Inflammatory responses in the rat superior colliculus after eye enucleation

Ocular enucleation induces profound morphological alterations in central visual areas. However, little is known about the response of glial cells and possible inflammatory processes in visual brain areas resulting from eye enucleation. In this study, immunoblotting and immunostaining assays revealed increased expression of astrocyte and microglia markers in the rat superior colliculus (SC) between 1 and 15 days after contralateral enucleation. A transient increase of neuronal COX-2 protein expression was also found in the SC. To evaluate the role of an anti-inflammatory drug in attenuating both COX-2 and glial cell activation, the synthetic glucocorticoid dexamethasone (DEX) was administered (1mg/kg i.p., for 3 days) to enucleated rats. Immunoblotting data revealed that DEX treatment significantly inhibited COX-2 protein expression. Postlesion immunostaining for astrocyte and microglia markers was also significantly reduced by DEX treatment. These findings suggest that the removal of retinal ganglion cell input generates inflammatory responses in central retinorecipient structures

Importance of dietary n-3 hufa for eye development and cone formation along gilthead seabream sparus aurata larval development.

[EN] Being fish larvae visual feeders, vision plays an important role in larval orientation at first feeding (Blaxter, 1986). Larval trophic behaviour is closely related with the development of the visual capacity, which directly depends on retina organogenesis. In sparids, such as Pagrus major (Kawamura, 1984) and Pagrus auratus (Pankhurst, 1996), the most important changes in the eye structure occur along the lecitotrophic stage as a preparation for prey capture. Neuringer et al.,(1988) has established a critical role for n-3 polyunsaturated fatty acids and, particularly docosahexaenoic acid (DHA) in neural and retinal tissue functions in mammals. Similarly, in larval fish there is a high demand of DHA to form nervous membranes. Bell and Dick (1993) found photoreceptors in the eye, rods and cones accumulate and selectively retain DHA in external segments.Bell et al. (1995) found that feeding juvenile herring a DHA poor Artemia diet during the period of rod development resulted in impaired vision at low light intensities, when rod vision is essential.

Central autonomic control in spontaneously hypertensive rats: a study on phasic phenomena during rapid-eye-movement sleep

The cardiovascular regulation undergoes wide changes in the different states of sleepwake cycle. In particular, the relationship between spontaneous fluctuations in heart period and arterial pressure clearly shows differences between the two sleep states. In non rapid-eye-movement sleep, heart rhythm is under prevalent baroreflex control, whereas in rapid-eye-movement sleep central autonomic commands prevail (Zoccoli et al., 2001). Moreover, during rapid-eye-movement sleep the cardiovascular variables show wide fluctuations around their mean value. In particular, during rapid-eyemovement sleep, the arterial pressure shows phasic hypertensive events which are superimposed upon the tonic level of arterial pressure. These phasic increases in arterial pressure are accompanied by an increase in heart rate (Sei & Morita, 1996; Silvani et al., 2005). Thus, rapid-eye-movement sleep may represent an “autonomic stress test” for the cardiovascular system, able to unmask pathological patterns of cardiovascular regulation (Verrier et al. 2005), but this hypothesis has never been tested experimentally. The aim of this study was to investigate whether rapid-eye-movement sleep may reveal derangements in central autonomic cardiovascular control in an experimental model of essential hypertension. The study was performed in Spontaneously Hypertensive Rats, which represent the most widely used model of essential hypertension, and allow full control of genetic and environmental confounding factors. In particular, we analyzed the cardiovascular, electroencephalogram, and electromyogram changes associated with phasic hypertensive events during rapid-eyemovement sleep in Spontaneously Hypertensive Rats and in their genetic Wistar Kyoto control strain. Moreover, we studied also a group of Spontaneously Hypertensive Rats made phenotypically normotensive by means of a chronic treatment with an angiotensin converting enzyme inhibitor, the Enalapril maleate, from the age of four weeks to the end of the experiment. All rats were implanted with electrodes for electroencephalographic and electromyographic recordings and with an arterial catheter for arterial pressure measurement. After six days for postoperative recovery, the rats were studied for five days, at an age of ten weeks.The study indicated that the peak of mean arterial pressure increase during the phasic hypertensive events in rapid-eye-movement sleep did not differ significantly between Spontaneously Hypertensive Rats and Wistar Kyoto rats, while on the other hand Spontaneously Hypertensive Rats showed a reduced increase in the frequency of theta rhythm and a reduced tachicardia with respect to Wistar Kyoto rats. The same pattern of changes in mean arterial pressure, heart period, and theta frequency was observed between Spontaneously Hypertensive Rats and Spontaneously Hypertensive Rats treated with Enalapril maleate. Spontaneously Hypertensive Rats do not differ from Wistar Kyoto rats only in terms of arterial hypertension, but also due to multiple unknown genetic differences. Spontaneously Hypertensive Rats were developed by selective breeding of Wistar Kyoto rats based only on the level of arterial pressure. However, in this process, multiple genes possibly unrelated to hypertension may have been selected together with the genetic determinants of hypertension (Carley et al., 2000). This study indicated that Spontaneously Hypertensive Rats differ from Wistar Kyoto rats, but not from Spontaneously Hypertensive Rats treated with Enalapril maleate, in terms of arterial pH and theta frequency. This feature may be due to genetic determinants unrelated to hypertension. In sharp contrast, the persistence of differences in the peak of heart period decrease and the peak of theta frequency increase during phasic hypertensive events between Spontaneously Hypertensive Rats and Spontaneously Hypertensive Rats treated with Enalapril maleate demonstrates that the observed reduction in central autonomic control of the cardiovascular system in Spontaneously Hypertensive Rats is not an irreversible consequence of inherited genetic determinants. Rather, the comparison between Spontaneously Hypertensive Rats and Spontaneously Hypertensive Rats treated with Enalapril maleate indicates that the observed differences in central autonomic control are the result of the hypertension per se. This work supports the view that the study of cardiovascular regulation in sleep provides fundamental insight on the pathophysiology of hypertension, and may thus contribute to the understanding of this disease, which is a major health problem in European countries (Wolf-Maier et al., 2003) with its burden of cardiac, vascular, and renal complications.

Face and eye detection on hard datasets

[EN] This paper analyzes the detection and localization performance of the participating face and eye algorithms compared with the Viola Jones detector and four leading commercial face detectors. Performance is characterized under the different conditions and parameterized by per-image brightness and contrast. In localization accuracy for eyes, the groups/companies focusing on long-range face detection outperform leading commercial applications.

Congenital Nystagmus eye movements analysis and oculomotor system models evaluation

The term Congenital Nystagmus (Early Onset Nystagmus or Infantile Nystagmus Syndrome) refers to a pathology characterised by an involuntary movement of the eyes, which often seriously reduces a subject’s vision. Congenital Nystagmus (CN) is a specific kind of nystagmus within the wider classification of infantile nystagmus, which can be best recognized and classified by means of a combination of clinical investigations and motility analysis; in some cases, eye movement recording and analysis are indispensable for diagnosis. However, interpretation of eye movement recordings still lacks of complete reliability; hence new analysis techniques and precise identification of concise parameters directly related to visual acuity are necessary to further support physicians’ decisions. To this aim, an index computed from eye movement recordings and related to the visual acuity of a subject is proposed in this thesis. This estimator is based on two parameters: the time spent by a subject effectively viewing a target (foveation time - Tf) and the standard deviation of eye position (SDp). Moreover, since previous studies have shown that visual acuity largely depends on SDp, a data collection pilot study was also conducted with the purpose of specifically identifying eventual slow rhythmic component in the eye position and to characterise in more detail the SDp. The results are presented in this thesis. In addition, some oculomotor system models are reviewed and a new approach to those models, i.e. the recovery of periodic orbits of the oculomotor system in patients with CN, is tested on real patients data. In conclusion, the results obtained within this research consent to completely and reliably characterise the slow rhythmic component sometimes present in eye position recordings of CN subjects and to better classify the different kinds of CN waveforms. Those findings can successfully support the clinicians in therapy planning and treatment outcome evaluation.

Eye-trauma: Event driven control software for gesture recognition in medical simulation

Il progetto Eye-Trauma si colloca all'interno dello sviluppo di un simulatore chirurgico per traumi alla zona oculare, sviluppato in collaborazione con Simulation Group in Boston, Harvard Medical School e Massachusetts General Hospital. Il simulatore presenta un busto in silicone fornito di moduli intercambiabili della zona oculare, per simulare diversi tipi di trauma. L'utilizzatore è chiamato ad eseguire la procedura medica di saturazione tramite degli strumenti chirurgici su cui sono installati dei sensori di forza e di apertura. I dati collezionati vengono utilizzati all'interno del software per il riconoscimento dei gesti e il controllo real-time della performance. L'algoritmo di gesture recognition, da me sviluppato, si basa sul concetto di macchine a stati; la transizione tra gli stati avviene in base agli eventi rilevati dal simulatore.

La valutazione della sicurezza delle strade esistenti: Il contributo del mobile eye detector.

L’incidente stradale è la conseguenza di uno o più errori all'interno di un sistema complesso, in cui l'uomo rappresenta la principale causa d’incidentalità. Spesso ciò che può apparire a una prima analisi un errore dell’utente, in realtà può essere collegato a problemi di progettazione e gestione dell’infrastruttura. Per massimizzare i risultati nel campo della sicurezza stradale, occorre valutare il “sistema strada” in ogni suo elemento. Per raggiungere questi obiettivi le analisi di sicurezza giocano un ruolo fondamentale. Il Road Safety Review consente di individuare nel tracciato la presenza di situazioni di rischio, in modo tale da eliminarli o attenuarli prima che diano luogo ad incidenti. Il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti ha emanato le "Linee guida per la gestione della sicurezza delle infrastrutture stradali". Secondo queste Linee Guida l'uomo detiene un ruolo centrale nel sistema. L'uomo deve adattare il suo comportamento, in funzione del veicolo condotto e delle condizioni ambientali. Diventa indispensabile integrare le analisi di sicurezza con il fattore uomo. Obiettivo della tesi è analizzare la sicurezza di un’infrastruttura viaria esistente integrando i risultati ottenuti dal Road Safety Review con metodologie innovative che tengano conto del comportamento degli utenti durante la guida. È stata realizzata una sperimentazione in sito che ha coinvolto un campione formato da 6 soggetti. Ognuno di essi ha percorso il tronco stradale, della SP26 "Valle del Lavino", in provincia di Bologna. La strada, richiede interventi di adeguamento e messa in sicurezza poiché risulta la terza tratta stradale a maggior costo sociale di tutta la rete provinciale. La sperimentazione ha previsto due fasi: la prima, in cui è stato condotto il Road Safety Review . La seconda, in cui ogni soggetto ha guidato lungo il tronco stradale, indossando il Mobile Eye-XG, un'innovativa strumentazione eye tracking in grado di tracciare l’occhio umano e i suoi movimenti.

La valutazione della sicurezza degli utenti deboli in prossimita degli attraversamenti pedonali: Il contributo del mobile eye detector

Lo studio effettuato si inserisce all’interno di una collaborazione tra il DICAM e la Provincia di Bologna ed ha come obiettivo l’analisi di sicurezza della SP26 “Valle del Lavino”, poichè risulta la terza tratta stradale a maggior costo sociale di tutta la rete provinciale. Il rapporto di analisi redatto a seguito del Road Safety Review ha infatti evidenziato numerosi deficit in termini di sicurezza dell’infrastruttura, tra cui gli attraversamenti pedonali. Obiettivo specifico della tesi è stato quello di valutare lo stato attuale di sicurezza degli attraversamenti pedonali presenti lungo il tracciato stradale in esame, in maniera tale da individuare, sulla base di una correlazione fra l’ubicazione degli attraversamenti stessi e il comportamento degli utenti alla guida dei veicoli, le intersezioni pedonali più gravosi, che per questo, in un piano di riqualifica della tratta stradale, richiederebbero opportuni interventi di adeguamento e messa in sicurezza. Con questa finalità è stata programmata ed eseguita una campagna di prove su strada che ha coinvolto un campione di 10 utenti, aventi determinati requisiti di base, del tutto ignari dell’obiettivo che si voleva perseguire e inesperti del tracciato di prova. La sperimentazione ha previsto l’impiego, fondamentale, di metodologie innovative, quali il V-Box e il Mobile Eye Detector, in grado di tener conto del comportamento degli utenti alla guida: il primo permette di rilevare l’andamento delle velocità dei partecipanti lungo il tracciato, il secondo restituisce il tracciamento del punto di vista del conducente alla guida. A ciascun partecipante è stato richiesto di condurre un veicolo, non di loro proprietà, per l’intero tratto della SP26 posto esame, compreso tra la progressiva 0+000, in comune di Zola Predosa, e la progressiva 19+200, in località Badia (comune di Monte San pietro), in andata e in ritorno per un complessivo di 38,4 km di tracciato da esaminare. Al conducente alla guida è stato richiesto di indossare durante tutta la guida l’occhiale Mobile Eye mentre l’auto di prova è stata dotata della strumentazione V-Box.

Sviluppo e validazione sperimentale di un software di acquisizione ed elaborazione dati provenienti da un sistema di eye tracking per lo studio dei movimenti oculari

L'argomento del seguente lavoro di tesi è lo sviluppo di un software per acquisire e elaborare i dati provenienti da un sistema di eye tracking, per lo studio dei movimenti oculari.

Tecniche di ottimizzazione dell'advertising online tramite eye-tracking: un modello sperimentale

La tesi analizza l'attuale offerta dell'advertising online, ne individua alcune problematiche e valuta una possibile soluzione, tramite l'elaborazione di un nuovo modello di costo. Tale modello è basato sul tempo di persistenza dello sguardo rilevato tramite dispositivo di eye-tracking. L'obiettivo della tesi è quindi la creazione di un tool per raccogliere i dati dal dispositivo e, infine, restituire i risultati grafici e testuali generati dalla funzione di costo.

Online advertising: analisi attraverso eye tracking della percezione di un banner in una pagina web commerce

La mia tesi è formata da tre capitoli. Il primo capito è composto da due parti: -Nella prima parte ho descritto l'online advertising dalla sua nascita fino alle diverse categorie attualmente presenti sul mercato. -Nella seconda parte ho descritto i processi cognitivi della mente umana, più nello specifico, i fattori che influenzano le scelte degli utilizzatori del web. Il secondo capitolo comprende un'unica parte dove ho descritto il funzionamento e i principali settori di utilizzo del dispositivo di remote tracker che ho utilizzato nel terzo ed ultimo capitolo, contenente la parte di sperimentazione. Il terzo capitolo è la parte sperimentale, dove ho eseguito una scrupolosa analisi finalizzata alla stipulazione di fondate ipotesi su efficaci strategie di posizionano di banner pubblicitari in una pagina web.

Studio e implementazione di tecniche di Hand Eye Calibration di un Braccio Robotico

La tesi indaga il problema di calibrazione Hand Eye, ovvero la trasformazione geometrica fra i diversi sistemi di riferimento della camera e dell'attuatore del robot, presentando il problema ed analizzando le varie soluzioni proposte in letteratura. Viene infine presentata una implementazione realizzata in collaborazione con l'azienda SpecialVideo, implementata utilizzando l'algoritmo proposto da Konstantinos Daniilidis, il quale propone una formulazione del problema sfruttando l'utilizzo di quaternioni duali, risolvendo simultaneamente la parte rotatoria e traslatoria della trasformazione. Si conclude il lavoro con una analisi dell'efficacia del metodo implementato su dati simulati e proponendo eventuali estensioni, allo scopo di poter riutilizzare in futuro il lavoro svolto nel software aziendale, con dati reali e con diversi tipi di telecamere, principalmente camere lineari o laser.

Il contributo del Mobile-Eye Detector nello studio dei fattori influenzanti il ciclista alla guida: un'applicazione sulla rete urbana di Bologna

Lo studio presentato in questo elaborato è stato sviluppato con la finalità di studiare il comportamento visivo del ciclista, in ambiente urbano, in modo tale da studiare i principali fattori che ne influenzano la guida. La prova è stata condotta mediante il contributo del mobile-eye detector, un dispositivo progettato per il monitoraggio ed il tracciamento dei movimenti oculari. In questo studio ci si è concentrati in particolar modo sulla strategia visiva del ciclista nel caso di pista ciclabile bidirezionale su marciapiede, con presenza di lievi discontinuità della carreggiata e presenza di intersezioni a raso. Lo studio è stato condotto esaminando prima i dati delle fissazioni a livello macroscopico definendo due aree di interesse e poi esaminando le fissazioni su ogni singola interferenza.

Valutazione dell'influenza della segnaletica temporanea di cantiere sulla sicurezza stradale mediante Mobile Eye Detector

La tesi riguarda la valutazione pratica su come la segnaletica temporanea di cantiere viene percepita dagli utenti della strada, mediante l'utilizzo di due strumentazioni distinte, il Mobile Eye Detector per capire i segnali che il conducente vede, guarda o non vede ed il Video V-Box Pro per capire il comportamento attuato dal conducente in conseguenza della lettura della segnaletica di cantiere.