Publicação: Novas ferramentas de processamento de sinais para a análise da cultura de neurônios corticais cultivados em dispositivos multieletrodos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
Nesta dissertação analisa-se a atividade elétrica de experimentos gravados durante a
maturação de culturas dissociadas, retiradas do hipocampo de embriões de ratos Wistar,
baseado em dispositivos denominados Matrizes Multieletrodo (MEA). As análises ocorrem
desde a deposição da cultura no dispositivo até sua morte, de 0 a 88 dias in vitro (DIV). A
análise clássica de spikes foi aplicada a diferentes culturas, mostrando a evolução de seus
spikes e bursts. Uma atenção particular é dedicada para a última etapa associada à morte
celular, já que um inesperado crescimento da amplitude da atividade elétrica é observado
neste trabalho. Além da análise clássica de spikes aplicaram-se outras técnicas de
processamento de sinais, como cálculo da Transformada de Fourier, Autocorrelação,
Densidade Espectral de Potência, Detecção de Picos, Coerência, Análise de Flutuações
Destendenciadas (DFA), Estacionariedade e Gaussianidade. Observou-se do DIV 08 ao DIV
28 pela análise clássica de spikes, DFA, Estacionariedade e Gaussianidade que a cultura é
predominantemente estacionária e gaussiana e existe uma variabilidade do comportamento
nos canais apresentando correlação de longo-alcance. Ao analisar o DIV 29 ao DIV 71
observa-se que a cultura se estabiliza se enquadrando como ruído branco e apresentando
atividade elétrica não estacionária e não gaussiana. Nos estágios finais de desenvolvimento
da cultura (DIV s 72 à 88) ocorre uma desorganização da atividade elétrica seguida por uma
inesperada elevação da quantidade de spikes e bursts e, posteriormente, ocorre a morte
celular.
Abstract
This dissertation analyses the electrical activity recorded in experiments involving the
maturation of dissociated embryonic hippocampal cultures, using Multielectrode Array
(MEA) devices, starting from the moment of the culture s placement in the device until
its death, a period of 0 to 88 days in vitro (DIV). Classical spike analysis is applied to
differents cultures, showing the progression of spikes and bursts . Particular attention
is devoted to the last step associated with cellular death, as an unexpected rise in electrical
activity amplitude is observed. In addition, other techniques such as Fourier Transform,
Autocorrelation, Power Spectral Density, Peak Detection, Coherence, Detrended Fluctuation
Analysis (DFA), Stacionarity and Gaussian were applied. It s possible to observe, from DIV
08 to DIV 28, by classical analysis of spikes, DFA, Stacionarity and Gaussian, culture is
predominantly stationary and gaussian and there is variability in the behavior of channels
showing long-range correlation. Analyzing the DIV 29 to 71 we could observe that the
culture stabilizes like white noise and displaying electrical activity not stationary and not
gaussian. In the later stages of development (DIV\'s 72 to 88) there is a disruption of electrical
activity followed by an unexpected increase in the amount of spikes and bursts and,
subsequently, cell death occurs.
Palavras-chave
Conexão funcional, Cultura neural dissociada, Matriz multieletrodo, Processamento de sinais biológicos, Biological signal processing, Dissociated neural culture, Functional connectivity, Multielectrode array, Redes neurais (Neurobiologia)
Citação
MARQUES, Suélen Moreira. Novas ferramentas de processamento de sinais para a análise da cultura de neurônios corticais cultivados em dispositivos multieletrodos. 2012. 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2012.332