Dinamica delle onde lente del sonno NREM nel segnale elettroencefalografico post torpore sintetico.

I periodi di torpore sono seguiti da episodi di sonno (Deboer and Tobler, 1994) in cui si registra un notevole incremento di attività delta somigliante all’incremento ottenuto nel sonno NREM successivo ad un periodo di veglia prolungato (Trachsel et al. 1991; Deboer e Tobler 1994, 1996; Strijkstra e Daan 1997; Cerri et al. 2013). Nonostante il ruolo funzionale del sonno post-torpore sia ancora dibattuto, vi è una possibilità che possa svolgere un ruolo importante per la rinormalizzazione della connettività cerebrale. L’ingresso in uno stato di torpore è infatti associato con la perdita significativa di sinapsi in diverse regioni cerebrali (Ruediger et al. 2007; von der Ohe et al. 2007), le quali vengono riformate nelle ore immediatamente successive al risveglio dal torpore (Popov et al. 1992; von der Ohe et al. 2006). L’obiettivo principale di questa tesi è, quindi, quello di studiare le caratteristiche individuali delle onde lente rilevate durante il sonno post-torpore e confrontarle con le proprietà delle onde lente registrate durante il sonno fisiologico, al fine di valutare se questa particolare condizione possa rientrare nell’ambito del sonno o se, invece, si tratti di un fenotipo elettrofisiologico di natura diversa.

Theta burst transcranial magnetic stimulation is associated with increased EEG synchronization in the stimulated relative to unstimulated cerebral hemisphere

Theta burst transcranial magnetic stimulation (TBS) may induce behavioural changes that outlast the stimulation period. The neurophysiological basis of these behavioural changes are currently under investigation. Given the evidence that cortical information processing relies on transient synchronization and desynchronization of neuronal assemblies, we set out to test whether TBS is associated with changes of neuronal synchronization as assessed by surface EEG. In four healthy subjects one TBS train of 600 pulses (200 bursts, each burst consisting of 3 pulses at 30 Hz, repeated at intervals of 100 ms) was applied over the right frontal eye field and EEG synchronization was assessed in a time-resolved manner over 60 min by using a non-overlapping moving window. For each time step the linear cross-correlation matrix for six EEG channels of the right and for the six homotopic EEG channels of the left hemisphere were computed and their largest eigenvalues used to assess changes of synchronization. Synchronization was computed for broadband EEG and for the delta, theta, alpha, beta and gamma frequency bands. In all subjects EEG synchronization of the stimulated hemisphere was significantly and persistently increased relative to EEG synchronization of the unstimulated hemisphere. This effect occurred immediately after TBS for the theta, alpha, beta and gamma frequency bands and 10-20 min after TBS for broadband and delta frequency band EEG. Our results demonstrate that TBS is associated with increased neuronal synchronization of the cerebral hemisphere ipsilateral to the stimulation site relative to the unstimulated hemisphere. We speculate that enhanced synchronization interferes with cortical information processing and thus may be a neurophysiological correlate of the impaired behavioural performance detected previously.

cGMP-dependent protein kinase type I is implicated in the regulation of the timing and quality of sleep and wakefulness.

Many effects of nitric oxide (NO) are mediated by the activation of guanylyl cyclases and subsequent production of the second messenger cyclic guanosine-3',5'-monophosphate (cGMP). cGMP activates cGMP-dependent protein kinases (PRKGs), which can therefore be considered downstream effectors of NO signaling. Since NO is thought to be involved in the regulation of both sleep and circadian rhythms, we analyzed these two processes in mice deficient for cGMP-dependent protein kinase type I (PRKG1) in the brain. Prkg1 mutant mice showed a strikingly altered distribution of sleep and wakefulness over the 24 hours of a day as well as reductions in rapid-eye-movement sleep (REMS) duration and in non-REM sleep (NREMS) consolidation, and their ability to sustain waking episodes was compromised. Furthermore, they displayed a drastic decrease in electroencephalogram (EEG) power in the delta frequency range (1-4 Hz) under baseline conditions, which could be normalized after sleep deprivation. In line with the re-distribution of sleep and wakefulness, the analysis of wheel-running and drinking activity revealed more rest bouts during the activity phase and a higher percentage of daytime activity in mutant animals. No changes were observed in internal period length and phase-shifting properties of the circadian clock while chi-squared periodogram amplitude was significantly reduced, hinting at a less robust oscillator. These results indicate that PRKG1 might be involved in the stabilization and output strength of the circadian oscillator in mice. Moreover, PRKG1 deficiency results in an aberrant pattern, and consequently a reduced quality, of sleep and wakefulness, possibly due to a decreased wake-promoting output of the circadian system impinging upon sleep.

Controle on-line do número de não-conformidades por itens em uma produção finita

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Influenza dell'Omeostasi Idrico-Elettrolitica sul Ciclo Veglia-Sonno

During the wake sleep (W-S) cycle in mammals, the alternation of the different states, wake, NREM sleep (NREMS) and REM sleep (REMS), is associated not only with electroencephalographic or behavioural changes, but also with modifications in the physiological regulations of the organism. The most evident change is the existence of a suspension of the somatic and autonomic thermoregulatory responses during REMS. Since thermoregulation is prevalently controlled by the Preoptic Area-Anterior Hypothalamus (PO-AH), its suspension during REM sleep has been taken as a sign of an impairment of the hypothalamic integrative activity that could explain the modifications in physiological regulation observed in this sleep stage. The recent finding from our laboratory that the secretion of the antidiuretic hormone arginine-vasopressin (AVP) in response to a central osmotic stimulation is quantitatively the same throughout the different stages of the W-S cycle, has shown that hypothalamic osmoregulation is not suspended during REMS. In order to clarify the extent of the hypothalamic involvement in the regulation of the W-S cycle, we have studied the effects of three days of water deprivation and of two days of recovery during which animals were allowed a free access to water, on the architecture of the W-S cycle. The condition of water deprivation represents a severe challenge involving neuroendocrine and autonomic hypothalamic regulations. In contradiction with thermoregulatory studies, in which it has been clearly demonstrated that a thermal challenge selectively reduces REMS occurrence, the results of this study show that REMS occurrence is mildly reduced only in the third day of water deprivation. The most striking effects produced by water deprivation appear to concern NREMS, which shows a selective and significant reduction in its slow EEG activity (delta-power) but not in its duration. The recovery period is mainly characterized by a disruption of the normal circadian rhythm of REMS occurrence and by a rebound of the delta power in NREMS. Thus, an autonomic challenge different from those related to thermoregulation and an endocrine challenge as the continuous secretion of AVP show to exert different effects on the stages of the wake-sleep cycle. Also, this study demonstrates that the impairment of the hypothalamic integrative activity thought to characterize the occurrence of REMS only involves thermoregulatory structures.

Aspetti ipnici e vegetativi dell'inibizione del controllo nervoso centrale della termogenesi nel ratto

La possibilità di indurre stati ipotermici ed ipometabolici come il torpore o l’ibernazione in animali non ibernanti può avere dei risvolti utili nella pratica medica, in quanto permetterebbe di trarre vantaggio dagli effetti benefici dell’ipotermia senza gli effetti compensatori negativi causati dalla risposta omeostatica dell’organismo. Con questo lavoro vogliamo proporre un nuovo approccio, che coinvolge il blocco farmacologico dell’attività dei neuroni nel bulbo rostroventromediale (RVMM), un nucleo troncoencefalico che si è rivelato essere uno snodo chiave nella regolazione della termogenesi attraverso il controllo dell’attività del tessuto adiposo bruno, della vasomozione cutanea e del cuore. Nel nostro esperimento, sei iniezioni consecutive del agonista GABAA muscimolo nel RVMM, inducono uno stato reversibile di profonda ipotermia (21°C al Nadir) in ratti esposti ad una temperatura ambientale di 15°C. Lo stato ipotermico/ipomentabolico prodotto dall’inibizione dei neuroni del RVMM mostra forti similitudini col torpore naturale, anche per quanto concerne le modificazioni elettroencefalografiche osservate durante e dopo la procedura. Come negli ibernati naturali, nei ratti cui viene inibito il controllo della termogenesi si osserva uno spostamento verso le regioni lente delle spettro di tutte le frequenze dello spettro EEG durante l’ipotermia, ed un forte incremento dello spettro EEG dopo il ritorno alla normotermia, in particolare della banda Delta (0,5-4Hz) durante il sonno NREM. Per concludere, questi risultati dimostrano che l’inibizione farmacologica selettiva di un nucleo troncoencefalico chiave nel controllo della termogenesi è sufficiente per indurre uno stato di psuedo-torpore nel ratto, una specie che non presenta stati di torpore spontaneo. Un approccio di questo tipo può aprire nuove prospettive per l’utilizzo in ambito medico dell’ipotermia.

Sviluppo e validazione di un algoritmo per la classificazione veglia-sonno

La sonnolenza durante la guida è un problema di notevole entità e rappresenta la causa di numerosi incidenti stradali. Rilevare i segnali che precedono la sonnolenza è molto importante in quanto, é possibile mettere in guardia i conducenti dei mezzi adottando misure correttive e prevenendo gli incidenti. Attualmente non esiste una metodica efficace in grado di misurare la sonnolenza in maniera affidabile, e che risulti di facile applicazione. La si potrebbe riconoscere da mutazioni di tipo comportamentale del soggetto come: presenza di sbadigli, chiusura degli occhi o movimenti di caduta della testa. I soggetti in stato di sonnolenza presentano dei deficit nelle loro capacità cognitive e psicomotorie. Lo stesso vale per i conducenti i quali, quando sono mentalmente affaticati non sono in grado di mantenere un elevato livello di attenzione. I tempi di reazione si allungano e la capacità decisionale si riduce. Ciò è associato a cambiamenti delle attività delta, theta e alfa di un tracciato EEG. Tramite lo studio dei segnali EEG è possibile ricavare informazioni utili sullo stato di veglia e sull'insorgenza del sonno. Come strumento di classificazione per elaborare e interpretare tali segnali, in questo studio di tesi sono state utilizzate le support vector machines(SVM). Le SVM rappresentano un insieme di metodi di apprendimento che permettono la classicazione di determinati pattern. Necessitano di un set di dati di training per creare un modello che viene testato su un diverso insieme di dati per valutarne le prestazioni. L'obiettivo è quello di classicare in modo corretto i dati di input. Una caratteristica delle SVM è una buona capacità di generalizzare indipendentemente dalla dimensione dello spazio di input. Questo le rende particolarmente adatte per l'analisi di dati biomedici come le registrazioni EEG multicanale caratterizzate da una certa ridondanza intrinseca dei dati. Nonostante sia abbastanza semplice distinguere lo stato di veglia dallo stato di sonno, i criteri per valutarne la transizione non sono ancora stati standardizzati. Sicuramente l'attività elettro-oculografica (EOG) riesce a dare informazioni utili riguardo l'insorgenza del sonno, in quanto essa è caratterizzata dalla presenza di movimenti oculari lenti rotatori (Slow Eye Movements, SEM) tipici della transizione dalla veglia alla sonno. L'attività SEM inizia prima dello stadio 1 del sonno, continua lungo tutta la durata dello stesso stadio 1, declinando progressivamente nei primi minuti dello stadio 2 del sonno fino a completa cessazione. In questo studio, per analizzare l'insorgere della sonnolenza nei conducenti di mezzi, sono state utilizzate registrazioni provenienti da un solo canale EEG e da due canali EOG. Utilizzare un solo canale EEG impedisce una definizione affidabile dell'ipnogramma da parte dei clinici. Quindi l'obiettivo che ci si propone, in primo luogo, è quello di realizzare un classificatore del sonno abbastanza affidabile, a partire da un solo canale EEG, al fine di verificare come si dispongono i SEM a cavallo dell'addormentamento. Quello che ci si aspetta è che effettivamente l'insorgere della sonnolenza sia caratterizzata da una massiccia presenza di SEM.

The High Frequency Component of Heart Rate Variability and Delta EEG Power during Sleep in Healthy Women and Women with Irritable Bowel Syndrome

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

A Wireless EEG Acquisition Platform based on Embedded Systems

This paper proposes a wireless EEG acquisition platform based on Open Multimedia Architecture Platform (OMAP) embedded system. A high-impedance active dry electrode was tested for improving the scalp- electrode interface. It was used the sigma-delta ADS1298 analog-to-digital converter, and developed a “kernelspace” character driver to manage the communications between the converter unit and the OMAP’s ARM core. The acquired EEG signal data is processed by a “userspace” application, which accesses the driver’s memory, saves the data to a SD-card and transmits them through a wireless TCP/IP-socket to a PC. The electrodes were tested through the alpha wave replacement phenomenon. The experimental results presented the expected alpha rhythm (8-13 Hz) reactiveness to the eyes opening task. The driver spends about 725 μs to acquire and store the data samples. The application takes about 244 μs to get the data from the driver and 1.4 ms to save it in the SD-card. A WiFi throughput of 12.8Mbps was measured which results in a transmission time of 5 ms for 512 kb of data. The embedded system consumes about 200 mAh when wireless off and 400 mAh when it is on. The system exhibits a reliable performance to record EEG signals and transmit them wirelessly. Besides the microcontroller-based architectures, the proposed platform demonstrates that powerful ARM processors running embedded operating systems can be programmed with real-time constrains at the kernel level in order to control hardware, while maintaining their parallel processing abilities in high level software applications.

Razões de proporções e uso do método delta para intervalos de confiança em regressão logística

OBJETIVO: Apresentar uma aplicação da regressão logística para estimar razões de prevalência ou risco relativo, e o uso do método delta para a estimativa de intervalos de confiança. MÉTODOS: Utilizou-se o método delta, visto que esta técnica é adequada para estimar variâncias de funções não lineares de variáveis aleatórias, do tipo razão de proporções. O método baseia-se na expansão da função em série de Taylor, provendo uma aproximação para o cálculo das variâncias. Para estimar as razões de proporções e as respectivas variâncias, que permitem a estimação dos intervalos de confiança, desenvolveu-se programa utilizando-se o módulo matricial do SAS. A aplicação prática do modelo proposto é feita utilizando-se dados de um estudo transversal com uma amostra de 611 mulheres, para testar a hipótese de que a falta de compartilhamento do trabalho doméstico associa-se com altos escores de sintomas psicológicos medidos através de um questionário validado. As razões de prevalência calculadas através da regressão logística, e os intervalos de confiança estimados pelo método delta foram comparadas com os resultados obtidos pela técnica de Mantel-Haenszel. RESULTADOS: As estimativas pontuais das razões de prevalência brutas, cruas ou ajustadas, obtidas através da regressão logística, foram semelhantes às encontradas na análise tabular. Também os limites dos intervalos de confianças para as razões de prevalência através do método delta foram praticamente iguais em relação aos encontrados através da técnica de Mantel-Haenszel. CONCLUSÕES: Os resultados apóiam o uso do método delta para estimar intervalos de confiança para razões de proporção. Esse método deve ser visto como uma alternativa para situações em que o efeito em estudo (variável dependente) não é raro, situação onde a "odds ratio" se afasta das medidas epidemiológicas caracterizadas como razão de proporções.

Análise da sonolência na condução rodoviária a partir de sinais EEG

A Sociedade Europeia de Pesquisa do Sono realizou muito recentemente um estudo, onde mostrou que a prevalência média de adormecimento ao volante nos últimos 2 anos foi de 17%. Além disto, tem sido provado por todo o mundo que a sonolência durante a condução é uma das principais causas de acidentes de trânsito. Torna-se assim conveniente, o desenvolvimento de sistemas que analisem a suscetibilidade de um determinado condutor para adormecer no trânsito, bem como de ferramentas que monitorem em tempo real o estado físico e mental do condutor, para alertarem nos momentos críticos. Apesar do estudo do sono se ter iniciado há vários anos, a maioria das investigações focaram-se no ciclo normal do sono, estudando os indivíduos de forma relaxada e de olhos fechados. Só mais recentemente, têm surgido os estudos que se focam nas situações de sonolência em atividade, como _e o caso da condução. Uma grande parte Dos estudos da sonolência em condução têm utilizado a eletroencefalografia (EEG), de forma a perceber se existem alterações nas diferentes bandas de frequência desta, que possam indicar o estado de sonolência do condutor. Além disso, a evolução da sonolência a partir de alterações no piscar dos olhos (que podem ser vistas nos sinais EEG) também tem sido alvo de grande pesquisa, tendo vindo a revelar resultados bastante promissores. Neste contexto e em parceria com a empresa HealthyRoad, esta tese está integrada no projeto HealthyDrive, que visa o desenvolvimento de um sistema de alerta e deteção de sinais de fadiga e sonolência nos condutores de veículos automóveis. A contribuição desta tese no projeto prendeu-se com o estudo da sonolência dos indivíduos em condução a partir de sinais EEG, para desta forma investigar possíveis indicadores dos diferentes níveis desta que possam ser utilizados pela empresa no projeto. Foram recolhidos e analisados 17 sinais EEG de indivíduos em simulação de condução. Além disso foram desenvolvidos dois métodos de análise destes sinais: O primeiro para a deteção e análise dos piscar de olhos a partir de EEG, o segundo para análise do espetro de potência. Ambos os métodos foram utilizados para analisar os sinais recolhidos e investigar que tipo de relação existe entre a sonolência do condutor e as alterações nos piscares dos olhos, bem como as alterações do espetro do EEG. Os resultados mostraram uma correlação entre a duração do piscar de olhos e a sonolência do condutor. Com o aumento da sonolência velicou-se um aumento da duração do piscar, desencadeado principalmente pelo aumento na duração de fecho, que chegou aos 51.2%. Em relação ao espectro de potência, os resultados sugerem que a potência relativa de todas as bandas analisadas fornecem informações relevantes sobre a sonolência do condutor. Além disso, o parâmetro (_+_)/_ demostrou estar relacionado com variações da sonolência, diminuindo com o seu avanço e aumentando significativamente (111%) no instante em que os condutores adormeceram.

Analysis of the EEG Dynamics of Epileptic Activity in Gelastic Seizures Using Decomposition in Independent Components

Objective: Gelastic seizures are a frequent and well established manifestation of the epilepsy associated with hypothalamic hamartomas. The scalp EEG recordings very seldom demonstrate clear spike activity and the information about the ictal epilepsy dynamics is limited. In this work, we try to isolate epileptic rhythms in gelastic seizures and study their generators. Methods: We extracted rhythmic activity from EEG scalp recordings of gelastic seizures using decomposition in independent components (ICA) in three patients, two with hypothalamic hamartomas and one with no hypothalamic lesion. Time analysis of these rhythms and inverse source analysis was done to recover their foci of origin and temporal dynamics. Results: In the two patients with hypothalamic hamartomas consistent ictal delta (2–3 Hz) rhythms were present, with subcortical generators in both and a superficial one in a single patient. The latter pattern was observed in the patient with no hypothalamic hamartoma visible in MRI. The deep generators activated earlier than the superficial ones, suggesting a consistent sub-cortical origin of the rhythmical activity. Conclusions: Our data is compatible with early and brief epileptic generators in deep sub-cortical regions and more superficial ones activating later. Significance: Gelastic seizures express rhythms on scalp EEG compatible with epileptic activity originating in sub-cortical generators and secondarily involving cortical ones.

EEG (eletroencefalografia) e as próteses auditivas: um instrumento de avaliação de Tecnologia?

Como parte integrante da Escola de Inverno do Curso Doutoral em Avaliação de Tecnologia, que decorreu no dia 13 de Dezembro de 2011, na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, apresentou-se o Plano de Tese “Estudo Eletroencefalográfico em Crianças com Deficiência Auditiva Com e Sem Prótese”. O presente documento é o resultado da mesma apresentação onde salientamos as suas partes fundamentais. O sistema auditivo é um dos sistemas sensoriais mais interveniente no desenvolvimento cognitivo, psicológico, social e consequentemente relacional do indivíduo pelo que qualquer perturbação que o afete tem um enorme impacto a todos os níveis. Avaliar, diagnosticar e (re)abilitar auditivamente o indivíduo é a área profissional da doutoranda. Este estudo surge no contexto profissional mas também pessoal onde se pensa contribuir de forma efetiva na melhoria da qualidade de vida dos portadores de défice auditivo, desde a mais tenra idade. Este estudo irá utilizar o EEG como instrumento na avaliação da perceção auditiva. Para tal, serão avaliadas crianças com défice auditivo adaptadas proteticamente, seguidas na consulta de otorrinolaringologia pediátrica do Hospital Garcia de Orta. O EEG será realizado em dois passos – com e sem prótese auditiva – enquanto a criança é submetida a um estímulo sonoro.

Hepatite Delta no Estado de Mato Grosso: apresentação de cinco casos

Cinco casos graves de infecção pelos vírus das hepatites B e D foram diagnosticados em jovens oriundos do norte do Mato Grosso, onde é comum a ocorrência de hepatite B, mas não de hepatite D. A proximidade com os Estados do Acre e do Amazonas e a migração interna podem explicar a introdução do vírus da hepatite D na região. Os autores salientam a necessidade de manter vigilância epidemiológica para casos de hepatite D na região.