Ανάπτυξη μεθόδου κατηγοριοποίησης δυναμικών ενέργειας και μελέτη του ρυθμού τους με χρήση ενδοκρανιακών καταγραφών κατά την παθητική και ενεργητική κίνηση ασθενών με νόσο Πάρκινσον

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η επεξεργασία δεδομένων που προήλθαν από ενδοκρανιακές εξωκυττάριες καταγραφές των νευρωνικών λειτουργιών του υποθαλαμικού πυρήνα, σε ασθενείς πάσχοντες από τη νόσο του Πάρκινσον. Σκοπός ήταν η μελέτη του ρυθμού πυροδότησης των κυττάρων και η σύγκρισή τους στις τρεις περιπτώσεις κινητικής κατάστασης των ασθενών: παθητική κίνηση, ενεργητική κίνηση και ακινησία. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε μέθοδος εντοπισμού, κατηγοριοποίησης και αντιστοίχισης των δυναμικών ενέργειας σε ξεχωριστούς νευρώνες, με βάση τα χαρακτηριστικά τους, όπως αυτά προκύπτουν από την ανάλυση βασικών συνιστωσών. Στη συνέχεια υπολογίστηκαν οι ρυθμοί πυροδότησης κάθε νευρώνα και εξετάστηκε η στατιστική τους συμπεριφορά. Στα αποτελέσματα της εργασίας εμφανίζεται μία τάσητων ρυθμών να ακολουθούν Γκαουσιανή κατανομή για κάθε περίπτωση κινητικής κατάστασης, με μέσες τιμές ίσες με 17,5 Hz, 12,5 Hz και 30,0 Hz για την ακινησία, την παθητική και την ενεργητική κίνηση αντίστοιχα.

This diploma thesis aims to process the data acquired from intracranial extracellular microelectrode recordings of the neural activityof the parkinsonian subthalamic nucleus. Its scope was the study of the firing rate in the three movement states, namely passive, active and no movements. For this purpose we developed and applied a method for analyzing the action potentials. The action potentials were attributed to a specific cluster (neuron), according to their features, using principal component analysis. Firing rates for each neuron were thencalculated and their statistical behavior was examined. Results suggest that firing rates in all three cases follow a Gaussian distribution with mean values equal to 17.5 Hz, 12.5 Hz and 30 Hz for no, passive and active movement, respectively.