Surfando Brainwaves com EEG

Fonte: Knowing Neurons e usuários da Wikimedia Der Lange e Ultra Necton

As imagens são ferramentas poderosas para ilustrar dados quantitativos e capturar o interesse público. Todos os anos, a NASA lança muitas belas imagens de dunas marcianas e nebulosas distantes que ajudam a ganhar financiamento público. Da mesma forma, quando se trata de agarrando as manchetes e comandando a atenção pública, os estudos sobre a atividade funcional do cérebro, muitas vezes, fazem melhor quando eles ilustram lindamente a referida atividade como pixels coloridos que dançam na superfície enrolada do córtex cerebral.

FMRI scan cerebral

Fonte: usuário do Wikimedia Commons OpenStax

Você provavelmente já ouviu falar de ressonância magnética funcional, ou fMRI , a tecnologia que produz impressionantes exames cerebrais vistos nas notícias noturnas. No entanto, essas imagens estão faltando uma dimensão crítica: o tempo. A atividade do cérebro ocorre em uma escala de tempo de milisegundos, mas o fMRI captura essa atividade a uma taxa de cerca de uma análise cerebral completa por segundo. Isso é bastante parecido com assistir a um filme filmado a uma taxa de um quadro por segundo.

EEG , curto para eletroencefalograma, é uma tecnologia comparativamente antiga, introduzida pela Hans Berger em 1929, na qual os eletrodos colocados no couro cabeludo registram a atividade elétrica do cérebro ("ondas cerebrais") com uma resolução de milissegundos. Ao tirar milhares de amostras por segundo, o EEG captura o curso do tempo das respostas neurais das subseqüências aos estímulos. Além disso, o EEG é uma medida direta da atividade cerebral que ocorre em partes de neurônios chamadas sinapses e dendritas, ao passo que o fMRI mede a atividade metabólica como um proxy para a atividade sináptica e o disparo neuronal.

O autor, usando um cap EEG.

Fonte: Joel Frohlich

Embora se possa assumir nativamente que a EEG seja uma tecnologia primitiva, dada a sua relativa antiguidade e incapacidade de produzir imagens sexy, os computadores modernos produzem enormes quantidades de informações das gravações de EEG. Embora originalmente gravado com uma caneta em movimento de forma semelhante ao sismógrafo, os dados de EEG digitalizados nos anos 80 permitiram transformações matemáticas de gravações de EEG para mostrar um espectro de oscilações cerebrais. Diferentes oscilações cerebrais ou "ondas cerebrais" estão associadas a diferentes tarefas cognitivas e processos cerebrais. O ritmo alfa , por exemplo, está associado ao "ralenti" neural no cérebro em repouso; o ritmo gama está associado à cognição e coordenação de regiões cerebrais processando diferentes aspectos da mesma informação.

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Com o advento de computadores mais rápidos, a matemática dos campos da teoria do caos e da teoria da informação tem sido usada recentemente para quantificar a complexidade das gravações de EEG. Essas métricas oferecem promessa para identificação de biomarcadores (assinaturas objetivas e quantificáveis) de distúrbios cerebrais como esquizofrenia, autismo e doença de Alzheimer. Na prática clínica normal, o EEG tem sido usado por décadas para diagnosticar epilepsia e distúrbios do sono; É também uma ferramenta inestimável para observar os comas e monitorar a profundidade da anestesia. Sendo barato e altamente portátil, os testes de EEG são mais fáceis de administrar do que os exames cerebrais de MRI e mais práticos para muitas finalidades.

EEG e fMRI são ferramentas úteis para medir a atividade funcional do cérebro, cada uma com seus próprios pontos fortes e fracos. Sendo gravado a partir do couro cabeludo, o EEG tem uma localização espacial fraca, mas aborda as questões com sua alta resolução temporal (ou seja, tempo). Em contrapartida, o fMRI tem uma excelente localização espacial para abordar as questões, mas muitas vezes falta a resolução temporal para nos dizer o que está acontecendo no cérebro. Por esta razão, o IRMF é mais apropriado quando um pesquisador deseja abordar uma hipótese anatômica (por exemplo, em que região cerebral ocorre isso?). O cérebro corre um equilíbrio delicado entre segregação funcional e integração: as tarefas cognitivas são parcialmente localizadas em regiões cerebrais específicas e parcialmente distribuídas em todo o cérebro. EEG e fMRI são apropriados para testar diferentes hipóteses em diferentes contextos.

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Esta publicação foi adaptada de uma publicação anterior por Joel on Knowing Neurons.