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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-06242024-110738


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
ALTILIA, ANDREA
URN
etd-06242024-110738
Titolo
Characterization and removal of TMS-induced artifacts from LFPs: a methodological comparison
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
BIONICS ENGINEERING
Relatori
relatore Prof. Micera, Silvestro
relatore Prof. Song, Dong
controrelatore Prof. Tognetti, Alessandro
Parole chiave
  • artifacts
  • electromagnetic
  • electrophysiology
  • invasive
  • lfp
  • neural
  • non-invasive
  • processing
  • recordings
  • signal
  • tms
Data inizio appello
15/07/2024
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
15/07/2094
Riassunto
La Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) è stata introdotta da Barker et al. nel 1985 e da allora ha acquisito crescente popolarità come strumento sia di indagine che di modulazione dell'attività neurale. Partendo dall'analisi dei potenziali evocati motori, è stata recentemente introdotta anche per il trattamento di malattie neurologiche farmacoresistenti, come rari casi di depressione, PTSD e OCD.
Combinata con i più recenti sistemi di registrazione invasiva ad alta densità, come gli array di microelettrodi (MEAs), per l'acquisizione dei potenziali locali di campo (LFPs) e delle attività delle singole unità, rappresenta uno strumento prezioso nelle neuroscienze, fornendo approfondimenti sulla funzione cerebrale, la connettività e i processi neurofisiologici. Tuttavia, i dinamici impulsi elettromagnetici utilizzati nella TMS, soprattutto nella rTMS, inducono significativi artefatti nelle registrazioni LFP, che possono sovrapporsi e mascherare morfologicamente e spettralmente la risposta elettrofisiologica evocata, complicando la rilevazione e l'interpretazione di quest'ultima.
L'obiettivo di questa tesi è il confronto qualitativo e quantitativo di diversi processi proposti per la rimozione degli artefatti indotti dalla TMS, senza o con minima distorsione dell'attività neurale sottostante di interesse.

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) was introduced by Barker et al. in 1985, and since then, it has acquired increasing popularity as an instrument of both investigation and modulation of the neural activity. Starting from the motor-evoked potentials analysis, it's been recently introduced also for the treatment of pharmacoresistant neurological diseases, such as rare cases of depression, PTSD and ODC.
Combined with the newest high density invasive recording systems, like MEAs, for the acquisition of LFPs and single unit activities, it represents a valuable tool in neuroscience, providing insights into brain function, connectivity, and neurophysiological processes. However, the electromagnetic dynamic pulses used in TMS, especially rTMS, induce significant artifacts in LFP recordings, that may overlap and mask in morphology and spectrally with the evoked electrophysiological response, complicating the detection and interpretation of the latter.
Objective of this thesis is the qualitative and quantitative comparison of different proposed processing pipeline for the removal of TMS-induced artifacts, without or with minimun distortion of the underlying neural activity of interest.
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