A técnica de ressonância magnética funcional está evoluindo rapidamente de um interesse técnico para aplicações clínicas e em neurociência. Um grande número de questões, entretanto, ainda orbita o método de aquisição e análise de dados desta técnica. Este trabalho realizou a implementação de um protocolo de pesquisa por ressonância magnética funcional e a aplicação deste método para um estudo sobre mudanças de adaptação e dificuldade em memória de trabalho humana. Oito voluntários sadios foram submetidos a uma coleção de aquisições funcionais enquanto executavam uma tarefa de memória de trabalho n-back, promovida por estímulos visuais. Na aquisição de adaptação dos voluntários, foi observado mudanças na atividade neuronal do córtex visual primário devido a adaptação nos primeiros minutos de contato de cada indivíduo com a tarefa, possivelmente relacionando-se com o caráter visual do estímulo. Na segunda aquisição, a frequência de estímulos foi variada para modificar a dificuldade de realização da tarefa. Mudanças de atividade no lobo parietal superior, giro supramarginal e córtex pré-motor foram observadas, quando comparado as atividades de memória e controle, mas nenhuma mudança no córtex dorsolateral do giro pré-frontal, por vezes observado em experimentos de memória de trabalho, foi observada. Atividades no cerebelo foram identificadas apenas quando a condição de dificuldade foi extrema, tornando possível distinguir condições fáceis de difíceis de acordo com os resultados psciométricos. Adicionalmente às análises de mapa paramétrico, análises quantitativas identificaram uma relação entre a atividade no giro fusiforme e a demanda cognitiva proporcionada pelo aumento da dificuldade. Tais resultados demonstram a capacidade da técnica de ressonância magnética funcional para estudar construtos cognitivos como memória de trabalho, aprendizado e controle de dificuldade. / Functional magnetic resonance technique is rapidly evolving from a technical interest to clinical and neuroscience applications. A large number of questions, however, still orbits data acquisition and analysis. This work carried out all the implementation of a functional magnetic resonance imaging protocol and applied this method to a study on adaptive and difficulty changes in human working memory. Eight healthy volunteers underwent a sequence of functional acquisitions while performing an n-back working memory task, promoted by visual stimuli. In the adaptation experiment, changes in neuronal activity inside primary visual cortex were observed due to adaptation in the first minutes of contact of each individual with the task, possibly related to the visual feature of the stimulus. In the second acquisition, frequency of stimuli was varied to modify task difficulty. Activity changes in the superior parietal lobe, supramarginal gyrus and premotor cortex were observed when comparing memory and control, but no change in prefrontal gyrus dorsolateral cortex, as sometimes observed in working memory experiments, was observed. Activities inside cerebellum were identified only when difficulty condition was extreme, making it possible to distinguish easy-to-difficult conditions according to the psychometric results. In addition to the parametric map analysis, quantitative analyzes identified a relationship between activity in the fusiform gyrus and cognitive demand provided by the increased difficulty. These results demonstrate feasibility of functional magnetic resonance technique to study cognitive constructs such as working memory, learning and difficulty control.

A técnica de ressonância magnética funcional está evoluindo rapidamente de um interesse técnico para aplicações clínicas e em neurociência. Um grande número de questões, entretanto, ainda orbita o método de aquisição e análise de dados desta técnica. Este trabalho realizou a implementação de um protocolo de pesquisa por ressonância magnética funcional e a aplicação deste método para um estudo sobre mudanças de adaptação e dificuldade em memória de trabalho humana. Oito voluntários sadios foram submetidos a uma coleção de aquisições funcionais enquanto executavam uma tarefa de memória de trabalho n-back, promovida por estímulos visuais. Na aquisição de adaptação dos voluntários, foi observado mudanças na atividade neuronal do córtex visual primário devido a adaptação nos primeiros minutos de contato de cada indivíduo com a tarefa, possivelmente relacionando-se com o caráter visual do estímulo. Na segunda aquisição, a frequência de estímulos foi variada para modificar a dificuldade de realização da tarefa. Mudanças de atividade no lobo parietal superior, giro supramarginal e córtex pré-motor foram observadas, quando comparado as atividades de memória e controle, mas nenhuma mudança no córtex dorsolateral do giro pré-frontal, por vezes observado em experimentos de memória de trabalho, foi observada. Atividades no cerebelo foram identificadas apenas quando a condição de dificuldade foi extrema, tornando possível distinguir condições fáceis de difíceis de acordo com os resultados psciométricos. Adicionalmente às análises de mapa paramétrico, análises quantitativas identificaram uma relação entre a atividade no giro fusiforme e a demanda cognitiva proporcionada pelo aumento da dificuldade. Tais resultados demonstram a capacidade da técnica de ressonância magnética funcional para estudar construtos cognitivos como memória de trabalho, aprendizado e controle de dificuldade. / Functional magnetic resonance technique is rapidly evolving from a technical interest to clinical and neuroscience applications. A large number of questions, however, still orbits data acquisition and analysis. This work carried out all the implementation of a functional magnetic resonance imaging protocol and applied this method to a study on adaptive and difficulty changes in human working memory. Eight healthy volunteers underwent a sequence of functional acquisitions while performing an n-back working memory task, promoted by visual stimuli. In the adaptation experiment, changes in neuronal activity inside primary visual cortex were observed due to adaptation in the first minutes of contact of each individual with the task, possibly related to the visual feature of the stimulus. In the second acquisition, frequency of stimuli was varied to modify task difficulty. Activity changes in the superior parietal lobe, supramarginal gyrus and premotor cortex were observed when comparing memory and control, but no change in prefrontal gyrus dorsolateral cortex, as sometimes observed in working memory experiments, was observed. Activities inside cerebellum were identified only when difficulty condition was extreme, making it possible to distinguish easy-to-difficult conditions according to the psychometric results. In addition to the parametric map analysis, quantitative analyzes identified a relationship between activity in the fusiform gyrus and cognitive demand provided by the increased difficulty. These results demonstrate feasibility of functional magnetic resonance technique to study cognitive constructs such as working memory, learning and difficulty control.

Introdução: A esclerose mesial temporal (EMT) é a principal causa de epilepsia resistente ao tratamento medicamentoso. Pacientes com EMT apresentam dificuldades no processamento semântico e fonológico de linguagem e maior incidência de reorganização cerebral da linguagem (bilateral ou à direita) em relação à população geral. A ressonância magnética funcional (RMf) permite avaliar a reorganização cerebral das redes de linguagem, comparando padrões de ativação cerebral entre diversas regiões cerebrais. Objetivo: Investigar o desempenho linguístico de pacientes com EMT unilateral esquerda e direita e a ocorrência de reorganização das redes de linguagem com RMf para avaliar se a reorganização foi benéfica para a linguagem nestes pacientes. Métodos: Utilizamos provas clínicas de linguagem e paradigmas de nomeação visual e responsiva para RMf, desenvolvidos para este estudo. Foram avaliados 24 pacientes com EMTe, 22 pacientes com EMTd e 24 controles saudáveis, submetidos a provas de linguagem (fluência semântica e fonológica, nomeação de objetos, verbos, nomes próprios e responsiva, e compreensão de palavras) e a três paradigmas de linguagem por RMf [nomeação por confrontação visual (NCV), nomeação responsiva à leitura (NRL) e geração de palavras (GP)]. Seis regiões cerebrais de interesse (ROI) foram selecionadas (giro frontal inferior, giro frontal médio, giro frontal superior, giro temporal inferior, giro temporal médio e giro temporal superior). Índices de Lateralidade (ILs) foram calculados com dois métodos: bootstrap, do programa LI-Toolbox, independe de limiar, e PSC, que indica a intensidade da ativação cerebral de cada voxel. Cada grupo de pacientes (EMTe e EMTd) foi dividido em dois subgrupos, de acordo com o desempenho em relação aos controles na avaliação clinica de linguagem. O <= -1,5 foi utilizado como nota de corte para dividir os grupos em pacientes com bom e com mau desempenho de linguagem. Em seguida, comparou-se o desempenho linguístico dos subgrupos ao índices IL-boot. Resultados: Pacientes com EMT esquerda e direita mostraram pior desempenho que controles nas provas clínicas de nomeação de verbos, nomeação de nomes próprios, nomeação responsiva e fluência verbal. Os mapas de ativação cerebral por RMf mostraram efeito BOLD em regiões frontais e temporoparietais de linguagem. Os mapas de comparação de ativação cerebral entre os grupos revelaram que pacientes com EMT esquerda e direita apresentam maior ativação em regiões homólogas do hemisfério direito em relação aos controles. Os ILs corroboraram estes resultados, mostrando valores médios menores para os pacientes em relação aos controles e, portanto, maior simetria na representação da linguagem. A comparação entre o IL-boot e o desempenho nas provas clínicas de linguagem indicou que, no paradigma de nomeação responsiva à leitura, a reorganização funcional no giro temporal médio, e possivelmente, nos giros temporal inferior e superior associou-se a desempenho preservado em provas de nomeação. Conclusão: Pacientes com EMT direita e esquerda apresentam comprometimento de nomeação e fluência verbal e reorganização da rede cerebral de linguagem. A reorganização funcional de linguagem em regiões temporais, especialmente o giro temporal médio associou-se a desempenho preservado em provas de nomeação em pacientes com EMT esquerda no paradigma de RMf de nomeação responsiva à leitura / Introduction: Mesial temporal sclerosis (MTS) is the commonest cause of drug resistant epilepsy. MTS patients experience phonological and semantic processing difficulties, and increased prevalence of atypical (bilateral or right hemisphere) language dominance compared to the general population. Language reorganization can be studied with functional magnetic resonance imaging (fMRI), which allows comparison of brain activation patterns in different brain regions. Objective: To investigate performance on language tasks in patients with unilateral left and right MTS, and occurrence of atypical language dominance to determine if reorganization of language networks is beneficial to \' f . : W w y-four left MTS, 22 right MTS patients and 24 healthy controls. Subjects underwent language tasks (semantic and phonological fluency, object, verb, proper noun, and responsive naming, and word comprehension), and fMRI language paradigms [visual confrontation naming (VCN), reading responsive reading (RRN) and word generation (WG)]. Six regions of interest (ROI) (inferior frontal, middle frontal, superior frontal, inferior temporal, middle temporal and superior temporal gyri) were defined. Two language lateralization indexes (LI) were obtained for each ROI, one with a threshold-independent method using a bootstrap algorithm (LI-boot), and one that measures brain activation intensity in each voxel (Percentage Signal Change - PSC). Each patient group (left MTS and right MTS) was divided into two subgroups according to performance relative to controls in the language tasks. Z- <= -1.5 was used as a cut-off to divide patients in good and poor language performance groups. LI-boot indexes were compared between language performance subgroups. Left and right MTS patients showed worse performance than controls in verb, proper noun, and responsive naming, and verbal fluency language tasks. fMRI activation maps showed increased BOLD signal in frontal and temporoparietal language regions. Group comparison activation maps revealed that left and right MTS patients showed increased activation in homologous right hemisphere regions compared to controls. These results were corroborated by lower LI mean values for patients compared to controls, indicating greater hemispheric language representation symmetry. Comparison between LI-boot indexes and performance in language tasks showed that functional reorganization in the middle temporal, and, possibly, inferior and superior temporal gyri was associated with preserved naming performance. Conclusion: Left and right MTS patients display impaired naming and verbal fluency, as well as reorganization of the language network. Language network reorganization in the temporal regions, specially middle temporal gyrus, was associated with preserved naming in left MTS patients, in the responsive reading naming fMRI paradigm

Introdução: A esclerose mesial temporal (EMT) é a principal causa de epilepsia resistente ao tratamento medicamentoso. Pacientes com EMT apresentam dificuldades no processamento semântico e fonológico de linguagem e maior incidência de reorganização cerebral da linguagem (bilateral ou à direita) em relação à população geral. A ressonância magnética funcional (RMf) permite avaliar a reorganização cerebral das redes de linguagem, comparando padrões de ativação cerebral entre diversas regiões cerebrais. Objetivo: Investigar o desempenho linguístico de pacientes com EMT unilateral esquerda e direita e a ocorrência de reorganização das redes de linguagem com RMf para avaliar se a reorganização foi benéfica para a linguagem nestes pacientes. Métodos: Utilizamos provas clínicas de linguagem e paradigmas de nomeação visual e responsiva para RMf, desenvolvidos para este estudo. Foram avaliados 24 pacientes com EMTe, 22 pacientes com EMTd e 24 controles saudáveis, submetidos a provas de linguagem (fluência semântica e fonológica, nomeação de objetos, verbos, nomes próprios e responsiva, e compreensão de palavras) e a três paradigmas de linguagem por RMf [nomeação por confrontação visual (NCV), nomeação responsiva à leitura (NRL) e geração de palavras (GP)]. Seis regiões cerebrais de interesse (ROI) foram selecionadas (giro frontal inferior, giro frontal médio, giro frontal superior, giro temporal inferior, giro temporal médio e giro temporal superior). Índices de Lateralidade (ILs) foram calculados com dois métodos: bootstrap, do programa LI-Toolbox, independe de limiar, e PSC, que indica a intensidade da ativação cerebral de cada voxel. Cada grupo de pacientes (EMTe e EMTd) foi dividido em dois subgrupos, de acordo com o desempenho em relação aos controles na avaliação clinica de linguagem. O <= -1,5 foi utilizado como nota de corte para dividir os grupos em pacientes com bom e com mau desempenho de linguagem. Em seguida, comparou-se o desempenho linguístico dos subgrupos ao índices IL-boot. Resultados: Pacientes com EMT esquerda e direita mostraram pior desempenho que controles nas provas clínicas de nomeação de verbos, nomeação de nomes próprios, nomeação responsiva e fluência verbal. Os mapas de ativação cerebral por RMf mostraram efeito BOLD em regiões frontais e temporoparietais de linguagem. Os mapas de comparação de ativação cerebral entre os grupos revelaram que pacientes com EMT esquerda e direita apresentam maior ativação em regiões homólogas do hemisfério direito em relação aos controles. Os ILs corroboraram estes resultados, mostrando valores médios menores para os pacientes em relação aos controles e, portanto, maior simetria na representação da linguagem. A comparação entre o IL-boot e o desempenho nas provas clínicas de linguagem indicou que, no paradigma de nomeação responsiva à leitura, a reorganização funcional no giro temporal médio, e possivelmente, nos giros temporal inferior e superior associou-se a desempenho preservado em provas de nomeação. Conclusão: Pacientes com EMT direita e esquerda apresentam comprometimento de nomeação e fluência verbal e reorganização da rede cerebral de linguagem. A reorganização funcional de linguagem em regiões temporais, especialmente o giro temporal médio associou-se a desempenho preservado em provas de nomeação em pacientes com EMT esquerda no paradigma de RMf de nomeação responsiva à leitura / Introduction: Mesial temporal sclerosis (MTS) is the commonest cause of drug resistant epilepsy. MTS patients experience phonological and semantic processing difficulties, and increased prevalence of atypical (bilateral or right hemisphere) language dominance compared to the general population. Language reorganization can be studied with functional magnetic resonance imaging (fMRI), which allows comparison of brain activation patterns in different brain regions. Objective: To investigate performance on language tasks in patients with unilateral left and right MTS, and occurrence of atypical language dominance to determine if reorganization of language networks is beneficial to \' f . : W w y-four left MTS, 22 right MTS patients and 24 healthy controls. Subjects underwent language tasks (semantic and phonological fluency, object, verb, proper noun, and responsive naming, and word comprehension), and fMRI language paradigms [visual confrontation naming (VCN), reading responsive reading (RRN) and word generation (WG)]. Six regions of interest (ROI) (inferior frontal, middle frontal, superior frontal, inferior temporal, middle temporal and superior temporal gyri) were defined. Two language lateralization indexes (LI) were obtained for each ROI, one with a threshold-independent method using a bootstrap algorithm (LI-boot), and one that measures brain activation intensity in each voxel (Percentage Signal Change - PSC). Each patient group (left MTS and right MTS) was divided into two subgroups according to performance relative to controls in the language tasks. Z- <= -1.5 was used as a cut-off to divide patients in good and poor language performance groups. LI-boot indexes were compared between language performance subgroups. Left and right MTS patients showed worse performance than controls in verb, proper noun, and responsive naming, and verbal fluency language tasks. fMRI activation maps showed increased BOLD signal in frontal and temporoparietal language regions. Group comparison activation maps revealed that left and right MTS patients showed increased activation in homologous right hemisphere regions compared to controls. These results were corroborated by lower LI mean values for patients compared to controls, indicating greater hemispheric language representation symmetry. Comparison between LI-boot indexes and performance in language tasks showed that functional reorganization in the middle temporal, and, possibly, inferior and superior temporal gyri was associated with preserved naming performance. Conclusion: Left and right MTS patients display impaired naming and verbal fluency, as well as reorganization of the language network. Language network reorganization in the temporal regions, specially middle temporal gyrus, was associated with preserved naming in left MTS patients, in the responsive reading naming fMRI paradigm