Παρουσίαση της Μεταπτυχιακής Εργασίας της μεταπτυχιακής φοιτήτρια του Τμήματος Επιστήμης Υπολογιστών κα. Ασβεστοπούλου Θωμαΐς με θέμα: " Ανάλυση των μοτίβων δραστηριότητας στις εστιακές επιληπτικές κρίσεις χρησιμοποιώντας το 4-ΑΡ μοντέλο"
24 Νοεμβρίου 2020, 17:00-19:00
Περίληψη: Η επιληψία επηρεάζει περίπου το 3% του παγκόσμιου πληθυσμού.Χαρακτηρίζεται από την επαναλαμβανόμενη εμφάνιση συγχρονισμένων ξεσπασμάτων της δραστηριότητας των νευρώνων, τις ευρέως γνωστές επιληπτικές κρίσεις. Ωστόσο, η κατανόησή μας για το πως οι νευρώνες αλληλοεπιδρούν για να παράγουν μη κανονική λειτουργία του δικτύου που οδηγεί στην επιλεπτογένεση είναι περιορισμένη. Είναι λοιπόν σημαντικό να καταλάβουμε ποιες αλλαγές στο δίκτυο του εγκεφάλου επιτρέπουν αυτήν την υψηλά συσχετιζόμενη δραστηριότητα πυροδοτήσεων να εμφανιστεί, να εξελιχθεί, και να επαναληφθεί. Για την μελέτη του σχηματισμού και της εξάπλωσης των εστιακών επιληπτικών κρίσεων, χρησιμοποιήθηκε το 4-AP μοντέλο, ένα αξιόπιστο μοντέλο οξειών εστιακών επιληπτικών κρίσεων του νεοφλοιού. Χρησιμοποιώντας δείκτη ασβεστίου GCaMP6s σε πειράματα μικροσκοπίας δύο φωτονίων, εξετάστηκε η δραστηριότητα των επιμέρους νευρώνων του επιπέδου 2/3 του πρωτογενούς οπτικού φλοιού κατά την διάρκεια εστιακών κρίσεων που προκλήθηκαν από την έγχυση 4-AP σε ποντικούς.
Χρησιμοποιούνται δύο μεθοδολογίες για την ανίχνευση περιόδων σημαντικής δραστηριότητας: η μια βασιζόμενη στην αναγνώριση διαστημάτων θορύβου στα σήματα φθορισμού του κάθε νευρώνα, και η άλλη, η λεγόμενη Ανάλυση Ποσοτικής Επαναληψιμότητας (RQA), που αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο βασιζόμενο στην τοπολογική ανάλυση του χώρου φάσεων των υποβοσκουσών δυναμικών. Οι δύο μέθοδοι ανιχνεύουν επιτυχώς την έναρξη/λήξη περιόδων σημαντικής δραστηριότητας, με σκοπό την ανάδειξη των μηχανισμών των επιληπτικών κρίσεων και της σειράς ενεργοποίησης των νευρώνων στις περιόδους αυτές.
Επίσης, αναλύεται η λειτουργική συνδεσιμότητα του δικτύου χρησιμοποιώντας γραφοθεωρητικές μετρικές, όπως ο κανονικοποιημένος βαθμός συνδεσιμότητας, ο συντελεστής συσταδοποίησης, αλλά και το affinity, μια μετρική που ενσωματώνει την χρονική συσχέτιση των πυροδοτήσεων των νευρώνων σε ένα υποδίκτυο, για την αξιολόγηση της συνεισφοράς και της επιρροής των νευρώνων στην συνδεσιμότητα του δικτύου μιας ευρύτερη περιοχή. Η ανάλυση της παρούσας εργασίας αποκαλύπτει την δομή των λειτουργικών δικτύων των νευρώνων μετά την τοπική έγχυση του 4-AP, την σημαντική αύξηση της χρονικής συσχέτισης των πυροδοτήσεων των νευρώνων, υπογραμμίζοντας την επιρροή τους σε μια περιοχή κοντά στο σημείο έγχυσης της ουσίας. Επίσης, συγκρίνει τα ευρήματα με άλλες δικτυακές αρχιτεκτονικές, συμπεριλαμβανομένου του λειτουργικού δικτύου κάτω από κανονικές συνθήκες (πριν την έγχυση ουσίας που προκαλεί τις κρίσεις), καθώς και με γράφους που έχουν σαφώς ορισμένη δομή/μορφή.
