Dokument: Multi-modal Parcellation of the Human Striatum: Functions, Clinical Relevance and its Specific Connectivity
| Titel: | Multi-modal Parcellation of the Human Striatum: Functions, Clinical Relevance and its Specific Connectivity | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=57151 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20210823-111146-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Liu, Xiaojin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Eickhoff, Simon B. [Gutachter] Prof. Dr. Dr. Caspers, Svenja [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Das menschliche Striatum ist Bestandteil der subkortikalen Kerne und spielt für die kognitiven und motorischen Funktionen eine wichtige Rolle. Eine Dysfunktion des Striatums ist z.B. bei Parkinson (PD) oder Schizophrenie (SCZ) typisch. Es ist bekannt, dass das menschliche Striatum aus mehreren funktionell und strukturell divergierenden Subregionen besteht. Bisher wurden die Modalitäten jedoch unabhängig voneinander analysiert. Das Ausmaß der multimodalen konvergenten Organisation des Striatums bleibt noch unklar. Das Striatum von Menschen und Makaken weist eine breite Homologie auf, da es mit verschiedenen psychologischen- und Verhaltensfunktionen zusammenhängt. Die Untersuchung der funktionellen und strukturellen Unterschiede zwischen den striatalen Subregionen von Menschen und Makaken kann dazu beitragen, die evolutionäre Divergenz besser zu verstehen und herauszufinden, warum der Mensch für bestimmte neuropsychiatrische Erkrankungen anfällig ist. Bisher bleibt der Unterschied in der funktionellen Organisation des Striatums beim artenübergreifenden Vergleich noch unklar. Ziel dieser Dissertation war es, 1) die multimodale Organisation des menschlichen Striatums zu untersuchen, indem die funktionelle Konnektivität im Ruhezustand (RSFC), die probabilistische Diffusionstraktographie (PDT) und die strukturelle Kovarianz (SC) miteinander verbunden und ihre strukturelle Atrophie in Bezug auf PD und SCZ untersucht werden. 2) Die striatalen Subregionen von Menschen und Makaken anhand ihrer homologen kortiko-striatalen Konnektivität zu vergleichen; und 3) eine standardisierte Toolbox CBPtools für die connectivity-based parcellation (CBP) Analyse einzuführen. In Studie 1 zeigten sich konvergente Cluster im dorsalen, dorsolateralen, rostralen, ventralen und kaudalen Striatum. Während sich bei PD und SCZ eine signifikante strukturelle Atrophie im rostralen und ventralen Striatum zeigte, war für PD eine Atrophie im dorsolateralen Striatum spezifisch. In Studie 2 wurde außerdem durch einen Vergleich zwischen verschiedenen Arten eine ungleiche kortiko-striatale RSFC innerhalb des dorsalen Caudats nachgewiesen. Darüber hinaus wurde eine abnormale RSFC nicht nur zwischen dorsalem Caudat, sondern auch zwischen rostralem Caudat, ventralem, zentralem und kaudalem Putamen sowie weit verbreiteten kortikalen Regionen bei PD- und SCZ-Patienten gefunden. Zusammenfassend deckte diese Dissertation eine modalübergreifende konvergente Organisation des menschlichen Striatums auf, mit der die strukturelle und funktionelle Variabilität bei Alterung und Krankheiten untersucht werden kann. Außerdem liefert sie Hinweise darauf, dass Anomalien im dorsalen Caudat mit Menschen-spezifischer Konnektivität zu neuropsychiatrischen Störungen beim Menschen beitragen könnten.The human striatum is a part of subcortical nuclei and plays an important role in both cognitive and motor functions. Its dysfunction has been implicated in the pathophysiology of various disorders, including Parkinson’s disease (PD) and schizophrenia (SCZ). The human striatum is known to be composed of several functionally and structurally divergent subregions. However, previous studies independently investigated its functional and structural parcellations, the extent of multi-modal convergent organization of the striatum remains unclear. Also, human and macaque striatum have a wide homology because in both the striatum is related to several psychological and behavior functions. Investigating the functional and structural differences between human and macaque striatal subregions may help us to understand the evolutionary divergence and reveal why human is vulnerability to some neuropsychiatric diseases. So far, the difference in functional organization of the striatum with cross-species comparison is still unclear. In this dissertation, we aimed to 1) investigate the multi-modal organization of the human striatum by jointly analyzing the resting-state functional connectivity (RSFC), probabilistic diffusion tractography (PDT), and structural covariance (SC) and examine the structural atrophy of ensuing parcels in PD and SCZ; 2) compare human and macaque striatal subregions according to their homologous cortico-striatal connectivity; and 3) introduced a standardized toolbox ‘CBPtools’ for connectivity-based parcellation (CBP) analysis. In study 1 we found convergent clusters in the dorsal, dorsolateral, rostral, ventral and caudal striatum and observed significant structural atrophy in the rostral and ventral striatum common to both PD and SCZ, and atrophy specifically attributable to PD in the dorsolateral striatum. In study 2, dissimilar cortico-striatal RSFC within the dorsal caudate was detected through cross-species comparison. In addition, abnormal RSFC was found not only between dorsal caudate, but also between rostral caudate, ventral, central and caudal putamen and widespread cortical regions for both PD and SCZ patients. In sum, this dissertation revealed a cross-modal convergent organization of the human striatum that can be used to investigate the structural and functional variability in aging and diseases; and provided a testable hypothesis that abnormalities in dorsal caudate with human-specific connectivity may contribute to human neuropsychiatric disorders. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 23.08.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 23.08.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.04.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.08.2021 |
