Investigação da neuroplasticidade funcional no cérebro humano com espectroscopia no infravermelho próximo

Autor: Novi Junior, Sérgio Luiz, 1992
Přispěvatelé: Mesquita, Rickson Coelho, 1982, Cotta, Mônica Alonso, Attux, Romis Ribeiro de Faissol, Osório, Ana Alexandra Caldas, Diop, Mamadou, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Física Gleb Wataghin, Programa de Pós-Graduação em Física, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Rickson Coelho Mesquita Tese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Esta tese descreve uma metodologia robusta que viabiliza a investigação da plasticidade do cérebro humano com espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS). fNIRS é uma técnica de neuroimagem óptica promissora que emprega luz no infravermelho próximo para inferir a atividade cerebral funcional de forma contínua e não invasiva. Devido às suas principais características, como portabilidade e versatilidade, a fNIRS possui grande potencial para estudar diversas populações em diferentes condições. Embora promissora, a fNIRS possui baixa relação sinal-ruído, levando a uma baixa reprodutibilidade no nível individual. Essa baixa reprodutibilidade limita a investigação da plasticidade cerebral a estudos de grupo. Nesse contexto, utilizamos a fNIRS em um estudo de grupo no qual mostramos aspectos fundamentais do desenvolvimento natural do cérebro humano durante o primeiro ano de vida. Nossos resultados evidenciaram uma especialização cerebral de nascidos a termo e prematuros e um atraso de maturação no cérebro do grupo prematuro que estava presente mesmo após um ano de vida. Em seguida, trabalhamos no desenvolvimento de metodologias robustas de análise e aquisição de dados focadas em remover os efeitos das principais causas da variabilidade da fNIRS: artefatos de movimento, ausência de informação anatômica e contaminações fisiológicas. De forma geral, mostramos que a fNIRS pode prover resultados com alta reprodutibilidade à nível de grupo e individual desde que o sinal seja adquirido, processado e analisado corretamente. Finalizamos esse trabalho com um resumo detalhado da metodologia que acreditamos ser a mais adequada para a obtenção de resultados robustos e reprodutíveis. Essa metodologia é, sem dúvida, a principal colaboração científica desta tese de doutorado. Contudo, este trabalho abre novos caminhos para o estudo da plasticidade cerebral de forma continua e não invasiva através da viabilização de estudos longitudinais à nível de grupo e individual com a técnica de fNIRS Abstract: This thesis describes a robust methodology to investigate human brain plasticity with functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). fNIRS is a promising optical neuroimaging technique that employs near-infrared light to probe functional brain activity continuously and noninvasively. Owing to its main features, such as portability and versatility, fNIRS holds great potential to assess a variety of populations under different conditions. Although promising, fNIRS suffers from low signal-tonoise ratio, which ultimately leads to lack of reproducibility at the individual level. The low intra-subject reproducibility limits the investigation of cerebral plasticity to group studies. In this context, we started our work by demonstrating the ability of fNIRS to probe cerebral plasticity at the group level. We showed fundamental aspects of natural early human brain development within the first year of life. Our fNIRS results evidenced brain specialization from full-term and preterm born infants and a delayed maturation in the brain of preterm group that was present even after one year of life. After showing the feasibility of fNIRS to elucidate brain plasticity mechanisms over group studies, we moved forward by developing robust methods to address the main confounding factors of fNIRS: motion artifacts, lack of anatomical spatial information, and systemic physiological contamination. Overall, we show that the fNIRS technique can provide highly reproducible results at the individual level for data acquired with block-designed experiments and during resting state as long as the data is analyzed correctly. We finalize this thesis by outlining our proposed data analysis pipeline for both resting-state and task-based experimental protocols, which we believe should be adopted and is the main contribution of this work. In conclusion, this thesis opens new directions to elucidate the main mechanisms of human brain plasticity continuously and noninvasively over longitudinal studies at the group and individual levels Doutorado Física Aplicada Doutor em Ciências CAPES 001 FAPESP 2019/21962-1; 2016/22990-0; 2013/07559-3
Databáze: OpenAIRE
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