Μελέτη εγκεφαλογραφικών ρυθμών ως συμβολή στη φυσιολογία του ύπνου και την παθοφυσιολογία επιληπτικών συνδρόμων
Authors: Κουππάρης Ανδρέας 
Published: September 2021

Η μελέτη των εγκεφαλογραφικών ρυθμών του ύπνου μπορεί να δώσει πληροφορίες για τους υποκείμενους νευροφυσιολογικούς μηχανισμούς που ελέγχουν και οργανώνουν τον φυσιολογικό ύπνο. Το θαλαμοφλοιικό κύκλωμα και τα συστήματα εγρήγορσης του δικτυωτού σχηματισμού είναι δυο νευρικά κυκλώματα με κεντρικό ρόλο σε αυτή τη λειτουργία. Τα συστήματα αυτά εμπλέκονται στην παθοφυσιολογία της επιληψίας, με χαρακτηριστικό παράδειγμα τη γένεση των συμπλεγμάτων αιχμής-κύματος από τους μηχανισμούς παραγωγής των ατράκτων του ύπνου, καθώς και τη χρονική σχέση των επιληπτικών φαινομένων με περιόδους μεταβολών της εγρήγορσης.Στο πρώτο τμήμα της διατριβής αναπτύχθηκε ένα εργαλείο για την ομαδοποίηση παρόμοιων περιόδων του εγκεφαλογραφήματος με βάση το φασματικό περιεχόμενο όπως προκύπτει από την ανάλυση χρόνου-συχνοτήτων. Με το εργαλείο αυτό γίνεται ευκολότερη η ανάλυση της αρχιτεκτονικής του ύπνου. Ως παράδειγμα εφαρμογής, έγινε σύγκριση των υπνογραμμάτων από 10 φυσιολογικούς ύπνους με βάση την κλασσική σταδιοποίηση και με βάση τη σταδιοποίηση που προκύπτει από την αντιστοίχιση των σταδίων με τις ομάδες που αναγνωρίζει ο αλγόριθμος συσταδοποίησης. Ο αλγόριθμος είναι σε θέση να αναγνωρίσει τα διαφορετικά στάδια του ύπνου και οι δυο μέθοδοι παρουσιάζουν πολύ καλή συμφωνία μεταξύ τους με βάση τον συντελεστή κάππα (0,61).Στο δεύτερο τμήμα της διατριβής παρουσιάζεται μια μεθοδολογία ανάλυσης της αλληλεπίδρασης στοιχείων του εγκεφαλογραφήματος με βάση την μελέτη χρόνου-συχνοτήτων που επιτρέπει την εκτίμηση της στατιστικής σημαντικότητας των μεταβολών των ρυθμών που προκύπτουν γύρω από ένα εγκεφαλογραφικό συμβάν. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση της μακροπρόθεσμης αλληλεπίδρασης συμπλεγμάτων Κ και ατράκτων του ύπνου, που στηρίχθηκε πάνω σε παλαιότερες παρατηρήσεις από μελέτες μικρο-μεταβολών του επιπέδου εγρήγορσης μετά από προκλητά συμπλέγματα Κ. Πραγματοποιήθηκε ανάλυση σε 2401 εγκεφαλογραφικά συμβάντα, όπου αναδείχθηκε μια βραχυπρόθεσμη μείωση της δραστηριότητας των ατράκτων 2 – 3 s μετά από συμπλέγματα Κ η οποία αποδόθηκε στην περιοδικότητα των ατράκτων, ενώ δεν αναδείχθηκε στατιστικά σημαντική μακροπρόθεσμη μεταβολή στο διάστημα 10 – 15 s μετά τα αυθόρμητα συμπλέγματα Κ. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα φαίνεται ότι τα μονήρη αυθόρμητα συμπλέγματα Κ που δεν οδηγούν σε μικροαφύπνιση δεν έχουν μακροπρόθεσμη επίδραση στο επίπεδο εγρήγορσης.Τέλος, μελετήθηκε η ποικιλομορφία της τοπογραφίας των γρήγορων ατράκτων με ανάλυση του δυναμικού της πρώτης, της μεσαίας και της τελευταίας κορυφής. Σε 722 ατράκτους από 6 υποκείμενα διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν ομάδες ατράκτων που διαφέρουν σημαντικά από το μέσο όρο. Οι διαφορές μεταξύ των τριών κορυφών αναδεικνύουν μετακινήσεις που αν και συνήθως ακολουθούν μια κατεύθυνση από βρεγματικά προς κεντρικά-μετωπιαία, περιλαμβάνουν ομάδες ατράκτων με μετακινήσεις τόσο στον άξονα αριστερά – δεξιά, όσο και από μπροστά προς τα πίσω. Η ποικιλομορφία αυτή μπορεί να σχετίζεται με την έννοια των τοπικών ατράκτων που έχουν αναφερθεί σε ενδοκράνιες καταγραφές και μαγνητοεγκεφαλογραφήματα, καθώς και με τις ιδιότητες των “core” και “matrix” θαλαμοφλοιικών κυκλωμάτων.Οι τρεις τεχνικές ανάλυσης που αναπτύχθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη των μεταβολών στους ρυθμούς του ύπνου τόσο σε επίπεδο μάκρο- όσο και μίκρο-αρχιτεκτονικής, παρέχοντας πληροφορίες για τη λειτουργία των συστημάτων εγρήγορσης. Με την αναγνώριση τοπογραφικών προτύπων μπορεί να μελετηθεί ο συγχρονισμός και η λειτουργία των υποκείμενων νευρικών κυκλωμάτων, όπως το θαλαμοφλοιικό σύστημα κατά την δημιουργία ατράκτων στον ύπνο και συμπλεγμάτων αιχμής-κύματος στην αφαιρετική επιληψία.