Опыт фМРТ-анализа состояния покоя (resting state) здоровых испытуемых с использованием программного обеспечения FSL

FMRI RS analysis is an adequate for basic level human brain’s functional activity study in health and pathology. However there is no recognized processing algorithm, convenient for clinic. Objective: allocation of a typical RS networks in healthy people based software FSL and analysis of a number of qualitative and quantitative indicators of potentially promising for comparison with cerebral pathology. Materials and methods. We conducted a pilot RS studies (fMRI 3T) in 12 healthy volunteers according ICA as implemented in FSL software. Based on published data contained in the introduction, differentiated artifact (cerebrospinal fluid, vascular) and typical neural network RS. We analyzed the last in the group taking into account the observations of gender and profile motor hemispheric asymmetry. Particular topography as well as a number of integrated quantitative indicators of RS networks activity was tested: the total volume and intensity of activation as well as power spectrum frequency characteristics of hemodynamic signals (average frequency, dominant frequency peak). Results. Each the subject has been allocated 7-8 network RS, similar to those described in the literature basic “reference networks”. A comparison of the frequency and integrated activity indicators of these networks to the individual characteristics of the subjects showed descriptiveness considered quantitative parameters. A more detailed analysis of DMN network, showed considerable variation in the “volume of network” in healthy people, while the intensity parameter activation small differences of values (ie more stable) in the norm, but is changing dramatically in patients with traumatic brain injury. Relatively low variability in norm is also characterized by the average frequency of the spectrum’s active zone. Conclusion. These data demonstrate the correctness of the used FSL algorithm for fMRI resting state analysis and perspectivity of using some integrated quantitative indicators for fMRI activity assessment of healthy and sick human brain.Анализ фМРТ в состоянии покоя (resting state, или RS) представляется адекватным методическим подходом к исследованию базового уровня функциональной активности головного мозга человека в норме и патологии, включая пациентов с глубокими когнитивными и двигательными нарушениями. Однако при наличии нескольких алгоритмов обработки этого феномена признанный стандарт отсутствует. Цель исследования: выделение типичных сетей (коннектомов) RS у здоровых людей на базе программного обеспечения FSL и анализ ряда качественных и количественных показателей, потенциально перспективных для сопоставления с церебральной патологией. Материал и методы. У 12 здоровых испытуемых провели пилотные исследования resting state фМРТ 3 Т по алгоритму независимых компонент (ICA) в программе FSL. На основе литературных данных, приведенных во введении, дифференцировали артефактные (ликворные, сосудистые) и типичные нейронные сети RS. Анализировали представленность последних в группе наблюдений с учетом гендерной принадлежности и профиля моторной межполушарной асимметрии. Наряду с особенностями топографии отдельной сети оценивали ряд интегральных показателей (общий объем и интенсивность активации), а также частотные характеристики спектра мощности (средняя частота, частота доминирующего пика) гемодинамических сигналов. Результаты. У каждого испытуемого было выделено по 7-8 сетей RS, сходных с описанными в литературе основными “эталонными сетями”. Результаты сопоставления интегральных и частотных характеристик активности этих сетей с индивидуальными особенностями испытуемых показали информативность рассматриваемых количественных параметров. Установлено, в частности, что объем активации сети DMN здоровых людей более вариативен, тогда как параметр интенсивности активации характеризуется меньшим разбросом значений (т.е. более стабилен) в норме, но резко меняется у пациентов с черепно-мозговой травмой. Относительно малой вариативностью в норме характеризуется также средняя частота активной зоны спектра. Заключение. Полученные данные подтверждают корректность предлагаемого подхода и свидетельствуют о перспективности использования рассмотренных количественных показателей RS для фМРТ-оценки активности здорового и больного мозга человека