Caracterização das propriedades elétricas do córtex cerebral por espectrospocia de impedância eletroquímica e suas implicações
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Resumo
As funções cerebrais emergem de processos eletroquímicos complexos gerados,
propagados e integrados por células nervosas em múltiplas escalas espaciais e temporais.
Diversas técnicas foram desenvolvidas para medir e caracterizar as propriedades desses
processos eletroquímicos. Uma delas, a espectroscopia de impedância (EI), consiste em
medir a impedância do tecido cerebral em resposta a perturbações aplicadas de corrente
(ou voltagem) senoidal de pequena amplitude em várias frequências. O espectro de
impedância resultante de tais medições pode ser analisado no domínio da frequência e
correlacionado com modelos de circuitos elétricos equivalentes, fornecendo assim uma
base quantitativa para avaliar diferentes tipos de mecanismos de propagação de sinais no
cérebro. Após uma descrição das bases teóricas da EI, o presente trabalho de revisão
bibliográfica analisa a contribuição dessa técnica no âmbito da neurociência. Em especial,
a questão, ainda aberta, acerca do caráter resistivo da propagação extracelular das
correntes elétricas no cérebro é discutido. A resolução dessa questão é particularmente
importante em vista de suas amplas implicações para a interpretação de resultados obtidos
por técnicas de registro eletrofisiológico baseado em potenciais de massa como a
eletroencefalografia.
Abstract
Brain functions emerge from complex electrochemical processes generated, propagated,
and integrated by nerve cells at multiple spatial and temporal scales. Several techniques
have been developed to measure and characterize the properties of these electrochemical
processes. One of them, impedance spectroscopy (EI), consists of evaluating the
impedance of brain tissue in response to applied disturbances of small amplitude
sinusoidal current (or voltage) at various frequencies. The resulting impedance spectrum
of such can be analyzed in the frequency domain and correlated with models of equivalent
electrical circuits, thereby providing a quantitative basis for evaluating different types of
signal propagation mechanisms in the brain. After a general description of the theoretical
bases of IE, the present review analyzes the contribution of this technique in the field of
neuroscience. In particular, the still open question about the resistive character of the
extracellular propagation of electrical currents in the brain is discussed. Resolving this
issue is particularly important in view of its broad causes for the interpretation of results
obtained by electrophysiological recording techniques based on mass potentials such as
electroencephalography.
Assunto
Neurociências, Espectroscopia Dielétrica, Impedância Elétrica, Córtex Cerebral, Condutividade Elétrica
Palavras-chave
espectroscopia de impedância, tecido cerebral, impedância, dependência da frequência, condutividade do meio extracelular