ABSTRACT
RESUMEN En la actualidad, nuevas bases de datos genómicos (secuencias de ADN) son puestas al alcance del dominio público para su análisis. La bioinformática ha desarrollado algoritmos para extraer información y características de dichas secuencias. Sin embargo, estos algoritmos bioinformáticos tienen limitaciones. Una alternativa es utilizar herramientas propias del procesamiento digital de señales (DSP) adaptadas a secuencias genómicas (procesamiento de señales genómicas - GSP). El presente trabajo versa sobre el análisis de los cuatro primeros momentos centrales (media, desviación estándar, asimetría y curtosis) y dos momentos estadísticos (mediana y varianza) de los espectros frecuenciales de las 15 Regiones Reguladoras (RRs) de la base de datos ENCODE con el objetivo de estudiar diferencias estadísticas y frecuencias características. La base de datos seleccionada es "mapeada". Luego, la FFT es calculada a estas señales genómicas y finalmente los momentos estadísticos son implementados. Los resultados mues tran la existencia de 3 grupos de RRs utilizando la media, mediana y curtosis. La desviación estándar y la varianza, parecen no resaltar información importante. Finalmente, la asimetría revela un comportamiento homogéneo ante la presencia de valores atípicos en algunas RRs. Estas observaciones permiten inferir que la periodicidad dentro de la secuencia está relacionada o podría determinar la función biológica que desempeña la misma secuencia.
ABSTRACT Nowadays, new genomic databases (DNA sequences) are available to the whole scientist community for its analysis. The bioinformatics has developed algorithms to extract information and features of the sequences. However, the bioinformatics algorithms have restrictions. An alternative is the use of digital signal processing (DSP) tools adapted to genomic sequences (genomic signal processing - GSP). This work analyzes the first four statistics moments (mean, standard deviation, skewness and kurtosis) and other two moments (median and variance) of the frequency spectra of 15 regulatory regions (RRs) in ENCODE database with the main objective of studying the statistics di fferences and frequency features. The selected database is mapped. Then, the FFT is calculated to these genomic signals and finally the statistic moments implemented. The results show a three-group behavior in the RRs with the mean, median and kurtosis. The deviations standard and the variance do not show important behavior. Finally, the skewness shows a homogeneous behavior with the lack of atypical values in some RRs. These observations support the idea of the presence of periodicities in a sequence that may be related or may determine the biological function that a sequence may perform.
ABSTRACT
Resumen: La existencia de una correlación entre la frecuencia cardíaca (FC), la frecuencia respiratoria (FR) y las respuestas electrodérmicas de la piel (Skin Conductance Response, SCR) ha sido reportada en la literatura, así como también el uso de estos parámetros como medida del nivel de activación del sistema nervioso autónomo. Objetivo: Este trabajo presenta una herramienta (SCRATER) para el análisis conjunto de SCR, FC y FR, las dos últimas, calculadas a partir del análisis del registro de electrocardiograma (ECG). Metodología: En esta investigación, se realizó una descripción detallada de cada algoritmo desarrollado, asi como una una descripción de la interfaz para utilizarlos. En la validación de los algoritmos empleados, se analizaron 192 registros de ECG y 231 registros de actividad electrodérmica (Electro-Dermal Activity, EDA) de 40 participantes masculinos sanos, de los cuales se calculó el número de complejos QRS y FC en cada registro de ECG y el número de SCRs de cada registro de EDA. Resultados: Los datos obtenidos fueron comparados con otras herramientas que analizan SCR y FC pero de manera independiente, obteniendo resultados equiparables mediante coeficientes de correlación. Limitaciones: El ruido y los artefactos presentes en los registros no permiten una correcta estimación de los parámetros y afectan los resultados de todas las herramientas empleadas en el desarrollo de este trabajo. Valor: SCRATER ofrece tres ventajas principales sobre las otras herramientas: 1) libre acceso, 2) código abierto y no utiliza formatos codificados o exclusivos. Conclusión: Este trabajo proporciona una herramienta computacional gratuita que permite analizar simultáneamente SCRs, FC y FR.
Abstract: The existence of a correlation between heart rate (HR), respiratory rate (RR) and skin conductance response (SCR) has been reported in the literature, as well as the use of these parameters as a measure of the activation level of the autonomous nervous system. Objective: This paper introduces a computational tool (SCRATER) developed with the aim to analyze simultaneous recordings of SCR, and heart and respiratory rates, which were calculated from the electrocardiogram recording (ECG) analysis. Methodology: In this research, a detailed description of each developed algorithm was made, as well as a description of the interface to be used. In the validation of the algorithms used, 192 ECG records and 231 Electro-Dermal Activity (EDA) registers of 40 healthy male participants were analyzed, from which the number of QRS complexes and HR in each ECG record and the number of SCRs of each EDA record are calculated. Results: The data obtained were compared with other tools that analyze SCR and HR separately, obtaining comparable results using correlation coefficients. Limitations: The noise and artifacts present in the records do not allow a correct estimation of the parameters and affect the results of all the tools used in the development of this work. Value: SCRATER offers three main advantages over other tools: 1) free access, 2) open source and 3) does not use coded or exclusive formats. Conclusion: This work provides a free computational tool that allows simultaneous analysis of SCRs, FC and FR.