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1 Complejidad Dia 8 Ecología Biologí a Psicologia Meteorología MacroEconomía Geofisica UBA, Junio 21, 2012.

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1

Complejidad Dia 8

Ecología

Biología

Psicologia Meteorología

MacroEconomía Geofisica

UBA, Junio 21, 2012.

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1era parte Generalidades de brain imaging Brain imaging for hackers

2da Parte Fisica y fisiología de la señal BOLD.

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Brain imaging: whole brain

  Magnetic Resonance Imaging (MRI)   MRI estructural (MRI)   Funcional MRI (fMRI)   Functional connectivity MRI (fcMRI)

  Computed tomography (CT)   Positron emission tomography (PET)   EEG, MEG, SPECT, DTI,…etc

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‣  Essential in clinical care. ‣  Radiologists perform

qualitative “lightbox” reads.

‣  Most psychiatric and neurological disorders are invisible to reading radiologists.

MRI estructural

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Brain volume declines with age

Marcus et al., 2007

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•  fMRI: where and when (in response). •  rfMRI: at “rest” •  fcMRI: functional

connectivity

Functional MRI “f MRI”

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fMRI

Algo de lo que se viene en Tecnologias emergentes

Amazon.com

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1. Patient visits doctor. Doctor orders fcMRI.

2. fcMRI brain scan.

3. Quantitative analysis 4. Doctor

receives report.

5. Doctor makes dx. and plans treatment.

Quantitative report provides diagnostic measures, guides treatment, assesses response.

Tecnologias Emergentes: quantitative neuroradiology India,

Rafaela, Los Angeles

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Tecnologias Emergentes: digital lab “on the clouds”

Input: Raw MRI scans

Output: Quantitative

reports

Amazon.com http://aws.amazon.com/ec2/

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Aun mas: Tecnologias Emergentes: Patient-driven care

Microsoft HealthVault

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Google Health (prototype)

Otro ejemplo: Tecnologias Emergentes: patient-driven care

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Habrá algo, alguna vez, realmente nuevo?

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Veber den Kreislauf des Blutes in Menschlichen Gehirn (Concerning the circulation of the blood in the human brain) Verlag von Viet & Company: Leipzig, 1881

La primera coneccion entre flujo sanguineo y actividad mental

Angelo Mosso

Inventor del primer ergografo para medir la fuerza muscular

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Resting quietly

Forearm

Brain

Arrow: room clock strikes 12 noon and of church bells heard

Brain

Forearm

Arrow: Mosso asked Bertino if the Ave Maria should have been said

Brain

Forearm

“What is 8 x 12?” ω: response

Brain

Forearm

Monday noon, September 23, 1878

From: Angelo Mosso (1881)

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Brain imaging for hackers*

  Get yourself some brain images   Get yourself some brain analysis tools   Discover something, invent something

*From : Daniel Marcus, PhD Director, Neuroinformatics Research Group @ Washington University School of Medicine

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Get your own brain scanned

  Buy a scanner and install it in your basement

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Get your own brain scanned

  Buy a scanner and install it in your basement   Inflict severe brain injury

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Get your own brain scanned

  Buy a scanner and install it in your basement   Inflict severe brain injury   Volunteer for a study

  Contact local research centers   Ask for your scans (“I’ve brought a blank CD with

me. Will you please copy the DICOM files of my scans onto it?”)

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Use open access data

  Neuron: Neuron Database @ Yale Sense Lab   Gene expression: Allen Brain Atlas   Structural MRI: Open Access Structural Imaging Series

(OASIS), mBIRN Data Repository   Functional MRI: fMRI Data Center, fBIRN Data

Repository   Functional connectivity MRI: Brainscape

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oasis-brains.org

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brainscape.org

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Neuron Network Whole brain

Genesis Neuron

Slicer, Caret, AFNI, Freesurfer, SPM, FSL, ImageJ

Get yourself some tools

See also NITRC (http://www.nitrc.org/)

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Some unsolved problems

  Automated brain extraction   How many networks are in the brain   Methods for distinguishing differences between populations   Predicting disease and aptitude   Data sharing   Individual differences in performance (“gifted”, “savant”)   Neuroethics   “Deidentifying” images   Bridging the spatial divide   Security and privacy   Data mining

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Start hacking.