[Probabilidad-Estadistica-Seminario] Seminario de Probabilidad y Estadística -- Viernes 23 de setiembre

[Andrés Sosa]

Hola

Este *viernes 23 de setiembre a las 10:00 horas* en el salón
de seminarios del Centro de Matemática hablará *Ángel Caputi* (Instituto de
Investigaciones Biológicas Clemente Estable) en el seminario de Probabilidad
 y Estadística.

El título de la charla es:  *Análisis EEG en seres humanos, ¿estadística,
"ojo" entrenado, o los dos?*

Saludos
Andrés

*Abstract:*
*Cuando yo era chico los mecanicos analizaban las fallas de los auomóviles
apoyando un palito entre su oído y distintos lugares del motor. Tenían el
oido entrenado. El electroencefalograma (EEG) es como el "ruido del motor"
de la actividad cerebral y desde su inicio hasta la actualidad se dice que
no nay mejor método para evaluar el EEG que el "ojo entrenado" y de hecho
el análisis visual es el que se utiliza en la clínica como método mas
seguro. Sin embargo, este arte es individual y dificilmente transferible a
la literatura científica en tanto esta requiere de exponer métodos de
análisis de datos repetibles por cualquier observador. En la última década
ha crecido el interés por desarrollar métodos de análisis formal que
permitan la identificación de la magnitud, curso temporal y localización de
las fuentes en el cerebro.*

*El electroencefalograma es el registro de las diferencias de potencial
generadas en el cuero cabelludo por los campos eléctricos emitidos por el
cerebro. Obviamente, al ser medidas de superficie, resultante de la suma de
multiples fuentes eléctricas cuya ubicación es a priori desconocida pero
restringida al volumen que dicha superficie limita, el problema de
identificación de la magnitud, curso temporal y localización de las fuentes
(llamado problema inverso) tiene soluciones ambiguas. No obstante, se han
propuesto algoritmos (ver LORETA) donde en base a supuestos se limita el
número de soluciones posibles y se propone una solución probable en el caso
de que dichos supuestos se cumplan. *

*Un segundo problema es evaluar que fuentes se "encienden" en forma
sistemática (o por lo menos mas probablemente) cuando un sujeto realiza una
tarea mental. Al problema antererior se le suma la necesidad de identificar
señales mucho mas pequeñas que la suma de las señales "basales que ocurren
todo el tiempo. Una solución posible es realizar los registros durante la
ejecución repetitiva de la tarea y convolucionar las señales obtenidas con
una serie de deltas de dirac (en realidad un proceso muy breve que se
repite en el tiempo) que ocurre en relacion con la tarea. Por ejemplo se
pide al sujeto que evalúe mentalmente  si una imagen presentada subitamente
contiene el color azul. Se repiten las imágenes, se seleccionan épocas de
registro de duración fija iniciadas a partir del estímulo y en la práctica
se promedian punto a punto (definiendo cada punto sucesivo como el
determindo por el intervalo desde el inicio de la época). *

*Suponiendo que la actividad relacionada con la tarea ocurre en forma
sistematica (o con significativamente mayor probabilidad de tener un curso
temporal bastante parecida a si misma) y que el resto de lo que ocurre no
tiene ninguna relacion con el proceso de selección de épocas en general se
considera que dicho promedio peri-evento (peri para utilizar un termino
general) es un buen estimador de la suma de actividades que ocuren durante
la tarea. Esto se utiliza en la clínica, se llaman potenciales evocados (o
mas generalmente potenciales relacionados con un evento). Heuristicamente
se han clasificado respuestas tipo a estímulos tipo, seleccionado
parámetros claramente identificables "a ojo" en dichas respuestas y de la
comparación de estas medidas individuales con medidas poblacionales se
obtienen tests que permiten detectar si el sujeto se evade del rango
"normal" o no. *

*La identificación de distintos componentes y sus parámetros numéricos (por
ejemplo latencia de un pico en una determinada diferencia de potencial
provocada por un estímulo) en dichas respuestas se hizo primero "a ojo" y
luego se valido poblacionalmente, en sujetos "sanos" y en sujetos con
"patologías específicas". Estos estudios tienen buen resultado en la
evaluación de problemas clínicos.      *

*La busqueda de nuevos componentes que sean indicadores de actividades
relacionadas con una tarea mental o una intencionalidad se ha intensificado
en los últimos 15 años, dado que el electroencefalograma es un método no
invasivo, barato y con una resolucion temporal suficiente para analizar los
procesos mentales en el hombre. Por las razones ariba dichas es muy pobre
para la identificación espacial y/o de la unicidad de las fuentes que
generan un determinado evento identificable siendo esta su limitacion mas
importante. *

*Desde el punto de vista nosologico la profundización en el conocimiento
del correlato EEG de la actividad cerebral que ocurre durante distintas
tareas puede aportar datos que faciliten entender los algoritmos utilizados
por el cerebro para resolver ciertos problems. Desde el punto de vista
práctico la identificacion automática de dichos componentes abre la puerta
para desarrollar procesos automaticos de extraccion de señales que permitan
por ejemplo la comunicacion con sujetos incapaces de expresarse de otra
manera o el control de aparatos utilizando potenciales encefalograficos
voluntariamente emitidos. *

*Hemos aplicado las tecnicas arriba descriptas para el analisis del proceso
de valoracion de verdad de una proposicion lógica contrastando la misma con
datos sensoriales (por ejemplo: "el tuco esta salado" versus probarlo o en
el caso de nuestro experimento "en el circulo hay un sector azul" versus
verlo). En este proceso de investigación me encontré con los siguientes
problemas cuyas soluciones e incognitas sobre su validez expondré en el
seminario (muchas veces usando el "ojo entrenado" , otras usando tecnicas
estadísticas basicas o algoritmos  inventadas cuya validez formal
desconozco y otras las dos, o sea identificando a ojo primero y haciendo
tests entre sujetos para  un parametro hipotetico despues): *

*1) ¿Como separo los fenómenos específicamente relacionados con una
determinada valoración de otros que son comunes al experimento?: Por
ejemplo la actividad sensorial ligada al proceso de "ver" un determinado
estímulo o en el caso de que la decision se exprese (verbalmente o por un
movimiento) de los mecanismos cerebrales involucrados con dicho proceso de
comunicacion. *

*2) ¿Cómo identifico un componente del patron temporo espacial evaluado por
el promedio post evento como significativamente distinto de lo que puede
ocurrir por la sumatoria al azar de actividades circunstanciales?*

*3) ¿Qué generalidad para la población de seres humanos "sanos"  tiene la
identificación de un componente?  ¿que valor estadístico tienen los "grand
averages" es decir los promedios de promedios habitualmente utilizados en
la literatura en la identificación de dichos componentes? ¿cuantos sujetos
tengo que estudiar para poder generalizar? ¿cuantos sujetos tengo que
estudiar para decir si todos pensamos igual?... y si hay distintas
estrategias ¿como hago para separar las poblaciones que inicialmente vienen
entreveradas?*

*Pienso que estas preguntas (otras que puedan surgir) y el analisis de los
errores (tal vez horrores) cometidos por un biólogo que entiende poco de
estadística (mi único curso formal duró quince dias y me enseñaron las
mismas cosas que mi hija le enseña a sus estudiantes de liceo) pueden
estimular el desarrollo de pensamiento estadístico aplicado al analisis del
EEG entre los matemáticos de nuestro país y aportar al desarrollo de un
área de trabajo común entre biólogos y matemáticos. *

*Creo que en un país chico lo mas importante desdeel  punto de vista de la
política de ciencia es desarrollar la capacidad de pensar sobre datos
facilmente obtenibles que aporten al desarrollo del conocimiento. El
analisis electroencefalográfico puede ser un ejemplo. Para ello se necesita
cooperación y aprendizaje por ambos lados biólogos y estadísticos. Esa es
la motivación del seminario.  *
------------ próxima parte ------------
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