Redes cerebrais na depressão: um estudo das propriedades topológicas
dc.contributor.advisor | Lima, Gustavo Zampier dos Santos | |
dc.contributor.author | Paula, Matheus Pereira de | |
dc.contributor.referees1 | Silva, Luciano Rodrigues da | |
dc.contributor.referees2 | Corso, Gilberto | |
dc.date.accessioned | 2025-07-14T17:12:32Z | |
dc.date.available | 2025-07-14T17:12:32Z | |
dc.date.issued | 2025-06-30 | |
dc.description.abstract | Many natural systems are composed of multiple interacting elements whose dynamics cannot be explained by the simple sum of their parts. These so-called complex systems require analytical tools capable of capturing both structural and functional relationships among their components. In this context, complex network theory has emerged as powerful framework to model such systems, bridging mathematical, physical, biological, and computational concepts. Among known complex systems, the human brain stands out as one of the most emblematic. Its functional and structural organization can be represented as networks in which different brain regions interact through anatomical (structural) connections and temporal (functional) correlations. Scientific evidence indicates that healthy brains exhibit small-world topology, marked by high local clustering and efficient global integration, which supports communication across regions at low connection cost. This work begins with a systematic literature review on the topological organization of the brain in individuals with depression. The review reveals significant divergence in the reported results regarding connectivity metrics and small-world properties. While some studies report a weakening of network organization, others suggest opposite effects, such as topological strengthening or randomization. To address these inconsistencies, we propose an exploratory approach based on computational simulations of small-world networks using the Watts-Strogatz model. The aim is to investigate how variations in topological parameters affect classical integration and segregation metrics. These simulations help illustrate the potential impacts of different network configurations on brain organization, offering theoretical support for critically interpreting empirical findings in depression neuroscience. | |
dc.description.resumo | Muitos sistemas encontrados na natureza são formados por múltiplos elementos interativos cuja dinâmica não pode ser explicada pela simples soma de suas partes. Esses sistemas, denominados complexos, demandam ferramentas analíticas capazes de captar relações estruturais e funcionais entre seus componentes. Nesse contexto, a teoria de redes complexas tem-se consolidado como uma abordagem poderosa para modelar tais sistemas, unindo conceitos matemáticos, físicos, biológicos e computacionais. Entre os sistemas complexos, o cérebro humano se destaca como um dos mais emblemáticos. Sua organização funcional e estrutural pode ser representada por uma rede na qual diferentes regiões cerebrais interagem por meio de conexões anatômicas (estruturais) e correlações temporais (funcionais). Evidências científicas apontam que, em condições saudáveis, o cérebro apresenta uma topologia do tipo small-world, caracterizada por alta conectividade local e integração global eficiente, favorecendo a comunicação entre regiões com baixo custo de conexão. Este trabalho inicia com um levantamento bibliográfico sistemático sobre a topologia cerebral em indivíduos com depressão, no qual se observou uma significativa divergência nos resultados relatados quanto às métricas de conectividade e propriedades small-world. Enquanto alguns estudos indicam um enfraquecimento da organização de rede, outros apontam para efeitos opostos, como fortalecimento ou randomização da estrutura. Diante dessa heterogeneidade nos achados empíricos, propõe-se uma abordagem exploratória por meio de simulações computacionais baseadas no modelo de Watts-Strogatz. O objetivo é investigar como alterações nos parâmetros topológicos da rede afetam métricas clássicas de integração e segregação. As simulações contribuem para ilustrar os possíveis impactos de diferentes padrões topológicos na organização funcional do cérebro, oferecendo suporte teórico para a interpretação crítica dos dados experimentais na neurociência da depressão. | |
dc.identifier.citation | PAULA, Matheus Pereira de. Redes cerebrais na depressão: um estudo das propriedades topológicas. Orientador: Gustavo Zampier dos Santos Lima. 2025. 106 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) - Departamento de Física Teórica e Experimental, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025. | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64333 | |
dc.language.iso | pt_BR | |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | |
dc.publisher.country | Brazil | |
dc.publisher.department | Departamento de Física Teórica e Experimental | |
dc.publisher.initials | UFRN | |
dc.publisher.program | Bacharelado em Física | |
dc.rights | Attribution 3.0 Brazil | en |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ | |
dc.subject | Redes complexas | |
dc.subject | Cérebro | |
dc.subject | Small-world | |
dc.subject | Depressão | |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | |
dc.title | Redes cerebrais na depressão: um estudo das propriedades topológicas | |
dc.type | bachelorThesis |
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