Processamento dos dados

Para o processamento dos dados cinemáticos e do sinal EEG foram utilizados algoritmos desenvolvidos na plataforma Matlab (Mathworks, USA).

6.7.1. Pré-processamento

Para o pré-processamento do sinal EEG e das trajetórias de movimento foram utilizados filtros digitais. Os dados de EEG foram filtrados utilizando um filtro espacial, o Common Average Reference (CAR), que permite usar a média dos canais como referência, e por um filtro Butterworth passa-banda com frequência de corte de 1Hz e 50 Hz, para a eliminação de ruídos de baixa frequência e ruídos oriundos da rede de distribuição de energia. Para a eliminação de ruídos de alta frequência e a suavização da curva de movimento, os dados cinemáticos foram filtrados por um filtro Butterworth passa-baixa de frequência de corte de 10Hz.

6.7.2. Processamento dos dados cinemáticos

A partir da trajetória de movimento foi possível obter os dados cinemáticos, que foram importantes nesse estudo para a determinação do tempo de duração do movimento, bem como a determinação dos eventos e do tamanho das épocas do sinal EEG.

A identificação dos eventos e a análise do tempo de movimento foram realizadas por meio da determinação das fases do movimento executado pelos sujeitos de pesquisa. Para esse estudo foi realizada a análise da trajetória tridimensional dos marcadores reflexivos posicionados sobre a ponto do dedo indicador em relação ao posicionamento do alvo.

A determinação do posicionamento do alvo se deu por meio de uma coleta de calibração. Durante essa coleta, foram posicionados marcadores reflexivos sobre os possíveis alvos e o voluntário foi orientado a permanecer em repouso por aproximadamente 30 segundos. Posteriormente, esses marcadores eram retirados e dava-se início às coletas do primeiro e/ou segundo estudo. A calibração foi repetida para todos os voluntários e para cada um dos estudos. Além disso, para este estudo, adotou-se uma versão modificada do protocolo apresentado em (CIMOLIN et al., 2012b), no qual o movimento foi dividido em quatro fases: (1) fase de repouso: fase em que o membro está em sua posição inicial e se prepara para iniciar o movimento; (2) fase de ida: fase em que o membro superior se desloca em direção ao alvo;

(3) fase de volta: fase em que o membro superior retorna ao seu ponto inicial; (4) fase de ajuste: fase em que braço se ajusta para alcançar o alvo com precisão.

No protocolo original de Cimolin (2012), foi utilizado apenas um limiar para a determinação das fases de movimento, no entanto, nesse estudo, optou-se por adicionar mais um limiar, seguindo as mesmas orientações do protocolo original, como forma de obter informações a respeito do início do movimento. Dessa forma, para a determinação de cada uma dessas fases, foram utilizados dois limiares: A e B. O limiar A foi obtido por meio da média dos valores mínimos de distância alcançados adicionado à três vezes o valor do desvio padrão da média. E o limiar B foi obtido por meio da média dos valores máximos de distância subtraído de três vezes o valor do desvio padrão da média.

Dessa forma, a fase de ida foi determinada pelo período entre o limiar A e B; a fase de volta do membro foi determinada pelo período entre o limiar B e A; a fase de ajuste foi considerada como o período entre o término da fase de ida e o início da fase da fase de volta; e a fase de repouso foi considerada como o período entre o término da fase de volta e o início da fase de ida.

O tempo total do movimento, caracterizado como o tempo necessário para executar a tarefa de alcance, foi determinado pelo período entre o início da fase de ida e o fim da fase de volta. Além disso, para esse estudo foi obtido o tempo de alcance, que corresponde ao intervalo de tempo entre o início do movimento e o instante em que a criança toca o alvo. A representação das fases durante o movimento do membro superior pode ser visualizada na Figura 19.

Figura 19 - Distância entre o marcador da ponta do dedo e o alvo, segundo o protocolo modificado apresentado em (CIMOLIN et al., 2012).

[Fonte]: Autor

6.7.3. Processamento dos sinais eletroencefalográficos

Para esse estudo, utilizou-se três técnicas de análise e processamento de sinais EEG, sendo que cada uma apresenta uma abordagem e permite um nível de análise diferente. Dessa forma, para os dados EEG foram obtidos os mapas corticais das ondas mu e ondas beta, permitindo dessa forma, a análise das potencias do sinal sobre todo o córtex cerebral; a análise dos Eventos Relacionados à Dessincronização e Sincronização (ERD/ERS) das ondas um e beta sobre os canais C3 e C4, permitindo uma análise isolada da oscilação de fases dessas ondas ao longo do período analisado; e a análise dos Eventos Relacionados à Perturbação Espectral (ERSP) dos canais C3 e C4, permitindo uma análise de uma ampla faixa de frequencia do comportamento oscilatório obtido sobre esses canais, ao longo do tempo.

No presente estudo optou-se pelo o estudo dos canais C3 e C4 devida a representatividade desses quanto a ativação do córtex motor e a obtenção de informações sobre ambos os hemisférios (esquerdo e direito). Além disso, a análise focada sobre as ondas mu e

ondas betas está relacionada à relação que esses duas ondas tem com o planejamento e execução motora (PFURTSCHELLER, 1991).

6.7.3.1. Início do movimento e definição das épocas

Antes de iniciar o processamento dos sinais EEG, determinou-se o instante do evento, no caso o início do movimento, e o tamanho da época, isto é, o período do sinal EEG a ser analisado. Essas informações foram extraídas dos dados cinemáticos a partir de algoritmos desenvolvidos para a plataforma Matlab (Mathworks, USA). Por meio desses algoritmos foi possível detectar de forma automatizada o instante exato em que a criança retira a mão da mesa e inicia o movimento de ida do membro superior.

As épocas foram determinadas considerando janelas de tempo correspondentes ao período que antecede o movimento e ao período de execução do mesmo. Como cada grupo apresentou particularidades e executou os movimentos em velocidades diferentes, optou-se por considerar o valor médio dos tempos encontrados entre os grupos de voluntários para cada um dos estudos. Assim, adotou-se como o período que antecede o evento o valor médio obtido durante a fase de repouso para os três grupos durante cada um dos jogos e, o valor médio do tempo total de movimento obtido para os três grupos durante cada um dos jogos.

No total, foram obtidas, aproximadamente 30 épocas para cada um dos voluntários, uma vez que foram realizadas cerca de 36 repetições e foram excluídas as repetições ruidosas ou que se sobrepuseram com as demais.

6.7.3.2. Análise da Dessincronização e Sincronização Relacionada ao Evento

A dessincronização relacionada ao evento (ERD) descreve a atenuação ou bloqueio de curta duração da potência das oscilações nas bandas alfa e beta de acordo com um determinado evento (PFURTSCHELLER; ARANIBAR, 1979). O fenômeno oposto, a sincronização relacionada ao evento (ERS) descreve as regiões em que há o aumento instantâneo da atividade alfa e beta de acordo com o evento (PFURTSCHELLER, 1992).

Para esse estudo, foram analisadas as sincronizações e dessincronizações das ondas mu (8 a 10Hz) e beta (14 a 25Hz). A escolha dessas ondas deve-se a da primeira estar presente durante a execução de um movimento exclusivamente motor e a segunda, além de estar relacionada com o processo motor, compor o conjunto de ondas presentes durante o planejamento e imaginação motora.

O cálculo do ERD/ERS da banda beta (14 a 25Hz) foi realizado de acordo com (PFURTSCHELLER; LOPES DA SILVA, 1999c) e seguiu os seguintes passos: (1) filtragem dos sinais utilizando um filtro Butterwoth passa banda, (2) obtenção da potência do sinal por meio do quadrado da amplitude das amostras, (3) promediação das amostras de potência de todas as coletas, (4) promediação de todas amostras de tempo para suavização e redução da variabilidade, e (5) suavização dos sinais por meio de uma média móvel com janelas sobrepostas de 10 amostras. O sinal resultante foi representado em potência relativa, dado em porcentagem, obtido por meio de (1):

𝐸𝑅𝐷𝑆𝑗 = ((𝑃𝑗− 𝑅)/𝑅) ∙ 100% (1) Em (1), 𝑃𝑗 representa a potência da 𝑗𝑡ℎ amostra, 𝑅 é a média do sinal de base (baseline), que para este estudo, corresponde ao período de repouso do voluntário.

A partir dos sinais ERD/ERS, foram extraídas informações quanto ao pico de latência ERD média, obtido a partir do período compreendido entre o onset do movimento e o pico ERD.

6.7.3.3. Análise da Perturbação Espectral Relacionada ao Evento

Para esse estudo, o ERSP dos sinais eletroencefalográficos foi obtido por meio de funções disponíveis na toolbox EEGLAB. As funções utilizadas têm como princípio o cálculo da média do espectro de energia de janelas de latência variáveis (DELORME; MAKEIG, 2004). O processo realizado é simplificado por meio da equação (9).

𝐸𝑅𝑆𝑃(𝑓, 𝑡) =1

𝑛∑ |𝐹𝑘(𝑓, 𝑡)|² 𝑛

𝑘=1 (9) Onde, para n ensaios, 𝐹_𝑘(𝑓, 𝑡) é a estimativa espectral do teste k para a frequencia f e tempo t. Para o cálculo de 𝐹𝑘(𝑓, 𝑡), o EEGLAB usa a Transformada de Fourier de Curta Duração (Short Term Fourier Transform - STFT) ou uma transformada de Wavelet Sinusoidal. Além disso, a ferramenta garante aa significância dos desvios do poder da linha de base por meio do método de Bootstrap.