Η εφαρμογή της μη γραμμικής ανάλυσης και πολυπλοκότητας σε μαγνητοεγκεφαλογραφικά σήματα ασθενών που πάσχουν από τη νόσο του Alzheimer

Abstract

Η νόσος του Alzheimer (AD) είναι μία εκφυλιστική ασθένεια του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ) η οποία προκαλεί κυρίως άνοια. Χαρακτηρίζεται από απώλεια μνήμης που σχετίζεται με τον νευρωνικό εκφυλισμό στον ιππόκαμπο, παραγωγή αμυλοειδών πλακών σε πολλές περιοχές της φαιάς ουσίας, θάνατο των νευρώνων με σχηματισμό ανώμαλων κυτταροσκελετικών δομών και έντονη χολινεργική ανεπάρκεια. Προκειμένου να μελετηθούν in-vivo οι εγκέφαλοι ασθενών με AD, χρησιμοποιήθηκε το SQUID. Το Μαγνητοεγκεφαλογράφημα (ΜΕΓ) που παίρνουμε με το βιομαγνητόμετρο SQUID είναι μία μη επεμβατική μέθοδος με την οποία μπορεί να μελετηθεί η δυναμική των νευρωνικών πληθυσμών στον εγκέφαλο και κυρίως των πυραμιδικών κυττάρων του εγκεφαλικού φλοιού. Για τις ΜΕΓ καταγραφές, χρησιμοποιήθηκε το 10-20 Διεθνές Σύστημα Τοποθέτησης Ηλεκτροδίων. Η μαγνητoεγκεφαλογραφική δραστηριότητα όλων των ασθενών καταγράφηκε χρησιμοποιώντας ένα μονοκάναλο και ένα πολυκάναλο SQUID. Μερικά από τα σημεία καταγραφής παρατηρείται να εκθέτουν μη φυσιολογική ρυθμική δραστηριότητα που χαρακτηρίζεται από υψηλά πλάτη και χαμηλές συχνότητες. Τα δεδομένα των ΜΕΓ καταγραφών αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας γραμμικές και μη γραμμικές τεχνικές. Με μεθόδους δυναμικής του χάους υπολογίζεται η διάσταση συσχέτισης D του ανακατασκευασμένου φασικού χώρου, η οποία είναι μια γεωμετρική παράμετρος που περιγράφει τον παράξενο ελκυστή. Οι τιμές του D που υπολογίστηκαν συμφωνούν με τα εξαγόμενα αποτελέσματα άλλων μεθόδων ανάλυσης και επιβεβαιώνουν την ύπαρξη χαμηλής διάστασης χαοτικών δομών στην δυναμική της δραστηριότητας του εγκεφαλικού φλοιού των AD ασθενών. Έτσι η χαοτική ανάλυση μας παρέχει έναν δείκτη προκειμένου να εκτιμηθεί η δυσλειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος στην νόσο του Alzheimer. Εξωτερική μαγνητική διέγερση με ένταση 1-7.5 pT και συχνότητα που καθορίζεται από τον α- ρυθμό των ασθενών (8-13 Hz) εφαρμόζεται στο δεξιό-αριστερό κροταφικό, μετωπιαίο-ινιακό και στο πάνω μέρος της κεφαλής (2 λεπτά πάνω από καθεμία από τις παραπάνω περιοχές) και η εγκεφαλική μαγνητική δραστηριότητα καταγράφεται πάλι με το SQUID. Παρατηρείται αύξηση της συχνότητας μείωση του πλάτους ισχύος στην ζώνη συχνοτήτων 2-7 Hz όπως επίσης αύξηση της διάστασης D του ελκυστή. Επομένως, η θεωρία του χάους μας παρέχει έναν αξιόπιστο δείκτη προκειμένου να εκτιμηθεί η δυσλειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος στην νόσο του Alzheimer και μάλιστα σε πρώιμο στάδιο, ενώ με την μαγνητική εξομάλυνση, κατάλληλα προκλητά μαγνητικά πεδία, ενεργοποιούν κάποιους μηχανισμούς σε κυτταρικό επίπεδο και επαναφέρουν την φυσιολογική λειτουργία των κυττάρων.