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Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Avaliação neuro-psicofisiológica de protocolos de estimulação eletrotátil para feedback sensorial
Título (s) alternativo (s): Neuro-psychophysiological evaluation of electrotactile stimulation protocols for sensory feedback
Autor: Mello, Júlia Nepomuceno
Primer orientador: Soares, Alcimar Barbosa
Primer miembro de la banca: Andrade, Adriano de Oliveira
Segundo miembro de la banca: Nagem, Danilo Alves Pinto
Resumen: A lesão irreversível de um sistema complexo como a mão humana acarreta em perdas significativas de autonomia e funcionalidade que tentam ser superadas através da utilização de sistemas protéticos. Contudo, apesar dos diversos avanços no desenvolvimento de próteses, as taxas de rejeição permanecem elevadas. Entre os aspectos mais evidentes para explicar esse fenômeno, destacam-se: a falta de funcionalidade e a inexistência de um sistema de feedback sensorial capaz de fornecer ao usuário informações táteis a partir da interação da prótese com o ambiente e os objetos que a cercam. Na restauração tátil não invasiva, a eletroestimulação nervosa transcutânea (TENS) é comumente usada para evocar sensações táteis, principalmente aquelas referidas em membros fantasmas. Apesar de sua ampla utilização, não há consenso sobre os parâmetros de estimulação capazes de eliciar uma ampla gama de sensações naturais ou mesmo de protocolos para sua avaliação. O presente estudo teve como objetivo combinar técnicas psicofisiológicas e de imageamento cortical para fornecer uma análise qualitativa e quantitativa dos processos de percepção somatossensorial. Para tanto o estudo envolveu dois designs experimentais compostos por: i) avaliação psicofisiológica de mudanças incrementais e decrementais da frequência de estimulação (modulada entre 5 e 125 Hz) mantendo-se uma amplitude constante e ii) análise da qualidade sensorial e das respostas corticais oriundas de um protocolo de discriminação de estímulos eletrotáteis de cinco diferentes frequências (10, 25, 50, 100 e 125 Hz). Participaram do estudo 20 indivíduos hígidos e 3 sujeitos com amputação de membro superior a nível transradial ou de desarticulação de punho. Os resultados apontam para achados importantes, tal como a utilização de amplitudes de estimulação em torno de 80% do limiar de dor do sujeito para eliciar sensações referidas no membro fantasma. Indica-se ainda a relação entre descritores subjetivos da percepção tátil e as respostas neurais evocadas, que também foram eficazes em alimentar uma máquina de vetores de suporte (SVM) capaz de distinguir os estímulos eletrodérmicos. Destaca-se, por exemplo, a utilização do potencial P300 como biomarcador das avaliações de percepção sensorial e distinção dos estímulos elétricos. Assim, este trabalho apresenta achados importantes que podem ser utilizadas como ponto de partida para o desenvolvimento de sistemas de feedback sensorial, bem como aponta as distinções individuais de cada sujeito que devem ser consideradas para a elaboração de sistemas robustos, eficientes e confortáveis.
Abstract: The irreversive lession of a complex system like the human hand results in devastating losses of autonomy and functionality, which are attempted to be overcome through the use of prosthetic systems. However, despite various advancements in prosthetic development, rejection rates remain high. Among the most evident aspects explaining this phenomenon are the lack of functionality and the absence of a sensory feedback system capable of providing the user with tactile information from the interaction of the prosthesis with the environment and surrounding objects. In non-invasive tactile restoration, transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) is commonly used to evoke tactile sensations, particularly those referred to as phantom limbs. Despite its widespread use, there is no consensus on stimulation parameters capable of eliciting a wide range of natural sensations or even protocols for its evaluation. The present study aimed to combine psychophysiological and cortical imaging techniques to provide a qualitative and quantitative analysis of somatosensory perception processes. For this purpose, the study conducted two experimental designs composed of: i) psychophysiological evaluation of incremental and decremental changes in stimulation frequency (modulated between 5 and 125 Hz) while maintaining a constant amplitude, and ii) analysis of sensory quality and cortical responses from a protocol of discrimination of electro-tactile stimuli of five different frequencies (10, 25, 50, 100, and 125 Hz). The study involved 20 healthy individuals and 3 subjects with transradial upper limb amputation or wrist disarticulation. The results point to important findings, such as the use of amplitudes around 80% of the subject's pain threshold to evoke sensations referred to the phantom limb. The study also indicates a relationship between subjective descriptors of tactile perception and evoked neural responses, which were also effective in feeding a support vector machine (SVM) that efficiently distinguished the electrodermal stimuli. The use of the P300 potential as a biomarker for sensory perception evaluations and distinction of electrical stimuli is highlighted, for example. Therefore, this work presents important findings that can be used as a starting point for the development of sensory feedback systems, as well as highlighting the individual distinctions of each subject that should be considered for the creation of robust, efficient, and comfortable systems.
Palabras clave: Amputação de membro superior
Feedback sensorial tátil
Percepção sensorial
Potenciais evocados
Upper limb amputation
Tactile sensory feedback
Sensory perception
Evoked potentials
Área (s) del CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::PROCESSAMENTO DE SINAIS BIOLOGICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::TECNOLOGIA DE PROTESES
Tema: Engenharia biomédica
Mãos - Cirurgia - Amputações
Percepção extra-sensorial
Mãos - Prótese
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica
Cita: MELLO, Júlia Nepomuceno. Avaliação neuro-psicofisiológica de protocolos de estimulação eletrotátil para feedback sensorial. 2023. 205 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.447
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.447
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39111
Fecha de defensa: 4-ago-2023
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Engenharia Biomédica

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