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[ES] El objetivo que se persigue es determinar de manera automática las propiedades estructurales y la conectividad funcional en estado de reposo en el cerebro. Para ello, se propone una metodología basada en el estudio de la morfometría cerebral y de la conectividad funcional a partir del análisis de imágenes de Resonancia Magnética (RM). Para el estudio de la morfometría, se utilizará el método Voxel Based Morphometry (VBM), en el que se normaliza la imagen anatómica del sujeto respecto a una plantilla para analizar la presencia de alteraciones morfológicas locales. En este método, primero se realiza un pre-procesado que trate de eliminar las posibles heterogeneidades presentes en la señal de RM, así como extraer de las imágenes aquellas estructuras de tejido cerebral que puedan influir negativamente en los siguientes procesos (cráneo, vasos, cuero cabelludo, ojos, grasa y músculos). Posteriormente, se llevan a cabo diversos procesos de estandarización y tipificación buscando posicionar todas las imágenes anatómicas que queremos evaluar en un mismo espacio para permitir su análisis estadístico. Estos procesos son la normalización a este espacio común, la segmentación en los diferentes tejidos de interés (sustancia gris, sustancia blanca y líquido cefalorraquídeo) y el suavizado. Una vez realizados estos pasos, se emplea el Modelo Lineal General (MLG) para construir mapas estadísticos paramétricos (SPMs) que permitan el análisis morfológico de las imágenes. Aquellas zonas cerebrales resultantes de este análisis se etiquetarán mediante el atlas Harvard-Oxford (sustancia gris). La segunda parte de la metodología, consistente en el estudio de la conectividad funcional, está basada en la correlación entre las señales BOLD de uno o más vóxels separados anatómicamente. De forma análoga al método anterior, es necesario realizar un pre-procesado previo de las imágenes anatómicas y funcionales antes de comenzar el análisis estadístico: realineamiento, corregistro, normalización y suavizado. Tras completar los pasos anteriores, se generarán SPMs para delimitar aquellas áreas cerebrales activas y se establecen relaciones funcionales entre ellas mediante un análisis ROI to ROI. Los resultados se encuentran etiquetados mediante el atlas Harvard-Oxford. Toda la metodología mostrada se llevará a cabo mediante un software de elaboración propia escrito en lenguaje MATLAB. Este algoritmo empleará paquetes especializados de esta herramienta como SPM12 (Statistical Parametric Mapping) y CONN (functional connectivity toolbox)., [EN] The objective is to automatically determine the structural properties and functional connectivity during the resting state. To this end, a methodology based on the study of brain morphometry and functional connectivity from the analysis of magnetic resonance imaging (MRI) is proposed. For the morphometry study, the Voxel Based Morphometry (VBM) method will be used, in which the anatomical image of the subject is normalized with respect to a template in order to analyze the presence of local morphological alterations. In this method, a pre-processing is first performed to eliminate the possible heterogeneities present in the MRI signal, as well as to extract from the images those structures of brain tissue that may negatively influence the following processes (skull, vessels, scalp, eyes, fat and muscles). Subsequently, several standardization and typification processes are carried out in order to position all the anatomical images that we want to evaluate in the same space to allow their statistical analysis. These processes are the normalization to this common space, the segmentation in the different tissues of interest (grey matter, white matter and cerebrospinal fluid) and the smoothing. Once these steps are completed, the General Linear Model (GLM) is used to build parametric statistical maps (SPMs) that allow the morphological analysis of the images. Those brain areas resulting from this analysis will be labelled using the Harvard-Oxford (grey matter) and Jülich / Susumu Mori (white matter) atlases. The second part of the methodology, consisting of the study of functional connectivity, is based on the correlation between the BOLD signals of one or more anatomically separated voxels. Similar to the previous method, it is necessary to pre-process the anatomical and functional images before starting the statistical analysis: realignment, co-registration, normalization and smoothing. After finishing the above steps, SPMs are generated to delimit those active brain areas and functional relationships are established between them through a ROI to ROI analysis. Results are labelled using the Harvard-Oxford atlas. All the methodology shown will be carried out by means of an own elaboration software written in MATLAB language. This algorithm will use specialized packages of this tool such as SPM12 (Statistical Parametric Mapping) and CONN (functional connectivity toolbox).

Treball Final de Màster Universitari en Psicologia General Sanitària. Codi: SBF018. Curs: 2017/2018 Fatigue is one of the most disabling symptoms of Multiple Sclerosis (MS), and greatly affects the quality of life of patients. Knowing the causes of fatigue is complicated due to the multitude of factors involved, the problems in its definition and the dif ficulties in obtaining objective measurements. These problems together with the lack of proven scientific research are the reasons why the specific cerebral bases of fatigue have not yet been well defined, which would help us to better understand the disea se and to develop more effective treatments better adapted to the needs of these patients. The aim of this review has been to analyze the scientific literature that has studied fatigue using magnetic resonance (MR), in order to synthesize the existing info rmation and find the points in common of the different investigations. The results indicate that injuries at the regional level are more significant than at a global level. At the structur al level, gray matter atrophy ( G M ) of frontal and parietal regions, as well as basal ganglia and thalam us, and white matter atrophy (WM ) of the corpus callosum stand out. At the functional level, these same regio ns appear altered in the research , however there are some discrepancies in the functional connectivity (F C ) of t hese regions that the researchers have not been able to explain satisfactorily. The conclusion of this work is that in spite of the advances it is necessary to continue investigating to know more in detail how they correlate the different factors involved and to deepen in the structure - function cerebral relationship to create a model capable of explaining the processes involved in fatigue. La fatiga es uno de los síntomas más incapacitantes de la Esclerosis Múltiple (EM) , y afecta en gran medida la calidad de vida de los pacientes. Conocer las causas de la fatiga es complicado debido a la multitud de factores implicados , los problemas para su definición y las dificultades para conseguir mediciones objetivas. Estos problem as junto con la falta de investigación científica contrastada son los motivos por los que aún no han sido bien definidas las bases cerebrales específicas de la fatiga , las cuales nos ayudaría n a comprender mejor la EM y a desarrollar tratamientos más efica ces y mejor adaptados a las necesidades de est os pacientes. Esta revisión tiene como objetivo analizar la literatura científica que ha estudiado la fatiga usando resonancia magnética (RM) , con el fin de sintetizar l a información existente y de hallar los puntos en común de las diferentes investigaciones. Los resultados analizados indican que las lesiones a nivel regional son más significativas que a nivel global . A nivel estructural destaca la atrofia en sustancia gris ( SG ) de regiones front ales y parietales, así como ganglios basales y tálamo, y la atrofia en sustancia blanca ( SB ) del cuerpo calloso. A nivel funcional estas mismas regi ones aparecen alteradas en los estudio s, sin embargo existen algunas discrepancias en la conectividad funcio nal (CF) de dichas regiones que los investigadores no han con seguido explicar de forma satisfactoria. La conclusión de este trabajo es que a pesar de los avances e s necesario seguir investigando para conocer más en detalle como correlacionan los distintos factores implicados y profundizar en la relación cerebral estructura - función para crear un modelo capaz de explicar los procesos implicados en la fatiga .

Alzheimer's disease is a major health problem in our society. To date, pharmacological treatments have obtained poor results and there is a growing interest in finding non-pharmacological interventions for this disease. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive technique that is able to induce changes in brain activity and long-term modifications in impaired neural networks, becoming a promising clinical intervention. Our goal is to study the benefit of individualized TMS targeting based on the patient's functional connectivity (personalized targeting), and short duration TMS protocol, instead of current non-individualized and longer session approaches. A double blind randomized controlled trial will be conducted to assess the effects of TMS treatment immediately, 1 month, 3 months and 6 months after the end of the intervention. Fifty-four patients with a diagnosis of Alzheimer's disease will be randomly allocated into experimental (active TMS), sham control, or conventional intervention control group. We will quantify changes in cognitive, functional, and emotional deficits in Alzheimer patients, as well as the functional connectivity changes induced by the TMS treatment. Results, we expect to demonstrate that personalized TMS intervention has a measurable positive impact in cognition, emotion, daily living activities and brain connectivity, thus representing a potential treatment for Alzheimer's disease. Trial registration The trial has been prospectively registered at ClinicalTrials.gov, identifier NCT03121066.

En este trabajo estudiamos el envejecimiento cerebral fisiológico a partir del análisis de la conectividad electroencefalográfica (EEG) funcional entre distintas zonas corticales en dos grupos de sujetos sanos entre 50-65 años y entre 66-80 años. Para ello, se realizaron (en reposo y ojos cerrados) registros EEG digitales monopolares (256 Hz de frecuencia de muestreo) referenciados al promedio de 16 canales/electrodos (6-frontales, 4-temporales, 2-centrales, 2-parietales, 2-occipitales).Estimamos la conectividad entre canales mediante la función de coherencia en las bandas de frecuencia delta/theta/alfa/beta, y mediante un índice (L) de sincronización no lineal generalizada. Analizamos la conectividad individual entre todos los pares posibles de canales y la conectividad global de cada canal con el resto. Los resultados muestran que determinadas interdependencias individuales medidas por el índice L y por la coherencia en banda-delta, decrecen con la edad, especialmente para las conexiones centro-temporales-occipitales. Además, se observa un decrecimiento lineal significativo con la edad de los índices de interdependencia señalados,especialmente para las parejas y promedios individuales de las zonas señaladas. También las interdependencias globales, especialmente las de tipo no lineal, de ciertas zonas centro-laterales y posteriores declinan con la edad. Concluimos que, medidas individuales y globales de conectividad funcional EEG entre determinadas áreas corticales pueden ayudar a valorar objetivamente el envejecimiento neurofisiológico.

Brain activity during rest exhibits a robust intrinsic spatio-temporal structure characterized by correlated patterns of neural activity. The study of the brain in altered states of vigilance or drug-induced brain states has revealed a number of local and global alterations of this activity and changes in the spatio-temporal correlation patterns. Yet, we are still missing a mechanistic explanation of the dynamics underlying these experimentally observed phenomena. In this thesis we will use whole-brain computational modeling to try to elucidate the dynamical processes governing these distinct brain states. We will show how models of whole-brain activity and dynamical alterations thereof on a local level can be applied to efficiently dissociate between different brain states by their dynamical properties and how they therefore provide a mechanistic characterization of each state. We will demonstrate that one unified framework can account for an effective description and identification of several entirely distinct brain states., La actividad cerebral en reposo presenta una estructura espacio-temporal intrínseca robusta caracterizada por patrones de actividad neuronal correlacionados. El estudio del cerebro en estados alterados de conciencia o estados bajo influencia de drogas ha revelado alteraciones locales y globales de esta actividad así como cambios en los patrones de correlación. Sin embargo, los mecanismos de la dinámica subyacente no han sido revelados del todo. En esta disertación se aplicarán modelos computacionales de actividad cerebral a gran escala para intentar a esclarecer los procesos dinámicos que dominan dichos estados cerebrales. Se mostrará como las alteraciones de las dinámicas locales pueden ser aplicadas para diferenciar estados cerebrales distintos así como para proporcionar una caracterización mecanística de cada estado. Finalmente, se revelará como un único marco teórico puede ser utilizado para describir e identifocar de manera efectiva estados cerebrales completamente diferentes.

La encefalopatía hepática (HE) es un complejo síndrome neuropsiquiátrico producido por la alteración en la función del sistema nervioso central asociada a la cirrosis hepática. Entre un 33-55% de los pacientes cirróticos sin síntomas clínicos evidentes de EH padecen encefalopatía hepática mínima (EHM) con deterioro cognitivo leve que empeora su calidad y esperanza de vida. Los pacientes cirróticos con EHM presentan alteraciones en la generación del potencial MMN (Mismatch Negativity), concretamente una disminución del área bajo la curva del potencial, que se correlaciona con los déficits de atención. En esta tesis hemos demostrado que las ratas con hiperamonemia crónica reproducen las alteraciones encontradas en la onda en pacientes con EHM y que por tanto son un buen modelo para estudiar los mecanismos implicados y ensayar tratamientos para revertirlas. Hemos evidenciado que uno de los mecanismos por los que se altera la respuesta MMN es la alteración de la conectividad funcional entre las diferentes áreas que participan en su generación. Además hemos demostrado que la neuroinflamación juega un papel importante como causa de las alteraciones de la respuesta MMN ya que el tratamiento con Ibuprofeno revierte tanto las alteraciones del potencial y como las alteraciones en la neurotransmisión en ratas con hiperamonemia. Por otro lado, estudios de resonancia magnética demuestran alteraciones cerebrales tanto estructurales como en la conectividad funcional de distintas redes neuronales en los pacientes con EH. Hemos demostrado que alteraciones específicas tanto estructurales como en la conectividad funcional en el cerebro de pacientes cirróticos son responsables de alteraciones cognitivas específicas y que estas alteraciones se relacionan con la hiperamonemia y la inflamación. Además, hemos evidenciado que los pacientes con EHM tienen alteraciones funcionales y estructurales en el hipocampo que contribuyen a las alteraciones en el aprendizaje y la memoria. Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome produced by altered central nervous system function associated with liver cirrhosis. Between 33-55% of cirrhotic patients without evident clinical symptoms of HE suffer minimal hepatic encephalopathy (MHE) with mild cognitive impairment that worsens their quality and life expectancy. Cirrhotic patients with MHE present alterations in the generation of MMN potential, specifically a decrease in the area under the potential curve, which correlates with attention deficits. In this thesis we have shown that rats with chronic hyperammonemia reproduce the alterations found in the wave in patients with MHE and that therefore they are a good model to study the mechanisms involved and to try treatments to reverse them. We have shown that one of the mechanisms by which the MMN response is altered is the alteration of the functional connectivity between the different areas that participate in its generation. We have also shown that neuroinflammation plays an important role as a cause of the alterations of the MMN response since the treatment with Ibuprofen reverses both the alterations of the potential and the alterations in neurotransmission in rats with hyperammonemia. On the other hand, magnetic resonance imaging studies show structural and functional connectivity of different neural networks in patients with HE. We have shown that specific structural and functional connectivity alterations in the brain of cirrhotic patients are responsible for specific cognitive alterations and that these alterations are related to hyperammonaemia and inflammation. In addition, we have shown that patients with MHE have functional and structural alterations in the hippocampus that contribute to alterations in learning and memory.

[ES] La espectroscopia del infrarrojo cercano se ha convertido en una herramienta muy poderosa para estudiar la conectividad funcional debido a la relación entre la actividad cortical y la respuesta hemodinámica. Utilizando esta técnica se ha podido comprobar la presencia de una red neuronal en la corteza auditiva primaria de neonatos, mostrando algunas diferencias con estudios previos realizados en adultos. También se encuentra en discusión la influencia que la banda de frecuencia estudiada y la fase del sueño tienen sobre la actividad rítmica del cerebro. En este trabajo se han estudiado estos tres parámetros en el hemisferio izquierdo de siete neonatos. En primer lugar, se filtraron las señales para establecer la línea base y se llevó a cabo un estudio de la densidad espectral de potencia obteniendo una diferencia significativa en la señal HbO2 entre los periodos de sueño activo y de sueño tranquilo en la banda de frecuencia de 0.002 a 0.05 Hz, tal como muestra la literatura. En segundo lugar, se definieron diferentes métricas para detectar las señales en las cuales se pueden encontrar oscilaciones con el objetivo de detectar una zona de alta actividad. El resultado no fue el esperado debido al ruido y a la relación en amplitud entre la información y las fluctuaciones de la línea base. En tercer lugar, se utilizó un filtro Butterworth paso banda desde 0.009 a 0.1 Hz y se calculó el coeficiente de correlación temporal de Pearson entre todas las señales cuya distancia emisor-detector fuera de 3 ± 0.5 centímetros. Se consideró que la correlación era significativa si se cumplía que r (HbO2) > 0.7, r (HbR) > 0.7 y r (HbT) > 0.6. La representación se hizo siguiendo la literatura en la cual se utiliza teoría de grafos para estudiar las redes neuronales en estado de reposo; se considera como vértice el punto medio de la señal y se dibuja la arista si la correlación entre señales es significativa. Los resultados son muy interesantes, pero se observa una alta discrepancia entre sujetos., [EN] Near-infrared spectroscopy (NIRS) has become a powerful tool to study the functional connectivity among different brain regions due to the relation between neuronal activity and hemodynamic response, knew as neurovascular coupling. This technique was used to prove the existence of a resting state network (RSN) at the primary auditory cortex of neonates; even these studies showed discrepancies among babies and with previous results obtained in adults. There is also an open discussion about how the studied frequency and the sleep stage could affect the results. On this study, the influence of these three parameters on the NIRS signals of the left hemispheres of seven neonates is studied. Firstly, all the signals were band-pass filtered between 0.002 and 0.5 Hz and the PSDs of the complete signal, the active and the quiet sleep period were calculated. A significant difference between the PSD of active and quiet sleep on the frequency band from 0.002 to 0.05 Hz has been proved. This result leads us to the conclusion that low-frequency oscillations are more likely to appear in active sleep than in quiet sleep. Secondly, six metrics were defined to identify which signals presented oscillations. The aim was to study if there was a high activity spot. The results were not conclusive due to the poor estimation of the metrics. A possible explanation is the noise and the relation between the amplitude of the information and the fluctuations of the base line. Finally, the signals which distance source-detector was 3 ± 0.5 centimetres were bandpass filtered between 0.009 and 0.1 Hz and the Pearson correlation coefficients among signals were obtained. The signals which correlation was positive, r (HbO2) > 0.7, r (HbR) > 0.7 and r (HbT) > 0.6, were plotted. The representation was done following graph theory literature: the middle point between the source and the detector of each signal was taken as the vertex and the edge was plotted when the correlation was positive. The results were interesting, but there is some discrepancy among the different runs and patients.

[ES] La comprensión del funcionamiento de nuestro cerebro es uno de los grandes retos planteados por la humanidad en el siglo XXI. Prueba de ello son los grandes proyectos impulsados por Europa (Human Brain) o Estados Unidos (BRAIN), así como la multitud de estudios que surgen cada día describiendo el comportamiento de regiones concretas, bajo ciertas restricciones. Siguiendo con las investigaciones sobre plasticidad neuronal realizadas en colaboración con el Instituto de Neurociencias de Alicante, se pretende estudiar la actividad eléctrica en el hipocampo de la rata. Esta estructura cerebral está fuertemente vinculada a la función de la memoria del ser humano y se ha demostrado su importante participación en la memoria espacial en roedores. El objetivo de este trabajo es el estudio de la sincronización entre el hipocampo y las cortezas entorrinal y prefrontal, principales estructuras cerebrales de entrada y salida al circuito del hipocampo. Ello se llevará a cabo a través de la medición y evaluación de los desfases entre componentes independientes, obtenidos a partir de señales electrofisiológicas in vivo de varios sujetos anestesiados. Además, se estudiará la evolución de este desfase en el tiempo y su variación con respecto a parámetros de interés de nuestras señales. Las señales a analizar son potenciales de campo local o LFPs (del ingés, local field potential), las cuales representan la actividad promedio del grupo de neuronas situadas alrededor de nuestro electrodo, cuyas contribuciones a la señal final dependen de las distancias a este. Estas señales pueden ser descompuestas en varios ritmos, como el ritmo gamma (30-100 Hz) o el theta (4-8 Hz). Se cree que el primero corresponde a procesos locales, al presentar una mayor frecuencia, y el segundo corresponde a comunicación entre regiones alejadas mediante la sincronización entre ellas, debido a su menor frecuencia y su mayor amplitud, factores que facilitan esta sincronización. El ritmo theta en el hipocampo ha sido objeto de investigación durante décadas el siglo pasado, en búsqueda de su relación con alguna función o comportamiento. En el presente trabajo se pretende evaluar la sincronización en theta dentro de este circuito (entorrinal-hipocampo-prefrontal), caracterizando su comportamiento basal, sus implicaciones en las características de la señal (por ejemplo, potencia en theta y gamma del LFP) y cómo cambia en distintas condiciones., [EN] One of the 21st century main objectives is the comprehension of how our brain works. Projects like "Human Brain", supported by Europe, or "BRAIN", supported by USA, and also many papers published every day explaining the behavior of some region under particular restrictions are proof of that. Following latest studies about neuronal plasticity carried out in collaboration with the Neuroscience Institute of Alicante, rat hippocampus electrical activity will be studied. This structure is highly related to memory function of human being and its important role in spatial memory in rodents has been also proved. The main purpose of this work is to study the synchronization between hippocampus, entorhinal cortex and prefrontal cortex. Both are principal brain structures of input and output in hippocampus circuit. That is going to be carried out through the measurement and assessment of temporal delays between independent components, obtained from electrophysiological in vivo records from several asleep subjects. Moreover, we are going to study temporal evolution of that delay and its variation in relation to other signals parameters. The signals that we are going to assess are local field potentials (LFPs), which represent the average activity of groups of neurons placed around each electrode. Their contributions to the final signal depend on the distance between each neuron and the electrode. These signals could be split in many rhythms like gamma rhythm (30-100 Hz) or theta rhythm (4-8 Hz). It is thought that the first one is related to local processes due to its higher frequency, and the second one is related to communication between far regions by synchronization, due to its lower frequency and higher amplitude, factors that make the synchronization easier. Last century, many researchers has been focused on hippocampus theta rhythm, searching for its relationship with any function or behavior. The aim of this work is to assess the synchronization of theta rhythm inside this memory circuit (entorhinal-hippocampus-prefrontal), describing its basal behavior, how it affects signal's features.

Treball final de Màster Universitari en Psicologia General Sanitària. Codi: SBF018. Curs acadèmic 2016-2017 El objetivo de este estudio consiste en comprobar la eficacia de un programa de rehabilitación centrado en la memoria de trabajo mediante Resonancia Magnética funcional (RMf) en pacientes con esclerosis múltiple (EM). Se formaron 4 grupos de estudio: Un grupo experimental de (n=13) de pacientes EM, un grupo control de (n=13) de pacientes EM, un grupo experimental de (n=10) de participantes sanos y un grupo control de (n=10) de participantes sanos. Se realizaron dos sesiones de RMf, una pre-entrenamiento y otra post-entrenamiento. El programa de entrenamiento cognitivo se realizó durante 4 sesiones consecutivas de 60 minutos en las que se utilizaba la tarea tarea n-back con distintas cargas de memoria de trabajo. Se valoraron posibles cambios de conectividad funcional (CF) en redes fronto-parietales derechas e izquierdas. Los resultados conductuales mostraron que los grupos de participantes entrenados (pacientes y controles) mejoraron su ejecución conductual en la tarea n-back. Respecto a la CF observada post-tratamiento, se observó en los participantes sanos con entrenamiento una mayor CF en áreas frontales (orbitofrontales) en comparación con los pacientes de EM con entrenamiento. En el grupo de participantes sanos con entrenamiento se observó una correlación negativa (p

Spontaneous brain activity, measured under the absence of any overt task, has been investigated under the label of “resting state” for about 20 years with rising interest. While it was known since the beginnings of modern electrophysiology that the brain exhibits spontaneous fluctuations also during rest, the discovery, in 1995, that these fluctuations possess a robust spatio-temporal structure had a profound impact on how we understand and investigate brain activity. In this dissertation, we characterize the spatio-temporal dynamics of resting state on a macroscopic level using fMRI recordings from humans and combining novel data analysis tools with theoretical models on the level of the whole brain. We demonstrate the presence of common patterns of functional connectivity, known as resting state networks (RSNs), that evolve in time in both empirical and model data. We show that spontaneous fluctuations and their statistics are determined by the structure of the brain network and its dynamics., La actividad cerebral espontánea, o actividad de reposo, es aquella que uno puede registrar cuando el cerebro no está involucrado en ninguna tarea impuesta del exterior (tal como sería la presentación de un estímulo). El estudio de la actividad de reposo ha conocido un interés creciente durante los últimos 20 años. Si bien las fluctuaciones en la actividad de reposo eran conocidas desde los inicios de la electrofisiología moderna, el descubrimiento, en 1995, de que estas fluctuaciones muestran patrones espaciotemporales robustos ha tenido un impacto profundo en la manera de entender e investigar la actividad del cerebro. En esta disertación caracterizamos la dinámica espaciotemporal de la actividad de reposo a nivel macroscópico usando registros de fMRI en humanos y combinando nuevas herramientas de análisis y modelos teóricos del cerebro a gran escala. Observamos patrones comunes de conectividad funcional evolviendo en el tiempo tanto en los datos empíricos como en las simulaciones. Demostramos que las fluctuaciones de reposo y su estadística son determinadas por la estructura de la red cerebral y su dinámica.

[ES] El trastorno del espectro autista es un desorden de tipo neurológico cuya prevalencia se ha visto enormemente incrementada en los últimos años, hecho probablemente condicionado a las mejoras en las metodologías diagnósticas, pero que no deja de resultar alarmante. A pesar de su prevalencia, y al igual que ocurre con muchos otros trastornos de tipo neurológico o psiquiátrico, las bases neurológicas del trastorno del espectro autista aún no han sido completamente esclarecidas. En el presente Trabajo Fin de Grado, se ha analizado un conjunto de imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo con el objetivo de determinar si existen o no diferencias significativas en la conectividad funcional cerebral entre sujetos afectados por el trastorno y sujetos sanos (o control). Para extraer conclusiones a partir de dichas imágenes, se ha utilizado la herramienta de software Matlab, así como diversas toolbox para la misma que han permitido realizar un análisis estadístico de los datos y visualizar los resultados. En total, se han examinado imágenes correspondientes a 183 pacientes, de los cuales 79 pertenecían al grupo autista y 104 al grupo control, y procedentes de la base de datos de ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange). El análisis se ha llevado a cabo desde el punto de vista de la teoría de grafos y la ciencia de redes, y por tanto, el cerebro ha sido modelado como una red, dividida en nodos que interaccionan entre sí a través de enlaces. Para la segmentación en distintas regiones cerebrales, se ha utilizado la parcelación AAL (Automated Anatomical Labeling), de 116 regiones y definida en base a criterios anatómicos. Para extraer la conectividad cerebral funcional en ambos grupos, se ha utilizado el coeficiente de correlación de Pearson de la señal temporal BOLD, que se ha obtenido para cada par de regiones de la parcelación en un conjunto de matrices de conectividad. Los resultados extraídos muestran que dentro de la red cerebral existen tanto subredes que muestran un incremento de la conectividad, como subredes que muestran una conectividad reducida en el caso de los pacientes autistas. Los resultados hallados concuerdan con el cuadro clínico del trastorno, y pueden contribuir a sentar las bases neurológicas del mismo, de modo que se puedan desarrollar nuevas aproximaciones clínicas al trastorno del espectro autista., [EN] The Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurological disorder with an increasing prevalence, and even though this grow is probably related to the improvements in diagnostic methodologies, the increase in the number of ASD diagnosed patients is an alarming fact. Despite its prevalence, and as it happens in many other neurological and psychiatric disorders, the neurological basis of the ASD have not been completely established yet. In the present work, a set of resting state functional magnetic resonance images has been analyzed in order to determine if significant differences in brain functional connectivity between an autistic group and a control group of non-ASD affected subjects can be found. To reach conclusions from these images, the software tool Matlab and several toolboxes for it have been used. This tools have allowed a statistical analysis of the data and a visualization of the obtained results. The set contains images of 183 patients, of whom 79 belong to the autistic group and 104 belong to control group, that have been obtained from the ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange) database. To perform the analysis, the graph theory and network science approach have been used, and the brain has been modeled as a network divided in several nodes connected through edges. The AAL (Automated Anatomical Labeling) atlas has been used to divide the brain in 116 ROIs (Region of Interest) based on anatomical criteria. In order to determine the functional connectivity of both autistic and control groups, the Pearson correlation coefficient of the BOLD signal has been used. This coefficient has been obtained for every single pair of brain regions, and has been stored in a set of connectivity matrices. The obtained results show both increased and reduced connectivity in autistic patients. This results agree with the clinical profile of the disorder, and may contribute to establish the neurological basis of the ASD, fact that will boost the development of new clinical approaches to the disorder.

Treball Final de Grau. Grau en Psicologia. Codi: PS1048. Curs acadèmic 2016/2017 La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad desmielinizante que afecta el sistema nervioso central (SNC), en la cual se desarrolla un deterioro cognitivo a lo largo de su padecimiento. Para estudiar dicho deterioro se utilizan técnicas de neuroimagen, como la resonancia magnética estructural (RM) y más recientemente la resonancia magnética funcional (RMF). En el presente estudio han participado 36 pacientes con EM remitente recurrente (RR) (18 de ellos cognitivamente deteriorados (CD) y 18 cognitivamente preservados (CP)), comparados con 18 sujetos sanos pertenecientes al grupo control. Los objetivos de este trabajo consisten en valorar y observar los cambios tanto estructurales como funcionales de los ganglios basales en la EM. Para ello, se realizaron pruebas neuropsicológicas, se obtuvieron imágenes anatómicas sagitales de alta resolución en 3D con la secuencia MP-RAGE: T1 y se realizaron análisis de Voxel Based Morphometry y de conectividad funcional para el estado de reposo y estadístico. Como resultados observamos que los pacientes CD tenían un peor desempeño en las pruebas y una mayor discapacidad que los otros grupos. Respecto a los resultados arrojados por las imágenes de la RM, se observó una pérdida de volumen de SG mayor en los pacientes CD Y CP comparados al grupo control, en donde el grupo CD presenta mayor pérdida al compararse con el CP. Los CD mostraron una pérdida significativa de volumen de SG en los ganglios basales bilateralmente, incluyendo el caudado, putamen y globo pálido. Y por último en cuanto a las imágenes de RMF se observó que los pacientes CD respecto del GC presentaban una disminución de la conectividad en el globo pálido y caudado derecho. Y en comparación los CD con los CP, los primeros mostraron una mayor CF entre el caudado derecho y la corteza bilateral orbitofrontal medial. Multiple sclerosis is a demyelinating disease that affects the central nervous system, in which is developed a cognitive impairment throughout the illness. To study this impairment are used neuroimaging techniques like the magnetic structural resonance and more recently the magnetic functional resonance. In this study participated 36 patients with relapsing remitting multiple sclerosis (18 of them cognitively impaired and 18 cognitively preserved), compared with 18 healthy subjects belonging to the control group. The objectives of this project consist in evaluated and observed the structural and functional changes in the basal ganglia. For that, were performed neuropsychological tasks, were obtained high resolution sagittal neuroanatomic imagens in 3D with the sequence MPRAGE: T1 and were made voxel based morphometry analysis and resting state functional connectivity analysis. The results we observed that the cognitive impairment patients have a worse performance in the tasks and a bigger disability compared with the others groups. In respect of the results thrown by the magnetic resonance images, were observe a loss of volume of gray matter bigger in the cognitive impairment patients and cognitive preserve patients compared with the control group, where the cognitive impairment group presented a bigger lose that the cognitive preserve group. The cognitive impairment patients showed a significant loss of gray matter volume in the basal ganglia bilaterally, including caudate, putamen and pallidum. Ultimately for the images of functional magnetic resonance, were observe that the cognitive impairment patients compared with control group, showed a decrease of the connectivity in pallidum and right caudate. And in comparison, the impairment group with the preserve group, the first one showed a bigger functional connectivity between right caudate and the bilateral medial orbitofrontal cortex.

El objetivo principal de esta tesis es estudiar las bases cerebrales de los procesos de búsqueda visual, el desarrollo de la automaticidad a través del entrenamiento, y la relación entre los procesos subyacentes a la búsqueda visual, los modelos teóricos de la atención y la neuroplasticidad. La tarea de búsqueda visual fue utilizada en tres experimentos, recogiendo datos conductuales y de la actividad y conectividad cerebral mediante RMf en población sana. Los resultados señalan las tareas atencionales realizadas mediante procesamiento automático requieren menos recursos (es decir, menor activación de áreas atencionales); acompañándose de mejor respuesta conductual, así como, de incremento en conectividad funcional entre áreas atencionales. En conclusión, se observa una mejora general de la eficiencia del sistema atencional. Además, la conectividad funcional predice las diferencias individuales en el procesamiento controlado y automático de la información. En general, contribuimos con datos empíricos al desarrollo de modelos neurocomputacionales de la atención visual., The main objective of this thesis is to study the behavior and brain basis of the visual search processes, the development of automatic behavior through training on the visual search task, and the relationship between visual search task underlying processes, visual attention theoretical models, and neuroplasticity theories. Three experiments were completed by using the visual search task, collecting behavioral and brain activation and connectivity data by means of fMRI in healthy population. Our main results point out that attention tasks performed through automatic processing require less brain resources (i.e., reduced activation of attention related areas). This is supported by the improved performance observed after training along the increased connectivity within and between attention related areas. In conclusion, general attention system efficiency is improved through training. Moreover, functional connectivity predicted individual differences in controlled and automatic information processing. Overall, we contributed more empirical data to neurocomputational models of visual attention.

Introducción. Una de las alteraciones cognitivas más prevalentes en los pacientes con esclerosis múltiple son los proble- mas de codificación de la información (tanto verbal como visual), proceso relacionado con el hipocampo. Objetivo. Estudiar la relación entre los procesos de aprendizaje y retención de la información a largo plazo con el volumen hipocampal y la conectividad funcional (CF) en pacientes con esclerosis múltiple comparados con un grupo control. Sujetos y métodos. Ambos grupos fueron evaluados con la batería neuropsicológica breve, que incluye pruebas de me- moria verbal y visual. Se realizó el estudio de volumetría de la sustancia gris mediante la técnica de morfometría basada en el vóxel y un estudio de CF de vóxel de semilla centrado en la zona de interés (hipocampo). Se realizaron análisis de asociación entre rendimiento en memoria y cambios volumétricos y de CF. Resultados. Los resultados mostraron atrofia en la sustancia gris en el hipocampo izquierdo y una menor CF entre el hipo- campo izquierdo y el troncoencéfalo, el cerebelo, el giro fusiforme y el giro temporal superior en los pacientes respecto al grupo control. En el grupo de pacientes se observa una correlación positiva entre la sustancia gris en ambos hipocampos y el rendimiento en memoria verbal, así como una correlación positiva entre el rendimiento en memoria visual y la CF entre el hipocampo izquierdo y diversas regiones temporales. Conclusiones. Los resultados muestran una relación entre el rendimiento de memoria verbal y visual, y cambios estructu- rales y funcionales en el hipocampo en pacientes con esclerosis múltiple. Introduction. One of the most prevalent cognitive deficits in multiple sclerosis (MS) patients relates to (both verbal and visual) information encoding, a process related the hippocampus. Aim. To assess the relationship between information learning and long-term retention processes and hippocampal volume and functional connectivity (FC) in MS patients. Subjects and methods. MS patients and a control group of healthy volunteers were assessed using the brief neuro- psychological battery, which includes tests of verbal and visual memory. Gray matter volume was assessed through the voxel based morphometry technique, and a study of seed-based FC focused on the region of interest (hippocampus) was also conducted. Results. Results revealed that, as compared to the control group, MS patients display gray matter atrophy at the left hippocampus gray matter and smaller FC between left hippocampus and brainstem, cerebellum, fusiform gyrus and superior temporal gyrus. Association analyses were performed between memory tests performance and both volumetric and FC changes. Results showed a positive correlation between gray matter hippocampal (bilateral) volume and verbal memory performance of the MS group. Further, in MS patients, a positive correlation between visual memory performance and FC between the left hippocampus and several temporal regions was also found. Conclusions. The results of the present study reveal a relationship between structural and functional changes in the hippocampus of MS patients and their performance on verbal and visual memory tests. Subvención concedida por la Universitat Jaume I (P1.1B2014-05).

"Se ha propuesto, en la literatura de neurociencias, la hipótesis de que el cerebro funciona con base en redes glioneuronales, responsables de los procesos sensoriales, motores y cognitivos. La teoría de gráficas ofrece modelos matemáticos para describir estas redes complejas a partir de simples abstracciones: nodos y aristas. En este trabajo se plantea el uso de técnicas de procesamiento de señales para el análisis de la conectividad funcional entre ensambles neuronales a partir de medidas derivadas del EEG a través de la teoría de gráficas. Se describen los procedimientos para el análisis de la conectividad, desde el procesamiento y acondicionamiento de los registros, el cálculo de la densidad espectral en el EEG en banda ancha, la determinación de medidas de conectividad entre electrodos, y la estimación de parámetros de las redes complejas resultantes. Se analizó el EEG de 50 sujetos en intervalos de antes (Pre) y durante la fotoestimulación repetida (Rph). Con base en la significancia estadística de la respuesta durante Rph de desincronización/sincronización (D/S) en la banda alfa, y su extensión en las regiones corticales, los participantes se separaron en tres grupos: G1, G2 y G3. La pendiente de la regresión lineal D/S vs repetición en banda alfa, fue significativa en 16 de 16 regiones en G1, 12 de 16 en G2 y 5 de 16 en G3. La conectividad funcional siguió estos cambios mientras que en las bandas delta, theta y beta no se registraron modificaciones. D se relaciona con activación y la S con inhibición lo que apoya la hipótesis de la participación de alfa en el proceso cognitivo de habituación a la fotoestimulación."

La resonancia magnética funcional (RMf) es una técnica indirecta de medición de laactividad neuronal. La investigación por RMf de la función cerebral tanto de forma modularcomo integrada en redes tiene repercusión en el estudio de la actividad cognitiva normalasí como de los desórdenes neurológicos. En el presente trabajo utilizamos la técnica de RMf para dilucidar aspectos de la función cognitiva en personas sanas y dos poblaciones depacientes con síndromes de desconexión. En el primer estudio evaluamos la representacióncerebral del planeamiento de gestos de uso de herramientas con distintos componentesmotores: involucrando principalmente articulaciones del brazo y codo -gestos proximalesode mano y dedos -gestos distales-. Hallamos una representación topográfica distintapara cada tipo de gesto, lo cual es importante para entender el patrón de errores en lapantomima e imitación de gestos que se observa en pacientes con apraxia. En el segundoestudio investigamos la actividad de las redes cerebrales involucradas en atención internay externa y la conectividad dentro y entre esas redes, en pacientes con desórdenes deconciencia. Encontramos una estructura colectiva de regiones que aumenta su respuestacon el nivel de conciencia y una indiferenciación en la estructura de redes antagónicas comola red de modo por defecto y la red atencional, cuya especialización mejora en forma nolineal conforme el paciente progresa. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a technique that allows for indirectmeasurement of neuronal activity. The research of brain function with fMRI both as modularand as integrated into networks has impact in the study of normal cognitive activity aswell as of neurological disorders. In the present work we used fMRI to elucidate aspects ofcognitive function in healthy people and in two populations of patients with disconnectionsyndromes. In the first study we evaluated the brain representation of planning tool-usegestures with different motor components: involving mainly arm and elbow joints (proximalgestures) or hand and finger joints (distal gestures). We found a different topographicrepresentation for each gesture, which is important to understand the error pattern in pantomimeand imitation of gestures observed in patients with apraxia. In the second studywe investigated the activity in the brain networks involved in internal and external attention,and the connectivity within and between that networks, in patients with disorders ofconsciousness. We found a collective structure of regions that increase their responsivenesswith the level of consciousness and a de-differentiation in the structure of antagonic networkssuch as default-mode network and attentional network, whose specialization recoversnon-linearly as the patients progresses. Fil: Expósito, Verónica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

© Electronic version of an article published as International Journal of Neural Systems, Volume 25, Issue 03, May 2015, 13 Pages (https://doi.org/10.1142/S0129065715500082) Binge Drinking (BD) is a pattern of intermittent intensive alcohol intake which has spread among young adults over the last decades. Adolescence constitutes a critical neuromaturation period in which the brain is particularly sensitive to the effects of alcohol. However, little is known about how BD affects the brain activity. This study aimed to characterize the brain's functional organization in BD and non-BD young population by means of analyzing functional connectivity (FC) and relative power spectra (PS) profiles measured with magnetoencephalography (MEG) during eyes-closed resting state. Our sample composed 73 first-year university students (35 BDs and 38 controls). Results showed that the BD subjects displayed a decreased alpha FC in frontal-parietal regions, and conversely, an enhanced FC in the delta, theta and beta bands in fronto-temporal networks. Besides the FC differences, the BD group showed a decreased PS within alpha range and an increased PS within theta range in the brain's occipital region. These differences in FC and PS measurements provide new evidence of the neurophysiological alterations related to the alcohol neurotoxicity and could represent an initial sign of an anomalous neural activity caused by a BD pattern of alcohol consumption during youth This study was supported by the project SPI/2010/134 and SPI/2010/051, from the Spanish Ministry of Health and Social Politics (National Plan on Drugs), and two predoctoral fellowships from the Ministry of Education (FPI, BES-2010-036469 and FPU, AP2008-03433) SI

Treball Final de Grau en Psicologia. Codi: PS1048.Curs: 2014/2015 Una de las alteraciones más destacadas en los pacientes de esclerosis múltiple (EM) son los problemas de memoria a largo plazo, tanto verbal como visual, procesos que están relacionados con el hipocampo. En el presente estudio han participado 78 pacientes diagnosticados de EM (59 de EM Recurrente-Remitente (RR) y 19 de EM secundaria progresiva (SP)) comparados con un grupo de 19 controles sanos, todos ellos valorados con la batería neuropsicológica breve Brief Reapetable Battery of Neuropsychological Test (BBNR). Los objetivos de este trabajo son estudiar una posible reducción del volumen de SG del hipocampo y su relación con el rendimiento en pruebas de aprendizaje y memoria a largo plazo; y estudiar una posible alteración de la CF entre el hipocampo y otras estructuras corticales y su relación con el rendimiento en tareas de aprendizaje/retención de la información en pacientes de EM. Con la técnica de Resonancia Magnética Funcional en estado de reposo se obtuvieron las diferentes imágenes estructurales y funcionales. Para el preprocesado se utilizó la técnica DARTEL y para el análisis estadístico la prueba t y la regresión lineal. Como resultados, observamos en los pacientes de EM mayor atrofia en el hipocampo izquierdo y menor conectividad funcional con respecto al grupo control. Estos resultados correlacionan con las menores puntuaciones en las pruebas de memoria obtenidas por los pacientes, por lo que podemos concluir que sí existe relación entre las alteraciones estructurales y funcionales del hipocampo en pacientes de EM y el bajo rendimiento en tareas de memoria episódica y declarativa. One of the most notable changes in sclerosis multiple patients are the problems of long-term memory, verbal and visual, processes that are related with hippocampus. In this study were compared 78 sclerosis multiple patients (59 EM RR and 19 EM SP) with 19 healthy controls, all of them evaluated with Brief Repeatable Battery of neuropsychological tests (BBNR). The aims of this work are to study a possible reduction of hippocampal volume SG and their relation with tests of learning and long-term memory; and study a possible alteration of the Functional Connectivity between the hippocampus and other cortical structures and their relation to the long-term performance in MS patients in learning and memory tasks. For the acquisition of neuroimaging was used resting-state Functional Magnetic Resonance, and for the preprocessing of the images was used morphometry advanced technique DARTEL. Regarding statistical analysis, t test and linear regression was used. We observed in MS patients greater atrophy in the left hippocampus and less functional connectivity with the control group. These results correlated with the lower scores on memory test, in consequence we can conclude that there are relation between structural and functional hippocampal changes in EM patients and the low performance in task episodic and declarative memory.

Analizamos las alteraciones durante el envejecimiento en la variabilidad temporal de la conectividad funcional (CF) electroencefalográfica (EEG). La variabilidad en la CF se ha relacionado con el rendimiento cognitivo. El estudio se realizó en dos grupos de sujetos sanos: uno de 10 adultos entre 50-65 años y otro de 15 entre 66-85 años. Se realizaron registros EEG monopolares de 16 canales EEG en reposo: con ojos cerrados (OC) y bajo hiperventilación (HV). La CF cortical entre pares de canales EEG se estimó a partir de un índice (L) de sincronización no lineal generalizada. Para cada sujeto y condición, se calculó respectivamente, la conectividad global (CG) de cada área/canal con el resto de las mismas y la variabilidad temporal de dicha conectividad (VTC) a partir del promedio y desviación estándar de sucesivas medidas de CF. Los cambios con la edad/condición de CG y VTC de las áreas corticales se estimaron mediante MANOVA. Encontramos que la CG no cambia con la edad durante OC ni HV, pero la VTC del conjunto de áreas corticales es significativamente mayor (p

Introducción: la enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa y la causa de demencia más frecuente en el mundo. Esta enfermedad se caracteriza por muerte neuronal que lleva a una pérdida de conectividad cerebral general. Técnicas como la conectividad funcional a partir de imágenes de resonancia magnética pueden brindar información acerca de la interacción entre regiones cerebrales y, por tanto, puede ser un indicador del Alzheimer. Objetivo: evaluar la conectividad funcional a partir de imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo en adultos mayores como posible biomarcador para la enfermedad de Alzheimer. Materiales y métodos: en una población de 35 sujetos de edad avanzada (10 pacientes con Alzheimer de 75 ± 2,87 años, 10 pacientes con deterioro cognitivo leve de 74,9 ± 2,88 años, y 15 personas sanas de 75,35 ± 2,91 años), se compararon las redes de conectividad funcional obtenidas a través de la correlación temporal de la señal BOLD y elementos de la teoría de grafos. Se calcularon las medidas de las redes (costo y grado medio), y se correlacionaron estas medidas con las escalas neuropsicológicas ADNI-mem y ADAS-Cog. Resultados: en los pacientes con Alzheimer hay una disminución de la conectividad en comparación con los controles sanos y los pacientes con deterioro cognitivo leve. Se encontró una correlación significativa entre el costo de las redes en los sujetos sanos y las escalas neuropsicológicas. Conclusión: se confirma la desconexión existente en la enfermedad de Alzheimer y se muestra que la alteración de la actividad cerebral en el deterioro cognitivo y Alzheimer se puede medir mediante el algoritmo basado en grafos desarrollado en este trabajo. Introduction: Alzheimer's disease is a neurodegenerative disease and the most common cause of dementia in the world. This disease is characterized by neuronal cell death leading to an overall loss of brain connectivity. Functional connectivity from magnetic resonance images can provide information about the interaction between brain regions and therefore may be an indicator of Alzheimer. Objective: assessing functional connectivity from functional magnetic resonance images at rest in elderly as a potential biomarker for Alzheimer's disease. Materials and methods: in a population of 35 elderly subjects (10 patients with Alzheimer 75 ± 2,87 years, 10 patients with mild cognitive impairment 74,9 ± 2,88 years and 15 healthy individuals 75,35 ± 2,91years), functional connectivity networks obtained through the temporal correlation of BOLD signal and elements of the graph theory were compared. Network indexes (cost and average degree) were calculated, and further correlated with the neuropsychological scales, ADNI-mem, and ADAS-Cog. Results: in Alzheimer patients there is a decrease in connectivity compared with healthy controls and patients with mild cognitive impairment. A significant correlation between the cost of networks in healthy subjects and neuropsychological scales was found. Conclusion: our graph-based algorithm was useful to confirm that both Alzheimer and mild cognitive impairment exhibit a significant loss of connectivity.

[EN] Automatic positioning system for three-dimensional fabric cut in living or fixed samples is designed using 3D modeling techniques to optimize peak performance. It consists of two containers with dimensions approximately equal to the containers which are usually used in VT 1200S Leica vibratome but modified to provide a mechanical system which is composed of two gears. The first consists of two toothed gears which transmit the angular movement of the platform on which the tissue samples are deposited. The remaining gear comprises a host and a toothed gear which provides the aforementioned platform the possibility of changing the inclination with which the blade of a vibratome incident on the tissue, obtaining with the two degrees of freedom, the possibility of multi histological sections through a path defined by the investigator. The control part of the whole mechanical system consists of an Arduino which is a platform for creating electronic prototype open source and a set of drivers for two stepper motors (steppers) NEMA 14 which actuate the gears above mentioned. These motors have a resolution of 1.8 ° per step, but thanks to the control system and engrajes reach a resolution and angular tilt milli. System speed goes configured according to the feed rate at which the vibratome is configured. The whole system is powered by a power supply which provides 12 V voltage range necessary for the Arduino and Steppers system. The system has two limit switches which platform positioned at the point of origin each time a cut is made, all to optimize cutting and get the desired cutting path. All parts designed to be manufactured using different prototyping techniques such as fused deposition modeling and selective laser sintering., [ES] El sistema automático de posicionamiento para corte de tejido tridimensional en muestras vivas o fijadas está diseñado mediante técnicas de modelado 3D para optimizar su máximo funcionamiento. Está constituido por dos recipientes con unas dimensiones aproximadamente iguales que los recipientes que se emplean habitualmente en el vibrátomo VT 1200S de Leica pero modificados para disponer un sistema mecánico el cual está compuesto de dos engranajes. El primero de ellos está compuesto por dos engranajes dentados los cuales trasmiten el movimiento angular de la plataforma en la que se depositan las muestras de tejido. El engranaje restante está compuesto por un sinfín y un engranaje dentado el cual dota a la plataforma anteriormente mencionada de la posibilidad de modificar la inclinación con la que la cuchilla del vibrátomo incide en el tejido, consiguiendo con estos dos grados de libertad la posibilidad de realizar cortes histológicos multidireccionales a través de una trayectoria definida por el investigador. La parte de control de todo el sistema mecánico está compuesta por un Arduino el cual es una plataforma de creación de prototipos electrónicos de código abierto y un conjunto de drivers para dos motores paso a paso (steppers) nema 14, los cuales accionaran los engranajes anteriormente mencionados. Estos motores tienes una resolución de 1.8º por paso, pero gracias al sistema de control y a los engrajes se llega a una resolución angular y de inclinación de miligrados. La velocidad del sistema va configurada en función de la velocidad de avance a la que se configure el vibrátomo. Todo el sistema esta alimentado mediante una fuente de alimentación de 12 V la cual proporciona el rango de tensión necesaria para el sistema Arduino y los Steppers. El sistema dispone de dos finales de carrera los cuales posicionan la plataforma en el punto de origen cada vez que se realiza un corte, todo ello para optimizar el corte y obtener la trayectoria de corte deseada. Todas las piezas diseñadas se fabricaran mediante diferentes técnicas de prototipado tales como el modelado por deposición fundida o el sinterizado laser selectivo.

Tesis (Mag. Sc. en Manejo y Conservación de Bosques Tropicales y Biodiversidad) -- CATIE. Escuela de Posgrado. Turrialba (Costa Rica), 2014 Los corredores biológicos son estrategias de conservación que han surgido con el fin de facilitar la conectividad de poblaciones, comunidades y procesos ecológicos entre fragmentos de bosque. Esta conectividad comprende una parte estructural, que se refiere a la conexión física del paisaje y otra funcional que está relacionada con el comportamiento de los organismos ante la estructura física. Resulta de gran importancia evaluar la conectividad en la implementación de un corredor biológico, ya que de esto depende su correcto funcionamiento. Dentro de los corredores existen asentamientos humanos donde se llevan a cabo actividades productivas, por tanto es necesario implementar actividades sostenibles que ayuden a establecer la conectividad y además sean de beneficio para las comunidades. El presente trabajo se realizó en el corredor de conectividad Podocarpus-Yacuambi (Yawi-sumak) ubicado en el sur del Ecuador. Se evaluaron métricas del paisaje con el objetivo de determinar el grado de conectividad estructural y se analizó la potencial conectividad funcional en tres especies de mamíferos: Tapirus pinchaque, Sturnira erythromos y Cebus albifrons, mediante el programa “corridor design” el cual es un juego de herramientas para ArcGIS que modela mapas de idoneidad de hábitat, parches de hábitat y corredores con datos principalmente de calidad de hábitat y rango de hogar de las especies. Adicionalmente, se llevó a cabo la simulación de un escenario de reforestación de ampliación de bordes en parches de bosque (5m, 10m y 15m) y otro escenario de cercas vivas con un arreglo regular y disperso para evaluar el grado de conectividad estructural y funcional. La simulación de los escenarios se hizo en la región occidental del corredor y en las zonas fragmentadas dentro de las dos parroquias (Imbana y Sabanilla). Para conocer la disposición de la población a la implementación de distintos tipos de reforestación, también se realizaron entrevistas semiestructuradas a 62 finqueros de la región. El corredor tiene una extensión de 315 346 hectáreas, la cobertura con la mayor proporción es el bosque (71%); sin embargo, este uso del suelo tuvo el mayor número de parches, la mayor densidad de borde, índice de contraste de borde y uno de los más bajos índices de conectividad, lo cual es indicativo de fragmentación. El 90% de los parches de bosque tienen un tamaño menor a 10 ha y menos del 1% son parches de más de 200 ha. A nivel de paisaje el índice de contagio fue de 74% y el índice de conectividad con un umbral de distancia de 40 Km alcanzó el 74%. El hábitat óptimo para el Tapirus pinchaque abarco la mayor proporción del corredor en comparación con las otras especies (78%), para Sturnira erythromos fue de 72%, mientras que Cebus albifrons obtuvo la menor proporción de hábitat óptimo (29%) y el de mayor fragmentación. En cuanto al análisis de los escenarios de reforestación, las cercas vivas presentaron resultados similares en el arreglo disperso y regular. El cambio relativo en el paisaje total al comparar los escenarios fue mayor para la ampliación de borde en parches de bosque a 15m; sin embargo, este es el escenario de menor preferencia para los finqueros. El área de hábitat funcional para Tapirus pinchaque y Sturnira erythromos aumentó con los escenarios, así como también disminuyó el número de parches, teniendo mayor efecto el escenario de ampliación de parches a 15m. Por otra parte, el 94% de las personas entrevistadas está dispuesta a implementar cercas vivas, el 43% en hacer plantaciones en bloque, 27% sembrar árboles aislados, 61% permitiría la regeneración en terrenos que no utiliza; apenas el 13% está interesado en ampliar fragmentos de bosque y el 29% en sembrar árboles en quebradas. El estudio sugiere que a pesar de que el bosque tiene una gran proporción, la conectividad estructural es baja debido a la fragmentación. La conectividad funcional para el tapir y el murciélago es óptima; no obstante, existen cuellos de botella en las zonas fragmentadas. El aumento en el índice de conectividad y contagio es moderado para ambos escenarios, es importante implementar mecanismos como los acá planteados que mejoren la cobertura vegetal. Conservation mechanisms such as biological corridors, aim to facilitate the connectivity of wildlife populations, communities, and ecological processes between forest fragments. This connectivity comprises a structural part, which refers to the physical connection of landscape, and a functional part, related to the behavior of organisms in the physical structure. It is of great importance to assess connectivity in the implementation of a biological corridor, since this is essential to their proper operation. Moreover, within corridors where there are human settlements, jt is necessary to implement sustainable activities that help establish connectivity and also benefit the human communities. This work was done in the Podocarpus-Yacuambi (Yawi-sumak) corridor in southern Ecuador. Structural connectivity was analyzed using landscape metrics and functional connectivity was analyzed in three mammalian species: Tapirus pinchaque, Cebus albifrons and Sturnira erythromos. Additionally, we simulated scenarios of reforestation by enlarging existing forest patches (5m, 10m and 15m) and scenarios of live fences with regular and scattered arrangement to assess the structural and functional connectivity these scenarios. The simulations were made in the western corridor and in fragmented areas within the two parroquias (Imbana and Sabanilla). Semi-structured interviews of 62 farmers in the region were also performed to understand the attitudes of the population regarding implementation of different types of reforestation. The corridor has an area of 315,346 hectares. Seventy-one percent is forest; however, this land use had the highest number of patches, the highest edge density, the highest edge contrast index and one of the lowest levels of connectivity, indicating high fragmentation. Ninety percent of the forest patches are smaller than 10 ha and less than one percent are patches of more than 200 ha. At the landscape level, the contagion index was 74 percent and connectivity with a threshold distance of 40 Km reached 74 percent. The optimal habitat for Tapirus pinchaque spanned the largest proportion (78%) of the corridor compared to Sturnira erythromos (72%) and Cebus albifrons (29%). Cebus albifrons also had the most fragmentation. In the analysis of the reforestation scenarios, all three led to an increase in natural coverage and therefore a decrease in anthropogenic land use. The live fences had similar results in both the scattered and regular arrangement. The relative change in the total landscape was at 15m. The area of functional habitat for Tapirus pinchaque and Sturnira erythromos increased with all the scenarios. The number of patches decreased, with the greatest effect for the 15m expansion. Attitudes toward reforestation efforts varied, 94 percent of respondents are willing to implement live fences, 43 percent to create block plantations, 27 percent to plant isolated trees, and 61 percent to allow regeneration on unused land. However, only 13 percent are interested in expanding forest fragments and 29 percent in planting trees in ravines. The study suggests that although forest covers a large proportion of the landscape, structural connectivity is low due to fragmentation. Functional connectivity for the tapir and the bat is optimal; however, there are bottlenecks in fragmented areas. The contagion and connectivity indices increase for both types of simulated scenarios. Thus it is important to implement mechanisms such as those describe here that will improve forest coverage.

RESUMEN: Introducción: la enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa y la causa de demencia más frecuente en el mundo. Esta enfermedad se caracteriza por muerte neuronal que lleva a una pérdida de conectividad cerebral general. Técnicas como la conectividad funcional a partir de imágenes de resonancia magnética pueden brindar información acerca de la interacción entre regiones cerebrales y, por tanto, puede ser un indicador del Alzheimer. Objetivo: evaluar la conectividad funcional a partir de imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo en adultos mayores como posible biomarcador para la enfermedad de Alzheimer. Materiales y métodos: en una población de 35 sujetos de edad avanzada (10 pacientes con Alzheimer de 75 ± 2,87 años, 10 pacientes con deterioro cognitivo leve de 74,9 ± 2,88 años, y 15 personas sanas de 75,35 ± 2,91 años), se compararon las redes de conectividad funcional obtenidas a través de la correlación temporal de la señal BOLD y elementos de la teoría de grafos. Se calcularon las medidas de las redes (costo y grado medio), y se correlacionaron estas medidas con las escalas neuropsicológicas ADNI-mem y ADAS-Cog. Resultados: en los pacientes con Alzheimer hay una disminución de la conectividad en comparación con los controles sanos y los pacientes con deterioro cognitivo leve. Se encontró una correlación significativa entre el costo de las redes en los sujetos sanos y las escalas neuropsicológicas. Conclusión: se confirma la desconexión existente en la enfermedad de Alzheimer y se muestra que la alteración de la actividad cerebral en el deterioro cognitivo y Alzheimer se puede medir mediante el algoritmo basado en grafos desarrollado en este trabajo. ABSTRACT: Introduction: Alzheimer’s disease is a neurodegenerative disease and the most common cause of dementia in the world. This disease is characterized by neuronal cell death leading to an overall loss of brain connectivity. Functional connectivity from magnetic resonance images can provide information about the interaction between brain regions and therefore may be an indicator of Alzheimer. Objective: assessing functional connectivity from functional magnetic resonance images at rest in elderly as a potential biomarker for Alzheimer’s disease. Materials and methods: in a population of 35 elderly subjects (10 patients with Alzheimer 75 ± 2,87 years, 10 patients with mild cognitive impairment 74,9 ± 2,88 years and 15 healthy individuals 75,35 ± 2,91years), functional connectivity networks obtained through the temporal correlation of BOLD signal and elements of the graph theory were compared. Network indexes (cost and average degree) were calculated, and further correlated with the neuropsychological scales, ADNI-mem, and ADAS-Cog. Results: in Alzheimer patients there is a decrease in connectivity compared with healthy controls and patients with mild cognitive impairment. A significant correlation between the cost of networks in healthy subjects and neuropsychological scales was found. Conclusion: our graph-based algorithm was useful to confirm that both Alzheimer and mild cognitive impairment exhibit a significant loss of connectivity. COL0010744

Introducción Este trabajo describe las contribuciones al aprendizaje estadístico desarrollado e implementado en imágenes de Resonancia Magnética (RM). Concretamente, se describe la contribución a los análisis de componentes independientes (ICA), perteneciente al aprendizaje no supervisado, en la mejora de la metodología existente. Ésta mejora metodológica es desarrollada y aplicada para las distintas técnicas de adquisición de imagen: 1. Imagen cerebral adquirida mediante RM estructural en el estudio de la forma de la estructura del hipocampo para la enfermedad de Alzheimer, donde estudios previos longitudinales la asocian con el deterioro debido de la enfermedad. 2. Imagen cerebral adquirida mediante RM funcional para el estudio de la plasticidad cerebral asociada a procesos de aprendizaje. Metodología En el estudio de la forma del hipocampo se introduce la técnica de análisis de datos funcionales (FDA) para formas bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D). En ambos estudios se propone una función discriminante lineal basada en ICA para la mejora en la clasificación de los datos. Por otro lado, en el estudio de la plasticidad cerebral se aporta un análisis donde las imágenes de RMf adquiridas en estado de reposo son guiadas por las imágenes de RMf basada en tarea, con el objetivo de encontrar un cambio de la conectividad funcional dado por el proceso de entrenamiento en una tarea nueva. Conclusiones La aproximación mediante FDA para el análisis de imagen, muestra una superioridad con respecto a otras aproximaciones utilizadas. Además, la función discriminante basada en ICA propuesta en este trabajo proporciona mejores resultados en discriminación que usando la metodología descrita en la literatura previa. Con respecto al estudio de las imágenes de RMf, se muestra que la RMf en estado de reposo guiado por RMf basado en tarea abre un nuevo camino para el estudio de cómo el aprendizaje genera plasticidad cerebral.

El estudio de la Ínsula de Reil, ha cobrado un reciente interés por la que fuera un área cerebral poco mencionada en la neurociencia cognitiva moderna. Sucesivas revisiones de trabajos de campos diversos como estudios clínicos, modelos experimentales, y neuroimágenes, han revelado la participación de la ínsula en múltiples tareas cognitivas, afectivas y perceptuales. Un posible marco teórico integrador de estos variados procesos, es la interocepción o censado del estado homeostático y visceral. El procesamiento insular y su comunicación a áreas homólogas motrices como la corteza cingulada anterior (CCA), desencadenaría y regularía comportamientos que entrañan un contenido afectivo-emocional esencial para el mantenimiento de la consciencia corporal a nivel individual. En este artículo, se analiza evidencia que involucra a la interocepción y al procesamiento insular integrativo en el surgimiento de estados emocionales conscientes haciendo especial énfasis en el papel de los estudios de lesiones y el uso de técnicas de conectividad funcional en resonancia magnética funcional (RMf). Además, se revisa la conceptualización de la interocepción cardíaca, su estudio a través de la evaluación de pacientes con patología cerebral vascular isquémica y patología cardíaca en el marco de los de las interacciones corazón-cerebro, nuevo campo de estudio de las neurociencias. The insula of Reil has recently became an interesting research topic, in despite of its few mention in modern cognitive neuroscience. Several studies in different areas like clinical reports, experimental models and neuroimaging have revealed the role of the insula in cognitive, emotional and visceral perception tasks. In this article, we revise different studies in patients with stroke and cardiac disease regarding cardiac interoception. Particularly, it has been suggested that the insular processing through its connections with the anterior cingulate cortex is required for the representation of the visceral state of the body and critical for the emerging of emotional awareness. Furthermore, evidence from different methodologies such as lesion studies and functional connectivity analysis of magnetic resonance imaging support those hypotheses. We conclude that the understanding of this new field of research in neuroscience, the heart-brain relationships, would highly benefit from the study of insular integration and the arise of conscious emotional states while make emphasis on the convergent use of lesion and functional neuroimaging approaches as a powerful research strategy. Fil: García Cordero, Indira. Instituto de Neurología Cognitiva. Laboratorio de Psicología Experimental y Neurociencia; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Couto, Juan Blas Marcos. Instituto de Neurología Cognitiva. Laboratorio de Psicología Experimental y Neurociencia; Argentina. Universidad Favaloro. Facultad de Medicina. Instituto de Neurociencias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Ibanez Barassi, Agustín Mariano. Instituto de Neurología Cognitiva. Laboratorio de Psicología Experimental y Neurociencia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Diego Portales; Chile

Santiago Ramón y Cajal demostró que el sistema nervioso y el cerebro estaban formados por células, al igual que el resto de los tejidos vivos. Esas células fueron llamadas neuronas y las conexiones entre ellas, la sinapsis, son fundamentales para su funcionamiento y comunicación. Todo lo que ocurre dentro del cerebro puede describirse como un entramado de corrientes eléctricas y reacciones bioquímicas entre neuronas. A partir del siglo XIX, la observación y estudio de síndromes o enfermedades debidas a lesiones cerebrales jugó un papel trascendental en el desarrollo de las neurociencias. Por primera vez fue posible establecer algunas correlaciones entre determinadas áreas del cerebro y determinadas funciones mentales superiores como el lenguaje o la memoria. Sin embargo, hace tiempo que se ha superado ese modelo localizacionista. Hoy se asume que las funciones cognitivas no están localizadas en un área cerebral específica, sino que se basan en el funcionamiento de complejos sistemas funcionales. Gracias a las técnicas de neuroimagen funcional, podemos relacionar una tarea concreta con un determinado patrón de activación cerebral, es decir, un conjunto de áreas coactivadas. Uno de los grandes retos de la neurociencia en la actualidad es consolidar el conocimiento de los patrones de actividad cerebral. Por otro lado, muchas patologías tanto neurológicas como psiquiátricas, no obedecen a una lesión focal o a la alteración de una sola área cerebral. Diferentes trastornos, como la esquizofrenia o el autismo, se entienden en la actualidad como desordenes complejos de la conectividad neural. El estudio de la conectividad neural "in vivo" es uno de los principales objetivos de las técnicas de neuroimagen. Un objetivo en un futuro próximo es que estas técnicas, que se centran en el estudio de la conectividad entre distintas áreas cerebrales, permitan mejorar de forma directa los diagnósticos y de forma indirecta los tratamientos de diversas patologías neurológicas y mentales, De La Iglesia Vayá, MDLD. (2011). Técnicas de conectividad cerebral y transferencia de información aplicado al estudio de la esquizofrenia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/10987.

Brain connectivity is a key concept for understanding brain function. Current methods to detect and quantify different types of connectivity with neuroimaging techniques are fundamental for understanding the pathophysiology of many neurologic and psychiatric disorders. This article aims to present a critical review of the magnetic resonance imaging techniques used to measure brain connectivity within the context of the Human Connectome Project. We review techniques used to measure: a) structural connectivity b) functional connectivity (main component analysis, independent component analysis, seed voxel, meta-analysis), and c) effective connectivity (psychophysiological interactions, causal dynamic models, multivariate autoregressive models, and structural equation models). These three approaches make it possible to combine and use different statistical techniques to elaborate mathematical models in the attempt to understand the functioning of the brain. The findings obtained with these techniques must be validated by other techniques for analyzing structural and functional connectivity. This information is integrated in the Human Connectome Project where all these approaches converge to provide a representation of all the different models of connectivity. © 2011 SERAM. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados., La noción de conectividad cerebral es un aspecto clave para entender el funcionamiento cerebral. Las metodologías para detectar y cuantificar los diferentes tipos de conectividad con técnicas de neuroimagen son en la actualidad un área de estudio fundamental en la comprensión de la fisiopatología de muchos trastornos, tanto neurológicos como psiquiátricos. Con este artículo se pretende realizar una revisión crítica de las técnicas con resonancia magnética para medir la conectividad cerebral dentro del actual contexto del proyecto Conectoma. Las técnicas revisadas se dividen en: a) conectividad estructural b) conectividad funcional (análisis de componentes principales, análisis de componentes independientes, vóxel semilla, meta-análisis) y c) conectividad efectiva (interacciones psicofisiológicas, modelo dinámico causal, modelos autorregresivos multivariantes y modelo estructural de ecuaciones). Estos tres enfoques permiten combinar y utilizar distintas técnicas matemático-estadísticas cuyos resultados proporcionan modelos para intentar predecir la funcionalidad cerebral. Es necesario validar los hallazgos de estas técnicas con otras formas de análisis de la conectividad estructural y funcional. Esta información se integra dentro del proyecto Conectoma donde este conjunto de técnicas convergen para ofrecer una representación de todos los modelos de conectividad.

En un medio fragmentado, la conectividad funcional del paisaje es una de las propiedades más importantes para la conservación de la biodiversidad natural. La evaluación de esta propiedad en un paisaje determinado para las poblaciones de especies de importancia ecológica o económica constituye una herramienta imprescindible para el manejo de áreas protegidas y el diseño de redes de hábitat y de ecosistemas. Se presenta un ensayo de evaluación de la conectividad funcional potencial para el mono de noche (Aotus azarai azarai) y el chancho quimilero (Catagonus wagneri), en el Parque Nacional Río Pilcomayo y su entorno y en el Parque Nacional-Reserva Provincial Copo y sus alrededores, respectivamente. Los resultados muestran una drástica reducción de la conectividad funcional potencial en ambas áreas de estudio en relación al paisaje modelo de cada una de las áreas, y en los últimos 20 años, a consecuencia de los avances de las fronteras agrícola y urbana. Se discuten las posibles consecuencias de la pérdida de conectividad en función del comportamiento de las especies.Se puso de manifiesto la escasez de información de campo disponible referida a distribución de las especies, tamaño de población, ocupación de hábitat y distancia de dispersión, requerida para la evaluación de la conectividad funcional. Como conclusión se desprende la necesidad de información sobre la dinámica espacial de las poblaciones de muchas especies supuestamente objetivo de protección de los parques nacionales y otras reservas naturales, como herramienta para el manejo de las áreas protegidas y su entorno y del diseño de redes de hábitat y ecosistemas que impidan el aislamiento de las mismas. Fil: Matteucci, Silvia Diana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Arquitectura y Urbanismo. Grupo de Ecología del Paisaje y Medio Ambiente; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria; Argentina