Dynamic Changes in the Mental Rotation Network Revealed by Pattern Recognition Analysis of fMRI Data

We investigated the temporal dynamics and changes in connectivity in the mental rotation network through the application of spatio-temporal support vector machines (SVMs). The spatio-temporal SVM [Mourao-Miranda, J., Friston, K. J., et al. (2007). Dynamic discrimination analysis: A spatial-temporal SVM. Neuroimage, 36, 88-99] is a pattern recognition approach that is suitable for investigating dynamic changes in the brain network during a complex mental task. It does not require a model describing each component of the task and the precise shape of the BOLD impulse response. By defining a time window including a cognitive event, one can use spatio-temporal fMRI observations from two cognitive states to train the SVM. During the training, the SVM finds the discriminating pattern between the two states and produces a discriminating weight vector encompassing both voxels and time (i.e., spatio-temporal maps). We showed that by applying spatio-temporal SVM to an event-related mental rotation experiment, it is possible to discriminate between different degrees of angular disparity (0 degrees vs. 20 degrees, 0 degrees vs. 60 degrees, and 0 degrees vs. 100 degrees), and the discrimination accuracy is correlated with the difference in angular disparity between the conditions. For the comparison with highest accuracy (08 vs. 1008), we evaluated how the most discriminating areas (visual regions, parietal regions, supplementary, and premotor areas) change their behavior over time. The frontal premotor regions became highly discriminating earlier than the superior parietal cortex. There seems to be a parcellation of the parietal regions with an earlier discrimination of the inferior parietal lobe in the mental rotation in relation to the superior parietal. The SVM also identified a network of regions that had a decrease in BOLD responses during the 100 degrees condition in relation to the 0 degrees condition (posterior cingulate, frontal, and superior temporal gyrus). This network was also highly discriminating between the two conditions. In addition, we investigated changes in functional connectivity between the most discriminating areas identified by the spatio-temporal SVM. We observed an increase in functional connectivity between almost all areas activated during the 100 degrees condition (bilateral inferior and superior parietal lobe, bilateral premotor area, and SMA) but not between the areas that showed a decrease in BOLD response during the 100 degrees condition.

Implementação de classificador de tarefas mentais baseado em EEG

BARBOSA, André F. ; SOUZA, Bryan C. ; PEREIRA JUNIOR, Antônio ; MEDEIROS, Adelardo A. D.de, . Implementação de Classificador de Tarefas Mentais Baseado em EEG. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE REDES NEURAIS, 9., 2009, Ouro Preto, MG. Anais... Ouro Preto, MG, 2009

Um sistema inteligente de classificação de sinais de EEG para Interface Cérebro-Computador

The Brain-Computer Interfaces (BCI) have as main purpose to establish a communication path with the central nervous system (CNS) independently from the standard pathway (nervous, muscles), aiming to control a device. The main objective of the current research is to develop an off-line BCI that separates the different EEG patterns resulting from strictly mental tasks performed by an experimental subject, comparing the effectiveness of different signal-preprocessing approaches. We also tested different classification approaches: all versus all, one versus one and a hierarchic classification approach. No preprocessing techniques were found able to improve the system performance. Furthermore, the hierarchic approach proved to be capable to produce results above the expected by literature

Monitorização vídeo-EEG prolongada em crises não epilépticas: semiologia clínica

O objetivo deste estudo foi mostrar a contribuição da monitorização vídeo-EEG prolongada (MVEP) no diagnóstico de crises não epilépticas (CNE) e estimar sua prevalência em um centro terciário de atendimento à Epilepsia (EP). Foram observados 47 pacientes com diagnóstico de CNE com crises espontâneas ou provocadas. Foram instituídos protocolos direcionados à história clínica e à semiologia das crises. A análise estatística baseou-se no teste de Fisher e na análise de cluster. Os resultados evidenciaram prevalência de 10% de CNE. Houve predominância do sexo feminino (63,8%); em 57% dos pacientes as crises foram espontâneas. A média de idade foi 32,5 ± 11anos. O sinal semiológico mais freqüente foi o sono aparente (87,2%). em 9% dos pacientes observaram-se tanto EP como CNE. Três agrupamentos resultaram da análise de cluster: CNE hipermotora das extremidades com alteração de tônus; CNE com automatismos e CNE axial com movimentos oculares. em conclusão, o estudo da semiologia clínica das CNE durante a MVEP contribui para o diagnóstico desta entidade nosológica e para o diagnóstico diferencial com EP; o teste provocativo auxilia na obtenção das crises.

O EEG na insuficiencia renal cronica. I. Atividade de fundo em repouso e durante ativacao

We examined the EEG of 88 patients with chronic renal failure (80 adults and 8 children) submitted to different types of treatment such as hemodialysis, peritoneal dialisys, renal transplantation, and ambulatory follow-up. The main alteration observed was diffuse disorganization of background activity. The following features were detected in decreasing order of frequency: low-voltage EEG, triphasic waves, abnormal waking reactions, and paradoxal alpha rhythm. The children showed abnormal alpha rhythm. The alterations induced by intermittent photic stimulation in our patients were minimal, and this was the main difference in relation to data reported by other authors in EEG studies on patients with chronic uremia.

O EEG na insuficiencia renal cronica. II. Atividades paroxisticas

The authors describe paroxismal epileptiform EEG abnormalities in patients with chronic renal failure. One patient presented paroxismal epileptiform abnormalities in the right parietal region which proceded partial oculo-clonic motor seizures followed by a stroke localized in the same region. This was the main electroclinical correlation found, which, however, was not observed in other patients. Dialysis sessions may improve or worsen these paroxismal epileptiform abnormalities.

O EEG na insuficiencia renal cronica. III. Valor prognostico

In 1983 and 1984 we performed a longitudinal 1-year follow-up study of 15 patients with chronic renal failure, 8 of whom were on hemodialysis and 7 on peritoneal dialysis. The EEG abnormalities of these patients were catalogued and filed and the patients' medical records were examined 5 years later for an analysis of their clinical evolution. Old age EEG findings were detected in young patients with chronic renal failure who died. We conclude that old age EEG findings in patients of any age with chronic renal failure represent a poor prognosis. In contrast, EEG asynchronies are associated with severe uremic encephalopathy but are reversible, since these phenomena were fully reversed together with all clinical alterations in a patient who later received a renal transplant.

Desenvolvimento pós-natal do EEG em cães normais: avaliação visual qualitativa e quantitativa até 45 dias de vida

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Detecção de potenciais corticais antecipatórios em sinais de eletroencefalografia (EEG) durante a condução de carros

O reconhecimento da intenção do condutor a partir de sinais de eletroencefalografia (EEG) pode ser útil no desenvolvimento de interfaces cérebro computador (BCI) para serem usadas em sinergia com veículos inteligentes. Isso pode ser benéfico para melhorar a qualidade de interação entre o motorista e o carro, por exemplo, fornecendo uma resposta do carro inteligente alinhada com a intenção do motorista. Neste estudo, considera-se a antecipação como sendo o estado cognitivo que leva a ações especificas durante a condução de um automóvel. Portanto, propomos investigar a presença de padrões antecipatórios em sinais EEG durante a condução de veículos para determinar duas ações especifícas (1) virar à esquerda e (2) virar à direita, alguns milissegundos antes que tais ações aconteçam. Um protocolo experimental foi proposto para gravar sinais EEG de 5 indivíduos enquanto eles operam um simulador de realidade virtual não invasiva - que foi projetado para tal experimento - que simula a condução de um carro virtual. O protocolo experimental é uma variante do paradigma da variação negativa contingente (CNV) com condições Go e No-go no sistema de condução de realidade virtual. Os resultados apresentados neste estudo indicam a presença de padrões antecipatórios em potenciais corticais lentos observados no domínio do tempo (medias dos sinais EEG) e da frequência (Power Spectra e coerência de fase). Isso abre um leque de possibilidades no desenvolvimento de sistemas BCI - baseados em sinais antecipatórios - que conectem o motorista ao veiculo inteligente favorecendo uma tomada de decisão que analise as intenções dos condutores podendo eventualmente evitar acidentes durante a condução.

Quantitative EEG evaluation in patients with acute encephalopathy

Objetivos Investigar o uso do EEG quantitativo (qEEG) em pacientes com encefalopatias agudas (EAs ) e anormalidades da atividade de base no EEG. Método s pacientes foram divididos em prognóstico favorável (grupo A, 43 pacientes) e desfavorável (grupo B, 5 pacientes). O programa EEGLAB foi utilizado para a análise do qEEG. Um gráfico da potência espectral de todos os canais foi gerado para cada participante. Os dois grupos foram comparados estatisticamente. Resultados No grupo A, a análise espectral revelou picos (frequências teta e alfa) em 84% (38/45) dos pacientes. No grupo B, um pico espectral na frequência delta foi detectado em um paciente. Os pacientes remanescentes dos dois grupos não apresentaram picos espectrais. A análise estatística mostrou menores frequências registradas nos eletrodos posteriores dos pacientes do grupo B. Conclusão O qEEG pode ser útil na avaliação de pacientes com EAs auxiliando na determinação do prognóstico.

EEG signal classification for epilepsy diagnosis via optimum path forest - A systematic assessment

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Probabilistic ictal EEG sources and temporal lobe epilepsy surgical outcome

Objective - For patients with medication refractory medial temporal lobe epilepsy (MTLE), surgery offers the hope of a cure. However, up to 30% of patients with MTLE continue to experience disabling seizures after surgery. The reasons why some patients do not achieve seizure freedom are poorly understood. A promising theory suggests that epileptogenic networks are broadly distributed in surgically refractory MTLE, involving regions beyond the medial temporal lobe. In this retrospective study, we aimed to investigate the distribution of epileptogenic networks in MTLE using Bayesian distributed EEG source analysis from preoperative ictal onset recordings. This analysis has the advantage of generating maps of source probability, which can be subjected to voxel-based statistical analyses.Methods - We compared 10 patients who achieved post-surgical seizure freedom with 10 patients who continued experiencing seizures after surgery. Voxel-based Wilcoxon tests were employed with correction for multiple comparisons.Results - We observed that ictal EEG source intensities were significantly more likely to occur in lateral temporal and posterior medial temporal regions in patients with continued seizures post-surgery.Conclusions - Our findings support the theory of broader spatial distribution of epileptogenic networks at seizure onset in patients with surgically refractory MTLE.