Programa

Programa Jueves 16 de octubre

Investigador Invitado 10:00 - 11:00 AM (Auditorio del CIMAT). Pedro Valdés Sosa Centro de Neurociencias de Cuba. Title: Measuring Activation and Causality from Functional Neuroimages Using Multiple Prior Information Abstract: We presenta an unify and extend the LORETA and VARETA methods for EEG inverse solutions to identify active neural ensembles and their (Granger) causal relations on the basis of either EEG, MEG, fMRI recordings or any feasible joint recording of these modalities.

Refrigerio 11:00 – 11:30 AM (Zona de Seminarios del CIMAT)

Investigador Invitado 11:30 AM - 12:30 PM (Auditorio del CIMAT). Jim Gee University of Pennsilvania. Title: Tract-specific analysis of brain white matter. Abstract. We present a new model-based framework for the statistical analysis of diffusion imaging data associated with specific white matter tracts. The framework takes advantage of the fact that several of the major white matter tracts are thin sheet-like structures that can be effectively modeled by medial representations. The approach involves segmenting major tracts and fitting them with deformable geometric medial models. The medial representation makes it possible to average and combine tensor-based features along directions locally perpendicular to the tracts, thus reducing data dimensionality and accounting for errors in normalization. The

framework enables the analysis of individual white matter structures, and provides a range of possibilities for computing statistics and visualizing differences between cohorts. Bio. James C. Gee, Ph.D., is Associate Professor of Radiologic Science and Computer and Information Science, Director of the Penn Image Computing and Science Laboratory (PICSL), and Co-Director of the Translational Biomedical Imaging Center, Penn CTRC, and the HHMI-NIBIB Interfaces Program in Biomedical Imaging and Informational Sciences, all at the University of Pennsylvania, Philadelphia. Well known for its contributions to biomedical image analysis and, in particular, the emerging field of computational anatomy, PICSLs work focuses on the development of methods for quantifying the ways in which anatomy can vary in nature, over time, or as a consequence of disease or intervention. Some recent developments include approaches for symmetric diffeomorphic image registration, manifold-based construction of population templates, statistical shape characterization with the medial representation, tract-specific diffusion tensor analysis, and nonparametric Markov models for image segmentation.

Ponencias (Auditorio del CIMAT)

P1 - 12:30 – 1:00 PM Alonso Ramirez-Manzanares, Hui Zhang, Mariano Rivera and James C.Gee. Título: Regularization for the Estimation of Intra-Voxel Axon Fiber Orientations. Abstract: Diffusion weighted magnetic resonance images allows one to infer white matter axon fiber orientations. Nowadays it is possible to estimate intra-voxel orientations at voxels where fibers cross or split. Though, the recovered orientations could be prone to error because of low signal to noise ratio, the complex fiber structure and/or a reduced number of measurements. Spatial regularization can improve the estimations but it must be done carefully such that real information is not removed and false orientations are not introduced. In this work we propose a robust method for regularizing local multi-fiber estimations given by the Diffusion Basis Function method. Our method is based on a robust outlier rejection framework which integrates data while preserves important local information. Additionally,our method constrains the solution orientation-space within a voxel by using the diffusion tensor diffusivity profile as prior information. Our experiments using both in vivo and realistic synthetic data demonstrate the advantage of using the proposed approach. P2 - 1:00 – 1:30 PM A. Alba, T. Harmony, E. Arce y J. L. Maroquín. Title: Visualization of dynamic power and synchrony in high density EEG. Abstract. High density electroencephalography (EEG) is obtained by placing a relatively large number of electrodes (64 to 256) on the scalp. This increases the spatial resolution of the observed activity, but also poses a serious visualization problem, particularly when studying dynamic EEG connectivity, where a synchronization measure is estimated for each pair of electrodes. Under the

hypothesis that a particular spatial pattern of synchronization-desynchronization that occurs in a particular time- frequency window corresponds to a specific neural process, we have recently developed a visualization system for dynamic changes in EEG power and synchrony, which is based on the segmentation of the time-frequency plane in regions with relatively constant activation and synchronization patterns. Here we present an overview of our methodology, and some preliminary results from the analysis of a 120-electrode dataset. These results suggest that high density EEG may provide a more faithful segmentation than low density (19-electrode) EEG.

Investigador Invitado 1:30 – 2:00 PM (Auditorio del CIMAT). Pedro Valdes Centro de Neurociencias, Cuba Title: Event Related Brain Dynamics: Being Complex is Simpler. Abstract. There is considerable controversy as to how to distinguish and quantify different types of Event Related Brain Dynamics (ERBD) examples being phase locked, induced, and partial phase reset activity. Several measures have been proposed (e.g. Inter trial phase coherence) that operate on the clouds of complex numbers arising from time/frequency decompositions of repeated trials. Our group has recently argued (Statistics in Medicine, 27: 2922-2947) that these measures carry out premature extraction of magnitudes and phases, are flawed, and confound different types of ERBD. Much simpler interpretations follow from carrying out statistical tests on the complex numbers themselves. Here we extend these tests to the multivariate case and to inter frequency relations.

Comida 2:00 - 3:30 PM (Cafetería del CIMAT).

Investigador Invitado 3:30 AM - 4:30 PM (Auditorio del CIMAT). Dr. Rolando J. Biscay Lirio, Instituto de Cibernética, Matemática y Física (ICIMAF), Cuba Título: Por confirmar. Resumen:

Ponencias (Auditorio del CIMAT)

P3 - 4:30 - 5:00 PM (Auditorio del CIMAT). A. L. Rivera, V. Saavedra-Gastélum, T. Fernández-Harmony, E. Castaño and V. M. Castaño. Title: Analysis of EEG through wavelets Abstract. EEG signals were analyzed through Daubechies Wavelets and the coefficients were computed based on their energy content, for both normal and learning-disabled children. Statistically, normal children showed higher energy content in coefficient number 6. P4 - 5:00 - 5:30 PM Nidiyare Hevia Montiel, Alicia Vélez García, Juan Ramón Jiménez Alaniz, Feggy Ostrosky Solís, Verónica Medina Bañuelos. Título: Análisis estadístico del metabolismo cerebral en sujetos con adicción a partir de imagenología funcional PET/CT. Resumen: El uso y abuso de sustancias nocivas como el alcohol y drogas puede inducir alteraciones del funcionamiento cerebral como trastornos neurológicos y alteraciones neuropsicológicas que pueden manifestarse como deterioro cognitivo. Las técnicas de neuroimagen han aportado en los últimos años un progreso decisivo para las neurociencias, contribuyendo a develar alteraciones cerebrales funcionales, ayudando también a definir el transfondo neurobiológico de fenómenos característicos de conductas adictivas. La neuroimagen funcional asociada a mediciones conductuales o de activación ayudará a delimitar las disfunciones cognitivas, emocionales, motivacionales, relacionadas con una mayor vulnerabilidad hacia el desarrollo de una drogodependencia o hacia la recaída precoz de los pacientes en programas de recuperación. P5 - 5:30 - 6:00 PM J. Ortiz-Retana , L. Gonzalez-Santos, R. E. Mercadillo, Romero-Cano D., y F. A. Barrios.

Título: Cerebro Patrón de Imágenes Volumétricas Obtenidas por Resonancia Magnética de un Sujeto de Siete Años de Edad Resumen: En este trabajo presentamos un cerebro patrón derivado de imágenes volumétricas obtenidas de un solo sujeto sano de 7 años de edad. Este sujeto fue elegido de un grupo de diez niños, quienes fueron sometidos a las pruebas: Bender, MINI (entrevista internacional Neuropsiquiátrica; MINI Kid), examen medico general y dos imágenes por resonancia magnética pesadas a T2 (T2W, turbo-espin-echo y atenuación-de-fluido-por-inversión-recuperación) para descartar lesión cerebral. Los estudios fueron revisados por un psicólogo y un neurorradiólogo para seleccionar al sujeto que cumpliera con todos nuestros parámetros de inclusión. Una vez seleccionado el sujeto fue sometido a

cinco sesiones de imagen por resonancia magnética, capturando 4 secuencias 3D pesadas a T1 (T1W-fast-field-echo) por sesión, resultando en 20 imágenes volumétricas de alta resolución, de las cuales utilizamos solo 16 ya que cuatro no cumplieron con el nivel de calidad de imagen requerida.

Vista panora

Vista panorámica de la Ciudad de Guanajuato tomada desde uno de los balcones del CIMAT.

Programa

Viernes 17 de octubre

Investigador Invitado 9:00 – 10:00 AM (Auditorio del CIMAT). Alan Evans Director del Montreal Consortium for Brain Imaging Research. Title: To be confirmed. Abstract. Bio. Professor Alan Evans was originally trained in physics at Liverpool University in the U.K. He completed his PhD in biophysics, studying the 3D folding patterns of protein structure and the binding of co-factors and substrates to enzymes. He then spent 5-year at Atomic Energy of Canada Ltd. in Ottawa, working on the physics and biochemical analysis of positron emission tomography (PET) data. In 1984, he moved to the Montreal Neurological Institute (MNI) at McGill University in Montreal to continue his PET research. His research interests include multi-modal brain imaging with PET and MRI, image processing and large-scale brain database analysis. He has published over 300 peer-reviewed papers and holds numerous NIH and CIHR grants. During his 25 years at the MNI, he has held numerous leadership roles, most notably as director of the McConnell Brain Imaging Centre (BIC) during the 1990’s. Dr. Evans is a founding member of the International Consortium for Brain Mapping (ICBM). He was one of the founders of the Organization for Human Brain Mapping (OHBM), serving in numerous positions on the OHBM Council since 1995. He chaired the 4th International Conference on Human Brain Mapping in 1998. He is a regular participant in numerous NIH workshops, panels and initiatives related to brain imaging research. He is on the scientific advisory board of numerous research programs in this field. In 2003 he received a prestigious Senior Scientist Award from the Canadian Institutes of Health Research. He is currently the director of the Montreal Consortium for Brain Imaging Research (MCBIR).

Refrigerio 10:00 – 10:30 AM (Zona de Seminarios del CIMAT)

Investigador Invitado 10:30 AM – 11:30 PM (Auditorio del CIMAT). John A. Detre Director del Centre for Functional Neuroimaging University of Pennsylvania. Title: Cognitive States and Traits Using BOLD and Perfusion fMRI Resumen. Abstract. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) methods have emerged as the preeminent method for visualizing the neural correlates of cognition. Imaging methods are typically the sole means of directly assessing human brain function and provide an important link between behavior and brain that complements observations made in individuals with brain lesions, providing converging evidence of functional localization and organization. Most fMRI studies have utilized blood oxygenation level dependent (BOLD) contrast, which reflects a complex interaction between changes in blood flow, blood volume, and other biophysical parameters. While BOLD fMRI contrast is relatively easy to obtain, BOLD fMRI is only reliable for measuring relative changes in signal intensity over a few minutes or less and BOLD fMRI signal changes is difficult to detect in regions of high static susceptibility. An alternative approach to visualizing regional brain activity with fMRI is to measure CBF changes directly using magnetic arterial spin labeling (ASL) as a noninvasive and nominally diffusible flow tracer. ASL perfusion fMRI allows absolute CBF to be quantified both at rest and with task activation, and is stable over prolonged periods. This approach is particularly suitable for imaging cognitive states or phenotypic traits that are manifested by changes in resting brain function. These methods and selected applications in basic and clinical neuroscience will be presented. Bio. John A. Detre Associate Professor of Neurology & Radiology M.D and Director del Centre for Functional Neuroimaging at the University of Pennsylvania. His overall research focuses on cerebral blood flow and metabolism under normal and conditions and in response to brain injury. Specific conditions under investigation include functional activation of human brain in response to cognitive and sensorimotor tasks, epilepsy, cerebrovascular disease, and strokes. This research primarily utilizes magnetic resonance techniques including functional imaging techniques and spectroscopy, often correlated with other methods. There is a large component of data analysis and processing using statistical parametric mapping and other computational methods. In addition, the physiological basis and pathophysiological influences on functional activation are studied using a rat model. The research is carried out in collaboration with investigators from Radiology Research, the Cerebrovascular Research Center, Cognitive Neurology, and the Epilepsy Center.

Investigador Invitado 11:30 – 12:30 PM (Auditorio del CIMAT). María Antonieta Bobes Centro de Neurociencias, Cuba Título: Bases neurales del procesamiento de caras familiares. Disociación de los circuitos implicados en el reconocimiento consciente e inconsciente en la prosopagnosia. Resumen. Se han descrito diversas áreas que responden selectivamente a caras, entre las que se encuentran las áreas occipital y fusiforme “de las caras” (OFA/FFA) y algunas que solo se activan para caras familiares, como la corteza orbitofrontal medial (OFM). Se han postulado diversas alternativas de conexión entre estas áreas para establecer modelos del circuito neural involucrado en el procesamiento de las caras. En este trabajo combinamos imágenes de resonancia magnética nuclear funcional (RMNf) con imágenes por tensor de difusión (DTI), para identificar los tractos nerviosos que se originan en las áreas que responden selectivamente a caras. Nuestros resultados en sujetos normales demuestran que las conexiones inter-áreas son mas paralelas y extendidas de lo postulado por los modelos previos. Este circuito fue examinado en un paciente con un defecto en el reconocimiento consciente de la identidad de caras (prosopagnosia) pero con signos (fisiológicos y conductuales) de reconocimiento inconsciente de caras familiares.

Investigador Invitado 12:30 – 1:00 PM (Auditorio del CIMAT). Pedro Valdes Centro de Neurociencias, Cuba Title: Cuban and Latin American HBM Project Abstract. We talk about the construction of a comprehensive normative HBM database as for developing more sensitive tools to detect subtle changes in brain structure and function.

Ponencias (Auditorio del CIMAT)

P6 - 1:00 - 1:30 PM (Auditorio del CIMAT). J. Bosch-Bayard, T. Fernandez, G. Otero Ojeda, B. Gonzalez-Frankenberger, L. Galán-García, A. Fernandez-Bouzas y T Harmony. Title: Statistical parametric mapping of the EEG in infants from 2 to 10 months. Abstract. Up to the present, the analysis of the brain electrical activity in infants has been based on the visual inspection of the EEG. This doesn’t allow a proper evaluation of the changes that take place in the brain electrical activity of infants during the first months of life. Quantitative EEG may provide a more objective tool for this purpose. Also, characterization of typical patterns of the development of infant’s EEG could provide a useful tool for clinical assessment of pathologies. In this paper norms for the brain electrical activity in the frequency domain of infants from 2 to 10 months are presented, both for the voltage scalp EEG recording and the current density at the sources. The frequency range was from 0.78 to 50 Hz. The spectra of the current sources were obtained from the EEG recording using the VARETA technique. The sources were restricted to the gray matter of a brain template that was obtained by averaging MRI images of normal infants between 3 to 10 months. Regression equations for the spectra were obtained by a robust regression using an Iteratively Reweighed Least-Squares method. The grade of the polynomial was selected by the AIC procedure. The individual EEG spectra of the normal population, goodness of fitting of the robust regression as well as population’s average spectra for each site of the scalp recording, frequency and age are shown. Also, main findings of the brain maturation of infants are discussed. P7 - 1:30 - 2:00 PM (Auditorio del CIMAT). A. Rosales-Lagarde, J. Armony, D. Trejo-Martínez, Z. Muñoz-Torres, R. Conde, Y. del Río-Portilla, M. Corsi-Cabrera. Título: Efecto de la privación de sueño mor en la ejecución y en la activación metabólica de FMRI durante la tareas de predominio frontal. Resumen. Durante el sueño MOR el tallo cerebral, las estructuras límbicas y paralímbicas, tales como la amígdala y la corteza órbito-frontal, así como las áreas sensoriales secundarias están activadas, mientras que la corteza dorsolateral prefrontal se encuentra desactivada. Dado que la corteza prefrontal forma parte importante de la organización cerebral encargada de las funciones ejecutivas, el objetivo de la investigación es explorar el efecto de la privación de sueño MOR sobre funciones ejecutivas tales como la flexibilidad ante el cambio de instrucciones y las redes cerebrales involucradas (fMRI). Con este objeto se registró la ejecución y la respuesta BOLD en una tarea que requiere el cambio de la respuesta correcta ante los mismos estímulos dependiendo de una instrucción simple o una compleja, antes (LB) y después de 36 horas de privación selectiva de sueño MOR (P) en 6 sujetos diestros (21-35 años). Durante la segunda noche en el laboratorio, se despertó a los sujetos inmediatamente en cada entrada al MOR. La fMRI se realizó a las 5:00 hrs del día anterior y posterior a la noche de privación. El porcentaje de sueño MOR se redujo de 22.15% a 3.72% durante la privación. Tanto en la LB como en la P con la instrucción simple los

TR fueron iguales para todos los estímulos, mientras que con la instrucción compleja se observaron TR más rápidos con uno de los estímulos. Los valores BOLD fueron distintos entre la LB y la P entre el estímulo fácil de la instrucción simple y los estímulos difíciles de la instrucción compleja, lo que sugiere la activación de una red cerebral distinta entre la instrucción simple y la compleja. Con la instrucción simple y el estímulo fácil se activaron la corteza premotora bilateral, el hemisferio izquierdo en áreas motoras, somatosensoriales, giro del parahipocampo y giro occipital medio; en el hemisferio derecho se activaron la corteza insular, áreas prefrontales frontopolares y dorsolaterales (10 y 9, respectivamente), además del cíngulo anterior, giro occipital medio y el mesencéfalo. Con la instrucción compleja los estímulos difíciles activaron las áreas del hemisferio izquierdo del giro inferior parietal y ell giro angular, el cíngulo posterior y la corteza orbito-frontal. Aunque la privación de sueño MOR no parece afectar los TR, la instrucción simple de los sujetos privados de MOR activa una red especialmente anterior premotora, motora, dorsolateral y frontopolar, del cíngulo anterior y corteza insular, además de incluir estructuras del parahipocampo, occipitales mediales y mesencefálicas. Con la instrucción compleja se activa una red posterior de asociación en el hemisferio izquierdo en la corteza parietal, también el cíngulo posterior y la corteza orbito-frontal.

Comida 2:00 - 3:00 PM (Cafetería del CIMAT).

Investigador Invitado 3:00 AM - 4:00 PM (Auditorio del CIMAT). Dr. Jorge Armony, McGill University Título: El rol de la amígdala en el procesamiento emocional Resumen: En esta charla presentaré resultados de estudios recientes de neuroimagen funcional, realizados por nuestro grupo y otros investigadores, con el fin de investigar la bases neuronales del procesamiento de emociones y sus interacciones con procesos cognitivos, tales como la atención y la memoria. Estos estudios también serán utilizados como modelos para resaltar las posibilidades y limitaciones de la técnica de resonancia magnética funcional para estudios en el area de las neurociencias cognitivas.

Ponencias (Auditorio del CIMAT)

P8 - 4:00 – 4:30 PM A. González V, J. L. Marroquín, A. Fernández Bouzas y T. Harmony. Título: Normalización v. Normación. Resumen. Tanto en los estudios de Morfometría Basada en Voxeles (VBM por sus siglas en inglés) como en la Morfometría Basada en Deformaciones (DBM por sus siglas en inglés), es indispensable realizar una serie de preprocesos a las imágenes que tienen como propósito la eliminación de variables que no intervienen en la diferenciación de los dos grupos a comparar pero que si provocan un aumento en la variabilidad en las muestras; a este proceso se le denomina normalización. Si se cuenta con un esquema de registro como herramienta para realizar la normalización, es muy importante determinar en que momento la normalización se ha conseguido; si el registro se continúa, las imágenes serán sobre normalizadas y las diferencias entre los grupos se perderán. Si el registro se detiene prematuramente la variabilidad en los grupos a estudiar pueden hacer imposible el análisis de las diferencias anatómicas significativas ente los grupos. En este trabajo se propone una metodología para determinar el grado de registro óptimo para la normalización basado en un criterio anatómico. En la fase de normación el procedimiento es realizar estudios estadísticos sobre las imágenes con el fin de encontrar diferencias significativas en regiones anatómicas lo más detalladamente posibles. El procedimiento habitual en VBM es realizar un suavizado espacial con un filtro Gaussiano de 12 mm FWHM sobre toda la imagen. En este trabajo se propone un método para estimar un filtro de varianza adaptable con el objetivo de poder explotar con el mayor detalle posible las imágenes a analizar. Para estimar dicho ancho del filtro se hace un estudio de la varianza regional y se encuentra la región que minimice dicha varianza.

P9 - 4:30 - 5:00 PM D. Trejo Martínez Título: Activación cerebral asociada a una tarea de lectura Resumen. La lectura de una palabra está constituida por diferentes pasos que van desde la percepción visual de cada uno de sus elementos hasta el reconocimiento como una unidad con significado. En cada uno de estos pasos participan diversas estructuras anatómicas dependiendo de las características lingüísticas y cognitivas que poseen los estímulos. Los resultados reportados en otros idiomas al respecto no necesariamente son aplicables al Español. Nuestro objectivo es Caracterizar la actividad cerebral mediante imágenes de Resonancia Magnética Funcional (RMf) asociadas al procesamiento de sustantivos. Concluimos que a diferencia que encontramos en la activación cerebral entre los diversos estímulos podría atribuirse a una necesidad inicial para el resto de la percepción. Las diferencias que observamos en relación con

otros autores, a pesar de utilizar una metodología similar, podemos atribuirlo al sistema cerebral de lectura en Español. P10 - 5:00 – 5:30 PM T. Villaseñor-Cabrera, M. Jiménez-Maldonado, M. González-de la Torre1, G. Rizo-Curiel, R Ramos-Zúñiga, R. Bañuelos-Acosta y J. J. Ortiz Retana. Título: Hallazgos neuropsicológicos y resonancia magnética -RMf-espectroscopía en el traumatismo cranial leve. Resumen. Los traumatismos craneoencefálicos (TCE) causan alto índice de secuelas cognoscitivas y funcionales en población joven y productiva provocando gran impacto en la atención sanitaria, afectando la vida laboral, social y/o familiar, por fallos en atención, memoria, funcionamiento ejecutivo, velocidad de procesamiento, lenguaje y eventualmente cambios comportamentales, sintomatología asociada al Síndrome Posconmocional (SP). El metabolismo cerebral puede verse afectado aún sin evidencia estructural; el Nacetilaspartato (NNA) es el principal marcador de daño neuronal, asociado con el glutamato (G), además de la afectación de otros metabolitos, tipo colina, creatina, lactato y myoinositol, estos cuatro últimos no se evidencian en la presente comunicación. P11 - 5:30 - 6:00 PM Z. Muñoz-Torres, J. Armony , D. Trejo-Martínez, R. Conde y M. Corsi-Cabrera. Título: Cambios metabólicos asociados a la toma de decisions bajo el efecto de diazepam. Resumen. La participación de los lóbulos frontales es crucial para llevar a cabo actividades complejas como la toma de decisiones. Una conservación tanto estructural como neuroquímica es necesaria para desempeñar funciones complejas que subyacen a la toma de decisiones. Se sabe que el diazepam (DZ), benzodiacepina altamente empleada por la sociedad, incrementa el efecto de inhibición producido por el GABA, modificando el equilibrio entre mecanismos excitadores e inhibidores. La Resonancia Magnética funcional es una técnica que nos permite conocer las regiones cerebrales implicadas en distintos procesos cognoscitivos. Hasta la fecha, no ha sido explorado el efecto del DZ en las funciones guiadas por los lóbulos frontales con un correlato en el metabolismo cerebral. Por tanto, en este trabajo se midió, con y sin DZ, la actividad cerebral asociada a la ejecución de una tarea que demanda seguir instrucciones y decidir entre dos posibles respuestas.