No presente trabalho, conceitos de inferência estatística são utilizados para aplicação e comparação de diferentes métodos de análise de sinais de ressonância magnética funcional. A idéia central baseia-se na obtenção da distribuição de probabilidade da variável aleatória de interesse, para cada método estudado e sob diferentes valores da relação sinal-ruído (SNR). Este objetivo é atingido através de simulações numéricas da função resposta hemodinâmica (HRF) acrescida de ruído gaussiano. Tal procedimento nos permite avaliar a sensibilidade e a especificidade dos métodos empregados através da construção das curvas ROC (receiver operating characteristic) para diferentes valores de SNR. Sob específicas condições experimentais, aplicamos métodos clássicos de análise (teste t de Student e correlação), medidas de informação (distância de Kullback-Leibler e sua forma generalizada) e um método Bayesiano (método do pixel independente). Em especial, mostramos que a distância de Kullback-Leibler (D) (ou entropia relativa) e sua forma generalizada são medidas úteis para análise de sinais dentro do cenário de teoria da informação. Estas entropias são usadas como medidas da \"distância\"entre as funções de probabilidade p1 e p2 dos níveis do sinal relacionados a estímulo e repouso. Para prevenir a ocorrência de valores divergentes de D, introduzimos um pequeno parâmetro d nas definições de p1 e p2. Estendemos a análise, apresentando um estudo original da distância de Kullback-Leibler generalizada Dq (q é o parâmetro de Tsallis). Neste caso, a escolha apropriada do intervalo 0 < q < 1 permite assegurar que Dq seja finito. Obtemos as densidades de probabilidade f (D) e f (Dq) das médias amostrais das variáveis D e Dq , respectivamente, calculadas ao longo das N épocas de todo o experimento. Para pequenos valores de N (N < 30), mostramos que f (D) e f (Dq) são muito bem aproximadas por distribuições Gamma (qui^2 < 0,0009). Em seguida, estudamos o método (Bayesiano) do pixel independente, considerando a probabilidade a posteriori como variável aleatória e obtendo sua distribuição para várias SNR\'s e probabilidades a priori. Os resultados das simulações apontam para o fato de que a correlação e o método do pixel independente apresentam melhor desempenho do que os demais métodos empregados (para SNR > -20 dB). Contudo, deve-se ponderar que o teste t e os métodos entrópicos compartilham da vantagem de não se utilizarem de um modelo para HRF na análise de dados reais. Finalmente, para os diferentes métodos, obtemos os mapas funcionais correspondentes a séries de dados reais de um voluntário assintomático submetido a estímulo motor de evento relacionado, os quais demonstram ativação nas áreas cerebrais motoras primária e secundária. Enfatizamos que o procedimento adotado no presente estudo pode, em princípio, ser utilizado em outros métodos e sob diferentes condições experimentais. / In the present work, concepts of statistical inference are used for application and comparison of different methods of signal analysis in functional magnetic resonance imaging. The central idea is based on obtaining the probability distribution of the random variable of interest, for each method studied under different values of signal-to-noise ratio (SNR). This purpose is achieved by means of numerical simulations of the hemodynamic response function (HRF) with gaussian noise. This procedure allows us to assess the sensitivity and specificity of the methods employed by the construction of the ROC curves (receiver operating characteristic) for different values of SNR. Under specific experimental conditions, we apply classical methods of analysis (Student\'s t test and correlation), information measures (distance of Kullback-Leibler and its generalized form) and a Bayesian method (independent pixel method). In particular, we show that the distance of Kullback-Leibler D (or relative entropy) and its generalized form are useful measures for analysis of signals within the information theory scenario. These entropies are used as measures of the \"distance\"between the probability functions p1 and p2 of the signal levels related to stimulus and non-stimulus. In order to avoid undesirable divergences of D, we introduced a small parameter d in the definitions of p1 and p2. We extend such analysis, by presenting an original study of the generalized Kullback-Leibler distance Dq (q is Tsallis parameter). In this case, the appropriate choice of range 0 < q < 1 ensures that Dq is finite. We obtain the probability densities f (D) and f (Dq) of the sample averages of the variables D and Dq, respectively, calculated over the N epochs of the entire experiment. For small values of N (N < 30), we show that f (D) and f (Dq) are well approximated by Gamma distributions (qui^2 < 0.0009). Afterward, we studied the independent pixel bayesian method, considering the probability a posteriori as a random variable, and obtaining its distribution for various SNR\'s and probabilities a priori. The results of simulations point to the fact that the correlation and the independent pixel method have better performance than the other methods used (for SNR> -20 dB). However, one should consider that the Student\'s t test and the entropic methods share the advantage of not using a model for HRF in real data analysis. Finally, we obtain the maps corresponding to real data series from an asymptomatic volunteer submitted to an event-related motor stimulus, which shows brain activation in the primary and secondary motor brain areas. We emphasize that the procedure adopted in this study may, in principle, be used in other methods and under different experimental conditions.

Os transtornos afetivos são altamente prevalentes dentre os transtornos mentais, principalmente Transtorno Afetivo Bipolar (TAB) e Depressão Maior Unipolar (DMU), apresentando altas taxas de morbi-mortalidade. Estudos prévios de Ressonância Magnética (RM) têm identificado anormalidades estruturais cerebrais em indivíduos com TAB e DMU quando comparados a controles normais. Entretanto, nenhum destes estudos foi realizado a partir da comparação direta entre pacientes com DMU e TAB de início recente, nem comparou separadamente tais grupos com amostras representativas de controles assintomáticos provenientes de mesma região geográfica. No presente estudo, definimos a priori que regiões do circuito córtico-límbico-talâmico-estriatal estariam alteradas quando comparados indivíduos com TAB, DMU e controles normais diretamente entre si, em amostra de pacientes com quadros graves de sintomatologia psicótica e pareada com controles normais selecionados na mesma área geográfica dos pacientes. Foram selecionados 46 pacientes (20 com DMU e 26 com TAB) que tiveram contato pela primeira vez com serviço de saúde mental após início de sintomas psicóticos e 62 controles normais. Tanto pacientes quanto controles foram submetidos à RM em aparelho de 1,5 Tesla. Os diagnósticos foram baseados no DSM-IV e confirmados após 1 ano da realização da RM. As imagens foram analisadas pelo método automatizado de processamento denominado morfometria baseada no voxel (voxel-based morphometry). A comparação entre os grupos mostrou redução significativa de substância cinzenta regional em pacientes com DMU comparados aos controles (p<0,05, corrigido para comparações múltiplas) em duas regiões cerebrais selecionadas a priori: córtex pré-frontal dorsolateral (CPFDL) bilateralmente e giro parahipocampal posterior esquerdo. Na comparação direta entre pacientes com DMU e TAB encontramos uma redução de substância cinzenta de CPFDL direito em pacientes com DMU, como tendência a significância estatística (p<0,10, corrigido para comparações múltiplas). Nossos achados mostram que anormalidades volumétricas de CPFDL e região temporal medial estão presentes em pacientes com DMU em primeiro episódio psicótico, mas não em pacientes com TAB com gravidade de sintomas semelhante. / Affective disorders are highly prevalent mental disorders, mainly Major Depressive Disorder (MDD) and Bipolar Disorder (BD), with high morbidity and mortality rates. Previous morphometric magnetic resonance imaging (MRI) studies have identified brain volumetric abnormalities in samples of subjects suffering from MDD or BD. However, none of these have conducted direct brain volume comparisons between patients with recent-onset MDD and BD, nor contrasted them separately against representative groups of asymptomatic controls recruited from exactly the same environment. In the present study, we defined a priori that brain regions involved in cortico-limbic-thalamic-striatal circuits would present volume abnormalities when comparing subjects with MDD and BD with psychotic features, in their first contact with the health care system in Brazil, and a control sample of next-door asymptomatic neighbors. Forty-six patients (20 MDD and 26 BD) and 62 controls were examined with MRI, using an equipment of 1.5 Tesla. Diagnoses were based on DSM-IV, and confirmed one year after scanning. Image processing was conducted using voxel-based morphometry methods. Between-group comparisons showed significant regional gray matter deficits in MDD subjects relative to controls (p<0.05, corrected for multiple comparisons), involving two brain regions where abnormalities in mood disorder patients had been predicted a priori: the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) bilaterally and the left posterior parahippocampal gyrus. In the direct comparison between MDD and BD patients, the right-sided finding of decreased DLPFC gray matter in the former group retained trend levels of significance (p<0.10 corrected). Our findings indicate that significant structural abnormalities of the DLPFC and medial temporal region are present in patients with MDD in their first episode with psychotic features, but not in BD subjects with symptoms of similar severity.

Os gliomas de vias ópticas (GVO) representam 5% dos tumores cerebrais pediátricos e geralmente aparecem histologicamente como astrocitomas de baixo grau. Por causa do curso imprevisto dos GVO, as opções de tratamento ainda são controversas, envolvendo vigilância, cirurgia, quimioterapia e radioterapia. Neste estudo, realizamos a análise volumétricas de gliomas de vias ópticas envolvendo as regiões óptico-quiasmáticas e hipotalâmica (GOQH) para comparar a evolução as neoplasias tratadas com e sem quimioterapia, comparando o volume e componentes das lesões. Foram analisados retrospectivamente 14 pacientes com (GOQH) que foram submetidos a Ressonância Magnética em nosso departamento de janeiro de 2000 a outubro de 2015. Um total de 45 RM de encéfalo foram incluídas, com uma média de 3,2 estudos/paciente. A avaliação das lesões foi realizada manualmente por um Neurorradiologista, usando o Software DISPLAY. Quatro destes pacientes eram portadores de NF-1. Oito foram tratados com quimioterapia, sendo carboplatina e vincristina (Carbo/VCR) os agentes de primeira linha. As medidas volumétricas foram realizadas com separação entre os componentes sólidos e císticos das neoplasia, usando as sequências FLAIR e T1 pós contraste, com o apoio de imagens ponderadas em T1 e T2. Um aumento de aproximadamente 30% do volume para as lesões sólidas e uma redução de 19,4% no volume das lesões sólido-císticas foram observados no período global após o tratamento com quimioterapia, porém ambos sem significância estatística. Entre os pacientes não tratados, observou-se uma redução de 16,6 % do volume global das lesões durante o período de acompanhamento. A avaliação da eficácia do tratamento para pacientes com GOQH é difícil, dada a raridade de casos e heterogeneidade radiológica. Os dados de algumas publicações argumentam que o valor da quimioterapia é controverso e não se correlaciona com a resposta radiológica. Em nosso estudo observamos uma pequena redução do volume de neoplasias entre os pacientes tratados e não tratados com quimioterapia, porém sem significância estatística. Ensaios clínicos prospectivos são necessários para melhor avaliar o efeito da quimioterapia sobre OPG. / Optic pathway gliomas (OPG) represent 5% of pediatric brain tumors and generally appear histologically as low-grade astrocytomas. Because of the unpredictable course of OPG, adequate treatment method has been controversial, involving surveillance, surgery, chemotherapy and radiotherapy. In this study, we use volumetric imaging to compare evolution between OPG treated with and without chemotherapy, analyzing the volume and components of the lesions. We retrospectively analyzed 14 patients with OPG who underwent MRI in our department from January 2000 to October 2015. A total of 45 brain MRI were included, with an average of 3,2 studies/patient. The assessment of lesions was manually performed by a neuroradiologist, using software DISPLAY. Four of these patients had NF-1. Eight were treated with chemotherapy, using carboplatin and vincristine (Carbo/VCR) as first-line agents. Volumetric measurements of tumors were segmented into solid and cystic components using FLAIR and T1 weighted images after Gadolinium sequences, with support of T1 and T2 weighted images. An increase of approximately 30% of volume for solid lesions and a decrease of 19,4% for solid-cystic lesions were noted following chemotherapy in overall period, both with no statistical significance. Among patients not treated with chemotherapy, we observed a reduction of 16% in overall volume of the lesions Evaluation of treatment efficacy for OPG patients is difficult, given the rarity of cases and radiological heterogeneity. Data from some publications argued that the value of chemotherapy is controversial and does not correlate with radiological response. From our study we observed a small volume reduction of neoplasms among patients treated and not treated with chemotherapy. Larger prospective clinical trials are needed to better evaluate the effect of chemotherapy on OPG.

A tese propõem uma metodologia, em nível de pesquisa, por intermédio do desenvolvimento e da adaptação de ferramentas de apoio computadorizado, capaz de realizar a segmentação da imagem dos discos intervertebrais da região lombar da coluna vertebral humana, de maneira semiautomática reduzindo drasticamente o tempo gasto manualmente neste procedimento, sem perder sua acurácia e, ainda, garantindo maior reprodutibilidade em seus resultados. Foram utilizadas imagens sagitais de ressonância magnética ponderadas em T2 de 285 discos intervertebrais de 70 pacientes, classificados segundo o grau de severidade da degeneração discal definido pelo critério proposto por Pfirrmann. A classificação computacional dos discos foi realizada com base em atributos quantitativos extraídos dos histogramas de níveis de cinza e de informações de textura das imagens. O desempenho dos métodos computacionais de segmentação foi avaliado com base no Coeficiente de Jaccard, na distância de Hausdorff e no Erro Médio Quadrático. O desempenho dos métodos computacionais de classificação foi também avaliado com base em medidas similares à aplicação da sensibilidade, da especificidade e da área sob a curva ROC. A segmentação manual e a classificação por inspeção visual dos discos realizadas por três profissionais experientes foram utilizadas como padrão ouro para a comparação. Os principais resultados indicaram a médio de 63,22% para o Coeficiente de Jaccard, as médias de 0,044 das distâncias de Hausdoff e de 0,014 para o EMQ na comparação entre as imagens. Além disso, a segmentação semiautomatizada diferiu em uma taxa média de 30% em relação à segmentação manual e a classificação da degeneração discal, por redes neurais artificiais difere em menos de 2%, ao ser comparada ao procedimento de classificação manual realizado pelos especialistas. / The thesis proposes a methodology at the level of research through the development and adaptation of computerized support tools, able to perform the image segmentation of the intervertebral discs of the lumbar region of the human spine, semiautomatic way dramatically reducing time spent manually in this procedure, without losing its accuracy and also ensuring more reproducible in their results. Were used sagittal MRI T2- weighted of 285 intervertebral discs from 70 patients, classified according to the severity of disc degeneration defined by the criteria proposed by Pfirrmann. The computational classification of disks was based on quantitative attributes extracted from histograms of gray level images and the texture information. The performance of computational segmentation methods was evaluated based on Jaccard coefficient, Hausdorff distance and Mean Square Error. The performance of the computational classification methods was evaluated based on measures of sensitivity, specificity and the area under the ROC curve. The manual segmentation and visual inspection classification of the discs made by three experienced professionals were used as the gold standard for comparison. The main results showed an average Jaccard coefficient of 63.22%, the average Hausdoff of distances was 0.044 and 0.014 Mean Square Error average when comparing the images from both segmentation targets. Additionally, the targeting semiautomatic differed by an average of 30% compared with manual segmentation and classification of disc degeneration provided from an artificial neural networks differs by less than 2% when compared to manual sorting procedure performed by experts.

A tese propõem uma metodologia, em nível de pesquisa, por intermédio do desenvolvimento e da adaptação de ferramentas de apoio computadorizado, capaz de realizar a segmentação da imagem dos discos intervertebrais da região lombar da coluna vertebral humana, de maneira semiautomática reduzindo drasticamente o tempo gasto manualmente neste procedimento, sem perder sua acurácia e, ainda, garantindo maior reprodutibilidade em seus resultados. Foram utilizadas imagens sagitais de ressonância magnética ponderadas em T2 de 285 discos intervertebrais de 70 pacientes, classificados segundo o grau de severidade da degeneração discal definido pelo critério proposto por Pfirrmann. A classificação computacional dos discos foi realizada com base em atributos quantitativos extraídos dos histogramas de níveis de cinza e de informações de textura das imagens. O desempenho dos métodos computacionais de segmentação foi avaliado com base no Coeficiente de Jaccard, na distância de Hausdorff e no Erro Médio Quadrático. O desempenho dos métodos computacionais de classificação foi também avaliado com base em medidas similares à aplicação da sensibilidade, da especificidade e da área sob a curva ROC. A segmentação manual e a classificação por inspeção visual dos discos realizadas por três profissionais experientes foram utilizadas como padrão ouro para a comparação. Os principais resultados indicaram a médio de 63,22% para o Coeficiente de Jaccard, as médias de 0,044 das distâncias de Hausdoff e de 0,014 para o EMQ na comparação entre as imagens. Além disso, a segmentação semiautomatizada diferiu em uma taxa média de 30% em relação à segmentação manual e a classificação da degeneração discal, por redes neurais artificiais difere em menos de 2%, ao ser comparada ao procedimento de classificação manual realizado pelos especialistas. / The thesis proposes a methodology at the level of research through the development and adaptation of computerized support tools, able to perform the image segmentation of the intervertebral discs of the lumbar region of the human spine, semiautomatic way dramatically reducing time spent manually in this procedure, without losing its accuracy and also ensuring more reproducible in their results. Were used sagittal MRI T2- weighted of 285 intervertebral discs from 70 patients, classified according to the severity of disc degeneration defined by the criteria proposed by Pfirrmann. The computational classification of disks was based on quantitative attributes extracted from histograms of gray level images and the texture information. The performance of computational segmentation methods was evaluated based on Jaccard coefficient, Hausdorff distance and Mean Square Error. The performance of the computational classification methods was evaluated based on measures of sensitivity, specificity and the area under the ROC curve. The manual segmentation and visual inspection classification of the discs made by three experienced professionals were used as the gold standard for comparison. The main results showed an average Jaccard coefficient of 63.22%, the average Hausdoff of distances was 0.044 and 0.014 Mean Square Error average when comparing the images from both segmentation targets. Additionally, the targeting semiautomatic differed by an average of 30% compared with manual segmentation and classification of disc degeneration provided from an artificial neural networks differs by less than 2% when compared to manual sorting procedure performed by experts.

Muitas das interações que temos com o ambiente envolvem situações dinâmicas. Raramente estas situações são realizadas de maneira isolada. Em ações interceptativas, por exemplo, o sistema nervoso precisa estimar quando um alvo irá atingir uma determinada posição e constantemente ajustar os movimentos para diferentes contextos. Apesar de estudos psicofísicos terem investigado possíveis variáveis ópticas e modulações do contexto envolvidas na integração visuomotora, pouca atenção foi direcionada para compreender os mecanismos cerebrais da integração de informação visual de movimento e ações motoras em cenários dinâmicos. O objetivo geral desta tese foi investigar estes mecanismos e entender como o contexto modula a atividade cerebral em ações interceptativas em adultos jovens saudáveis. No primeiro experimento, foram investigadas quais áreas estão associadas com a integração entre informação visual de movimento e ação motora sincronizatória. Foi utilizado desenho relacionado à eventos em ressonância magnética funcional avaliando a atividade cerebral em tarefa de timing coincidente. Foi identificada uma rede fronto-parietal bilateral dorsal e ativação bilateral do braço ascendente do sulco temporal inferior, região funcionalmente definida como hV5+, e giro angular. No segundo experimento, foi testada a influência causal da área hV5+ e córtex pré-motor dorsal no viés comportamental que tentativa prévia exerce sobre a tentativa atual usando estimulação magnética transcraniana. Os resultados deste experimento sugerem que o efeito da tentativa prévia depende fortemente de um mecanismo de memória de curto prazo implícito no córtex pré-motor dorsal e moderadamente da área hV5+. No terceiro experimento, o objetivo foi verificar o efeito da repetição e expectativa de repetição da velocidade do estímulo nas áreas associadas com ações interceptativas. Para isso, os participantes interceptaram pares de alvos móveis com velocidade igual ou diferente em experimento relacionado à eventos em ressonância magnética funcional. A expectativa sobre a repetição da velocidade do estímulo foi manipulada pela probabilidade de repetição da velocidade do alvo em diferentes blocos. Os resultados comportamentais indicaram que a velocidade do primeiro estímulo enviesou o erro temporal dos participantes para responder ao segundo estímulo e que a manipulação da expectativa dos participantes não resultou em diferença no erro temporal. Não houve modulação da amplitude do sinal BOLD pela repetição do estímulo ou pela manipulação da expectativa sobre a repetição de velocidade. No quarto experimento, foram investigados os mecanismos cerebrais que permitem que a expectativa influencie o comportamento em uma tarefa de timing coincidente. Para isso, a expectativa sobre a velocidade do alvo foi manipulada a cada tentativa por meio de dicas em um experimento relacionado à eventos em ressonância magnética funcional. Os resultados deste experimento mostraram que a expectativa sobre a velocidade do alvo aumenta o sinal BOLD para expectativa válida em hV5+ e córtex pré-motor dorsal. Em geral, os resultados desta tese mostram que a integração visuomotora em ações interceptativas está associada com atividade em uma rede fronto-parietal dorsal e da área hV5+. Destas áreas, foi verificado que o córtex pré-motor dorsal e área hV5+ tem papel de armazenar informação da tentativa prévia que enviesa o comportamento na tentativa atual. Por fim, foi mostrado que a expectativa sobre a velocidade do alvo modula o sinal BOLD em áreas iniciais do processamento sensorial e de planejamento motor. Estes resultados avançam o conhecimento sobre os mecanismos neurais associados à integração visuomotora em ações interceptativas e mostram como o contexto em que a tarefa é realizada modula essa integração / Many of our interactions with the environment happen in dynamic situations. These situations are rarely experienced in isolation. In interceptive actions, for example, the nervous system needs to estimate when a target will arrive at a certain position and constantly adjust movements for different contexts. Although psychophysical studies have investigated the putative optical variables and contextual modulations in visuomotor integration, less attention has been devoted to understand brain mechanisms underlying the integration of visual motion information and motor actions in dynamic scenarios. The main goal of the present thesis was to investigate the brain mechanisms involved in visuomotor integration of interceptive actions in healthy young adults. In the first experiment, it was investigated which brain areas are associated with integration of visual motion information and timed motor action in an event-related functional magnetic resonance imaging experiment. Results showed greater BOLD signal in a bilateral dorsal fronto-parietal network, as well as hV5+ and angular gyrus. In the second experiment, it was tested the causal influence of area hV5+ and dorsal premotor cortex on the behavioral bias that previous trial exerts on the current trial using transcranial magnetic stimulation. The results of this experiment provide causal evidence that the previous trial effect is mediated to a large extent by an implicit shortterm memory mechanism in the dorsal premotor cortex, and to a lesser extent by hV5 +, in a visuomotor integration task with moving objects. In the third experiment, the goal was to verify the effect of repetition and expectation about repetition of speed in brain areas associated with visuomotor integration in interceptive actions. To that end, participants intercepted pairs of moving targets with either same or different speed in an event-related functional magnetic resonance experiment. Expectation about speed repetition of target speed was manipulated through the probability of speed repetition in different blocks. Behavioral results indicate that speed from the first stimulus biased participants\' temporal error for the second stimulus. However, manipulation of participants\' expectation did not affect temporal error. In addition, BOLD signal amplitude was modulated by neither stimulus speed repetition nor expectation. In the forth experiment, brain mechanisms that allow expectation to influence behavior in a coincident timing task were investigated. Participant\'s expectation about target speed was manipulated on a trial-by-trial basis by means of cues in an event-related functional magnetic resonance experiment. The results of this experiment showed that expectation about target speed increases BOLD signal for valid expectations in hV5+ and dorsal premotor cortex. Overall, the results in this thesis show that visuomotor integration in interceptive actions is associated with activity in a dorsal fronto-parietal network and hV5+. In addition, it was verified that dorsal premotor cortex and hV5+ have a role in storing information from previous trial that bias behavior on the current trial. Lastly, it was shown that expectation about upcoming target speed modulates BOLD signal in early stage visual motion processing as well as motor planning areas. These results advance knowledge about the brain mechanisms associated with visuomotor integration in interceptive actions and show how context modulates this integration process

No presente trabalho, conceitos de inferência estatística são utilizados para aplicação e comparação de diferentes métodos de análise de sinais de ressonância magnética funcional. A idéia central baseia-se na obtenção da distribuição de probabilidade da variável aleatória de interesse, para cada método estudado e sob diferentes valores da relação sinal-ruído (SNR). Este objetivo é atingido através de simulações numéricas da função resposta hemodinâmica (HRF) acrescida de ruído gaussiano. Tal procedimento nos permite avaliar a sensibilidade e a especificidade dos métodos empregados através da construção das curvas ROC (receiver operating characteristic) para diferentes valores de SNR. Sob específicas condições experimentais, aplicamos métodos clássicos de análise (teste t de Student e correlação), medidas de informação (distância de Kullback-Leibler e sua forma generalizada) e um método Bayesiano (método do pixel independente). Em especial, mostramos que a distância de Kullback-Leibler (D) (ou entropia relativa) e sua forma generalizada são medidas úteis para análise de sinais dentro do cenário de teoria da informação. Estas entropias são usadas como medidas da \"distância\"entre as funções de probabilidade p1 e p2 dos níveis do sinal relacionados a estímulo e repouso. Para prevenir a ocorrência de valores divergentes de D, introduzimos um pequeno parâmetro d nas definições de p1 e p2. Estendemos a análise, apresentando um estudo original da distância de Kullback-Leibler generalizada Dq (q é o parâmetro de Tsallis). Neste caso, a escolha apropriada do intervalo 0 < q < 1 permite assegurar que Dq seja finito. Obtemos as densidades de probabilidade f (D) e f (Dq) das médias amostrais das variáveis D e Dq , respectivamente, calculadas ao longo das N épocas de todo o experimento. Para pequenos valores de N (N < 30), mostramos que f (D) e f (Dq) são muito bem aproximadas por distribuições Gamma (qui^2 < 0,0009). Em seguida, estudamos o método (Bayesiano) do pixel independente, considerando a probabilidade a posteriori como variável aleatória e obtendo sua distribuição para várias SNR\'s e probabilidades a priori. Os resultados das simulações apontam para o fato de que a correlação e o método do pixel independente apresentam melhor desempenho do que os demais métodos empregados (para SNR > -20 dB). Contudo, deve-se ponderar que o teste t e os métodos entrópicos compartilham da vantagem de não se utilizarem de um modelo para HRF na análise de dados reais. Finalmente, para os diferentes métodos, obtemos os mapas funcionais correspondentes a séries de dados reais de um voluntário assintomático submetido a estímulo motor de evento relacionado, os quais demonstram ativação nas áreas cerebrais motoras primária e secundária. Enfatizamos que o procedimento adotado no presente estudo pode, em princípio, ser utilizado em outros métodos e sob diferentes condições experimentais. / In the present work, concepts of statistical inference are used for application and comparison of different methods of signal analysis in functional magnetic resonance imaging. The central idea is based on obtaining the probability distribution of the random variable of interest, for each method studied under different values of signal-to-noise ratio (SNR). This purpose is achieved by means of numerical simulations of the hemodynamic response function (HRF) with gaussian noise. This procedure allows us to assess the sensitivity and specificity of the methods employed by the construction of the ROC curves (receiver operating characteristic) for different values of SNR. Under specific experimental conditions, we apply classical methods of analysis (Student\'s t test and correlation), information measures (distance of Kullback-Leibler and its generalized form) and a Bayesian method (independent pixel method). In particular, we show that the distance of Kullback-Leibler D (or relative entropy) and its generalized form are useful measures for analysis of signals within the information theory scenario. These entropies are used as measures of the \"distance\"between the probability functions p1 and p2 of the signal levels related to stimulus and non-stimulus. In order to avoid undesirable divergences of D, we introduced a small parameter d in the definitions of p1 and p2. We extend such analysis, by presenting an original study of the generalized Kullback-Leibler distance Dq (q is Tsallis parameter). In this case, the appropriate choice of range 0 < q < 1 ensures that Dq is finite. We obtain the probability densities f (D) and f (Dq) of the sample averages of the variables D and Dq, respectively, calculated over the N epochs of the entire experiment. For small values of N (N < 30), we show that f (D) and f (Dq) are well approximated by Gamma distributions (qui^2 < 0.0009). Afterward, we studied the independent pixel bayesian method, considering the probability a posteriori as a random variable, and obtaining its distribution for various SNR\'s and probabilities a priori. The results of simulations point to the fact that the correlation and the independent pixel method have better performance than the other methods used (for SNR> -20 dB). However, one should consider that the Student\'s t test and the entropic methods share the advantage of not using a model for HRF in real data analysis. Finally, we obtain the maps corresponding to real data series from an asymptomatic volunteer submitted to an event-related motor stimulus, which shows brain activation in the primary and secondary motor brain areas. We emphasize that the procedure adopted in this study may, in principle, be used in other methods and under different experimental conditions.

Os gliomas de vias ópticas (GVO) representam 5% dos tumores cerebrais pediátricos e geralmente aparecem histologicamente como astrocitomas de baixo grau. Por causa do curso imprevisto dos GVO, as opções de tratamento ainda são controversas, envolvendo vigilância, cirurgia, quimioterapia e radioterapia. Neste estudo, realizamos a análise volumétricas de gliomas de vias ópticas envolvendo as regiões óptico-quiasmáticas e hipotalâmica (GOQH) para comparar a evolução as neoplasias tratadas com e sem quimioterapia, comparando o volume e componentes das lesões. Foram analisados retrospectivamente 14 pacientes com (GOQH) que foram submetidos a Ressonância Magnética em nosso departamento de janeiro de 2000 a outubro de 2015. Um total de 45 RM de encéfalo foram incluídas, com uma média de 3,2 estudos/paciente. A avaliação das lesões foi realizada manualmente por um Neurorradiologista, usando o Software DISPLAY. Quatro destes pacientes eram portadores de NF-1. Oito foram tratados com quimioterapia, sendo carboplatina e vincristina (Carbo/VCR) os agentes de primeira linha. As medidas volumétricas foram realizadas com separação entre os componentes sólidos e císticos das neoplasia, usando as sequências FLAIR e T1 pós contraste, com o apoio de imagens ponderadas em T1 e T2. Um aumento de aproximadamente 30% do volume para as lesões sólidas e uma redução de 19,4% no volume das lesões sólido-císticas foram observados no período global após o tratamento com quimioterapia, porém ambos sem significância estatística. Entre os pacientes não tratados, observou-se uma redução de 16,6 % do volume global das lesões durante o período de acompanhamento. A avaliação da eficácia do tratamento para pacientes com GOQH é difícil, dada a raridade de casos e heterogeneidade radiológica. Os dados de algumas publicações argumentam que o valor da quimioterapia é controverso e não se correlaciona com a resposta radiológica. Em nosso estudo observamos uma pequena redução do volume de neoplasias entre os pacientes tratados e não tratados com quimioterapia, porém sem significância estatística. Ensaios clínicos prospectivos são necessários para melhor avaliar o efeito da quimioterapia sobre OPG. / Optic pathway gliomas (OPG) represent 5% of pediatric brain tumors and generally appear histologically as low-grade astrocytomas. Because of the unpredictable course of OPG, adequate treatment method has been controversial, involving surveillance, surgery, chemotherapy and radiotherapy. In this study, we use volumetric imaging to compare evolution between OPG treated with and without chemotherapy, analyzing the volume and components of the lesions. We retrospectively analyzed 14 patients with OPG who underwent MRI in our department from January 2000 to October 2015. A total of 45 brain MRI were included, with an average of 3,2 studies/patient. The assessment of lesions was manually performed by a neuroradiologist, using software DISPLAY. Four of these patients had NF-1. Eight were treated with chemotherapy, using carboplatin and vincristine (Carbo/VCR) as first-line agents. Volumetric measurements of tumors were segmented into solid and cystic components using FLAIR and T1 weighted images after Gadolinium sequences, with support of T1 and T2 weighted images. An increase of approximately 30% of volume for solid lesions and a decrease of 19,4% for solid-cystic lesions were noted following chemotherapy in overall period, both with no statistical significance. Among patients not treated with chemotherapy, we observed a reduction of 16% in overall volume of the lesions Evaluation of treatment efficacy for OPG patients is difficult, given the rarity of cases and radiological heterogeneity. Data from some publications argued that the value of chemotherapy is controversial and does not correlate with radiological response. From our study we observed a small volume reduction of neoplasms among patients treated and not treated with chemotherapy. Larger prospective clinical trials are needed to better evaluate the effect of chemotherapy on OPG.

Os transtornos afetivos são altamente prevalentes dentre os transtornos mentais, principalmente Transtorno Afetivo Bipolar (TAB) e Depressão Maior Unipolar (DMU), apresentando altas taxas de morbi-mortalidade. Estudos prévios de Ressonância Magnética (RM) têm identificado anormalidades estruturais cerebrais em indivíduos com TAB e DMU quando comparados a controles normais. Entretanto, nenhum destes estudos foi realizado a partir da comparação direta entre pacientes com DMU e TAB de início recente, nem comparou separadamente tais grupos com amostras representativas de controles assintomáticos provenientes de mesma região geográfica. No presente estudo, definimos a priori que regiões do circuito córtico-límbico-talâmico-estriatal estariam alteradas quando comparados indivíduos com TAB, DMU e controles normais diretamente entre si, em amostra de pacientes com quadros graves de sintomatologia psicótica e pareada com controles normais selecionados na mesma área geográfica dos pacientes. Foram selecionados 46 pacientes (20 com DMU e 26 com TAB) que tiveram contato pela primeira vez com serviço de saúde mental após início de sintomas psicóticos e 62 controles normais. Tanto pacientes quanto controles foram submetidos à RM em aparelho de 1,5 Tesla. Os diagnósticos foram baseados no DSM-IV e confirmados após 1 ano da realização da RM. As imagens foram analisadas pelo método automatizado de processamento denominado morfometria baseada no voxel (voxel-based morphometry). A comparação entre os grupos mostrou redução significativa de substância cinzenta regional em pacientes com DMU comparados aos controles (p<0,05, corrigido para comparações múltiplas) em duas regiões cerebrais selecionadas a priori: córtex pré-frontal dorsolateral (CPFDL) bilateralmente e giro parahipocampal posterior esquerdo. Na comparação direta entre pacientes com DMU e TAB encontramos uma redução de substância cinzenta de CPFDL direito em pacientes com DMU, como tendência a significância estatística (p<0,10, corrigido para comparações múltiplas). Nossos achados mostram que anormalidades volumétricas de CPFDL e região temporal medial estão presentes em pacientes com DMU em primeiro episódio psicótico, mas não em pacientes com TAB com gravidade de sintomas semelhante. / Affective disorders are highly prevalent mental disorders, mainly Major Depressive Disorder (MDD) and Bipolar Disorder (BD), with high morbidity and mortality rates. Previous morphometric magnetic resonance imaging (MRI) studies have identified brain volumetric abnormalities in samples of subjects suffering from MDD or BD. However, none of these have conducted direct brain volume comparisons between patients with recent-onset MDD and BD, nor contrasted them separately against representative groups of asymptomatic controls recruited from exactly the same environment. In the present study, we defined a priori that brain regions involved in cortico-limbic-thalamic-striatal circuits would present volume abnormalities when comparing subjects with MDD and BD with psychotic features, in their first contact with the health care system in Brazil, and a control sample of next-door asymptomatic neighbors. Forty-six patients (20 MDD and 26 BD) and 62 controls were examined with MRI, using an equipment of 1.5 Tesla. Diagnoses were based on DSM-IV, and confirmed one year after scanning. Image processing was conducted using voxel-based morphometry methods. Between-group comparisons showed significant regional gray matter deficits in MDD subjects relative to controls (p<0.05, corrected for multiple comparisons), involving two brain regions where abnormalities in mood disorder patients had been predicted a priori: the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) bilaterally and the left posterior parahippocampal gyrus. In the direct comparison between MDD and BD patients, the right-sided finding of decreased DLPFC gray matter in the former group retained trend levels of significance (p<0.10 corrected). Our findings indicate that significant structural abnormalities of the DLPFC and medial temporal region are present in patients with MDD in their first episode with psychotic features, but not in BD subjects with symptoms of similar severity.

A esclerose múltipla (EM) é uma doença desmielinizante inflamatória crônica recorrente, restrita ao sistema nervoso central (SNC), cuja característica histológica é a ocorrência de desmielinização relacionada com infiltrado inflamatório perivenular com relativa preservação axonal. A forma clássica da doença se caracteriza pela recorrência de ataques (surtos), seguidos de remissão dos sintomas (RRMS), com a presença de múltiplas lesões focais dispersas pelo SNC (dissociação espacial) com processo inflamatório exuberante na fase aguda, coexistindo com lesões crônicas (dissociação temporal) sem atividade inflamatória evidenciavel pela quebra de barreira hematoencefálica e realce na fase contrastada na imagem de ressonância magnética (MRI). Alguns pacientes tem uma evolução benigna, permanecendo livre de sequelas significativas por mais de 20 anos da doença. Outros pacientes têm uma forma agressiva da doença, ficando restritos à cadeira de rodas em 8 a 10 anos de evolução. Um desafio é modificar o curso desta forma agressiva, o que pode ser feito com o uso de imunomoduladores, quimioterápicos e, eventualmente, transplante autólogo de células tronco hematopoiéticas (aHSCT). O objetivo da utilização do aHSCT é a restauração da atividade imunológica livre dos ataques à mielina (\"autoimune reset\"). Uma das maneiras de se monitorar a eficácia do tratamento é a identificação da ocorrência de novas lesões e de lesões com reforço visíveis em exames de RM seriados. Objetivo: Testar a hipótese de que o tratamento de pacientes com EM, utilizando AHSCT, foi eficaz em evitar a recorrência de inflamação e o aparecimento de novas lesões visíveis na SB ao exame de MRI, a longo prazo. Resultados: Na nossa Instituição, cerca de 66 pacientes portadores de EM foram tratados com aHSCT no período de 2004 a 2011, sendo seguidos desde então pelas disciplinas de hematologia, neurologia/neuroimunologia e pela seção de RM do CCIFM-HCRP. Método: Foram revisados os exames de RM de encéfalo adquiridos de maneira prospectiva e protocolada, de 76 pacientes submetidos ao aHSCT, com seguimento por MRI há mais de cinco anos. As imagens de RM foram arquivadas nos servidores do CCIFM, foram recuperadas, anonimizadas e revistas por pelo menos dois radiologistas experientes, de maneira independente e por confrontação. Foi considerada falha terapêutica a identificação de lesões novas e/ou lesões com reativação inflamatória. Resultados: Dez pacientes foram excluídos. Doze pacientes (18,18%) apresentaram novas lesões ou recorrência do processo inflamatório, com reforço. Conclusão: Na nossa amostra o aHSCT foi capaz de controlar a recorrência de lesões e da atividade inflamatória perceptível na RM em mais de 87% dos casos, caracterizando uma importante opção terapêutica de segunda linha nos casos de maior agressividade da doença / Multiple sclerosis (MS) is a recurrent chronic inflammatory demyelinating disease, restricted to the central nervous system (CNS), whose histological feature is the occurrence of perivenular inflammatory infiltrate, leading to demyelination with relative axonal preservation. The classic form of the disease is characterized by the recurrence of attacks (outbreaks), followed by remission of symptoms (RRMS), with the presence of multiple focal lesions dispersed by the CNS (spatial dissociation) with exuberant inflammatory process in the acute phase, coexisting with chronic lesions (Temporal dissociation) without inflammatory activity evidenced by the breakdown of blood-brain barrier and contrast-enhanced contrast-enhanced magnetic resonance imaging (MRI). Some patients have a benign course, remaining free of significant sequelae for more than 20 years of the disease. Other patients have an aggressive form of the disease, being restricted to the wheelchair in 8 to 10 years of evolution. One challenge is to modify the course in this aggressive way, which can be done with the use of immunomodulators, chemotherapeutics and, eventually, autologous hematopoietic stem cell transplantation (aHSCT). The goal of using aHSCT is to restore immune activity free of myelin attacks (\"autoimmune reset\"). One of the ways to monitor treatment efficacy is to identify the occurrence of new lesions and visible reinforcing lesions on serial MRI scans. Objective: To test the hypothesis that the treatment of patients with MS using AHSCT was effective in avoiding the recurrence of inflammation and the appearance of new visible lesions in SB at the long-term examination of MRI. Results: At our institution, approximately 66 patients with MS were treated with aHSCT from 2004 to 2011, followed by the hematology, neurology / neuroimmunology and MRI sections of the CCIFM-HCRP. Methods: Brain and MRI scans acquired in a prospective and protocolized way from 76 patients who underwent aHSCT were followed up with MRI for more than five years. The MR images were archived on the CCIFM servers, retrieved, anonymised and reviewed by at least two experienced radiologists, independently and by confrontation. The identification of new lesions and / or lesions with inflammatory reactivation was considered therapeutic failure. Results: Ten patients were excluded. Twelve patients (18.18%) presented new lesions or recurrence of the inflammatory process, with reinforcement. Conclusion: In our sample, aHSCT was able to control the recurrence of lesions and the inflammatory activity detected in MRI in more than 87% of the cases, characterizing an important second line therapeutic option in the cases of greater aggressiveness of the disease.