Η λειτουργική φασματοσκοπία εγγύς υπέρυθρου fNIRS ως μέσο μέτρησης της αιμοδυναμικής απόκρισης κατά τη διάρκεια διεξαγωγής γνωστικών δοκιμασιών σε άτομα με ήπια γνωστική εξασθένηση και υγιή άτομα

Abstract

Η λειτουργική φασματοσκοπία εγγύς υπέρυθρου (functional Near Infrared Spectroscopy –fNIRS) είναι μία σχετικά νέα, μη ιονίζουσα νευροαπεικονιστική μέθοδος που αξιοποιεί τη διαπερατότητα του εγκεφαλικού φλοιού στο εγγύς υπέρυθρο φως, καθώς και τη μεταβαλλόμενη απορρόφηση αυτού, λόγω των διαφορετικών καταστάσεων οξυγόνωσης, με σκοπό την παρακολούθηση της εγκεφαλικής αιμοδυναμικής απόκρισης. Η τελευταία αντανακλά τις αλλαγές στη συγκέντρωση της οξυγονωμένης (HbO2) και της αποξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης (HbR), οι οποίες συσχετίζονται με την υποκείμενη νευρωνική δραστηριότητα. Η χρήση της μεθόδου fNIRS ως εργαλείο παρακολούθησης της νευρικής δραστηριότητα, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε άτομα με ήπια γνωστική εξασθένιση (Mild Cognitive Impairment-MCI) και ανοιακές διαταραχές κατά τη διάρκεια διενέργειας γνωστικών δοκιμασιών, ενώ έχει προταθεί και ως εργαλείο αξιολόγησης της γνωστικής απόδοσης. Στηριζόμενη στην υπάρχουσα γνώση για το θέμα, η παρούσα διπλωματική εργασία προτείνει ένα πειραματικό πρωτόκολλο λήψης και επεξεργασίας βιοσημάτων fNIRS και ένα στατιστικό πρωτόκολλο για να επιβεβαιωθεί ότι υψηλότερα επίπεδα συγκέντρωσης HbO2 –σε σχέση με HbR- παρατηρούνται κατά την παρουσία γνωστικών ερεθισμάτων σε σύγκριση με την κατάσταση ηρεμίας (Resting State-RS). Πιο αναλυτικά στην παρούσα διπλωματική γίνεται αρχικά μία εκτενής περιγραφή τόσο της ανατομίας του εγκεφάλου, όσο και των φυσιολογικών μηχανισμών που διέπουν τη λειτουργία του, έτσι ώστε να κατανοηθεί θεμελιωδώς το λειτουργικό πρότυπο της μεθόδου. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η ιστορική εξέλιξη της τεχνολογίας με ιδιαίτερη έμφαση στην πρόοδο της μεθόδου ανά τομέα εφαρμογής. Περιγράφεται ακόμα η φυσικομαθηματική βάση της τεχνολογίας, εστιάζοντας στη περιγραφή φαινομένων βιοϊατρικής οπτικής και του τροποποιημένου νόμου απορρόφησης Beer-Lambert. Ως προς το πειραματικό μέρος, περιγράφεται η διαδικασία συλλογής του δείγματος των δέκα συμμετεχόντων από το φορέα συνεργασίας Ψυχογηριατρική Εταιρεία ο Νέστωρ, η δημιουργία του πειραματικού πρωτοκόλλου των δοκιμασιών γλωσσικής, σημασιολογικής ευχέρειας και λειτουργικής μνήμης και η διαδικασία λήψης βιοσημάτων. Στα ληφθέντα βιοσήματα εφαρμόζονται κατάλληλες μέθοδοι επεξεργασίας και εν συνεχεία αναλύονται με στατιστικές μεθόδους. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης επιβεβαιώνουν την αρχική υπόθεση, καθώς βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των δεδομένων που αντιστοιχούν στην RS και στην παρουσία ερεθίσματος, τόσο στα υγιή όσο και στα άτομα με MCI. Τέλος, παρατηρήθηκε μειωμένη γνωστική απόδοση στην ομάδα ατόμων MCI σε σχέση με τα υγιή άτομα.