Konsistenssia etsimässä: solmujen määrittelyn ja esikäsittelyn vaikutus toiminnallisten aivoverkostojen rakenteeseen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Verkostoneurotiede käyttää rakenteellisia ja toiminnallisia verkostoja ihmisaivojen mallintamiseen. Aivoverkostojen tutkimus on paikantanut tiedonsiirron keskuksia ja paljastanut moduulirakenteen, joka kuvastaa toiminnallisen integraation ja segregaation välistä tasapainoa. Aivoverkostojen rakenne riippuu iästä, kognitiivisista tehtävistä ja terveydentilasta. Uusimmat menetelmät tutkivat aivoverkostojen aikariippuvuutta ja etsivät aivojen rakenteen ja toiminnan välisiä yhteyksiä monikerroksisia verkostoja hyödyntäen. Verkostoneurotieteessä on kuitenkin useita avoimia menetelmäkysymyksiä. Tärkeimpiä näistä on kysymys aivoverkoston solmujen määrittelystä: vaikka solmujen määrittely vaikuttaa verkoston ominaisuuksiin, siihen ei ole yhtä yleisesti hyväksyttyä tapaa. Myöskään esikäsittelymenetelmien vaikutuksia aivoverkostojen rakenteeseen ei täysin tunneta. Aivoalueita käytetään usein aivoverkoston solmuina. Toiminnallisissa magneettikuvaustutkimuksissa (fMRI) nämä alueet sisältävät useita mittausvokseleita ja magneto- ja elektroenkefalografiatutkimuksissa (MEG, EEG) useita lähdeavaruuden verteksejä. Aivoalueiden määritelmät perustuvat anatomiaan, toiminnallisuuteen tai vokselien tai verteksien välisiin yhteyksiin. Alueiden aikasarjat lasketaan usein kuhunkin alueeseen kuuluvien vokseleiden tai verteksien aikasarjojen keskiarvona. Alueiden käyttö aivoverkoston solmuina perustuu oletukseen toiminnallisesta homogeenisuudesta: kaikkien alueen vokseleiden tai verteksien oletetaan käyttäytyvän samoin ajan funktiona. Väitöskirjassani tutkin aivoverkostoihin liittyviä menetelmäkysymyksiä, erityisesti solmujen määrittelyä, toiminnallista homogeenisuutta ja esikäsittelyn vaikutuksia. Ensimmäisessä julkaisussa osoitan, että signaalien lineaarinen sekoittuminen ja käänteismallin epätarkkuudet aiheuttavat toiminnallista epähomogeenisuutta EEG- ja MEG-tutkimuksissa. Mahdollisena ratkaisuna esittelen optimoidun käänteismallin kollapsoinnin painotusoperaattorin. Toisessa julkaisussa osoitan, että kolmen fMRI-tutkimuksissa usein käytetyn parsellaation alueet eivät ole toiminnallisesti homogeenisia, joten näitä alueita ei tulisi varauksettomasti käyttää toiminnallisten aivoverkostojen solmuina. Kolmannessa julkaisussa tutkin, miten yleisesti käytetty esikäsittelymenetelmä, spatiaalinen suodatus, vaikuttaa aivoverkostojen rakenteeseen. Neljännessä julkaisussa tarkastelen aikariippuvia muutoksia toiminnallisessa homogeenisuudessa ja aivoverkostojen paikallisessa rakenteessa. Nämä muutokset herättävät kysymyksen siitä, voidaanko luonteeltaan aikariippuvia aivoverkostoja kuvata muuttumattomia solmuja käyttäen. Väitöskirjani julkaisujen tulokset osoittavat mahdollisia ongelmia verkostoneurotieteessä tällä hetkellä käytettävissä menetelmissä. Verkostoneurotieteen vaatiman lujan menetelmäpohjan luomiseksi tarvitaankin jatkuvaa huolellista työtä.
Julkaisun otsikon käännösKonsistenssia etsimässä: solmujen määrittelyn ja esikäsittelyn vaikutus toiminnallisten aivoverkostojen rakenteeseen
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Saramäki, Jari, Valvoja
  • Sams, Mikko, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7842-7
Sähköinen ISBN978-952-60-7843-4
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • verkostoneurotiede
  • toiminnalliset aivoverkostot
  • aivojen parsellaatio
  • aivoalueet
  • toiminnallinen homogeenisuus
  • aikariippuvat aivoverkostot
  • esikäsittely

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Konsistenssia etsimässä: solmujen määrittelyn ja esikäsittelyn vaikutus toiminnallisten aivoverkostojen rakenteeseen'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä