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Isolamento funzionale corticale nei pazienti in Stato Vegetativo e di Minima Coscienza

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E' possibile predire il recupero della coscienza nei pazienti in Stato Vegetativo e Minima Coscienza utilizzando l'analisi non lineare del segnale EEG? …

E' possibile predire il recupero della coscienza nei pazienti in Stato Vegetativo e Minima Coscienza utilizzando l'analisi non lineare del segnale EEG?
Presentiamo una serie di studi effettuati presso il S, Raffaele di Cassino a partire da alcune considerazioni epistemologiche.
E' possibile affrontare il problema della coscienza a livello clinico-prognostico nonostante la mancanza di una definizione univoca della coscienza?
Autori: Marco Sarà, Francesca Pistoia, Paolo Onorati, Paolo Maria Rossini, Fabio Sebastiano, Patrizio Pasqualetti.

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  • 1. Stiamo inseguendo la coscienza oppure le nostre stesse invenzioni? Marco Sarà S. Raffaele Cassino
  • 2. Stato Vegetativo
    • Lo Stato Vegetativo è una condizione che cambia continuamente, nome, come gli operatori ecologici.
    • Lo stato vegetativo, e neppure gli operatori ecologici, non sembrano godere di particolari benefici per via della continua rinominazione.
    • Lo Stato Vegetativo sta diventando molto trendy…
  • 3. 3… anzi 4!
    • … e non credo che, verbigrazia, per le gambe che il numero 3 sia più che l’4 o il 2; ne so che l’numero 4 sia di imperfezione agli elementi …
    • meglio dunque lasciare queste vaghezze ai retori e provar il suo intento con dimostrazione necessaria, ché così ci convien fare nelle scienza dimostrative…
    • Galileo Galilei (Dialogo sui massimi sistemi)
  • 4. Punti di vista/osservazione
    • Se gli extraterrestri avessero rapito Galileo (e lo avessero considerato un esemplare appartenente a tutti gli effetti al genere umano) cosa sarebbe successo al loro ritorno sulla terra?
    • “ Attenzione! Tutti i terrestri sono andati in Stato Vegetativo”
    • Le conseguenze??
  • 5.  
  • 6. Qualità Quantità
    • Nel 1600 prendersela con il numero 3 era poco salutare, la perfezione delle 3 dimensioni spiegava le cose entro dei limiti di ragionevolezza intuitiva. Oltre a quei limiti esisteva soltanto il divino.
    • “ non tentare le essenze, ma contentarsi delle affezioni quantitative”
    • Galileo Galilei(1612) , Lettera a M. Welser “Sulle macchie solari”
  • 7. Si/No
  • 8. Willfull Cortical Activation
    • “immagina di giocare a tennis”
  • 9. Quali novità dal passato?
    • Non è la scienza a fare l’evento ma l’evento a fare la scienza
    • Montaigne
    • Oraz: “Dove lo avete visto mio signore?”
    • Haml: “Nel campo visivo della mia coscienza!”
    • Shakespeare
  • 10. Hot From The Press
  • 11. Cartesio o Caverna di Platone? Pistoia & Sarà 2011 in press
  • 12.  
  • 13. Buon Senso?
  • 14. No eppure siamo d’accordo
  • 15. Osservatore Dipendenza
    • Non è difficile accettare l’idea che, nel mondo che ci circonda, esistano più cose (e relazioni fra le cose) di quante ne percepiamo effettivamente.
    • Una ulteriore restrizione deriva dalla condivisibilità dei punti di vista: l’emergenza del linguaggio nel corso del’evoluzione ha contenuto le conseguenze di questa limitazione.
    • La soggettività dei punti di vista è la parte non condivisibile. Eppure la percezione soggettiva spesso è la “causa” dei comportamenti.
  • 16. Dobbiamo nuovamente ricordarci di Galileo
    • … meglio dunque lasciare queste vaghezze ai retori e provar il suo intento con dimostrazione necessaria, ché così ci convien fare nelle scienza dimostrative…
    • Siamo dunque costretti a considerare “vero” ciò che è oggetto delle scienze dimostrative?
  • 17. Soggettività
    • La soggettività ed il libero arbitrio sono gli Hard Problem della coscienza più noti e dibattuti.
    • Se la coscienza fosse il luogo della soggettività come potrebbe essere, al contempo, oggetto di una scienza dimostrativa?
    • Possiamo trovarci tutti d’accordo su di una constatazione riguardo la soggettività: determina una bassa prevedibilità delle risposte di un individuo che ne sia provvisto.
  • 18. Bassa Prevedibilità
    • Noi troviamo una forte rassicurazione se ciò che si verifica nel nostro ambiente è prevedibile.
    • I fenomeni naturali sono fortemente imprevedibili.
    • L’uomo si è costruito un mondo il più prevedibile possibile.
    • In alcuni casi/situazioni l’uomo cerca l’imprevedibilità, traendone grande piacere.
  • 19. Paradosso della prevedibile imprevedibilità
    • L’uomo è una creatura imprevedibile che cerca di vivere in un ambiente prevedibile nel quale finisce per annoiarsi e causare prevedibili “danni”.
    • Tutto ciò che è costruito dall’uomo è necessariamente prevedibile fatta eccezione per l’arte.
  • 20. Naturale vs Artificiale
    • L’uomo tenta spesso di approssimare i sistemi naturali utilizzando delle macchine.
    • L’IA è una cosa reale?
    • E’ possibile creare la creatività?
    • Come fareste a capire se giocate a scacchi con una macchina oppure con un essere umano?
  • 21. Volume Cerebrale
  • 22.  
  • 23. Andamento del mercato
  • 24. Origine dell’imprevedibilità
  • 25. Studiare l’imprevedibilità
    • Non significa prevedere meglio
    • Si possono avere delle informazioni su quanto sia imprevedibile un certo sistema
    • Si possono studiare con maggiore accuratezza le relazioni fra le parti e la loro integrità
  • 26. RETI
  • 27. “week”
  • 28. “Death”
  • 29. “War”
  • 30. “ Tree”
  • 31. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
  • 32. Regolare
  • 33. Irregolare
  • 34. Solo una sequenza RR’ proviene da un soggetto sano
  • 35. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (1)
  • 36. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (2)
    • Chi di noi non ha avuto un momento di fastidio per via delle rette parallele che non si incontrano mai?
    • Qualcuno ha preso la faccenda come un fatto personale.
    • E ha detto: “ok, non si incontreranno mai… ma dovete farle partire infinitamente parallele, se no andrà a finire che si incrociano/allontanano!”
  • 37. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (3)
    • Ci sono sistemi che mostrano (nel loro comportamento) una forte dipendenza (sensibilità) dalle/alle condizioni iniziali.
  • 38. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (4)
    • Una piccolissima premessa può determinare conseguenze enormi (bifurcations) in un sistema complesso.
  • 39. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (5)
    • Uno squalo è in grado di sentire la presenza di sangue in piccola quantità nell’acqua intorno a lui in una concentrazione pari ad una goccia in una piscina grande come l’isola di Manhattan
    • Non farebbero comodo anche a noi umani sensi così sviluppati?
    • Perché l’evoluzione ce li ha tolti?
  • 40. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (6)
    • L’adolescenza di Clark Kent fù un vero tormento, non poté diventare superman sino a che non imparò a dominare la superiorità dei suoi sensi e poteri
    • Dobbiamo anche ammettere che non ci appare molto diversa dall’adolescenza di chiunque altro…
  • 41. Informative Overload
  • 42. Informative Overload
    • Chi conosce un genio alzi la mano!
    • Ci sono più persone colte oggi rispetto a ieri?
    • Siamo riusciti ad andare oltre alla semplice divulgazione?
  • 43. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (7)
    • Se noi avvertissimo tutto quello che percepisce uno squalo saremmo in grado di pensare?
    • Probabilmente l’evoluzione ha modulato la potenza della percezione vs il mondo esterno
    • A favore di una potenziata “lettura” di quello interno
  • 44. Tutto quello che avreste voluto sapere sulla questione della farfalla e dell’uragano ma che non avete mai osato chiedere (8)
    • Una piccola, piccolissima, modificazione in una parte di un sistema può generare una enorme conseguenza
    • Si dimenticano tutti di dire che nessuno sa quale sia la farfalla con la quale dobbiamo prendercela se restiamo senza casa per un uragano
    • Se lo sapessimo: Basterebbe cercare la farfalla giusta e gli uragani sarebbero prevedibili
  • 45. Lineare vs non lineare
    • Lineare: leggi di Newton (sino alla luna e ritorno, balistica, meccanica ecc)
    • Non lineare: tempo meteo, andamento nel tempo della FC, segnale EEG, Pressione Arteriosa
    • COMPORTAMENTO ?
  • 46. Ritorniamo all’andamento imprevedibile
  • 47. Andamento Caotico, Impredicibile, Non Lineare
    • Andamento irregolare
    • Variazioni brusche
    • Inaspettate
    • Sproporzionate
    • Queste sono le caratteristiche dei sistemi che hanno un output caotico (e delle ex)
  • 48. Perché tutti i paesaggi naturali sono belli?
  • 49.  
  • 50.  
  • 51. Abbiamo Bisogno Di Prevedere
  • 52.  
  • 53. ALPHA
  • 54.  
  • 55. Greater signal regularity may indicate increased system isolation
    • Math Biosci. 1994 Aug;122(2):161-81.
    • Greater signal regularity may indicate increased system isolation .
    • Pincus SM
    • Abstract
    • Numerous calculations in diverse biological settings associate greater regularity and decreased complexity of experimental time series with disease and pathology, often accompanied by claims that such calculations in
    • dicate chaotic behavior. While the claims of chaos are unresolved, it nonetheless seems important to determine a unifying theme suggesting greater signal regularity in myriad complicated physiologic systems. Our major hypothesis is that in many systems, greater regularity corresponds to greater component autonomy and isolation. The idea is that healthy systems have good lines of communication, whereas crucial biologic messages in diseased states are either slow to transmit and receive or unable to arrive . We employ ApEn, approximate entropy, to quantify regularity and confirm the hypothesis via analysis of several very different, representational mathematical model forms, conferring a robustness to model form of the hypothesis. This hypothesis is experimentally verifiable in settings where some of the crucial network nodes and connections are known
  • 56. Complexity loss in physiological time series of patients in a vegetative state
    • Nonlinear Dynamics Psychol Life Sci. 2010 Jan;14(1):1-13.
    • Complexity loss in physiological time series of patients in a vegetative state .
    • Sarà M Pistoia F
    • Istituto San Raffaele, Cassino, Italy. marco.sara@sanraffaele.it
    • Abstract
    • Consciousness has not yet been satisfactorily defined because of its puzzling nature which involve the perception of the environment (perceptual awareness) and of the self (self-awareness). Current available methods fail in establishing prognosis in patients with vegetative state (VS): to our mind, this failure stems from the heterogeneous localization of brain damages causing VS and from available approaches tending to investigate self-awareness separately from perceptual awareness, whereas consciousness should be explored as a single and indivisible whole. Moving from the assumption that consciousness depends on the normal activity of wide neural networks, that may be regarded as complex systems whose outputs show a nonlinear behaviour, we propose a nonlinear approach applied to electroencephalographic (EEG) signal, aimed at exploring residual neural networks complexity in patients with VS. For this objective the EEG recording of 10 patients previously admitted to our department were retrospectively analyzed and compared with those of ten matched healthy control subjects. Approximate Entropy (ApEn) was calculated from the average values of time series with fixed input variables. Mean ApEn values were lower in patients than in controls (t18 18 = 12.3, p < 0.001). ApEn is able to discriminate patients from controls thus supporting the hypothesis about a decreased neural networks complexity in VS
  • 57.  
  • 58. HR Dyn In VS Patients
  • 59. Functional Isolation
  • 60. Capacità Di Discriminazione
  • 61. ApEn media VS GOS e CRS-R
  • 62.