Quantitative electroencephalography as a tool to characterize brain activity in infants of diabetic mothers

Gestational diabetes mellitus (GDM) is an increasingly common pregnancy condition that introduces multiple risk factors to the developing fetus, associated with poor neurologic outcomes as attention deficits or memory impairments. In this work we propose to develop a set of EEG-related measures to assess any difference in the brain activity between healthy neonates and newborns of diabetic mothers throught the comparison between the sleep states, as well as a standard for neonatal EEG pre-processing. The dataset includes EEG traces from full-term newborns, 11 from healthy mothers and 11 from mothers with gestational diabetes, collected within 72 hours after birth by the Division of Developmental Neuroscience, New York State Psychiatric Institute, New York. The quantitative EEG analysis has been performed by means of different spectral indices computed in the conventional frequency bands and compared between the sleep states. Newborns from healthy mothers revealed greater differentiation between the sleep states compared to newborns from mothers with gestational diabetes, mainly localized in the left occipital region. Moreover, this work proposes a standard pre-processing pipeline for neonatal EEG, with automated independent components rejection.

Il diabete mellito gestazionale (GDM) è una patologia sempre più diffusa durante la gravidanza che comporta diversi fattori di rischio per il feto in via di sviluppo, associati a disturbi neurologici come deficit dell'attenzione o ritardi nella memoria. In questo studio proponiamo di sviluppare un set di misure basate su EEG per valutare la presenza di eventuali differenze nell'attività cerebrale tra neonati sani e neonati di madri diabetiche, attraverso il confronto tra gli stati del sonno, nonché uno standard per la pre-elaborazione di EEG neonatale. Il dataset comprende tracce EEG di neonati a termine, 11 di madri sane e 11 di madri con diabete gestazionale, acquisite entro 72 ore dalla nascita da parte della Division of Developmental Neuroscience, New York State Psychiatric Institute, New York. L'analisi quantitativa dell’EEG è stata eseguita mediante diversi indici spettrali calcolati nelle bande di frequenza convenzionali e confrontati tra i due stati del sonno. I neonati di madri sane hanno rivelato una maggiore differenziazione tra gli stati del sonno rispetto ai neonati di madri con diabete gestazionale, localizzata principalmente nella regione occipitale sinistra. Inoltre, questo lavoro propone una pipeline di pre-elaborazione standard per l'EEG neonatale, con rimozione automatica delle componenti indipendenti.