Modulação do ritmo alfa individual pela condição dos olhos e pela luminosidade em seres humanos

Abstract

O ritmo alfa, predominante em situação de repouso com os olhos fechados (OF), é modulado com a abertura dos olhos (OA). Este efeito, inicialmente atribuído à estimulação sensorial visual também foi observado no escuro, evidenciando uma modulação do ritmo alfa independente da luminosidade. Esta modulação se mostrou vinculada a estados de processamento interno e processos atencionais. Embora classicamente o ritmo alfa esteja inserido na faixa entre 8 a 12/13 Hz, é crescente a consideração de que Frequências Individuais de Alfa (IAF), definidas pelo Pico Individual de Alfa (IAP) ou pela Frequência de Gravidade, podem caracterizar de maneira mais eficaz o ritmo alfa de cada indivíduo. O presente estudo teve como objetivo investigar a contribuição da condição do olho e da luminosidade na modulação do ritmo individual de alfa em humanos. A EEG de 20 voluntários foi registrada em situação de repouso diante a 2 protocolos experimentais. No protocolo 1, a condição dos olhos (OA e OF) alternava em intervalos de 30 segundos enquanto o participante permanecia 5 minutos na mesma condição de iluminação (claro ou escuro); no protocolo 2, a condição de iluminação alternava enquanto o participante permanecia na mesma condição dos olhos. Os registros foram adquiridos em 20 canais posicionados de acordo com o Sistema Internacional 10-20. Os processos de desartefatagem, pré-processamento e análise espectral foram realizados através do Matlab. A análise de amplitude (potência média absoluta, PM, e potência relativa, PR) e frequência (Dominante, FD, e Centro de Gravidade, CG) foi baseada no IAF, delimitado a partir do pico de maior potência no espectro dentro da faixa de 7.5 e 12.5 Hz durante a condição de OF no claro para cada canal. O mesmo IAF foi utilizado nas demais condições. A PM foi reduzida pela abertura dos olhos nas regiões posteriores do escalpo, em ambas as condições de iluminação. A PM da sub-banda IAF Alfa2 foi modulada especificamente pela modulação da condição dos olhos, enquanto que a modulação da iluminação afetou de forma mais expressiva a IAF Alfa3. A PR mostrou-se menos seletiva na discriminação dos efeitos do que a PM. A FD foi reduzida pela luminosidade mais restritamente nas regiões frontais e o CG sofreu maior influência por parte dos protocolos experimentais. Os protocolos 1 e 2 mostraram-se complementares na caracterização das modulações dos olhos e da luz, discriminando o posicionamento mental dos indivíduos e desencadeando modulações no IAP, PM, PR e CG, mas não na FD. Os resultados obtidos pela análise com os métodos IAF e BF não apresentaram discrepância. Assim, a análise através do método IAF mostrou-se eficiente para identificar as modulações exercidas pelas condições dos olhos e da luz, ressaltando as características individuais do ritmo alfa.<br>

Abstract : The alpha rhythm, predominantly at resting situations with eyes closed (EC), is modulated with eyes opening (EO). This effect, initially attributed to visual sensorial stimulation was also observed in the dark. This modulation was linked to internal processing states and attentional process. Although classically the alpha rhythm is found at 8 to 12/13 Hz frequency range, the consideration of Individual Alpha Frequencies (IAF), defined by the Individual Alpha Peak (IAP) or by the Frequency of Gravity, can characterize the alpha rhythm of each subject more efficiently. The present study attempt to investigate the contributions of the eye and the light conditions in the human individual alpha rhythm modulation. The EEG of 20 volunteers was recorded in a resting situation exposed in two experimental protocols. At protocol 1, eyes condition (EO and EC) was alternated every 30 seconds interval while the participant was kept during 5 minutes at the same illumination condition (light or dark); however, at protocol 2, illumination condition was alternated while the participant kept the same eyes conditions. Twenty channels positioned according to the 10-20 International System were recorded. The artifact removal process, pre-processing and spectral analysis were made throw Matlab. The amplitude analysis (absolute mean power, MP, and relative power, RP) and frequency (dominant, DF, and gravity center, GC) were based on IAF, delimited from the higher power peak in the spectrum within the 7.5 ? 12.5 Hz frequency range during the light EC condition for each channel. The same IAF was set for the other conditions. The MP was reduced by the eyes opening at posterior scalp areas, at both light and dark conditions. The IAF Alpha2 MP was modulated specifically by the eyes condition modulation, while the illumination modulation most effectively affected the IAF Alpha3 MP. The RP was shown less selective on effect discrimination than MP. The DF was reduced by illumination at frontal scalp sites, and the GC was most influenced by the experimental protocols. Protocols 1 and 2 were complementary in eye and light modulation characterization, discriminating the mental position of individuals and triggering IAP, MP, RP and GC modulation, but not DF. The results obtained by the analysis with the IAF and BF methods were not discrepant. Thus, IAF method analysis was efficient to identify modulations exerted by eye and light modulations, emphasizing the individual characteristics of the alpha rhythm.