Go to page
 

Bibliographic Metadata

Title
Fetal functional connectivity development from in utero data : eingereicht von Daniel Sobotka
Additional Titles
Entwicklung der fetalen funktionellen Konnektivität anhand von in utero aufgenommenen Daten
AuthorSobotka, Daniel
Thesis advisorLangs, Georg
Published2018
Description78 Seiten : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Masterarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionJune 2018
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)Fetus / fetal / fMRT / Konnektivität / MRT / Bewegungskorrektur
Keywords (EN)fetus / fetal / fMRI / connectivity / MRI / motion correction
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-16604 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Fetal functional connectivity development from in utero data [7.09 mb]
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Funktionelle Konnektivität beschreibt die zeitliche Korrelation zwischen Gehirnregionen und kann helfen, die Organisation des fetalen Gehirns sowie der neuronalen Kommunikation zwischen Hirnregionen zu verstehen. Neueste Studien zeigen die Entwicklung von Gehirnnetzwerken im Kindes- und Erwachsenenalter, aber es ist noch nicht völlig erforscht, wie sich diese Netzwerke während der Schwangerschaft entwickeln. Funktionelle Konnektivität ist gemessene funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), eine Technik, welche die Gehirnaktivität in utero von Föten misst. Die mütterliche Atmung und die Bewegung des Fötus während der Aufnahme kann zu Artefakten und demzufolge zu einer falschen Korrelation zwischen Gehirnregionen führen. Diese Diplomarbeit erforscht eine vom Gestationsalter abhängige Entwicklung der fetalen funktionellen Konnektivität sowie die Implementierung von entsprechenden Algorithmen, welche mit Bildartefakten durch Bewegung zurechtkommen. Insgesamt 15 in utero aufgenommene fMRT Datensätze wurden vorverarbeitet, bewegungskorrigiert, evaluiert und korreliert, um die "short-range" und "long-range" Konnektivität von jedem Fötusgehirn zu bestimmen. Außerdem wurden die Ergebnisse der Bewegungskorrektur quantitativ validiert, Konnektivitätsmuster analysiert und mit vorhandener Literatur verglichen, um die Entwicklung des Gehirns während der Schwangerschaft zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bewegungskorrektur für fetale fMRT Aufnahmen möglich ist und eine zuverlässige Quantifizierung funktioneller Konnektivität erlaubt. Die "short-range" Konnektivität wird schwächer, die "long-range" Konnektivität stärker mit fortschreitendem Gestationsalter. Der primäre motorische, somatosensorische sowie der primäre auditorische Kortex zeigten die meisten "short-range" Konnektivität. Bei der "long-range" Konnektivität zeigten das Sprachzentrum sowie Teile des Assoziationskortex die meiste Konnektivität.

Abstract (English)

Functional connectivity (FC) describes the temporal correlation between different brain regions and can help to understand the organization of the fetal brain and the neural communication between brain regions. Recent studies have shown how brain networks in child- and adulthood evolve, but it is not yet understood fully how they develop during gestation. FC is measured functional magnetic resonance imaging (fMRI), a neuroimaging technique, which measures brain activity in utero from fetuses. Maternal breathing and fetus movement can lead to artifacts in the fMRI data set and therefore to false correlation between brain regions. This master thesis investigates gestational age related functional connectivity development from fetuses, and the development of corresponding algorithms to cope with image data artifacts due to motion. A total of 15 in utero acquired functional magnetic resonance imagin datasets are preprocessed, motion corrected, evaluated and correlated to determine the short-range and long-range connectivity of each fetus brain. Furthermore the motion correction results are validated quantitatively, and connectivity patterns are analyzed, clustered and compared to existing literature to understand the brain development during the gestation. The results show that motion correction for fetal fMRI is feasible and enables reliable quantification of functional connectivity based on fMRI signal patterns. The short-range connectivity weakens and the long-range connectivity strengthens with advancing gestational age. The primary motor, somatosensory and primary auditory cortex showed most short-range connectivity. For long-range connectivity the speech center, auditory and auditory association cortex as well as the visualization association, sensory association cortex showed the most connectivity. The spectral clustering showed different results as the existing literature, since only fifteen data sets have been used and the motion correction was not able to remove all motion artifacts, which influenced the clustering.

Stats
The PDF-Document has been downloaded 22 times.