Para capturar dados brutos de EEG, foi utilizado o headset sem fio Emotiv EPOC+ (Aspinall et al., 2015; Badcock et al., 2013) com 16 sensores (Figura 6), alinhados de acordo com o sistema internacional de posicionamento 10-20 de análise eletroencefalográfica, que são: ântero-frontal (AF3, AF4), frontal (F3, F4, F7, F8), fronto-central (FC5, FC6), occipital (O1, O2), parietal (P7, P8), temporal (T7, T8) (Figura 7). Dois sensores mastóides (M1 e M2) atuaram como pontos de referência para comparação da voltagem entre os outros sensores e para reduzir interferência elétrica externa, respectivamente. Os canais de terminação ímpar representam aqueles localizados no lado esquerdo do crânio, enquanto os de terminação par os do lado direito.
Figura 6: Headset Emotiv Epoc+ e seu posicionamento em um participante da pesquisa.
Figura 7: Sistema 10-20 de posicionamento de eletrodos de EEG.
Os dados foram coletados em três diferentes atividades: execução da marcha, IM da marcha na perspectiva cinestésica (primeira pessoa) e IM da marcha na perspectiva visual (terceira pessoa). Na execução, cada participante permaneceu sentado em uma cadeira com encosto e, a partir de um comando verbal ("vá"), foi instruído a levantar-se, caminhar 5 metros, girar 180° e retornar à cadeira até se sentar. Na IM cinestésica, o participante permanecia sentado na mesma cadeira, relaxado, com os olhos fechados e, a partir do comando verbal ("vá"), era instruído a imaginar-se (modalidade cinestésica) realizando a mesma atividade executada. Ao finalizar a imaginação desta tarefa, isto é, ao se imaginar sentando de volta na cadeira, deveria verbalizar informando ao pesquisador (por exemplo, "terminei"). O procedimento para a coleta da terceira atividade, IM visual, foi o mesmo realizado para a IM cinestésica, exceto pelo fato de que a
instrução era imaginar outra pessoa, que não ele mesmo, realizando a atividade, como se estivesse a observando.
Para as três diferentes atividades e para cada participante foram realizados 5 ensaios, com duração variável, uma vez que o tempo de execução e de imaginação foram individuais para cada participante. O tempo de coleta foi iniciado 3 segundos antes do comando "vá" e finalizado 3 segundos após o término da execução (ao retornar para sentar na cadeira) ou da verbalização informando o fim da imaginação (cinestésica ou visual).
Para carregar e analisar os dados do EEG, utilizou-se o software MNE (Gramfort et al., 2014) e a linguagem de programação Python 2.7 (Python
Software Foundation, https://www.python.org/), respectivamente.
Inicialmente, para eliminar o nível de corrente contínua e também os artefatos putativos das oscilações de freqüência lenta, todos os sinais foram filtrados acima de 5 Hz por um filtro high-pass Butterworth (ordem 4). Artefatos de movimento da cabeça foram detectados usando os sinais de giroscópio do
headset, gyrox e gyroy, que medem a velocidade angular da cabeça nos eixos x
e y, respectivamente. Ao calcular a velocidade angular absoluta dos sinais do giroscópio filtrado como gyroxy = (gyrox2+gyroy2)1/2, obtivemos uma medida
positiva única da intensidade do movimento da cabeça (O'Regan & Marnane, 2013). Em seguida, os picos de amplitude do gyroxy acima de 30 μV foram
selecionados, correspondendo aos movimentos mais bruscos. Uma vez que os picos de gyroxy foram detectados, as épocas correspondentes a janelas de 120
ms, iniciando 2 amostras (aproximadamente 16 ms) após cada pico, foram escolhidas empiricamente como períodos a serem removidos da análise.
Após eliminar as épocas corrompidas por artefatos de movimento da cabeça e também aqueles menores que o tamanho do maior período de oscilação possível (1/5 Hz-1 em teta ou 200 ms), selecionamos as épocas
remanescentes e classificamos como atividade basal, se elas foram inseridas nos primeiros ou últimos três segundos de cada tentativa, ou como atividade não basal.
Além dos artefatos de movimento da cabeça, que foram mais frequentes durante os testes de execução, também consideramos que os sinais sofreram de outros artefatos, como piscar de olhos, quando a amplitude de cada sinal filtrado excedeu certos limiares positivos e negativos. Aqui os limiares também
foram escolhidos por observações empíricas, considerando a amplitude média dos sinais do EEG. Assim, os picos de amplitude dos sinais filtrados excedendo ± 40 μV foram detectados e as épocas correspondentes a janelas de tempo de 62,5 ms (o período de 8 amostras) centradas nestes picos foram eliminadas da análise.
A potência espectral absoluta de cada época válida foi estimada usando o método de Welch (Welch, 1967), onde cada amostra de potência foi calculada com janelas de Hanning de 4 segundos se sobrepondo em 50%. A potência espectral total de uma tentativa corresponde à soma das potências de todas as épocas válidas relacionadas da respectiva tentativa. No entanto, cada tentativa tem uma duração diferente e, além do fato de as condutâncias do couro cabeludo serem diferentes entre cada paciente, os valores relativos de potência espectral foram considerados para análise eletrofisiológica comparativa.
Portanto, normalizamos a potência espectral absoluta de cada tentativa pela sua energia total - a partir da divisão de cada amostra de potência pela soma de todas. Isso significa que a soma das amostras de amplitude de um espectro de potência normalizado de uma tentativa sempre corresponderá a 1, e a potência de uma faixa de frequência, como o ritmo teta, será uma porcentagem da potência total do sinal - isto é, uma potência relativa. A faixa de frequência considerada para cada ritmo oscilatório é: teta de 5 a 8 Hz; alfa de 8 a 12 Hz; beta de 12 a 30 Hz; e gama de 30 a 64 Hz. Além disso, apresentamos aqui as potências relativas medianas também em uma base logarítmica para destacar pequenas diferenças entre elas em cada tarefa.
A coerência, uma medida normalizada de correlação linear entre dois sinais no domínio da freqüência (Wiener, 1930; Gardner, 1992), foi calculada por Cxy = |Pxy|2/(Pxx.Pyy), onde Cxy corresponde à estimativa da magnitude da
coerência quadrática dos sinais de tempo discreto X e Y, Pxx e Pyy são as estimativas de densidade de potência espectral de X e Y, respectivamente, e Pxy é a estimativa de densidade espectral cruzada de X e Y. Assim, a coerência é usada aqui para medir o acoplamento entre as regiões cerebrais representadas por cada par de eletrodos de EEG e foi calculada dentro de cada combinação de ritmo e tarefa usando o método de Welch (1-s janelas de Hanning com 50% de sobreposição) após os sinais terem sido filtrados e as épocas com artefatos removidas, como descrito anteriormente.