Hjärnans konnektivitet – Joana Pereiras forskargrupp

Vårt mål är att utnyttja kraften i banbrytande teknik och etablerad medicinsk kunskap för att utveckla nya metoder i syfte att identifiera sjukdomsmarkörer i ett tidigt skede. Genom att fokusera på neurodegenerativa sjukdomar vill vi revolutionera vårt sätt att diagnostisera och behandla dessa försvagande tillstånd.
 

Vårt uppdrag

Att möta det akuta behovet av tidig upptäckt

Tidig upptäckt av sjukdomar är avgörande för att förbättra patienternas resultat, fördröja sjukdomsprogressionen och i slutändan förbättra deras livskvalitet. Dagens diagnostiska metoder är dock ofta begränsade när det gäller förmågan att identifiera sjukdomsmarkörer tillräckligt tidigt för att ha en betydande inverkan. Vår forskning syftar till att åtgärda denna brist genom att utveckla känsliga och specifika metoder som kan upptäcka sjukdomsrelaterade förändringar innan symptomen visar sig.

En multimodal metod för tidig upptäckt

Vår forskning omfattar en rad olika metoder, både etablerade medicinska tekniker och banbrytande innovationer. Vi använder oss av neuroavbildningstekniker, såsom magnetisk resonanstomografi (MRI) och positronemissionstomografi (PET), för att bedöma hjärnans struktur, funktion och patologi. Vi använder också sofistikerade beräkningsmetoder, inklusive grafteori och djupinlärning, för att analysera stora datamängder av neuroimagingdata och extrahera meningsfulla mönster.

Samarbete och innovation

Vi anser att samarbete är avgörande för att driva innovation inom tidig upptäckt av sjukdomar. Vi samarbetar aktivt med forskare från olika områden, bland annat neurologi, neurovetenskap, datavetenskap, biologi och teknik. Detta tvärvetenskapliga tillvägagångssätt främjar utbytet av idéer och expertis, vilket leder till utvecklingen av nya och effektiva metoder för att identifiera sjukdomsmarkörer.

Förbättra vetenskapen om tidig upptäckt av sjukdomar

Vår forskning är inte bara inriktad på att utveckla ny teknik, utan syftar också till att bidra till en bredare förståelse av sjukdomsmekanismer. Genom att karakterisera de subtila förändringar som föregår symtomdebuten hoppas vi kunna få djupare insikter i de underliggande patologierna för neurodegenerativa sjukdomar. Denna kunskap kan i slutändan bidra till utvecklingen av mer effektiva terapeutiska strategier.

Gör oss sällskap

Vi inbjuder dig att utforska vår webbplats, https://joanabpereiralab.com, för att lära dig mer om vår forskning och dess potentiella inverkan. Vi är fast beslutna att dela med oss av våra metoder till forskarvärlden och samarbeta med andra för att utveckla området för tidig upptäckt av sjukdomar. Tillsammans kan vi revolutionera vårt sätt att diagnostisera och behandla dessa försvagande tillstånd och förbättra livet för otaliga människor världen över.
 

Forskningsprojekt

Hjärnans konnektivitet i flera lager

Neurovetenskapsmän inser alltmer att hjärnans konnektivitet inte är en enda process utan snarare ett mångfacetterat system. Vår forskning syftar till att utnyttja denna komplexitet genom att integrera information från flera neuroimaging-modaliteter, inklusive diffusion tensor imaging (DTI), funktionell magnetisk resonans imaging (fMRI), positronemissionstomografi (PET) och anatomiska T1-viktade bilder, för att konstruera en omfattande representation av hjärnans connectome. Genom att analysera interaktionen mellan dessa olika modaliteter hoppas vi kunna få en djupare förståelse för samspelet mellan olika patofysiologiska processer som bidrar till neurodegenerativa sjukdomar.

Dynamisk konnektivitet i hjärnan

Den mänskliga hjärnan är inte en stel struktur utan snarare ett sammankopplat nätverk som ständigt anpassar sig och förändras. Vår forskning fokuserar på att utveckla nya metoder för att fånga dessa dynamiska förändringar i hjärnans konnektivitet. Vi har utvecklat en fördröjd korrelationsbaserad metod som mäter det tidsmässiga beroendet av funktionell konnektivitet mellan hjärnregioner. Denna metod har visat sig vara känsligare än traditionella dynamiska konnektivitetsmått när det gäller att upptäcka tidiga tecken på patologi hos patienter med neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons sjukdom och Alzheimers sjukdom.

Funktionella gradienter

Hjärnans konnektivitetsmönster är inte enhetliga utan uppvisar snarare intrikata variationer över hela hjärnan. Vi arbetar med metoder för att kvantifiera dessa kontinuerliga voxelvisa konnektivitetsmönster, vilket kan ge värdefulla insikter om hjärnans funktionella organisation och dess roll i sjukdomsförloppet. Genom att tillämpa denna metod på precuneus, en region som förknippas med minne och kognition, har vi identifierat tidiga tecken på patologi hos ApoE e4-bärare, individer som bär på en genetisk riskfaktor för Alzheimers sjukdom. Vi har också använt denna metod för att karakterisera de komplexa funktionella konnektivitetsmönstren i locus coeruleus, en hjärnstamskärna som är involverad i upphetsning, stressrespons och känslomässig reglering. Dessa mönster visade sig ha samband med åldersrelaterad försämring av minne, känslomässig reglering, ångest och depression.

Djupinlärning

Algoritmer för djupinlärning, som inspirerats av den mänskliga hjärnans struktur och funktion, har visat sig vara kraftfulla verktyg för att analysera komplexa neuronala data. Vi undersöker hur djupinlärningsmodeller kan tillämpas på olika aspekter av forskning om neurodegenerativa sjukdomar. Dessa modeller kan användas för att upptäcka subtila tecken på sjukdom i neuroavbildningsdata, identifiera de mest prediktiva konnektivitetsmönstren för olika utfallsmått och skilja mellan olika patientgrupper. Vår forskning omfattar en mängd olika djupinlärningsarkitekturer, inklusive konvolutionella neurala nätverk, grafneurala nätverk, transformatorer och variationella autoencoders. Vi har också skrivit en bok om djupinlärning för olika områden, som kommer att publiceras nästa år av No Starch Press.

Klinisk fenotypning

Även patienter som diagnostiserats med samma neurodegenerativa sjukdom kan uppvisa olika kliniska förlopp, vilket tyder på att det kan finnas olika patofysiologiska vägar som ligger till grund för deras sjukdomsprogression. Vår forskning syftar till att identifiera dessa distinkta kliniska fenotyper och undersöka de underliggande mekanismer som driver dem. Genom att förstå hur patologin sprider sig och hur patienternas kliniska symtom utvecklas kan vi utveckla mer individanpassade behandlingsmetoder.

Klinisk fenotypning

Även patienter som diagnostiserats med samma neurodegenerativa sjukdom kan uppvisa distinkta kliniska förlopp, vilket tyder på att det kan finnas olika patofysiologiska vägar bakom deras sjukdomsprogression. Vår forskning syftar till att identifiera dessa distinkta kliniska fenotyper och undersöka de underliggande mekanismer som driver dem. Genom att förstå hur patologin sprider sig och hur patienternas kliniska symtom utvecklas kan vi utveckla mer individanpassade behandlingsmetoder.

Proteomik och transkriptomik

Biomarkörer, t.ex. proteinnivåer, kan fungera som värdefulla indikatorer på sjukdomsutveckling och behandlingssvar. I vår forskning använder vi proteomik för att identifiera och karakterisera biomarkörer som förknippas med Alzheimers och Parkinsons sjukdomar. Dessa biomarkörer erhålls vanligtvis från cerebrospinalvätska eller blodplasma och kan ge insikter i de molekylära mekanismer som ligger bakom neurodegeneration. Vi undersöker också användningen av transkriptomiska metoder för att koppla bildresultat till specifika gener, vilket ger en djupare förståelse för den genetiska grunden för dessa sjukdomar.


Ta kontakt med oss
Om du är intresserad av att veta mer om vår forskning eller göra en donation, vänligen kontakta joana.pereira@ki.se