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Resonancia magnetica funcional (fMRI, senal BOLD)

Storyboard

La fMRI mide de forma indirecta la actividad neuronal a traves de la senal BOLD, cuya formulacion completa fue introducida en el modelo de acoplamiento neurovascular (E11). El analisis estadistico estandar de estos datos emplea un modelo lineal general (GLM), donde la serie temporal observada en cada voxel se explica como combinacion lineal de regresores derivados del diseno experimental convolucionados con la funcion de respuesta hemodinamica canonica, permitiendo generar mapas estadisticos de activacion. La relacion senal-ruido temporal cuantifica la calidad de la adquisicion, mientras que en estudios de reposo (resting-state) la conectividad funcional se estima mediante la correlacion entre las series temporales BOLD de distintas regiones, una medida ampliamente usada para caracterizar alteraciones de red en las patologias de la serie A (por ejemplo A7, A11).

>Modelo

ID:('ky', 1560)


Señal BOLD

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$BOLD=V_0[k_1(1-q)+k_2(1-q/v)+k_3(1-v)]$

$k_1$
Constante BOLD 1
$1$
$k_2$
Constante BOLD 2
$1$
$k_3$
Constante BOLD 3
$1$
$q$
Deoxihemoglobina normalizada
$1$
$BOLD$
Señal BOLD
$1$
$V_0$
Volumen sanguíneo basal
$1$
$v$
Volumen venoso normalizado
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13787)


GLM

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$\mathbf{Y}=X\boldsymbol{\beta}+\boldsymbol{\epsilon}$

$X$
Matriz de diseño
$1$
$epsilon$
Residuo/ruido
$1$
$mathbf Y$
Serie observada por voxel
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13788)


Estimación beta

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$\hat{\beta}=(X^TX)^{-1}X^TY$

$hat{eta}$
Coeficiente GLM estimado
$1$
$X$
Matriz de diseño
$1$
$mathbf Y$
Serie observada por voxel
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13789)


T-test voxel

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$t=\hat{\beta}/\sqrt{\hat{\sigma}^2c^T(X^TX)^{-1}c}$

$hat{eta}$
Coeficiente GLM estimado
$1$
$t$
Estadístico de activación
$1$
$X$
Matriz de diseño
$1$
$hat{sigma}^2$
Varianza residual
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13790)


TSNR

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$tSNR=\overline{BOLD}/\sigma_{BOLD}$

$tSNR$
Relación señal-ruido temporal
$1$
$BOLD$
Señal BOLD
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13791)


Conectividad funcional

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$FC_{ij}=corr(BOLD_i,BOLD_j)$

$FC_{ij}$
Conectividad funcional
$1$
$BOLD$
Señal BOLD
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13792)


HRF convolucionada

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$BOLD_{pred}=Stim*HRF$

$BOLD_{pred}$
BOLD predicho
$1$
$Stim(t)$
Estímulo experimental
$1$
$HRF(t)$
Respuesta hemodinámica
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13793)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$BOLD_{pred}$
BOLD_predicted
BOLD predicho
1
$hat{eta}$
beta_est
Coeficiente GLM estimado
1
$FC_{ij}$
FC
Conectividad funcional
1
$k_1$
k1
Constante BOLD 1
1
$k_2$
k2
Constante BOLD 2
1
$k_3$
k3
Constante BOLD 3
1
$q$
q
Deoxihemoglobina normalizada
1
$t$
t_stat
Estadístico de activación
1
$Stim(t)$
Stim
Estímulo experimental
1
$X$
X
Matriz de diseño
1
$tSNR$
tSNR
Relación señal-ruido temporal
1
$epsilon$
epsilon
Residuo/ruido
1
$HRF(t)$
HRF
Respuesta hemodinámica
1
$BOLD$
BOLD
Señal BOLD
1
$mathbf Y$
Y
Serie observada por voxel
1
$hat{sigma}^2$
var_eps
Varianza residual
1
$V_0$
V0
Volumen sanguíneo basal
1
$v$
v
Volumen venoso normalizado
1
$t$
t
Tiempo
s

ID:(0, 1560)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile