Computational analysis of schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical ...

112 Pages·2016·6.48 MB·English

Computational analysis of schizophrenia:
Implementation of a multivariate model of
anatomical differences

Gemma C. Monté Rubio

Aquesta tesi doctoral està subjecta a la llicència Reconeixement- NoComercial –
CompartirIgual 4.0. Espanya de Creative Commons.

Esta tesis doctoral está sujeta a la licencia Reconocimiento - NoComercial – CompartirIgual
4.0. España de Creative Commons.

This doctoral thesis is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-
ShareAlike 4.0. Spain License.
University of Barcelona UB
Faculty of Medicine – Biomedicine Doctorate Program

October 2015

Computational analysis of schizophrenia:
Implementation of a multivariate model of anatomical
differences

Gemma C. Monté Rubio

Supervisors:
Prof. John Ashburner Dr. Carles Falcón Dra. Edith Pomarol-Clotet
Wellcome Trust Centre University of Barcelona, FIDMAG Research Foundation,
for Neuroimaging, UK. Spain. Spain.
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences

2
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences

This thesis was carried out at the FIDMAG Sisters Hospitallers Research Foundation, in
Sant Boi de Llobregat, and written at the IDIBAPS, in Barcelona (Spain).

The FIDMAG Research Foundation provided the data used in the study related to the
Schizophrenia, and financially supported the stage of three months at the FIL methods
group, in the Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, London (UK).

3
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences

4
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences

A la meva mare Mei,
sense tu saps que no ho hagués aconseguit.
I a la meva filla Ariadna,
aquí tens on he invertit el temps que t’he robat.

5
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences

6
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences
Agraïments
Aquesta tesi no només consisteix en el que tot seguit està escrit, més enllà del text simbolitza una
part important de la meva vida, i concloure-la es converteix en un acte simbòlic: enllestir un
període per començar-ne un de nou. En l'àmbit científic i professional m’ha enriquit moltíssim, però
en l'àmbit personal també ha fet molt per mi. Per bé, ja no sóc la mateixa que la va començar.
He d’agrair de tot cor el suport que he rebut durant aquests anys a moltes persones. En primer lloc
als meus directors: el Dr. Carles Falcón, que sempre (des que ens vam conèixer, molt abans del
doctorat i davant adversitats) ha estat al costat i molt especialment durant la tesi, fent de guia,
donant suport i sent un amic en el sentit més ple de la paraula. No sé com podré agrair-te tot el que
has fet! Al Prof. John Ashburner, brillant científic i bellíssima persona, qui va apostar per mi de bon
començament amb totes les de la llei, i que ha estat al peu del canó fins al darrer moment. John,
thanks for believing in me, and also for those moments that we shared with your wonderful family,
Hester and little Sophie, we have won a friendship! I la Dra. Edith Pomarol-Clotet, qui sempre ha
estat receptiva, donant ànims i suport més enllà del que era establert. Sense el teu suport i el del Dr.
Salvador Sarró, no hauria fet l’estada a Londres, entre altres coses!
A més de directora, l’Edith ha estat la meva cap durant cinc anys a la FIDMAG, així com el Prof. Peter
Mckenna, qui com ella m'ha aportat molt. I enjoyed our exchange sessions about science and
philosophy. A la FIDMAG he viscut un període molt enriquidor del que he tret moltes coses, el
millor de tot: les persones. He conegut companys de qui he après de neuroimatge i m’he endut
amistats que porto al cor. Eulàlia, Alicia i Sònia, Bàrbara, Jesús, Bene i Ramón, Èlia, Rumi i Ali, Erick,
Rai i Quim, Salva gràcies per recolzar-me, i tenir sempre paraules bones i de suport, Pi, Silvia, Ana i
sobretot la meva Maria sabeu que us estimo molt.
Acabo d’estrenar etapa a l’IDIBAPS per a la Unitat de Demències del Clínic, amb la gent de la
plataforma de Neuroimatge del CEK i de la Fundació Pasqual Maragall. Des del primer moment
m’he sentit acollida per un grup de gent integradora, plena de motivació i inquietuds. Gràcies Oriol,
Isa i a tots per fer-m’ho tan fàcil. Sobretot vull agrair al meu cap, el Dr. José Luis Molinuevo que
m’hagi donat aquest periode per enllestir la tesi. Mil gracias por tu generosidad, tu paciencia y tu
calidad humana. I al Dr. Juan Domingo Gispert, gràcies per facilitar tant aquesta tesi i fer-me costat.
Els inicis treballant amb tu i el teu equip han estat estimulants i prometedors d’una etapa que
començo amb il·lusió.
Fora de l’àmbit professional bons amics m’han donat l’energia, m’han ajudat a buscar la motivació i
no m’han deixat caure, persones increïbles que sempre hi son, que sàpiguen que a mi també em
tenen: En Giuseppe i l’Elisabeth, dues grans persones que ens acullen sempre amb els braços oberts
i ens ho donen tot, sou de la nostra familia! Svetlana, thanks for your warmth and help, our
friendship began with this thesis but will go beyond it. Emma, Isabel, Montse, Roser i Mariam sou
molt especials! Fefa, repartir tareas del día a día contigo ha sido un respiro. Marifí, Angel Luis i a
tots aquells que m’heu encoratjat, gràcies pel vostre suport.

7
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences
Finalment, com no pot ser de cap altra manera, a la meva família, la meva germana Marina i els
meus pares, de qui em sento tan orgullosa que no hi cap en aquestes línies, les millors persones que
conec, un model a seguir. Gràcies perquè durant tota la meva vida heu estat una font
de recolzament i amor incondicional. També a la Laura, I als meus tiets i cosines, amb qui junts fem
pinya davant l’adversitat. I al meu marit i la meva filla, que em donen tot l’amor i em fan mirar de
ser cada dia millor persona, gràcies per recolzar-me i no retreure’m ni un segon de tot el temps que
us he pres per donar-li a aquesta tesi.
A tots els que m’heu ajudat a arribar a aquest dia: gràcies, perquè per vosaltres és que no he
abandonat.

8
Computational analysis of Schizophrenia: Implementation of a multivariate model of anatomical differences
Abbreviations
AUC Area Under the Curve
BET Brain Extraction Tool
BF Bayes Factor
BG Background tissue
BMI Body mass index
CSF Cerebrospinal fluid
CV/LOO-CV Cross Validation / Leave-one-out Cross Validation
DARTEL Diffeomorphic Anatomical Registration Through Exponentiated Lie Algebra
FAST FMRIB's Automated Segmentation Tool
FSL FMRIB Software Library
FWHM Full-width at half maximum
GM Grey matter
GM(+)/(-) False positives / false negatives
GP Gaussian Processes
GS Gold standard
LDDMM Large Deformation Diffeomorphic Metric Mapping
NS New Segmentation
RMS Root Mean Squared
SPM Statistical Parametric Mapping
SVE Segmentation Validation Engine
TIV Total Intracranial Volume
US Unified Segmentation
VBM Voxel-Based Morphometry
WM White matter

9