Dissertação

{en_GB=Connectivity-based EEG-neurofeedback in VR: pipeline development and experimental validation} {} CONFIRMED

{pt=Neurofeedback (NFB) é um processo através do qual um individuo, ao receber informação acerca de uma característica da sua atividade cerebral, pode aprender, treinando, a auto-regular essa característica. Esta técnica tem sido utilizada maioritariamente em investigação e prática clínica relacionada com patologias neurológicas e psiquiátricas. Este foco maioritário em evidência clínica não contribuiu, no entanto, para elucidar por que mecanismos a capacidade de auto-regulação é adquirida, nem como otimizar o procedimento experimental. A emergência de novas considerações acerca da função cerebral, oriundas de estudos que indicam que a conectividade entre regiões cerebrais remotas é essencial para a saúde neurológica, têm estimulado interesse em utilizar conectividade funcional (FC) como parâmetro de estudos de NFB. Neste trabalho, algoritmos de FC foram implementados e integrados num software open-source de processamento de EEG (OpenViBE), e foi desenvolvido o procedimento experimental para uma experiência de NFB em realidade virtual (VR). Finalmente, um estudo piloto foi efetuado, usando o procedimento desenvolvido. Dois grupos de participantes distintos efetuaram quatro sessões de treino, usando como medida de treino i) a amplitude da parte superior da banda alfa individual e ii) a nova medida proposta e implementada, o grau do nó ponderado (WND) da FC. Os resultados mostram aumento do alfa superior e da conectividade funcional ao longo do treino. O treino da banda alfa aparenta ter um efeito significativo na FC. Este estudo oferece evidência da possibilidade de modular a conectividade funcional através de NFB, e da eficácia de VR como mecanismo para a apresentação de estímulos., en=Neurofeedback (NFB) is a process through which individuals, by receiving information about a feature of their neural activity, may learn, through training, to discriminate and self-regulate that feature of interest. Introduced over forty years ago, it has since been used mostly in clinical research and practice related to neurological conditions. The greater focus of research on clinical efficiency has, however, not helped elucidate through what mechanisms learning occurs, or how different brain features may be optimally trained. The emergence of views on brain function stemming from findings that connectivity between remote brain regions is fundamental to healthy brain function, that it has a dynamical nature on various time-scales, and that local dysfunction often carries a network effect, has increased the interest in using functional connectivity (FC) as a feature for NFB training. In this work, FC algorithms were developed and integrated in an open-source EEG processing software (OpenViBE), and a pipeline was developed for an EEG-based NFB experiment in virtual reality (VR). Finally, a pilot study was conducted using this pipeline. Two groups of subjects underwent four training sessions, using: i) a previously well-established feature, the amplitude of the individual upper alpha and ii) the implemented feature, the weighted node degree of FC. Results show an increase of the upper alpha and FC along training. Furthermore, alpha training appears to affect FC in a significant way. This study provides evidence of the possibility to target functional connectivity with NFB, and of the efficacy of VR as a stimulus delivery mechanism.}
{pt=Neurofeedback; Conectividade Funcional;, en=Neurofeedback; Functional Connectivity;}

Dezembro 3, 2019, 15:30

Orientação

ORIENTADOR

Patrícia Margarida Piedade Figueiredo

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Athanasios Vourvopoulos

Institute for Systems and Robotics - Lisboa

Doutor