ΜΕΛΕΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗΣ ΣΥΝΔΕΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ fMRI ΣΕ ΕΠΙΛΗΠΤΙΚΟΥΣ ΑΣΘΕΝΕΙΣ

Abstract

Αν και αποτελεί μόνο το 2% του συνολικού σωματικού βάρους, ο ανθρώπινος εγκέφαλος εξυπηρετεί πολλές σημαντικές λειτουργίες. Βοηθά τον άνθρωπο να κατανοεί και να αλληλεπιδρά με το εξωτερικό του περιβάλλον. Λόγω της πολυτιμότητάς του για τη ζωή, αποτελεί το πιο καλά φυλασσόμενο όργανο του σώματος και προστατεύεται εντός του κρανίου. Η μελέτη και η κατανόησή του έχει αποδειχθεί μία απαιτητική και επίπονη διαδικασία για τον ερευνητή, καθώς δεν υπάρχει η άμεση εποπτεία. Πλήθος απεικονιστικών μεθόδων, επεμβατικών και μη, έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται στην πράξη και στην κλινική έρευνα. Η παρούσα διπλωματική εργασία δίνει έμφαση στο ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) και, κυρίως, στη λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI). Με την τοποθέτηση κατάλληλων ηλεκτροδίων στο τριχωτό της κεφαλής, καθίσταται δυνατή η καταγραφή των μετασυναπτικών δυναμικών και κατ’επέκταση της ηλεκτρικής δραστηριότητας των νευρωνικών κυττάρων του εγκεφάλου. Η αποθορυβοποίηση και προ-επεξεργασία αυτών των σημάτων καθώς και η μελέτη των εγκεφαλικών ρυθμών-κυμάτων, βοηθά τους ερευνητές στην κατανόηση της λειτουργίας του εγκεφάλου. Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) βασίζεται στο φαινόμενο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR). Τα σπινς των πυρήνων υδρογόνου του εγκεφάλου ευθυγραμμίζονται, αρχικά, με ένα ισχυρό σταθερό εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια συντονίζονται με την επιβολή μεταβαλλόμενων μαγνητικών πεδίων, προκειμένου να μετρηθεί η ακριβή τους θέση στο χώρο. Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού έχει μόνο ανατομικό χαρακτήρα. Η μελέτη της λειτουργίας του εγκεφάλου, πραγματοποιείται μέσω της εφαρμογής ακολουθίας λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού. Το σήμα που λαμβάνεται με αυτήν την τεχνική οφείλεται στη μεταβολή της αιματικής ροής των νευρώνων του εγκεφάλου, οι οποίοι συμμετέχουν στις εγκεφαλικές διεργασίες κατά τη διάρκεια της λήψης. Η αποθορυβοποίηση των σημάτων στο στάδιο της προ-επεξεργασίας και η μετέπειτα στατιστική τους ανάλυση, οδηγεί στην ανάδειξη περιοχών του εγκεφάλου που έχουν ενεργοποιηθεί με κάποια πειραματική διαδικασία καθώς και στη μελέτη της συσχέτισης των διάφορων περιοχών του εγκεφάλου μεταξύ τους. Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής εργασίας, συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν δεδομένα λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού επιληπτικών ασθενών, με στόχο την εξαγωγή των δικτύων του εγκεφάλου μέσω της ICA αποσύνθεσης καθώς και την απομάκρυνση των θορυβωδών συνιστωσών από το σήμα. Η ταξινόμηση των ICA συνιστωσών σε σήμα και θόρυβο πραγματοποιήθηκε μέσω χειροκίνητης διαδικασίας. Ακόμη, συνίσταται η δημιουργία προτύπων για την παροχή μιας κοινής αναφοράς, με στόχο μια πιο αξιόπιστη και αναπαραγώγιμη χειροκίνητη ταξινόμηση των ICA συνιστωσών.