Λειτουργικός απεικονιστικός υπέρηχος: Μελέτη του
εγκεφάλου με χρήση της μεθόδου ICA

Κοντοπούλου, Βαΐα; Kontopoulou, Vaia

dc.contributor.author	Κοντοπούλου, Βαΐα	el
dc.contributor.author	Kontopoulou, Vaia	en
dc.date.accessioned	2022-11-30T08:12:09Z
dc.date.available	2022-11-30T08:12:09Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56300
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23998
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Λειτουργικός υπέρηχος	el
dc.subject	Ανάλυση ανεξάρτητων συνιστωσών	el
dc.subject	Εγκέφαλος	el
dc.subject	Ανάλυση κύριων συνιστωσών	el
dc.subject	Δυναμική ανάλυση	el
dc.subject	Σηματοθορυβικός λόγος	el
dc.subject	Λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού	el
dc.subject	Functional ultrasound	en
dc.subject	fUS	en
dc.subject	ICA	en
dc.subject	Independent component analysis	en
dc.subject	Brain	en
dc.subject	Principal component analysis	en
dc.subject	PCA	en
dc.subject	Dynamic analysis	en
dc.subject	Snr	en
dc.subject	fMRI	en
dc.subject	Sυνιστώσα σήματος	el
dc.subject	Signal component	en
dc.subject	Κέντρα ενεργοποίησης	el
dc.subject	Activation centers	en
dc.subject	Icasso	en
dc.subject	FastICA	en
dc.subject	Συσταδοποίηση	el
dc.subject	Clustering	en
dc.subject	Δείκτης ευστάθειας	el
dc.subject	Stability index	en
dc.subject	Cerebral blood volume	en
dc.title	Λειτουργικός απεικονιστικός υπέρηχος: Μελέτη του εγκεφάλου με χρήση της μεθόδου ICA	el
dc.title	Functional Ultrasound Imaging: Study of the brain using the ICA modality	en
dc.contributor.department	Τομέας Πληροφορικής και Υπολογιστών Εργαστήριο Μικροϋπολογιστών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοπληροφορική	el
heal.classification	Bioinformatics	en
heal.classification	Υπολογιστική Νευροεπιστήμη	el
heal.classification	Computational Νeuroscience	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-18
heal.abstract	Η μελέτη της οργάνωσης και λειτουργίας του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος των ζωντανών οργανισμών αποτελούσε ανέκαθεν το βασικό στόχο αλλά και τη μεγαλύτερη πρόκληση της Νευροεπιστήμης και των συγγενών της επιστημονικών πεδίων. Η δομική πολυπλοκότητα του νευρικού συστήματος αλλά και η κλίματα μεγέθους των θεμελιωδών φαινομένων και αλληλεπιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στα πλαίσια της λειτουργίας του, αποτελούν σύνθετες προκλήσεις του συγκεκριμένου πεδίου έρευνας. Προς την κατεύθυνση αντιμετώπισης των προκλήσεων αυτών, σημαντικότατη έχει αποδειχθεί τα τελευταία χρόνια η συμβολή των επιστημών της Ιατρικής Απεικόνισης και η Υπολογιστική επιστήμη οι οποίες, με πληθώρα διατάξεων υλικού και υπολογιστικών μεθόδων, βασιζόμενες στις φυσικές αρχές λειτουργίας των συστημάτων των βιολογικών οργανισμών, συμβάλλουν καθοριστικά στην ερευνητική περιοχή της Νευροεπιστήμης. Η όλο και μεγαλύτερη ανάγκη επέκτασης της χωροχρονικής ευαισθησίας και της φορητότητας των κλασικών μεθόδων λειτουργικής απεικόνισης του εγκεφάλου οδήγησε στην καθιέρωση, σε ερευνητικό επίπεδο μέχρι προσφάτως, του λειτουργικού απεικονιστικού υπερήχου σαν μια από τις μεθόδους ανίχνευσης και μέτρησης του όγκου εγκεφαλικού αίματος με δυναμικό τρόπο, και κατά συνέπεια της ανίχνευσης νευρικής ενεργοποίησης στο σύστημα του εγκεφάλου. Στην παρούσα έρευνα διερευνώνται οι δυνατότητες της μεθόδου Independent Component Analysis (ICA) όσον αφορά την ανάλυση και εξαγωγή συμπερασμάτων από δεδομένα λειτουργικού υπερήχου, σχετικά με την εγκεφαλική λειτουργία ποντικιών, κατά τη διάρκεια οπτικής διέγερσης. Η διερεύνηση της ICA σε συνδυασμό με την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων, ποσοτικοποιείται με τη χρήση του πακέτου λογισμικού Icasso και πραγματοποιείται σε τρεις κύριους άξονες: Διερεύνηση της επίδρασης των παραμέτρων προεπεξεργασίας του σήματος λειτουργικού υπερήχου στα αποτελέσματα της ICA, διερεύνηση του ρόλου του θορύβου του σήματος λειτουργικού υπερήχου στην έξοδο της ICA και διερεύνηση της μεθόδου όσον αφορά τη δυναμική ανάλυση των δεδομένων λειτουργικού υπερήχου στο χρόνο. Παράλληλα πραγματοποιήθηκε μια εκτενής βιβλιογραφική μελέτη στην ερευνητική περιοχή εφαρμογής λειτουργικού υπερήχου στη μελέτη του εγκεφάλου αλλά και των μεθόδων ανάλυσης των αποτελεσμάτων λειτουργικής απεικόνισής του. Τα πειραματικά αποτελέσματα στα οποία βασίζεται η ανάλυση της παρούσας έρευνας αποτελούνται από πέντε σύνολα δεδομένων (λήψεις) λειτουργικού απεικονιστικού υπερήχου, που παρήχθησαν από πειράματα σε ποντίκια και πραγματοποιήθηκαν στο Erasmus Medical Center στο Rotterdam.	el
heal.abstract	The study of functional configuration of the brain and the nervous system of living organisms, has been the principal target as well as the biggest challenge of Neuroscience and its corresponding scientific fields. The structural complexity of the nervous system and also the scale of its fundamental phenomena and interactions comprise some of the biggest challenges related to this research area. In recent years there has been a surge in hardware set-up and computational methods development in the fields of Medical Imaging and Computational Science, paving the way for rapid advancement in approaching these challenges. The increasing need for greater spatio-temporal resolution and portability potential is the main reason that the functional ultrasound modality was introduced as a novel approach in mapping the functional responce of the brain through the dynamic quantification of the cerebral blood volume. In the present study we explore the potential of the ICA method with regard to the analysis and information extraction from functional ultrasound data, regarding the cerebral functionality of rats, in a visual stimulation experimental set-up. The exploration of the ICA modality in combination with the analysis of the resulting fUS datasets, is quantified using the Icasso clustering software, and it revolves around three basic axis: Researching the effect of different preprocessing parameters of the functional ultrasound signal, in the ICA results, research of the effect of added noise in the ICA output and exploration of the ICA modality from a dynamic analysis perspective of the fUS data, with respect to time. In addition, we performed an extensive review of the existing research in the field of mapping the brain functionality using fUS, as well as in the area of brain functional data analysis. The five datasets which we use in the present study have resulted from 2D visual-stimulation conducted on mice at the Neuroscience department of the Erasmus Medical Center in Rotterdam.	en
heal.sponsor	I would like to thank the Erasmus Medical Center in Rotterdam for providing me with the functional ultrasound experimental data used in my thesis.	en
heal.advisorName	Σούντρης, Δημήτριος
heal.advisorName	Soudris, Dimitrios
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ματσόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τσανάκας, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Soudris, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Matsopoulos, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Tsanakas, Panagiotis	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	115 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false