REM sleep: a new hypothesis for its structure and further HRV characterization
| Autor(a) principal: | |
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| Data de Publicação: | 2017 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | https://hdl.handle.net/1822/62611 |
Resumo: | Dissertação de mestrado integrado em Biomedical Engineering (área de especialização em Medical Informatics) |
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REM sleep: a new hypothesis for its structure and further HRV characterizationEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado integrado em Biomedical Engineering (área de especialização em Medical Informatics)The understanding of the Rapid Eye Movement (REM) sleep structure is very limited. The REM stage presents periods with distinct characteristics, suggesting that it should be divided into sub-stages. At least two sub-stages are said to exist during REM, the tonic and phasic periods, mainly separated by the presence and absence of rapid eye movements. The main objective of this thesis was to evaluate the existence of patterns during the REM stage, based on the signals from the polysomnography. This evaluation focused on characterizing the phasic and tonic periods, through the development of algorithms. Moreover, this study was extended using unsupervised learning to analyze the existence of other REM sub-stages. Finally, this investigation was completed with the evaluation of the heart rate variability during the REM period, taking into consideration the REM sub-stages. This study corroborated the characteristics described in the literature for the phasic and tonic period from the REM stage. The limitations showed by the initial approach were surpassed with the application of a clustering technique. This resulted in a division of the REM period in 4 sub-stages, each presenting a specific pattern in the characteristics of the electroencephalography (EEG), electrooculography (EOG), and electromyography (EMG). The study of the heart rate variability during REM showed specific patterns between the changes in the heart rate variability and the control of the Autonomic Nervous System (ANS) during this period and each REM sub-stage. Moreover, the structure of the REM sleep changed in a specific pattern with the advance of the REM cycle, while there was a decrease of the heart rate and an increase in the parasympathetic activity. In this thesis, we presented a new hypothesis for the REM structure, which can be applied in future studies, allowing to be consolidated and possibly contributing to a better understanding of the REM stage. The findings emphasized the need to consider the REM stage a non-homogeneous stage. As for the study of the heart rate variability, this investigation led to a possible explanation for the variations occurring during REM sleep, bringing new knowledge that can benefit the unobtrusive methods for sleep monitoring.O sono REM (“Rapid Eye Movement”) apresenta períodos com caraterísticas distintas, o que sugere que deveria ser separado em subfases. No entanto, o conhecimento da estrutura e função desta fase é bastante limitado, sendo descritas pelo menos duas subfases durante este período. Estas duas subfases, denominadas fásica e tónica, são caraterizadas sobretudo pela presença ou ausência de movimento rápido dos olhos. O principal objetivo deste trabalho consiste em avaliar a existência de padrões durante o sono REM que sugiram a existência de subfases. Utilizando os sinais obtidos através da polissomnografia, dois algoritmos foram desenvolvidos para identificar e caraterizar períodos fásicos e tónicos, baseados nos métodos utilizados na literatura. Posteriormente, um método de aprendizagem não supervisionaa permitiu avaliar a existência de outras subfases. Por fim, o sono REM foi caraterizado em termos da variabilidade do ritmo cardíaco, tendo em consideração as subfases anteriormente discutidas. Os resultados obtidos confirmaram as caraterísticas para as duas subfases descritas na literatura. Os algoritmos desenvolvidos inicialmente demonstraram limitações que foram ultrapassadas através da aplicação da técnica de clustering. Este método resultou na separação do sono REM em 4 grupos, que apresentaram diferenças relevantes nas caraterísticas obtidas do eletroencefalograma (EEG), eletrooculograma (EOG) e electromiograma (EMG). Observou-se uma alteração da estrutura do sono REM com o avanço da noite, acompanhado por uma diminuição do ritmo cardíaco e um aumento do domínio do sistema nervoso parassimpático. Além destas alterações, cada subfase do sono REM apresentou um padrão específico em termos da variabilidade do ritmo cardíaco e do domínio do sistema nervoso autónomo. Nesta tese é proposta uma nova hipótese para a estrutura do sono REM, podendo ser aplicada em futuros estudos, permitindo a consolidação e uma possível contribuição para uma melhor compreensão do sono REM. Além disso, este estudo realçou a necessidade de considerar o sono REM como um período não homogéneo. No caso do estudo da variabilidade do ritmo cardíaco, esta investigação apresenta uma possível explicação para as variações descritas durante o sono REM, trazendo novo conhecimento que poderá beneficiar os métodos de monitorização do sono baseados no ritmo cardíaco.Novais, PauloFonseca, Pedro MiguelUniversidade do MinhoMateus, Pedro da Costa20172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/62611eng202313697info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-29T01:19:33Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/62611Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:38:13.219916Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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