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Lez1@Basi dell’EEG e i potenziali evocati (EP), Electrical Source Imaging…

- - - - 'EEG che misura principalmente l'attività neurale della corteccia in quanto i neuroni corticali hanno una attività sincronizzata abbastanza lunga per essere misurata. Workflow dellìEEG: Acquisizione (truasduttore, amplificatore, conversione A/C), Pre Processing (filtraggio e event detection), Processing (Feature Extraction e Classificazione).
        
        Acquisizione: elettrodi adesivi sulla pelle (affidabili e resistenti ma con tempi di preparazione), con scalpo, ad ago ipodermici. Piazzamento degli elettrodi: Centrale, Occipitale, z = linea mediana, pari a dx. Montaggio di riferimento o laplaciano.
        
        EVENT RELATED POTENTIAL ERP: in risposta a stimoli esterni o auto indotta.
        
        EP, media, P300.
- - - - soluzione problema inverso e open issues. Il problema inverso ossia quello di convertire i potenziali elettrici misurati in densità di corrente delle sorgenti è malposto perché un’infinità di configurazioni diverse di sorgenti può produrre la stessa distribuzione dello scalpo EEG. Inoltre bisogna assumere che la soluzione è limitata alla superficie corticale e che i idoli sono perpendicolari alla superficie.
        
        studi: ossigeno in subaquei, localizzazione delle aree del cervello coinvolte per l'equilibrio statico in giovani e vecchi.
- - - - EEG ANORMALE: variazioni dei classici stati dei segnali. Ci sono due tipi di anomalie: Pattern Epilettiforme e non epilettiforme. L'epilessia è definita come un disturbo del cervello caratterizzato da una predisposizione duratura a generare crisi epilettiche e dalle conseguenze , cognitive, psicologiche e sociali. Le crisi sono causate da scariche sincrone di gruppi di neuroni. Epilettiforme si riferisce a onde spike, onde acute. Le anomalie non epilettiformi sono caratterizzate da alterazioni dei ritmi normali o dalla comparsa di ritmi anormali, praticamente sempre dovute a lesioni strutturali.
        
        EEG non fisiologico: artefatti fisiologici (battito di ciglia) e non (interferenze).
        
        ICA: rimozione di artefatti.
- - - - ERD-ERS. Event Related Sinc/Desinc. si calcolano a partire da un'equazione per confrontare la potenza del segnale durante il movimento e quella prima del movimento. Se durante il movimento la Power del rest è maggiore della Power active e quindi il risultato è negativo. Parliamo quindi di ERD. Mentre se la power durante il movimento è maggiore rispetto alla power durante la condizione di riposo, allora abbiamo ERS che è una attivazione sincrona dei neuroni ed è positiva. nel momento A avviene una desincronizzazione, cioè ERD, e infatti c’è attività di quel tipo nel cervello, cioè il momento di preparazione al movimento della mano. nel momento B sta avvenendo una sincronizzazione (ERS) e avviene quando si compie il movimento della mano. Possiamo notare che prima del movimento della mano abbiamo dei valori negativi (desyncronisation) e dopo i movimento (e durante) abbiamo una potenza positiva (sincronisation)
        
        abbiamo dei risultati anche quando immaginiamo di fare il movimento. nel BCI le variazioni di potenza delle onde alfa e beta nella zona nella sensor motor cortex sono utilizzate per comunicare con l’ambiente esterno.
        
        MI + studi: 1. valutare l'attività con movimento attivo volontario, movimento assistito da robot e movimento immaginato; 2. Assistito da robot in tempo frequenza; 3. Test con pazienti con ictus; 4. Andatura robotica.
- - - - Transcranial Electric Stimulation (direct and alternating): stimola e attiva i neuroni mandando dei segnali elettrici. vengono applicati gli elettrodi che erogano una bassa corrente che influenza le funzioni neuronali. vengono posizionati in prossimità dello scalpo nelle zone d’interesse. la correnta parte dal +, attraversa lo scalpo e il cranio, corteccia cerebrale fino ad arrivare al -. In sostanza depolarizza i neuroni ma con impulsi elettrici e non magnetici. Può esserci una stimolazione positiva che causa la depolarizzazione della membrana, oppure una negativa che causa una iperpolarizzazione. Questo è con corrente diretta, questa tecnica può anche però utilizzare la corrente alternata con pattern sinusoidale
        
        Cortical Electrical stimulation: questa tecnica è applicata direttamente alla corteccia, invasiva. Ci sono due tecniche per farlo: The short-train technique: stimolazione monopolare che mappa la primary motor cortex tramite una stimolazione bassa. and Penfield’s technique: questa si usa quando si opera, in chirurgia, e opera nella corteccia relativa al linguaggio, Electrocorticography (ECoG): registra gli stessi segnali dell'eeg ma con meno dispersione e attenuazione, con più efficacia.
        
        Esempio: Study 1. Assessment of Event-Related EEG Power After TMS: investigazione dell’attività oscillatoria del cervello usando l’eeg durante la TMS in pazienti con distrurbi di coscienza, tipo coma, comparandoli con pazienti sani. I risultati mostrano che questa nei soggetti sani (control - rossi) c’è una diminuzione in C3 e C4 della banda alfa mentre dopo la stimolazione (TMS) nei pazienti con i disturbi(neri) c’è un pattern opposto che è un aumento della banda alpha.
        
        Studio 2: Parkinson:fa la stessa analisi di prima ma vuole valutare i cambiamenti dopo la TMS nei PARKINSON: qui siamo dopo lo stimolo e vediamo che non c’è una sostanziale differenza, sono quasi uguali, quindi la TMS è riuscita a NORMALIZZARE le oscillazioni.
- - - - Acquisizione: Triggered EEG-fMRI: il neurofisiologo osserva l'eeg per individuare degli eventi. Nel momento in cui ne individua uno farà partire l'acquisizione dell'immagine dell'fMRI, che quindi inizierà un po' di secondi dopo. Ciò richiede un neurofisiologo attento anche per molti minuti, in più l'evento nell''eeg deve essere chiaramente visibile. Continuos EEG-fMRI: EEG efMRI iniziano contemporaneamente. questo provoca un artefatto pesante che oscura completamente l'EEG.Quindi, deve essere rimosso.
        
        EEG Artifacts: BALLISTOCARDIOGRAMMA: i movimenti dei conduttori inducono una forza elettromotrice che crea un artefatto di tipo BALLISTOCARDIOGRAM (non durante la registrazione), che ha la stessa ampiezza dell’EEG.
        I campi magnetici che variano durante l’fMRI fanno una forza elettromotrice che crea artefatti di tipo GRADIENTE che oscurano completamente l’EEG. Come rimuovo l'artefatto gradiente? con Average Artifact Subtraction. Invece l'artefatto B lo rimuovo operando in questo modo: identifico i QRS nell’ECG, identifico i BCG nell'EEG corrispondenti ai QRS, faccio la media degli artefatti per ogni canale e lo sottraggo all’eeg.
        
        Studi:
- - - - efficenza locale e globale
        
        METODI PER LA BRAIN CONNECTIVITY, in particolare per la EFFECTIVE CONNECTIVITY: se voglio direzionali con modello lineare allora ho Granger causalità, DTF e CPD. se non modello ho l'entropia di trasferimento. Se non voglio la direzionali ho la correlazione con la coerenza.
        
        Granger: B influenza A se il passato di B contribuisce alla descrizione del presente di A e nel futuro; DTF: non distinguo l'influenza se diretta o no, Coerenza parziale diretta: ottengo risultati solo se è direttamente influenzato; Correlation: Coerenza
        
        TIME varying connectivity: nei dati EEG dove ogni colonna è data dai dati di un elettrodo, fatta su più trial, posso trovare una correlazione e definire il segnale dello specifico elettrodo al tempo k come combinazione lineare dei dati di quell'elettrodo nei tempi passati di k + i dati degli altri elettrodi nei tempi passati di k. Quindi il segnale risulterà una combinazione lineare di questi pesati diversamente. Questi pesi sono costanti in SS ma variano in non-SS. Con il real time Kalman filtering posso stimare questi pesi con un algoritmo ricorso che stima i pesi e li aggiorna correggendoli calcolando la matrice di covarianza dell'errore.
        
        Self Tuning Optimized Kalman: STOK
        
        Depressione: i pazienti mostrano una iperconnettività
- - - - Robotic devices: possono fornire assistenza in diverse funzioni sensomotorie, sia movimento che riabilitazione. END EFFECTORS: attaccate ad un singolo segmento del corpo, possono trasmettere la forza tramite una catena di movimento meccanico, le loro giunture non corrispondono con le giunture umane. EXOSKELETONS: attaccate al corpo o a parti del corpo, le giunture trasmettono la forza a differenti segmenti del robot. Permettono movimenti fisiologici. Più complessi. I Device robotici possono aiutare anche nell'assistenza all'andatura e nella coordinazione, con degli esercizi ripetuti. Molto utile per chi ha avuto un ictus, puoi continuare a ripetere l'esercizio anche a casa senza il terapista, hai delle misure esatte.
        
        VR: simulazione di un ambiente esterno con il quale il paziente può interagire ed immergersi. può aumentare la motivazione del paziente, puoi farlo a casa anche cheap, funziona e migliora nella camminata effettivamente.
        
        telemedicina: da casa, posso anche trasferire dati con monitoraggio online.
        
        BCI: comunicazione tra il cervello e una macchina che non dipende dai normali percorsi in uscita nei nervi periferici e dei muscoli. E' un sistema che usa i segnali registrati del cervello per abilitare una comunicazione ed un controllo con l'esterno, soprattutto per pazienti con delle funzioni limitate. Può indurre un recupero motorio basato sulla plasticità del cervello,
        
        stimolazioni del cervello non invasive: TMS e tDCS