A inclusão da eletroencefalografia nos protocolos de pesquisa diagnóstica para DA é plenamente justificada por sua larga disponibilidade, baixo custo, alta sensibilidade, o que possibilita a realização de exames seriados e o acompanhamento da evolução do estudo neurológico. Objetivo: Determinar um índice de corte, para utilizaçào na prática clínica, no auxilio diagnóstico da doença de Alzheimer. Metodologia: Avaliamos dois grupos de indivíduos compostos por 57 voluntários normais e idade superior a 50 anos comparados a 50 indivíduos com DA provável. Realizamos registros de EEG em vigília, olhos fechados e repouso por 30 minutos e computamos as potências espectrais das bandas de frequência alfa e teta, para todos os eletrodos, e calculamos a razão alfa/teta. Realizamos a regressão logística das variáveis razão alfa/teta da potência média do eletrodo C3 e do eletrodo O1e calculamos uma fórmula para o auxílio no diagnóstico da DA com um acerto cuja, sensibilidade para DA de 76, 4 % e especificidadede 84,6 % e a área sob a curva ROC 0.92. Conclusão: A regressão logística da razão alfa/teta do Espectro da potência média do EEG é um bom marcador para discriminar pacientes com doença de Alzheimer de controles normais / The inclusion of electroencephalography in diagnostic research protocols for AD is fully justified given EEG\'s wide availability, low cost and high sensitivity, allowing serial exams and neurological evolution follow-ups. Objective: To determine a screening index for use in routine clinical practice to aid the diagnosis of Alzheimer\'s disease. Methodology: Two groups of individuals older than 50 years, comprising a control group of 57 normal volunteers and a study group of 50 patients with probable AD, were compared. EEG recordings were performed of subjects in a wake state with eyes closed at rest for 30 mins. Spectral potentials of the alpha and theta bands were computed for all electrodes and the alpha/theta ratio calculated. Logistic regression of the variables alpha/theta of the mean potential of the C3 and O1 electrodes was carried out. A formula was calculated to aid the diagnosis of AD yielding 76.4 % sensitivity and 84.6 specificity for AD with an area under the ROC curve of 0.92. Conclusion: Logistic regression of the alpha/theta of the Spectrum of the mean potential of EEG represents a good marker for discriminating between AD patients and normal controls

Orientador: Roberto José Maria Covolan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:35:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Beltramini_GuilhermeCoco_D.pdf: 12819168 bytes, checksum: 3ea327ddb4007610872637f91cf058e4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Epilepsia é uma doença neurológica que afeta pessoas no mundo todo, atingindo em torno de 1% da população mundial. Aproximadamente 30% dos pacientes não respondem bem ao tratamento com medicamentos. A abordagem cirúrgica é uma alternativa recomendada somente quando se localiza, de forma precisa, a região epileptogênica, razão pela qual os pacientes são submetidos a diversas avaliações invasivas e não-invasivas, incluindo exames de neuroimagem estrutural e funcional. A técnica de EEG-RMf simultâneos surgiu da combinação do EEG, de uso consagrado em pacientes com epilepsia, com a RMf, procedimento cada vez mais aplicado em estudos funcionais do cérebro, tendo sido encarada desde sua concepção inicial com a perspectiva de se constituir em um novo exame não invasivo na avaliação pré-cirúrgica em epilepsia. As dificuldades instrumentais inerentes a esta técnica têm sido superadas mais rapidamente do que o desenvolvimento de métodos empregados na análise e interpretação dos resultados gerados através dela. Isto ocorre em parte devido à complexidade e diversidade de causas da epilepsia, que afeta o cérebro do ponto de vista estrutural e funcional, podendo atingi-lo desde o âmbito genético até níveis macroscópicos. Neste trabalho, estabelecemos uma sequência de procedimentos para a aquisição e análise de dados de EEG-RMf, possibilitando o uso deste exame como uma informação adicional na avaliação pré-cirúrgica. Criamos um programa de computador chamado SAfE (Straightforward Analysis of fMRI and EEG-fMRI), que permite realizar as análises de experimentos de EEG-RMf de forma direta e segura. Após aplicar as correções no sinal do EEG e realizar a marcação da atividade epileptiforme, mapas estatísticos de RMf podem ser obtidos através de uma interface gráfica simples, com pouca intervenção do usuário. Para observar simultaneamente os aspectos temporais e espaciais das alterações hemodinâmicas relacionadas com os diferentes tipos de atividade epileptiforme de cada paciente, foi proposta e incorporada ao SAfE uma forma original de se descrever os resultados. São gerados mapas estatísticos para diferentes posições do pico da função resposta hemodinâmica, que são então analisados sequencialmente, observando-se diferentes parâmetros, tais como o valor de T máximo e número de voxels acima do limiar. A abordagem aqui proposta para a análise dos dados de EEG-RMf sugere que os mapas estatísticos dos pacientes sejam examinados preferencialmente de forma individual, pois parte importante da informação pode ser perdida quando se combinam os resultados em análises de grupo. Os resultados obtidos revelam a alta complexidade dos mecanismos geradores de atividade epileptiforme, pois as redes cerebrais envolvidas mostram um elevado grau de heterogeneidade entre os pacientes e entre os diferentes tipos de atividade epileptiforme considerados. Possivelmente sistemas locais e remotos interagem de forma a causar alterações crônicas que afetam a propagação da crise e da atividade epileptiforme. A técnica de EEG-RMf tem se mostrado uma aplicação com valor clínico promissor, porém requer validação através da comparação com procedimentos mais bem estabelecidos. Embora os benefícios desta técnica sejam limitados em pacientes com atividade epileptiforme de difícil detecção, entende-se que seu desenvolvimento deverá contribuir para tornar mais robusta a avaliação pré-cirúrgica realizada atualmente / Abstract: Epilepsy is a neurological disease that affects people worldwide, reaching about 1% of the world population. Approximately 30% of the patients do not respond well to treatment with medication. The surgical approach is an alternative recommended only when the epileptogenic region can be precisely localized. For this reason patients are subjected to various invasive and non-invasive assessments, including structural and functional neuroimaging exams. Simultaneous EEG-fMRI recordings originated from the combination of EEG, which has traditional use in epilepsy patients, with fMRI, a procedure increasingly applied to functional studies of the brain. This technique has been treated since its conception as a potential new non-invasive exam in the presurgical evaluation in epilepsy. Its inherent instrumental difficulties have been overcome more rapidly than the development of methods employed in the analysis and interpretation of the results. This is partly due to the complexity and diversity of causes of epilepsy, which affects the brain from the structural and functional standpoints, possibly disturbing it from genetic to macroscopic levels. In this work, we established a sequence of procedures for the acquisition and data analysis of EEG-fMRI, enabling the use of this technique as an additional exam in the presurgical evaluation. We created a computer program called SAfE (Straightforward Analysis of fMRI and EEG-fMRI), which allows straightforward and safe EEG-fMRI data analysis. After performing the EEG signal correction and identifying the epileptiform activity, fMRI statistical maps can be obtained through a simple graphical interface with little user input. An original form of describing the results was proposed and integrated in SAfE, in order to simultaneously examine the temporal and spatial aspects of the hemodynamic changes associated with the different types of epileptiform activity of each patient. Statistical maps are generated for different peak positions of the hemodynamic response and are then sequentially analyzed considering different parameters such as the maximum T value and the number of voxels above threshold. The approach proposed here for the EEG-fMRI data analysis suggests that the statistical maps of the patients should preferably be examined individually, because important information can be lost when the results are combined in group analyses. The obtained results reveal the high complexity of the mechanisms that generate epileptiform activity, because the brain networks involved show an elevated degree of heterogeneity among patients and among the different types of epileptiform activity. Possibly local and remote systems interact in such a way to cause chronic changes that affect the spread of the seizure and epileptiform activity. The EEG-fMRI technique has shown to be an application with promising clinical value, but requires validation via comparison with more established procedures. Although the benefits of this technique are limited in patients whose epileptiform activity is difficult to detect, its development is expected to make the current presurgical evaluation more robust / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Fernando Cendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_RicardoAfonso_D.pdf: 9547757 bytes, checksum: e43518987732254f5b762e881f1962e2 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Estudamos uma série de pacientes com lesões destrutivas precoces e epilepsia tendo como principais objetivos: a) categorizar estes pacientes em grupos mais homogêneos através dos dados clínicos e de ressonância magnética (RM); b) definir o espectro de anormalidades estruturais encontrado nestes pacientes através das imagens de RM; c) correlacionar os achados de RM com os dados clínicos e eletrencefalográficos. Inicialmente nós agrupamos os pacientes em dois diferentes grupos: pacientes com lesões císticas e pacientes com lesões atróficas (artigo 1). Esta polarização foi embasada em evidências de que lesões císticas estão normalmente associadas a insultos mais precoces do desenvolvimento quando comparadas às lesões atróficas, e talvez por isso a apresentação clínica destes dois grupos de pacientes fosse distinta. De uma forma geral os dois grupos mostraram-se bastante parecidos, e ambos revelaram uma alta freqüência de atrofia hipocampal por análise visual. Excluímos deste estudo inicial pacientes com eventos pós-natais significativos. Em seguida ampliamos nossa amostra incluindo também pacientes com antecedentes pós-natais não traumáticos na primeira década de vida que apresentassem lesões destrutivas. Passamos então a agrupar os pacientes em três grupos de acordo com a distribuição topográfica das lesões na RM: lesões hemiatróficas (grupo H). lesões em território de ftonteira arterial o Bdz e lesões em território arterial e cífico grupo AJ). Percebemos que esta divisão fazia mais sentido do ponto de vista fisiopatogênico, corroborada pela história natural dos pacientes e por estudos de angio-RM (artigo 2), passando a usá-la nos estudos subseqüentes. A análise das características clínicas das crises e dos achados eletrencefalográficos (EEG) evidenciou algumas particularidades (artigo 3) destacando-se o fato de que pacientes com lesões mais extensas apresentaram mais fteqüentemente alterações da atividade eletrencefalográfica (EEG) de base assim como discordância de lateralização entre atividade epileptiforme e lesão estrutural. Estes pacientes com discordância lateralizatória comumente apresentaram espessamento compensatório da calota cran1ana adjacente à lesão, podendo este representar um dos fatores determinantes desta discordância entre lesão e EEG (artigo 4). Detectamos urna alta freqüência de atrofia hipocampal nos diferentes grupos tanto pela análise visual como por estudos volumétricos (artigo 5). Mostramos que em pacientes selecionados com epilepsia do lobo temporal refratária e lesões destrutivas extensas, a ressecção temporal standard pode ser suficiente para o controle das crises. Demonstramos através de estudo volumétrico que alguns dos pacientes estudados apresentavam atrofia cerebelar contralateral à lesão principal. Este padrão de atrofia cerebelar cruzada estava associado a lesões mais extensas e o antecedente de estado de mal epiléptico mostrou-se um fator tão ou mais importante que a extensão da lesão (artigo 6). Ao analisarmos o padrão de lateralização das lesões estudadas, encontramos lesões do grupo H praticamente exclusivas do hemisfério direito, enquanto que nos grupos Bdz e AT houve uma tendência de acometimento do hemisfério esquerdo. Os possíveis fatores para estas diferenças de lateraHzação de lesão entre os grupos são discutidos no artigo 7. Descrevemos individuahnente um dos pacientes do grupo AT que apresentava uma lesão no território da artéria cerebral média direita, mas nos chamou a atenção pela presença de lesão ulegírica em ambas regiões pericentrais, padrão este reconhecido na literatura mas muito pouco descrito (artigo 8). Os resultados destes estudos nos mostram que a RM é uma ferramenta eficaz para o delineamento do conjunto de alterações estruturais associadas a pacientes com epilepsia secundária a lesões destrutivas precoces. Este conhecimento estrutural mais detalhado ajuda no entendimento da fisiopatogenia destas lesões e permite avançar na formulação das melhores estratégias cirúrgicas para os pacientes com epilepsia refratária e lesões desta natureza. A classificação proposta mostrou-se útil, pois categorizou os pacientes em grupos de relativa homogeneidade clinica, incluindo padrões lesionais destrutivos não traumáticos :&eqüentemente associados a epilepsia / Abstract: We studied a series of patients with epilepsy secondary to precocious destructive brain lesions with the following purpose: a) categorize these patients in more homogeneous groups using magnetic resonance (MR) studies and clinical data; b) determine the spectrum of MR structural abnormalities present in these patients; c) correlate the MR findings with clínical and electroencephalographic (EEG) data. Early on we separated the patients in two groups: those with cystic lesions and those with atrophic lesions (paper 1). This polarization was influenced by the thesis that patients with cystic lesions are associated to more precocious insults and therefore they would present distinct clinical features. In general, clinical features were very similar between the two groups, both showing a high ftequency of hippocampal atrophy on MR by visual analysis. We excluded ftom this analysis any patient who had post-natal significant events. We expanded our sample including patients with non-traumatic post-natal antecedents in the first decade of life who showed a destructive lesion on MR. We divided these patients into three main groups according to the topographic distribution of the lesion on the MRI: hemiatrophy (group H); main arterial territory (group AI); arterial borderzone (group Bdz). This division reflected better the physiopathogenesis ofthe lesions (corroborated by clínical and MRA data) (paper 2). We then used this classification in the subsequent studies included in this Thesis. The analysis of the eletroclinical features showed that the groups showed some particularities (paper 3). In addition, patients with large lesions often showed EEG background abnormalities as well as lateralization discordance btween epileptiform discharges and side of the lesion. These patients with EEG-lesion discordance often presented compensatory thickening of the cranial vault adjacent to the lesion, that can represent a determinant factor to this lateralization discordance (paper 4). We detected a high ftequency of hippocampal atrophy among the three groups using volumetric studies (paper 5). We showed that in selected patients with intractable temporal 1000 epilepsy and large destructive lesions, a limited temporal resection can be effective to achieve seizure control. We demonstrated through volumetric studies that some patients presented cerebellar atrophy contralateral to the main lesion. This pattern of crossed cerebellar atrophy was associated to unilateral large lesions as well as the antecedent of status epilepticus (paper 6). We found that the pattetn of lesion lateralization was different among the groups: patients ttom group H had lesions almost exc1usively in the right hemisphere while patients ttom groups Bdz and A T had left hemisphere lesions more often. The potential factors that could determine lesion lateralization among these patients are discussed in paper 7. We described separately one of the patients from group A T who had a lesion on the tenitory of the middle cerebral artery, but called our attention by the presence of a bilateral pericentral ulegyric lesion, a pattem that has been rarely described in the literature (paper 8). The results of these studies showed that the :MR is an effective tool for the better delineation of the spectrum of structural abnormalities present in patients with epilepsy secondary to precocious destructive brain lesions. This knowledge helps to clarify the physiopathogenesis of these lesions and also to advance in the formulation of the best surgical strategies for patients with intractable epilepsy with this kind of lesions. The proposed classification demonstrated its usefulness as it categorized patients in relatively homogeneous clinical groups, including prevailing patterns of non-traumatic destructive lesions associated to epilepsy / Doutorado / Clinica Medica / Doutor em Clínica Médica

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-12T11:50:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Silvia Gomes Laurentino ATUALIZADA.pdf: 5003712 bytes, checksum: a1ecd20425707ef3fd5478819c251199 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T11:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Silvia Gomes Laurentino ATUALIZADA.pdf: 5003712 bytes, checksum: a1ecd20425707ef3fd5478819c251199 (MD5) Previous issue date: 2015-05-06 / Dentre várias questões comportamentais envolvidas nos transtornos depressivos, os conflitos decisórios se destacam por afetar diretamente a vida social e profissional. Estudos de neuroimagem demonstram que os circuitos neurais envolvidos nos processos decisórios e na emoção social, são os mesmos que se apresentam disfuncionais na depressão. Nosso objetivo foi verificar o processo de tomada de decisão em situação de risco/recompensa e de conflito moral em indivíduos deprimidos através de métodos neuropsicofisiológicos. Métodos: Foram avaliados 40 pacientes, sendo 20 com depressão e 20 sem depressão. Aplicou-se questionários para diagnóstico e gravidade da depressão (SCID-IV e Hamilton) em todos os voluntários. Os indivíduos foram, posteriormente, submetidos as tarefas envolvendo risco-recompensa, o Iowa Gambling Task (IGT), e uma tarefa de conflito moral (dilemas do Trolley e Footbridge). Durante as tarefas foi registrado o EEG com 21 canais, para o estudo do Índice de Assimetria do Alfa Frontal, e do sLORETA para identificação das áreas corticais. Além disso, realizou-se o registro do Skin Conductance Response (SCR) para o estudo do despertar emocional. Resultados: No estudo da tomada de decisão de risco-recompensa (IGT), o grupo deprimido apresentou um Netscore total menor (p<0,003) quando comparado com não deprimidos. Na avaliação do Netscore por blocos (5 blocos de 20 jogadas), os não deprimidos tiveram um escore mais alto nos dois últimos blocos caracterizando uma curva de aprendizado normal. O efeito antecipatório do IGT medido através do SCR revelou uma resposta de aprendizado emocional apenas para os não deprimidos (p <0.0,05). No EEG em repouso se observou através do Índice de Assimetria do Alfa Frontal (IAAF) uma maior ativação hemisférica frontal direita no grupo de deprimidos (p<0,05) quando comparado aos não deprimidos. O estudo de correlação entre o IAAF e a gravidade do quadro depressivo, usando a Escala de Hamilton, revelou uma correlação negativa (p <0,001; -,675). O estudo do sLORETA revelou, no grupo de deprimidos, maior ativação cortical no giro frontal inferior (BA10) e médio (BA 11) à direita na frequência Beta 3, e no cíngulo posterior (BA31) na frequência Alfa 2. Durante a análise do conflito moral, observou-se ativação no córtex cingulado posterior (BA 31) na frequência Alfa 1, ínsula (BA 13) bilateralmente na frequência Alfa 1, córtex cingulado anterior (BA 32) na frequência Beta 3, e giro temporal superior (BA42) na frequência Theta. Conclusões: Os indivíduos com depressão maior apresentam comprometimento na modulação do circuito cognitivo e sócio-emocional. Indivíduos com depressão maior podem apresentar um comprometimento na fluidez cognitiva para avaliar estratégias e planejamentos executivos que envolve riscorecompensa ou conflito moral pessoal. Associar o IAAF e o sLORETA contribuiu para confirmar que não apenas ás áreas corticais, mas também as oscilações das frequências cerebrais e a lateralização hemisférica participam da regulação do comportamento de tomada de decisão em pacientes com depressão maior. / From several behavioral questions involved in the mood disorders, decision conflicts stand out because can affect directly the social and professional capacity. Neuroimage studies demonstrated that the neural circuits involving in the decision process and social emotion have been the same circuits involved in major depression. For this reason our objective was to study the decision making process in risk/reward situation in addition to moral conflict in depressed patients through neuropsychophysiological methods. Methods: We analyzed 40 patients, 20 with depression and 20 without depression. It was applied a depression questionnaire to gravity and clinical diagnosis (SCID-IV and Hamilton’s scale). The volunteers were submit to the moral conflict and risk-reward task (Iowa Gambling Task). An EEG recording was done to measure the Frontal Alpha Asymmetry Index (FAAI) and the sLORETA to identify cortical areas. Furthermore, it was recording the Skin Conductance Response (SCR) to study the emotional arousal response Results: In the risk-reward decision-making task (IGT), the depressed group presented a total Netscore lower (p<0, 03) than no depressed. Analyzing the Netscore by blocks, no depressed patients had a highest score in the last two blocks featuring a normal learning curve. The emotional anticipatory effect measured through the SCR revealed an emotional learning response just for the no depressed group (p< 0,05).The EEG related to the Frontal Alpha Asymmetry Index (FAAI) showed high right frontal activation in the depressed group (p<0, 05) compared with no depressed. The correlation study between FAAI and Hamilton scale showed a negative correlation (p<0,001; -, 675). The sLORETA study revealed in the depressed group more right activation in the lower and middle frontal gyrus (BA 10, 11) in the Beta 3 frequency and in the posterior cingulate gyrus (BA31) in the Alpha 2 frequency. During the moral personal conflict task, more activation was seen in the right posterior cingulate cortex (BA 31) in the Alpha 1 frequency; insular cortex (BA13) bilaterally; right anterior cingulate cortex (BA32) in the Beta 3 frequency and temporal superior gyrus (BA42) in the Theta frequency. Conclusion: People with major depression have a dysfunction in the circuits, which modulate the cognitive, emotional and social behavior. Patients with depression may have an impairment in cognitive fluidity to evaluate strategies for risk-reward or personal moral conflict. Combined FAAI with sLORETA contribute to confirm that not only cortical areas, but also the oscillations of brain frequencies participate in the regulation of the decision-making behavior in patients with major depression.

Pacientes com epilepsia do lobo temporal farmacorresistente, frequentemente, possuem esclerose hipocampal como lesão epileptogênica. Muitas vezes, estes pacientes se beneficiam de lobectomia temporal para redução da ocorrência de crises epilépticas. Para que possam se submeter a este procedimento, é necessário o uso da videoeletroencefalografia prolongada para delimitação apurada da zona epileptogênica. Apesar dos avanços dos métodos diagnósticos nesta área, a busca por um instrumento que permita uma avaliação clara da chance de uma vida livre de crises após cirurgia permanece. No presente trabalho, a apresentação do padrão eletroencefalográfico ictal foi estudado, de forma a se pesquisar se existe relação entre a sua ocorrência e permanência em apenas um hemisfério cerebral com um melhor prognóstico pós-cirúrgico. Foram revisados os dados eletroencefalográficos ictais e os prontuários médicos de 284 pacientes. Procedeu-se à classificação de seus padrões eletroencefalográficos ictais em unilaterais ou bilaterais, e seu prognóstico após um, dois e cinco anos após cirurgia em livre de crise ou não livre de crise epiléptica. Apresentavam padrão unilateral 132 pacientes, e 152 apresentavam padrão bilateral. Estavam livres de crises 236 pacientes, e 48 ainda persistiam com crises epilépticas após cirurgia. Não houve associação entre padrões ictais unilaterais e uma vida livre de crises epilépticas após a cirurgia (diferença de 7,5%; p=0,092; chi-quadrado). Dessa forma, não se pode aplicar o padrão ictal eletroencefalográfico como ferramenta para predição de uma vida livre de crises após lobectomia temporal em pacientes com epilepsia da região mesial do lobo temporal associada à esclerose hipocampal. / Patients with drug-resistant temporal lobe epilepsy usually have hippocampal sclerosis as an epileptogenic lesion. Most of the times, these patients are benefited from temporal lobectomy for seizure relief. For this procedure to occur, a long-term videoelectroencephalogram is necessary for the accurate delineation of the epileptogenic zone. Despite the developments in the diagnostic methods on this area, the quest continues for an instrument that allows a clear evaluation of the chance to obtain a seizure-free life after epilepsy surgery. In the present study, the electroencephalographic ictal patterns were evaluated, and the relationship between its occurrence and permanence in one cerebral hemisphere and the possibility of a seizure-free outcome after surgery were compared. The ictal electroencephalografic and medical records of 284 patients were analyzed. A classification of ictal patterns, whether unilateral or bilateral, was issued, and the seizure outcome after one, two, and five years after surgery annotated. Unilateral ictal patterns occurred in 132 patients, and bilateral ictal patterns in 152. Seizure-free status was obtained in 236 patients, and 48 still persisted with seizures. There was no association between a unilateral ictal status and a seizure-free outcome after surgery (difference of 7.5%, p=0.092; chi-square). So, the electroencephalographic ictal pattern is not a valuable tool for predictions regarding seizure outcome in patients with mesial temporal lobe epilepsy associated with hippocampal sclerosis that are submitted to temporal lobectomy.

A tomada de decisão é um dos processos cognitivos mais importantes para os seres humanos e um dos principais fatores de seu destaque frente a outras espécies. Os estudos no tema vêm adquirindo caráter transdiciplinar, incorporando elementos da psicologia, economia, antropologia e neurociências. Neste âmbito o estudo das medidas fisiológicas de formação de preferências tem ganhado crescente importância. Objetivos: O presente estudo tem como objetivo a validação de um método de avaliação transmodal da construção de preferências ao longo do tempo desde modalidades de avaliação fisiológicas definidas: eletroencefalografia (EEG), eletrocardiograma (ECG) e rastreamento ocular (RO), para três tipos de estímulos (filmes de ação, paisagem e comédia), tendo por base os resultados de uma revisão sistemática da literatura e uma coleta experimental. Métodos: A pesquisa envolveu adultos (20 a 35 anos) sem histórico psiquiátrico, neurológico ou cardiológico, que realizaram exames eletrofisiológicos (n= 30), enquanto assistiam filmes de curta duração (60 segundos) mostrando, respectivamente, paisagens, cenas de esportes de aventura e cenas bem-humoradas. Concomitantemente à exibição dos vídeos com a avaliação fisiológica, foi registrada a preferência do participante conforme este assistia aos vídeos, através do uso de uma caixa de resposta. No capítulo I foi apresentada uma revisão acerca dos aspectos cognitivos, comportamentais e neurobiológicos associados ao querer, ao gostar e ao aprendizado ligado a recompensas, de acordo com o modelo proposto por Kent Berridge. No capítulo II, foi feito um levantamento histórico de modelos da neurociência afetiva, seguido da discussão entre modelos dimensionais e discretos das emoções, a apresentação do Modelo Circumplexo do Afeto e uma revisão da Teoria do Afeto enquanto informação e da Hipótese do Marcador Somático. No capítulo III foi feita uma revisão sistemática da literatura envolvendo estudos investigando os correlatos de EEG, ECG e RO com respostas afetivas induzidas por vídeos, de acordo com o Modelo Circumplexo do Afeto, em população adulta saudável. Resultados: Foram encontradas diferenças significativas entre as notas de cada vídeo ao longo do tempo, bem como divergências acerca do peso associado a cada medida fisiológica em um modelo preditivo. Também foram observadas diferenças entre vídeos em termos da defasagem temporal que maximiza a diferença entre a nota máxima e mínima em cada variável fisiológica. Estas informações tomadas juntas indicam que a construção de modelos matemáticos que se utilizem de variáveis fisiológicas como EEG, ECG e RO devem levar em conta a categoria semântica 6 do estímulo apresentado, bem como a defasagem temporal envolvidas em cada medida de forma a maximizar o poder preditivo e a acurácia de suas interpretações / Decision making is one of the most important cognitive processes for human beings and represents one of the main factors of our prominence over other species. Studies on this theme have acquired transdisciplinary characteristics, merging elements from psychology, economics, anthropology and neurosciences. In this sense, studies regarding the physiological measures of preference have received increasing importance. Objectives: this study has the main objective of validating a transmodal method for the evaluation of the construction of preferences along the time using physiological measures: electroencephalogram (EEG), electrocardiogram (ECG) and eye tracking (ET), for three kinds of stimulus (movies of action, landscape and comedy), using data from a systematic review and an experiment. Methods: this study enrolled young adults (age between 20 and 35 years) without psychiatric, neurologic or cardiologic disease history (n = 30), who watched movies (60 seconds each) displaying scenes of landscapes, adventure sports, and funny situations, as their physiological data was recorded using the above-mentioned physiological modalities. Simultaneously the participant´s preference was registered through a response box given to him on the beginning of the experiment. The first chapter consists in a review of the cognitive, behavioral and neurobiological aspects of liking, wanting and reward learning, according to the theoretical framework proposed by Kent Berridge. On chapter II, a review comprising the historical basis of affective neuroscience is presented, followed by the presentation of the debate regarding dimensional and categorical emotion study approaches, the review of Circumplex Model of Affect and a review of Affect as Information Theory and Somatic Marker Hypothesis. Chapter III presents a systematic literature review involving EEG, ECG and ET correlates of affective response induced by videos, according to the Circumplex Model of Affect, on healthy adults. Results: There are significant differences between the preference ratings for each video along the time and differences between the importance of each measure in relation to their predictive power. Different lags concerning the instant that maximizes the difference between each videos maximum and minimum liking rating and their corresponding physiological measures was observed as well. These results taken together indicate that the construction of mathematical models that employ physiological variables such as EEG, ECG and ET should account for the semantic category of the presented stimuli and for the temporal offset associated to each measure in order to maximize accuracy and predictive power

Neuroimagiologia funcional é uma área da neurociência que visa o desenvolvimento de diversas técnicas para mapear a atividade do sistema nervoso e esteve sob constante desenvolvimento durante as últimas décadas devido à sua grande importância para aplicações clínicas e pesquisa. Técnicas usualmente utilizadas, como imagem por ressonância magnética functional (fMRI) e tomografia por emissão de pósitrons (PET) têm ótima resolução espacial (~ mm), mas uma resolução temporal limitada (~ s), impondo um grande desafio para nossa compreensão a respeito da dinâmica de funções cognitivas mais elevadas, cujas oscilações podem ocorrer em escalas temporais muito mais finas (~ ms). Tal limitação ocorre pelo fato destas técnicas medirem respostas biológicas lentas que são correlacionadas de maneira indireta com a atividade elétrica cerebral. As duas principais técnicas capazes de superar essa limitação são a Eletro- e Magnetoencefalografia (EEG/MEG), que são técnicas não invasivas para medir os campos elétricos e magnéticos no escalpo, respectivamente, gerados pelas fontes elétricas cerebrais. Ambas possuem resolução temporal na ordem de milisegundo, mas tipicalmente uma baixa resolução espacial (~ cm) devido à natureza mal posta do problema inverso eletromagnético. Um imenso esforço vem sendo feito durante as últimas décadas para melhorar suas resoluções espaciais através da incorporação de informação relevante ao problema de outras técnicas de imagens e/ou de vínculos biologicamente inspirados aliados ao desenvolvimento de métodos matemáticos e algoritmos sofisticados. Neste trabalho focaremos em EEG, embora todas técnicas aqui apresentadas possam ser igualmente aplicadas ao MEG devido às suas formas matemáticas idênticas. Em particular, nós exploramos esparsidade como uma importante restrição matemática dentro de uma abordagem Bayesiana chamada Aprendizagem Bayesiana Esparsa (SBL), que permite a obtenção de soluções únicas significativas no problema de reconstrução de fontes. Além disso, investigamos como incorporar diferentes estruturas como graus de liberdade nesta abordagem, que é uma aplicação de esparsidade estruturada e mostramos que é um caminho promisor para melhorar a precisão de reconstrução de fontes em métodos de imagens eletromagnéticos. / Functional Neuroimaging is an area of neuroscience which aims at developing several techniques to map the activity of the nervous system and has been under constant development in the last decades due to its high importance in clinical applications and research. Common applied techniques such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) and positron emission tomography (PET) have great spatial resolution (~ mm), but a limited temporal resolution (~ s), which poses a great challenge on our understanding of the dynamics of higher cognitive functions, whose oscillations can occur in much finer temporal scales (~ ms). Such limitation occurs because these techniques rely on measurements of slow biological responses which are correlated in a complicated manner to the actual electric activity. The two major candidates that overcome this shortcoming are Electro- and Magnetoencephalography (EEG/MEG), which are non-invasive techniques that measure the electric and magnetic fields on the scalp, respectively, generated by the electrical brain sources. Both have millisecond temporal resolution, but typically low spatial resolution (~ cm) due to the highly ill-posed nature of the electromagnetic inverse problem. There has been a huge effort in the last decades to improve their spatial resolution by means of incorporating relevant information to the problem from either other imaging modalities and/or biologically inspired constraints allied with the development of sophisticated mathematical methods and algorithms. In this work we focus on EEG, although all techniques here presented can be equally applied to MEG because of their identical mathematical form. In particular, we explore sparsity as a useful mathematical constraint in a Bayesian framework called Sparse Bayesian Learning (SBL), which enables the achievement of meaningful unique solutions in the source reconstruction problem. Moreover, we investigate how to incorporate different structures as degrees of freedom into this framework, which is an application of structured sparsity and show that it is a promising way to improve the source reconstruction accuracy of electromagnetic imaging methods.

Propõe-se neste trabalho um sistema de aquisição de dados de baixo custo para eletroencefalografia (EEG). O sistema realiza a amplificação, filtragem e digitalização do sinal de EEG, que é então enviado para um computador, o qual agrega informações comportamentais concorrentes. Em particular, o sistema foi utilizado para investigar a detecção de episódios de falta de atenção em curtos períodos de tempo, para possíveis aplicações em tempo real. Para tal, foram comparadas duas técnicas de classificação: distância euclidiana (DE) e análise discriminante linear (ADL). Um algoritmo de seleção de variáveis foi utilizado para reduzir a dimensão da entrada dos classificadores, de modo a evitar problemas de colinearidade. Com base em registros adquiridos com dois voluntários, foi observada uma correlação entre características espectrais de pequenos segmentos (7(s)) de EEG e episódios de falta de atenção em uma atividade monótona. Os resultados sugerem que o sistema e a metodologia de aquisição propostos possam ser usados em futuros estudos na área.

Orientador: Ney Lemke / Resumo: O sono (do latim, somnus) é um período que apresenta uma atividade fisiológica característica, que pode ser registrada com o EEG. Algumas ondas em um sinal de EEG são vistas apenas durante o sono, como os fusos do sono e complexos K. O fuso é um dos elementos mais bem conhecidos no estudo do sono. No presente estudo serão estudados fusos globais e potenciais complexos K, os quais são observados simultaneamente em todos os canais de EEG. Para isto, um novo método de investigação foi proposto, que estuda tanto o envelope do sinal quanto a fase/frequência de cada fuso. Através da análise da fase do fuso global, foi mostrado que 90% dos fusos de indivíduos saudáveis sincronizam com um tempo de latência de 0,11s. O método também avalia a frequência de modulação (chirp) de fusos globais, e foi averiguado que não há correlação entre o chirp destes fusos e sua sincronização. Através do estudo do envelope do sinal juntamente com a implementação de um modelo de propagação isotrópico, foi possível estimar a origem do fuso e sua velocidade de propagação. Os resultados obtidos indicam que através desta abordagem simples e não invasiva é possível determinar, com uma precisão razoável, o local de origem dos fusos do sono, e sua velocidade estimada de propagação de 0,12m/s. Os potenciais complexos K detectados foram usados para avaliar a robustez do método desenvolvido, e apresentaram frequências, durações e amplitudes dentro das faixas esperadas para complexos K. A velocidade do propagação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sleep (derived from the Latim, somnus) is a brain state with distinct physiological activity that can be investigated by EEG evaluation. Some waves are unique in sleep EEG such as sleep spindles and K complexes. Spindles are one of the best known elements in sleep studies. In this work we considered global spindles and K complexes, which are spindles that are observed simultaneously in all EEG channels. We propose a method that investigates both the signal envelope and phase/frequency of each global spindle. By analysing the spindle phase we showed that 90% of spindles in healthy subjects synchronize with a median latency time of 0.11 s. The method also measured the frequency slope (chirp) of global spindles and found that global spindle chirp and synchronization are not correlated. By investigating the signal envelopes and implementing a homogeneous and isotropic propagation model, we could estimate both the signal origin and velocity in global spindles. Our results indicate that this simple and non-invasive approach could determine with reasonable precision the spindle origin, and allowed us to estimate a signal speed of 0.12 m/s.Potential K complexes are used to assess the robustness of developed method and shows that frequencies, durations and amplitudes within the K complex expected range. Propagation velocity in potential K complexes are around 0.05 m/s which is lower than spindles velocity. Partial synchronization tendencies were detected in potential K complex, a... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2017-05-09T13:37:10Z No. of bitstreams: 1 Ricardo Augusto Perera_.pdf: 6032138 bytes, checksum: a3f62ff5aeb1298ea332f8079b47bee9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-09T13:37:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo Augusto Perera_.pdf: 6032138 bytes, checksum: a3f62ff5aeb1298ea332f8079b47bee9 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Utilizando o framework teórico denominado Predictive Processing (Clark, 2013), que assume que cérebros são essencialmente máquinas que predizem seus próximos inputs e o fazem minimizando o erro de predição (diferença entre o input previsto e o recebido) de modo semelhante a uma inferência bayesiana, procurou-se, nesta dissertação, encontrar padrões de atividade eletrofisiológica que sinalizassem o recrutamento de crenças epistêmicas. Conjecturou-se que enquanto frases são lidas, representações de estados de coisas e eventos são mentalmente modeladas de modo gradual e preditivo, e que os estímulos vindouros são antecipados com base naquilo que se afigura “o mais provável” em termos epistêmicos, semânticos, sintáticos, léxicos e perceptuais. Devido ao fato de já serem conhecidas as respostas eletrofisiológicas que são moduladas por violações de expectativa dos níveis semântico, sintático, léxico e perceptual, assim como o preciso intervalo temporal em que se manifestam, foi possível estudar como a expectativa gerada por crenças modula os sinais cerebrais. Os experimentos realizados no Laboratório de Filosofia Experimental e Estudos da Cognição, localizado na UNISINOS, apresentavam frases em um monitor (palavra por palavra) que aludiam a fatos conhecidos apenas por um grupo de participantes (filósofos), estruturadas de modo que apenas uma única palavra, aparecendo no final de cada sentença, fosse capaz de as tornar verdadeiras (e.g. “Teeteto é um diálogo escrito por Platão”). O modelo proposto assume que, antes de aparecer a palavra final, o significado dos termos é acessado (no caso exemplificado, um texto específico e uma relação), um estado de coisas representado (i.e. existir um x tal que x escreveu Teeteto), e uma busca iniciada pelo melhor candidato a x, tendo as crenças do sujeito como alvo do rastreio. A crença relevante é então recrutada e a representação do x identificado (Platão) acessada. Informações sobre a melhor predição semântica (o filósofo Platão) são utilizadas para selecionar o mais provável item léxico que tenha Platão como significado. Os participantes aos quais eram atribuídas crenças filosóficas apresentaram Event-Related Potentials correlacionados a processamento léxico-semântico significativamente diferentes dos participantes do grupo dos não-filósofos. Considerando que a única diferença relevante entre os dois grupos era a conjecturada posse ou ausência de determinadas crenças, os resultados foram interpretados como sinalizando o recrutamento de crenças em processos preditivos subjacentes à compreensão textual. Os resultados contrariam posições eliminativistas que consideram que o vocabulário mentalista acerca de crenças, intenções e desejos carece de significado, uma vez que a diferença encontrada sugere que de fato há algo em cérebros que é denotado por meio dessas expressões (ainda que de modo vago e grosseiro) e que está a modular os sinais. Ainda que não compreendamos prontamente o exato modo como se efetiva a instanciação de crenças por cérebros, podemos estudar o modo como elas são recrutadas e integram diversos processos cognitivos (i.e. seus papéis causais). / Using the theoretical framework called Predictive Processing (Clark, 2013), which assumes that brains are essentially machines that predict their next inputs and do so by minimizing prediction error (difference between predicted and received input) similar to a Bayesian inference, it was sought, in this dissertation, to find patterns of electrophysiological activity that signal the recruitment of epistemic beliefs. It has been conjectured that as sentences are read, representations of states of affairs and events are mentally modeled in a gradual and predictive fashion, and that the upcoming stimuli are anticipated on the basis of what appears to be "most likely" in epistemic, semantic, syntactic, lexical and perceptual terms. Due to the fact that the electrophysiological responses that are modulated by violations of expectation of the semantic, syntactic, lexical and perceptual levels are known, as well as the precise time interval in which they are manifested, it was possible to study how the expectation generated by beliefs modulates the cerebral signals. The experiments carried out in the Laboratory of Experimental Philosophy and Studies of Cognition, located at UNISINOS, presented sentences on a monitor (word by word) that alluded to facts known only by a group of participants (philosophers), structured in a way that only a single word, appearing at the end of each sentence, would be able to make them true (e.g. "Theaetetus is a dialogue written by Plato"). The proposed model assumes that, before the final word appears, the meaning of the terms is accessed (in the exemplified case, a specific text and a relation), a state of affairs represented (i.e. there is an x such that x wrote Theaetetus), and a search initiated to find the best candidate for x, taking the subject's beliefs as the target of tracking. The relevant belief is then recruited and the representation of the identified x (Plato) accessed. Information on the best semantic prediction (the philosopher Plato) is used to select the most likely lexical item that has Plato as meaning. Participants for which philosophical beliefs were ascribed presented Event-Related Potentials correlated to lexical-semantic processing significantly different from participants in the non-philosophers group. Considering that the only relevant difference between the two groups was the conjectured possession or absence of certain beliefs, the results were interpreted as signaling the recruitment of beliefs in predictive processes underlying textual comprehension. The results contradict eliminativist positions that consider that the mentalist vocabulary about beliefs, intentions, and desires is meaningless, since the difference found suggests that there is indeed something in brains that is denoted by these expressions (albeit vaguely and coarse) and that is modulating the signals. Although we do not readily understand exactly how belief instantiation by brains is effective, we can study how they are recruited and integrate various cognitive processes (i.e. their causal roles).