CRCNS: Investigating Brain Dynamics through the Lens of Statistical Mechanics
CRCNS:通过统计力学的视角研究大脑动力学
基本信息
- 批准号:10401891
- 负责人:
- 金额:$ 29.05万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-08-01 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AchievementAffectAgeAgingAllelesAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease diagnosisAlzheimer&aposs disease modelAlzheimer’s disease biomarkerAmyloid beta-42Amyloid depositionAnteriorApolipoprotein EBackBrainClinicalCognitiveComplexDNA Sequence AlterationDataData SetDiagnosisDiffusion Magnetic Resonance ImagingDiseaseDoseElderlyEquilibriumExhibitsFamilyFemaleFunctional Magnetic Resonance ImagingFunctional disorderGenderGraphHumanHybridsImageImpairmentInstructionKnock-inLearningLinkLongevityMathematicsMeasuresMedical ImagingMemoryModelingModernizationMusNatureNeuronsOnset of illnessParahippocampal GyrusPatternPerformancePersonsPhase TransitionPhenotypePhysicsPropertyResourcesRestRiskStatistical MechanicsStructureSynapsesSystemTechniquesTemporal LobeTestingThermodynamicsTimeTransgenic MiceWomanbasecomputerized toolsconnectomedeep learningdesigndisease classificationferritegenetic risk factorgraph neural networkhuman dataimprovedlensmalemenmouse modelmultimodalityneuroimagingneuronal circuitryneuropathologynon-invasive imagingnormal agingnoveloutcome predictionrecruitsextau Proteinstheoriestool
项目摘要
Synaptic dysfunction has been hypothesized to be one of the earliest brain changes in Alzheimer’s
disease (AD), leading to hyper-excitation in neuronal circuits. However, network changes related to age
and sex tend to overlap with disease neuropathology, increasing the difficulty of separating
disease-specific alterations from those related to normal aging trajectories in males and females. Indeed,
AD disproportionately affects women, who comprise two thirds of all persons diagnosed with AD
dementia.
Leveraging resting state fMRI connectome and diffusion MRI-derived structural connectome, we will use a
novel hybrid resting-state structural connectome (rs-SC) to study excitation-inhibition balance. Recently,
using a group of cognitively normal APOE-ε4 carriers and age/gender matched non-carriers we
demonstrated a sex-by-age-by-phenotype interaction, with significant hyperexcitation with increasing age
only observable in women, but not in men. Further, hyperexcitation in female carriers began to exhibit at
age 50 in the anterior cingulate, parahippocampal gyrus and temporal lobe regions, and the degree of
hyperexcitation is linked to compensatory recruitment of neuronal resources during a spatial learning
memory task.
In this proposal, we will characterize 1) sex-specific normative trajectories of excitation-inhibition balance
using the Human Connectome Project (HCP) data, and 2) altered excitation-inhibition balance in
abnormal aging using the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) data, as well as 3) further
test and validate our hyperexcitation framework in longitudinal mouse models of AD.
RELEVANCE (See instructions):
In this proposal, we will develop novel computational tools to characterize hyper-excitation patterns in
aging and Alzheimer's Disease and validate our hyperexcitation framework on human data (ADNI and
HCP) as well as longitudinal mouse models of AD. This will significantly improve our understanding of AD
and potentially accelerate the discovery of more robust non-invasive imaging biomarkers of AD.
突触功能障碍已成为阿尔茨海默氏症最早的大脑变化之一
疾病(AD),导致神经回路过度兴奋然而,网络变化与年龄有关。
性别往往与疾病神经病理学重叠,增加了分离的难度
事实上,与男性和女性正常衰老轨迹相关的疾病特异性改变。
AD 对女性的影响尤为严重,她们占所有被诊断患有 AD 的人的三分之二
失智。
利用静息态 fMRI 连接组和扩散 MRI 衍生的结构连接组,我们将使用
最近,新型混合静息态结构连接体(rs-SC)用于研究兴奋-抑制平衡。
使用一组认知正常的 APOE-ε4 携带者和年龄/性别匹配的非携带者,我们
表现出性别、年龄、表型之间的相互作用,随着年龄的增加,显着的过度兴奋
仅在女性中观察到,但在男性中观察不到。此外,女性携带者开始表现出过度兴奋。
50岁前扣带回、海马旁回和颞叶区域,以及
过度兴奋与空间学习期间神经资源的补偿性招募有关
记忆任务。
在本提案中,我们将描述 1) 兴奋-抑制平衡的性别特异性规范轨迹
使用人类连接组计划 (HCP) 数据,以及 2) 改变兴奋-抑制平衡
使用阿尔茨海默病神经影像倡议 (ADNI) 数据发现异常衰老,以及 3) 进一步
在 AD 纵向小鼠模型中测试和验证我们的超兴奋框架。
相关性(参见说明):
在本提案中,我们将开发新颖的计算工具来表征超激励模式
衰老和阿尔茨海默病,并验证我们的人类数据超兴奋框架(ADNI 和
HCP)以及 AD 纵向小鼠模型,这将显着提高我们对 AD 的理解。
并有可能加速发现更强大的 AD 非侵入性成像生物标志物。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Contrastive Brain Network Learning via Hierarchical Signed Graph Pooling Model.
通过分层签名图池模型进行对比脑网络学习。
- DOI:
- 发表时间:2022-11-14
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Tang, Haoteng;Ma, Guixiang;Guo, Lei;Fu, Xiyao;Huang, Heng;Zhan, Liang
- 通讯作者:Zhan, Liang
Enhanced simulations of whole-brain dynamics using hybrid resting-state structural connectomes.
使用混合静息态结构连接体增强全脑动力学模拟。
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Manos, Thanos;Diaz;Fortel, Igor;Driscoll, Ira;Zhan, Liang;Leow, Ale
- 通讯作者:Leow, Ale
Disrupted Excitation-Inhibition Balance in Cognitively Normal Individuals at Risk of Alzheimer's Disease.
认知正常且有阿尔茨海默病风险的个体兴奋抑制平衡被破坏。
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Fortel, Igor;Zhan, Liang;Ajilore, Olusola;Wu, Yichao;Mackin, Scott;Leow, Ale
- 通讯作者:Leow, Ale
Hyperparameter-free and Explainable Whole Graph Embedding
- DOI:
- 发表时间:2021-08-04
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hao Wang;Yue Deng;Linyuan Lu;Guanrong Chen
- 通讯作者:Guanrong Chen
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Alex Leow其他文献
Alex Leow的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Alex Leow', 18)}}的其他基金
Connecting late-life depression and cognition with statistical physics based connectomics and sparse Frechet regression
将晚年抑郁症和认知与基于统计物理学的连接组学和稀疏 Frechet 回归联系起来
- 批准号:
10190424 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别:
CRCNS: Investigating Brain Dynamics through the Lens of Statistical Mechanics
CRCNS:通过统计力学的视角研究大脑动力学
- 批准号:
10222567 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别:
相似国自然基金
多氯联苯与机体交互作用对生物学年龄的影响及在衰老中的作用机制
- 批准号:82373667
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
基于年龄和空间的非随机混合对性传播感染影响的建模与研究
- 批准号:12301629
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
母传抗体水平和疫苗初种年龄对儿童麻疹特异性抗体动态变化的影响
- 批准号:82304205
- 批准年份:2023
- 资助金额:20 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
运动状态下代谢率的年龄变化特征及对人体热舒适的影响研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
基于堆叠式集成学习探索人居环境对生物学年龄的影响
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Undernutrition, microbiota maturation, and adaptive immunity in Bangladeshi children
孟加拉国儿童的营养不良、微生物群成熟和适应性免疫
- 批准号:
10718949 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别:
Touch to learn: How sensory cues impact word segmentation and learning
触摸学习:感官线索如何影响分词和学习
- 批准号:
10584077 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别:
Earlier-Life Predictors of Midlife Risk Factors for Dementia: A 35-Year Follow-up
中年痴呆症风险因素的早期预测因素:35 年随访
- 批准号:
10596295 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别:
Pain and Nutrition in Dementia and Alzheimers PANDA
痴呆症和阿尔茨海默病的疼痛和营养 PANDA
- 批准号:
10644355 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别:
An Integrated Data Approach to Exploring Racial Differences in Reading Intervention Effectiveness
探索阅读干预效果中种族差异的综合数据方法
- 批准号:
10567796 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.05万 - 项目类别: