Κάκωση Νωτιαίου Μυελού, εγκεφαλική συνδεσιμότητα, Rich Club
The spinal cord is the connecting link between the brain and the rest of the body. It occupies a large part of the spinal or spinal canal within the spine and is responsible for transmitting complete and well-coordinated sensory-motor information to and from the brain. Spinal cord injury results from injury to its structures due to the use of force on it. Depending on the level and severity of the neurological damage, the injury ranges from paraplegia to complete paraplegia and usually leads to loss of motor and sensory function below the site of injury. It causes extensive reorganization of the sensory-motor cortex of the brain, leads to atrophy not only of the spinal cord but also of the somatosensory cortex and the corticospinal tract.
The present dissertation aims to present the study of brain connectivity change with graph theory and in particular the changes in the topological property of the Rich Club that presents a brain network after spinal cord injury. Initially, the theoretical background and the existing research framework in relation to spinal cord injury were presented, emphasizing in functional connectivity of the brain. Then, after the description of the sample and the collected data, the experimental procedure was analyzed, which includes the creation of code in MATLAB for the calculation of the cortical functional connectivity of the sensorimotor network. Finally, through the statistical analysis of the data extracted from the code, the main conclusions were presented, such as the relationship between the topological property of the Rich Club between the movement of the legs and the total hand movements of the participants, as well as between the patients and healthy participants.
Ο νωτιαίος μυελός συνιστά το συνδετικό κρίκο ανάμεσα στον εγκέφαλο και το υπόλοιπο σώμα. Καταλαμβάνει ένα μεγάλο μέρος του νωτιαίου ή σπονδυλικού σωλήνα εντός της σπονδυλικής στήλης και ευθύνεται για τη μεταφορά ολοκληρωμένων και καλά συντονισμένων αισθητικοκινητικών πληροφοριών από και προς τον εγκέφαλο. Η κάκωση του νωτιαίου μυελού απορρέει από τον τραυματισμό των δομών του λόγω της άσκησης δύναμης με βίαιο τρόπο πάνω του. Αναλόγως του επιπέδου και της σοβαρότητας της νευρολογικής βλάβης, η κάκωση κυμαίνεται από παραπάρεση μέχρι και πλήρη παραπληγία και συνήθως οδηγεί σε απώλεια κινητικής και αισθητηριακής λειτουργίας κάτω από το σημείο του τραυματισμού. Προκαλεί εκτεταμένη αναδιοργάνωση του αισθητικοκινητικού φλοιού του εγκεφάλου, οδηγεί στην ατροφία όχι μόνο του νωτιαίου μυελού αλλά και του σωματοαισθητικού φλοιού και της φλειονωτιαίας οδού.
Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία έχει ως στόχο να παρουσιάσει τη μελέτη της αλλαγής της εγκεφαλικής συνδεσιμότητας με τη βοήθεια της θεωρίας των γράφων και ειδικότερα τις αλλαγές στη τοπολογική ιδιότητα Rich Club που παρουσιάζει ένα εγκεφαλικό δίκτυο μετά από κάκωση νωτιαίου μυελού. Αρχικά, παρατέθηκε το θεωρητικό υπόβαθρο και το υφιστάμενο ερευνητικό πλαίσιο σε σχέση με την κάκωση νωτιαίου μυελού, δίνοντας έμφαση στη λειτουργική συνδεσιμότητα του εγκεφάλου. Στη συνέχεια, αφού πραγματοποιήθηκε η περιγραφή του δείγματος και των στοιχείων που συλλέχθηκαν, αναλύθηκε η πειραματική διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει τη δημιουργία κώδικα στο MATLAB για τον υπολογισμό της φλοιικής λειτουργικής συνδεσιμότητας του αισθητικοκινητικού δικτύου. Τέλος, μέσω της στατιστικής ανάλυσης των δεδομένων που εξήχθησαν από τον κώδικα, παρουσιάστηκαν τα κυριότερα συμπεράσματα, όπως χαρακτηριστικά η σχέση μεταξύ της τοπολογικής ιδιότητας του Rich Club ανάμεσα στην κίνηση των ποδιών και στο σύνολο των κινήσεων των χεριών των συμμετεχόντων, καθώς και μεταξύ των ασθενών και των υγιών συμμετεχόντων.
Μοντελοποίηση των Δικτύων Εγκεφάλου στην Κάκωση Νωτιαίου Μυελού