Συντάχθηκε 12-11-2024 15:01
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 15/11/2024 11:00
Λήξη: 15/11/2024 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Μαρίας - Ελένης Κουταλάκη
με θέμα
Επιθέσεις Δικτύων σε Πολυεπίπεδους και Πολυσυχνοτικούς Γράφους Συνδεσιμότητας Καταγραφών Μαγνητοεγκεφαλογραφήματος από Ασθενείς με Ήπιες Κρανιοεγκεφαλικές Κακώσεις
Network Attacks on Multi-layer and Multi-frequency Functional Connectivity Graphs of Magnetoencephalographic Recordings from Patients with Mild Traumatic Brain Injuries
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Μιχαήλ Ζερβάκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης
Καθηγήτρια Αικατερίνη Μανιά
Περίληψη
Η παρούσα εργασία εξετάζει την επίδραση επιθέσεων σε δίκτυα λειτουργικής συνδεσιμότητας πάνω σε χρονοσειρές εγκεφαλικών πηγών από καταγραφές μαγνητοεγκεφαλογραφήματος (ΜΕΓ) ατόμων με ήπιες κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις (mTBI). Η μελέτη εστιάζει στη δημιουργία και ανάλυση πολυεπίπεδων και πολυσυχνοτικών γράφων με στόχο να αναδείξει διαφορές μεταξύ εγκεφαλικών δικτύων σε άτομα με mTBI και σε φυσιολογικά άτομα. Χρησιμοποιείται το Amplitude Envelope Correlation (AEC) ως εκτιμητής συνδεσιμότητας για την δημιουργία των σχετικών δικτύων και η μέθοδος Orthogonal Minimum Spanning Tree (OMST) για τη μείωση των μη σημαντικών συνδέσεων δικτύου. Εξάγεται η οργάνωση Small-World των εγκεφαλικών δικτύων και εφαρμόζονται σενάρια στοχευμένων και τυχαίων επιθέσεων στους κόμβους του δικτύου, προκειμένου να αξιολογηθεί η ανθεκτικότητα και η αποδοτικότητα των εγκεφαλικών συνδέσεων. Η ανάλυση επιθέσεων έδειξε ότι τα εγκεφαλικά δίκτυα ατόμων με mTBI παρουσιάζουν αυξημένη ευπάθεια σε σχέση με τα φυσιολογικά δίκτυα, τόσο σε τυχαίες όσο και σε στοχευμένες επιθέσεις στους κόμβους του δικτύου. Οι στοχευμένες επιθέσεις, ιδιαίτερα στις ζώνες συχνοτήτων α, β και γ2, προκάλεσαν εμφανή μείωση της καθολικής αποδοτικότητας (GE) στους mTBI, υποδεικνύοντας αυξημένη ευαισθησία σε διαταραχές της συνδεσιμότητας. Τα ευρήματα της εργασίας συνεισφέρουν σημαντικά στην κατανόηση της δομικής και λειτουργικής ευαισθησίας του εγκεφάλου μετά από mTBI, παρέχοντας νέες ενδείξεις για την ανάγκη ενίσχυσης της ανθεκτικότητας των εγκεφαλικών συνδέσεων.
Abstract
The present study examines the impact of attacks on functional connectivity networks on brain source time series from magnetoencephalography (MEG) recordings of individuals with mild traumatic brain injury (mTBI). The study focuses on the creation and analysis of multi-layer and multi-frequency graphs to highlight differences between brain networks in individuals with mTBI and in healthy individuals. Amplitude Envelope Correlation (AEC) is used as a connectivity estimator for generating the relevant networks and the Orthogonal Minimum Spanning Tree (OMST) method is used to reduce non-significant network connections. The Small-World structure of brain networks is extracted, and scenarios of targeted and random attacks on network nodes are applied to assess the resilience and efficiency of brain connections. Attack analysis revealed that brain networks in individuals with mTBI show increased vulnerability compared to healthy networks, in both random and targeted network node attacks. Targeted attacks, particularly in the α, β, and γ2 frequency bands, caused a notable reduction in global efficiency (GE) in mTBI individuals, indicating an increased sensitivity to connectivity disruptions. The findings of this study make a significant contribution to understanding the structural and functional sensitivity of the brain subsequent to mTBI, providing new evidence for the importance of enhancing the resilience of brain connections.
