Tesis:
Software BNA4D : análisis de redes cerebrales funcionales mediante técnicas de redes complejas
- Autor: ARIZA BONO, Pedro
- Título: Software BNA4D : análisis de redes cerebrales funcionales mediante técnicas de redes complejas
- Fecha: 2018
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/53210/
- Director/a 1º: MARTÍN BULDÚ, Javier
- Resumen: En esta Tesis se ha profundizado en el análisis de redes cerebrales funcionales haciendo uso de las técnicas que ofrece la teoría de redes complejas. Para realizar esta tarea se ha desarrollado un software propio llamado BNA4D (Brain Network Analyzer 4D). BNA4D permite el análisis de redes funcionales cerebrales, tanto a nivel global, como a nivel de nodos, permitiendo también hacer simulaciones de osciladores dinámicos sobre las redes funcionales obtenidas. Una vez desarrollado el software, se ha empleado en el análisis de datos de imagen cerebral que se han obtenido mediante magnetoencefalografía (MEG) en tres experimentos distintos: en el primer experimento se estudiaron a pacientes que sufrían deterioro cognitivo leve (DCL), en el segundo se cuantificó la reserva cognitiva de una serie de individuos que habían realizado estudios universitarios, comparándolos con individuos que sólo habían cursado estudios básicos, mientras que en el tercer experimento se analizó la evolución de las redes funcionales cerebrales a lo largo del tiempo de sujetos, tanto jóvenes como ancianos, cuando eran sometidos a interferencias durante una tarea de memoria visual. El software BNA4D se ha desarrollado, íntegramente, en el lenguaje de programación Java haciendo uso de las librerías de JavaOpenGL para poder visualizar en gráficos 3D el comportamiento de la red funcional cerebral en tiempo real. El entorno de desarrollo integrado (IDE) empleado para programar el software ha sido Eclipse, siendo un entorno muy optimizado y recomendable para la programación en Java. Por lo tanto, para las expectativas de esta Tesis, el empleo de Java se consideró bastante acertado en el desarrollo de la aplicación BNA4D teniendo en cuenta que además permite su ejecución en los distintos sistemas operativos de la actualidad. El software en principio se ha desarrollado para el análisis de redes cerebrales de estos tres experimentos, pero hay que tener en cuenta que también puede ser empleado en el análisis de otros experimentos en los que se obtengan redes cerebrales de los sujetos, tanto funcionales, como anatómicas, siendo un software que permite la posibilidad de ser ampliado y actualizado para nuevos y futuros análisis. También hay que señalar que el software permite el análisis de redes funcionales de dos tipos: (i) estáticas y (ii) que evolucionan a lo largo del tiempo; siendo el caso (i) para el primer y segundo experimento, y en el tercer experimento se trata del caso (ii). Una de las características a destacar del software es que permite realizar en todo momento el análisis de las redes desde dos puntos de vista distintos: análisis estadístico y análisis por visualización 3D de las redes funcionales cerebrales puestas en escena. En definitiva, se ha pretendido, por medio de este software y por medio del análisis de dichos experimentos, comprender los patrones de conectividad funcional que se manifiestan en el cerebro de los sujetos en cada uno de los experimentos analizados, en el que los individuos realizaban una serie de tareas cognitivas. A lo largo de la Tesis se van exponiendo las conclusiones que se van obteniendo en el análisis de las redes cerebrales en los tres experimentos, y al final de la Tesis se exponen las conclusiones y las perspectivas futuras a las que se han llegado por la realización del presente trabajo. El objetivo principal de esta Tesis es que sea de ayuda para el avance de la comunidad científica en el conocimiento del comportamiento del cerebro del ser humano. Para este fin, el software BNA4D, que se ha desarrollado en esta Tesis, junto a un pequeño manual de usuario, quedan disponibles para poder ser descargados por la comunidad científica en la dirección web: www.complexity.es/BNA4D