High-frequency oscillations in the ripple bands and amplitude information coding: towards a biomarker of maximum entropy in the preictal signals

Intracranial electroencephalography (iEEG) can directly record local field potentials (LFPs) from a large set of neurons in the vicinity of the electrode. To search for possible epileptic biomarkers and to determine the epileptogenic zone that gives rise to seizures, we investigated the dynamics of basal and preictal signals. For this purpose, we explored the dynamics of the recorded time series for different frequency bands considering high-frequency oscillations (HFO) up to 240 Hz. We apply a Hilbert transform to study the amplitude and phase of the signals. The dynamics of the different frequency bands in the time causal entropy-complexity plane, H × C, is characterized by comparing the dynamical evolution of the basal and preictal time series. As the preictal states evolve closer to the time in which the epileptic seizure starts, the, H × C, dynamics changes for the higher frequency bands. The complexity evolves to very low values and the entropy becomes nearer to its maximal value. These quasi-stable states converge to equiprobable states when the entropy is maximal, and the complexity is zero. We could, therefore, speculate that in this case, it corresponds to the minimization of Gibbs free energy. In this case, the maximum entropy is equivalent to the principle of minimum consumption of resources in the system. We can interpret this as the nature of the system evolving temporally in the preictal state in such a way that the consumption of resources by the system is minimal for the amplitude in frequencies between 220-230 and 230-240 Hz.Fil: Granado, Mauro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Collavini, Santiago. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Baravalle, Román. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Martinez, Nataniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata; ArgentinaFil: Montemurro, Marcelo A.. Faculty Of Science Technology Engineering And Mathematics ; The Open University;Fil: Rosso, Osvaldo Anibal. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Montani, Fernando Fabián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentin