Electrophysiological study of brain hypoxia

The current research work aims at the development of Biomedical Neuroengineering tools (Biotechnologies) for the in-depth functional study, rapid diagnosis, continuous monitoring and well-timed management of acute and chronic brain disorders, of individuals that are subjected to or suffer from any k...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Τσαρούχας, Νικόλαος
Άλλοι συγγραφείς: Μπεζεριάνος, Αναστάσιος
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2011
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/4120
id nemertes-10889-4120
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Biomedical neuroengineering tools (Biotechnologies - Neuroinformatics)
Pathophysiology of brain hypoxia & hypobaric hypoxia
Electrophysiology of ultrarapid visuocognitive brain responses
Multiresolution time-frequency analysis & continuous wavelet transform
Evoked potentials – evoked/phase-locked & induced/total oscillations
Phase-coherence factor of oscillations across single-trials
Statistical parametric time-frequency map analysis
Generalized method of analysis of variance
Εργαλεία βιοϊατρικής νευρομηχανικής (Βιοτεχνολογίες - Νευροπληροφορική)
Παθοφυσιολογία της εγκεφαλικής υποξίας & υποβαρικής υποξίας
Ηλεκτροφυσιολογία των υπερταχείων οπτικογνωστικών αποκρίσεων του εγκεφάλου
Πολυφασματική ανάλυση χρόνου-συχνότητας & συνεχής μετασχηματισμός του κυματίου
Προκλητά δυναμικά – προκλητές/φασικά-κλειδωμένες & επαγόμενες/ολικές ταλαντώσεις
Παράγοντας φασικής συνάφειας ταλαντώσεων μεταξύ μοναδιαίων καταγραφών
Στατιστική παραμετρική ανάλυση χρονοφασματικών χαρτών
Γενικευμένη μέθοδος ανάλυσης των διακυμάνσεων
616.81
spellingShingle Biomedical neuroengineering tools (Biotechnologies - Neuroinformatics)
Pathophysiology of brain hypoxia & hypobaric hypoxia
Electrophysiology of ultrarapid visuocognitive brain responses
Multiresolution time-frequency analysis & continuous wavelet transform
Evoked potentials – evoked/phase-locked & induced/total oscillations
Phase-coherence factor of oscillations across single-trials
Statistical parametric time-frequency map analysis
Generalized method of analysis of variance
Εργαλεία βιοϊατρικής νευρομηχανικής (Βιοτεχνολογίες - Νευροπληροφορική)
Παθοφυσιολογία της εγκεφαλικής υποξίας & υποβαρικής υποξίας
Ηλεκτροφυσιολογία των υπερταχείων οπτικογνωστικών αποκρίσεων του εγκεφάλου
Πολυφασματική ανάλυση χρόνου-συχνότητας & συνεχής μετασχηματισμός του κυματίου
Προκλητά δυναμικά – προκλητές/φασικά-κλειδωμένες & επαγόμενες/ολικές ταλαντώσεις
Παράγοντας φασικής συνάφειας ταλαντώσεων μεταξύ μοναδιαίων καταγραφών
Στατιστική παραμετρική ανάλυση χρονοφασματικών χαρτών
Γενικευμένη μέθοδος ανάλυσης των διακυμάνσεων
616.81
Τσαρούχας, Νικόλαος
Electrophysiological study of brain hypoxia
description The current research work aims at the development of Biomedical Neuroengineering tools (Biotechnologies) for the in-depth functional study, rapid diagnosis, continuous monitoring and well-timed management of acute and chronic brain disorders, of individuals that are subjected to or suffer from any kind of systemic hypoxaemia or more localized brain hypoxia; as well as the functional assessment and continuous control of adaptability during the training of “altinauts” and generally of individuals that practice activities and function within environments of increased visual-cognitive-motor response demands (a type of brain “stress test”). For this purpose, we subject the entire visuocognitive system, from the elementary sensory to the most complex cognitive level, to an experimental test of categorical discrimination of complex visuocognitive stimuli, following ultra-rapid visual stimulation that leads to a motor response upon categorization of targets (images of animals elicit productive responses) and to its suppression upon categorization of nontargets (images of nonanimals elicit inhibitory responses). The oscillatory electro-physiological responses that are concurrently recorded at the occipital-temporal-parietal brain areas are analyzed in the time-domain (<20Hz) and in the joint time-frequency domain broadband (1-60Hz) with the Continuous Wavelet Transform that optimizes the multiresolution analysis of the high frequency (≥20Hz) γ-band oscillatory activity. This visuocognitive categorization test takes place in normoxaemic as well as hypoxaemic conditions (monitored reduction in the blood oxygen saturation from ≥97% to around 80% under conditions of hypobaric hypoxia within a hypobaric chamber), in order to assess electrophysiological markers that can detect and capture in the most sensitive and dynamic way even so transient, short-living and rather mild changes in brain function. The statistical parametric analysis of the time-frequency maps and the generalized, statistically safer, method of analysis of variance have established as the most sensitive and reliable the following markers: the major deflections of the evoked potentials, the phase-coherence factor of the oscillations across single-trials and the elicited energy of the evoked/phase-locked and the induced/total oscillatory activity. These electrophysiological markers in conjunction with psychometric tests allow for the investigation of the stages/levels of the decline as well as of the compensatory reserves in the visual-perceptive and cognitive-mental brain functions in order to determine the functional sensitivity thresholds of different brain functions to hypoxia. They open up the way for the functional characterization, the diagnosis and monitoring of brain insults or other acute and chronic pathological brain conditions.
author2 Μπεζεριάνος, Αναστάσιος
author_facet Μπεζεριάνος, Αναστάσιος
Τσαρούχας, Νικόλαος
format Thesis
author Τσαρούχας, Νικόλαος
author_sort Τσαρούχας, Νικόλαος
title Electrophysiological study of brain hypoxia
title_short Electrophysiological study of brain hypoxia
title_full Electrophysiological study of brain hypoxia
title_fullStr Electrophysiological study of brain hypoxia
title_full_unstemmed Electrophysiological study of brain hypoxia
title_sort electrophysiological study of brain hypoxia
publishDate 2011
url http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/4120
work_keys_str_mv AT tsarouchasnikolaos electrophysiologicalstudyofbrainhypoxia
AT tsarouchasnikolaos ēlektrophysiologikēmeletētēsenkephalikēsypoxias
_version_ 1771297363122454528
spelling nemertes-10889-41202022-09-06T05:13:42Z Electrophysiological study of brain hypoxia Ηλεκτροφυσιολογική μελέτη της εγκεφαλικής υποξίας Τσαρούχας, Νικόλαος Μπεζεριάνος, Αναστάσιος Παλληκαράκης, Νικόλαος Κωστόπουλος, Γεώργιος Παπαθανασόπουλος, Παναγιώτης Νικηφορίδης, Γεώργιος Φωτόπουλος, Σπυρίδων Οικονόμου, Γεώργιος Μπεζεριάνος, Αναστάσιος Tsarouchas, Nikolaos Biomedical neuroengineering tools (Biotechnologies - Neuroinformatics) Pathophysiology of brain hypoxia & hypobaric hypoxia Electrophysiology of ultrarapid visuocognitive brain responses Multiresolution time-frequency analysis & continuous wavelet transform Evoked potentials – evoked/phase-locked & induced/total oscillations Phase-coherence factor of oscillations across single-trials Statistical parametric time-frequency map analysis Generalized method of analysis of variance Εργαλεία βιοϊατρικής νευρομηχανικής (Βιοτεχνολογίες - Νευροπληροφορική) Παθοφυσιολογία της εγκεφαλικής υποξίας & υποβαρικής υποξίας Ηλεκτροφυσιολογία των υπερταχείων οπτικογνωστικών αποκρίσεων του εγκεφάλου Πολυφασματική ανάλυση χρόνου-συχνότητας & συνεχής μετασχηματισμός του κυματίου Προκλητά δυναμικά – προκλητές/φασικά-κλειδωμένες & επαγόμενες/ολικές ταλαντώσεις Παράγοντας φασικής συνάφειας ταλαντώσεων μεταξύ μοναδιαίων καταγραφών Στατιστική παραμετρική ανάλυση χρονοφασματικών χαρτών Γενικευμένη μέθοδος ανάλυσης των διακυμάνσεων 616.81 The current research work aims at the development of Biomedical Neuroengineering tools (Biotechnologies) for the in-depth functional study, rapid diagnosis, continuous monitoring and well-timed management of acute and chronic brain disorders, of individuals that are subjected to or suffer from any kind of systemic hypoxaemia or more localized brain hypoxia; as well as the functional assessment and continuous control of adaptability during the training of “altinauts” and generally of individuals that practice activities and function within environments of increased visual-cognitive-motor response demands (a type of brain “stress test”). For this purpose, we subject the entire visuocognitive system, from the elementary sensory to the most complex cognitive level, to an experimental test of categorical discrimination of complex visuocognitive stimuli, following ultra-rapid visual stimulation that leads to a motor response upon categorization of targets (images of animals elicit productive responses) and to its suppression upon categorization of nontargets (images of nonanimals elicit inhibitory responses). The oscillatory electro-physiological responses that are concurrently recorded at the occipital-temporal-parietal brain areas are analyzed in the time-domain (<20Hz) and in the joint time-frequency domain broadband (1-60Hz) with the Continuous Wavelet Transform that optimizes the multiresolution analysis of the high frequency (≥20Hz) γ-band oscillatory activity. This visuocognitive categorization test takes place in normoxaemic as well as hypoxaemic conditions (monitored reduction in the blood oxygen saturation from ≥97% to around 80% under conditions of hypobaric hypoxia within a hypobaric chamber), in order to assess electrophysiological markers that can detect and capture in the most sensitive and dynamic way even so transient, short-living and rather mild changes in brain function. The statistical parametric analysis of the time-frequency maps and the generalized, statistically safer, method of analysis of variance have established as the most sensitive and reliable the following markers: the major deflections of the evoked potentials, the phase-coherence factor of the oscillations across single-trials and the elicited energy of the evoked/phase-locked and the induced/total oscillatory activity. These electrophysiological markers in conjunction with psychometric tests allow for the investigation of the stages/levels of the decline as well as of the compensatory reserves in the visual-perceptive and cognitive-mental brain functions in order to determine the functional sensitivity thresholds of different brain functions to hypoxia. They open up the way for the functional characterization, the diagnosis and monitoring of brain insults or other acute and chronic pathological brain conditions. Η παρούσα ερευνητική εργασία στοχεύει στην ανάπτυξη εργαλείων Βιοϊατρικής Νευρομηχανικής (Βιοτεχνολογίες) για την σε βάθος λειτουργική μελέτη, ταχεία διάγνωση, συνεχή παρακολούθηση και έγκαιρη αντιμετώπιση οξέων και χρόνιων εγκεφαλικών διαταραχών, ατόμων που υπόκεινται σε ή πάσχουν από οιαδήποτε μορφή συστηματικής υποξαιμίας ή πιο εντοπισμένης εγκεφαλικής υποξίας, καθώς και για την λειτουργική αξιολόγηση και το συνεχή έλεγχο της προσαρμοστικότητας κατά την εξάσκηση των «υψιβατών», και γενικότερα ατόμων που ασκούν δραστηριότητες και λειτουργούν μέσα σε περιβάλλοντα αυξημένων οπτικο-γνωστικο-κινητικών απαιτήσεων (ένα είδος «στρες τεστ» για τον εγκέφαλο). Για το σκοπό αυτό υποβάλλουμε ολόκληρο το οπτικογνωστικό σύστημα, από το στοιχειώδες αισθητηριακό έως το πιο πολύπλοκο νοητικό επίπεδο, σε μια πειραματική δοκιμασία κατηγορικής διάκρισης σύνθετων οπτικογνωστικών ερεθισμάτων, μετά από υπερταχεία οπτική διέγερση που οδηγεί στην έκλυση κινητικής απάντησης κατά την κατηγοριοποίηση στόχων (εικόνες «ζώων» εκλύουν παραγωγικές αποκρίσεις) και στην καταστολή της κατά την κατηγοριοποίηση μη-στόχων (εικόνες «μη-ζώων» εκλύουν ανασταλτικές αποκρίσεις). Οι ταλαντωτικές ηλεκτροφυσιολογικές αποκρίσεις που συγχρόνως καταγράφονται στις ινιακές-κροταφικές-βρεγματικές περιοχές του εγκεφάλου αναλύονται στο πεδίο του χρόνου (<20Hz) και στο συζευγμένο χρονοφασματικό πεδίο ευρυζωνικά (1-60Hz) με το συνεχή μετασχηματισμό του κυματίου που βελτιστοποιεί την πολυφασματική ανάλυση της υψίσυχνης (≥20Hz) γ-ταλαντωτικής δραστηριότητας. Αυτή η δοκιμασία οπτικογνωστικής κατηγοριοποίησης λαμβάνει χώρα τόσο σε νορμοξαιμικές όσο και υποξαιμικές συνθήκες (ελεγχόμενη μείωση στον κορεσμό του αίματος σε οξυγόνο από ≥97% γύρω στο 80% για 15 λεπτά κάτω από συνθήκες υποβαρικής υποξίας μέσα σε υποβαρικό θάλαμο), προκειμένου να ελέγξουμε ηλεκτροφυσιολογικούς δείκτες που μπορούν να ανιχνεύσουν και να συλλάβουν με τον πιο ευαίσθητο και δυναμικό τρόπο ακόμη και τόσο βραχύβιες και σχετικά ήπιες μεταβολές της εγκεφαλικής λειτουργίας. Η στατιστική παραμετρική ανάλυση των χρονοφασματικών χαρτών και η γενικευμένη, στατιστικά πιο ασφαλής, μέθοδος ανάλυσης των διακυμάνσεων ανέδειξαν ως πλέον ευαίσθητους και αξιόπιστους τους ακόλουθους δείκτες: τις κύριες αιχμές των προκλητών δυναμικών, τον παράγοντα φασικής συνάφειας των ταλαντώσεων μεταξύ των μοναδιαίων καταγραφών και την εκλυόμενη ενέργεια των προκλητών/φασικά-κλειδωμένων και επαγόμενων/ολικών ταλαντώσεων. Οι ηλεκτροφυσιολογικοί αυτοί δείκτες σε συνδυασμό με ψυχομετρικές δοκιμασίες επιτρέπουν τη διερεύνηση των σταδίων/επιπέδων κάμψης καθώς και των αποθεμάτων αντιρρόπησης των οπτικο-αντιληπτικών και γνωστικών-νοητικών λειτουργιών του εγκεφάλου για τον καθορισμό των λειτουργικών ουδών ευαισθησίας διάφορων εγκεφαλικών λειτουργιών στην υποξία. Ανοίγουν μάλιστα το δρόμο. για το λειτουργικό χαρακτηρισμό, τη διάγνωση και την παρακολούθηση εγκεφαλικών προσβολών ή άλλων οξέων και χρόνιων παθολογικών καταστάσεων του εγκεφάλου. 2011-01-24T08:40:50Z 2011-01-24T08:40:50Z 2009 2011-01-24T08:40:50Z Thesis http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/4120 en Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. 0 application/pdf