Indice
I I n n d d ic i c e e
Introduzione ... pag. 1 Capitolo I: Cenni di elettroencefalografia ... pag. 5 I.1 Aspetti anatomici del sistema nervoso ... pag. 5 1.1.1 Il neurone ... pag. 6 I.2 Segnali bioelettrici ... pag. 9
1.2.1 Potenziale di membrana ... pag. 10 1.2.2 Potenziale d’azione ... pag. 11 I.3 L’elettroencefalografo... pag. 13 1.3.1 Il sistema di filtraggio ... pag. 14 1.3.2 Il sistema di amplificazione ... pag. 17 1.3.3 Convertitore A/D ... pag. 18 1.3.4 Pre-processing del segnale ... pag. 20 I.4 Conclusioni ... pag. 22 Capitolo II: Il problema inverso ... pag. 23
II.1 Il problema diretto: approssimazione quasi-statica delle equazioni di Maxwell ... pag. 23 II.2 Il problema inverso ... pag. 26 2.2.1 Il dipolo elettromagnetico ... pag. 27 II.3 Soluzione generale... pag. 28 II.4 Soluzioni particolari del problema inverso ... pag. 29 II.5 Metodi ... pag. 30
I
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2.5.1 Soluzione minimum norm ... pag. 30 2.5.2 Soluzione weighted minimum norm ... pag. 31 2.5.3 Metodo LORETA ... pag. 32 2.5.4 Soluzione Backus-Gilbert ... pag. 34 2.5.5 Metodo WROP ... pag. 36 2.5.6 Stima Bayesiana ... pag. 37 2.5.7 Soluzione basata sulle medie ... pag. 39 2.5.8 Metodo BESA ... pag. 40 2.5.9 Metodo MUSIC/R-MUSIC ... pag. 41 II.6 Analisi dei risultati ... pag. 42 Appendice: Risoluzione spaziale dell’EEG ... pag. 45
Capitolo III: Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) ... pag. 52
III.1 Cenni sul segnale di risonanza magnetica ... pag. 53 III.2 Il segnale fMRI ... pag. 56
3.2.1 Il rumore ... pag. 62 III.3 Registrazione dei dati fMRI ... pag. 64 III.4 Tecniche di generazione delle immagini
funzionali ... pag. 66 3.4.1 Metodo di correlazione ... pag. 66 3.4.2 Scelta della funzione di riferimento ... pag. 68 3.4.3 Metodo di regressione lineare ... pag. 71 3.4.4 Regressione lineare multipla ... pag. 73 3.4.5 Metodo di regressione non lineare ... pag. 75 III.5 Analisi delle immagini ricostruite ... pag. 77 3.5.1 T-test ... pag. 77
II
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3.5.2 Analisi della varianza ... pag. 78 Appendice: Distribuzione t di Student ... pag. 82 Capitolo IV: Integrazione di dati EEG e fMRI ... pag. 87
IV.1 Modello della testa e delle sorgenti ... pag. 88 IV.2 Stima delle sorgenti attivate ... pag. 88 4.2.1 Modelli dipolari ... pag. 93 4.2.2 Modello delle sorgenti distribuite ... pag. 95 Capitolo V: Condizioni sperimentali ... pag. 97 V.1 Stimolazione ... pag. 98 V.2 EEG recording ... pag. 99 V.3 fMRI scanning ... pag. 100 V.4 Lo spazio delle soluzioni e lo spazio delle
misure ... pag. 105 Capitolo VI: Risultati ... pag. 107 VI.1 Segnali EEG ... pag. 107 VI.2 Immagini fMRI ... pag. 110 VI.3 fMRI/EEG ... pag. 113 VI.4 Conclusioni ... pag. 119 Bibliografia ... pag. 120 Ringraziamenti
III
