Estudio de fibras de la materia blanca superficial en datos del Proyecto Conectoma Humano.

Abstract

El estudio del conectoma humano busca definir las principales estructuras y conexiones ce rebrales, junto con su función. Este, en el futuro generará un impacto en la neurociencia y el campo clínico. Con la resonancia magnética de difusión es posible explorar la estructura de la materia blanca, dada por organización de las fibras que la componen. Los fascículos largos de asociación han sido estudiados en profundidad. Sin embargo, existen pocos estudios acerca de los fascículos cortos de asociación de la materia blanca superficial, debido a su menor tamaño, estructura desconocida y mayor variabilidad entre sujetos. Su estudio es de gran importan cia para entender la funcionalidad del cerebro humano y estudiar patologías asociadas a una conectividad anormal de estas fibras. Para abordar el estudio de las fibras de la materia blanca superficial se trabajó con imáge nes de resonancia magnética de difusión provenientes del Human Connectome Project (HCP), una base de datos grande y de muy buena calidad. Se aplicaron algoritmos para reconstruir las trayectorias principales de las fibras cerebrales y se evaluaron sus parámetros para lograr una reconstrucción de buena calidad en las zonas superficiales de la corteza. Una vez aplica do el algoritmo de tractografía adecuado sobre los modelos de difusión, se adaptó y aplicó un método automático, basado en clustering jerárquico inter-sujeto, sobre el cerebro completo. De esta forma, se logró identificar aquellos fascículos superficiales de la materia blanca de mayor reproducibilidad, dando como resultado un nuevo atlas. El atlas obtenido está compuesto por 501 fascículos de fibras de asociación cortas superficiales en todo el cerebro. Los fascículos que conforman el atlas fueron etiquetados y jerarquizados de acuerdo a las regiones que conectan y lóbulo al que pertenecen. Este fue validado segmentando automáticamente datos de tractografía determinística y probabilística provenientes de diferentes bases de datos, donde se obtuvo una reproducibilidad muy alta, en especial para el caso de tractografía probabilística en datos del HCP. El uso de tractografía probabilística calculada a partir de imágenes de difusión de alta calidad registradas no linealmente, en conjunto con la aplicación de técnicas como clustering inter-sujeto, permitió la construcción de un atlas robusto de fibras superficiales, compuesto por fascículos bien definidos a lo largo de toda la superficie del cerebro. Comparado con trabajos previos, contiene un mayor número de fascículos y mayor cobertura del cerebro, donde algunos fascículos funcionales han sido descritos en la literatura, y una cantidad importante de fascículos no está presente en atlas previos.