Einblicke in die Gehirnvernetzung aus neuer Studie
Eine Studie liefert umfassende Daten zur Gehirnfunktion und -vernetzung.
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In dieser Studie wurden Daten von einer Gruppe von 50 Teilnehmern verwendet, die freiwillig an der Forschung teilgenommen haben. Die Teilnehmer berichteten selbst, dass sie vor der Teilnahme keine kognitiven, neurologischen oder psychiatrischen Probleme hatten. Sie gaben ihr informierte Einverständnis zur Teilnahme, und die Studie hielt sich an ethische Richtlinien, die vom örtlichen Ethikkomitee genehmigt wurden. Der Datensatz enthält verschiedene Informationen, darunter Demografie, Gehirnabbildungen und Messungen der elektrischen Aktivität.
Teilnehmerübersicht
Informationen zu jedem Teilnehmer, einschliesslich Alter und Geschlecht, sind in einer Zusammenfassungstabelle verfügbar. Das ermöglicht einen schnellen Überblick über die Eigenschaften der Gruppe.
Datenübersicht
Die Daten wurden an einer medizinischen Einrichtung in Berlin gesammelt. Eine Reihe von Studien hat diese Daten bereits für verschiedene Analysen verwendet. Ein Forschungsprojekt hat eine spezielle Gehirnmodellierungssoftware mit einer kleinen Teilmenge von Teilnehmern eingeführt, um deren Fähigkeiten zu testen. Andere Studien haben untersucht, wie verschiedene Gehirnareale miteinander verbunden sind und interagieren, insbesondere wie sich diese Verbindungen mit dem Alter ändern können.
Datenverwendung und -weitergabe
Die Nutzung der Daten ist in einer Vereinbarung festgelegt, die darauf abzielt, persönliche Informationen zu schützen. Die Daten werden über eine bestimmte Online-Plattform geteilt, wo Nutzer ein vorgegebenes Formular ausfüllen müssen, um Zugang zu erhalten. Diese Vereinbarung stellt sicher, dass alle Verarbeitungen den Datenschutzgesetzen entsprechen.
Datenerhebung
Die Datensammlung wurde mit einem modernen MRI-Scanner durchgeführt. Die Teilnehmer wurden zuerst gescannt und dann wurde ihre Gehirnaktivität gemessen, während sie sich entspannten. Das Ziel war es, die Gehirnaktivität im Ruhezustand zu beobachten. Verschiedene Arten von Scans wurden verwendet, um umfassende Informationen über die Struktur und Funktion des Gehirns zu sammeln.
Datenvorverarbeitung
Vor der Datenanalyse wurden mehrere Vorverarbeitungsschritte unternommen. Dazu gehörte die Korrektur von Bewegungen bei den Scans, um sicherzustellen, dass die Bilder klar waren, und die Segmentierung der Gehirnbilder in verschiedene Regionen. Die Datensammlung beinhaltete auch die Erstellung von Vernetzungsdiagrammen, die zeigten, wie verschiedene Gehirnregionen miteinander interagieren.
Gehirnsimulation
Mit spezieller Software simulierten die Forscher die Gehirnaktivität und schauten, wie sich verschiedene Frequenzen der Gehirnwellen verhalten. Sie testeten mehrere Parameter, um die Simulation zu optimieren und ein besseres Verständnis der Funktionsmuster des Gehirns zu gewinnen.
Datenstandardisierung
Alle gesammelten Daten wurden in einem standardisierten Format angeordnet, das sie zugänglich und leichter analysierbar macht. Das beinhaltete die Umwandlung der Originaldaten in einen bestimmten Dateityp und die Organisation in ein strukturiertes Format.
Technische Validierung
Die Zuverlässigkeit der Datenverarbeitungsmethoden wurde durch wiederholte Scans mit einer kleinen Anzahl von Teilnehmern getestet. Die Analyse zeigte, dass verschiedene Scans zu ähnlichen Ergebnissen führten, was darauf hindeutet, dass die verwendeten Methoden konsistente und vertrauenswürdige Daten produzierten.
Verwendung und Software
Zur Verarbeitung der Daten wurden verschiedene Softwaretools genutzt. Diese Tools halfen, die Daten zu korrigieren und zu analysieren, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu gewährleisten. Die spezifischen Programme können von anderen für ähnliche Analysen verwendet werden, was zukünftige Forschungsbemühungen erleichtert.
Zusätzliche Informationen
Die Studie erzeugte eine interaktive Dateiliste, die es Nutzern ermöglicht, die Daten effektiv zu erkunden. Die Daten eines Beispielteilnehmers wurden ebenfalls vorbereitet, um geteilt zu werden, wobei identifizierbare Informationen entfernt wurden, um die Privatsphäre zu gewährleisten.
Fazit
Diese Studie präsentiert einen umfassenden Datensatz, der für zukünftige Forschungen zur Gehirnvernetzung und -aktivität nützlich ist. Durch die Befolgung strenger ethischer Richtlinien und den Einsatz fortschrittlicher Datenverarbeitungsmethoden zielen die Forscher darauf ab, wertvolle Einblicke in die Gehirnfunktion und deren Variationen zwischen Individuen zu liefern. Die in dieser Studie verwendeten Methoden und Datenstrukturen sollen eine Grundlage für die laufende Erforschung im Bereich der Neurowissenschaften bieten.
Titel: Connectomes, simultaneous EEG-fMRI resting-state data and brain simulation results from 50 healthy subjects
Zusammenfassung: We present raw and processed multimodal empirical data as well as simulation results from a study with The Virtual Brain (TVB). Simultaneous electroencephalography (EEG) - functional magnetic resonance imaging (fMRI) resting-state data, diffusion-weighted MRI, and structural MRI were acquired for 50 healthy adult subjects (18 - 80 years of age) at the Charite University Medicine, Berlin, Germany. We constructed personalized models from this multimodal data with TVB by optimizing parameters on an individual basis that predict multiple empirical features in fMRI and EEG, e.g. dynamic functional connectivity and bimodality in the alpha band power. We annotated this large comprehensive empirical and simulated data set according to the openMINDS meta data schema and structured it following Brain Imaging Data Structure (BIDS) standards for EEG and MRI as well as the BIDS Extension Proposal for computational modeling data. This dataset provides ready-to-use data for future research at various levels of processing including the thereof inferred brain simulation results for a large data set of healthy subjects with a wide age range.
Autoren: Jil Meier, P. Triebkorn, M. Schirner, P. Ritter
Letzte Aktualisierung: 2024-04-20 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.17.589718
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.17.589718.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
Vielen Dank an biorxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.
Referenz Links
- https://commission.europa.eu/law/law-topic/data-protection/international-dimension-data-protection/standard-contractual-clauses-scc_en
- https://wiki.ebrains.eu/bin/view/Collabs/simultaneous-eeg-fmri/
- https://vre.charite.de
- https://github.com/bids-standard/bids-specification/pull/519
- https://zenodo.org/record/7962032
- https://github.com/Donders-Institute/bidscoin
- https://github.com/bids-standard/bids-validator
- https://zenodo.org/record/6391626
- https://github.com/BrainModes/sim2bids/
- https://ebrains-metadata-wizard.apps.hbp.eu/
- https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/
- https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki
- https://www.brain.org.au/software/
- https://www.gnu.org/software/octave/
- https://www.nitrc.org/projects/niak/
- https://github.com/the-virtual-brain
- https://mne.tools/mne-bids/dev/auto_examples/convert_eeg_to_bids.html