A perda auditiva consiste na perda, parcial ou total, da capacidade de ouvir determinados sons e compreensão de palavras. De acordo com o Censo Demográco do ano de 2000, o Brasil apresenta aproximadamente 5.700.000 de indivíduos com surdez, sendo deste total aproximadamente 2 milhões de indivíduos possuidores de perda auditiva severa e profunda. Atualmente diversos estudos têm sido realizados a m de vericar a plasticidade neural e o processo de linguagem em indivíduos surdos, entretanto pouco se conhece acerca do funcionamento do cérebro em repouso, e.g. a rede de modo padrão. O objetivo deste estudo é observar e analisar como se manifesta a organização neuronal, tanto funcional quanto estrutural, em surdos, no estado de repouso. Foram utilizadas imagens fMRI, para a obtenção de dados a respeito do funcionamento cerebral em seu estado de repouso basal, e imagens DTI, a m de se determinar as conexões neuronais. Os dados dos mapas de conectividade funcional e estrutural foram comparados com os achados denidos para sujeitos ouvintes. Nossos achados ilustram que o indivíduo surdo têm maior suporte para a atenção dirigida à tomada de decisão, monitoramento ambiental baseado nos movimentos de objetos e também no controle motor e visual. Podemos armar que a privação auditiva não oferece barreiras intransponíveis para o convívio familiar ou social, sendo o indivíduo surdo tão produtivo e capaz quanto qualquer outro, desde que a abordagem linguística seja condizente com suas capacidades sensoriais. / Hearing loss consists of partial or total loss of the ability to hear certain sounds and comprehension of words. According to the Brazilian Demographic Census of the year 2000, there are approximately 5,700,000 deaf individuals, of which approximately 2 million of them have severe and profound hearing loss. Several studies have now been carried out to verify neural plasticity and the language process in deaf individuals, however little is known about the brain functioning at rest, e.g. the network in standard mode. The objective of this study is to observe and analyze how neuronal organization, both in terms of functional and structural brain networks, is manifested in deaf individuals at resting state. We used fMRI images to obtain data on brain functioning in its basal state of rest and DTI images in order to determine neural connections. The data from the functional and structural connectivity maps were compared with the dened ndings for hearing subjects. Our ndings illustrate that the deaf individual has greater support for attention directed to decision making, environmental monitoring based on movement of objects and also on motor and visual control. We can arm that hearing deprivation does not oer impossible barriers to family or social life, being the deaf individual as productive and capable as any other, since the linguistic approach is consistent with their sensorial capacities.

A perda auditiva consiste na perda, parcial ou total, da capacidade de ouvir determinados sons e compreensão de palavras. De acordo com o Censo Demográco do ano de 2000, o Brasil apresenta aproximadamente 5.700.000 de indivíduos com surdez, sendo deste total aproximadamente 2 milhões de indivíduos possuidores de perda auditiva severa e profunda. Atualmente diversos estudos têm sido realizados a m de vericar a plasticidade neural e o processo de linguagem em indivíduos surdos, entretanto pouco se conhece acerca do funcionamento do cérebro em repouso, e.g. a rede de modo padrão. O objetivo deste estudo é observar e analisar como se manifesta a organização neuronal, tanto funcional quanto estrutural, em surdos, no estado de repouso. Foram utilizadas imagens fMRI, para a obtenção de dados a respeito do funcionamento cerebral em seu estado de repouso basal, e imagens DTI, a m de se determinar as conexões neuronais. Os dados dos mapas de conectividade funcional e estrutural foram comparados com os achados denidos para sujeitos ouvintes. Nossos achados ilustram que o indivíduo surdo têm maior suporte para a atenção dirigida à tomada de decisão, monitoramento ambiental baseado nos movimentos de objetos e também no controle motor e visual. Podemos armar que a privação auditiva não oferece barreiras intransponíveis para o convívio familiar ou social, sendo o indivíduo surdo tão produtivo e capaz quanto qualquer outro, desde que a abordagem linguística seja condizente com suas capacidades sensoriais. / Hearing loss consists of partial or total loss of the ability to hear certain sounds and comprehension of words. According to the Brazilian Demographic Census of the year 2000, there are approximately 5,700,000 deaf individuals, of which approximately 2 million of them have severe and profound hearing loss. Several studies have now been carried out to verify neural plasticity and the language process in deaf individuals, however little is known about the brain functioning at rest, e.g. the network in standard mode. The objective of this study is to observe and analyze how neuronal organization, both in terms of functional and structural brain networks, is manifested in deaf individuals at resting state. We used fMRI images to obtain data on brain functioning in its basal state of rest and DTI images in order to determine neural connections. The data from the functional and structural connectivity maps were compared with the dened ndings for hearing subjects. Our ndings illustrate that the deaf individual has greater support for attention directed to decision making, environmental monitoring based on movement of objects and also on motor and visual control. We can arm that hearing deprivation does not oer impossible barriers to family or social life, being the deaf individual as productive and capable as any other, since the linguistic approach is consistent with their sensorial capacities.

Orientador: Gabriela Castellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_FabricioRamosSilvestre_D.pdf: 32802688 bytes, checksum: 367566b29c460e1b33f48f861845217a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O conectoma cerebral refere-se ao mapeamento dos circuitos neurais com os objetivos de 1) identificar regiões que dão suporte às atividades mentais e comportamentais, e 2) detectar alterações nesses circuitos que levam a distúrbios de ordem psiquiátrica e neurológica. Na prática, os estudos de conectoma cerebral consistem na integração de técnicas multimodais de imageamento como ressonância magnética (RM), eletroencefalograma (EEG) e magnetoencefalograma (MEG) com o intuito de estimar os tipos e os níveis de conexão entre regiões cerebrais remotas. Essa "conectividade" entre regiões cerebrais é geralmente classificada em três tipos: anatômica, funcional e efetiva. No presente trabalho, as técnicas de conectividade, usando dados de MR, foram aplicadas na comparação de grupos saudáveis e patológicos. Pela técnica de conectividade anatômica observou-se anomalias na substância branca de pacientes com mutação no gene SPG11. Essa anomalias foram detectadas através da redução da anisotropia fracional (FA) e aumento da difusividade média (MD), difusividade radial (RD) e difusividade axial (AD) em regiões subcorticais dos lobos temporal e frontal, bem como no giro do cíngulo, cuneus striatum, corpo caloso e tronco cerebral. Tais achados indicam que o dano neuronal é mais difuso do que indicava a literatura. Um segundo estudo de conectividade anatômica demonstrou que esses índices de difusividade não foram robustos para diferenciar idosos com e sem diagnóstico de depressão indicando a necessidade de avanços na formulação de novos índices com maior sensibilidade. A técnica de conectividade funcional foi empregada em três estudos. No primeiro, observou-se que pacientes com epilepsia de lobo temporal medial unilateral apresentam redução da conectividade funcional durante a execução de tarefas de memória verbal e visual. Essa redução foi predominantemente ipslateral à lesão e associada ao material-específico utilizado no teste de memória. No segundo estudo, verificou-se uma redução dos padrões de conectividade funcional hipotalâmica em sujeitos obesos e a sua parcial elevação após a cirurgia bariátrica concomitantemente à redução de indicadores bioquímicos de inflamação. No terceiro estudo, observou-se que pacientes com doença de Alzheimer apresentaram elevação dos níveis de conectividade funcional na rede saliente (Salience Network) e redução na rede de modo padrão (Default-mode network). Adicionalmente, verificou-se nos pacientes a correlação positiva da síndrome hiperativa com os níveis de conectividade funcional no cíngulo anterior e em áreas da ínsula direita. O conjunto desses resultados ilustra um possível significado clínico para futuro diagnóstico e tratamento da doença de Alzheimer. Pela técnica de conectividade efetiva observou-se que em função do envelhecimento sadio há uma mudança dos parâmetros de conectividade durante a codificação de palavras com conteúdo emocional. A influência do hipocampo sobre a amígdala ipslateral é reduzida nos sujeitos mais velhos enquanto a influência da amígdala direita sobre o hipocampo direito é elevada. Tais achados reforçam a tese da ininterrupta plasticidade etária e da dinâmica cerebral normal. Essa mesma técnica foi também empregada para demonstrar os diferentes padrões de influência entre os lobos frontal e temporal de pacientes com ELTM esquerda e sujeitos controle. Encontrou-se alteração nos padrões de conectividade efetiva dos pacientes, indicando que estes podem ser potenciais biomarcadores para a epilepsia / Abstract: Connectome refers to the neural circuitry mapping aiming to identify brain regions that support mental and behavioral functions as well as to detect circuit changes that are linked to psychiatric or neurologic disorders. In practice, connectome studies link several neuroimaging approaches such as MRI, EEG and MEG by means of the estimation of connections among remote brain regions. This "connectivity" among brain regions is usually classified as anatomic, functional or effective. In this work, the technique of connectivity, using MR data, was applied to compare healthy and pathological groups. By means of the anatomical connectivity abnormalities in the white matter of patients with SPG11 mutation were observed. These abnormalities were expressed as the reduction of the levels of fractional anisotropy (FA) and the increase in mean (MD) and radial diffusivities (RD) in sub-cortical regions of temporal and frontal lobe as well as in cingulated gyrus, cuneus, striatum, corpus callosum and brainstem. These findings suggest that neuronal damage/dysfunction is more widespread than previously recognized in this condition. Another anatomical connectivity study showed that such indices of diffusivity were not robust to statistically differentiate between old subjects with and without depression. This lacking on finding differences between both groups indicates that new indices of diffusivity have to emerge in order to provide complementary information about brain subtle microstructures. Functional connectivity was applied to three studies. In the first study, it was observed that patients with unilateral medial temporal lobe epilepsy presented lower levels of functional connectivity during visual or verbal memory tasks. Such reduction was ipsilateral to the side of the lesion and associated to the specific-material used in the memory task. In the second work, the levels of functional connectivity were reduced in hypothalamic regions of obese patients but a partial reversibility of hypothalamic dysfunction was observed after bariatric surgery. In the third, patients with Alzheimer disease presented higher values of functional connectivity in the salience network and a reduction of connectivity values in the default-mode network. Also in these patients, significant correlations between the levels of hyperactivity syndrome and the salience network were observed in the anterior cingulate cortex and right insula areas. These results indicate the potential clinical significance of resting state alterations in future diagnosis and therapy of Alzheimer disease. The effective connectivity approaches demonstrated that old and young subjects have significant differences when encoding words with emotional contents. The influence of the hippocampus on the ipsilateral amygdale was lower for older subjects whereas the influence of the right amygdale on the right hippocampus was increased for these subjects. These findings suggest that brain plasticity also happens as function of age. The same approach was used to estimate the influence from frontal to temporal lobes in patients with left MTLE compared to healthy subjects. The patterns of effective connectivity were changed in patients and may be potentially considered as biomarkers for epilepsy / Doutorado / Neurociencias / Doutor em Ciências

A presente dissertação examina um método de determinação da conectividade cerebral cujo uso vem se tornando popular nos últimos anos, o partial direct coherence (PDC), que se destaca dentre outros métodos por possibilitar a verificação das relações imediatas de sinais multivariados. Este método representa a conectividade cerebral no domínio da frequência e tem íntima relação com a noção de \"causalidade\" de Granger (GRANGER, 1969), que possibilita quantificar a influência mútua entre séries temporais observadas. De um ponto de vista computacional, o referido método faz uso de modelos de séries temporais que hoje têm implementação bastante eficiente em termos de algoritmos off-line, mas cujo sucesso depende da presunção de estacionariedade dos dados, fato que é somente verdadeiro em trechos relativamente curtos de sinais de origem cerebral, como no caso do EEG (Eletroencefalograma). O objetivo deste trabalho é criar um sistema que calcule o PDC, continuamente, em tempo real e que possua a mesma precisão do método off-line, além de ser uma plataforma de estudos para implementações e testes de métodos de determinação da conectividade neural em tempo real. A plataforma desenvolvida é modular, incentivando futuros trabalhos na mesma, e mostrouse eficaz quanto a precisão numérica dos resultados do cálculo do PDC. As características de tempo real foram atingidas com algumas restrições, que dependem da configuração do usuário e do número de canais que um sinal possui. / This thesis examines a method of determination of brain connectivity whose use becomes popular in recent years, the partial direct coherence (PDC) that stands out in comparison with other methods for making possible the verification of immediate relations of multivariate signal. This method represents the brain connectivity in the frequency domain and has a close relationship with the notion of Granger causality (GRANGER, 1969) that makes it possible to quantify the mutual influence between observed time series. From a computational perspective, the above method makes use of time series models, which today has very efficient implementation in terms of off-line algorithm, but whose success depends on presume that the data is stationary, a fact that is only true in relatively short stretches of cerebral signals, especially in the case of EEG. The objective of this thesis is to create a system that calculates the PDC continuously and in real time maintaining the same precision of the off-line method. Furthermore being a research platform for implementations and tests of new methods for determining neural connectivity in real time. The developed platform is modular encouraging future work on it, and was effective in the numerical accuracy of the PDC calculation results. The real time characteristics were achieved with some restrictions that depend of the user configuration and the number of channels that the signal has.

O cérebro humano é considerado uma rede complexa em termos estruturais e funcionais em diferentes escalas. A caracterização da arquitetura desta rede pode ser considerada uma importante ferramenta no auxílio ao estudo de diferentes doenças neurodegenerativas. No presente estudo propusemos um software desenvolvido em JAVA para investigar esta arquitetura com base na correlação estatística de características morfológicas entre diferentes regiões do córtex. Foram utilizados dados de espessura cortical obtidos a partir de imagens de ressonância magnética de 191 indivíduos saudáveis e 93 pacientes com epilepsia. Foi proposto um modelo não linear para considerar o efeito da idade na espessura cortical com identificação de duas etapas: amadurecimento e envelhecimento. Os pacientes, quando comparados aos controles, apresentaram uma redução significativa na espessura cortical fundamentalmente nas regiões para-central, pericalcarina e do pré-cuneo no hemisfério direito. Esta diminuição também se manifestou ao longo da idade, com uma maior taxa de queda na região parahipocampal direita. Considerando a conectividade anatômica aqui calculada, o grupo de pacientes evidenciou alterações em 31\\% das possíveis conexões e de forma difusa. Adicionalmente, nas redes cerebrais dos pacientes houve uma diminuição de 15\\% no comprimento médio do caminho e no coeficiente de agrupamento. Aplicando-se um algoritmo de agrupamento, foram detectadas três comunidades para os indivíduos saudáveis e seis comunidades para os pacientes, confirmando uma quebra de organização estrutural neste ultimo grupo. Com este software esperamos trazer à comunidade mais uma ferramenta para análise das conexões cerebrais e suas modificações em determinadas patologias, contribuindo com seu entendimento e possível diagnóstico. / The human brain can be characterized as a complex network structurally and functionally in different levels. The description of the architecture of this network can be considered an important tool in understanding different neurodegenerative diseases. In the present study, we developed a software in JAVA to investigate this architecture based on statistical correlation of morphological characteristics between different cortex areas. It was used a database of cortical thickness obtained from magnetic resonance images of 191 healthy subjects and 93 patients with epilepsy. It was implemented a non-linear model to consider the effect of age in cortical thickness with identification of 2 stages: maturation and aging. The patients, when compared to healthy subjects, showed a significant reduction in cortical thickness, particularly at the areas precentral, pericalcarine and pré-cuneus of right hemisphere. This decrease also could be noted through the age, with a higher decrease rate at the right parahipocampal area. Considering the anatomical connectivity calculated, the patients group showed diffuse changes in 31\\% of the possible connections. Furthermore, in the patients brain network it was found a decrease of 15\\% in the characteristic path length and clustering coefficient. By applying a clustering algorithm, 3 clusters were detected in the healthy subjects and 6 clusters in the patients, confirming a breakdown of the structural organization in this last group. With our software we hope to bring to the community another tool to improve the brain connectivity analysis and its modifications in some pathologies, contributing with its understanding and possible diagnosis.

A presente dissertação examina um método de determinação da conectividade cerebral cujo uso vem se tornando popular nos últimos anos, o partial direct coherence (PDC), que se destaca dentre outros métodos por possibilitar a verificação das relações imediatas de sinais multivariados. Este método representa a conectividade cerebral no domínio da frequência e tem íntima relação com a noção de \"causalidade\" de Granger (GRANGER, 1969), que possibilita quantificar a influência mútua entre séries temporais observadas. De um ponto de vista computacional, o referido método faz uso de modelos de séries temporais que hoje têm implementação bastante eficiente em termos de algoritmos off-line, mas cujo sucesso depende da presunção de estacionariedade dos dados, fato que é somente verdadeiro em trechos relativamente curtos de sinais de origem cerebral, como no caso do EEG (Eletroencefalograma). O objetivo deste trabalho é criar um sistema que calcule o PDC, continuamente, em tempo real e que possua a mesma precisão do método off-line, além de ser uma plataforma de estudos para implementações e testes de métodos de determinação da conectividade neural em tempo real. A plataforma desenvolvida é modular, incentivando futuros trabalhos na mesma, e mostrouse eficaz quanto a precisão numérica dos resultados do cálculo do PDC. As características de tempo real foram atingidas com algumas restrições, que dependem da configuração do usuário e do número de canais que um sinal possui. / This thesis examines a method of determination of brain connectivity whose use becomes popular in recent years, the partial direct coherence (PDC) that stands out in comparison with other methods for making possible the verification of immediate relations of multivariate signal. This method represents the brain connectivity in the frequency domain and has a close relationship with the notion of Granger causality (GRANGER, 1969) that makes it possible to quantify the mutual influence between observed time series. From a computational perspective, the above method makes use of time series models, which today has very efficient implementation in terms of off-line algorithm, but whose success depends on presume that the data is stationary, a fact that is only true in relatively short stretches of cerebral signals, especially in the case of EEG. The objective of this thesis is to create a system that calculates the PDC continuously and in real time maintaining the same precision of the off-line method. Furthermore being a research platform for implementations and tests of new methods for determining neural connectivity in real time. The developed platform is modular encouraging future work on it, and was effective in the numerical accuracy of the PDC calculation results. The real time characteristics were achieved with some restrictions that depend of the user configuration and the number of channels that the signal has.

O cérebro humano é considerado uma rede complexa em termos estruturais e funcionais em diferentes escalas. A caracterização da arquitetura desta rede pode ser considerada uma importante ferramenta no auxílio ao estudo de diferentes doenças neurodegenerativas. No presente estudo propusemos um software desenvolvido em JAVA para investigar esta arquitetura com base na correlação estatística de características morfológicas entre diferentes regiões do córtex. Foram utilizados dados de espessura cortical obtidos a partir de imagens de ressonância magnética de 191 indivíduos saudáveis e 93 pacientes com epilepsia. Foi proposto um modelo não linear para considerar o efeito da idade na espessura cortical com identificação de duas etapas: amadurecimento e envelhecimento. Os pacientes, quando comparados aos controles, apresentaram uma redução significativa na espessura cortical fundamentalmente nas regiões para-central, pericalcarina e do pré-cuneo no hemisfério direito. Esta diminuição também se manifestou ao longo da idade, com uma maior taxa de queda na região parahipocampal direita. Considerando a conectividade anatômica aqui calculada, o grupo de pacientes evidenciou alterações em 31\\% das possíveis conexões e de forma difusa. Adicionalmente, nas redes cerebrais dos pacientes houve uma diminuição de 15\\% no comprimento médio do caminho e no coeficiente de agrupamento. Aplicando-se um algoritmo de agrupamento, foram detectadas três comunidades para os indivíduos saudáveis e seis comunidades para os pacientes, confirmando uma quebra de organização estrutural neste ultimo grupo. Com este software esperamos trazer à comunidade mais uma ferramenta para análise das conexões cerebrais e suas modificações em determinadas patologias, contribuindo com seu entendimento e possível diagnóstico. / The human brain can be characterized as a complex network structurally and functionally in different levels. The description of the architecture of this network can be considered an important tool in understanding different neurodegenerative diseases. In the present study, we developed a software in JAVA to investigate this architecture based on statistical correlation of morphological characteristics between different cortex areas. It was used a database of cortical thickness obtained from magnetic resonance images of 191 healthy subjects and 93 patients with epilepsy. It was implemented a non-linear model to consider the effect of age in cortical thickness with identification of 2 stages: maturation and aging. The patients, when compared to healthy subjects, showed a significant reduction in cortical thickness, particularly at the areas precentral, pericalcarine and pré-cuneus of right hemisphere. This decrease also could be noted through the age, with a higher decrease rate at the right parahipocampal area. Considering the anatomical connectivity calculated, the patients group showed diffuse changes in 31\\% of the possible connections. Furthermore, in the patients brain network it was found a decrease of 15\\% in the characteristic path length and clustering coefficient. By applying a clustering algorithm, 3 clusters were detected in the healthy subjects and 6 clusters in the patients, confirming a breakdown of the structural organization in this last group. With our software we hope to bring to the community another tool to improve the brain connectivity analysis and its modifications in some pathologies, contributing with its understanding and possible diagnosis.

Orientador: Gabriela Castellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-30T20:31:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TapiaHerrera_LuisCarlos1982-_D.pdf: 17368597 bytes, checksum: b04bfdc96a80f7bba2cdca7390a9d09e (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Os neurônios são elementos que no cérebro trabalham em grupo e de forma organizada. A técnica de ressonância magnética funcional (fMRI) permite identificar redes corticais e subcorticais do cérebro quando ele desenvolve atividades cognitivas motoras ou perceptivas. No entanto, redes nomeadas de redes em estado de repouso, estão presentes em ausência de tarefas específicas. Alguns estudos modelaram redes funcionais do cérebro com a ajuda da teoria de grafos. Um dos objetivos deste trabalho foi analisar, utilizando teoria de grafos, dados funcionais do cérebro coletados com a técnica de fMRI, de 10 voluntários saudáveis, que participaram de dois protocolos: uma aquisição em estado de repouso e outra durante uma tarefa de produção de palavras. Outro objetivo do trabalho foi testar duas métricas matemáticas (correlação de Pearson e informação mútua), para determinar quais delas conseguem captar melhor diferenças entre as duas condições mencionadas. Também se objetivou comparar parâmetros termodinâmicos das redes de repouso obtidas por meio dos dados reais com os de redes simuladas computacionalmente via modelo de Ising. Finalmente, um último objetivo foi explorar os dados para ver que informação poderia ser obtida a partir dos mesmos, sem uso prévio de modelos sobre as tarefas realizadas. Utilizando a teoria de grafos, achamos diferenças entre as redes nas condições de repouso e de produção de palavras para os parâmetros grau médio e coeficiente de cluster. Adicionalmente foram comparadas as redes dos hemisférios direito e esquerdo nas redes geradas na condição de produção de palavras, e achamos que o grau médio das redes pode predizer a lateralização (dominância hemisférica para linguagem), também achada com análises padrões de fMRI. Relativo às métricas matemáticas, a correlação de Pearson e a informação mútua foram comparadas para determinar qual destas métricas captura melhor a similaridade ou sincronia entre duas séries temporais que contêm atividade hemodinâmica do cérebro. Concluímos que a correlação linear é uma medida capaz de caracterizar de forma satisfatória a sincronia entre duas séries desse tipo. Simulações computacionais do modelo de Ising foram desenvolvidas para posteriormente criar redes funcionais em três regimes diferentes: crítico, subcrítico e supercrítico. Esta abordagem do estado de repouso foi examinada em trabalhos prévios, e foi concluído que o cérebro como sistema dinâmico possui uma maior semelhança com o sistema simulado no regime crítico. Finalmente, uma metodologia independente de modelo foi implementada para detectar áreas ativas do cérebro em tarefas dirigidas. Esta metodologia foi testada nos dados na condição de produção de palavras, permitindo identificar as áreas envolvidas na execução da tarefa / Abstract: Neuronal elements in the brain are not isolated, they work together and work in an organized way. The functional magnetic resonance imaging (fMRI) technique allows identifying cortical networks when the brain develops a task. However, resting state brain networks are present in the absence of any task. Some studies have modeled the brain networks architecture with aid of graph theory. One of the main aims of this work was the analysis of resting state and language task fMRI data sets, of ten healthy subjects, using graph theory. In order to study the linear and nonlinear relationships between time series of cortical areas of the brain, two metrics were compared the Pearson correlation and the mutual information. Also, graphs parameters built from resting state data and graph parameters built using simulations of the Ising model were compared. Finally, we developed a methodology to study the time series of differents regions of the brain in order to obtain information of the task without using predefined models of the brain activity. We found differences in the mean degree and the cluster coefficient of the network between the two conditions. In addition, we compared the networks corresponding to the left and right hemispheres during the language task, and found that the mean degree of these networks can predict the language lateralization found with standard fMRI analysis in most cases. The mean degree of the network and the cluster coefficient shows differences for the two conditions. Relative to the comparison between the Pearson correlation and the mutual information, we conclude that the linear correlation is an efficient metric to characterize the synchrony between the haemodynamic time series of the brain. Computational simulations of the Ising model for three different phases were developed: in critical, subcritical and supercritical phases. This comparison was presented in a previous work, and it was concluded that the brain as a dynamical system has remarkable similarities with the computational model in the critical phase. Relatively to the model independent methodology developed, it was possible to identify brain areas engaged with the word production task / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 157356/2011-6 / CNPQ

A polineuropatia inflamatória desmielinizante crônica (PIDC) é uma síndrome caracterizada fundamentalmente pela disfunção do Sistema Nervoso Periférico e que afeta muito a qualidade de vida dos pacientes. O envolvimento da PIDC com o Sistema Nervoso Central tem sido descrito, maiormente como sendo subclínico, porém não há estudos sobre a caracterização deste envolvimento de uma forma ampla e quantitativa. Avaliamos 11 pacientes com PIDC, todos tratados e sem sinais clínicos de alterações centrais, e 11 controles, pareados em gênero e faixa etária de 19 a 69 anos. Foram adquiridas neuroimagens em uma máquina de Ressonância Magnética de alto campo (3T) usando diferentes técnicas de imagens; volumétricas ponderadas em T1, volumétricas de inversão e recuperação com atenuação de fluidos e ponderadas em T2, relaxométricas de cinco ecos para mapas de T2, de transferência de magnetização e por tensor de difusão. As imagens foram processadas em diferentes ferramentas computacionais e foram obtidos resultados para estudos da difusibilidade, volumetria, morfometria, tratometria e conectividade cerebral, além de achados radiológicos para os pacientes. As análises de grupos foram executadas por; 1) testes paramétricos monocaudais de duas amostras pareadas para os resultados da volumetria, da tratometria e conectividade cerebral; 2) mapeamento estatístico paramétrico para os resultados da morfometria baseada em voxel e; 3) estatística espacial baseada em tratos para os resultados da difusibilidade. Foram detectas alterações em todas as comparações. Os principais achados indicam um envolvimento possivelmente caracterizado por uma perda volumétrica encefálica generalizada, sobretudo nas regiões periventriculares associadas a ventrículos proeminentes acrescido de, um aumento da difusibilidade transversa e oblíqua nos maiores tratos de substância branca e, também há uma perda de densidade na substância branca periventricular e um aumento na substância cinzenta em uma região que sinaliza para o espessamento trigeminal bilateral e, uma redução geral da conectividade cerebral estrutural. / Chronic Inflammatory Demyelinating Polyneuropathy (CIDP) is a severe disease fundamentally characterized by dysfunction of the Peripheral Nervous System and affects greatly the quality of life of patients. The Central Nervous System (CNS) involvement in CIDP has not been described using recent quantitative neuroimaging techniques. We evaluated 11 patients with CIDP, all treated and without clinical signs of central alterations and 11 controls matched for gender and age group of 19 to 69 years. Magnetic Resonance Imaging were performed on a 3T scanner using different imaging techniques; structural 3D T1-weighted, fluid-attenuated inversion recovery, relaxometry with 5 echoes pulse sequence for T2 maps, magnetization transfer weighted and diffusion tensor imaging. The images were processed on different tools and were obtained results for the studies of diffusivity, volumetry, morphometry, tractometry, brain connectivity, and radiological findings of patients. Different statistical group analyses were performed in the quantitative results: 1) Parametric test for volumetry, tractometry and brain connectivity; 2) Parametric mapping for voxel morphometry; 3) Tract-based spatial statistics (TBSS) for diffusion coefficients. Changes were detected in all comparisons. In the patients, our main findings are: generalized loss brain volume more pronounced in periventricular regions associated with prominent ventricles, increased simultaneously perpendiculars and parallel diffusivity in the major tracts of the TBSS analyze, white matter density loss in the periventricular area, some bilateral trigeminal thickening, and general reduction of the brain connectivity. The CIDP affects the global brain and represents a demyelination in the CNS.

A polineuropatia inflamatória desmielinizante crônica (PIDC) é uma síndrome caracterizada fundamentalmente pela disfunção do Sistema Nervoso Periférico e que afeta muito a qualidade de vida dos pacientes. O envolvimento da PIDC com o Sistema Nervoso Central tem sido descrito, maiormente como sendo subclínico, porém não há estudos sobre a caracterização deste envolvimento de uma forma ampla e quantitativa. Avaliamos 11 pacientes com PIDC, todos tratados e sem sinais clínicos de alterações centrais, e 11 controles, pareados em gênero e faixa etária de 19 a 69 anos. Foram adquiridas neuroimagens em uma máquina de Ressonância Magnética de alto campo (3T) usando diferentes técnicas de imagens; volumétricas ponderadas em T1, volumétricas de inversão e recuperação com atenuação de fluidos e ponderadas em T2, relaxométricas de cinco ecos para mapas de T2, de transferência de magnetização e por tensor de difusão. As imagens foram processadas em diferentes ferramentas computacionais e foram obtidos resultados para estudos da difusibilidade, volumetria, morfometria, tratometria e conectividade cerebral, além de achados radiológicos para os pacientes. As análises de grupos foram executadas por; 1) testes paramétricos monocaudais de duas amostras pareadas para os resultados da volumetria, da tratometria e conectividade cerebral; 2) mapeamento estatístico paramétrico para os resultados da morfometria baseada em voxel e; 3) estatística espacial baseada em tratos para os resultados da difusibilidade. Foram detectas alterações em todas as comparações. Os principais achados indicam um envolvimento possivelmente caracterizado por uma perda volumétrica encefálica generalizada, sobretudo nas regiões periventriculares associadas a ventrículos proeminentes acrescido de, um aumento da difusibilidade transversa e oblíqua nos maiores tratos de substância branca e, também há uma perda de densidade na substância branca periventricular e um aumento na substância cinzenta em uma região que sinaliza para o espessamento trigeminal bilateral e, uma redução geral da conectividade cerebral estrutural. / Chronic Inflammatory Demyelinating Polyneuropathy (CIDP) is a severe disease fundamentally characterized by dysfunction of the Peripheral Nervous System and affects greatly the quality of life of patients. The Central Nervous System (CNS) involvement in CIDP has not been described using recent quantitative neuroimaging techniques. We evaluated 11 patients with CIDP, all treated and without clinical signs of central alterations and 11 controls matched for gender and age group of 19 to 69 years. Magnetic Resonance Imaging were performed on a 3T scanner using different imaging techniques; structural 3D T1-weighted, fluid-attenuated inversion recovery, relaxometry with 5 echoes pulse sequence for T2 maps, magnetization transfer weighted and diffusion tensor imaging. The images were processed on different tools and were obtained results for the studies of diffusivity, volumetry, morphometry, tractometry, brain connectivity, and radiological findings of patients. Different statistical group analyses were performed in the quantitative results: 1) Parametric test for volumetry, tractometry and brain connectivity; 2) Parametric mapping for voxel morphometry; 3) Tract-based spatial statistics (TBSS) for diffusion coefficients. Changes were detected in all comparisons. In the patients, our main findings are: generalized loss brain volume more pronounced in periventricular regions associated with prominent ventricles, increased simultaneously perpendiculars and parallel diffusivity in the major tracts of the TBSS analyze, white matter density loss in the periventricular area, some bilateral trigeminal thickening, and general reduction of the brain connectivity. The CIDP affects the global brain and represents a demyelination in the CNS.