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Defensa Tesis Licenciatura Mathias Gatti
30 octubre, 2019 @ 11:00 am - 12:00 pm
Título: «Analizando cerebros con 500 dolares: Validación y estudio de redes de conectividad para un equipo de EEG portátil y económico»
Directores: Juan Kamienkowski y Daniel Fraiman
Resumen:
Los estudios de electroencefalografía (EEG) han mostrado ser una herramienta fundamental como método complementario para el diagnóstico clínico y la comprensión de los procesos cognitivos humanos. Los registros de EEG usualmente se restringen a laboratorios o ambientes similares, lo cual supone una limitación para estudiar poblaciones que son difícilmente trasladables al laboratorio o sufren de estrés o comportamiento poco natural al cambiar de entorno. Recientemente, surgieron equipos de EEG de un costo considerablemente menor y mayor portabilidad con un objetivo más recreativo. Sin embargo, el uso de estos equipos podría a largo plazo abrir los horizontes de aplicación de distintas protocolos tanto clínicos como de investigación. En esta tesis investigamos los límites de estos aparatos, buscando determinar la aplicabilidad en los protocolos usuales de medición de actividad cerebral tanto a nivel clínico como a nivel de investigación.
Una manera de analizar los registros de EEG es a través de redes funcionales. Estas redes se construyen a partir de la similaridad entre los distintos electrodos. Pero existen muchas formas de definir esta similaridad. En la presente tesis evaluamos las diferentes medidas de similaridad tanto en términos de su robustez como de su capacidad de predicción de distintos atributos de los sujetos. Este análisis lo realizamos para dos tipos de aparatos de EEG (bajo y alto costo) buscando determinar las diferencias. Entonces, en primer lugar, se ha desarrollado un entorno de experimentación que posibilitó la toma de datos en el laboratorio y, de forma masiva, en escuelas. Se analizaron dos conjuntos de datos, el primero en adultos utilizando tanto el EEG de bajo costo y como el de alta resolución, y el segundo en chicos de preescolar en las escuelas sólo con el EEG de bajo costo. Los resultados mostraron que existen medidas de similaridad suficientemente robustas para realizar análisis de conectividad cerebral. En particular, se realizaron distintos experimentaciones utilizando el conjunto de datos de adultos, de las cuales las medidas de PLV (Phase Locking value) y correlación (tanto de Spearman como de Pearson) dieron consistentemente los mejores resultados.
Luego se analizaron los datos de chicos de preescolar utilizando estas medidas, y se lograron predecir correctamente (AUC>0.67) algunas variables individuales como el nivel de sueño, sexo y distinción entre ojos abiertos y cerrados. Basados en nuestros resultados y en los protocolos analizados podemos afirmar que ambos equipos tienen una performance muy parecida. Como paso final se publicó todo el código relevante permitiendo que cualquiera pueda replicar la toma de datos y análisis de conectividad con el sistema Emotiv.
Esta tesis prepara el camino para el registro masivo de actividad cerebral con distintos paradigmas y, en particular, el estudio de los cambios en la conectividad cerebral a lo largo del desarrollo, en ambientes más ecológicos.
