脳の新しいテンプレートを作成 – 神経科学ニュース

まとめ： 研究者らは、神経画像データ解析の精度と効率を向上させる新しい皮質表面テンプレートである OpenNeuro Average (onavg) を開発しました。

このモデルは 1,031 の脳に基づいており、以前のモデルと比較してより一貫性があり偏りの少ないマップを提供します。 また、データの有効活用も可能になります。これは、データセットが限られている研究にとって重要です。

onavg テンプレートは、認知科学および臨床神経科学において幅広い応用が期待されています。

重要な事実:

1. 標準化されたサンプル: 脳領域全体のサンプルを平均化することで均一なプロセスが実行され、バイアスが軽減されます。
2. データ効率: 正確な分析に必要なデータが少なくなるため、限られたデータセットでの研究に役立ちます。
3. 幅広い用途: 視覚、言語、神経変性疾患の研究に役立ちます。

ソース： ダートマス大学

人間の脳は、知覚、記憶、言語、思考、意識、感情などの重要な機能を担っています。

脳の仕組みを理解するために、科学者は脳がタスクを実行しているときや休息しているときの参加者の脳活動を記録するために神経画像を使用することがよくあります。 脳の機能は、人間の脳の外層である大脳皮質で体系的に制御されています。

研究者は、神経画像データを分析し、人間の脳の機能組織を研究するために、「皮質表面モデル」と呼ばれるものをよく使用します。

脳はそれぞれ異なる形をしています。 複数の個人からの神経画像データを分析するには、研究者はデータを同じ脳テンプレートに登録する必要があります。これにより、脳の形状が異なる場合でも、異なる脳で同じ解剖学的位置を特定できるようになります。 これらのサイトは「ピーク」として知られています。

過去 25 年間にわたって、これらのテンプレートは何度か反復されてきました。現在最も広く使用されている皮質表面テンプレートは、40 の脳から収集されたデータに基づいています。

今回、ダートマスの研究者らは、「OpenNeuro Average」または略して「onavg」と呼ばれる新しい皮質表面テンプレートの作成に成功しました。これにより、神経画像データの分析の精度と効率が向上します。

結果は、 自然の手法。

「私たちの皮質表面テンプレート onavg は、脳のさまざまな部分を均一にサンプリングした最初の製品です」と、筆頭著者で博士研究員であり、ダートマス大学心理脳科学部ハクスビー研究室のメンバーであるフェイロン・マー氏は述べています。 「これはマップの偏りが少なく、計算効率が高くなります。」

研究チームは、神経画像データを共有するための無料のオープンソース プラットフォームである OpenNeuro の 30 のデータセットから 1,031 個の脳の皮質解剖学に基づいてテンプレートを構築しました。 共著者らによると、これは脳の形状に基づいた最初の皮質表面テンプレートでもあるという。

対照的に、以前のテンプレートは皮質のさまざまな部分を不均一にサンプリングし、ボールのような形状に依存して皮質頂点を特定していたため、頂点の分布に偏りが生じていました。

onavg テンプレートを使用すると、分析に必要なデータが少なくなります。

「神経画像診断によるデータの取得は非常に高価であり、希少疾患の研究など一部の臨床集団にとっては、大量のデータを取得することが困難または不可能な場合があります」とフェロング氏は言う。

「当社のテンプレートはデータをより効率的に使用することで、学術研究における結果の再現性と再現性を高めることができます。」

「onavg は、認知神経科学および臨床神経科学のあらゆる側面に幅広く応用できる方法論的な進歩を表していると信じています」と、共著者で心理脳科学科の教授であり、ダートマス大学認知神経科学センターの元所長であるジェームス・ハクスビー氏は言う。 。

同氏は、その皮質表面テンプレートは、自閉症やアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患などの障害だけでなく、視覚、聴覚、言語、個人差に関する研究にも使用できる可能性があると述べている。

「これはこの分野に広く深い影響を与えると考えています」とハクスビー氏は言う。 また、心理・脳科学の元博士研究員でテキサス大学ダラス校行動・脳科学学部助教授のJiahui Guo氏と、心理学・脳科学学部准教授のMaria Ida Gobini氏もこの研究に貢献した。ボローニャ大学の医学および外科学。

ブレインマッピング研究ニュースについて

著者： エイミー・オルソン
ソース： ダートマス大学
コミュニケーション： エイミー・オルソン – ダートマス大学
写真： 画像は神経科学ニュースから引用

元の検索: オープンアクセス。
」人間の神経科学のための皮質表面テンプレート「フェイロン・マー他著」 自然の手法

まとめ

人間の神経科学のための皮質表面テンプレート

神経画像データの分析は、脳間の主要な解剖学的差異を解決するために、標準的な解剖学的テンプレートへの正規化に依存しています。 現在の人間の大脳皮質表面テンプレートは、標準的な形状に折り畳まれた皮質の膨張に起因する歪みにより、サンプルの位置が不均一になります。

ここでは、皮質の均一なサンプリングを提供する onavg テンプレートを紹介します。

私たちは、公開されている 1,031 個の脳の高品質構造スキャンに基づいて onavg テンプレートを作成しました。これは既存の皮質テンプレートの 25 倍です。 大脳皮質の解剖学に基づいて頂点の位置を最適化し、均一な分布を実現しました。

他のテンプレートと比較して、onavg に基づく表現幾何学における多変量パターンの分類精度と参加者間の相関関係を一貫して観察しました。また、onavg は他のテンプレートと比較して同じパフォーマンスを達成するためにデータの 4 分の 3 しか必要としません。

また、サンプリングの改善により、各サーチライトの頂点数の変動が少なくなったため、アルゴリズム全体の CPU 時間が 1.3% ～ 22.4% 削減されました。