安静時状態のfMRIのスペクトル動的因果モデリング：デフォルトモードネットワークにおける効果的な脳接続性を遺伝学に関連付ける探索的研究

イメージング遺伝学研究を実施して、デフォルトモードネットワーク（DMN）での脳のつながりが、アルツハイマー病および軽度の認知障害の文脈内で遺伝学にどのように関連しているかを調査します。アルツハイマー病神経画像イニシアチブ（ADNI）データベースから合計319のRS-FMRIスキャンを持つ111人の被験者のサンプルから得られた縦断状態の機能的磁気共鳴画像法（RS-FMRI）と遺伝データの分析を開発します。動的因果モデル（DCM）は、RS-FMRIスキャンに適合して、DMN内の効果的な脳接続性を推定し、経験的な疾患に制約されたセットに含まれる一連の単一ヌクレオチド多型（SNP）に関連しています。ゲノム全体のデータのみを持つ663 ADNI被験者のサンプル。線形混合効果（LME）モデルと関数オンスカラー回帰（FSR）の両方を使用して、スペクトルDCMを使用してSNPを使用して推定される縦方向の有効脳接続性を関連付けます。どちらの場合も、SNP係数をテストするためのパラメトリックブートストラップを実装し、漸近ヌル分布から得られたp値と比較します。0.1の初期Q値のしきい値での両方のネットワークで、効果は見つかりません。FSRとLMEの両方によって行われた異なる仮定に安定性を示す比較的高いランクとの関連の探索的パターンについて報告します。

We conduct an imaging genetics study to explore how effective brain connectivity in the default mode network (DMN) may be related to genetics within the context of Alzheimer's disease and mild cognitive impairment. We develop an analysis of longitudinal resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) and genetic data obtained from a sample of 111 subjects with a total of 319 rs-fMRI scans from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) database. A Dynamic Causal Model (DCM) is fit to the rs-fMRI scans to estimate effective brain connectivity within the DMN and related to a set of single nucleotide polymorphisms (SNPs) contained in an empirical disease-constrained set which is obtained out-of-sample from 663 ADNI subjects having only genome-wide data. We relate longitudinal effective brain connectivity estimated using spectral DCM to SNPs using both linear mixed effect (LME) models as well as function-on-scalar regression (FSR). In both cases we implement a parametric bootstrap for testing SNP coefficients and make comparisons with p-values obtained from asymptotic null distributions. In both networks at an initial q-value threshold of 0.1 no effects are found. We report on exploratory patterns of associations with relatively high ranks that exhibit stability to the differing assumptions made by both FSR and LME.