O tinnitus, frequentemente descrito como um zumbido nos ouvidos, é uma condição caracterizada por percepções auditivas sem estímulos externos. As investigações sobre suas bases neurológicas e tratamentos são fundamentais para entender como aliviar essa condição perturbadora. Um método relevante utilizado para monitorar as alterações na atividade cerebral de pacientes com tinnitus durante a Terapia de Discriminação Auditiva (ADT) é a análise das respostas relacionadas a eventos (ERD/ERS). Esta técnica envolve a observação da sincronização e dessincronização da atividade neural no cérebro, especificamente no lobo frontal, que desempenha um papel crucial no processamento auditivo e na atenção.

Os mapeamentos de ERD/ERS revelaram que a atividade neural em pacientes com tinnitus sofre alterações, principalmente nas oscilações de bandas de frequências específicas. Em um estudo conduzido por Eggermont e Roberts (2012), foi observado um aumento nas oscilações nas bandas delta e teta em pacientes com tinnitus, especialmente em relação à intensidade do zumbido e ao sofrimento relacionado a ele. Pacientes que relataram maior sofrimento com o tinnitus mostraram oscilações teta amplificadas. Essas oscilações têm implicações importantes, pois estão associadas à atenção, ao estado emocional e ao processamento auditivo.

Adicionalmente, a redução da potência da atividade alfa foi observada em muitos pacientes com tinnitus, sugerindo que, à medida que a atenção dos pacientes é desviada para o zumbido, a sincronização alfa, normalmente associada ao relaxamento e à atenção focada, é diminuída. Esse fenômeno pode ser entendido como uma tentativa do cérebro de adaptar-se à constante percepção do som intrusivo, um reflexo da interação entre percepção auditiva e processos atencionais. Segundo Adamchic et al. (2014), os pacientes com tinnitus frequentemente apresentam uma diminuição no poder alfa, o que pode ser interpretado como uma resposta cerebral à distração contínua causada pela percepção do zumbido.

No estudo de Rodríguez-León et al. (2021), a eficácia da Terapia de Discriminação Auditiva foi monitorada com o uso de mapeamentos ERD/ERS, em que as respostas cerebrais foram analisadas antes e depois de um tratamento específico. As medições foram feitas através de eletroencefalografia (EEG) e concentraram-se nas áreas do lobo frontal (Fp1, Fp2, F7, F3, Fz, F4, F8). Durante os eventos de codificação e recuperação de material auditivo, diferentes padrões de atividade cerebral foram observados, dependendo da intensidade do tinnitus e da percepção do paciente sobre a eficácia do tratamento.

Os mapas de ERD/ERS foram agrupados em relação ao tratamento e à percepção do paciente sobre o tinnitus, conforme indicado pelo questionário THI (Tinnitus Handicap Inventory). Em pacientes que relataram não ter benefícios com a terapia, as respostas de ERD/ERS não mostraram mudanças significativas. Observou-se uma predominância de energia de alta frequência nas bandas beta, com um aumento na energia da banda beta após a codificação do estímulo auditivo, mas sem grandes alterações ao longo do tratamento.

Em contraste, em pacientes que relataram uma piora na percepção do tinnitus, a análise das respostas de ERD/ERS indicou uma alteração nas bandas beta e alfa, com uma queda na potência dessas bandas após o estímulo auditivo. Para pacientes que relataram uma diminuição na percepção do tinnitus, a energia de alta frequência foi mais atenuada durante a última sessão de monitoramento, sugerindo uma possível adaptação cerebral ao estímulo e um processo de habituamento ao zumbido.

Esses achados demonstram a complexidade da resposta neural ao tinnitus e como diferentes estratégias terapêuticas podem alterar essa atividade cerebral. A terapia ADT, ao promover a discriminação auditiva, parece ter o potencial de modular a atividade cerebral de forma a aliviar os sintomas do tinnitus. No entanto, a eficácia do tratamento pode variar entre os pacientes, e isso pode ser refletido nas alterações das oscilações cerebrais observadas.

Além disso, a análise dos dados sugere que a sincronização alfa pode ser um indicador útil para avaliar a atenção e a adaptação do cérebro ao tinnitus. O mapeamento de ERD/ERS se mostra uma ferramenta valiosa para a monitoração do tratamento e oferece insights sobre os mecanismos subjacentes à modulação neural no tinnitus. Com isso, as mudanças nas respostas de ERD/ERS poderiam servir como biomarcadores para a eficácia de terapias futuras, permitindo ajustes mais precisos no tratamento.

Ao considerar a terapia para o tinnitus, é fundamental compreender que a resposta neural é multifacetada. A modulação da atividade em diferentes bandas de frequência está intimamente ligada aos processos cognitivos e emocionais, e qualquer intervenção terapêutica precisa ser personalizada, levando em conta a variabilidade nas respostas individuais. O sucesso do tratamento não depende apenas da redução da percepção do tinnitus, mas também da melhoria nos processos atencionais e emocionais, que podem ser monitorados por meio de mapeamentos de ERD/ERS.

A Terapia de Discriminação Auditiva é realmente eficaz no tratamento do zumbido?

O tratamento do zumbido por meio da Terapia de Discriminação Auditiva (ADT) tem gerado interesse crescente na comunidade científica, mas permanece cercado de incertezas e lacunas metodológicas. Embora existam evidências de que certos pacientes apresentam melhora sintomática com terapias sonoras (Tyler et al., 2020), a variabilidade individual torna essencial uma análise aprofundada das características específicas de cada caso. A ausência de critérios padronizados de avaliação compromete tanto a replicabilidade dos resultados quanto a comparabilidade entre estudos (Wang et al., 2020; Kleinjung & Langguth, 2020).

A duração do tratamento é outro ponto crítico. É sabido que algumas intervenções exigem períodos prolongados para serem eficazes, e ainda não há consenso quanto ao tempo mínimo necessário para alcançar melhorias mensuráveis (McFerran et al., 2019). No caso da ADT, evidências empíricas sugerem que ao menos oito semanas de intervenção são necessárias para observar alterações (Simoes et al., 2019), mas tal prazo deve ser interpretado com cautela, dada a complexidade neuropsicológica do zumbido.

Instrumentos como o Tinnitus Handicap Inventory (THI) são amplamente utilizados para quantificar o impacto funcional do zumbido. Contudo, esses questionários são fundamentalmente subjetivos e suscetíveis a viés retrospectivo (Simoes et al., 2019), o que compromete a precisão da mensuração dos efeitos terapêuticos. A confiabilidade e a reprodutibilidade dessas ferramentas são limitadas, dado que a experiência perceptiva do zumbido pode flutuar consideravelmente em função do estado emocional, contexto ambiental e tempo (McFerran et al., 2019).

Neste contexto, surge a necessidade de métricas mais objetivas para avaliar a eficácia das intervenções. O uso da técnica de dessincronização/sincronização relacionada a eventos (ERD/ERS) no monitoramento da atividade neural antes e depois da ADT aparece como uma alternativa promissora. As alterações detectadas por essa técnica nas frequências cerebrais associadas à atenção e à memória sugerem que a ADT pode reduzir a saliência perceptiva do zumbido, redirecionando os recursos atencionais para estímulos externos (Simoes et al., 2019).

A presença de mudanças estatisticamente significativas em pelo menos uma das bandas de frequência cerebral em todos os participantes do estudo reforça a hipótese de que a ADT pode modular a atenção auditiva. Isso sugere não apenas uma diminuição da atenção dirigida ao zumbido, mas também uma possível reorientação do foco para os sons do ambiente cotidiano.

Há, no entanto, limitações técnicas e metodológicas importantes. As medidas eletroencefalográficas empregadas ainda carecem de validação definitiva em regiões específicas do cérebro, como os lobos temporais e parietais. Investigações futuras devem concentrar-se na análise das respostas neurais nas regiões T3, T4, T5, T6 e Pz, especialmente durante tarefas de codificação e reconhecimento auditivo, a fim de estabelecer com maior precisão os efeitos neurofisiológicos da ADT.

Além disso, é crucial reconhecer que o zumbido não é um fenômeno puramente auditivo, mas sim uma expressão complexa que envolve redes atencionais, memória, controle executivo e estados emocionais. A natureza flutuante da percepção do zumbido exige que o tratamento vá além da intervenção sonora isolada, incorporando uma abordagem integrativa que inclua suporte psicoterapêutico, estratégias de enfrentamento e técnicas de reabilitação cognitiva.

Como a Dor Pode Afetar o Desempenho de Interfaces Cérebro-Computador (BCI) Baseadas em fNIRS em Sistemas Assistivos?

A dor é uma experiência altamente subjetiva, com implicações psicológicas complexas, como medo e ansiedade, que frequentemente acompanham o desconforto físico (Crombez et al., 1999; Treede et al., 1999). Embora a dor crônica e a dor aguda sejam tratadas de formas distintas, a dor aguda é melhor compreendida no que diz respeito aos mecanismos neurais que a envolvem, sendo conhecida por ser a principal causa da interrupção da regulação homeostática no cérebro (Melzack, 2001; Rainville, 2002; Seminowicz & Moayedi, 2017). A medição da dor, geralmente realizada por meio de autodeclarações do paciente, ainda carece de um padrão universal que a padronize, apesar das tentativas de desenvolvimento de questionários para descrever a experiência da dor (Melzack, 1975). Poucos estudos tentaram identificar biomarcadores que permitam medir a dor de forma objetiva (Brown et al., 2011; Fernandez Rojas et al., 2019; Lopez-Martinez et al., 2019; Rojas et al., 2017, 2021), mas ainda não existem padrões definidos para a avaliação da dor em condições clínicas.

Em muitos pacientes com deficiências motoras ou de comunicação, a dor se apresenta como uma condição secundária significativa. O impacto da dor nas atividades corticais e no desempenho de sistemas de Interface Cérebro-Computador (BCI) assistivos não foi completamente investigado até o momento. A presença de dor pode alterar os sinais corticais durante o processo de treinamento ou personalização de uma BCI, afetando potencialmente sua funcionalidade durante a aplicação assistiva. Se um paciente não sentir dor durante o treinamento, mas experienciar dor ao utilizar a BCI para assistências posteriores, o dispositivo pode não funcionar como esperado. Da mesma forma, se a dor estiver presente durante o treinamento, mas não durante a aplicação, a diferença nos sinais corticais pode comprometer o desempenho da BCI.

Pesquisas limitadas têm sugerido que a presença de dor pode afetar os sinais de EEG e fNIRS (Shamsi et al., 2020; Shamsi & Najafizadeh, 2020; Subramanian et al., 2021), o que enfatiza a necessidade de desenvolver modelos e recursos robustos que consigam lidar com os efeitos da dor na performance de BCIs. A fNIRS, uma tecnologia que utiliza luz infravermelha próxima para medir a atividade cortical, tem sido aplicada para estudar esses fenômenos. No entanto, a interação entre a dor e a acurácia dos sistemas baseados em fNIRS para BCIs assistivos ainda não foi suficientemente explorada.

Este estudo em questão tem como objetivo investigar o impacto da dor, especialmente a dor aguda, na precisão de classificação de tarefas cognitivas em um sistema BCI baseado em fNIRS. Durante os experimentos, os participantes realizam tarefas de aritmética mental enquanto são submetidos a estímulos de dor térmica. Sinais corticais correspondentes a cada tarefa são registrados tanto na presença quanto na ausência da dor. O sistema BCI tenta classificar as tarefas de aritmética mental, comparando o desempenho sob essas duas condições.

O experimento utilizou um modelo de aprendizagem supervisionada, o Support Vector Machine (SVM), para a classificação dos dados corticais. Este modelo foi alimentado com características extraídas do domínio de frequência dos sinais corticais. O objetivo era verificar se o conjunto de características utilizado no SVM, treinado com dados de uma condição sem dor, seria imune à dor ao ser testado em dados obtidos com dor. Além disso, explorou-se a possibilidade de utilizar redes neurais profundas, como a rede neural convolucional (CNN), para detectar automaticamente as características dos sinais corticais, minimizando a intervenção manual na análise dos dados.

O experimento foi conduzido com a participação de quatro indivíduos saudáveis, e os sinais corticais foram registrados em um sistema NIRx (NIRScout), utilizando um cap customizado com 50 canais. Durante a experimentação, os participantes realizaram tarefas mentais de subtração e contagem regressiva, enquanto eram expostos a estímulos térmicos dolorosos. A dor foi induzida aplicando calor à região dorsal da mão esquerda dos participantes. O controle da intensidade da dor foi realizado com a medição do limiar de dor e da tolerância à dor de cada participante, ajustando a temperatura da termômetro para garantir uma resposta consistente.

Este estudo não apenas propõe uma análise do impacto da dor no desempenho dos sistemas BCI, mas também se aprofunda na questão da confiabilidade dos modelos de aprendizado de máquina, como o SVM e a CNN, quando expostos a sinais influenciados por dor. As observações indicam que a dor pode interferir na precisão da classificação de tarefas cognitivas, tornando essencial o desenvolvimento de técnicas que consigam mitigar esse impacto para aplicações clínicas. Além disso, sugere-se que a futura pesquisa na área se concentre em estabelecer protocolos padronizados para a medição da dor, tanto para garantir a eficácia dos BCIs assistivos quanto para o bem-estar do paciente.

A dor, enquanto um fator psicológico e fisiológico complexo, pode influenciar diversos aspectos da cognição humana, e, no contexto dos sistemas assistivos, sua gestão e compreensão tornam-se ainda mais críticas. Considerar a dor como um fator que pode distorcer os sinais corticais é essencial para o aprimoramento e a viabilidade de sistemas de BCI na vida diária de indivíduos com deficiências motoras ou de comunicação. A adaptação dos sistemas BCI para serem mais sensíveis a essas variáveis pode abrir novas possibilidades de interação entre humanos e máquinas, oferecendo maior independência e qualidade de vida para os usuários.

Como a Distribuição Espacial e as Condições Iniciais Impactam a Precisão do Agrupamento no Sinal Seismocardiográfico

A análise do sinal seismocardiográfico (SCG) e sua distribuição espacial desempenham um papel crucial no entendimento da variabilidade entre os sujeitos, além de fornecer insights sobre como diferentes condições iniciais de agrupamento afetam os resultados. O estudo de agrupamentos de SCG, especificamente em relação a locais anatômicos e fases respiratórias, revela um quadro complexo onde a escolha da condição inicial e a técnica de medição podem significativamente alterar a precisão e a consistência dos resultados.

Em termos de localização anatômica, a análise das distribuições de agrupamento nas áreas do tórax, como o ponto de Erb e o processo xifoide, mostrou que as condições iniciais de agrupamento, como DTW (Dynamic Time Warping) e Ecorr (Correlação Eficiente), produzem resultados distintos em relação à precisão do agrupamento. Em particular, quando o agrupamento é inicializado com a condição FL (fluxo-lungar), observou-se uma maior precisão e consistência espacial comparada com a inicialização LV (volume-lungar). Isso sugere que a escolha da condição inicial pode evitar o problema dos mínimos locais, um desafio típico em métodos de agrupamento, que pode levar a soluções subótimas.

Além disso, a pesquisa identificou uma relação entre a precisão do agrupamento e a fase respiratória. A análise do ângulo da linha que conecta as medianas dos agrupamentos no espaço de características revelou que, para a maioria dos sujeitos, o ângulo da linha era agudo (menor que 90 graus), indicando que os agrupamentos estavam mais próximos da fase de inspiração. No entanto, a condição FL, ao ser utilizada, foi associada a um ângulo mais baixo, sugerindo que o agrupamento realizado com essa condição inicial pode refletir de forma mais precisa a fase respiratória correspondente.

A relação entre a variação do ritmo cardíaco e o agrupamento também foi analisada. A arritmia sinusal respiratória (RSA), que é uma variação natural da frequência cardíaca em resposta à respiração, foi investigada por meio da diferença absoluta de ritmo cardíaco (AHRD) entre os clusters. Os resultados indicaram que, para a maioria dos sujeitos, a condição inicial FL gerou maior AHRD, o que pode ser interpretado como uma maior consistência espacial do agrupamento. Em termos simples, a utilização da condição FL não só melhorou a precisão do agrupamento, mas também proporcionou uma resposta mais confiável em relação à variabilidade do ritmo cardíaco induzido pela respiração.

O estudo também sugeriu que a variabilidade intra-cluster após o agrupamento pode ser reduzida com o uso da condição FL. A redução dessa variabilidade é um indicativo de que o agrupamento realizado com FL consegue representar de maneira mais homogênea os dados fisiológicos, resultando em uma maior clareza na distinção entre os clusters. Esta redução da variabilidade pode ser um ponto crucial para aplicações clínicas, onde a precisão no monitoramento e diagnóstico é fundamental.

Por fim, é importante destacar que, embora a técnica FL tenha mostrado resultados superiores em termos de precisão de agrupamento e consistência espacial, ainda existe um campo de estudo aberto relacionado à exploração de outras condições iniciais, como diferentes ângulos de decisão de fronteira e outras medidas de distância além de DTW e Ecorr. Isso poderia potencialmente melhorar ainda mais a precisão do agrupamento em diferentes contextos fisiológicos e clínicos.

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