Análise da coerência do espectro do eletrencefalograma

O EEG quantitativo (EEGq) é um exame topográfico – funcional, distinto da tomografia computadorizada e da ressonância nuclear magnética, que são exames de imagem morfológica ou estrutural, sendo sua indicação distinta destes. Por este motivo, a análise quantitativa e topográfica tem como base o traçado do EEG, sendo apenas uma evolução tecnológica deste, sem substituí-lo.

Dois conceitos fundamentais na análise quantitativa de séries temporais, em particular do EEG, são os conceitos de análises no “domínio do tempo” e no “domínio da frequência”. Quando se considera como variável independente o tempo, como em um evento bem caracterizado que ocorre em um determinado instante do tempo (por exemplo: um paroxismo por ponta-onda aos dois minutos de registro de um exame de EEG), o sinal é considerado no “domínio do tempo”, ou seja, na própria escala em que o sinal é representado por um grafoelemento ou uma frequência versus a amplitude ou a potência deste sinal.

A análise no domínio da frequência vale-se de um importante teorema matemático, o teorema de Fourier, que garante que qualquer sinal periódico pode ser decomposto em um conjunto de funções senóides e cossenóides, denominadas bases ortogonais, de várias freqüências múltiplas da freqüência fundamental, que da mesma forma, em operação reversa, somando-se todos os seus componentes resulta no sinal original.

Por exemplo, um traçado com atividade alfa (que a olho nu aparenta ser uma sequência de ondas na freqüência alfa) podem ser compostas por outras freqüência como as atividades beta, teta ou delta e ainda harmônicas e sub-harmônicas das mesmas de menor amplitude5 e ao serem sobrepostas, resultam em uma atividade elétrica com aparência a olho nu de atividade alfa. A transformação rápida de Fourier, “Fourier fast transform” (FFT), é uma implementação algorítmico - computacional muito eficiente utilizada para se decompor os sinais de EEG nas suas diferentes frequências.

No “domínio da frequência” o estudo de um evento no tempo, como uma espícula ou uma variante da normalidade, não será possível, pois na decomposição no domínio de freqüência perde-se a informação de tempo, ou melhor, a relação temporal dos eventos paroxísticos pela decomposição dos eventos transitórios do EEG em dois componentes, freqüência e fase. Pode - se apresentar os resultados das análises obtidos com a quantificação do sinal do EEG de várias maneiras, tais como, histogramas, gráfico de linhas ou de barras, tabelas ou de forma cartográfica.

Coerência espectral quadrática, coerência ordinária ou simplesmente coerência é a medida da covariância da potência espectral, dentro de bandas de freqüência específicas, entre dois canais (normalmente determinada a partir da estimativa do espectro cruzado) do EEG. Estudos em pacientes com agenesia de corpo caloso mostram uma diminuição da amplitude da coerência interhemisférica em ampla banda de freqüência indicando que a medida de coerência seria um indicador funcional da relação entre os hemisférios cerebrais via comissural.

Matemática e computacionalmente obtém-se a coerência entre dois canais dividindo – se a estimativa da potência do espectro cruzado destes dois canais pelos auto - espectros de cada um dos canais(Equação 1). Em um traçado com 20 canais de registro, é possível obter 190 (um dos 20 eletrodos x 19 eletrodos restantes, dividido por dois) combinações de medidas individuais de coerência inter-eletrodos, por cada banda de freqüência. Simplificando este processo, os programas comerciais de análise computacional mostram a coerência apenas entre os pares de canais (eletrodo ativo com referência inativa; exemplo F7 - Referência auricular) homólogos dos dois hemisférios cerebrais para os eletrodos do sistema 10-20, excluindo-se os eletrodos de linha média e auriculares, resultando em oito eletrodos por hemisfério cerebral (FP1- FP2; F7-F8; F3-F4; C3-C4; T3-T4; P3-P4; T5-T6; O1-O2) com 16 medidas de coerência interhemisféricas, para cada faixa de freqüência. Alguns programas de análise de EEG permitem uma livre relação de medida entre os eletrodos, mensurando também coerências intra-hemisféricas, (dentro do mesmo hemisfério cerebral).

Coerência espectral ou simplesmente coerência é a medida da covariância do espectro de dois sinais do EEG. A alta coerência entre dois sinais do EEG tem sido considerada como uma evidência da possível existência de uma conexão funcional entre duas áreas corticais captadas pelo registro do EEG. Coerência é, portanto, uma medida de co-ativação de duas ou mais áreas cerebrais. A conectividade estrutural não pode ser determinada pela coerência espectral ordinária uma vez que um par de estruturas, sem uma conexão direta entre si, pode ter alta coerência ao ser simultaneamente ativada por uma terceira estrutura.

Desde os primeiros estudos sobre a análise quantitativa do EEG propiciou determinar o espectro de potência e outros parâmetros estatísticos do EEG com sua ampla utilização. A informação obtida da função de coerência parece ser essencial para o entendimento de como a inter-relação funcional entre regiões pode mudar sob diferentes condições ou ao longo de um comportamento.

Dentro do grande número de possibilidades de correlações entre diferentes áreas cerebrais, a análise de coerência tem sido comprovada como sendo capaz de expor as relações inter - hemisféricas mediadas pelo corpo caloso, tanto na vigília como no sono, sendo explorada em vários protocolos clínicos no estudo das demências. Leuchter et al. encontraram uma coerência menor em pacientes com DV em relação a pacientes com DA, porém não evidenciaram diferença estatisticamente significante entre o grupo DA e o grupo controle formado por indivíduos normais; Besthorn et al. mestudaram um grupo de 50 pacientes com hipótese diagnóstica de DA e compararam-no a um grupo controle normal, encontrando uma coerência diminuída nas regiões centrais e frontais, achado este semelhante ao relatado por outros estudos.

As diferenças encontradas no comportamento da coerência das bandas lentas (delta e teta) e das bandas rápidas (alfa e beta) do EEG provavelmente aparecem em momentos distintos da evolução da DA e, portanto, devem refletir substratos neuropatológicos específicos para esta etapa da doença. A diminuição da coerência das bandas rápidas ocorre nas fases iniciais da DA e reflete uma perda das redes neurais córtico - corticais, enquanto o aumento da coerência para bandas lentas ocorre em fases mais avançadas e estaria associada à deaferentação das estruturas subcorticais.

Vários estudos mostram que há uma diminuição na coerência inter-hemisférica nas regiões posteriores de pacientes com diagnóstico provável de DA quando comparados a grupos controles normais. Achado este também corroborado por Anghinah et al. que estudaram a coerência inter-hemisférica do espectro do EEG, obtido pela FFT, da região occipital do escalpo (eletrodos O1 e O2) para a banda de frequência alfa (alfa1 ; 8,0 a 10,0 Hz, e alfa2 ;10,5 a 12,5 Hz) em indivíduos normais maiores de 50 anos e pacientes com diagnóstico provável de DA. Neste estudo foi encontrada uma diminuição na coerência inter-hemisférica dos indivíduos com DA para ambas as sub-bandas do ritmo alfa.

Portanto, até o presente, a análise de coerência do EEG tem sido bem sucedida em diferenciar grupos de indivíduos com DA da população normal porém, a sua especificidade entre diferentes formas de demência e alta variabilidade inter-individual ainda torna esta metodologia questionável.

Comparando-se a sensibilidade da análise de coerência com outros métodos diagnósticos das demências, observa-se forte correlação entre as alterações da coerência e testes neuro-psicológicos , SPECT e PET. A combinação de vários métodos funcionais, como SPECT e EEGq aumentaria a sensibilidade e especificidade diagnósticas. Outro estudo conclui que a atividade teta do EEG relaciona-se com os achados do PET (metabolismo da glicose) para a região temporal e que a atividade alfa do EEG teria forte correlação funcional com o metabolismo da glicose na região occipital.

Em recente estudo comparamos dois grupos etários, adultos jovens com idosos saudáveis com idade acima de 65 anos, e obtivemos resultados estatisticamente significativos de que não há diferenças entre as médias de coerência interhemisférica na banda de freqüência alfa entre os indivíduos adultos nas duas faixas etárias estudados, portanto a diminuição da coerência para a banda alfa, poderia ser indicativa de alguma alteração funcional, por vezes detectada de modo antecipado a manifestação clínica, porém estudos adicionais, com casuística mais ampla, são necessários para comprovação desses achados.