Análise topológica de dados em redes funcionais do cérebro humano sob efeito da Ayahuasca
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47120 |
Resumo: | An area of great interest for scientists today is the study of real complex systems. An example of a complex system is the human brain. The present study uses the usual methods in the study of complex systems to investigate, in an exploratory way, the connectivity of the brain before and after the ingestion of Ayahuasca tea. The tools used for this work focus on the investigation of connectivity between different regions of the brain, based on data from functional magnetic resonance imaging (fMRI). These data were represented by simplicial complexes, in order to make it possible to use the techniques used to evaluate brain connectivity. The three measures used to assess brain connectivity were: (i) the Euler entropy; (ii) the curvature; and (iii) the persistent entropy. Using appropriate statistical tests, it was possible to observe changes in the phase transition point of the complex system in question. For the curvature, no significant changes were observed, however a relevant change in the participation profile of nodes during the phase transition of the system was observed. For the persistent entropy, a decrease of its value was observed for the simplices of dimension two. In this way, the present study broadens our understanding of the impact of Ayahuasca on the brain and opens the door to future studies about brain connectivity under the action of psychedelics. |
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Análise topológica de dados em redes funcionais do cérebro humano sob efeito da AyahuascaFísicaAnálise topológica de dadosEntropia de EulerEntropia persistenteAyahuascaNeurociênciaSistemas complexosAn area of great interest for scientists today is the study of real complex systems. An example of a complex system is the human brain. The present study uses the usual methods in the study of complex systems to investigate, in an exploratory way, the connectivity of the brain before and after the ingestion of Ayahuasca tea. The tools used for this work focus on the investigation of connectivity between different regions of the brain, based on data from functional magnetic resonance imaging (fMRI). These data were represented by simplicial complexes, in order to make it possible to use the techniques used to evaluate brain connectivity. The three measures used to assess brain connectivity were: (i) the Euler entropy; (ii) the curvature; and (iii) the persistent entropy. Using appropriate statistical tests, it was possible to observe changes in the phase transition point of the complex system in question. For the curvature, no significant changes were observed, however a relevant change in the participation profile of nodes during the phase transition of the system was observed. For the persistent entropy, a decrease of its value was observed for the simplices of dimension two. In this way, the present study broadens our understanding of the impact of Ayahuasca on the brain and opens the door to future studies about brain connectivity under the action of psychedelics.Uma área de grande interesse por parte dos cientistas na atualidade é o estudo de sistemas complexos reais. Um exemplo de sistema complexo é o cérebro humano. O presente estudo lança mão dos métodos usuais no estudo dos sistemas complexos para investigar, de forma exploratória, a conectividade cerebral de forma comparativa os momentos antes e depois da ingestão do chá de Ayahuasca. As ferramentas utilizadas para este trabalho focaram na investigação da conectividade entre as diferentes regiões do cérebro, com base em dados de ressonância magnética funcional (fMRI). Estes dados foram representados através de complexos simpliciais, com o intuito de possibilitar a utilização das técnicas próprias para a avaliação da conectividade cerebral. As três medidas usadas para avaliar a conectividade do cérebro foram: (i) a entropia de Euler; (ii) a curvatura; (iii) e a entropia persistente. Utilizando testes estatísticos apropriados, foi possível observar alterações no ponto de transição de fase do sistema complexo em questão. Para a curvatura, não foram observadas mudanças significativas, contudo uma alteração relevante no perfil de participação dos nós durante a transição de fase do sistema foi observada. Já para a entropia persistente, uma diminuição de seu valor foi observada para os símplices de dimensão dois. Desta forma, o presente estudo amplia o entendimento sobre impacto da Ayahuasca no cérebro e abre portas para futuros estudos a respeito da conectividade cerebral sob a ação de psicodélicos.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAMohan, Madras Viswanathan Gandhihttp://lattes.cnpq.br/4867675016397915http://lattes.cnpq.br/1995273890709490Santos, Fernando Antônio NóbregaBarbosa, Aline Amabile ViolLima, Gustavo Zampier dos Santoshttps://orcid.org/0000-0002-4462-0522http://lattes.cnpq.br/6484225572798302Gléria, Iram MarceloSantos, Tales Carneiro dos2022-05-05T23:49:43Z2022-05-05T23:49:43Z2022-02-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTOS, Tales Carneiro dos. Análise topológica de dados em redes funcionais do cérebro humano sob efeito da Ayahuasca. 2022. 83f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47120info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2022-05-05T23:50:22Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/47120Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2022-05-05T23:50:22Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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An area of great interest for scientists today is the study of real complex systems. An example of a complex system is the human brain. The present study uses the usual methods in the study of complex systems to investigate, in an exploratory way, the connectivity of the brain before and after the ingestion of Ayahuasca tea. The tools used for this work focus on the investigation of connectivity between different regions of the brain, based on data from functional magnetic resonance imaging (fMRI). These data were represented by simplicial complexes, in order to make it possible to use the techniques used to evaluate brain connectivity. The three measures used to assess brain connectivity were: (i) the Euler entropy; (ii) the curvature; and (iii) the persistent entropy. Using appropriate statistical tests, it was possible to observe changes in the phase transition point of the complex system in question. For the curvature, no significant changes were observed, however a relevant change in the participation profile of nodes during the phase transition of the system was observed. For the persistent entropy, a decrease of its value was observed for the simplices of dimension two. In this way, the present study broadens our understanding of the impact of Ayahuasca on the brain and opens the door to future studies about brain connectivity under the action of psychedelics. |
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