Lateral interactions in visual perception of temporal signals: cortical and subcortical components

The aim of this work was to isolate and investigate subcortical and cortical lateral interactions involved in flicker perception. We quantified the perceived flicker strength (PFS) in the center of a test stimulus which was simultaneously modulated with a surround stimulus (50% Michelson contrast in both stimuli). Subjects were requested to adjust the modulation depth of a separate matching stimulus that was physically identical to the center of the test stimulus but without the surround. Using LCD goggles, synchronized to the frame rate of a CRT screen, the center and surround could be presented monoptically or dichoptically. In the monoptic condition, center-surround interactions can have both subcortical and cortical origins. In the dichoptic condition, center-surround interactions cannot occur in the retina and the LGN, therefore isolating a cortical mechanism. Results revealed both a strong monoptic (subcortical plus cortical) lateral interaction and a weaker dichoptic (cortical) lateral interaction. Subtraction of the dichoptic from the monoptic data revealed a subcortical mechanism of the lateral interaction. While the modulation of the cortical PFS component showed a low-pass temporal-frequency tuning, the modulation of the subcortical PFS component was maximal at 6 Hz. These findings are consistent with two separate temporal channels influencing the monoptic PFS, each with distinct lateral interactions strength and frequency tuning characteristics. We conclude that both subcortical and cortical lateral interactions modulate flicker perception.

Division of labor between M and P visual pathways: different visual pathways minimize joint entropy differently

Visual perception and action are strongly linked with parallel processing channels connecting the retina, the lateral geniculate nucleus, and the input layers of the primary visual cortex. Achromatic vision is provided by at least two of such channels formed by the M and P neurons. These cell pathways are similarly organized in primates having different lifestyles, including species that are diurnal, nocturnal, and which exhibit a variety of color vision phenotypes. We describe the M and P cell properties by 3D Gábor functions and their 3D Fourier transform. The M and P cells occupy different loci in the Gábor information diagram or Fourier Space. This separation allows the M and P pathways to transmit visual signals with distinct 6D joint entropy for space, spatial frequency, time, and temporal frequency. By combining the M and P impacts on the cortical neurons beyond V1 input layers, the cortical pathways are able to process aspects of visual stimuli with a better precision than it would be possible using the M or P pathway alone. This performance fulfils the requirements of different behavioral tasks.

A visão através dos contrastes

O primeiro estágio de processamento da informação do estímulo visual consiste na contagem de fótons pelas células fotorreceptoras. Nos estágios pós-receptorais a informação de intensidade absoluta do estímulo é transformada em comparações de informações provindas de áreas adjacentes da retina e momentos sucessivos. Essa métrica implementada pelo sistema visual para quantificar o estímulo é chamada de contraste - contraste espacial ou simultâneo e contraste temporal ou sucessivo. A presença de contraste é essencial para a geração de percepção visual consciente no domínio do espaço e do tempo e em três dimensões ortogonais de cores - branca e preta; azul e amarela; verde e vermelha. Uma curva em forma de sinodelimita os limiares de detecção de contraste em função da frequência especial ou temporal do estímulo. Ela é chamada função de sensibilidade ao contraste e é afetada por uma série de fatores ópticos e neurais. Neurônios de diferentes classes contribuem para regiões diferentes da função de sensibilidade ao contraste e suas atividades representam as ações de vias de processamento visual que se estendem da retina ao córtex visual. Investigações básicas e clínicas têm dado suporte à importância do estudo da sensibilidade ao contraste espacial de luminância (branco e preta) como uma ferramenta indicadora da função visual em sujeitos normais e afetados por disfunções neuro-oftalmológicas.

Sobre o brilhante efeito: história e narrativa visual na Amazônia em Antônio Parreiras (1905 – 1908)

A tela A Conquista do Amazonas de Antônio Parreiras procura representar o domínio lusitano sobre os povos amazônicos, demonstrando a soberania do branco, fato este essencial para o início da república brasileira. Neste caso, o quadro é uma tentativa de reviver as grandes conquistas lusitanas, utilizando-se de uma analogia, como se a implantação Republicana ganhasse uma dimensão grandiosa, característica das conquistas europeias do período colonial. Portanto, ter um fato passado, capaz de gerar uma unidade, era considerado essencial à formação de uma nação. Sendo caracterizada como um princípio espiritual; considerada sagrada e baseada em um passado heroico. Neste caso, a nação era uma solidariedade em larga escala, constituída da percepção dos sacrifícios feitos no passado. O artista desempenhou um papel fundamental, buscando as origens da existência da nação, imaginando-a, de modo a apresentá-la aos cidadãos, confrontando-os, mesmo nos locais mais distantes da nação.

Entropia conjunta de espaço e reqüência espacial estimada através da discriminação de estímulos espaciais com luminância e cromaticidade moduladas por funções de Gábor: implicações para o processamento paralelo de informação no sistema visual humano

O objetivo deste estudo foi estimar a entropia conjunta do sistema visual humano no domínio do espaço e no domínio das freqüências espaciais através de funções psicométricas. Estas foram obtidas com testes de discriminação de estímulos com luminância ou cromaticidade moduladas por funções de Gábor. A essência do método consistiu em avaliar a entropia no domínio do espaço, testando-se a capacidade do sujeito em discriminar estímulos que diferiam apenas em extensão espacial, e avaliar a entropia no domínio das freqüências espaciais, testando-se a capacidade do sujeito em discriminar estímulos que diferiam apenas em freqüência espacial. A entropia conjunta foi calculada, então, a partir desses dois valores individuais de entropia. Três condições visuais foram estudadas: acromática, cromática sem correção fina para eqüiluminância e cromática com correção para eqüiluminância através de fotometria com flicker heterocromático. Quatro sujeitos foram testados nas três condições, dois sujeitos adicionais foram testados na condição cromática sem eqüiluminância fina e um sétimo sujeito também fez o teste acromático. Todos os sujeitos foram examinados por oftalmologista e considerados normais do ponto de vista oftálmico, não apresentando relato, sintomas ou sinais de disfunções visuais ou de moléstias potencialmente capazes de afetar o sistema visual. Eles tinham acuidade visual normal ou corrigida de no mínimo 20/30. O trabalho foi aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisa do Núcleo de Medicina Tropical da UFPA e obedeceu às recomendações da Declaração de Helsinki. As funções de Gábor usadas para modulação de luminância ou cromaticidade compreenderam redes senoidais unidimensionais horizontais, moduladas na direção vertical, dentro de envelopes gaussianos bidimensionais cuja extensão espacial era medida pelo desvio padrão da gaussiana. Os estímulos foram gerados usando-se uma rotina escrita em Pascal num ambiente Delphi 7 Enterprise. Foi utilizado um microcomputador Dell Precision 390 Workstation e um gerador de estímulos CRS VSG ViSaGe para exibir os estímulos num CRT de 20”, 800 x 600 pixels, 120 Hz, padrão RGB, Mitsubishi Diamond Pro 2070SB. Nos experimentos acromáticos, os estímulos foram gerados pela modulação de luminância de uma cor branca correspondente à cromaticidade CIE1931 (x = 0,270; y = 0,280) ou CIE1976 (u’ = 0,186; v’= 0,433) e tinha luminância média de 44,5 cd/m2. Nos experimentos cromáticos, a luminância média foi mantida em 15 cd/m2 e foram usadas duas series de estímulos verde-vermelhos. Os estímulos de uma série foram formados por duas cromaticidades definidas no eixo M-L do Espaço de Cores DKL (CIE1976: verde, u’=0,131, v’=0,380; vermelho, u’=0,216, v’=0,371). Os estímulos da outra série foram formados por duas cromaticidades definidas ao longo de um eixo horizontal verde-vermelho definido no Espaço de Cores CIE1976 (verde, u’=0,150, v’=0,480; vermelho, u’=0,255, v’=0,480). Os estímulos de referência eram compostos por redes de três freqüências espaciais diferentes (0,4, 2 e 10 ciclos por grau) e envelope gaussiano com desvio padrão de 1 grau. Os estímulos de testes eram compostos por uma entre 19 freqüências espaciais diferentes em torno da freqüência espacial de referência e um entre 21 envelopes gaussianos diferentes com desvio padrão em torno de 1 grau. Na condição acromática, foram estudados quatro níveis de contraste de Michelson: 2%, 5%, 10% e 100%. Nas duas condições cromáticas foi usado o nível mais alto de contraste agregado de cones permitidos pelo gamut do monitor, 17%. O experimento consistiu numa escolha forçada de dois intervalos, cujo procedimento de testagem compreendeu a seguinte seqüência: i) apresentação de um estímulo de referência por 1 s; ii) substituição do estímulo de referência por um fundo eqüiluminante de mesma cromaticidade por 1 s; iii) apresentação do estímulo de teste também por 1 s, diferindo em relação ao estímulo de referência seja em freqüência espacial, seja em extensão espacial, com um estímulo sonoro sinalizando ao sujeito que era necessário responder se o estímulo de teste era igual ou diferente do estímulo de referência; iv) substituição do estímulo de teste pelo fundo. A extensão espacial ou a freqüência espacial do estímulo de teste foi mudada aleatoriamente de tentativa para tentativa usando o método dos estímulos constantes. Numa série de 300 tentativas, a freqüencia espacial foi variada, noutra série também de 300 tentativas, a extensão espacial foi variada, sendo que cada estímulo de teste em cada série foi apresentado pelo menos 10 vezes. A resposta do indivíduo em cada tentativa era guardada como correta ou errada para posterior construção das curvas psicométricas. Os pontos experimentais das funções psicométricas para espaço e freqüência espacial em cada nível de contraste, correspondentes aos percentuais de acertos, foram ajustados com funções gaussianas usando-se o método dos mínimos quadrados. Para cada nível de contraste, as entropias para espaço e freqüência espacial foram estimadas pelos desvios padrões dessas funções gaussianas e a entropia conjunta foi obtida multiplicando-se a raiz quadrada da entropia para espaço pela entropia para freqüência espacial. Os valores de entropia conjunta foram comparados com o mínimo teórico para sistemas lineares, 1/4π ou 0,0796. Para freqüências espaciais baixas e intermediárias, a entropia conjunta atingiu níveis abaixo do mínimo teórico em contrastes altos, sugerindo interações não lineares entre dois ou mais mecanismos visuais. Este fenômeno occorreu em todas as condições (acromática, cromática e cromática eqüiluminante) e foi mais acentuado para a frequência espacial de 0,4 ciclos / grau. Uma possível explicação para este fenômeno é a interação não linear entre as vias visuais retino-genículo-estriadas, tais como as vias K, M e P, na área visual primária ou em níveis mais altos de processamento neural.

Análise experimental sobre velocidade de captura em sistemas de transporte pneumático

A velocidade de transporte é um dos mais importantes parâmetros no transporte pneumático de sólidos. O êxito no transporte de materiais particulados depende da predição ou da determinação da velocidade mínima de transporte. Uma velocidade acima daquela necessária ao transporte estável das partículas sólidas conduz a um grande consumo de energia devido ao aumento na perda de pressão do sistema, degradação dos sólidos e abrasão dos sólidos e da tubulação. Já uma velocidade abaixo desse valor limite certamente resultará na deposição das partículas sólidas para o fundo da tubulação e conseqüentemente o entupimento desta. Neste trabalho, uma técnica para medir a velocidade mínima de captura de partículas sólidas em uma tubulação na direção horizontal em um sistema de Transporte Pneumático é desenvolvida. Ela baseia-se em observações visuais do comportamento das partículas ao ocorrer a captura, em medidas da velocidade de operação do gás e da massa das partículas capturadas. É realizada ainda a análise qualitativa de alguns parâmetros que influenciam na velocidade de captura das partículas, permitindo uma maior compreensão dos fenômenos envolvidos.

Eletrofisiologia da visão em modelo experimental de ratos com diabetes e hipotireoidismo

O diabetes mellitus constitui um problema de saúde pública mundial devido ao seu potencial de morbidade e mortalidade. Esta patologia é caracterizada como uma desordem metabólica com hiperglicemia crônica, resultado de uma deficiência absoluta ou relativa na secreção e/ou ação da insulina. Associado a esse quadro, problemas com a tireoide são frequentemente encontrados em pacientes acometidos por diabetes, principalmente com o avançar da idade. Além disso, há um corpo de conhecimento que descreve que tanto o diabetes quanto o hipotiroidismo provocam isoladamente perdas visuais, no entanto, não há muitas publicações acerca da fisiologia envolvendo em conjunto ambas patologias com as complicações visuais. O presente trabalho objetivou investigar questões relevantes para uma compreensão mais detalhada do quadro de evolução do comprometimento retiniano em modelos animais acometidos concomitantemente por duas doenças: diabetes e hipotireoidismo. Para isso, foram utilizados 50 ratos Wistar machos (Rattus norvegicus), com dois meses de idade, pesando entre 80 a 120 gramas, divididos em quatro grupos: um grupo controle sem procedimentos; um grupo com hipotireoidismo optando por um modelo experimental de tireoidectomia bilateral; um grupo com diabetes, com aplicação de 200 mg/Kg a 2% de Aloxana; e dois grupos com as duas patologias, adotando ambos os procedimentos experimentais, alterando a sequência das patologias em questão. Nos grupos estudados foi utilizado para avaliar as alterações visuais, um método não invasivo amplamente utilizado no meio acadêmico que é o eletrorretinograma (ERG) em diferentes períodos de 30, 45 e 60 dias. Assim, encontramos uma diminuição da amplitude média da onda-a dos animais nos grupos com diabetes e com as duas patologias em todos os registros realizados, os que apresentaram maiores diferenças estatísticas foram em relação ao registro de estocópica máxima, como também diferença no potencial oscilatório de ambos os grupos com as duas patologias. Os resultados obtidos dão suporte à hipótese que as duas patologias concomitantes (diabetes e hipotireoidismo) diminuem significativamente as respostas do ERG.

Life quality assessment of patients after phacoemulsification or extracapsular cataract extraction

Métodos: O trabalho foi realizado no Serviço de Oftalmologia do Hospital Universitário Bettina Ferro de Souza, Belém, Pará, Brasil. O desenho experimental consistiu em séries de casos comparados. O estudo incluiu 60 indivíduos com catarata. Metade dos pacientes foi submetida à extração de catarata extracapsular convencional (ECEE) e a outra metade à extração de catarata por facoemulsificação (PHACO). Os pacientes foram entrevistados usando-se o questionário Visual Function 14 (VF-14) para determinar a qualidade de vida antes e 30 dias depois da cirurgia. Os resultados do exame oftalmológico foram registrados no arquivo de cada paciente e disponibilizados ao longo do trabalho. Foram usados análise de variância simples e comparação post-hoc com teste de Tukey e teste dos sinais para a análise estatística dos resultados. Resultados: O índice de satisfação médio VF-14 foi 38,0 e 89,4 antes e após a cirurgia, respectivamente, para o grupo ECEE, sendo 47,0 e 94,1 para o grupo PHACO. A melhora na qualidade de vida após a cirurgia foi significativa em ambos os grupos de pacientes (p<0,0001), tendo sido semelhante em ambos os grupos. Conclusão: A melhora observada na qualidade de vida avaliada foi significativa e diretamente relacionada à satisfação dos pacientes com os resultados da cirurgia, a qual também foi significativa (p<0,0001). A satisfação e a qualidade de vida são fatores individuais. Consequentemente, as respostas dos pacientes relativas à melhoria em cada atividade são subjetivas e dependem unicamente da percepção individual.

Percepção visual da cidade: iconografias da natureza urbana de Belém (1808 – 1908)

Este estudo propõe uma análise das iconografias urbanas de Belém, produzidas no decorrer do século XIX e início do XX. A tese tem por objetivo, então, analisar a representação da natureza em Belém, especificamente nos anos de 1808 a 1908. O compromisso inicial desse estudo se concentrou em pesquisar os diversos tipos de iconografias sobre Belém no decorrer dos Oitocentos. As questões que se procurou evidenciar tratam sobre a forma como os viajantes apreenderam a cidade, em sua passagem por Belém, tanto sob o ponto de vista narrativo quanto o visual, até os anos de 1890. A partir de então, também identificar como os governantes promoveram a cidade para além da região Amazônica. Observa-se que a natureza brasileira passou a ser representada, a partir do século XIX, por meio de linguagem escrita e iconográfica, isto graças à influência do cientificismo e da sensibilidade artística romântica, que perpassaram pelo conhecimento do país. A sensibilidade romântica realizou a aproximação entre ciência e estética ao apreender e representar a natureza, numa visão totalizante, inaugurando uma nova concepção de paisagem e a tentativa de “inventar” e visualizar uma natureza urbana, a qual é tema principal desse estudo; representa o fenômeno da urbanização que foi registrado, especialmente, por meio da fotografia. Nesse tipo de fotografias, a natureza aparece domesticada, adaptada ao desenho urbano, sua forma artificiosa e geométrica é valorizada. A fotografia urbana do final do século XIX reintroduz o “belo ideal” nas imagens da natureza ordenada segundo o modelo dos jardins franceses, ingleses e italianos. Parto do pressuposto de que a contemplação da natureza é adaptada para a realidade da região Amazônica, embora estivessem presentes modelos provenientes da Europa, mas encontram as suas especificidades a partir de uma natureza exuberante da Amazônia A percepção de natureza na Amazônia da segunda metade do século XIX e a influência de novas formas de conceber a natureza foram projetadas para as cidades na reformulação dos espaços para constituir a área verde, especialmente de Belém. Pensar historicamente a representação da natureza é refletir sobre a sua apropriação pela ação humana ao mesmo tempo em que diferentes indivíduos e grupos sociais circularam e deixaram suas marcas específicas nos lugares construídos a partir de uma natureza domesticada na paisagem urbana.