Conetividade de baixa frequência no cérebro humano associada ao movimento voluntário PDF
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Vera Batista Moutinho Licenciatura em Ciências da Engenharia Biomédica Conetividade de baixa frequência no cérebro humano associada ao movimento voluntário Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica Orientador: Alexandre Andrade, Professor Auxiliar, Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica, Faculdade de Ciências de Lisboa Co-orientador: Ricardo Vigário, Professor Auxiliar Convidado, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Setembro, 2017 Conetividadedebaixafrequêncianocérebrohumanoassociadaaomovimento voluntário Copyright © Vera Batista Moutinho, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade NOVAdeLisboa. A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade NOVA de Lisboa têm o direito, perpétuo e sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplaresimpressosreproduzidosempapeloudeformadigital,ouporqualqueroutro meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar através de repositórios científicosedeadmitirasuacópiaedistribuiçãocomobjetivoseducacionaisoudeinves- tigação,nãocomerciais,desdequesejadadocréditoaoautoreeditor. Estedocumentofoigeradoutilizandooprocessador(pdf)LATEX,combasenotemplate“unlthesis”[1]desenvolvidonoDep.InformáticadaFCT-NOVA[2]. [1]https://github.com/joaomlourenco/unlthesis [2]http://www.di.fct.unl.pt Agradecimentos Com o terminar desta tese de mestrado, chega ao fim uma etapa repleta não só de inúmerosmomentosfelizes,mastambémdesuperaçãodemuitosobstáculos.Aproveito assimestaoportunidadeparaagradeceratodasaspessoasque,dealgumamaneira,contri- buíramparaomeudesenvolvimentopessoaleprofissionalduranteestes5anos,tornando estepercursoacadémicotãoespecialparamim. Ao meu orientador, Professor Alexandre Andrade, por toda a simpatia, paciência, motivaçãoedisponibilidadedemonstradasdesdeoprimeirodia,assimcomoaexcelente orientaçãodadaaolongodetodoesteprojeto. Emparticular,àUniversidadeTécnicadeGrazpeladisponibilidadedosdadosneces- sários para a realização desta tese; ao Johann Kruschwitz pelo esclarecimento de todas asquestõesrelacionadascomoprogramautilizado;atodososdocentesdaFaculdadede CiênciaseTecnologiaspelatransmissãodasbasescientíficasnecessáriasparaaconcreti- zaçãodomeucurso;eatodososprofessoresecolegasquetiveoportunidadedeconhecer noInstitutodeBiofísicaeEngenhariaBiomédica,duranteopoucotempoemqueestive lá.UmobrigadaespecialàDanielaGodinho,portodasasdúvidasesclarecidasaolongo destetrabalho,aoJoãoCalisto,pormeterintroduzidooprogramaepoupadotempona pesquisasobreomesmo,eaoDuarteTavares,portodaadisponibilidadeeajudanaparte deestatística. Aosmeuspais,AlfredoeFátima,umOBRIGADAdofundodomeucoraçãoportoda aforça,paciênciaeamordemonstradosemtodaaminhavida,eporseremumexemplo paramim.Semvocêseunãoteriachegadoatéaqui! À melhor amiga que alguém poderia ter, Jéssica Soeiro, um enorme obrigada por estes 17 anos de verdadeira amizade, e em particular, por toda a motivação, carinho, compreensãoeapoioquesótusabesdar. Às três pessoas mais importantes e especiais que a faculdade me apresentou,Filipa, SaraeSofia,semvocêsestes5anosnãoteriamsidotãoespetaculares... obrigadaFUN- tasticFour! ÀMarianaCoelho,JandiraAndrade,DavidDiaseShivBhudiaporseremumaspes- soasextraordináriaseunsamigosexcecionais. Por fim, e de um modo geral, gostaria de agradecer a todos os restantes amigos e familiaresquefazempartedaminhavida,equecontribuíramparaosucessodestaetapa tãoimportante! v "Thefuturebelongstothosewhobelieve inthebeautyoftheirdreams." EleanorRoosevelt Resumo A capacidade de realizar um movimento voluntário é considerada fundamental para a naturezahumana.Contudo,eapesardasuaimportância,acompreensãodosmecanismos neuronaissubjacentesàsuapreparaçãoaindanãoéclara. Neste estudo, foram examinados os sinais de fMRI, do inglês: functional Magnetic ResonanceImaging,de25sujeitossaudáveis,atravésdeumaanáliselocalizadanotempo daconetividadefuncional,ondesecalcularam3componentesdacoerênciadeWavelet: magnitude,faseephase-locking,para32regiõescerebrais.Cadasujeitorealizou3tarefas: repouso,movimento(pressãodeumbotão)emlivre-arbítrioeinduzidoporumestímulo visual,sendoassimpossívelcompararasredesneuronaisenvolvidasemcadauma.Paraa obtençãodestascomparações,edasrespetivasmedidastopológicasdegrafos,foiutilizado osoftwareGraphVar.Umúltimoobjetivoconsistiunoestudodarelaçãoentreossinaisde fMRIedointervaloentrepicosRdosinalcardíaco,adquiridosimultaneamente.Dadoo fortepapeldasoscilaçõeslentas(<0.1Hz)nainiciaçãodemovimentosvoluntários,todas asmetodologiasforamaplicadassegundo3bandasdefrequênciadiferentes:0.01-0.027 Hz,0.027-0.073Hze0.07-0.13Hz. Os resultados obtidos nas comparações entre tarefas revelaram uma grande seme- lhança entre a medida de magnitude e phase-locking,sugerindo que quando dois sinais estão bastante síncronos numa dada janela temporal, ou seja, houve pouca variação da fase,tambémapresentamumaelevadamagnitudedacoerência.Detodasasregiõescujas conexõeserammaissignificativasemmovimentosvoluntários,houvegrandedestaquedo tálamoedaparteoperculardogirofrontalinferioripsilaterais.Relativamenteàmedida defase,foiobservadoumfortepadrãodealternânciaentreinibiçãoeexcitaçãoemambos oshemisfériosdecadaregião.NarelaçãoentreossinaisdefMRIecardíaco,confirmou-se aativaçãoderegiõesenvolvidasnocontrolodafunçãocardiovascular,comoéocasoda insula. De um modo geral, os resultados demonstraram a utilidade destas medidas de conectividadefuncionalparaaelucidaçãodopapeldasoscilaçõeslentasnapreparaçãoe execuçãodemovimentosvoluntários. Palavras-chave: Movimentovoluntário,Oscilaçõeslentas,fMRI,CoerênciadeWavelet, Circuitosneuronais,Teoriadegrafos,Sinalcardíaco. ix
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