Functional connectivity of the brain using DTI and PET

The functional structure of the brain has been studied for much time from the perspective of functional segregation, meaning the specialization of different areas according to functional tasks. Nowadays, the functional integration has won importance and is needed to understand the relation between different regions of the brain during normal activities of the human being. This gains more importance to support the diagnosis and prognosis of patients with some kind of disorder, and also, because of the strong evidences supporting the hypothesis that consciousness may emerge from thalamo-cortical interactions of large populations of neurons, studying the structure-function relationship in DOC patients, which present a complete nearly graded range of conscious states, is going to bring some insights to try to understand the origin of consciousness in the human brain. Is for this reason that the use of models to study the behavior and relation of the structural parts of the brain with its functionality, has a big relevance in neuroscience. In this work a study of the state of the art on the relation between structural and functional networks in the brain is made. The use of new parameters in current models is introduced to obtain more accurate models that can be used in later studies. This work presents the fundamental concepts in this field, a methodology to work with different models, and some tools that will support later studies in the scope of a more ambitious project.

La struttura funzionale del cervello è stata studiata per molto tempo dal punto di vista della separazione funzionale, cioè la specializzazione delle aree diverse a seconda compiti funzionali. Oggi, l'integrazione funzionale ha vinto importanza ed è necessario per comprendere la relazione tra le diverse regioni del cervello durante le normali attività dell'essere umano. Ciò acquista maggiore importanza a sostegno della diagnosi e la prognosi dei pazienti affetti da qualche tipo di disordine, e anche, a causa delle forti evidenze a sostegno dell'ipotesi che la coscienza può emergere dalle interazioni talamo-corticali di grandi popolazioni di neuroni, studiando il rapporto struttura-funzione nei pazienti DOC, che presentano una gamma completa di quasi classificati stati di coscienza, sta per portare alcuni spunti per cercare di capire l'origine della coscienza nel cervello umano. È per questo motivo che l'uso di modelli per studiare il comportamento e rapporto delle parti strutturali del cervello con la sua funzionalità, ha una grande rilevanza in neuroscienze. In questo lavoro uno studio dello stato dell'arte sulla relazione tra le reti strutturali e funzionali del cervello è fatto. L'uso di nuovi parametri in modelli attuali viene introdotto per ottenere modelli più accurati che possono essere usati in studi successivi. Questo lavoro presenta i concetti fondamentali in questo campo, una metodologia per lavorare con modelli diversi, e alcuni strumenti che supporteranno studi successivi nell'ambito di un progetto più ambizioso.