Mapeamento Cerebral em Biofísica Clínica

Resumo

Introdução: No eletroencefalograma (EEG) a atividade elétrica cerebral é captada através de eletrodos posicionados simetricamente no couro cabeludo do paciente, havendo componente subjetivo no exame visual das ondas cerebrais. Os eletrodos são fixados utilizando uma pasta eletrolítica que visa reduzir a impedância de contato e seu posicionamento deve seguir uma padronização, sendo que a mais utilizada é o Sistema Internacional 10-20 (ARAUJO, 2014). Com a tecnologia disponível hodiernamente e com os avanços na neurofisiologia computadorizada, pode ser realizado o mapeamento cerebral que é o eletroencefalograma quantitativo (do inglês, Quantitative Electroencephalogram, qEEG). Objetivo: Analisar os princípios físicos e os métodos analíticos do mapeamento cerebral. Metodologia: Revisão da literatura na base de dados PUBMED com estudos apenas em humanos, utilizando como descritores de busca: “Brain Mapping” AND ("Quantitative Electroencephalogram" OR "Quantitative Electroencephalography") AND Signal. Resultados: Para registrar o traçado eletroencefalográfico é necessário que um conjunto de neurônios dispare sincronicamente e os potenciais elétricos atuem de forma sinérgica, de modo que a frequência média desses disparos aumenta progressivamente com maiores graus de atividade mental. Contudo, nesses momentos as ondas tendem a ser assincrônicas e a voltagem tende a cair (HALL, 2017). No domínio da frequência, as ondas cerebrais podem ser classificadas em ritmos alfa, beta, gama, theta e delta (KAPLAN et al., 2019). Na etapa de processamento digital do exame, a prática típica é aplicar filtros de alta e baixa passagem para filtrar frequências que sejam muito lentas ou muito elevadas, respectivamente. Embora esses filtros sejam úteis na remoção dos ruídos, eles podem afetar a forma estrutural e temporal dos sinais de EEG (WINDMANN; SCHROGER, 2012). Durante a captação do sinal elétrico no EEG as ondas são registradas de forma sobreposta e, por isso, é necessário o emprego de algoritmos computacionais, como a Transformada Rápida de Fourier (do inglês, Fourier Fast Transform, FFT), para decompor o registro elétrico em suas distintas frequências (ANGHINAH, 2005). A análise individual de cada uma das ondas ou análise espectral é a medida quantificável mais simples do exame de EEG, e pode ser utilizada como biomarcador para o diagnóstico de alterações patológicas cerebrais. Os primeiros mapas funcionais foram baseados em locais de danos cerebrais que causaram uma mudança ou perda de função, mas atualmente essa abordagem tem sido substituída pelo uso de tecnologias que identificam regiões cerebrais relacionadas com comportamentos ou sintomas nos pacientes (SIDDIQI et al., 2022). No mapeamento cerebral são gerados mapas da atividade elétrica cerebral, sendo utilizada a informação dos locais cerebrais de ocorrência dos fenômenos elétricos, implicando na utilização de diferentes técnicas e programas nas etapas de processamento dos sinais. Uma ferramenta comumente utilizada para a formação gráfica com pseudo-cores utilizando os sinais decompostos é o EEGLAB, construído em MATLAB. Esse software desenha os mapas cerebrais bidimensionais e tridimensionais, separando a localização de cada eletrodo, permitindo a quantificação dos sinais elétricos gerados no cérebro do paciente (GEORGE et al., 2017; BRAGA et al., 2014; CANTOR, 1999). Esses mapas auxiliam não apenas na determinação de distúrbios neurológicos locais, como tumores e lesões por traumatismo craniano, como também no diagnóstico complementar em casos de epilepsia, transtornos do sono, déficits de aprendizado, na diferenciação dos graus de esquizofrenia, no comportamento neuronal para pacientes com bipolaridade em suas diferentes fases, e no processo neurodegenerativo em demências, como na doença de Alzheimer (OCHOA et al., 2017; CARTIER et al., 2015; FUGGETTA et al., 2014). Para analisar a funcionalidade cerebral, com o auxílio da neurociência e da psicologia cognitiva, o mapeamento cerebral tem sido usado em conjunto com outros métodos, como a Estimulação Elétrica Direta (do inglês, Direct Electrical Stimulation, DES), a Tomografia por Emissão de Pósitrons (do inglês, Positron Emission Tomography, PET) e a Eletrocorticografia (ECoG) (SAGAR et al., 2018; RAICHLE, 2008). É promissor o seu uso na investigação de disfunções corticais superiores em várias condições clínicas. Conclusão: Através da recomposição matemática dos sinais elétricos cerebrais, o mapeamento cerebral tem possibilitado a análise topográfica dos sinais e suas bases neurofisiológicas, inclusive durante ações cognitivas e mentais.
Palavras-chave: Análise espectral; Eletroencefalografia; Eletroencefalograma quantitativo; Processamento digital. 
Referências
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