Estrutura de Aquisição de Sinal Eletroencefalográfico para Neurodiversos: Um Estudo de Caso de Terapia Assistida por Golfinhos

Resumo

Aqui apresentamos um protocolo para aquisição e registro de sinais eletroencefalográficos (EEG) de crianças neurodivergentes antes, durante e depois de participar de sessões de terapia assistida por golfinhos (DAT).

Resumo

Este protocolo detalha as etapas essenciais para adquirir e registrar sinais eletroencefalográficos (EEG) em crianças neurodivergentes antes, durante e depois de participar de sessões de Terapia Assistida por Golfinhos (DAT). Seu principal objetivo é fornecer dados consistentes e confiáveis que permitam uma avaliação precisa da atividade cerebral em vários estágios do processo terapêutico. O protocolo estabelece uma estrutura clara para comparar os sinais de EEG obtidos, garantindo que cada gravação atenda aos padrões exigidos para uma análise e interpretação eficazes. Para isso, é utilizada uma abordagem abrangente que combina ferramentas eletrônicas e métodos matemáticos, como análise espectral de potência, para identificar alterações na atividade cerebral das crianças durante a intervenção. Além disso, a replicabilidade dos resultados é garantida, favorecendo a validade e consistência nos estudos científicos relacionados à terapia. Este protocolo, ao padronizar a aquisição de dados, busca otimizar os resultados terapêuticos e fornecer uma base sólida para comparar diferentes estudos sobre o impacto do DAT na neurodiversidade infantil. Além disso, fornece um sistema robusto para pesquisas futuras, facilitando a interpretação objetiva dos efeitos da terapia e melhorando as intervenções.

Introdução

As diferenças culturais entre vários grupos humanos dependem em grande parte de suas habilidades cognitivas. Enquanto alguns indivíduos podem se adaptar a essas normas culturais, outros geralmente enfrentam marginalização. Portanto, é essencial que esses indivíduos participem de sessões que promovam sua integração na sociedade humana¹.

Crianças com distúrbios do neurodesenvolvimento, como transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) ou transtorno do espectro autista (TEA), geralmente requerem uma combinação de terapias físicas e alternativas para uma reabilitação abrangente e eficaz ^2,3. É importante notar que, além das terapias convencionais, terapias alternativas foram desenvolvidas para abordar de forma holística os aspectos físicos, emocionais e espirituais dos pacientes. Essas terapias visam complementar as abordagens tradicionais e promover uma recuperação mais completa ^2,4. Quando recomendadas por profissionais de saúde, essas terapias podem servir como complementos valiosos à medicina convencional³.

Uma terapia alternativa que tem atraído crescente interesse público devido aos seus avanços no alívio da dor e melhora nas habilidades de aprendizagem em crianças com deficiência é a Terapia Assistida por Golfinhos (DAT)⁵. Esta terapia aproveita a interação entre humanos e golfinhos, normalmente golfinhos-nariz-de-garrafa grávidas ou amamentando, em um ambiente aquático para melhorar a qualidade de vida de crianças com diferentes habilidades.

Atualmente, o DAT carece de um método totalmente padronizado, pois foram observadas variações nos processos aplicados aos pacientes, terapeutas e/ou especialistas envolvidos, duração e frequência das sessões, bem como o tipo de golfinho e seu treinamento para alcançar efeitos terapêuticos^6,7,8. Segundo Jette et ^al.9, a padronização dessas terapias potencializa a coleta de dados para pesquisa, pois a coleta consistente de dados permite estudos comparativos e o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas baseadas em evidências.

A ausência de um sistema padronizado de captura de dados no DAT complica a avaliação objetiva de seus efeitos, limitando a comparabilidade dos resultados entre os estudos. Apesar da crescente popularidade do DAT, a estrutura metodológica utilizada para monitorar as mudanças dos pacientes varia consideravelmente dependendo da instituição e da equipe de pesquisa, resultando em resultados inconsistentes e até contraditórios^10,11.

Essa variabilidade tem levantado preocupações na comunidade científica, pois não existem parâmetros confiáveis para medir a eficácia terapêutica em termos de melhorias cognitivas, emocionais ou comportamentais em pacientes¹². A falta de padrões também afeta o desenvolvimento de protocolos rigorosos, podendo levar a interpretações tendenciosas dos resultados obtidos em diferentes estudos de DAT.

A variabilidade nos procedimentos de aquisição de sinais eletroencefalográficos (EEG), como posicionamento de eletrodos, calibração de equipamentos e condições ambientais, pode introduzir inconsistências nos resultados, dificultando a interpretação dos efeitos terapêuticos e comparações entre os estudos ^13,14. Portanto, é essencial padronizar o processo de captura de dados para sinais de EEG nessas terapias para obter dados mais precisos e confiáveis, contribuindo assim para a otimização das práticas terapêuticas e fornecendo evidências sólidas da eficácia do DAT.

Um protocolo padronizado promove maior transparência nos estudos. Quando métodos uniformes são usados, dados e procedimentos podem ser compartilhados de forma mais aberta e eficaz, permitindo que outros pesquisadores verifiquem e validem os resultados. Isso é particularmente importante em campos emergentes ou pouco explorados, onde os pesquisadores dependem fortemente da replicação e validação de estudos anteriores para avançar na compreensão do assunto¹⁵.

Um sistema padronizado de captura de dados, particularmente um baseado no uso de ferramentas neurofisiológicas, como eletroencefalografia, poderia fornecer dados mais precisos sobre os efeitos do DAT na atividade cerebral de pacientes neurodivergentes. Embora o EEG seja um método não invasivo e amplamente utilizado para estudar a atividade cerebral, sua aplicação no monitoramento de terapias alternativas permanece inconsistente, afetando a confiabilidade e a validade dos dados obtidos¹⁶.

Terapias alternativas, como o DAT, oferecem aos pesquisadores a oportunidade de explorar os efeitos dos tratamentos no cérebro dos pacientes, analisando sinais cerebrais como o EEG, combinados com técnicas matemáticas e ferramentas de inteligência artificial para avaliar a eficácia e eficiência de várias intervenções.

Este estudo, portanto, descreve um protocolo de teste proposto para avaliar os resultados do tratamento no México para crianças diagnosticadas com distúrbios do neurodesenvolvimento, incorporando DAT. Esta proposta foi cuidadosamente desenvolvida em colaboração com a Delfiniti México, especialista em interação humano-golfinho, com foco não apenas em atividades de natação, mas também em intervenções terapêuticas mediadas por golfinhos.

Protocolo

NOTA: A metodologia utilizada nesta pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética do Instituto Politécnico Nacional do México de acordo com a Carta de Compromisso de Confidencialidade D/1477/2020. Este documento endossa o método de coleta de amostras e o tratamento ético fornecido aos golfinhos-nariz-de-garrafa pela equipe de pesquisa. O uso responsável dos dados dos participantes foi garantido e seu consentimento foi obtido para o uso dos dados nos experimentos. Antes da coleta da amostra e da conexão do dispositivo, o procedimento foi minuciosamente explicado aos participantes, que estavam livres para se retirar do estudo se discordassem. Aqueles que concordaram em participar assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido. Além disso, os participantes foram informados sobre os testes a serem realizados; no entanto, alguns não entenderam completamente os procedimentos antes de entrar no tanque com os cetáceos.

NOTA: Este protocolo descreve as etapas detalhadas para adquirir e registrar sinais eletroencefalográficos (EEG) de crianças neurodiversas antes, durante e depois de participar de sessões de Terapia Assistida por Golfinhos (DAT). Este protocolo é dividido em oito etapas.

1. Consentimento do paciente

1. Entrevista inicial com os pais e consentimento
   1. Agende uma reunião com os pais ou responsáveis da criança participante. Faça isso pessoalmente no Delfiniti Delfinarium em Ixtapa, México.
   2. Realize uma entrevista detalhada para coletar informações relevantes sobre a neurodiversidade da criança, histórico médico, padrões comportamentais e experiências anteriores de terapia.
   3. Descreva o objetivo da aquisição e registro de dados de EEG, os procedimentos envolvidos e os benefícios e riscos potenciais. Certifique-se de que os pais ou responsáveis entendam e assinem um formulário de consentimento informado. Certifique-se de que este formulário esteja em conformidade com os padrões éticos e as diretrizes institucionais.
2. Colaboração com a equipe do delfinário: Organize uma reunião com a equipe de terapia do delfinário, incluindo treinadores, terapeutas e qualquer equipe administrativa relevante. Certifique-se de que a reunião cubra os objetivos do estudo e as funções de cada membro da equipe.
   NOTA: Esta etapa prepara os pais e a equipe do delfinário para a aquisição e registro de sinais de EEG, garantindo compreensão, coordenação e um ambiente adequado para a criança durante a terapia, aderindo aos padrões éticos e técnicos.

2. Preparação do ambiente

1. Preparação do equipamento
   1. Configure o equipamento de EEG (Tabela 1) em uma área tranquila, livre de distrações, perto do delfinário antes de qualquer sessão de terapia. Certifique-se de que todos os equipamentos estejam funcionando corretamente e que as peças sobressalentes estejam disponíveis.
   2. Calibre os dispositivos de EEG de acordo com as especificações do fabricante para garantir dados precisos e confiáveis (Tabela 2, seção sinal ruim).
      NOTA: Esta etapa garante a configuração e calibração adequadas do equipamento para a aquisição e gravação de sinais de EEG em um ambiente adequado, garantindo que ele funcione corretamente e esteja pronto para capturar dados precisos antes, durante e depois do DAT.

Hydrofone	Taxa de amostragem 96000 sps
	Sensibilidade do hidrofone 8103 25.41e-6; V/Pa
	Sensibilidade do conversor de carga 2647A 0,001 V/pC
Módulo ThinkGear ASIC 1 (TGAM1)	Frequência de amostragem 512 sps
	Bluetooth V3.0
Logitech C920	Frequência de amostragem18 sps
Laptop Windows11	Modelo: Machenike T58-V
	CPU: i7-10870H (2,2 GHz-5 GHz / 8 núcleos)
	GPU: NVIDIA Geforce RTX3060 Laptop GPU Dual Channel, até 32G
	Armazenamento: M.2 PCIE. HDD de 2,5"
	Tela: 144Hz 15,6 polegadas FHD

Tabela 1: Materiais necessários para o monitoramento da Terapia Assistida por Golfinhos (DAT). Esta tabela detalha o equipamento necessário para a aquisição e gravação do sinal de EEG antes, durante e depois do DAT.

Calibração de equipamentos
Sinal ruim	Um sinal de EEG captura correntes elétricas de neurônios ativados no córtex cerebral, detectáveis por sistemas de EEG. Esses sistemas funcionam como interfaces cérebro-computador (BCI), usando eletrodos de superfície colocados de acordo com o Sistema Internacional de Posicionamento 10-20, O ThinkGear TGAM1 É um BCI não invasivo que registra e analisa sinais neurais, atingindo um nível de precisão de 98%. Isso é possível levando em consideração a integridade dos dados, descartando aquelas amostras em que o sinalizador ou indicador chamado Valor de Baixa Qualidade é igual a zero.
	Os atributos da atividade das ondas cerebrais monitorados pelo sensor são quantificados por meio de valores de sinalizadores designados: Nivelamento do Sinal (25), Excesso de Sinal (26), Relação de Potência (27) e Detecção Off-Head (29). Indicações simultâneas de sinalizadores são possíveis; Por exemplo, um valor de sinalizador de 51 para qualidade de sinal abaixo do ideal indica não conformidade com os critérios de planicidade e excessividade. Os valores dos sinalizadores foram meticulosamente selecionados para garantir a exclusividade de cada combinação possível. Além disso, um valor de sinalizador de 200 é indicativo de um estado no qual o sensor registrou condições de descabeçamento por um período de quatro segundos.
	O sinal RAW da série temporal com uma frequência de amostragem de 512 Hz, que permite a amostragem até 256 Hz, permitindo assim separar os sinais em bandas ou ritmos fundamentais de ondas cerebrais, bem como eliminar a frequência de 60 Hz, devido à interferência eletromagnética da linha de alimentação CA através de um filtro Notch de 60 Hz, nomeadamente um filtro de paragem de banda.
Conexão Bluetooth	Para conectar um sensor TGAM1 a um PC via Bluetooth, primeiro certifique-se de que o sensor esteja ligado e que o Bluetooth do PC esteja ativado. Emparelhe o sensor procurando dispositivos nas configurações de Bluetooth do PC, selecionando o sensor TGAM1 e inserindo o código de emparelhamento (geralmente "0000" ou "1234"). Uma vez emparelhado, abra o aplicativo que usará o sensor, selecione-o como o dispositivo de entrada e configure a porta COM correta, se necessário. Teste a conexão verificando a transmissão de dados no aplicativo e solucione problemas verificando o alcance, reiniciando dispositivos ou atualizando drivers, se necessário.

Tabela 2: Calibração do equipamento. Esta tabela fornece uma descrição detalhada da calibração dos componentes do equipamento utilizado.

3. Estímulo pré-DAT

1. Preparação da criança
   1. Apresente à criança o equipamento de aquisição de EEG de maneira amigável e não ameaçadora. Reserve um tempo para garantir que a criança se sinta confortável. Use brinquedos, fotos ou objetos reconfortantes familiares à criança para reduzir a ansiedade, entre outros.
   2. Explique o procedimento de aquisição e registro de EEG para a criança usando linguagem e recursos visuais apropriados à idade. Demonstre como funciona o sensor de EEG e permita que a criança toque e explore o equipamento, se desejar.
2. Aquisição e registro de sinais de EEG
   1. Coloque a criança confortavelmente em uma cadeira ou colchonete, de acordo com sua preferência e conforto. Em seguida, verifique se a conexão Bluetooth está estável através do terminal do PC. Certifique-se de que eles estejam sentados de forma a permitir fácil acesso ao couro cabeludo para a colocação do sensor de aquisição e gravação de EEG (Tabela 2 , seção conexão Bluetooth).
   2. Posicione o sensor de aquisição e registro de EEG na cabeça da criança com cuidado e cuidado, especificamente no ponto FP1 (Figura 1), garantindo que esteja confortável, mas confortável, e que o eletrodo esteja conectado corretamente. Use uma faixa de tamanho pediátrico e ajuste-a conforme necessário para garantir um ajuste seguro, conforme mostrado na Figura 2.
   3. Após o posicionamento correto do sensor e o posicionamento adequado do eletrodo (Figura 3), ajuste o sistema de aquisição de EEG para sample taxa para 512 Hz (amostras/segundo). Essa taxa de aquisição é suficiente para registrar com precisão a atividade neural de até 256 Hz (de acordo com o teorema de Nyquist), que cobre todas as bandas de frequência de EEG clinicamente relevantes (0,5-100 Hz). Faça uma medição de EEG de referência por 1 min com esses parâmetros em seu controle para obter um ponto estável para comparar o sinal e o sinal pós-terapia.
      NOTA: Na pesquisa de EEG, é comum usar janelas de tempo de 30 segundos para análise, como nos estudos do sono, onde os dados são segmentados em épocas dessa duração para classificar os estágios do sono e reconhecer ciclos repetidos de atividade cerebral 17,18,19. No entanto, essa abordagem pode ser limitada em situações como o monitoramento de pacientes críticos, em que eventos breves como convulsões podem passar despercebidos. Portanto, o comprimento das janelas deve ser adaptado às especificidades da análise. Neste estudo, janelas mais amplas foram usadas para capturar melhor a atividade cerebral associada à intervenção: um minuto antes, cinco minutos durante e um minuto após a terapia. Essa abordagem permite a identificação de padrões dinâmicos de longo prazo e mudanças de curto prazo relacionadas à terapia, fornecendo uma visão mais abrangente da neurologia induzida pela intervenção e facilitando inferências mais precisas sobre seus efeitos terapêuticos.
   4. Faça backup imediatamente dos dados do sinal EEG adquiridos e gravados em um dispositivo de armazenamento seguro. Realize uma análise inicial para verificar a qualidade e integridade dos dados, verificando se o sinalizador de sinal ruim do sensor TGAM1 é menor que 51, conforme mostrado na seção de sinal ruim da Tabela 2 .
   5. Monitore continuamente a criança em busca de sinais de desconforto ou angústia durante a aquisição e registro dos sinais de EEG. Forneça segurança e pausas, se necessário. Mantenha a criança relaxada conversando calmamente ou participando de suas atividades favoritas.
      NOTA: Esta etapa do protocolo visa garantir um processo suave e eficaz para a aquisição e gravação de sinais de EEG antes do DAT, fornecendo dados valiosos para melhorar a compreensão e eficácia do DAT.

Figura 1: Sistema internacional 10-20 para colocação de eletrodos extracranianos. O sensor deve fazer contato no ponto^{FP1 23}. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Uso de dispositivo eletroencefalográfico. Esta figura mostra a maneira correta de colocar o dispositivo de EEG. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Aquisição e registro de sinais de EEG antes do DAT. Esta figura mostra o processo de aquisição de sinais de EEG antes do início da terapia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. DAT estímulo

1. Configuração do equipamento de EEG
   1. Certifique-se de que a tampa que contém o dispositivo de aquisição e gravação de sinal de EEG esteja posicionada corretamente na cabeça da criança. Verifique se o eletrodo faz bom contato com o couro cabeludo e limpe a testa, se necessário, conforme mostrado na Figura 1.
   2. Verifique se a conexão sem fio está estável e se a transmissão de dados está funcionando corretamente, pois um dispositivo de aquisição e gravação de EEG Bluetooth está sendo usado, conforme mostrado na seção de conexão Bluetooth da Tabela 2 .
2. Entrada na água e coleta inicial de dados
   1. Ajude a criança a entrar na água sob a supervisão da equipe do delfinário. Certifique-se de que a criança esteja confortável e que o equipamento de EEG seja à prova d'água e bem preso.
   2. Certifique-se de que o equipamento de aquisição e gravação de EEG esteja à prova d'água e bem preso.
   3. Colete e registre dados de sinal de EEG de referência quando a criança entra na água e começa a interagir com os golfinhos.
3. Durante a terapia assistida por golfinhos
   1. Monitore continuamente a aquisição e gravação de sinais de EEG por 5 min (ininterruptos) enquanto a criança interage com os golfinhos (Figura 4). Certifique-se de que o equipamento esteja devidamente instalado e que a criança permaneça relaxada.
      NOTA: Review a nota escrita da etapa 3.2.3.
   2. Certifique-se de que alguém da equipe faça anotações detalhadas sobre o comportamento da criança, as interações com os golfinhos e quaisquer mudanças notáveis durante a aquisição e gravação dos sinais de EEG.

Figura 4: Aquisição e registro de sinais de EEG durante o DAT. Esta figura mostra o processo de aquisição de sinais de EEG durante a terapia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. Gerenciamento de dados pós-terapia:
   1. Faça backup imediatamente dos dados do sinal EEG adquiridos e gravados em um dispositivo de armazenamento seguro.
      NOTA: Um documento de texto simples (.txt) é obtido.
   2. Ajude o paciente a sair da água.
      NOTA: Esta etapa visa garantir um processo suave e eficaz para continuar a aquisição e gravação de sinais de EEG durante o DAT, fornecendo dados valiosos para melhorar a compreensão e eficácia desta abordagem terapêutica, o que permite obter dados para melhoria contínua do processo DAT e assim ajudar a identificar qualquer comportamento singular do golfinho em relação ao paciente com uma certa afetação e até mesmo durante as terapias para identificar quais pontos no processo de DAT. corpo são estimulados e que geram mudanças em seu comportamento, o que modifica a atividade cerebral do paciente.

5. Estímulo pós-DAT

1. Preparação pós-terapia para a criança
   1. Ajude a criança a fazer a transição da área de terapia para um espaço confortável e seco.
   2. Explique à criança, de maneira apropriada à idade, que a aquisição e o registro dos sinais de EEG continuarão por mais um tempo.
2. Verificar o equipamento de aquisição e registro de EEG, bem como sua recalibração. Certifique-se de que o equipamento de aquisição e registro de EEG permaneça no lugar e funcione corretamente após a sessão de terapia.
3. Coleta inicial de dados pós-terapia:
   1. Adquira, registre e armazene imediatamente os dados do sinal de EEG de referência por 1 minuto imediatamente após a criança ter saído da água (Figura 5).
      NOTA: Review a nota escrita da etapa 3.2.3.
   2. Permita que a criança relaxe em um ambiente confortável.

Figura 5: Aquisição e registro de sinais de EEG após DAT. Esta figura mostra o processo de aquisição de sinais de EEG após a terapia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. Atividades estruturadas pós-terapia:
   1. Envolva a criança em atividades de baixa estimulação, como ouvir música suave.
   2. Monitore continuamente a aquisição e gravação de sinais de EEG por períodos de 1 minuto, a fim de garantir a estabilidade dos dados e minimizar a fadiga do participante.
5. Gerenciamento de dados pós-terapia: Faça backup imediato dos dados de sinal de EEG adquiridos e gravados em um dispositivo de armazenamento seguro.
   NOTA: Este stage garante um processo suave e eficaz para continuar a aquisição e gravação do sinal de EEG após o DAT.

6. Aquisição de dados de EEG

1. Análise de dados e elaboração de relatórios
   NOTA: O processamento de dados brutos de EEG é controlado usando uma interface de usuário para promover a compreensão intuitiva em relação a um ciclo de percepção-ação, conforme mostrado na Figura 6.
   1. Inicie o Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE) para aquisição de sinal de EEG e carregue o sistema.
   2. Abra o IDE projetado para processamento de EEG (Figura 7).
      NOTA: O sistema exibirá os recursos disponíveis no computador, incluindo dispositivos conectados, como webcams e hardware de aquisição de EEG.

Figura 6: Processamento de EEG. O processamento de dados brutos de EEG é controlado por uma interface de usuário para promover a compreensão intuitiva em relação a um ciclo de percepção-ação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7: O ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) para sinal de EEG. O sistema exibirá os recursos disponíveis no computador, incluindo dispositivos conectados, como webcams e hardware de aquisição de EEG. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Acesse a janela Configuração do sistema :
   1. Navegue até a janela Configuração do sistema no IDE (Figura 8).
   2. Selecione o dispositivo de EEG para amostragem e defina suas configurações (taxa de amostragem = 512 sps, canais a serem gravados = Fp1).
   3. Salve a configuração para garantir a consistência entre as sessões.

Figura 8: Janela de configuração do sistema. Exibe a janela Configuração do sistema, onde os dispositivos são configurados e personalizados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Insira as informações do paciente.
   1. Use a janela de informações do paciente ( Figura 9) para inserir os seguintes detalhes: nome e diagnóstico do paciente, duração do experimento em minutos, contexto da coleta de dados em relação ao processo DAT (por exemplo, antes, durante ou depois).
   2. Confirme as entradas para continuar.

Figura 9: Janela de informações do paciente. Mostra a janela de informações do paciente, usada para inserir detalhes essenciais, como nome, diagnóstico e parâmetros do experimento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. Iniciar amostragem de dados:
   1. Na tela principal, inicie a aquisição de dados ativando a seção de amostragem de EEG.
   2. Clique no botão de coleta de amostra (Figura 10) para iniciar a captura de dados.
      NOTA: Durante o processo, o botão de coleta de amostra será desativado para evitar interações adicionais enquanto os dados estão sendo coletados dos dispositivos configurados.
   3. Quando o processo estiver concluído, uma mensagem indicando concluído aparecerá Figura 11). Ao final, será criada uma pasta contendo as imagens da câmera e arquivos de texto com os resultados do EEG e do hidrofone.
      NOTA: A pasta inclui os dados do paciente, a data da captura, a hora em que foi feita e se houve capturas adicionais no mesmo dia com a mesma configuração.

Figura 10: Iniciar a amostragem de dados. Esta Figura mostra o início da aquisição de dados ativando a seção de amostragem de EEG. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 11: Amostra completa retirada do paciente. A figura mostra quando o software concluiu a captura das amostras do paciente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

7. Análise de dados de EEG

1. Navegue até a Data Analysis Window, conforme mostrado na Figura 11 (destacada em vermelho). Em seguida, na seção Análise da interface do usuário (UI) principal (destacada em vermelho), selecione os sinais de EEG coletados durante o experimento para processamento (Figura 12).

Figura 12: janela de análise de dados. Esta Figura mostra a seção de análise da interface principal. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Aplicar técnicas de processamento de sinal (o IDE suporta vários métodos para analisar dados de EEG). Aplique as técnicas de processamento de sinal implementando o pipeline computacional definido nas Equações 1-5.
   1. Visualização do sinal EEG bruto: Inspecione os sinais gravados em microvolts para verificar sua integridade e qualidade.
   2. Periodograma FFT: Realize uma Transformada Rápida de Fourier para analisar os componentes de frequência dos sinais de EEG.
      1. Para realizar a decomposição dos sinais de EEG em seus componentes de frequência usando a Transformada Rápida de Fourier (FFT), aplique o seguinte processo matemático. O sinal de EEG, representado como x(t) no domínio do tempo, é transformado em sua representação no domínio da frequência X(f) usando a equação (1)20,21,22
         (1)
      2. Para sinais discretos, como EEG amostrado a uma taxa específica, use a Transformada Discreta de Fourier (DFT), calculada como (2) 20,21,22
         (2)
         Aqui, N é o número de amostras, x[n] é o sinal discreto e k corresponde aos bins de frequência.
      3. As etapas envolvem primeiro carregar o sinal EEG bruto de um arquivo .txt (valores de tensão de série temporal), depois aplicar o algoritmo FFT (Equação 2) para transformar o sinal no domínio da frequência e, finalmente, plotar a densidade espectral de potência (PSD) ou periodograma para visualizar os componentes de frequência. A saída é interpretada identificando picos no espectro correspondentes às frequências dominantes das ondas cerebrais (por exemplo, delta,, alfa).
   3. Análise de espectrograma: Gere espectrogramas para examinar como o conteúdo de frequência do sinal evolui ao longo do tempo.
      1. Pré-processamento: Segmente o sinal de EEG x(t) em janelas de tempo sobrepostas (por exemplo, janelas de 1 segundo com 50% de sobreposição) para capturar as características de frequência variáveis no tempo. Multiplique cada janela por uma janela de Hamming w(t) para minimizar o vazamento espectral, de acordo com a equação (3) 20,21,22.
         (3)
      2. Formação de Fourier: Aplique a FFT a cada segmento em janela para converter o sinal no domínio do tempo no domínio da frequência, produzindo um espectro de valor complexo, de acordo com a equação (4) 20,21,22
         (4)
         NOTA: X(f) representa os componentes de frequência, N é o número de amostras no segmento e f é a frequência.
      3. Geração de espectrograma: Calcule a magnitude quadrada de X (f) para obter a densidade espectral de potência (PSD) para cada segmento de tempo, conforme mostrado na equação (5) 20,21,22:
         (5)
         NOTA: O resultado é plotado como um espectrograma, onde o eixo x representa o tempo, o eixo y representa a frequência e a intensidade da cor indica a potência de cada componente de frequência.
      4. Selecione a opção EEG ou Hydrophone e carregue os dados, conforme mostrado na caixa destacada em vermelho na Figura 13.
      5. Filtragem passa-banda: Aplique um filtro passa-banda para isolar faixas de frequência específicas, como bandas beta baixa e gama baixa, que são relevantes para o ciclo de percepção-ação.
   4. Histograma FFT: Identifique as principais bandas de frequência, como delta (0,5-4 Hz), (4-8 Hz), alfa (8-13 Hz), beta (13-30 Hz) e gama (>30 Hz), que são essenciais para a análise de EEG.

Figura 13: Resultados do processamento de EEG. Saídas geradas pelo sistema, mostrando os dados brutos e os sinais de EEG processados (A), o processamento do sinal através do periodograma FFT (B), o espectrograma (C) e o espectrograma filtrado passa-banda (D). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Revise e interprete os resultados.
   1. Examine as saídas processadas (periodogramas/espectrogramas FFT) da seguinte forma.
      1. Periodogramas: Identifique picos de frequência dominantes (por exemplo, alfa: 8-13 Hz) usando o gráfico PSD (Equação 5). Picos que excedem o ruído basal indicam oscilações fisiologicamente relevantes.
      2. Espectrogramas: Analise a dinâmica de potência de frequência de tempo (por exemplo, rajadas beta / gama durante tarefas de percepção de ação) interpretando gradientes de intensidade de cor (tempo [s] no eixo x, frequência [Hz] no eixo y). Correlacione as mudanças de potência (por exemplo, supressão beta baixa) com as épocas das tarefas.
   2. Contextualize os achados cruzando padrões espectrais (por exemplo, razões/delta) com metadados do paciente (por exemplo, condição clínica, desempenho da tarefa) e anotando eventos (por exemplo, início do estímulo) em espectrogramas para alinhar a atividade neural com os cronogramas experimentais.
4. Exporte e salve os resultados.
   1. Armazene valores PSD (frequência x potência) e matrizes de espectrograma (tempo x frequência x potência) em formatos estruturados.
   2. Exportar usando opções de interface: Selecione formatos (por exemplo, TIFF para figuras, ASCII para valores PSD brutos) compatíveis com MATLAB. Para espectrogramas, mantenha as resoluções de tempo-frequência nos arquivos exportados.

8. Comunicação dos resultados

1. Compile um relatório detalhado das descobertas.
   1. Estruture o relatório para incluir:
      1. Análise espectral: Tabular as bandas de frequência dominantes (por exemplo, potência alfa de pico a 10 Hz ± 1,5 Hz) e sua relevância estatística (por exemplo, p < 0,05, corrigida para comparações múltiplas).
      2. Dinâmica de tempo-frequência: Destaque padrões significativos de espectrograma (por exemplo, aumentos de potência da banda gama [30-45 Hz] durante a execução do motor) com carimbos de data/hora alinhados aos eventos da tarefa.
      3. Correlações clínicas/experimentais: Anote observações.
      4. Recursos visuais: incorpore índices-chave (gráficos PSD, espectrogramas) com rótulos padronizados (por exemplo, "Potência (μV²/Hz)") e legendas especificando parâmetros (por exemplo, "Janela de Hamming: 1 s, 50% de sobreposição").
      5. Suplemento de dados: anexe arquivos de dados processados (por exemplo, .csv tabelas de valores de potência de banda por sujeito) para reprodutibilidade.
2. Feedback e fechamento.
   1. Revisão das partes interessadas: Circule o relatório preliminar aos colaboradores para verificação da consistência metodológica (por exemplo, confirmar se os parâmetros FFT correspondem aos protocolos pré-registrados) e precisão da interpretação (por exemplo, validar as reivindicações de acoplamento-gama em relação aos traços brutos).
   2. Finalização: Aborde o feedback iterativamente e arquive todas as saídas (dados brutos/processados, scripts, relatórios) em um repositório estruturado.
      NOTA: Organize uma reunião com a equipe do delfinário para fornecer um resumo da sessão de coleta de dados pós-terapia. Os resultados obtidos estarão disponíveis para a equipe do delfinário compartilhar com os pais. Nesta etapa, os dados de EEG adquiridos e registrados são analisados e caracterizados, um relatório detalhado é preparado e o feedback é oferecido aos pais sobre os resultados.

Resultados

Este estudo descreve o processo de aquisição e análise de sinais de EEG por meio de uma IU simulada em IDE, complementada pela aplicação de um método padronizado para coleta de dados. Essa abordagem fornece uma estrutura de referência que facilita a comparabilidade entre os estudos e garante a reprodutibilidade, permitindo que outros pesquisadores repliquem os procedimentos e obtenham resultados consistentes em vários contextos.

Discussão

A terapia assistida por golfinhos (DAT) surgiu como uma modalidade terapêutica para indivíduos com autismo e desenvolvimento^24,25. O DAT oferece experiências novas e enriquecedoras aos participantes, estimulando o interesse e o envolvimento sensorial em um cenário impressionante^25,26. No entanto, existem várias limitações que afetam a interpretação da eficácia do DAT, inc...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Conversor de carga	Hottinger Brü el & Kjæ r		Sensibilidade 2647A 0,001 V/pC Frequência de amostragem 512 sps
Hydrofone	Hottinger Brü el & Kjæ r	8103	Taxa de amostragem 96000 sps Sensibilidade 8103 25.41e-6; V/Pa
Laptop Windows11	Machenike	Machenike T58-V	CPU: i7-10870H (2.2GHz-5GHz/ 8Cores) GPU: NVIDIA Geforce RTX3060 Laptop GPU Dual Channel, Até 32G Armazenamento: M.2 PCIE. Tela HDD de 2,5": 144Hz 15,6 polegadas FHD
Módulo ThinkGear ASIC 1	NeuroCéu	TGAM1	Bluetooth V3.0
Webcam	Logitech	C920	Frequência de amostragem18 sps