Les connectogrammes sont des représentations graphiques de connectomique, le domaine d'étude dédié à la cartographie et à l'interprétation de toutes les connexions de fibre de matière blanche dans le cerveau humain. Ces graphiques circulaires basés sur des données d'IRM de diffusion utilisent la théorie des graphes pour représenter les connexions de la matière blanche et les caractéristiques corticales pour des structures cérébrales simples, des sujets ou des populations.
Structure centré|vignette||925x925px vignette|Légende des métadonnées présentées dans les différents anneaux du connectogramme.
Description Le connectogramme est une représentation graphique de la connectique cérébrale. Cette représentation a été proposée pour la première fois en 2012.
Les représentations circulaires des connexions sont utilisées dans un certain nombre de disciplines autre que la neurologie, parmi ces disciplines on peut citer la représentation de certains aspects des épidémies, des réseaux géographiques, les temps de la musique, de la diversité dans les populations d'oiseaux ou encore des données de la génomique. vignette|Zones du cerveau colorées selon l'anneau extérieur du connectogramme. Les connectogrammes sont de forme circulaire, la moitié gauche représentant l'hémisphère gauche et la moitié droite représentant l'hémisphère droit. Les hémisphères sont décomposés en lobe frontal, le cortex insulaire, le lobe limbique, lobe temporal, le lobe pariétal, lobe occipital, les structures sous-corticales et le cervelet. En bas, le tronc cérébral est également représenté entre les deux hémisphères. Au sein de ces lobes, chaque zone corticale est étiqueté avec une abréviation et une couleur propre lui est attribué. Cette couleur peut être utilisée pour désigner ces mêmes régions corticales dans d'autres figures, comme les surfaces parcellaires du cerveau dans l'image adjacente, de sorte que le lecteur puisse trouver les zones corticales correspondantes sur une surface géométriquement précise et voir exactement à quel point les régions connectées peuvent être disparates. À l'intérieur de l'anneau de surface corticale, les cercles concentriques représentent chacun des attributs différents des régions corticales correspondantes. De l'extérieur à l'intérieur, ces anneaux métriques représentent le volume de la matière grise, la surface, l'épaisseur corticale, la courbure ainsi que le degré de connectivité (la proportion relative de fibres initiant ou se terminant dans la région par rapport à l'ensemble du cerveau). À l'intérieur de ces cercles, des lignes relient les régions qui sont structurellement reliées. La densité relative (nombre de fibres) de ces connexions se reflète dans l'opacité des lignes, de sorte que l'on peut facilement comparer les différentes connexions et leur importance structurelle. L'anisotropie fractionnée de chaque connexion se reflète dans sa couleur.
Utilisation
Cartographie du cerveau
Dans les années 2010, la recherche concentre ses efforts pour cartographier l'ensemble du cerveau humain et ses connexions. Dans ce contexte, il est devenu de plus en plus important de trouver des moyens de représenter graphiquement de grandes quantités de données impliquées dans la connectomique. La plupart des autres représentations du connectome utilisent trois dimensions et nécessitent donc une interface utilisateur graphique interactive. Le connectogramme permet d'afficher 83 régions corticales dans chaque hémisphère et afficher visuellement les zones structurellement connectées, le tout sur une surface plane. Il est donc commodément classé dans les dossiers des patients ou à afficher en version imprimée. Les graphiques ont été développés à l'origine à l'aide de l'outil de visualisation Circos.
Utilisation clinique gauche|vignette|Connectogram, typique de ceux en usage clinique, représentant estimée de connexion des dommages dans Phineas Gage, qui, en 1848, a survécu à une grande barre de fer propulsés par le biais de son crâne et le cerveau. Le connectogram affiche uniquement les connexions qui ont été estimées à être endommagé. Au niveau individuel, les connectogrammes peuvent être utilisés pour documenter le traitement des patients présentant des anomalies neuroanatomiques. Par exemple, les connectogrammes sont utilisés pour suivre la progression de la récupération neurologique des patients ayant subi une lésion cérébrale traumatique (TBI). Ils ont également été appliqués à Phineas Gage, un patient célèbre, pour estimer les dommages à son réseau neuronal (ainsi que les dommages au niveau cortical - l'objectif principal des études antérieures sur Gage).
Études empiriques Les connectogrammes peuvent permettre de représenter les moyennes des mesures corticales (volume de matière grise, surface, épaisseur corticale, courbure et degré de connectivité), ainsi que des données tractographiques, telles que les densités moyennes et l'anisotropie fractionnelle des connexions, pour des populations de toute taille. Cela permet une comparaison visuelle et statistique entre des groupes tels que les hommes et les femmes, des cohortes d'âge différentes ou des cohortes témoins et des patients en bonne santé. Certaines versions ont été utilisées pour analyser la répartition des réseaux dans des populations de patients ou l'équilibre relatif entre les connexions interhémisphériques et intrahémisphériques.
Versions modifiées vignette| Connectogramme d'un sujet de contrôle en bonne santé, incluant 5 mesures nodales supplémentaires non incluses dans le connectogramme standard. De l'extérieur vers l'intérieur, les anneaux représentent la région corticale, le volume de matière grise, la surface, l'épaisseur corticale, la courbure, le degré de connectivité, la force des nœuds, la centralité intermédiaire, l'excentricité, l'efficacité nodale et la centralité des vecteurs propres. Entre le degré de connectivité et la force du nœud, un cercle vide a été ajouté en tant qu'espace réservé.|alt=Connectogramme d'un sujet de contrôle en bonne santé, incluant 5 mesures nodales supplémentaires non incluses dans le connectogramme standard. De l'extérieur vers l'intérieur, les anneaux représentent la région corticale, le volume de matière grise, la surface, l'épaisseur corticale, la courbure, le degré de connectivité, la force des nœuds, la centralité intermédiaire, l'excentricité, l'efficacité nodale et la centralité des vecteurs propres. Entre le degré de connectivité et la force du nœud, un cercle vide a été ajouté en tant qu'espace réservé.Il existe de nombreuses possibilités pour lesquels des mesures additionnelles peuvent être incluses dans les anneaux d'un connectogramme. Irimia et Van Horn (2012) ont publié des connectogrammes examinant les relations corrélatives entre les régions du cerveau. Ils ont également utilisé les diagrammes pour comparer la théorie des graphes et la connectomique. Certains ont été publiés sans les cercles internes des mesures corticales. D'autres variantes incluent des mesures additionnelles relatives aux réseaux neuronaux, qui peuvent être ajoutées comme anneaux additionnels à l'intérieur du connectogramme pour montrer illustrer la théorie des graphes, comme dans le connectogramme ci-contre :
Les régions et leurs abréviations AcronymeRegions du connectogrammeACgG/SPartie antérieure du Gyrus cingulaire et sulcusACirInSSegment antérieur du Cortex insulaire de l'insulaALSHorpRamus horizontal du segment antérieur du Sillon latéral (ou fissure)ALSVerpRamus vertical du segment antérieur du sillon latéral (ou fissure)AngGAngular gyrusAOcSSillon occipital antérieur et encoche pré-occipitale (incisure temporooccipitale)ATrCoSSillons collatéraux transversaux antérieursCcSScissure calcarineCgSMarpBranche marginale du sulcus cingulaireCoS/LinSSillon occipito-temporel médial (sulcus collatéral) et lingual.CSSillon central (Fissure de Rolando)CunCuneusFMarG/SFronto-marginal gyrus (de Wernicke) et sulcusFuGGyrus latéral occipital-temporal latéral (Lobule fusiforme)HGGyrus de Heschl (gyrus temporal transversal temporal antérieur)InfCirInSSegment inférieur du sulcus circulaire de l'insulaInfFGOppPartie opératoire du gyrus frontal inférieurInfFGOrpPartie orbitale du gyrus frontal inférieurInfFGTripPartie triangulaire du gyrus frontal inférieurInfFSSulcus inférieur avantInfOcG/SGyrus et sulcus occipital inférieurInfPrCSInferior part of the precentral sulcusIntPS/TrPSIntraparietal sulcus (interparietal sulcus) and transverse parietal sulciInfTGInferior temporal gyrusInfTSInferior temporal sulcusJSSulcus intermedius primus (of Jensen)LinGLingual gyrus, lingual part of the medial occipito-temporal gyrusLOcTSLateral occipito-temporal sulcusLoInG/CInSLong insular gyrus and central insular sulcusLOrSLateral orbital sulcusMACgG/SMiddle-anterior part of the cingulate gyrus and sulcusMedOrSMedial orbital sulcus (olfactory sulcus)MFGMiddle frontal gyrusMFSMiddle frontal sulcusMOcGMiddle occipital gyrus, lateral occipital gyrusMOcS/LuSMiddle occipital sulcus and lunatus sulcusMPosCgG/SMiddle-posterior part of the cingulate gyrus and sulcusMTGMiddle temporal gyrusOcPoOccipital poleOrGOrbital gyriOrSOrbital sulci (H-shaped sulci)PaCL/SParacentral lobule and sulcusPaHipGGyrus parahippocampique, parahippocampal part of the medial occipito-temporal gyrusPerCaSPericallosal sulcus (S of corpus callosum)POcSParieto-occipital sulcus (or fissure)PoPlPolar plane of the superior temporal gyrusPosCGGyrus postcentralPosCSPostcentral sulcusPosDCgGPosterior-dorsal part of the cingulate gyrusPosLSPosterior ramus (or segment) of the lateral sulcus (or fissure)PosTrCoSPosterior transverse collateral sulcusPosVCgGPosterior-ventral part of the cingulate gyrus (isthmus of the cingulate gyrus)PrCGGyrus précentralPrCunPrécuneusRGGyrus rectus (gyrus rectus)SbCaGSubcallosal area, subcallosal gyrusSbCG/SSubcentral gyrus (central operculum) and sulciSbOrSSuborbital sulcus (sulcus rostrales, supraorbital sulcus)SbPSSillon sous-pariétalShoInGShort insular gyriSuMarGSupramarginal gyrusSupCirInSSuperior segment of the circular sulcus of the insulaSupFGSuperior frontal gyrusSupFSSuperior frontal sulcusSupOcGSuperior occipital gyrusSupPrCSSuperior part of the precentral sulcusSupOcS/TrOcSSuperior occipital sulcus and transverse occipital sulcusSupPLSuperior parietal lobuleSupTGLpLateral aspect of the superior temporal gyrusSupTSSuperior temporal sulcusTPlTemporal plane of the superior temporal gyrusTPoHémisphère cérébralTrFPoG/STransverse frontopolar gyri and sulciTrTSTransverse temporal sulcusAmgAmygdalaCaNCaudate nucleusHipHippocampe (cerveau)NAccNoyau accumbensPalGlobus pallidusPuPutamenThaThalamusCeBCerveletBStemTronc cérébral
Dans la culture populaire Les connectogrammes auraient été une source d'inspiration pour le affichage tête haute style de Tony Stark casque de Iron Man 3.
Voir aussi
Connectome Connectomique Human Connectome Projet Cartographie du cerveau Tractographie Human Brain Project
Références
Bibliographie
Catégorie:Bio-informatique Catégorie:Neurophysiologie Catégorie:Neurochirurgie