Università degli studi di Pisa Laurea specialistica in ingegneria biomedica
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Conclusioni Conclusioni Conclusioni Conclusioni
Questa tesi si è proposta di dimostrare gli aspetti innovativi legati all’uso di tecniche combinate di EEG-fMRI, attraverso un’applicazione specifica che consiste nello studio dello stato basale dell’attività cerebrale.
Nel corso di questo lavoro si è illustrato come sia possibile integrare profondamente i dati elettroencefalografici e quelli fMRI raggiungendo la possibilità di avere una duplice visione dell’attività cerebrale per cui le misure di attività elettrica si riflettono in quelle emodinamiche.
Tra le tecniche adottate per l’elaborazione dei dati sperimentali dello stato di riposo hanno svolto un ruolo prevalente le tecniche di Independent Component Analysis e di GLM.
L’ICA è stata il mezzo attraverso il quale si è stati in grado di “scomporre”
il segnale emodinamico corrispondente al “resting state” cerebrale in componenti indipendenti e di riconoscere tra queste quelle proprie della resting state network. L’analisi delle componenti indipendenti è stata anche usata al fine di ottenere le ICs del segnale EEG che hanno permesso di costruire i predittori delle onde cerebrali.
Il GLM è invece stato utile per individuare la localizzazione spaziale dei predittori che rappresentano l’andamento dei ritmi elettroencefalografici.
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Una prima applicazione “integrata” EEG-fMRI è stata ottenuta correlando i predittori ricavati dall’EEG, con le sei reti dello stato di riposo individuate grazie all’ICA dei dati funzionali, ed ha valutato la modulazione della partecipazione delle singole bande alle componenti indipendenti dello stato di riposo.
L’analisi appena descritta ha portato a risultati molto interessanti, che dovranno tuttavia essere confermati da acquisizioni su altri soggetti. Si sono, infatti, osservate rilevanti correlazioni tra alcuni predittori e le sei componenti della rete dello stato di riposo.
• RSN1: regione corrispondente alla default mode network, comprende il giro cingolato posteriore e prefrontale mesiale, il lobulo parietale inferiore e il giro frontale superiore. Per la condizione ad “occhi aperti” la correlazione maggiore è quella con il theta, che spiega il 17% della varianza della componente, mentre per quella ad “occhi chiusi” questo ritmo tende a scomparire e viene sostituito dai ritmi gamma ed alpha che presentano una correlazione, rispettivamente, del 11% e del 6%.
• RSN2: rete d’attenzione dorsale che comprende essenzialmente i circuiti di governo dell’oculomozione. L’analisi delle due condizioni porta all’evidenza la partecipazione ad “occhi aperti” dei ritmi theta e beta, che mostrano una correlazione del 9% e del 7%, mentre ad
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“occhi chiusi” entrambi i ritmi lasciano il passo principalmente a delta che risulta correlato al 15%.
• RSN3: regione posteriore che coinvolge la corteccia retinotopica occipitale, le regioni temporo-occipitali e V5/MT. L’osservazione di questa zona indica la presenza dei ritmi gamma e delta, che presentano una correlazione del 7% e 6%, nella condizione “occhi aperti”, mentre alla chiusura degli occhi si può notare la scomparsa dei ritmi appena citati che vengono sostituiti da beta la cui varianza viene spiegata al 6%.
• RSN4: nella corteccia temporale bilaterale superiore la condizione
“occhi aperti” mostra la presenza di delta, correlata al 15%, e di alpha al 13%, mentre per la condizione “occhi chiusi” la correlazione con l’alpha, pur rimanendo presente, si riduce sensibilmente portandosi al 9%; si può inoltre notare l’insorgenza del ritmo theta che tende a sostituirsi al delta.
• RSN5: regione che include i giri precentale, postcentrale e frontale mediale, la corteccia primaria sensivo-motoria e l’area motoria supplementare. Questa zona presenta per la condizione “occhi aperti” le correlazioni maggiori con beta e delta, la cui varianza è spiegata al 7 % ed al 9%; la presenza di quest’ultimo ritmo
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riamane pressoché costante anche alla chiusura degli occhi, mentre il ritmo beta è sostituito dal theta.
• RSN6: rete comprendente la corteccia ventero-mediale prefrontale, il cingolato pregenuale, l’ipotalamo ed il cervelletto.
Per questa regione è possibile osservare la persistenza di due ritmi in entrambe le condizioni; l’alpha e il gamma, infatti, presentano correlazioni del 9% e del 12% ad occhi aperti, mentre alla chiusura degli occhi si riscontra un aumento del valore di entrambe le correlazioni che si portano al 11% e 13%.
Questi risultati sembrano quindi confermare la coesistenza di diversi ritmi all’interno di una stessa zona funzionale e la loro compartecipazione allo sviluppo dell’attività mostrata in resting state.
Risulta però fondamentale la possibilità di ripetere le misure su più soggetti al fine di avere una visione globale più completa dei fenomeni che si svolgono in fase di riposo.
