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Erschienen in: Brain Structure and Function 8/2017

04.05.2017 | Original Article

Do all roads lead to Rome? A comparison of brain networks derived from inter-subject volumetric and metabolic covariance and moment-to-moment hemodynamic correlations in old individuals

verfasst von: Xin Di, Suril Gohel, Andre Thielcke, Hans F. Wehrl, Bharat B. Biswal, The Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative

Erschienen in: Brain Structure and Function | Ausgabe 8/2017

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Abstract

Relationships between spatially remote brain regions in human have typically been estimated by moment-to-moment correlations of blood-oxygen-level dependent signals in resting-state using functional MRI (fMRI). Recently, studies using subject-to-subject covariance of anatomical volumes, cortical thickness, and metabolic activity are becoming increasingly popular. However, question remains on whether these measures reflect the same inter-region connectivity and brain network organizations. In the current study, we systematically analyzed inter-subject volumetric covariance from anatomical MRI images, metabolic covariance from fluorodeoxyglucose positron emission tomography images from 193 healthy subjects, and resting-state moment-to-moment correlations from fMRI images of a subset of 44 subjects. The correlation matrices calculated from the three methods were found to be minimally correlated, with higher correlation in the range of 0.31, as well as limited proportion of overlapping connections. The volumetric network showed the highest global efficiency and lowest mean clustering coefficient, leaning toward random-like network, while the metabolic and resting-state networks conveyed properties more resembling small-world networks. Community structures of the volumetric and metabolic networks did not reflect known functional organizations, which could be observed in resting-state network. The current results suggested that inter-subject volumetric and metabolic covariance do not necessarily reflect the inter-regional relationships and network organizations as resting-state correlations, thus calling for cautions on interpreting results of inter-subject covariance networks.
Literatur
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Zurück zum Zitat Qiu X, Zhang Y, Feng H, Jiang D (2016) Positron emission tomography reveals abnormal topological organization in functional brain network in diabetic patients. Front Neurosci. doi:10.3389/fnins.2016.00235 Qiu X, Zhang Y, Feng H, Jiang D (2016) Positron emission tomography reveals abnormal topological organization in functional brain network in diabetic patients. Front Neurosci. doi:10.​3389/​fnins.​2016.​00235
Zurück zum Zitat Wehrl HF, Hossain M, Lankes K et al (2013) Simultaneous PET-MRI reveals brain function in activated and resting state on metabolic, hemodynamic and multiple temporal scales. Nat Med 19:1184–1189. doi:10.1038/nm.3290 CrossRefPubMed Wehrl HF, Hossain M, Lankes K et al (2013) Simultaneous PET-MRI reveals brain function in activated and resting state on metabolic, hemodynamic and multiple temporal scales. Nat Med 19:1184–1189. doi:10.​1038/​nm.​3290 CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Do all roads lead to Rome? A comparison of brain networks derived from inter-subject volumetric and metabolic covariance and moment-to-moment hemodynamic correlations in old individuals
verfasst von
Xin Di
Suril Gohel
Andre Thielcke
Hans F. Wehrl
Bharat B. Biswal
The Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative
Publikationsdatum
04.05.2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Brain Structure and Function / Ausgabe 8/2017
Print ISSN: 1863-2653
Elektronische ISSN: 1863-2661
DOI
https://doi.org/10.1007/s00429-017-1438-7

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