Padronização, validação e caracterização de uma nova medida de complexidade cerebral

• Processo: 16/08263-9
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Vigência: 01 de outubro de 2016 - 30 de setembro de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica
• Pesquisador responsável: Adenauer Girardi Casali
• Beneficiário: Adenauer Girardi Casali
• Instituição-sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
• Pesq. associados: Fabio Ferrarelli ; Jean Faber Ferreira de Abreu ; Marcello Massimini ; Vinícius Veloso de Melo
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/23456-3 - Desenvolvimento de uma plataforma em Python para pré-processamento de potenciais evocados obtidos por registro eletrencefalográfico de alta densidade, BP.IC; 18/20322-6 - Estima da complexidade perturbacional a partir de potenciais evocados somatossensoriais, BP.MS; 17/03678-9 - Padronização do índice de complexidade perturbacional para o estudo da conectividade efetiva talamocortical, BP.MS; 16/20422-5 - Análise tempo-freqüência de oscilações corticais evocadas pela estimulação magnética transcraniana em fases pré-clínicas da esquizofrenia, BP.IC
• Assunto(s): Processamento de sinais biomédicos Estimulação magnética transcraniana Eletroerosão Conectividade cerebral Neurociências Eletroencefalografia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Complexidade Cerebral | Conectividade Efetiva do Sistema Talamocortical | Eletrencefalografia | Estimulacao Magnetica Transcraniana | neurociência computacional | Técnicas não-lineares de processamento de sinais | Processamento de Sinais Biomédicos

Resumo

Diversas condições neurológicas e neuropsiquiátricas como a esquizofrenia, depressão, lesões cerebrais e doenças neurodegenerativas parecem estar associadas a alterações no complexo modo como o cérebro humano processa informação, tanto em escala local quanto global. A quantificação da complexidade desta "conectividade efetiva" talamocortical em condições fisiológicas e patológicas constitui-se em um grande desafio para a neurociência contemporânea. Em uma série de estudos recentes, o proponente do presente projeto, em colaboração com centros internacionais de pesquisa, demonstrou que a complexidade em macroescala dos padrões de conectividade efetiva dos circuitos neurais pode ser estimada, de maneira não invasiva a partir de sinais eletrencefalográficos, com uma nova técnica denominada Índice de Complexidade Perturbacional (PCI) (Casali et al., Science Translational Medicine, 2013). Rapidamente a medida ganhou destaque na comunidade científica, sendo atualmente considerada a ferramenta com maior potencial clínico para acessar, de maneira objetiva, o nível de consciência em pacientes que se recuperam do coma. Com o objetivo de desenvolver PCI do ponto de vista técnico e científico, propomos neste projeto uma estreita parceria entre o núcleo de Neuroengenharia e Computação do ICT/UNIFESP e grupos da Universidade de Milão e da Universidade de Pittsburgh para padronizar o cálculo de PCI, validar o seu uso em pacientes com lesões cerebrais e desenvolver novas ferramentas capazes de melhor caracterizar a complexidade cerebral. Diferentes versões da medida serão testadas em sinais simulados e em dados de TMS/EEG coletados em sujeitos saudáveis e pacientes em condições que incluem a esquizofrenia, doença de Alzheimer e lesões cerebrais. Técnicas de reconhecimento de padrões serão então aplicadas para melhor caracterizar a conectividade cerebral efetiva em tais cenários. Esperamos assim que este estudo possa ajudar a levar medidas de complexidade cerebral como PCI ao uso clínico na neurologia, resultando, em última análise, no aprimoramento do diagnóstico, prognóstico e tratamento destas condições. (AU)

Publicações científicas

(8)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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COMOLATTI, RENZO; PIGORINI, ANDREA; CASAROTTO, SILVIA; FECCHIO, MATTEO; FARIA, GUILHERME; SARASSO, SIMONE; ROSANOVA, MARIO; GOSSERIES, OLIVIA; BOLY, MELANIE; BODART, OLIVIER; et al. A fast and general method to empirically estimate the complexity of brain responses to transcranial and intracranial stimulations. BRAIN STIMULATION, v. 12, n. 5, p. 1280-1289, SEP-OCT 2019. (17/03678-9, 16/08263-9)

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