Transcriptomic characterization of MRI contrast with focus on the T1-w/T2-w ratio in the cerebral cortex
Notice bibliographique
Résumé
Magnetic resonance (MR) images of the brain are of immense clinical and research utility. At the atomic and subatomic levels, the sources of MR signals are well understood. However, we lack a comprehensive understanding of the macromolecular correlates of MR signal contrast. To address this gap, we used genome-wide measurements to correlate gene expression with MR signal intensity across the cerebral cortex in the Allen Human Brain Atlas (AHBA). We focused on the ratio of T1-weighted and T2-weighted intensities (T1-w/T2-w ratio image), which is considered to be a useful proxy for myelin content. As expected, we found enrichment of positive correlations between myelin-associated genes and the ratio image, supporting its use as a myelin marker. Genome-wide, there was an association with protein mass, with genes coding for heavier proteins expressed in regions with high T1-w/T2-w values. Oligodendrocyte gene markers were strongly correlated with the T1-w/T2-w ratio, but this was not driven by myelin-associated genes. Mitochondrial genes exhibit the strongest relationship, showing higher expression in regions with low T1-w/T2-w ratio. This may be due to the pH gradient in mitochondria as genes up-regulated by pH in the brain were also highly correlated with the ratio. While we corroborate associations with myelin and synaptic plasticity, differences in the T1-w/T2-w ratio across the cortex are more strongly linked to molecule size, oligodendrocyte markers, mitochondria, and pH. We evaluate correlations between AHBA transcriptomic measurements and a group averaged T1-w/T2-w ratio image, showing agreement with in-sample results. Expanding our analysis to the whole brain results in strong positive T1-w/T2-w correlations for immune system, inflammatory disease, and microglia marker genes. Genes with negative correlations were enriched for neuron markers and synaptic plasticity genes. Lastly, our findings are similar when performed on T1-w or inverted T2-w intensities alone. These results provide a molecular characterization of MR contrast that will aid interpretation of future MR studies of the brain.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».