Caracterización de la conectividad de las redes neurales en el lóbulo temporal medial mediante la teoría de grafos al comparar dos paradigmas de memoria episódica a partir de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) en sujetos sanos

Abstract

RESUMEN : El presente proyecto abarca el procesamiento de imágenes obtenidas a partir de estudios de resonancia magnética funcional (fMRI) en dos repositorios libres, donde se evalúa memoria episódica visual y verbal, en un grupo de 75 sujetos sanos en total. En dichos estudios los sujetos realizaban una serie de estímulos, determinados por pautas llamadas paradigmas, donde se buscaba la activación de las áreas de memoria a evaluar. Para llegar al cumplimiento de los objetivos planteados la metodología se basa en el procesamiento de dichas imágenes de los dos repositorios luego de un preprocesamiento hasta el nivel de suavizado. Aplicando la toolbox GRETNA, para la construcción de matriz de conectividad con una correlación estática, y la transformada Z de Fisher se llega al cálculo de tres métricas de grafos como lo son grado de centralidad, camino más corto y clustering; dichas medidas se obtuvieron para cada sujeto, agrupándose en matrices por medio de Python y presentándose gráficamente como caja y bigotes con un análisis basado en pruebas estadísticas no paramétricas. Se confirma por medio de los ROI evaluados la ubicación de la activación de los sujetos como lo son (hipocampo derecho, hipocampo izquierdo y parahipocampal), además de obtenerse diferencias sugestivas entre ambos repositorios, basados en las pruebas y métricas tomadas, lográndose así una caracterización de dichas redes. Con dos datos significativos en parahipocampo, para medida de grado de centralidad y camino más corto, se sugiere mayor importancia de esta estructura a la hora de codificar la información, para lo cual se requieren más estudios en esta ruta. Además de obtenerse concordancia para activación en hemisferio izquierdo en memoria episódica verbal y para hemisferio derecho en memoria episódica no verbal.

ABSTRACT : The present project covers the processing of images obtained from functional magnetic resonance (fMRI) studies in two free repositories, where visual and verbal episodic memory is evaluated, in a group of 75 healthy subjects in total. In these studies, the subjects performed a series of stimuli, determined by guidelines called paradigms, where the activation of the memory areas to be evaluated was sought. To achieve the objectives, set the methodology is based on the processing of these images from the two repositories after preprocessing to the smoothing level. Applying the GRETNA toolbox, for the construction of connectivity matrix with a static correlation, and the Fisher Z transform comes to the calculation of three graph metrics such as degree of centrality, shorter path and clustering; These measurements were obtained for each subject, grouped into matrices by means of Python and presented graphically as a box and whiskers with an analysis based on non-parametric statistical tests. The location of the activation of the subjects as they are (right hippocampus, left hippocampus and parahippocampal) is confirmed by the evaluated ROI, in addition to obtaining suggestive differences between both repositories, based on the tests and metrics taken, a characterisation of these networks. With two significant data in parahippocampus, for measure of degree of centrality and shorter path, it is suggested that this structure is more important when encoding information, for which more studies are required in this route. In addition to obtaining concordance for activation in the left hemisphere in verbal episodic memory and for the right hemisphere in nonverbal episodic memory.