Conectividade funcional e o conectoma humano

Intrinsic Functional Connectivity As a Tool For Human Connectomics: Theory, Properties, and Optimization
K. R. A. Van Dijk, T. Hedden, A. Venkataraman, K. C. Evans, S. W. Lazar, and R. L. Buckner
J. Neurophysiol. January 1, 2010 103:297-321

Abstract. A imagem por ressonância magnética da conectividade funcional em estado de repouso (resting state functional connectivity MRI - fcMRI) é amplamente usada para investigar redes cerebrais que apresentam flutuações correlacionadas. Ainda que a fcMRI não dê uma mensuração direta da conectividade anatômica, evidências cumulativas sugerem que ela é suficientemente restringida pela anatomia para permitir que a arquitetura de sistemas cerebrais distintos seja caracterizada. A fcMRI é particularmente útil para caracterizar sistemas de larga escala que ocorrem em áreas distribuídas (por exemplo, vias corticais polissinápticas, circuitos cérebro-cerebelares, circuitos córtico-talâmicos) e tem poderes complementares quando contrastada com outras ferramentas importantes disponíveis para a conectômica humana - imagem por difusão de alta resolução angular (high angular resolution diffusion imaging - HARDI). Nós revisamos o que se sabe sobre fcMRI e então investigamos a confiabilidade dos dados de fcMRI, os efeitos de pré-processamento, os procedimentos de análise e os efeitos de diferentes parâmetros de aquisição ao longo de seis estudos (n = 98) para fornecermos recomendações de otimização. A amplitude de rodagem (2-12 min), estrutura de rodagem (uma rodagem de 12 min ou duas de 6 min), resolução temporal (2.5 ou 5.0 s), resolução espacial (2 ou 3 mm) e a tarefa (fixação, repouso de olhos fechados, repouso de olhos abertos, classificação contínua de palavras) foram variadas. Os resultados revelaram uma confiabilidade de teste-reteste de moderada a alta. A estrutura de rodagem, a resolução temporal e a resolução espacial influenciaram minimamente os resultados da fcMRI, enquanto que a fixação e o repouso de olhos abertos produziram correlações mais fortes em contraste com outras condições de tarefa. Estágios de pré-processamento usados comumente envolvendo a regressão de sinais incômodos minimizaram correlações inespecíficas (ruído), incluindo aquelas associadas à respiração. O achado mais surpreendente foi que as estimativas de potência de correlação se estabilizaram com tempos de aquisição tão breves como de 5 minutos. A brevidade e a robustez da fcMRI a posiciona como uma poderosa ferramenta para investigações de ampla escala de influências genéticas sobre a arquitetura cerebral. Nós concluimos com uma discussão dos traços fortes e das limitações da fcMRI e como ela pode ser combinada com técnicas de HARDI para sustentar o campo emergente da conectômica humana.