이영역대의변화를관찰한것은없음. 청소년기전에는 medial occipital lobe (R>L) 와 inferior frontal gyrus (R>L) 에서비대칭성이일어남. Vision and Language relevant areas 나이가들어감 ( 청소년기후 ) 에따라서 frontal (lateral R>L, medial L>R) and parietal lobe (lateral L>R, medial R>L) 의비대칭성이일어남 JeongHun Kim 2013/11/29 # 4
Contribution 뇌피질의두께의비대칭 (asymmetry) 을수명의전반적인관점의변화를관찰한논문은없었음! 즉! 우리는 Neuroimage 에데이터로승부함. MRI 촬영비용이고가임을감안하면, 순수정상인이 MRI 촬영하는것은비용낭비에가까움 특히 40 대미만의순수정상인의데이터를모으는것은더더욱명분이부족함 그래서대부분의뇌논문의특징은뇌질환을중심으로이루어져있음 JeongHun Kim 2013/11/29 # 5
Participants & Imaging 274 명의건강한사람 150 여자, 124 남자 나이분포 : 5~59 오른손잡이중심 정신병력이없으며, 뇌손상이전혀없는참석자 3D T1-weighted(T1*) image, 1.5T( 지멘스 ) TE = 4.38, TR = 1870m, TI = 1100ms, 4:29 min 1ⅹ1ⅹ1 mm3 JeongHun Kim 2013/11/29 # 6
Pipeline 뇌 MRI 처리 pipeline : CIVET 1.1.11 사이트 : https://cbrain.mcgill.ca 템플릿모델 : MNI-152 사용 획득데이터 : Volume(Whole brain, gray matter, white matter) inner & outer surface(40,962 vertices) 최종획득값 : Thickness( 두께값 ) 20mm FWHM smoothing JeongHun Kim 2013/11/29 # 7
Tools 프로그래밍 : Matlab 가시화 : Matlab + Toolbox(SurfStat) 통계처리 : Matlab + Toolbox(SurfStat) One-sample t-test 대칭적인지? 비대칭적인지? FDR Correction (0.05) Covariate value : age, gender, brain-volume JeongHun Kim 2013/11/29 # 8
Method 두께값 (Thickness) Distance between corresponding vertices of inner & outer JeongHun Kim 2013/11/29 # 9
Method Asymmetry index(ai) 비대칭정도 AI i = (Left thickness i Right thickness i ) 0.5 (Left thickness i + Right thickness i ) i = vertex index + : Left thicker than right, Leftward - : Right thicker than left, Rightward JeongHun Kim 2013/11/29 # 10
Result(Movie) JeongHun Kim 2013/11/29 # 11
Lobes JeongHun Kim 2013/11/29 # 12
Axis JeongHun Kim 2013/11/29 # 13
Result (Figure1) 그룹별뇌두께변화가시화 결과 : 나이에따른뇌의두께변화 그룹분할방법 나이 (age) 의순서에따라서사람숫자 (n) 가균등하게분포 성별도균등 특징 고령이될수록뇌의두께는점차얇아짐 뇌두께의패턴은연령대상관없이비슷한패턴을지님 가장두꺼운영역 가장얇은영역 : JeongHun Kim 2013/11/29 # 14
Result (Figure2) 그룹별뇌두께변화통계적분석 결과 : 전나이대를사용한통계적관점에서의나이에따른뇌의두께의변화및변화량 특징 고령이될수록뇌의두께는점차얇아짐. 두꺼워지는부분은없음. 변화가큰부위 JeongHun Kim 2013/11/29 # 15
Result (Figure3) 그룹별뇌비대칭성변화량 ( 통계적 ) 가시화 RED : 왼쪽이상대적으로두꺼움 BLUE : 오른쪽이더두꺼움 특징 어릴수록뇌가대칭적임 전 / 후, 바깥 / 안쪽부분이대칭적인형태를띰 본특징은기존에잘알려진 Yakovlevia torque 특징을잘나타냄 JeongHun Kim 2013/11/29 # 16
Yakovlevia torque 오른쪽 왼쪽 뇌가오른쪽으로치우치는경향 Paul Ivan Yakovlev (1894 1983) 가명명함 Russian-American Neuroanatomist from Harvard Medical School 언어, 운동신경, 인지능력과관련 이있을것임. JeongHun Kim 2013/11/29 # 17
Result (Figure4) 전나이대별뇌비대칭성부위의실측값가시화 JeongHun Kim 2013/11/29 # 18
Result 비대칭성 (Asymmetry) 어린이를대상으로한연구에서는본연구와반대의양상을보임. 일부연구는비슷한양상을보임. 이유는다른그룹군 ( 나이범위, 오른손잡이, 사람수 ) 및데이터획득 (MRI 스캔파라메타 ) 및 pipeline( 모델링접근방법, 소프트웨어 ) 차이가있음. JeongHun Kim 2013/11/29 # 19
Result 피질두께 (Thickness) 기존연구에서대체적으로감소함. 청소년기까지상대적으로두꺼워졌다가, 지속적으로감소하는경향을가짐. 나이가들면서줄어드는경향이확대됨. 다른연구들에서도기존연구와비슷한경향을보임. 본연구도이전연구와비슷한경향을보임. JeongHun Kim 2013/11/29 # 20
Result 기타결과 Gray matter volume Asymmetry를언급한타논문들은인용함 Volume 에서비대칭적인경향을확인할수있음. 태어난지몇주안된신생아에서는아직확인되지않음. 성별에따른차이 통계적으로유의미한차이를발견할수없었음. 즉뇌발달에따른비대칭성은남녀차이가없음. 성별에따른결과는별도로 figure로만들지는않음. JeongHun Kim 2013/11/29 # 21
Result 기타결과 뇌질환과의관계 아직은명확하게밝혀진것은없음 ADHD, 정신분열병은비대칭성발생에문제를줄수있음. 자폐, 임신중알코올에노출되었을경우 gray matter 의비댕칭성에문제가있을수있음 유년기육아스타일에는영향받지않음. 즉, 어린시절의발달과시기에영향을많이받을수있음. 본인들이만든건강한사람들의결과를기준으로위험인자들과의비교를통해기존의분석을더잘할수있음. JeongHun Kim 2013/11/29 # 22
Limitation 오른손잡이만분석한데이터 왼손잡이는제한함 Longitudinal study 보다는통계적의미가낮음 T1 image 의해상도가높아진다면좀더정확한결과를얻어낼수있음 본논문의 T1 해상도 (1.5T) 대부분논문의 T1 해상도 (3.0T 7.0T) JeongHun Kim 2013/11/29 # 23
Conclusion Asymmetry 데이터값은 thickness 와더불어추가적인해석을위한데이터로사용가능함. 어린이는어른보다는좀더대칭적인형태를보임. 즉 AI 값이전반적으로낮음 전나이대에걸친뇌피질의비대칭성에대한본연구결과는다른연구의기반을제공할수있음. JeongHun Kim 2013/11/29 # 24