969 resultados para Visual Nervous system
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L’objectif principal de la présente thèse était de déterminer les facteurs susceptibles d’influencer l’efficacité des processus de contrôle en ligne des mouvements d’atteinte manuelle. De nos jours, les mouvements d’atteinte manuelle réalisés dans un environnement virtuel (déplacer une souris d’ordinateur pour contrôler un curseur à l’écran, par exemple) sont devenus chose commune. Par comparaison aux mouvements réalisés en contexte naturel (appuyer sur le bouton de mise en marche de l’ordinateur), ceux réalisés en contexte virtuel imposent au système nerveux central des contraintes importantes parce que l’information visuelle et proprioceptive définissant la position de l’effecteur n’est pas parfaitement congruente. Par conséquent, la présente thèse s’articule autour des effets d’un contexte virtuel sur le contrôle des mouvements d’atteinte manuelle. Dans notre premier article, nous avons tenté de déterminer si des facteurs tels que (a) la quantité de pratique, (b) l’orientation du montage virtuel (aligné vs. non-aligné) ou encore (c) l’alternance d’un essai réalisé avec et sans la vision de l’effecteur pouvaient augmenter l’efficacité des processus de contrôle en ligne de mouvement réalisés en contexte virtuel. Ces facteurs n’ont pas influencé l’efficacité des processus de contrôle de mouvements réalisés en contexte virtuel, suggérant qu’il est difficile d’optimiser le contrôle des mouvements d’atteinte manuelle lorsque ceux-ci sont réalisés dans un contexte virtuel. L’un des résultats les plus surprenants de cette étude est que nous n’avons pas rapporté d’effet concernant l’orientation de l’écran sur la performance des participants, ce qui était en contradiction avec la littérature existante sur ce sujet. L’article 2 avait pour but de pousser plus en avant notre compréhension du contrôle du mouvement réalisé en contexte virtuel et naturel. Dans le deuxième article, nous avons mis en évidence les effets néfastes d’un contexte virtuel sur le contrôle en ligne des mouvements d’atteinte manuelle. Plus précisément, nous avons observé que l’utilisation d’un montage non-aligné (écran vertical/mouvement sur un plan horizontal) pour présenter l’information visuelle résultait en une importante diminution de la performance comparativement à un montage virtuel aligné et un montage naturel. Nous avons aussi observé une diminution de la performance lorsque les mouvements étaient réalisés dans un contexte virtuel aligné comparativement à un contexte naturel. La diminution de la performance notée dans les deux conditions virtuelles s’expliquait largement par une réduction de l’efficacité des processus de contrôle en ligne. Nous avons donc suggéré que l’utilisation d’une représentation virtuelle de la main introduisait de l’incertitude relative à sa position dans l’espace. Dans l’article 3, nous avons donc voulu déterminer l’origine de cette incertitude. Dans ce troisième article, deux hypothèses étaient à l’étude. La première suggérait que l’augmentation de l’incertitude rapportée dans le contexte virtuel de la précédente étude était due à une perte d’information visuelle relative à la configuration du bras. La seconde suggérait plutôt que l’incertitude provenait de l’information visuelle et proprioceptive qui n’est pas parfaitement congruente dans un contexte virtuel comparativement à un contexte naturel (le curseur n’est pas directement aligné avec le bout du doigt, par exemple). Les données n’ont pas supporté notre première hypothèse. Plutôt, il semble que l’incertitude soit causée par la dissociation de l’information visuelle et proprioceptive. Nous avons aussi démontré que l’information relative à la position de la main disponible sur la base de départ influence largement les processus de contrôle en ligne, même lorsque la vision de l’effecteur est disponible durant le mouvement. Ce résultat suggère que des boucles de feedback interne utilisent cette information afin de moduler le mouvement en cours d’exécution.
Effet de la transmission cholinergique sur la cartographie fonctionnelle du cortex visuel du rongeur
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La transmission cholinergique, et notamment muscarinique, joue un rôle déterminant dans le système nerveux central au niveau de la modulation de la plasticité neuronale. La libération d'ACh dans le cortex visuel est concomitante à la présentation de stimuli visuels. Par son action sur la transmission neuronale corticale, l'ACh module à long terme les réponses à de nouveaux stimuli sensoriels. Dans la présente étude, l'implication du système cholinergique au niveau du développement cortical et de la plasticité inductible chez l'adulte a été étudiée par les techniques d'imagerie optique des signaux intrinsèques et d'immunohistochimie chez le rongeur. Ces deux techniques de cartographie de l'activité corticale nous ont permis d'évaluer, d'une part, l'impact modulatoire de l'acétylcholine (ACh) et de ses récepteurs muscariniques (mAChRs, M1 à M5) sur l'organisation fonctionnelle du cortex visuel chez des souris déficitaires pour les mAChRs et, d'autre part, l'impact de la libération d'ACh lors d'un entraînement visuel, sur le nombre, la nature neurochimique et la localisation au niveau des couches corticales des neurones corticaux activés. L'implication du système cholinergique sur la cartographie du cortex visuel primaire a été étudiée sur les souris génétiquement modifiées délétères (knock out : KO) pour différentes combinaisons de sous-types de mAChRs. L'imagerie des signaux intrinsèques, basée sur les changements de réflectance corticale de la lumière survenant lors de la consommation d'oxygène par les neurones activés, a permis de déterminer, lors de stimulations visuelles, les différentes composantes des propriétés des neurones du cortex visuel. La taille des champs récepteurs des neurones est diminuée lors de l'absence du récepteur M1 ou de la combinaison M1/M3. Le champ visuel apparent est augmenté chez les souris M2/M4-KO mais diminué chez les M1-KO. La finesse des connectivités neuronales (évaluée par la mesure du scatter du signal) est réduite lors de l'absence des récepteurs M2/M4. Finalement, chez les animaux M1/M3-KO, une diminution de l'acuité visuelle est observée. L'effet à long-terme d'un entraînement visuel couplé à une stimulation des neurones cholinergiques sur la distribution et la nature des neurones immunoréactifs au c-Fos, c'est-à-dire les neurones activés, a été évalué. Puisque cette stimulation combinée est en mesure de produire des modifications comportementales, notamment au niveau de l'acuité visuelle, il devenait intéressant de s'attarder aux modifications neuroanatomiques et de déterminer quels éléments de l'équilibre excitateur/inhibiteur sont compromis chez ces animaux. Les résultats obtenus démontrent que les animaux ayant reçu une combinaison de l'entraînement cholinergique et visuel présentent une augmentation du marquage c-Fos comparativement aux animaux n'ayant reçu que la stimulation cholinergique. D'autre part, chez ces animaux, il est possible d'observer des modifications de l'équilibre excitateur/inhibiteur qui correspond au potentiel plastique de la région. En conclusion, ces études démontrent un rôle important du système cholinergique dans le développement, la maturation et la plasticité du système visuel cérébral.
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L’optogénétique est une technique prometteuse pour la modulation de l’activité neuronale. Par l’insertion d’une opsine microbienne dans la membrane plasmique de neurones et par son activation photonique, il devient possible de réguler l’activité neuronale avec une grande résolution temporelle et spatiale. Beaucoup de travaux ont été faits pour caractériser et synthétiser de nouvelles opsines. Ainsi, plusieurs variétés d’opsines sont désormais disponibles, chacune présentant des cinétiques et sensibilités à des longueurs d’onde différentes. En effet, il existe des constructions optogénétiques permettant de moduler à la hausse ou à la baisse l’activité neuronale, telles la channelrhodopsine-2 (ChR2) ou la halorhodopsine (NpHR), respectivement. Les promesses de cette technologie incluent le potentiel de stimuler une région restreinte du cerveau, et ce, de façon réversible. Toutefois, peu d’applications en ce sens ont été réalisées, cette technique étant limitée par l’absorption et la diffusion de la lumière dans les tissus. Ce mémoire présente la conception d’une fibre optique illuminant à un angle de 90° à sa sortie, capable de guider la lumière à des structures bien précises dans le système nerveux central. Nous avons conduit des tests in vivo dans le système visuel de souris transgéniques exprimant la ChR2 dans l’ensemble du système nerveux central. Dans le système visuel, les signaux rétiniens sont conduits au corps genouillé latéral (CGL) avant d’être relayés au cortex visuel primaire (V1). Pour valider la capacité de mon montage optogénétique à stimuler spécifiquement une sous-population de neurones, nous avons tiré profit de l’organisation rétinotopique existant dans le système visuel. En stimulant optogénétiquement le CGL et en tournant la fibre optique sur elle-même à l’aide d’un moteur, il devient possible de stimuler séquentiellement différentes portions de cette structure thalamique et conséquemment, différentes représentations du champ visuel. L’activation des projections thalamiques sera enregistrée au niveau de l’aire V1 à l’aide de l’imagerie optique intrinsèque, une technique qui permet d’imager les variations de la concentration d’oxygène et du volume sanguin dans le tissu neuronal, sur une grande surface corticale. Comme l’organisation rétinotopique est maintenue au niveau de l’aire V1, l’espace activé au niveau du cortex révèlera l’étendue spatiale de notre stimulation optogénétique du CGL. Les expériences in vivo démontrèrent qu’en déplaçant la fibre optique dans le CGL, il nous était possible de stimuler différents sous- ensembles de neurones dans cette structure thalamique. En conclusion, cette étude montre notre capacité à développer un système à base de fibre optique capable de stimuler optogénétiquement une population de neurone avec une grande précision spatiale.
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Au cours des dernières années, un intérêt grandissant concernant les rôles physiologiques des endocannabinoïdes (eCBs) a été observé. Le système eCB est une cible attrayante pour la modulation du système immunitaire et de la douleur périphérique. Bien que le récepteur CB1 soit distribué dans le système nerveux, le récepteur CB2 est traditionnellement associé au système immunitaire. Ce dogme fait maintenant l’objet d’un débat depuis la découverte de l’expression du récepteur CB2 dans certains neurones. La rétine est un modèle important pour l’étude de processus neuronaux. La présence du récepteur CB1 y a été démontrée. Des études fonctionnelles rapportent que l’activation des récepteurs cannabinoïdes affecte le fonctionnement de plusieurs cellules rétiniennes. À ce jour, aucune étude ne s’est intéressée au rôle global des récepteurs CB1 et CB2 dans la rétine. Nous avons investigué les conséquences de l’élimination du récepteur CB1 (cnr1-/-) ou du récepteur CB2 (cnr2-/-) sur la fonction rétinienne mesurée par électrorétinographie. Nous avons également caractérisé la distribution du récepteur CB2 dans la rétine. Pour ce faire, nous avons comparé la spécificité de plusieurs anticorps dirigés contre le récepteur CB2. Seulement l’un des anticorps testés a montré une spécificité satisfaisante. Il a permis de détecter la présence du récepteur CB2 dans les cônes, les bâtonnets, les cellules horizontales, amacrines, bipolaires et ganglionnaires. Nos résultats d’électrorétinographie indiquent que seules les souris cnr2-/- présentent une amplitude accrue de l’onde a des ERG, en conditions scotopiques. En conditions photopiques, l’amplitude de l’onde b des souris cnr2-/- montre un schéma d’adaptation à la lumière différent des autres groupes. Aucun effet significatif n’a été observé chez les animaux cnr1-/-. Ces résultats permettent de conclure que les récepteurs CB1 et CB2 jouent des rôles différents dans le traitement visuel et que le récepteur CB2 semble être impliqué dans l’établissement des réponses rétiniennes.
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The pollutants discharged into the estuaries are originate from two main sources-industrial and sewage. The former may be toxic which includes heavy metals, residues from antifouling paint particles and pesticides, while large discharges of sewage will contain pathogenic microorganisms. The contamination is enough to destroy the amenities of the waterfront, and the toxic substances may completely destroy the marine life and damage to birds, fishes and other marine organisms. Antifouling biocides are a type of chemical used in marine structure to prevent biofouling. These antifouling biocides gradually leach from the ships and other marine structures into water and finally settled in sediments. Once a saturation adsorption is reached they desorbed into overlying water and causes threat to marine organisms. Previous reports explained the imposex and shell thickening in bivalves owing to the effect of biocides. So bivalves are used as indicator organisms to understand the status of pollution. The nervous system is one of the best body part to understand the effect of toxicant. Acetylcholine esterase enzyme which is the main neurotransmitter in nervous was used to understand the effect of pollutants. Present study uses Acetylcholine esterase enzyme as pollution monitoring indicator
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Presentation at the 1997 Dagstuhl Seminar "Evaluation of Multimedia Information Retrieval", Norbert Fuhr, Keith van Rijsbergen, Alan F. Smeaton (eds.), Dagstuhl Seminar Report 175, 14.04. - 18.04.97 (9716). - Abstract: This presentation will introduce ESCHER, a database editor which supports visualization in non-standard applications in engineering, science, tourism and the entertainment industry. It was originally based on the extended nested relational data model and is currently extended to include object-relational properties like inheritance, object types, integrity constraints and methods. It serves as a research platform into areas such as multimedia and visual information systems, QBE-like queries, computer-supported concurrent work (CSCW) and novel storage techniques. In its role as a Visual Information System, a database editor must support browsing and navigation. ESCHER provides this access to data by means of so called fingers. They generalize the cursor paradigm in graphical and text editors. On the graphical display, a finger is reflected by a colored area which corresponds to the object a finger is currently pointing at. In a table more than one finger may point to objects, one of which is the active finger and is used for navigating through the table. The talk will mostly concentrate on giving examples for this type of navigation and will discuss some of the architectural needs for fast object traversal and display. ESCHER is available as public domain software from our ftp site in Kassel. The portable C source can be easily compiled for any machine running UNIX and OSF/Motif, in particular our working environments IBM RS/6000 and Intel-based LINUX systems. A porting to Tcl/Tk is under way.
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A visual SLAM system has been implemented and optimised for real-time deployment on an AUV equipped with calibrated stereo cameras. The system incorporates a novel approach to landmark description in which landmarks are local sub maps that consist of a cloud of 3D points and their associated SIFT/SURF descriptors. Landmarks are also sparsely distributed which simplifies and accelerates data association and map updates. In addition to landmark-based localisation the system utilises visual odometry to estimate the pose of the vehicle in 6 degrees of freedom by identifying temporal matches between consecutive local sub maps and computing the motion. Both the extended Kalman filter and unscented Kalman filter have been considered for filtering the observations. The output of the filter is also smoothed using the Rauch-Tung-Striebel (RTS) method to obtain a better alignment of the sequence of local sub maps and to deliver a large-scale 3D acquisition of the surveyed area. Synthetic experiments have been performed using a simulation environment in which ray tracing is used to generate synthetic images for the stereo system
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A visual telepresence system has been developed at the University of Reading which utilizes eye tracing to adjust the horizontal orientation of the cameras and display system according to the convergence state of the operator's eyes. Slaving the cameras to the operator's direction of gaze enables the object of interest to be centered on the displays. The advantage of this is that the camera field of view may be decreased to maximize the achievable depth resolution. An active camera system requires an active display system if appropriate binocular cues are to be preserved. For some applications, which critically depend upon the veridical perception of the object's location and dimensions, it is imperative that the contribution of binocular cues to these judgements be ascertained because they are directly influenced by camera and display geometry. Using the active telepresence system, we investigated the contribution of ocular convergence information to judgements of size, distance and shape. Participants performed an open- loop reach and grasp of the virtual object under reduced cue conditions where the orientation of the cameras and the displays were either matched or unmatched. Inappropriate convergence information produced weak perceptual distortions and caused problems in fusing the images.
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Visual Telepresence system which utilize virtual reality style helmet mounted displays have a number of limitations. The geometry of the camera positions and of the display is fixed and is most suitable only for viewing elements of a scene at a particular distance. In such a system, the operator's ability to gaze around without use of head movement is severely limited. A trade off must be made between a poor viewing resolution or a narrow width of viewing field. To address these limitations a prototype system where the geometry of the displays and cameras is dynamically controlled by the eye movement of the operator has been developed. This paper explores the reasons why is necessary to actively adjust both the display system and the cameras and furthermore justifies the use of mechanical adjustment of the displays as an alternative to adjustment by electronic or image processing methods. The electronic and mechanical design is described including optical arrangements and control algorithms, An assessment of the performance of the system against a fixed camera/display system when operators are assigned basic tasks involving depth and distance/size perception. The sensitivity to variations in transient performance of the display and camera vergence is also assessed.
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Buildings affect people in various ways. They can help us to work more effectively; they also present a wide range of stimuli for our senses to react to. Intelligent buildings are designed to be aesthetic in sensory terms not just visually appealing but ones in which occupants experience delight, freshness, airiness, daylight, views out and social ambience. All these factors contribute to a general aesthetic which gives pleasure and affects one’s mood. If there is to be a common vision, it is essential for architects, engineers and clients to work closely together throughout the planning, design, construction and operational stages which represent the conception, birth and life of the building. There has to be an understanding of how patterns of work are best suited to a particular building form served by appropriate environmental systems. A host of technologies are emerging that help these processes, but in the end it is how we think about achieving responsive buildings that matters. Intelligent buildings should cope with social and technological changes and also be adaptable to short-term and long-term human needs. We live through our senses. They rely on stimulation from the tasks we are focused on; people around us but also the physical environment. We breathe air and its quality affects the olfactory system; temperature is felt by thermoreceptors in the skin; sound enters our ears; the visual scene is beheld by our eyes. All these stimuli are transmitted along the sensory nervous system to the brain for processing from which physiological and psychological reactions and judgments are formed depending on perception, expectancies and past experiences. It is clear that the environmental setting plays a role in this sensory process. This is the essence of sensory design. Space plays its part as well. The flow of communication is partly electronic but also largely by people meeting face to face. Our sense of space wants different things at different times. Sometimes privacy but other times social needs have to be satisfied besides the organizational requirement to have effective human communications throughout the building. In general if the senses are satisfied people feel better and work better.
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Given that (1) the renin-angiotensin system (RAS) is compartmentalized within the central nervous system in neurons and glia (2) the major source of brain angiotensinogen is the glial cells, (3) the importance of RAS in the central control of blood pressure, and (4) nicotine increases the probability of development of hypertension associated to genetic predisposition; the objective of the present study was to evaluate the effects of nicotine on the RAS in cultured glial cells from the brainstem and hypothalamus of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats. Ligand binding, real-time PCR and western blotting assays were used to compare the expression of angiotensinogen, angiotensin converting enzyme, angiotensin converting enzyme 2 and angiotensin II type1 receptors. We demonstrate, for the first time, that there are significant differences in the basal levels of RAS components between WKY and SHR rats in glia from 1-day-old rats. We also observed that nicotine is able to modulate the renin-angiotensin system in glial cells from the brainstem and hypothalamus and that the SHR responses were more pronounced than WKY ones. The present data suggest that nicotine effects on the RAS might collaborate to the development of neurogenic hypertension in SHR through modulation of glial cells.
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Circadian rhythms generated by the suprachiasmatic nucleus (SCN) are modulated by photic and non-photic stimuli. In rodents, direct photic stimuli reach the SCN mainly through the retinohypothalamic tract (RHT), whereas indirect photic stimuli are mainly conveyed by the geniculohypothalamic tract (GHT). In rodents, retinal cells form a pathway that reaches the intergeniculate leaflet (IGL) where they establish synapses with neurons that express neuropeptide Y (NPY), hence forming the GHT projecting to the SCN. In contrast to the RHT, which has been well described in primates, data regarding the presence or absence of the IGL and GHT in primates are contradictory. Some studies have suggested that an area of the pregeniculate nucleus (PGN) of primates might be homologous to the IGL of rodents, but additional anatomical and functional studies on primate species are necessary to confirm this hypothesis. Therefore, this study investigated the main histochemical characteristics of the PGN and the possible existence of the GHT in the SCN of the primate Cebus, comparing the distribution of NPY immunoreactivity, serotonin (5-HT) immunoreactivity and retinal terminal fibers in these two structures. The results show that a collection of cell bodies containing NPY and serotonergic immunoreactivity and retinal innervations are present within a zone that might be homologous to the IGL of rodents. The SCN also receives dense retinal innervations and we observed an atypical distribution of NPY- and 5-HT-immunoreactive fibers without regionalization in the ventral part of the nucleus as described for other species. These data may reflect morphological differences in the structures involved in the regulation of circadian rhythms among species and support the hypothesis that the GHT is present in some higher primates (diurnal animals). (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Gap junction (GJ) channels couple adjacent cells, allowing transfer of second messengers, ions, and molecules up to 1 kDa. These channels are composed by a multigene family of integral membrane proteins called connexins (Cx). In the retina, besides being essential circuit element in the visual processing, GJ channels also play important roles during its development. Herein, we analyzed Cx43, Cx45, Cx50, and Cx56 expression during chick retinal histogenesis. Cx exhibited distinct expression profiles during retinal development, except for Cx56, whose expression was not detected. Cx43 immunolabeling was observed at early development, in the transition of ventricular zone and pigmented epithelium. Later, Cx43 was seen in the outer plexiform and ganglion cell layers, and afterwards also in the inner plexiform layer. We observed remarkable changes in the phosphorylation status of this protein, which indicated modifications in functional properties of this Cx during retinal histogenesis. By contrast, Cx45 showed stable gene expression levels throughout development and ubiquitous immunoreactivity in progenitor cells. From later embryonic development, Cx45 was mainly observed in the inner retina, and it was expressed by glial cells and neurons. In turn, Cx50 was virtually absent in the chick retina at initial embryonic phases. Combination of PCR, immunohistochemistry and Western blot indicated that this Cx was present in differentiated cells, arising in parallel with the formation of the visual circuitry. Characterization of Cx expression in the developing chick retina indicated particular roles for these proteins and revealed similarities and differences when compared to other species. (C) 2008 Wiley Periodicals, Inc.
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Synaptic modulation by activity-dependent changes constitutes a cellular mechanism for neuronal plasticity. However, it is not clear how the complete lack of neuronal signaling specifically affects elements involved in the communication between neurons. In the retina, it is now well established that both chemical and electrical synapses are essential to mediate the transmission of visual signaling triggered by the photoreceptors. In this study, we compared the expression of synaptic proteins in the retinas of wild-type (WT) vs. rd/rd mice, an animal model that displays inherited and specific ablation of photoreceptors caused by a mutation in the gene encoding the beta-subunit of rod cGMP-phosphodiesterase (Pde6b(rd1)). We specifically examined the expression of connexins (Cx), the proteins that form the gap junction channels of electrical synapses, in addition to synaptophysin and synapsin 1, which are involved in the release of neurotransmitters at chemical synapses. Our results revealed that Cx36 gene expression levels are lower in the retinas of rd/rd when compared with WT. Confocal analysis indicated that Cx36 immunolabeling almost disappeared in the outer plexiform layer without significant changes in protein distribution within the inner plexiform layer of rd/rd retinas. Likewise, synaptophysin expression remarkably decreased in the outer plexiform layer of rd/rd retinas, and this down-regulation was also associated with diminished transcript levels. Furthermore, we observed down-regulation of Cx57 gene expression in rd/rd retinas when compared with WT and also changes in protein distribution. Interestingly, Cx45 and synapsin I expression in rd/rd retinas showed no noticeable changes when compared with WT. Taken together, our results revealed that the loss of photoreceptors leads to decreased expression of some synaptic proteins. More importantly, this study provides evidence that neuronal activity regulates, but is not essential to maintain, the expression of synaptic elements. (c) 2008 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
Connexin-mediated communication controls cell proliferation and is essential in retinal histogenesis
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Connexin (Cx) channels and hemichannels are involved in essential processes during nervous system development such as apoptosis, propagation of spontaneous activity and interkinetic nuclear movement. In the first part of this study, we extensively characterized Cx gene and protein expression during retinal histogenesis. We observed distinct spatio-temporal patterns among Studied Cx and an overriding, ubiquitous presence of Cx45 in progenitor cells. The role of Cx-mediated communication was assessed by using broad-spectrum (carbenoxotone, CBX) and Cx36/Cx50 channel-specific (quinine) blockers. In vivo application of CBX, but not quinine, caused remarkable reduction in retinal thickness, suggesting changes in cell proliferation/apoptosis ratio. Indeed, we observed a decreased number of mitotic cells in CBX-injected retinas, with no significant changes in the expression of PCNA, a marker for cells in proliferative state. Taken together, Our results pointed a pivotal role of Cx45 in the developing retina. Moreover, this study revealed that Cx-mediated Communication is essential in retinal histogenesis, particularly in the control of cell proliferation. (C) 2009 ISDN. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.