Dissertação

{en_GB=EEG correlates of fMRI dynamic functional connectivity states} {} EVALUATED

{pt=A organização intrínsica do cérebro pode ser acedida estimando a conectividade funcional (CF) entre regiões do cérebro usando imagens de ressonância magnética funcional (fMRI). Estudos recentes mostraram que a CF é dinâmica, isto é, muda em escalas de tempo curtas de segundos a minutos, a chamada conectividade funcional dinâmica (dFC). Curiosamente, a dFC tem mostrado correlações com estados cerebrais, como olhos fechados ou vigília. Para além disso, um número limitado de estados dFC recorrentes têm sido identificados. No entanto, os fundamentos electrofisiológicos destes estados ainda não são claros. Neste trabalho, analisámos correlações do electroencefalograma (EEG) com estados de dFC em dados de um grupo de voluntários saudáveis usando simultaneamente EEG-fMRI. O método Phase Coherence foi usado para estimar dFC em cada tempo de repetição (TR) e o algoritmo k-médias foi aplicado para obter um número finito de estados, para um k (número de estados) variável. Topografias de energia de EEG para diferentes bandas foram calculadas para cada TR, e desta, a topografia média associada a cada estado dFC. O resultado para nove estados teve o melhor compromisso entre um número de estados relativemente baixo e uma maior diferença entre topografias de energia de alfa. Foi encontrada uma associação entre topografias com alta energia e três estados, um correspondente à rede frontoparietal, outra à default mode network e a terceira composta pelo cortex olfactório e giro orbitofrontal médio. Os resultados fornecem um suporte adicional dos fundamentos electrofisiológicos dos estados dFC, e em particular indicam uma relação com a energia do alfa., en=The brain’s intrinsic organization can be assessed by estimating the functional connectivity (FC) between brain regions using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Recent studies have shown that FC changes over short time scales of seconds to minutes, naming the so-called dynamic functional connectivity (dFC). Interestingly, dFC has been shown to correlate with brain state, such as eye closure or wakefulness. Moreover, a limited number of recurrent dFC states have been identified. However, the electrophysiological underpinnings of dFC states remain unclear. Here, we examine the electroencephalogram (EEG) correlates of dFC states using simultaneous EEG-fMRI data collected from a group of healthy volunteers. The Phase Coherence method was used to estimate dFC at each repetition time point, TR, and a k-means clustering was then applied to obtain a finite number of dFC states, with a varying k (number of states). For the EEG correlates, the topographies of EEG power across different frequency bands were computed for each TR and a mean topography associated to each dFC state was calculated. Nine dFC states was found to have the best trade-off between low number of states and greater difference between alpha topographies. An association between high power topographies was found with three states, one corresponding to the frontoparietal network, other to the default mode network and the third to a olfactory-middle orbitofrontal network. Our results provide further support to the electrophysiological underpinnings of fMRI dFC states, and in particular indicate a relationship with EEG alpha power.}
{pt=conectividade funcional, topografia de energia do EEG, EEG-fMRI simultâneo, estado de repouso, estados de dFC, en=functional connectivity, EEG power topography, simultaneous EEG-fMRI, resting-state, dFC states}

Novembro 18, 2019, 9:30

Orientação

ORIENTADOR

Patrícia Margarida Piedade Figueiredo

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Joana Ribeiro Barbosa Cabral

Instituto de Investigação em Ciências da Vida e Saúde, Universidade do Minho

Doutora