Investigation of functional neuroplasticity in the human brain with near-infrared spectroscopy

Esta tese descreve uma metodologia robusta que viabiliza a investigação da plasticidade do cérebro humano com espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS). fNIRS é uma técnica de neuroimagem óptica promissora que emprega luz no infravermelho próximo para inferir a atividade cerebral funcional de forma contínua e não invasiva. Devido às suas principais características, como portabilidade e versatilidade, a fNIRS possui grande potencial para estudar diversas populações em diferentes condições. Embora promissora, a fNIRS possui baixa relação sinal-ruído, levando a uma baixa reprodutibilidade no nível individual. Essa baixa reprodutibilidade limita a investigação da plasticidade cerebral a estudos de grupo. Nesse contexto, utilizamos a fNIRS em um estudo de grupo no qual mostramos aspectos fundamentais do desenvolvimento natural do cérebro humano durante o primeiro ano de vida. Nossos resultados evidenciaram uma especialização cerebral de nascidos a termo e prematuros e um atraso de maturação no cérebro do grupo prematuro que estava presente mesmo após um ano de vida. Em seguida, trabalhamos no desenvolvimento de metodologias robustas de análise e aquisição de dados focadas em remover os efeitos das principais causas da variabilidade da fNIRS: artefatos de movimento, ausência de informação anatômica e contaminações fisiológicas. De forma geral, mostramos que a fNIRS pode prover resultados com alta reprodutibilidade à nível de grupo e individual desde que o sinal seja adquirido, processado e analisado corretamente. Finalizamos esse trabalho com um resumo detalhado da metodologia que acreditamos ser a mais adequada para a obtenção de resultados robustos e reprodutíveis. Essa metodologia é, sem dúvida, a principal colaboração científica desta tese de doutorado. Contudo, este trabalho abre novos caminhos para o estudo da plasticidade cerebral de forma continua e não invasiva através da viabilização de estudos longitudinais à nível de grupo e individual com a técnica de fNIRS (AU)