Caracterização de sistemas ictogênicos perante extração de parâmetros eletrográficos

• Autor(a) principal: Vinicius Rezende Carvalho
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BC6G2K
• topic: Engenharia elétrica; Epilepsia; Engenharia elétrica; Processamento de sinais

Este trabalho envolve a extração de características e reconhecimento de padrões que indiquem estados ictogênicos em registros eletrográficos. A parte preliminar do trabalho avalia o desempenho de um método de decomposição de modos de sinais, a Transformada de Wavelet Empírica (EWT), em um problema de classificação de uma base de dados conhecida em epilepsia. São diferenciados registros de três classes; crise, inter-ictais e de pacientes normais, com exatidão de até 94.5%, valor compatível com outros métodos na literatura, demonstrando a viabilidade do método. Em seguida, hipóteses são propostas a respeito da ictogênese em ratos da linhagem WAR, um modelo animal de Crises Audiogênicas. Estas são avaliadas em registros do Colículo Inferior, obtidos em protocolos de experimentos baseados na sondagem acústica, onde tons de 10kHz modulados em amplitude são apresentados, evocando respostas auditivas em regime permanente. Estas podem ser consideradas assinaturas eletrográficas do processamento auditivo ao longo do tempo de cada animal, realçando atributos relativos à magnitude e sincronismo da resposta com o estímulo. O primeiro protocolo utiliza sons com intensidade 85dB, insuficiente para desencadear Crises Audiogênicas nos animais, modulados em amplitude em 53.71Hz (3 trials) e 92.77Hz (3 trial), em trials intercalados. É abordada a hipótese de que o processamento auditivo de WARs é diferenciado de animais fisiológicos, sendo necessária a aplicação de estímulos auditivos para ressaltar a diferença. A maior amplitude da resposta confirmou o processamento auditivo anormal de WARs, indicando a hiperexcitabilidade do Colículo Inferior destes animais. Porém, a atividade basal também é diferenciada entre os grupos, com animais ictogênicos apresentando maior energia nas bandas de alta frequência (Gamma), além de episódios semelhantes a fusos de alta amplitude. A segunda hipótese proposta, que circuitos neurais de WARs possuem tendência a sincronizar mais facilmente com estímulos externos, foi confirmada pelo maior índice de acoplamento de fase (PLV) entre estímulo e resposta destes animais. Com os atributos de energia e PLV utilizados nas abordagens das duas primeiras hipóteses, foram testados classificadores para identificação de registros provenientes de animais WAR. A amplitude da resposta evocada possui o maior poder preditivo, sobretudo quando a moduladora de 53.71Hz é utilizada (96% de exatidão), em comparação com a de 92.77Hz (80% de exatidão). O uso de mais atributos (como energia de outras bandas e PLV) possibilita a melhora no desempenho no segundo caso, aumentando de 80% para 87%. Isto indica a possibilidade de usar atributos de um protocolo de sondagem como biomarcadores, com aplicações em ferramentas diagnósticas. Em seguida, a dinâmica dos mesmos atributos ao longo de crises é analisada, de modo a confirmar ou refutar a hipótese que o processamento auditivo de WARs é prejudicado durante e após uma crise audiogênica. As características são extraídas de registros do segundo protocolo, onde uma estimulação sonora de maior intensidade (110dB) induz crises tônico-clônicas em animais WAR. Foi mostrado que, apesar de alterações transitórias durante a crise, a energia da resposta evocada não é alterada significativamente entre os períodos pré-ictal, ictal e pós-ictal. Isto contrasta com as energias em outras bandas de frequência, que aumentam consideravelmente durante a crise, devido ao recrutamento pelo foco ictal, mas diminuem no pós-ictal. O sincronismo da resposta com o estímulo, quantificado pelo índice PLV, confirma parte desta conclusão. Antes da crise, o PLV está abaixo dos valores normais encontrados em WARs, possivelmente devido a interações de circuitos responsáveis pela resposta com grupos do foco ictal. Assim, a resposta ainda estaria presente, mas a capacidade de acompanhar o estímulo seria prejudicada. Durante a crise há somente alterações transitórias do PLV, sobretudo próximo ao final. No período pós-ictal, como grande parte das oscilações endógenas do sistema está em período refratário, mas este ainda é responsivo a estímulos externos, os índices de PLV atingem o valor máximo. Assim, a dinâmica na resposta evocada indica que circuitos que fazem parte do processamento auditivo, apesar de estarem envolvidos no processo que leva a uma CA, não fazem parte efetivamente de circuitos da via ictogênica, pois continuam responsivos durante e após a crise audiogênica.