The Graph Theoretical Approach in Brain Functional Networks: Theory and Applications (Synthesis Lectures on Biomedical Engineering)

El presente libro ilustra los aspectos teóricos de varias metodologías relacionadas con la posibilidad de i) mejorar la mala información espacial de la actividad electroencefalográfica (EEG) en el cuero cabelludo y dar una medida de la actividad eléctrica en la superficie cortical. ii) estimar las influencias direccionales entre cualquier par de canales en un conjunto de datos multivariante. iii) modelar las redes cerebrales como gráficos. Las posibles aplicaciones se discuten en tres diseños experimentales diferentes con respecto a i) el estudio de condiciones patológicas durante una tarea motora, ii) el estudio de los procesos de memoria durante una tarea cognitiva iii) el estudio de la dinámica instantánea a lo largo de la evolución de una tarea motora en condiciones fisiológicas. El resultado principal de todos estos estudios indica claramente que el desempeño de las tareas cognitivas y motoras, así como la presencia de enfermedades neuronales, pueden afectar la topología de la red cerebral. Esta evidencia da el poder de reflejar "estados" o "rasgos" cerebrales a los índices matemáticos derivados de la teoría de grafos. En particular, los cambios estructurales observados podrían depender críticamente de patrones de sincronización y desincronización, es decir, la unión dinámica de conjuntos neuronales, como también sugiere una amplia gama de estudios electrofisiológicos anteriores. Además, el hecho de que estos patrones ocurran a múltiples frecuencias respalda la evidencia de que las redes funcionales cerebrales contienen múltiples canales de frecuencia a lo largo de los cuales se transmite información. El enfoque teórico de gráficos representa un medio eficaz para evaluar los patrones de conectividad funcional obtenidos de las señales de EEG del cuero cabelludo. La posibilidad de describir las complejas redes cerebrales que sirven a diferentes funciones en los seres humanos por medio de "números" es una herramienta prometedora para la generación de una mejor comprensión de las funciones cerebrales. Tabla de contenido: Introducción / Conectividad funcional cerebral / Teoría de grafos / EEG de alta resolución / Redes corticales en pacientes lesionados de la médula espinal / Redes corticales durante una tarea de memoria realista / Aplicación a redes corticales variables en el tiempo / Conclusiones