CORRELAÇÃO DE LONGO ALCANCE NO ELETROCORTICOGRAMA COMO UM BIOINDICADOR DE EXPOSIÇÃO CEREBRAL À RADIAÇÃO IONIZANTE

RESUMO

Compreender os efeitos biológicos da radiação ionizante e sua possível influência sobre o sistema nervoso é de grande interesse clínico. No entanto, ainda são poucos os estudos eletrofisiológicos da atividade cerebral após exposição a radiações ionizantes. Uma nova abordagem metodológica para avaliar os possíveis efeitos da radiação ionizante sobre a atividade do cérebro é o uso de métodos matemáticos na análise de séries temporais complexas oriundas das oscilações da atividade cerebral registradas no eletrocorticograma (ECoG). Este trabalho tem como objetivo utilizar a potência média dos diferentes ritmos cerebrais obtida no espectro de potência e o expoente da análise de flutuação destendenciada (DFA, do inglês detrended fluctuation analysis) como biomarcadores de exposição à de radiação gama no cérebro. Os animais foram divididos em três grupos um controle e dois irradiados, avaliados 24 horas (IR24) e 90 dias (IR90) após exposição à 18 Gy de radiação gama a partir de uma fonte de cobalto-60, a mesma utilizada na radioterapia. Após aplicação de um filtro da transformada rápida de Fourier (FFT, do inglês fast Fourier transform) no registro do ECoG foram obtidos os ritmos delta, teta, alfa e beta. Para parametrizar o sinal foram calculadas as potências médias dos diferentes ritmos cerebrais e os -expoentes do DFA tanto de cada ritmo como para todo sinal do ECoG. Ambos os parâmetros sofreram alterações 24 h após a irradiação revelando que houve mudanças significativas no padrão do registro do ECoG. Algumas dessas mudanças foram persistentes 90 dias após a exposição à radiação ionizante. Em particular, a onda teta, em ambos os métodos, mostrou-se um marcador mais sensível 24 h após a radiação em relação às outras ondas, o que sugere que essa onda pode ser um possível biomarcador de exposição à radiação ionizante.

ABSTRACT

To understand ionization radiation biological effects and its effect on the nervous system is of great clinical interest. However, there are few electrophysiological studies of brain activity after exposure to ionizing radiation. A new methodological approach to evaluate the possible effects of ionizing radiation on brain activity is the use of mathematical methods in the analysis of complex time series originating from fluctuations in brain activity recorded in eletrocorticograma (ECoG). This work aims to use the average power of different brain rhythms obtained in the power spectrum and the coefficient detrended fluctuation analysis (DFA) as gamma radiation biomarkers of the exposure in the brain. The animals were divided into three groups one control and two irradiated evaluated 24 hours (IR24) and 90 days (IR90) after exposure to 18 Gy of gamma irradiation from a cobalt-60 source, the same as used in radiotherapy. After applying a filter FFT (fast Fourier transform) on log ECoG were obtained delta rhythms, theta, alpha and beta. To parameterize the signal were calculated average power of different brain rhythms and -exponents of both DFA each rhythm as for all ECoG signal. Both parameters suffered 24 h changes after irradiation revealed that there were significant changes in the pattern of ECoG record. Some of these changes were persistent 90 days after exposure to ionizing radiation. In particular, theta wave, in both methods, proved to be a more sensitive marker 24 h after radiation relative to the other waves, suggesting that this wave may be a potential biomarker of exposure to ionizing radiation.