Profesor | Gabriela González González |
Ayudante |
“TEMAS SELECTOS DE BIOMATEMÁTICAS: Curso introductorio al análisis cuantitativo de series de tiempo electrofisiológicas: EEG, EMG y ECG”,
Objetivo General del Curso
Introducir a los estudiantes al análisis cuantitativo de series de tiempo electrofisiológicas provenientes de electroencefalogramas, electromiogramas y electrocardiogramas con diferentes herramientas matemáticas para que puedan obtener información adicional a la previamente descrita de manera cualitativa.
Impacto
Dado que el curso abraca desde temas biomédicos hasta temas de análisis de series de tiempo, programación y matemáticas aplicadas, todo el aprendizaje adquirido durante el semestre impactará de manera integral en la formación de los estudiantes y fomentará su interés por la cooperación interdisciplinaria, la cual es fundamental para resolver problemas científicos.
Resumen
Este curso es un acercamiento a la cuantificación de datos electrofisiológicos, los cuales se analizan principalmente de manera cualitativa en el área clínica, como apoyo al diagnóstico y/o seguimiento de diferentes patologías, pero que actualmente pueden cuantificarse con herramientas matemáticas para resaltar nuevas características e información relevante. Durante el curso se abordarán inicialmente temas biológicos sobre el origen de la actividad eléctrica del cerebro y el músculo; se realizarán prácticas básicas de toma de datos electroencefalográficos, electromiográficos y electrocardiográficos y se les enseñará a los estudiantes a adquirir datos electrofisiológicos de bases de datos internacionales de acceso libre. Con los datos obtenidos se realizarán prácticas de análisis con el software MATLAB y se aplicarán cada una de las herramientas matemáticas vistas en el curso. Finalmente, se abordarán temas clínicos sobre estados fisiológicos sanos y patológicos, en los cuales ya se han utilizado técnicas de cuantificación como apoyo a su estudio, diagnóstico y/o seguimiento. Al finalizar el curso los estudiantes realizarán un proyecto en el cual propondrán alguna técnica matemática que pueda contribuir con el estudio de alguna patología o estado fisiológico en particular.
Criterios de evaluación
Asistencia y participación en clase................................................................................................................ 10%
Tarea (1)................................................................................................................ 20%
Prácticas de análisis de datos (4)................................................................................................................ 40%
Proyecto final................................................................................................................ 30%
Total....................................................................................................... 100%
TEMARIO
Bloques
Bloque I: Células excitables y sus generalidades anatómico-fisiológicas.
1.1 El cerebro y sus principales divisiones funcionales.
1.2 La corteza cerebral y su composición celular (neuronas y glía).
1.3 Sinapsis y neurotransmisores.
1.4 Potencial de Acción neuronal.
1.5 Células musculares esqueléticas.
1.6 Mecanismos eléctricos y contráctiles de las células musculares.
1.7 Potencial de acción de músculo esquelético.
1.8 Células musculares cardiacas.
1.9 Potenciales de acción del músculo cardiaco.
Bloque II: Técnicas de electroencefalografía superficial (EEG), electromiografía (EMG) y electrocardiografía (ECG).
2.1 Técnica de EEG.
2.2 Registros electroencefalográficos y su descripción cualitativa.
2.3 Artefactos externos y fisiológicos del electroencefalograma.
2.4 Técnica de EMG.
2.5 Registros electromiográficos y su descripción cualitativa.
2.6 Técnica de ECG.
2.7 Registros electrocardiográficos y su descripción cualitativa.
Bloque III: Introducción a la programación en MATLAB.
3.1 Importación de datos.
3.2 Vectores y Matrices.
3.3 Gráficas.
Bloque IV: Análisis cuantitativos de datos electrofisiológicos.
4.1 Matrices de correlación.
4.2 Práctica de matrices de correlación aplicada a datos de EEG.
4.3 Transformada de Fourier (FT).
4.4 Práctica de la FT aplicada a datos de EEG y EMG.
4.5 Transformada de Fourier por Ventanas (WFT).
4.6 Práctica de la WFT aplicada a datos de EEG y EMG.
4.7 Transformada Wavelet Continua (CWT).
4.8 Práctica de la CWT aplicada a datos de EEG, EMG y ECG.
4.9 Filtro Wavelet (CWT inversa).
Bloque V: Electroencefalografía cuantificada (qEEG) en estados fisiológicos clínicamente sanos y en enfermedades neurodegenerativas.
5.1 qEEG en estado de reposo con ojos cerrados y ojos abiertos.
5.2 qEEG en envejecimiento.
5.3 qEEG en patologías (enfermedad de Parkinson, Alzheimer y Epilepsia).
Bibliografía recomendada